KR101934419B1 - 광 변환 복합체, 이를 포함하는 발광장치 및 표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
광 변환 복합체, 이를 포함하는 발광장치 및 표시장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 광 변환 복합체는 하나 이상의 광 변환 입자; 및 상기 광 변환 입자의 주위를 둘러싸는 무기 보호막을 포함한다.
Description
실시예는 광 변환 복합체, 이를 포함하는 발광장치 및 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 종래의 CRT를 대신하여 액정표시장치(LCD), PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting diode) 등의 평판표시장치가 많이 개발되고 있다.
이 중 액정표시장치는 박막트랜지스터 기판, 컬러필터 기판 그리고 양 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정표시패널을 포함한다. 액정표시패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 하면에는 빛을 공급하기 위한 백라이트 유닛이 위치한다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정의 배열상태에 따라 투과량이 조정된다.
백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다. 에지형은 도광판의 측면에 광원이 설치되는 구조이다.
직하형은 액정표시장치의 크기가 대형화되면서 중점적으로 개발된 구조로서, 액정표시패널의 하부면에 하나 이상의 광원을 배치시켜 액정표시패널에 전면적으로 빛을 공급하는 구조이다.
이러한 직하형 백라이트 유닛은 에지형 백라이트 유닛에 비해 많은 수의 광원을 이용할 수 있어 높은 휘도를 확보할 수 있는 장점이 있는 반면, 휘도의 균일성을 확보하기 위하여 에지형에 비하여 두께가 두꺼워지는 단점이 있다.
이를 극복하기 위해, 백라이트 유닛을 구성하는 청색 광을 발진하는 블루 LED의 전방에 청색 광을 받으면 적색파장 또는 녹색파장으로 변환되는 다수의 양자점이 분산된 양자점바를 구비시켜, 상기 양자점바에 청색 광을 조사함으로써, 양자점바에 분산된 다수의 양자점들에 의해 청색광, 적색 광 및 녹색 광이 혼합된 광이 도광판으로 입사되어 백색광을 제공한다.
이때, 상기 양자점바를 이용하여 도광판에 백색광을 제공할 경우 고색재현을 구현할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 청색 광을 발진하는 블루 LED의 일측에 LED와 신호를 전달하고, 전원공급하기 위한 FPCB(Flexible Printed Circuits Board)가 구비되며, FPCB의 하면에는 접착부재가 더 구비될 수 있다.
이와 같이, 블루 LED로부터 발진하는 광이 누출되면 양자점바를 통해 도광판에 제공되는 백색광을 사용하여 다양한 형태로 영상을 표시하는 표시장치가 널리 사용되고 있다.
이와 같은 양자점이 적용된 표시장치에 관하여, 한국 특허 공개 공보 10-2011-0068110 등에 개시되어 있다.
실시예는 향상된 신뢰성 및 내구성을 가지고, 용이하게 제조될 수 있는 광 변환 복합체, 발광 장치 및 표시장치이를 포함하는 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 광 변환 복합체는 하나 이상의 광 변환 입자; 및 상기 광 변환 입자의 주위를 둘러싸는 무기 보호막을 포함한다.
일 실시예에 따른 광 변환 복합체는 하나 이상의 광 변환 입자; 및 상기 광 변환 입자의 주위를 둘러싸는 무기 매트릭스를 포함한다.
일 실시예에 따른 발광장치는 발광부; 및 상기 발광부로부터의 광의 경로에 배치되는 광 변환 복합체를 포함하고, 상기 광 변환 복합체는 하나 이상의 광 변환 입자; 및 상기 광 변환 입자의 주위를 둘러싸는 무기 보호막을 포함한다.
일 실시예에 따른 표시장치는 광원; 상기 광원으로부터의 광이 입사되는 광 변환 부재; 및 상기 광 변환 부재로부터의 광이 입사되는 표시패널을 포함하고, 상기 광 변환 부재는 하나 이상의 광 변환 입자; 및 상기 광 변환 입자의 주위를 둘러싸는 무기 매트릭스를 포함한다.
일 실시예에 따른 광 변환 복합체의 제조방법은 광 변환 입자를 형성하고, 상기 광 변환 입자의 주위에 무기 보호막을 형성하는 것을 포함한다.
실시예에 따른 광 변환 복합체는 상기 무기 보호막에 의해서, 상기 광 변환 입자들을 보호한다. 특히, 상기 무기 보호막은 산화물 등을 포함할 수 있고, 매트릭스 기능을 수행할 수 있다.
이에 따라서, 상기 광 변환 입자들은 상기 무기 보호막에 의해서 효과적으로 보호되고, 실시예에 따른 광 변환 복합체 및 이를 포함하는 발광장치 및 표시장치는 향상된 신뢰성을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광 변환 복합체는 상기 매트릭스를 입자 형태로 형성할 수 있다. 이때, 상기 매트릭스 입자는 상기 광 변환 입자들의 직경보다 더 클 수 있다. 따라서, 상기 광 변환 입자들은 더 큰 직경을 가지는 상기 매트릭스 입자 내에 배치되므로, 상기 광 변환 입자들은 발광 장치 및 표시장치 등에 용이하게 적용될 수 있다. 즉, 상기 광 변환 입자들이 수㎚의 사이즈를 가지더라도, 더 큰 직경을 가지는 상기 입자 형태로 실시예에 따른 발광장치 및 표시장치에 용이하게 적용될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 발광장치 및 표시장치는 실시예에 따른 광 변환 복합체를 적용하여, 용이하게 제조될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광 변환 복합체를 도시한 단면도이다.
도 2는 광 변환 복합체의 다른 형태를 도시한 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 광 변환 입자를 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 광 변환 복합체를 제조하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 5는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 7은 발광다이오드 칩의 일 단면을 도시한 도면이다.
도 8은 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 9는 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 11은 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 12는 제 2 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 13은 도 12에서 C-C`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 14는 제 2 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 15는 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 16은 제 3 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 17은 도 17에서 D-D`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 18은 제 3 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 광 변환 복합체의 다른 형태를 도시한 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 광 변환 입자를 도시한 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 광 변환 복합체를 제조하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 5는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 7은 발광다이오드 칩의 일 단면을 도시한 도면이다.
도 8은 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 9는 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 10은 도 9에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 11은 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 12는 제 2 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 13은 도 12에서 C-C`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 14는 제 2 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 15는 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 16은 제 3 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 17은 도 17에서 D-D`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 18은 제 3 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등이 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 광 변환 복합체를 도시한 단면도이다. 도 2는 광 변환 복합체의 다른 형태를 도시한 단면도이다. 도 3은 실시예에 따른 광 변환 입자를 도시한 도면이다. 도 4는 실시예에 따른 광 변환 복합체를 제조하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 광 변환 복합체(30)는 하나 이상의 광 변환 입자들(31) 및 매트릭스(32)를 포함한다.
상기 광 변환 입자들(31)은 상기 매트릭스(32) 내에 배치된다. 상기 광 변환 입자들(31)은 상기 매트릭스(32) 내에 균일하게 분산될 수 있다. 상기 광 변환 입자들(31)은 상기 매트릭스(32) 내에 삽입될 수 있다. 상기 광 변환 입자들(31)은 상기 매트릭스(32)에 의해서 둘러싸일 수 있다. 상기 광 변환 입자들(31)은 상기 매트릭스(32)에 의해서 밀봉될 수 있다.
상기 광 변환 입자들(31)의 직경(R2)은 약 1㎚ 내지 약 15㎚일 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환 입자들(31)의 직경(R2)은 약 1㎚ 내지 약 10㎚일 수 있다. 상기 광 변환 입자들(31)의 직경(R2)은 상기 매트릭스(32)의 직경(R1)에 비하여 매우 작을 수 있다.
상기 광 변환 입자들(31)은 입사광의 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 광 변환 입자들(31)은 입사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 입자들(31) 중 일부는 상기 청색광을 약 500㎚ 내지 약 599㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 광 변환 입자들(31) 중 다른 일부는 상기 청색광을 약 600㎚ 내지 약 700㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이와는 다르게, 상기 광 변환 입자들(31)은 입사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 입자들(31) 중 일부는 상기 자외선을 약 400㎚ 내지 약 499㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시키고, 상기 광 변환 입자들(31) 중 다른 일부는 상기 자외선을 약 500㎚ 내지 약 599㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 또한, 상기 광 변환 입자들(31) 중 또 다른 일부는 상기 자외선을 약 600㎚ 내지 약 700㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
상기 광 변환 입자들(31)은 다수 개의 양자점(QD, Quantum Dot)들일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 양자점은 코어 나노 결정(33) 및 상기 코어 나노 결정(33)을 둘러싸는 껍질 나노 결정(34)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정(34)에 결합되는 유기 리간드(35)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정(34)을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 껍질 나노 결정(34)은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 상기 껍질 나노 결정(34)은 상기 코어 나노 결정(33)의 표면에 형성된다. 상기 양자점은 상기 코어 나오 결정으로 입광되는 빛의 파장을 껍질층을 형성하는 상기 껍질 나노 결정(34)을 통해서 파장을 길게 변환시키고 빛의 효율을 증가시길 수 있다.
상기 양자점은 Ⅱ족 화합물 반도체, Ⅲ족 화합물 반도체, Ⅴ족 화합물 반도체 그리고 VI족 화합물 반도체 중에서 적어도 한가지 물질을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 코어 나노 결정(33)은 Cdse, InGaP, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 또한, 상기 껍질 나노 결정(34)은 CuZnS, CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 상기 양자점의 지름은 1 nm 내지 10 nm일 수 있다.
상기 양자점에서 방출되는 빛의 파장은 상기 양자점의 크기에 따라 조절이 가능하다. 예를 들어, 작은 직경을 가지는 양자점은 입사광을 상대적으로 짧은 파장대의 광으로 변환시키고, 큰 직경을 가지는 양자점은 입사광을 상대적으로 큰 파장대의 광으로 변환시킬 수 있다.
또한, 상기 양자점에는 리간드(35)가 결합될 수 있다. 더 자세하게, 상기 리간드(35)의 일 끝단이 상기 양자점에 결합될 수 있다. 또한, 상기 리간드(35)는 상기 양자점의 주위를 둘러싼다. 더 자세하게, 상기 리간드(35)의 일 끝단이 상기 양자점의 외부 표면에 결합되어, 상기 양자점의 주위를 둘러쌀 수 있다.
또한, 상기 리간드(35)는 합성 후 불안정한 양자점을 안정화시키는 역할을 한다. 합성 후에 댕글링 본드(dangling bond)가 외곽에 형성되며, 상기 댕글링 본드 때문에, 상기 양자점이 불안정해 질 수도 있다. 그러나, 상기 리간드(35)의 한 쪽 끝은 비결합 상태이고, 상기 비결합된 리간드(35)의 한 쪽 끝이 댕글링 본드와 결합해서, 상기 양자점을 안정화 시킬 수 있다.
상기 리간드(35)는 피리딘(pyridine), 메르캅토 알콜(mercapto alcohol), 티올(thiol), 포스핀(phosphine) 또는 포스핀 산화물(phosphine oxide) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 리간드(35)는 폴리에틸렌이민, 3-아미노 프로필트리메톡시 실란, 메르캅토아세틱산, 3-메르캅토프로필 트리메톡시 실란 또는 3-메르캅토프로피오닉산(3-mercaptopropionic acid) 등을 포함할 수 있다. 이외에도, 상기 리간드(35)로 다양한 친수성 유기 리간드(35)가 사용될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 리간드(35)로 소수성 유기 리간드가 사용될 수 있다.
특히, 상기 양자점은 그 크기가 빛, 전기 등에 의해 여기되는 전자와 정공이 이루는 엑시톤(exciton)의 보어 반경(Bohr raidus)보다 작게 되면 양자구속효과가 발생하여 띄엄띄엄한 에너지 준위를 가지게 되며 에너지 갭의 크기가 변화하게 된다. 또한, 전하가 양자점 내에 국한되어 높은 발광효율을 가지게 된다.
이러한 상기 양자점은 일반적 형광 염료와 달리 입자의 크기에 따라 형광파장이 달라진다. 즉, 입자의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 빛을 내며, 입자의 크기를 조절하여 원하는 파장의 가시광선영역의 형광을 낼 수 있다. 또한, 일반적 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 100~1000배 크고 양자효율(quantum yield)도 높으므로 매우 센 형광을 발생한다.
상기 양자점은 화학적 습식방법에 의해 합성될 수 있다. 여기에서, 화학적 습식방법은 유기용매에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법으로서, 화학적 습식방법에 의해서, 상기 양자점이 합성될 수 있다.
상기 광 변환 입자들(31)은 화합물 반도체를 포함하는 나노 입자일 수 있다. 즉, 상기 광 변환 입자들(31)은 수㎚ 내지 수십㎚의 직경을 가지고, Ⅱ족-Ⅵ족계 화합물 반도체를 포함할 수 있다.
상기 광 변환 입자들(31)은 친수성 또는 소수성을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 리간드(35)가 친수성을 가지는 경우, 상기 광 변환 입자들(31)은 친수성을 가질 수 있다. 상기 리간드(35)가 소수성을 가지는 경우, 상기 광 변환 입자들(31)은 소수성을 가질 수 있다.
상기 매트릭스(32)는 상기 광 변환 입자들(31)을 둘러싼다. 상기 매트릭스(32)는 상기 광 변환 입자들(31)을 보호하는 보호막이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 매트릭스(32)는 하나의 광 변환 입자(31)의 주위를 둘러싸고, 밀봉할 수 있다. 상기 매트릭스(32)는 박막 형태로 상기 광 변환 입자(31)의 외부에 코팅될 수 있다. 즉, 상기 매트릭스(32)는 보호막 기능을 수행할 수 있다. 즉, 상기 매트릭스(32)는 무기 보호막이다.
상기 무기 보호막(32)의 두께는 약 10㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 매트릭스(32)는 둘 이상의 광 변환 입자들(31)을 수용하고, 균일하게 분산시킬 수 있다. 상기 매트릭스(32)는 상기 광 변환 입자들(31)을 수용한다. 상기 매트릭스(32)는 상기 광 변환 입자들(31)을 둘러싼다. 또한, 상기 매트릭스(32)는 상기 광 변환 입자들(31)을 내부에 분산시킬 수 있다. 상기 매트릭스(32)는 상기 광 변환 입자들(31)을 수용하는 매질일 수 있다.
상기 매트릭스(32)는 입자 형상을 가진다. 즉, 상기 매트릭스(32)는 매트릭스 입자이다. 상기 매트릭스(32)는 다면체 형상을 가질 수 있다. 이와는 다르게, 상기 매트릭스(32)는 구 형상을 가질 수 있다.
상기 매트릭스(32)는 상기 광 변환 입자들(31)보다 더 크다. 예를 들어, 상기 매트릭스(32)의 직경(R1)은 약 0.5㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 매트릭스(32)의 직경(R1)은 약 1㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다. 더 자세하게, 상기 매트릭스(32)의 직경(R1)은 약 1㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다. 즉, 상기 매트릭스(32)는 마이크로 크기의 입자일 수 있다.
상기 매트릭스(32)는 투명하다. 상기 매트릭스(32)는 무기 물질을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 매트릭스(32)는 투명한 무기 물질로 형성될 수 있다. 더 자세하게, 상기 매트릭스(32)는 산화물을 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 매트릭스(32)는 투명한 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 매트릭스(32)는 실리콘 옥사이드 또는 티타늄 옥사이드 등을 포함할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 광 변환 복합체(30)를 제조하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 광 변환 복합체(30)는 다음과 같은 공정에 의해서 형성될 수 있다.
먼저, 상기 광 변환 입자들(31)이 형성된다(S10). 상기 광 변환 입자들(31)은 화학적 습식 합성법에 의해서 형성될 수 있다. 상기 광 변환 입자들(31)은 Ⅱ족 원소의 전구체 및 Ⅵ족 원소의 전구체를 용액 내에서 반응시켜서, Ⅱ족-Ⅵ족계 화합물 반도체를 포함하는 양자점을 형성할 수 있다. 상기 광 변환 입자들(31)은 수열 합성법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 트리옥틸포스핀옥사이드(TOPO), 트리옥틸포스핀(TOP), 헥사데실아민(HDA)을 균일하게 혼합하고, 이와 같은 혼합물에 카드뮴아세틸아세토네이트 및 셀레늄 파우더를 첨가한다. 이에 따라서, TOP와 카드뮴이 착화합물을 형성하여, 카드뮴 전구체가 형성되고, TOP와 셀레늄이 결합하여, 셀레늄 전구체가 형성된다.
이와 같은 카드뮴 전구체 및 셀레늄 전구체는 약 350℃에서 반응하여, CdSe 코어 나노 결정(33)이 형성되고, 이후, 디에틸징크 및 비스트리메틸실릴설파이드가 TOP에 분산되고, 약 200℃의 온도에서 ZnS 껍질 나노 결정(34)이 형성된다. 이후, 상기 양자점에 리간드(35)가 결합된다. 상기 리간드(35)는 친수성을 가질 수 있다. 또한, 상기 리간드(35)는 1-에틸-3-[3-디메틸아미노프로필]카보디이미드 하이드로클로라이드(1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride;EDC)에 의해서, 친수성을 가지도록 개질될 수 있다.
상기 광 변환 입자들(31)의 합성은 이에 한정되지 않고, 건식 공정 등과 같은 다양한 공정 등에 의해서 형성될 수 있다.
이후, 상기 광 변환 입자들(31)에 시드 화합물이 결합된다. 상기 시드 화합물의 상기 광 변환 입자들(31) 주위에 매트릭스를 형성하기 위한 시드를 형성할 수 있다. 상기 시드 화합물의 예로서는 아미노프로필트리에톡시 실란(aminopropyl trimethoxy silane) 등과 같은 실란을 들 수 있다.
상기 시드 화합물의 아미노기는 상기 광 변환 입자들(31)의 외부 표면에 결합될 수 있다. 또한, 상기 시드 화합물의 실란은 실리콘 옥사이드층 또는 티타늄 옥사이드층을 형성하기 위한 시드 기능을 수행할 수 있다.
이후, 상기 매트릭스(32)를 형성하기 위한 전구체가 상기 광 변환 입자들을 포함하는 용액에 첨가될 수 있다. 상기 전구체로 사용되는 물질의 예로서는 티타늄 이소프록사이드 또는 테트라에틸오쏘 실리케이트(tetraehtylortho silicate;TEOS) 등을 들 수 있다.
이때, 사용되는 전구체의 양에 따라서, 상기 매트릭스(32)의 형태가 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 전구체의 양이 적은 경우, 상기 매트릭스(32)는 박막 형태로 형성되고, 상기 전구체의 양이 많은 경우, 상기 매트릭스(32)는 둘 이상의 광 변환 입자들을 둘러쌀 수 있다. 즉, 복수의 광 변환 입자들을 수용하는 매트릭스 입자 형태로 무기 보호막(32)이 형성될 수 있다.
특히, 상기 전구체의 양이 많아짐에 따라서, 상기 투명 무기 물질은 덩어리 형태로 형성될 수 있고, 이와 같은 덩어리 형태의 매트릭스는 미세 입자 형태의 매트릭스(32)로 분쇄될 수 있다.
상기 매트릭스는 투명한 금속 산화물을 포함하기 때문에, 상기 광 변환 입자들을 효과적을 밀봉할 수 있다.
이에 따라서, 상기 매트릭스(32)는 강한 내습성을 가질 수 있고, 실시예에 따른 광 변환 복합체는 향상된 신뢰성을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 광 변환 복합체는 상기 매트릭스(32)를 입자 형태로 형성할 수 있다. 이때, 상기 매트릭스 입자는 상기 광 변환 입자들(31)의 직경보다 더 클 수 있다. 따라서, 상기 광 변환 입자들(31)은 더 큰 직경을 가지는 상기 매트릭스 입자 내에 배치되므로, 상기 광 변환 입자들(31)은 발광 장치 및 표시장치 등에 용이하게 적용될 수 있다. 즉, 상기 광 변환 입자들(31)이 수㎚의 사이즈를 가지더라도, 더 큰 직경을 가지는 상기 입자 형태로 실시예에 따른 발광장치 및 표시장치에 용이하게 적용될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 발광장치 및 표시장치는 실시예에 따른 광 변환 복합체(30)를 적용하여 용이하게 제조될 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 사시도이다. 도 6은 도 5에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 7은 발광다이오드 칩의 일 단면을 도시한 도면이다. 본 발광 소자 패키지에 대한 설명에 있어서, 앞선 광 변환 복합체에 대한 설명을 참조한다. 즉, 변경된 부분을 제외하고, 앞선 광 변환 복합체에 대한 설명은 본 실시예에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 실시예에 따른 발광다이오드 패키지는 몸체부(410), 다수 개의 리드 전극들(421, 422), 발광부(430), 충진부(400) 및 복수의 광 변환 복합체들(30)을 포함한다.
상기 몸체부(410)는 상기 발광부(430), 상기 충진부(400) 및 상기 광 변환 복합체들(30)을 수용하고, 상기 리드 전극들(421, 422)을 지지한다.
상기 몸체부(410)의 재질은 예컨대, PPA와 같은 수지 재질, 세라믹 재질, 액정 폴리머(LCP), SPS(Syndiotactic), PPS(Poly(phenylene ether)), 실리콘 재질 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 다만, 상기 몸체부(410)의 재질에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몸체부(410)는 사출 성형에 의해 일체로 형성하거나, 다수 개의 층이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
상기 몸체부(410)는 상부가 개방된 캐비티(C)를 포함한다. 상기 캐비티(C)는 상기 몸체부(410)에 대해 패터닝, 펀칭, 절단 공정 또는 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있다. 또한, 상기 캐비티(C)는 상기 몸체부(410)의 성형시 캐비티(C) 형태를 본뜬 금속 틀에 의해 형성될 수 있다.
상기 캐비티(C)의 형상은 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 그 표면은 원형 형상, 다각형 형상, 또는 랜덤한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(C)의 내측면은 따른 발광다이오드 패키지의 배광 각도를 고려하여 상기 캐비티(C)의 바닥면에 대해 수직하거나 경사진 면으로 형성될 수 있다.
상기 몸체부(410)는 베이스부(411) 및 수용부(412)를 포함한다.
상기 베이스부(411)는 상기 수용부(412)를 지지한다. 또한, 상기 베이스부(411)는 상기 리드 전극들(421, 422)을 지지한다. 상기 베이스부(411)는 예를 들어, 직육면체 형상을 가질 수 있다.
상기 수용부(412)는 상기 베이스부(411) 상에 배치된다. 상기 수용부(412)에 의해서, 상기 캐비티(C)가 정의된다. 즉, 상기 캐비티(C)는 상기 수용부(412)에 형성된 홈이다. 상기 수용부(412)는 상기 캐비티(C)의 주위를 둘러싼다. 상기 수용부(412)는 탑측에서 보았을 때, 폐루프(closed loop) 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 수용부(412)는 상기 캐비티(C)를 둘러싸는 벽 형상을 가질 수 있다.
상기 수용부(412)는 상면, 외측면 및 내측면(122)을 포함한다. 상기 내측면은 상기 상면에 대하여 경사지는 경사면이다.
상기 리드 전극들(421, 422)은 리드 프레임으로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리드 전극들(421, 422)은 상기 몸체부(410) 내에 배치되며, 상기 리드 전극들(421, 422)은 상기 캐비티(C)의 바닥면에 전기적으로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 리드 전극들(421, 422)의 외측부는 상기 몸체부(410)의 외측에 노출될 수 있다.
상기 리드 전극들(421, 422)의 끝단은 상기 캐비티(C)의 일 측면 또는 캐비티(C) 반대측에 배치될 수 있다.
상기 리드 전극들(421, 422)은 리드 프레임으로 이루어질 수 있으며, 상기 리드 프레임은 상기 몸체부(410)의 사출 성형시 형성될 수 있다. 상기 리드 전극들(421, 422)은 예를 들어, 제 1 리드 전극(421) 및 제 2 리드 전극(422)일 수 있다.
상기 제 1 리드 전극(421) 및 상기 제 2 리드 전극(422)은 서로 이격된다. 상기 제 1 리드 전극(421) 및 상기 제 2 리드 전극(422)은 상기 발광부(430)에 전기적으로 연결된다.
상기 발광부(430)는 적어도 하나의 발광다이오드 칩을 포함한다. 예를 들어, 상기 발광부(430)는 청색 발광다이오드 칩 또는 UV 발광다이오드 칩 등을 포함할 수 있다.
상기 발광부(430)는 수평형 발광다이오드 또는 수직형 발광다이오드 칩일 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(430)는 도전기판(431), 광 반사층(432), 제 1 도전형 반도체층(433), 제 2 도전형 반도체층(434), 활성층(435) 및 제 2 전극(436)을 포함할 수 있다.
상기 도전기판(431)은 도전체로 이루어진다. 상기 도전기판(431)은 상기 광 반사층(432), 상기 제 1 도전형 반도체층(433), 상기 제 2 도전형 반도체층(434), 상기 활성층(435) 및 상기 제 2 전극(436)을 지지한다.
상기 도전기판(431)은 상기 광 반사층(432)을 통하여, 상기 제 1 도전형 반도체층(433)에 접속된다. 즉, 상기 도전기판(431)은 상기 제 1 도전형 반도체층(433)에 전기적인 신호를 인가하기 위한 제 1 전극이다.
상기 광 반사층(432)은 상기 도전기판(431) 상에 배치된다. 상기 광 반사층(432)은 상기 활성층(435)으로부터 출사되는 광을 상방으로 반사시킨다. 또한, 상기 광 반사층(432)은 도전층이다. 따라서, 상기 광 반사층(432)은 상기 도전기판(431)을 상기 제 1 도전형 반도체층(433)에 연결시킨다. 상기 광 반사층(432)으로 사용되는 물질의 예로서는 은 또는 알루미늄과 같은 금속 등을 들 수 있다.
상기 제 1 도전형 반도체층(433)은 상기 광 반사층(432) 상에 배치된다. 상기 제 1 도전형 반도체층(433)은 제 1 도전형을 가진다. 상기 제 1 도전형 반도체층(433)은 n형 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 도전형 반도체층(433)은 n형 GaN층 일 수 있다.
상기 제 2 도전형 반도체층(434)은 상기 제 1 도전형 반도체층(433) 상에 배치된다. 상기 제 2 도전형 반도체층(434)은 상기 제 1 도전형 반도체층(433)과 마주보며, p형 반도체층일 수 있다. 상기 제 2 도전형 반도체층(434)은 예를 들어, p형 GaN층 일 수 있다.
상기 활성층(435)은 상기 제 1 도전형 반도체층(433) 및 상기 제 2 도전형 반도체층(434) 사이에 개재된다. 상기 활성층(435)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조를 갖는다. 상기 활성층(435)은 InGaN 우물층 및 AlGaN 장벽층의 주기 또는 InGaN 우물층과 GaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있으며, 이러한 활성층(435)의 발광 재료는 발광 파장 예컨대, 청색 파장, 레드 파장, 녹색 파장 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 제 2 전극(436)은 상기 제 2 도전형 반도체층(434) 상에 배치된다. 상기 제 2 전극(436)은 상기 제 2 도전형 반도체층(434)에 접속된다.
이와는 다르게, 상기 발광부(430)는 수평형 LED일 수 있다. 이때, 수평형 LED를 상기 제 1 리드 전극(421)에 접속시키기 위해서, 추가적인 배선이 필요할 수 있다.
상기 발광부(430)는 상기 제 1 리드 전극(421)에 범프 등에 의해서 접속되고, 상기 제 2 리드 전극(422)에는 와이어에 의해서 연결될 수 있다. 특히, 상기 발광부(430)는 상기 제 1 리드 전극(421) 상에 직접 배치될 수 있다.
또한, 이와 같은 접속 방식에 한정되지 않고, 상기 발광부(430)는 와이어 본딩, 다이 본딩, 또는 플립 본딩 방식 등에 의해서, 상기 리드 전극들(421, 422)에 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 충진부(400)는 상기 캐비티(C)에 형성된다. 상기 충진부(400)는 투명하다. 상기 충진부(400)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 재질이거나, 굴절률이 2이하인 물질을 포함할 수 있다. 상기 충진부(400)는 상기 발광부(430)를 덮는다. 상기 충진부(400)는 상기 발광부(430)에 직접 접촉될 수 있다.
또한, 상기 캐비티(C)의 내측면에 반사층이 형성될 수 있다. 상기 반사층은 반사 효과가 높은 물질, 예를 들어 백색의 PSR(Photo Solder Resist) 잉크, 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다.
상기 광 변환 복합체들(30)은 상기 발광부(430)로부터 출사되는 광의 경로 상에 배치된다. 예를 들어, 상기 광 변환 복합체들(30)은 상기 캐비티(C) 내에 배치될 수 있다. 상기 광 변환 복합체들(30)은 상기 발광부(430)에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 광 변환 복합체들(30)은 상기 충진부(440) 내에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환 복합체들(30)은 상기 충진부(440) 내에 균일하게 분산될 수 있다. 이에 따라서, 상기 발광부(430)로부터 출사되는 광의 일부 또는 전부는 상기 광 변환 복합체들(30)에 입사될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환 복합체들(30)은 복수의 제 1 광 변환 복합체들(30a) 및 복수의 제 2 광 변환 복합체들(30b)일 수 있다.
상기 제 1 광 변환 복합체들(30a)은 복수의 제 1 광 변환 입자들(31a) 및 제 1 매트릭스(32a)를 포함한다.
상기 제 1 광 변환 입자들(31a)은 상기 발광부(430)로부터의 광을 제 1 파장 대의 광으로 변환시킨다. 예를 들어, 상기 제 1 광 변환 입자들(31a)은 상기 발광부(430)로부터 출사되는 청색광을 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 광 변환 입자들(31a)은 상기 발광부(430)로부터의 청색광을 약 500㎚ 내지 약 599㎚의 파장 대의 광으로 변환시킬 수 있다.
상기 제 1 매트릭스(32a)는 상기 제 1 광 변환 입자들(31a)을 수용한다. 상기 제 1 매트릭스(32a)는 상기 제 1 광 변환 입자들(31a)을 둘러싼다. 상기 제 1 매트릭스(32a)는 상기 제 1 광 변환 입자들(31a)을 분산시킨다.
상기 제 2 광 변환 복합체들(30b)은 복수의 제 2 광 변환 입자들(31b) 및 제 2 매트릭스(32b)를 포함한다.
상기 제 2 광 변환 입자들(31b)은 상기 발광부(430)로부터의 광을 제 2 파장 대의 광으로 변환시킨다. 예를 들어, 상기 제 2 광 변환 입자들(31b)은 상기 발광부(430)로부터 출사되는 청색광을 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 2 광 변환 입자들(31b)은 상기 발광부(430)로부터의 청색광을 약 600㎚ 내지 약 700㎚의 파장 대의 광으로 변환시킬 수 있다.
상기 제 2 매트릭스(32b)는 상기 제 2 광 변환 입자들(31b)을 수용한다. 상기 제 2 매트릭스(32b)는 상기 제 2 광 변환 입자들(31b)을 둘러싼다. 상기 제 2 매트릭스(32b)는 상기 제 2 광 변환 입자들(31b)을 분산시킨다.
이와는 다르게, 상기 광 변환 복합체(30)는 도 1과 같은 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 매트릭스(32)는 하나의 광 변환 입자(31)의 주위를 둘러쌀 수 있다.
또한, 상기 발광부(430)가 자외선을 출사하는 경우, 상기 광 변환 복합체(30)는 복수의 제 3 광 변환 복합체들을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 3 광 변환 복합체들은 입사되는 자외선을 청색광으로 변환시키는 제 3 광 변환 입자들을 포함할 수 있다.
상기 광 변환 복합체들(30)은 상기 발광부(430)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 광 변환 복합체들(30) 입사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다.
또한, 상기 광 변환 복합체들(30)은 상기 발광부(430)로부터 출사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 광 변환 복합체들(30)에 의해서 변환된 광 및 변환되지 않는 광에 의해서, 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 백색광이 출사될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 실시에에 따른 발광 다이오드 패키지는 상기 광 변환 복합체들(30)을 사용하여, 향상된 신뢰성 및 내구성을 가질 수 있다.
또한, 상기 광 변환 복합체들(30)은 마이크로 크기의 직경을 가지기 때문에, 상기 충진부(400) 등에 용이하게 적용될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 상기 광 변환 복합체들(30)을 용이하게 적용하여, 효율적으로 제조될 수 있다.
도 8은 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다. 도 9는 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다. 도 10은 도 9에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 본 액정표시장치에 대한 설명에 있어서, 앞선 실시예들의 광 변환 복합체에 대한 설명을 참조한다. 즉, 변경된 부분을 제외하고, 앞선 광 변환 복합체에 대한 설명들은 본 실시예에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 실시예에 따른 액정표시장치는 백라이트 유닛(10) 및 액정패널(20)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정패널(20)에 광을 출사한다. 상기 백라이트 유닛(10)은 면 광원으로 상기 액정패널(20)의 하면에 균일하기 광을 조사할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정패널(20) 아래에 배치된다. 상기 백라이트 유닛(10)은 바텀 커버(100), 도광판(200), 반사시트(300), 광원, 예를 들어, 다수 개의 발광다이오드들(400), 인쇄회로기판(401) 및 다수 개의 광학 시트들(500)을 포함한다.
상기 바텀 커버(100)는 상부가 개구된 형상을 가진다. 상기 바텀 커버(100)는 상기 도광판(200), 상기 발광다이오드들(400), 상기 인쇄회로기판(401), 상기 반사시트(300) 및 상기 광학 시트들(500)을 수용한다.
상기 도광판(200)은 상기 바텀 커버(100) 내에 배치된다. 상기 도광판(200)은 상기 반사시트(300) 상에 배치된다. 상기 도광판(200)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 입사되는 광을 전반사, 굴절 및 산란을 통하여 상방으로 출사한다.
상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200) 아래에 배치된다. 더 자세하게, 상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200) 및 상기 바텀 커버(100)의 바닥면 사이에 배치된다. 상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200)의 하부면으로부터 출사되는 광을 상방으로 반사시킨다.
상기 발광다이오드들(400)은 광을 발생시키는 광원이다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 도광판(200)의 일 측면에 배치된다. 상기 발광다이오드들(400)은 광을 발생시켜서, 상기 도광판(200)의 측면을 통하여, 상기 도광판(200)에 입사시킨다.
상기 발광다이오드들(400)은 청색광을 발생시키는 청색 발광다이오드 또는 자외선을 발생시키는 UV 발광다이오드일 수 있다. 즉, 상기 발광다이오드들(400)은 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광 또는 약 300㎚ 내지 약 400㎚ 사이의 파장대를 가지는 자외선을 발생시킬 수 있다.
상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401)에 실장된다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401) 아래에 배치된다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401)을 통하여 구동신호를 인가받아 구동된다.
상기 인쇄회로기판(401)은 상기 발광다이오드들(400)에 전기적으로 연결된다. 상기 인쇄회로기판(401)은 상기 발광다이오드들(400)을 실장할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(401)은 상기 바텀 커버(100) 내측에 배치된다.
상기 광학 시트들(500)은 상기 도광판(200) 상에 배치된다. 상기 광학 시트들(500)은 상기 도광판(200)의 상면으로부터 출사되는 광의 특성을 변화 또는 향상시켜서, 상기 광을 상기 액정패널(20)에 공급한다.
상기 광학 시트들(500)은 광 변환 부재(501), 확산 시트(502), 제 1 프리즘 시트(503) 및 제 2 프리즘 시트(504)일 수 있다.
상기 광 변환 부재(501)는 상기 광원(300) 및 상기 액정 패널(20) 사이의 광 경로 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 도광판(200) 상에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 도광판(200) 및 상기 확산 시트(502) 사이에 개재될 수 있다. 상기 광 변환 부재(501)는 입사되는 광의 파장을 변환하여 상방으로 출사할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광다이오드들(400)이 청색 발광다이오드인 경우, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 도광판(200)으로부터 상방으로 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 청색광의 일부를 약 500㎚ 내지 약 600㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 청색광의 다른 일부를 약 600㎚ 내지 약 700㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 변환되지 않고 상기 광 변환 부재(501)를 통과하는 광 및 상기 광 변환 부재(501)에 의해서 변환된 광들은 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 상기 액정패널(20)에는 백색광이 입사될 수 있다.
즉, 상기 광 변환 부재(501)는 입사광의 특성을 변환시키는 광학 부재이다. 상기 광 변환 부재(501)는 시트 형상을 가진다. 즉, 상기 광 변환 부재(501)는 광학 시트일 수 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환 부재(501)는 하부 기판(510), 상부 기판(520), 광 변환층(530) 및 실링부(540)를 포함한다.
상기 하부 기판(510)은 상기 광 변환층(530) 아래에 배치된다. 상기 하부 기판(510)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 하부 기판(510)은 상기 광 변환층(530)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 하부 기판(510)으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate;PET) 등과 같은 투명한 폴리머 등을 들 수 있다.
상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530) 상에 배치된다. 상기 상부 기판(520)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530)의 상면에 밀착될 수 있다.
상기 상부 기판(520)으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같은 투명한 폴리머 등을 들 수 있다.
상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530)을 샌드위치한다. 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530)을 지지한다. 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 외부의 물리적인 충격으로부터 상기 광 변환층(530)을 보호한다. 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530)에 직접 접촉될 수 있다.
또한, 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 낮은 산소 투과도 및 투습성을 가진다. 이에 따라서, 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 수분 및/또는 산소 등과 같은 외부의 화학적인 충격으로부터 상기 광 변환층(530)을 보호할 수 있다.
상기 광 변환층(530)은 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 개재된다. 상기 광 변환층(530)은 상기 하부 기판(510)의 상면에 밀착되고, 상기 상부 기판(520)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 광 변환층(530)은 호스트(531) 및 복수의 광 변환 복합체들(30)을 포함한다.
상기 호스트(531)는 상기 광 변환 복합체들(30)을 둘러싼다. 즉, 상기 호스트(531)는 상기 광 변환 복합체들(30)을 균일하게 내부에 분산시킨다. 상기 호스트(531)는 투명하다. 즉, 상기 호스트(531)는 투명한 폴리머로 형성될 수 있다.
상기 호스트(531)는 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 배치된다. 상기 호스트(531)는 상기 하부 기판(510)의 상면 및 상기 상부 기판(520)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 호스트(531)는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 또는 실리콘계 수지를 포함할 수 있다.
상기 광 변환 복합체들(30)은 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 배치된다. 더 자세하게, 상기 광 변환 복합체들(30)은 상기 호스트(531)에 균일하게 분산되고, 상기 호스트(531)는 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 배치될 수 있다. 상기 광 변환 복합체들(30)은 상기 호스트에 약 0.5wt% 내지 약 20wt%의 농도로 분산될 수 있다.
상기 광 변환 복합체들(30)은 복수의 제 1 광 변환 복합체들(30a) 및 복수의 제 2 광 변환 복합체들(30b)일 수 있다. 또한, 상기 광 변환 복합체들(30)은 복수의 제 3 광 변환 복합체들을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 광 변환 복합체들(30a), 상기 제 2 광 변환 복합체들(30b) 및 상기 제 3 광 변환 복합체들은 앞선 발광 다이오드 패키지에서의 광 변환 복합체들(30)과 실질적으로 동일한 특징을 가질 수 있다.
상기 발광다이오드들(400)이 청색광을 발생시키는 청색 발광다이오드인 경우, 청색광을 녹색광 및 적색광으로 각각 변환시키는 상기 제 1 광 변환 복합체들(30a) 및 상기 제 2 광 변환 복합체들(30b)이 사용될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 발광다이오드들(400)이 자외선을 발생시키는 UV 발광다이오드인 경우, 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 각각 변환시키는 상기 제 1 광 변환 복합체들(30a), 상기 제 2 광 변환 복합체들(30b) 및 상기 제 3 광 변환 복합체들이 사용될 수 있다.
상기 광 변환 부재(501)는 다음과 같은 공정에 의해서 형성될 수 있다.
먼저, 양자점을 포함하는 수지 조성물이 형성된다. 이때, 상기 수지 조성물에 상기 광 변환 복합체들(30)이 균일하게 분산된다.
이후, 상기 수지 조성물은 상기 하부 기판(510) 상에 균일하게 코팅되고, 열 및/또는 광에 의해서 경화된다. 이에 따라서, 상기 하부 기판(510) 상에 광 변환층(530)이 형성된다.
이후, 상기 광 변환층(530) 상에 상부 기판(520)이 라미네이트되고, 실링부가 형성된다. 이에 따라서, 상기 광 변환 부재(501)가 형성될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 광 변환 복합체(30)는 도 1과 같은 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 매트릭스(32)는 하나의 광 변환 입자(31)의 주위를 둘러싸는 보호막으로 구현될 수 있다.
상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530) 측면에 배치된다. 더 자세하게, 상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530)의 측면을 덮는다. 더 자세하게, 상기 실링부(540)는 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)의 측면에도 배치된다. 더 자세하게, 상기 실링부(540)는 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)의 측면을 덮는다.
또한, 상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530), 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)의 측면에 접착될 수 있다. 상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530), 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)의 측면에 밀착된다.
이에 따라서, 상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530)의 측면을 밀봉할 수 있다. 즉, 상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530)을 외부의 화학적인 충격으로부터 보호하는 보호부이다.
또한, 상기 광 변환 부재(501)는 제 1 무기 보호막 및 제 2 무기 보호막을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 무기 보호막은 상기 하부 기판(510)의 하면에 코팅되고, 상기 제 2 무기 보호막은 상기 상부 기판(520)의 상면에 코팅될 수 있다. 상기 제 1 무기 보호막 및 상기 제 2 무기 보호막으로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘 옥사이드 등을 들 수 있다.
상기 확산 시트(502)는 상기 광 변환 부재(501) 상에 배치된다. 상기 확산 시트(502)는 통과되는 광의 균일도를 향상시킨다. 상기 확산 시트(502)는 다수 개의 매트릭스(32)들을 포함할 수 있다.
상기 제 1 프리즘 시트(503)는 상기 확산 시트(502) 상에 배치된다. 상기 제 2 프리즘 시트(504)는 상기 제 1 프리즘 시트(503) 상에 배치된다. 상기 제 1 프리즘 시트(503) 및 상기 제 2 프리즘 시트(504)는 통과하는 광의 직진성을 증가시킨다.
상기 액정패널(20)은 상기 광학시트들(500)상에 배치된다. 또한, 상기 액정패널(20)은 패널 가이드(23) 상에 배치된다. 상기 액정패널(20)은 상기 패널 가이드(23)에 의해서 가이드될 수 있다.
상기 액정패널(20)은 통과하는 광의 세기를 조절하여 영상을 표시한다. 즉, 상기 액정패널(20)은 상기 백라이트 유닛(10)으로부터 출사되는 광을 사용하여, 영상을 표시하는 표시패널이다. 상기 액정패널(20)은 TFT기판(21), 컬러필터기판(22), 두 기판들 사이에 개재되는 액정층을 포함한다. 또한, 상기 액정패널(20)은 편광필터들을 포함한다.
도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 상기 TFT기판(21) 및 컬러필터기판(22)을 상세히 설명하면, 상기 TFT기판(21)은 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하여 화소를 정의하고, 각각의 교차영역마다 박막 트랜지스터(TFT : thin flim transistor)가 구비되어 각각의 픽셀에 실장된 화소전극과 일대일 대응되어 연결된다. 상기 컬러필터기판(22)은 각 픽셀에 대응되는 R, G, B 컬러의 컬러필터, 이들 각각을 테두리 하며 게이트 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등을 가리는 블랙 호스트(531)와, 이들 모두를 덮는 공통전극을 포함한다.
액정패널(20)의 가장자리에는 게이트 라인 및 데이터 라인으로 구동신호를 공급하는 구동 PCB(25)가 구비된다.
상기 구동 PCB(25)는 COF(Chip on film, 24)에 의해 액정패널(20)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 COF(24)는 TCP(Tape Carrier Package)로 변경될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 실시에에 액정표시장치는 상기 광 변환 복합체들(30)을 사용하여, 향상된 신뢰성 및 내구성을 가질 수 있다.
또한, 상기 광 변환 복합체들(30)은 마이크로 크기의 직경을 가지기 때문에, 상기 광 변환 부재 등에 용이하게 적용될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 광 변환 복합체들(30)을 용이하게 적용하여, 효율적으로 제조될 수 있다.
도 11은 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다. 도 12는 제 2 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다. 도 13은 도 12에서 C-C`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 14는 제 2 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에 대한 설명에 있어서, 앞선 실시예에 대한 설명 참조한다. 즉, 앞선 액정표시장치에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 액정표시장치에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 광 변환 부재(600)는 발광다이오드들(400) 및 도광판(200) 사이에 개재된다.
상기 광 변환 부재(600)는 일 방향으로 길게 연장되는 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 도광판(200)의 일 측면을 따라 연장되는 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 도광판(200)의 입사면을 따라서 연장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 광 변환 부재(600)는 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 청색광의 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 청색광의 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 광 변환 부재(600)를 통과하는 광 및 상기 광 변환 부재(600)에 의해서 변환된 광들은 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 상기 도광판(200)에는 백색광이 입사될 수 있다.
상기 광 변환 부재(600)는 하부 기판(610), 상부 기판(620), 광 변환층(630) 및 실링부(640)를 포함한다.
상기 하부 기판(610)은 상기 광 변환층(630) 아래에 배치된다. 상기 하부 기판(610)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 하부 기판(610)은 상기 광 변환층(630)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630) 상에 배치된다. 상기 상부 기판(620)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630)의 상면에 밀착될 수 있다.
또한, 상기 하부 기판(610)은 상기 발광다이오드들(400)에 대향한다. 즉, 상기 하부 기판(610)은 상기 발광다이오드들(400) 및 상기 광 변환층(630) 사이에 배치된다. 또한, 상기 상부 기판(620)은 상기 도광판(200)에 대향한다. 즉, 상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630) 및 상기 도광판(200) 사이에 개재된다.
상기 하부 기판(610) 및 상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630)을 샌드위치한다. 또한, 상기 실링부(640)는 상기 광 변환층(630)의 측면을 덮는다. 상기 하부 기판(610) 및 상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630)을 지지한다. 또한, 상기 하부 기판(610), 상기 상부 기판(620) 및 상기 실링부(640)는 외부의 물리적인 충격 및 화학적인 충격으로부터 상기 광 변환층(630)을 보호한다.
본 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 광 변환층(630)은 상대적으로 작은 크기를 가진다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는데 있어서, 적은 양의 광 변환 입자들(31a, 31b)이 사용될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 광 변환 입자들(31a, 31b)의 사용을 줄이고, 적은 비용으로 용이하게 제조될 수 있다.
도 15는 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다. 도 16은 제 3 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다. 도 17은 도 16에서 D-D`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 18는 제 3 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에 대한 설명에 있어서, 앞선 실시예들에 대한 설명 참조한다. 즉, 앞선 액정표시장치들에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 액정표시장치에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 15 내지 도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 다수 개의 광 변환 부재들(700)을 포함한다. 상기 광 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400)에 각각 대응된다.
또한, 상기 광 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400) 및 상기 도광판(200) 사이에 배치된다. 즉, 각각의 광 변환 부재(600)는 대응되는 발광다이오드 및 상기 도광판(200) 사이에 배치된다.
상기 광 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400)보다 더 넓은 평면적을 가질 수 있다. 이에 따라서, 각각의 발광다이오드로부터 출사되는 광은 대응되는 광 변환 부재(600)에 거의 대부분이 입사될 수 있다.
또한, 도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환 부재들(700)은 하부 기판(710), 상부 기판(720), 광 변환층(730) 및 실링부(640)를 포함한다.
상기 하부 기판(710), 상기 상부 기판(720), 상기 광 변환층(730) 및 상기 실링부(640)의 특징은 앞서 설명한 실시예들에서 설명한 특징과 실질적으로 동일할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 광 변환층(730)은 상대적으로 작은 크기를 가진다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는데 있어서, 적은 양의광 변환 입자들(31a, 31b)이 사용될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 광 변환 입자들(31a, 31b)의 사용을 줄이고, 적은 비용으로 용이하게 제조될 수 있다.
또한, 각각 광 변환 부재(700)의 특성은 대응되는 발광다이오드(400)에 적합하도록 변형될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 더 향상된 신뢰성, 휘도 및 균일한 색재현성을 가질 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실험예 1
CdSe/ZnS 양자점이 클로로포름에 약 20㎎/㎖의 농도로 분산되고, 상기 양자점 용액에 Cd 전구체 몰수의 약 3배 몰수로 아미노프로필트리에톡시 실란이 첨가되고, 회전진공증발기를 이용하여 약 70℃에서 약 30분 동안 반응된다. 이후, 옥타데신(Octadecene)과 올레이아민(Oleyamine)에 재분산시킨다. 상기 용액에 약 2wt%의 티타늄이소프록사이드를 트리옥틸포스핀(Trioctylphosphine)에 용해시킨 후 한 방울 씩 약 120℃에서 2시간 동안 첨가하면서 무수졸겔반응(Nonaqueous sol-gel reaction)이 일어난다. 이후, 원심분리기를 이용하여 알코올류(메탄올, 에탄올, 프로판올)로 1~2회 세척한다.
실험예 2
실험예 1에서 형성된 광 변환 복합체를 실리콘 수지에 균일하게 분산시키고, 이를 폴리에틸렌테레프탈레이트 기판에 코팅하여, 광 변환 부재가 형성되었다.
비교예
양자점만을 사용하여, 실험예2와 동일하게 광 변환 부재가 형성되었다.
결과
실험예 2 및 비교예의 광 변환 부재들을 약 60℃/약 80%(습도)의 가혹 조건에 약 500시간 동안 노출시킨 후, 초기에 비교하여, 광 변환 효율이 하기의 표 1과 같이, 측정되었다.
| 실험예 2 | 비교예 | |
| 효율저하(%) | 20% | 60% |
표 1에서와 같이, 실험예 2의 광 변환 부재가 더 향상된 신뢰성을 가진다는 것을 알 수 있습니다.
Claims (14)
- 도광판;
상기 도광판의 측면 상에 배치되는 복수 개의 광원들;
상기 광원으로부터의 광이 입사되고, 상기 도광판 및 상기 광원 사이에 배치되는 복수 개의 광 변환 부재들; 및
상기 광 변환 부재로부터의 광이 입사되는 표시패널을 포함하고,
각각의 상기 광원은 각각의 상기 광 변환 부재와 서로 대응되는 위치에 배치되고,
상기 광 변환 부재는,
하부 기판;
상기 하부 기판 상에 배치되는 상부 기판; 및
상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 사이에 배치되는 광 변환층을 포함하고,
상기 광 변환층은,
호스트; 및
상기 호스트 내에 배치되는 복수 개의 광 변환 복합체들을 포함하고,
각각의 상기 광 변환 복합체는
하나 이상의 광 변환 입자; 및
상기 광 변환 입자의 주위를 둘러싸는 무기 매트릭스를 포함하고,
상기 광 변환 입자는 양자점을 포함하는 표시장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 무기 매트릭스는 금속 산화물을 포함하는 표시장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 무기 매트릭스는 티타늄 옥사이드 또는 실리콘 옥사이드를 포함하는 표시장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 무기 매트릭스는 입자 형상을 가지는 표시장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 무기 매트릭스의 직경은 1㎛ 내지 100㎛인 표시장치. - 제 1항에 있어서,
상기 호스트는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 또는 실리콘계 수지를 포함하는 표시장치. - 제 1항에 있어서,
상기 광 변환 복합체들은 서로 다른 색의 광을 발생시키는 제 1 광 변환 복합체들 및 제 2 광 변환 복합체들을 포함하는 표시장치. - 제 1항에 있어서,
상기 광 변환층은,
상기 하부 기판의 측면, 상기 상부 기판의 측면 및 상기 광 변환층의 측면과 접착되는 실링부를 더 포함하는 표시장치. - 제 1항에 있어서,
상기 광 변환층은,
상기 하부 기판의 하면 상에 배치되는 제 1 무기 보호막; 및
상기 상부 기판의 상면 상에 배치되는 제 2 무기 보호막을 더 포함하는 표시장치. - 제 1항에 있어서,
상기 복수 개의 광원들의 수는 상기 복수 개의 광 변환 부재들의 수와 대응되는 표시장치. - 제 1항에 있어서,
상기 하부 기판 및 상기 상부 기판 중 적어도 하나의 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate;PET)를 포함하는 표시장치. - 제 1항에 있어서,
상기 광 변환 복합체들은 상기 호스트에 0.5wt% 내지 20wt%의 농도로 분산되는 표시장치. - 제 1항에 있어서,
상기 광 변환 입자의 직경은 1㎜ 내지 15㎜인 표시장치. - 삭제
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