KR102062687B1 - 양자점 복합 필름 및 이를 이용한 백라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

양자점 복합 필름을 제공한다. 양자점 복합 필름은 제1 배리어 필름, 상기 제1 배리어 필름 상에 위치하는 양자점 형광체 필름 및 상기 양자점 형광체 필름 상에 위치하는 제2 배리어 필름을 포함하고, 상기 제1 배리어 필름 또는 상기 제2 배리어 필름은 다이크로익 미러 배리어 필름인 것을 특징으로 한다. 따라서,다양한 광기능성 필름과 접합한 양자점 복합 필름을 제공함으로써, 종래 박막형 조명 개발시 요구되던 다양한 광학 필름을 효과적으로 줄일 수 있다.

Description

양자점 복합 필름 및 이를 이용한 백라이트 유닛{Quantum dot composite film and Backlight unit by using the film}
본 발명은 양자점 복합 필름 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 다양한 광기능성 필름과 접합한 양자점 복합 필름 및 이를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것이다.
발광 소자(Light Emitting Diode, LED)를 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU)으로 사용하는 LCD(Liguid Crystal Diplay) TV에서 LED BLU는 빛을 실제로 발하는 부분으로써 LCD TV에서 가장 중요한 부분 중에 하나이다.
백색의 LED BLU를 형성하는 방법으로는 작은 반치폭(Full width at half maximum, FWHM, 상대분광분포 상에서 최대값의 1/2 값을 갖는 위치의 파장 값 한 쌍의 차이로써 단위는 ㎚)을 보이는 적색(Red, R), 녹색(Green, G) 및 청색(Blue, B) LED 칩을 조합하여 백색의 LED BLU를 형성하는 방법이 있다.
적색(Red, R), 녹색(Green, G), 청색(Blue, B) LED 칩을 조합하여 백색의 LED BLU를 형성하는 방법방법은 LED 칩의 개수가 많고 백색 구현시 추가적인 피드백 시스템이 요구되어 제조 비용이 높은 문제점이 있다.
또한, 청색 LED칩과 넓은 반치폭의 발광파장을 가진 황색(Yellow, Y) 형광체의 조합을 이용하여 백색을 구현하는 방법이 있고, 이는 LED 칩의 개수가 1/3로 줄고 피드팩 시스템이 불필요하게 됨에 따라 BLU 제작 비용을 상당히 낮출 수 있다. 다만, 반치폭이 큰 형광체의 사용으로 인해 해당 스팩트럼을 색순도가 좋은 적색, 녹색, 청색으로 만들어 주는 칼라 필터(color filter, CF)가 필수적 으로 요구되었고, 이 CF에 의한 넓은 파장영역의 광 차단으로 인해 디바이스의 광 추출 효율이 낮아지고, 색순도가 좋지 않아 제한적인 색재현성을 보이는 문제점이 있다.
따라서, 최근에는 반치폭이 큰 기존의 형광체를 반치폭이 작은 양자점(quantum dot)으로 대체함으로써 CF에 의한 넓은 영역의 광차단에 따른 광 추출 효율의 저하 문제를 개선하고 동시에 보다 나은 색재현성을 높이려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
양자점은 나노크기의 Ⅱ-Ⅳ 반도체 입자가 중심(core)을 이루는 입자이다. 이러한 양자점의 형광은 전도대(conduction band)에서 가전자대(valence band)로 들뜬 상태의 전자가 내려오면서 발생하는 빛이다.
양자점 형광체를 이용한 조명개발에 있어 양자점은 합성재료 및 양자점 사이즈에 따라 다양한 파장의 빛을 발광할 수 있고 발광빔의 반치폭 또한 조절 가능하다. 좁은 반치폭, 다양한 파장의 발광빔 등 물리적 특징으로 인해 태양광과 흡사한 조명 개발 뿐만 아니라 고색재현율이 가능한 BLU 개발이 가능하다.
다만, 양자점 형광체를 이 같은 응용분야에 적용함에 있어 박막형 구조로 감에 따라 짧은 거리 내에서 유니폼(uniform)한 평면광을 얻기 위해 다양한 고가의 광기능성 필름이 필수적으로 요구된다.
이러한 다양한 광기능성 필름은 광 소자의 가격뿐만 아니라 두께 측면에서도 매우 불리한 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 광기능성 필름과 접합한 양자점 복합 필름을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 다양한 광기능성 필름과 접합한 양자점 복합 필름을 포함하는 백라이트 유닛을 제공함에 있다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 양자점 복합 필름을 제공한다. 상기 양자점 복합 필름은 제1 배리어 필름, 상기 제1 배리어 필름 상에 위치하는 양자점 형광체 필름 및 상기 양자점 형광체 필름 상에 위치하는 제2 배리어 필름을 포함하고, 상기 제1 배리어 필름 또는 상기 제2 배리어 필름은 다이크로익 미러 배리어 필름일 수 있다.
또한, 상기 제1 배리어 필름, 양자점 형광체 필름 및 제2 배리어 필름 중 적어도 어느 하나는 엠보싱 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양자점 형광체 필름 및 상기 제2 배리어 필름 사이에 위치하는 패턴된 반사 필름을 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 백라이트 유닛을 제공한다. 이러한 백라이트 유닛은 기판, 상기 기판 상에 위치하는 반사 필름, 상기 반사필름 상에 위치하는 다수개의 반도체 발광소자, 상기 반도체 발광소자 상에 위치하는 양자점 복합 필름 및 상기 양자점 복합 필름 상에 위치하는 광학 필름을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점 복합 필름은 제1 배리어 필름, 상기 제1 배리어 필름 상에 위치하는 양자점 형광체 필름 및 상기 양자점 형광체 필름 상에 위치하는 제2 배리어 필름을 포함하고, 상기 제1 배리어 필름 또는 상기 제2 배리어 필름은 다이크로익 미러 배리어 필름인 것을 특징으로 한다.
또한, 반도체 발광소자 및 상기 양자점 복합 필름 사이에 위치하는 패턴된 반사 필름을 더 포함할 수 있다.
한편, 패턴된 반사 필름을 양자점 복합 필름 내에 일체화할 수도 있다. 이 때의 양자점 복합 필름은 제1 배리어 필름, 상기 제1 배리어 필름 상에 위치하는 양자점 형광체 필름, 상기 양자점 형광체 필름 상에 위치하는 패턴된 반사 필름 및 상기 패턴된 반사 필름 상에 위치하는 제2 배리어 필름을 포함할 수 있다.
또한, 이러한 양자점 복합 필름의 구조를 뒤집은 반대 구조의 복합 필름을 백라이트 유닛에 이용할 수 있다. 즉, 이러한 양자점 복합 필름은 제1 배리어 필름, 상기 제1 배리어 필름 상에 위치하는 패턴된 반사 필름, 상기 패턴된 반사 필름 상에 위치하는 양자점 형광체 필름 및 상기 양자점 형광체 필름 상에 위치하는 제2 배리어 필름을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 양자점 복합 필름의 배리어 필름으로 다이크로익 미러 배리어 필름을 이용하여 백라이트 유닛에 적용함으로써, 반도체 발광소자로부터 방출된 소스빔의 반사율을 증가시켜 양자점 형광체와 소스빔의 반응(interaction)을 증가시킬 수 있다. 따라서, 광변환 효율이 높은 유니폼한 광을 만들 수 있다.
또한, 패턴된 반사 필름을 일체화시키는 등 광학기능이 복합적으로 합쳐진 양자점 복합 필름을 제공할 수 있다. 따라서, 양자점 복합 필름을 이용하여 백라이트 유닛을 제조함으로써, 다양한 광학필름을 필요로 하는 백라이트 유닛의 구조에서 요구되는 광학필름의 개수를 획기적으로 줄일 수 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 복합 필름을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 복합 필름 및 그 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 복합 필름을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 복합 필름을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 복합 필름을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 구조를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 복합 필름은 제1 배리어 필름, 제1 배리어 필름 상에 위치하는 양자점 형광체 필름 및 양자점 형광체 필름 상에 위치하는 제2 배리어 필름을 포함한다.
이 때, 제1 배리어 필름 또는 제2 배리어 필름은 양자점 형광체 필름으로의 수분 및 산소의 침투를 방지하는 역할을 한다. 따라서, 제1 배리어 필름 및 제2 배리어 필름에 의해 양자점 형광체의 수명이 증가될 수 있다.
이러한 제1 배리어 필름 또는 제2 배리어 필름의 구조는 다양한 물질이 적층되어 있는 형태일 수 있다. 예를 들어, 제1 배리어 필름 또는 제2 배리어 필름의 구조는 적층되는 물질과 두께, 층수 등을 조절하여 특정파장 빔만의 반사율을 증가시키는 다이크로익 미러(dichroic mirror)로 형성할 수 있다. 예컨대, 굴절률이 다른 2종류이 이상의 필름을 적층하여 형성할 수 있다.
따라서, 다이크로익 미러 구조를 갖는 배리어 필름이 포함된 양자점 복합 필름을 발광 소자를 이용한 백라이트 유닛에 적용할 경우, 발광 소자로부터 방출된 소스빔의 반사율을 증가시킬 수 있고, 반사율의 증가에 따른 소스빔의 리사이클링 효과를 증가시킬 수 있다. 따라서, 이러한 증가된 소스빔의 리사이클링 효과에 따라 소스빔과 양자점과의 만나는 확률이 증가되어 양자점에 의한 광변환효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 양자점 복합 필름은 양자점 형광체 필름 및 제2 배리어 필름 사이에 위치하는 패턴된 반사 필름을 더 포함할 수 있다. 이 때 양자점 형광체 필름은 패턴될 수 있고, 이러한 양자점 형광체 필름의 패턴은 홀 패턴, 라인 패턴 또는 요철 패턴일 수 있다.
이 때, 패턴된 반사 필름은 이와 같은 양자점 형광체 필름의 패턴된 구조 사이를 적어도 일부 매립한 구조 일 수 있다.
또한, 패턴된 반사 필름은 상기 양자점 형광체 필름의 패턴된 구조 상에 위치할 수 있다. 예컨대, 양자점 형광체 필름의 패턴된 구조에 대응하여 이러한 패턴 상에 패턴된 반사 필름이 위치할 수 있다.
또한, 상술한 양자점 복합 필름의 구조를 뒤집은 반대 구조의 복합 필름도 가능하다. 예컨대, 이러한 양자점 복합 필름은 제1 배리어 필름, 상기 제1 배리어 필름 상에 위치하는 패턴된 반사 필름, 상기 패턴된 반사 필름 상에 위치하는 양자점 형광체 필름 및 상기 양자점 형광체 필름 상에 위치하는 제2 배리어 필름을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 복합 필름을 나타낸 단면도이다.
도 1에서는 반사 필름(200) 및 반도체 발광소자(300)가 차례로 적층된 기판(100) 상에 본 발명의 양자점 복합 필름(400)을 위치시킨 후, 반도체 발광소자(300)로부터 방출된 빛(소스빔)의 진행 과정을 표시하였다.
도 1을 참조하면, 양자점 복합 필름(400)은 제1 배리어 필름(410), 제1 배리어 필름(410) 상에 위치하는 양자점 형광체 필름(420) 및 양자점 형광체 필름(420) 상에 위치하는 제2 배리어 필름(430)을 포함한다. 이 때의 제2 배리어 필름(430)은 다이크로익 미러 배리어 필름이다.
이러한 양자점 형광체 필름(420)은 적어도 한 종류 이상의 양자점 형광체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 양자점의 종류는 특별히 한정하지 않으며, II-VI, III-V족 등을 예로 들수 있고, 대표적인 예로는 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, Si, Ge 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
예를 들어, 양자점 형광체 필름은 제1 양자점 형광체(421) 및 제2 양자점 형광체(422)을 포함할 수 있다.
이 때의 양자점 형광체 필름(420)은 수지(resin, 424))에 양자점 형광체들(421, 422)이 분포되어 있는 구조이다. 한편, 양자점 형광체 필름(420)은 산란제(423)를 더 포함할 수 있다. 이러한 산란제(423)는 소스빔이 양자점 형광체 필름(420)을 통과하는 경우 산란되는 빛의 양을 증가시켜 소스빔과 양자점 형광체가 만나는 경우를 증가시킬 수 있다.
반도체 발광소자(300)는 청색 LED칩이고, 양자점 형광체 필름(420)의 제1 양자점 형광체(421)는 녹색 양자점 형광체이고, 제2 양자점 형광체(422)는 적색 양자점 형광체로 예를 들어 설명한다. 이 경우, 청색 LED칩으로부터 방출된 청색 광(B)이 양자점 복합 필름((400)을 지나갈 때, 일부 광은 그대로 투과되고 일부 광은 양자점 형광체(421, 422)와 만나서 녹색 광(G) 및 적색 광(R)으로 변화된 후 상부로 방출된다.
이때, 일부 광은 다이크로익 미러 구조에 의해 소스빔인 청색 광(B)의 반사율을 증가시킬 수 있고, 반사율의 증가에 따른 소스빔의 리사이클링 효과가 증가될 수 있다. 이러한 증가된 소스빔의 리사이클링 효과에 따라 소스빔인 청색 광(B)과 양자점 형광체와의 만나는 확률이 증가되어 양자점 형광체에 의한 광변환효율이 증가될 수 있다.
이렇게 제1 배리어 필름(410) 또는 제2 배리어 필름(420)이 다이크로익 미러 구조를 갖는 경우, 소스빔의 반사율을 증가시킬 수 있고, 이러한 반사율 증가는 소스빔의 리사이클링(recycling) 효과를 증가시켜 양자점 형광체와 소스빔의 상호작용(interaction)을 증가시키게 되어, 광변환효율이 높은 유니폼한 광을 만들 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 복합 필름 및 그 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 2를 참조하면, 양자점 복합 필름(400)은 제1 배리어 필름(410), 제1 배리어 필름(410) 상에 위치하는 양자점 형광체 필름(420) 및 양자점 형광체 필름(420) 상에 위치하는 제2 배리어 필름(430)을 포함한다. 또한, 제1 배리어 필름(410) 또는 제2 배리어 필름(430)은 다이크로익 미러 배리어 필름일 수 있다.
이 때, 양자점 복합 필름(400)은 패턴 형상을 갖을 수 있다. 예를 들어, 양자점 복합 필름(400)은 엠보싱 형상을 갖을 수 있다. 예컨대, 제1 배리어 필름(410), 양자점 형광체 필름(420) 및 제2 배리어 필름(430) 중 적어도 어느 하나는 엠보싱 형상을 갖을 수 있다.
이러한 양자점 복합 필름(400)의 엠보싱 형상의 구조는 온도 조절이 가능한 롤링(rolling)과정을 통해 제조할 수 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 양자점 복합 필름(400)의 상부에 양극형롤을 배치하고, 양자점 복합 필름(400)의 하부에 음극형롤을 배치하여 온도 조절과 함께 롤링을 통해 양자점 복합 필름(400)의 형상을 엠보싱 형상으로 제조할 수 있다.
한편, 패턴된 반사 필름이 포함된 반사 필름 일체형 양자점 복합 필름에 대하여 도 3 내지 도 5의 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 복합 필름을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 양자점 복합 필름(400)은 제1 배리어 필름(410), 제1 배리어 필름(410) 상에 위치하는 양자점 형광체 필름(420) 및 양자점 형광체 필름(420) 상에 위치하는 제2 배리어 필름(430)을 포함한다. 또한, 제1 배리어 필름(410) 또는 상기 제2 배리어 필름(420)은 다이크로익 미러 배리어 필름일 수 있다.
이 때의 양자점 형광체 필름(420)은 패턴 구조일 수 있다. 예를 들어, 양자점 형광체 필름(420) 상부는 요철 패턴일 수 있다.
따라서, 패턴된 반사 필름(430)은 양자점 형광체 필름(420)의 요철 패턴 사이를 적어도 일부 매립한 패턴 구조일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 복합 필름을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 양자점 복합 필름(400)은 제1 배리어 필름(410), 제1 배리어 필름(410) 상에 위치하는 양자점 형광체 필름(420) 및 양자점 형광체 필름(420) 상에 위치하는 제2 배리어 필름(430)을 포함한다. 또한, 제1 배리어 필름(410) 또는 상기 제2 배리어 필름(430)은 다이크로익 미러 배리어 필름일 수 있다.
이 때의 양자점 형광체 필름(420)은 홀 패턴일 수 있다. 한편, 패턴된 반사 필름(440)은 이와 같은 양자점 형광체 필름(420) 패턴의 홀을 적어도 일부 매립한 패턴 구조일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 복합 필름을 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 양자점 복합 필름(400)은 제1 배리어 필름(410), 제1 배리어 필름(410) 상에 위치하는 양자점 형광체 필름(420) 및 양자점 형광체 필름(420) 상에 위치하는 제2 배리어 필름(430)을 포함한다. 또한, 제1 배리어 필름(410) 또는 제2 배리어 필름(430)은 다이크로익 미러 배리어 필름일 수 있다.
이 때의 양자점 형광체 필름(420)은 홀 패턴일 수 있고, 패턴된 반사 필름(440)도 이러한 양자점 형광체 필름(420)의 홀 패턴에 대응하는 동일한 홀 패턴 구조일 수 있다.
이와 같이 양자점 복합 필름 내부에 패턴된 반사 필름(440)을 위치시킨 반사필름 일체형 양자점 복합 필름은 패턴화된 반사 필름(440)에 의해 소스빔이 반사되어 평면광 형태로 넓게 퍼지게 되고, 고르게 퍼지면서 양자점 형광체 필름(420)과 반응하여 광변환된 빔 예컨대, 적색 빔과 녹색 빔을 발광할 수 있다.
따라서, 최종적으로 반사필름 일체형 형광체 복합 필름을 투과해서 나오는 빔은 유니폼(uniform)한 백색 빔(white beam)이 된다. 이러한 특징을 갖는 양자점 복합 필름은 박막형 백라이트 유닛(BLU)에 사용되는 광기능성 광학필름의 수를 줄일 수 있어 가격 측면에서 유리하다. 나아가, 조명의 박막형화에도 매우 유리한 장점이 있다.
이하, 상술한 양자점 복합 필름을 이용한 백라이트 유닛에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 백라이트 유닛은 기판(100), 이러한 기판(100) 상에 위치하는 반사 필름(200), 이러한 반사 필름(200) 상에 위치하는 다수개의 반도체 발광소자(300), 반도체 발광소자(300) 상에 위치하는 패턴된 반사 필름(500), 패턴된 반사 필름(500) 상에 위치하는 양자점 복합 필름(400) 및 양자점 복합 필름(400) 상에 위치하는 광학 필름(700)을 포함한다.
이 때의 양자점 복합 필름(400)은 제1 배리어 필름(410), 제1 배리어 필름 상에 위치하는 양자점 형광체 필름(420) 및 양자점 형광체 필름(420) 상에 위치하는 제2 배리어 필름(430)을 포함할 수 있다. 또한, 이 때의 제1 배리어 필름(410) 또는 제2 배리어 필름(430)은 다이크로익 미러 배리어 필름일 수 있다.
이 때의 기판(100)은 회로기판 예컨대, 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다.
반사 필름(200)은 기판(100) 상에 위치하여 후술하는 반도체 발광소자(300)로부터 방출된 빛이 하부방향 즉, 기판방향으로 진행되는 빛을 반사시켜 상측으로 방출되도록 한다.
이러한 반사 필름(200)은 PPA(Phenyl Propanol Amine), EMC(Epoxy Molding Compound), MCPET(Micro Cell PolyEthylene Terephthalate), 은(Ag) 및 반사도가 우수한 알루미늄 금속(Al metal) 등과 Ti, Al, Ag, SiO2와 같은 반사, 투과 또는 굴절 성질을 가지는 비드(bead)를 수지와 혼합하여 제조된 물질일 수 있다.
반도체 발광소자(300)는 제1 클래드층, 제2 클래드층 및 이들 사이에 개재된 발광층(활성층)을 구비하는 발광 다이오드일 수 있다. 제1 클래드층은 제1형 불순물 예를 들어, n형 불순물이 주입된 반도체층일 수 있다. 이러한 n형 불순물은 Si, N, B 또는 P 등일 수 있다. 또한, 제2 클래드층은 제2형 불순물 즉, p형 불순물이 주입된 반도체층일 수 있다. 이러한 p형 불순물은 Mg, N, P, As, Zn, Li, Na, K 또는 Cu 등일 수 있다. 또한, 활성층은 양자점 구조 또는 다중양자우물 구조(Multi Quantum Well Structure)를 가질 수 있다. 예컨대, 반도체 발광소자(300)는 청색광을 방출하는 질화갈륨 계열의 발광 다이오드일 수 있다.
패턴된 반사 필름(500)은 반도체 발광소자(300) 상에 위치한다. 패턴된 반사 필름(500) 하부에는 지지기판(501)이 더 포함되어 패턴된 반사 필름(500)을 지지할 수 있다. 이러한 지지기판(501)은 투명 재질이고 패턴된 반사 필름(500)을 지지할 수 있는 물질이면 어느 것이나 가능할 것이다. 한편, 경우에 따라 이러한 지지기판(501)은 생략될 수 잇다.
이러한 패턴된 반사 필름(500)은 반도체 발광소자로부터 직상방으로 방출되는 빛의 일부만 투과시키고 나머지는 재반사시키는 기능을 하는 반사 시트(reflective sheet)로서, 다수의 차광 패턴(screening pattern)이 형성될 수 있다.
본 실시예에서 제시되는 패턴된 반사 필름(500)은 홀 패턴 반사시트(Hole Patterned Reflective Sheet)로서, 시트 상에 다수 개의 홀이 형성된다. 즉, 이러한 홀들을 통하여 반도체 발광소자(300)로부터 방출되거나 기판(100) 상에 위치하는 반사 필름(200)으로부터 반사되는 빛이 통과하고, 그 이외의 영역에 부딪히는 빛들은 반사필름(200)으로 재반사될 수 있다.
그리고, 이러한 홀들은 반도체 발광소자(300)의 중심으로부터 멀어질 수록 반경이 커지도록 하여, 반도체 발광소자(300)로부터 이격된 지점에서는 빛의 투과량이 반사량보다 많도록 설정할 수 있다. 이는 반도체 발광소자(300)에 가까울수록 빛의 강도가 세고 반도체 발광소자(300)로부터 멀어질수록 빛의 강도가 약하기 때문이다. 따라서, 디스플레이 패널 전체에 걸쳐서 빛의 휘도가 균일하게 유지되도록 하기 위해서는, 반도체 발광소자(300)로부터 멀어질수록 투과량이 많아지고 반도체 발광소자(300)에 가까울수록 투과량이 적도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 반도체 발광소자(300)와 패턴된 반사 필름(500) 간의 거리를 일정하게 유지하는 스페이서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 스페이서는 일직선으로 연장되는 바 형태 또는 다수의 짧은 리브들이 일정 간격을 두고 배열되는 형태 등 다양한 형태가 가능하다. 이러한 스페이서는 PC(PC(Poly Carbonate), PMMA(Poly Methyl Methacrylate), 유리, 레진(Resin), PPA(Phenyl Propanol Amine), 알루미늄 금속 등으로 이루어져서, 빛이 투과, 굴절 또는 반사되는 성질을 가질 수 있다. 그리고, 이러한 스페이서를 장착하는 방법으로서, 상기 스페이서(25)의 상면과 바닥면에 접착제를 도포하고 자외선 열처리(UV curing) 또는 열경화하는 것이 가능하다.
양자점 복합 필름(400)은 제1 배리어 필름(410), 양자점 형광체 필름(420) 및 제2 배리어 필름(430)을 포함한다. 이러한 제1 배리어 필름(410) 또는 제2 배리어 필름(430)은 다이크로익 미러 배리어 필름일 수 있다.
광학 필름(700)은 다양한 기능의 광학 필름들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 광학 필름(700)은 하부 편광판, 컬러필터 기판 및 상부 편광판과 같은 광학 시트를 포함할 수 있다. 이러한 광학 필름의 구조와 기능에 대해서는 종래의 평판형 디스플레이 패널의 구조와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 패턴된 반사 필름(500) 및 양자점 복합 필름(400) 사이 또는 양자점 복합 필름(400) 및 광학 필름(700) 사이에 위치하는 확산판(600)을 더 포함할 수 있다.
확산판(600)은 일련의 배열을 가지고 백라이트 유닛 바닥에 배열되어 있는 광원 즉, 반도체 발광소자(300)에 의해 발생되는 불규칙적인 광을 고르게 확산시키는 역할과 각종 광학 시트들의 지지역할을 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 양자점 복합 필름(400)이 패턴형상을 갖는 점을 제외하고, 도 6의 백라이트 유닛의 구조와 동일하다.
즉, 양자점 복합 필름(400)의 구성인 제1 배리어 필름(410), 양자점 형광체 필름(420) 및 제2 배리어 필름(430) 중 적어도 어느 하나는 엠보싱 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 엠보싱 형상의 단위 크기는 발광소자 단위의 크기일 수 있다. 또한, 발광소자 단위보다 클 수 있다.
따라서, 이러한 엠보싱 형상의 구조에 의해 반도체 발광소자로부터 방출된 빛의 입사각이 증가할 수 있다. 예컨대, 청색 LED로부터 방출된 청색빔이 엠보싱 형상의 양자점 복합 필름(400)에 입사할 때 청색빔의 반사율이 증가하여 빛의 퍼짐이 증가하게 된다. 따라서, 이러한 양자점 복합 필름(400)을 투과해서 나오는 빔은 유니폼한 백색 빔이 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 백라이트 유닛은 기판(100), 이러한 기판(100) 상에 위치하는 반사 필름(200), 이러한 반사 필름(200) 상에 위치하는 다수개의 반도체 발광소자(300), 이러한 반도체 발광소자(300) 상에 위치하는 양자점 복합 필름(400) 및 이러한 양자점 복합 필름(400) 상에 위치하는 광학 필름을 포함한다.
이 때의 양자점 복합 필름(400)은 제1 배리어 필름(410), 제1 배리어 필름(410) 상에 위치하는 양자점 형광체 필름(420), 양자점 형광체 필름(420) 상에 위치하는 패턴된 반사 필름(440) 및 패턴된 반사 필름(440) 상에 위치하는 제2 배리어 필름(430)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 배리어 필름(410) 또는 제2 배리어 필름(430)은 다이크로익 미러 배리어 필름일 수 있다.
즉, 양자점 복합 필름(400) 내에 패턴된 반사 필름(440)이 포함되어 있는바, 별도의 반사 필름이 필요하지 않게 된다.
양자점 형광체 필름(420)은 패턴 구조일 수 있다. 본 발명에 제시된 양자점 형광체 필름(420)의 패턴은 홀 패턴이다. 다만, 이에 한정되지 않고 양자점 형광체 필름(420)은 다양한 패턴을 구비할 수 있다. 예를 들어, 양자점 형광체 필름(420)은 라인 패턴, 홈 패턴 또는 요철 패턴 등의 구조일 수 있다.
이 때, 패턴된 반사 필름(440)은 양자점 형광체 필름(420)의 패턴 구조 사이를 적어도 일부 매립한 구조일 수 있다.
또한, 패턴된 반사 필름(440)은 상기 양자점 형광체 필름(420)의 패턴된 구조 상에 위치할 수도 있다.
한편, 패턴된 반사 필름(440)은 상술한 바와 같이, 양자점 형광체 필름(420)과 제2 배리어 필름(430) 사이에 위치할 수도 있지만, 제1 배리어 필름(410) 및 양자점 형광체 필름(420) 사이에 위치할 수도 있다. 이러한 경우에는 발광소자에서 발광된 빛이 패턴된 반사 필름을 통해서 양자점 복합 필름과 만나게 된다. 따라서, 발광소자와 양자점 복합필름 사이에 하나의 필름이 더 위치하게 되는 셈이므로, 양자점 복합필름의 열화 가능성이 낮아지는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 양자점 복합 필름의 배리어 필름으로 다이크로익 미러 배리어 필름을 이용하여 백라이트 유닛에 적용함으로써, 반도체 발광소자로부터 방출된 소스빔의 반사율을 증가시켜 양자점 형광체와 소스빔의 반응(interaction)을 증가시킬 수 있다. 따라서, 광변환 효율이 높은 유니폼한 광을 만들 수 있다.
또한, 패턴된 반사 필름을 일체화시키는 등 광학기능이 복합적으로 합쳐진 양자점 복합 필름을 이용하여 백라이트 유닛을 제조함으로써, 다양한 광학필름을 필요로 하는 백라이트 유닛의 구조에서 요구되는 광학필름의 개수를 획기적으로 줄일 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 기판 200: 반사 필름
300: 반도체 발광소자 400: 양자점 복합 필름
410: 제1 배리어 필름 420: 양자점 형광체 필름
421: 제1 양자점 422: 제2 양자점
423: 산란제 424: 수지
430: 제2 배리어 필름 440, 500: 패턴된 반사 필름
501: 지지기판 600: 확산판
700: 광학 필름

Claims (15)

  1. 제1 배리어 필름;
    적색 양자점 및 녹색 양자점을 포함하고, 상기 제1 배리어 필름 상에 배치되며, 요철 패턴을 갖는 양자점 형광체 필름;
    상기 양자점 형광체 필름 상에 배치되는 제2 배리어 필름; 및
    상기 제1 배리어 필름과 상기 제2 배리어 필름 사이에서 상기 양자점 형광체 필름의 상기 요철 패턴에 배치되는 패턴 반사 필름을 포함하는 양자점 복합 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 반사 필름은 상기 양자점 형광체 필름의 패터닝된 구조에서의 갭의 적어도 일부를 채우는 양자점 복합 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패턴 반사 필름은 상기 양자점 복합 필름과 일체로 형성되는 양자점 복합 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배리어 필름, 상기 양자점 형광체 필름 및 상기 제2 배리어 필름 중 적어도 하나는 엠보싱 형상을 갖는 양자점 복합 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배리어 필름 또는 상기 제2 배리어 필름은 다이크로익 미러 배리어 필름인 양자점 복합 필름.
  6. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 반사 필름;
    상기 반사필름 상에 배치되는 다수개의 반도체 발광소자;
    상기 반도체 발광소자 상에 배치되고, 제1항, 제2항 및 제5항 중 하나의 항에 따른 양자점 복합 필름; 및
    상기 양자점 복합 필름 상에 배치되는 광학 필름을 포함하는 백라이트 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발광소자 및 상기 양자점 복합 필름 사이 또는 상기 양자점 복합 필름 및 상기 광학 필름 사이에 배치되는 확산판을 더 포함하는 백라이트 유닛.
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