KR102081603B1

KR102081603B1 - 양자막대 및 이를 포함하는 액정표시장치

Info

Publication number: KR102081603B1
Application number: KR1020130146273A
Authority: KR
Inventors: 김규남; 김진욱; 김병걸; 김성우; 장경국; 김희열; 우성일
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2020-02-26
Also published as: KR20150061918A

Abstract

본 발명은 양자막대에 관한 것으로, 특히 편광특성을 극대화시킨 양자막대에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 양자막대의 쉘의 표면에 액정리간드를 결합하는 것이다.
이를 통해, 양자막대는 자가배향이 유도되게 되어, 양자막대는 일 방향으로 균일하게 배열하게 된다.
따라서, 양자막대에 높은 전압을 인가하지 않아도 양자막대의 편광특성을 구현할 수 있다. 특히, 편광특성 또한 더욱 향상되게 되므로, 이를 통해 투과율이 향상되거나, 공정을 단순화할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 양자막대를 포함하는 편광시트를 액정표시장치에 적용할 경우, 휘도 특성을 향상시키게 된다. 또한, 동일 수준의 휘도 특성을 구현할 경우에는 백라이트유닛을 구동하기 위한 소비전력을 낮출 수 있다.

Description

양자막대 및 이를 포함하는 액정표시장치{Quantum rod and liquid crystal display device including the same}

본 발명은 양자막대에 관한 것으로, 특히 편광특성을 극대화시킨 양자막대에 관한 것이다.

일반적으로 고체 결정질의 화학적 및 물리적 성질은 결정의 크기와는 무관하다. 그러나, 고체 결정의 크기가 수 나노 미터의 영역이 될 경우, 그 크기는 결정질의 화학적 및 물리적 성질을 좌우하는 변수가 될 수 있다. 이와 같은 나노 크기의 입자가 갖는 독특한 성질을 이용하는 나노 기술 중 반도체 소재로서 나노결정(nanocystal, naanocluster) 또는 양자막대(quantum rod)을 형성하는 연구는 현재 전세계적으로 활발히 진행되고 있다.

특히, 발광층으로 사용하는 반도체를 화학기상증착법(CVD)에 의하여 박막 형태로 제조하였던 기존의 무기 발광 소자는 전기-광변환 효율이 낮아지는 단점이 있었다. 이에 최근에는 나노 소재를 이용한 고효율의 발광 소자에 대한 관심이 높아지고 있는데, 그 중에서도 수 나노 미터의 크기를 갖는 양자막대(quantum rod)은 양자효과(quantum effect)라는 특이한 거동을 나타내며, 고효율 발광 소자를 창출하기 위한 반도체 구조, 생체 내 분자의 발광 표지 등에 활용될 수 있는 것으로 알려져 있다.

양자막대는 그 결정구조가 헥사고날(Hexagonal) 구조로서 일축 방향으로 결정이 성장하여 막대(rod) 형상을 갖는데, 그 크기에 따라 다른 파장의 빛을 낸다.

일반적으로 이들 입자가 작을 수로 짧은 파장의 빛이 발생하고 입자가 클수록 긴 파장의 빛을 발생하기 때문에, 양자막대의 크기를 적절하게 조절할 필요가 있다.

그런데, 양자막대는 입자 크기가 매우 작아서 표면-부피 비율이 매우 높고, 표면에 위치한 원자들은 반응성이 매우 높아서 주변 입자와의 접촉에 의하여 더 큰 입자로 성장되기 쉽다.

이를 방지하기 위하여 침전법, 열분해법, 기상합성법, 주형(template) 합성법 등이 제안되었으며, 초기에 합성된 양자막대는 II-VI, Ⅲ-Ⅴ, Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ, Ⅳ-Ⅵ 의 단일 반도체 입자(CdSe, CdTe, CdS, GaAs, GaP, GaAs-P, Ga-Sb, InAs, InP, InSb, AlAs, AlP, AlSbCulnSe₂, CulS₂, AginS₂, PbS, PbSe, PbTe)로 구성되었다.

이러한 양자막대는 일반적인 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 100 ~ 1000배 크고, 양자효율도 높아 강한 형광을 발산하게 된다. 그리고 양자막대의 직경을 조절하면 원하는 파장의 가시광선 영역의 빛을 낼 수 있으며, 또한 여러 크기의 직경을 가진 양자막대을 함께 구성할 경우에는 여러가지 색을 한번에 구현할 수 있다.

특히, 양자막대는 고효율 발광특성을 갖는 동시에 편광특성 또한 갖는다.

이러한 양자막대는 생물학적 응용, LED 물질로의 응용, 단전자 트랜지스터, 태양전지, 및 광촉매 물질로의 응용에 널리 이용되고 있다.

특히, 최근에는 고효율 발광특성과 편광특성에 의해 표시장치에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

그러나, 양자막대의 편광특성을 통해 양자막대를 표시장치의 편광요소로 적용하기 위해서는 양자막대를 일방향으로 균일하게 배열해야 하는데, 현재로써는 양자막대를 일방향으로 균일하게 배열하기 위한 마땅한 방법이 존재하지 않아, 이에 대한 연구가 절실히 필요한 상황이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고효율 발광특성을 갖는 동시에 일방향으로 균일하게 배열할 수 있는 양자막대를 구현하고자 하는 것을 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 코어(core)와; 상기 코어를 감싸는 쉘(shell)과; 상기 쉘의 표면에 결합된 액정리간드를 포함하는 양자막대를 제공한다.

이때, 상기 액정리간드는 하기 화학식으로 표시되는 물질을 포함하고,

상기 화학식에서 R은 F(fluorine), CF3(trifluoro methyl), CN(cyano), COOCH3(acetyl) 중 에서 선택되며, 상기 화학식에서 A는 SH(thiol), NH2(amine), -COOH(carboxylic acid), OH(hydroxide), PO (phosphine oxide), POOH (phosphonic acid), PH2 (phosphine) 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 n은 3-20의 정수이며, 상기 액정리간드는 하기 화학식으로 표시되는 물질을 포함하고,

상기 화학식에서 R은 F(fluorine), CF3(trifluoro methyl), CN(cyano), COOCH3(acetyl) 중 에서 선택되며, 상기 화학식에서 A는 SH(thiol), NH2(amine), -COOH(carboxylic acid), OH(hydroxide), PO (phosphine oxide), POOH (phosphonic acid), PH2 (phosphine) 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 n은 3-20의 정수이다.

또한, 상기 액정리간드는 하기 화학식으로 표시되는 물질을 포함하고,

상기 화학식에서 R은 F(fluorine), CF3(trifluoro methyl), CN(cyano), COOCH3(acetyl) 중 에서 선택되며, 상기 화학식에서 A는 SH(thiol), NH2(amine), -COOH(carboxylic acid), OH(hydroxide), PO (phosphine oxide), POOH (phosphonic acid), PH2 (phosphine) 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 n은 3-20의 정수이며, 상기 쉘은 단축과 장축을 갖는 형태를 이루며 단축 대 장축의 비가 1:1.1 내지 1:30인 것이 특징이다.

또한, 상기 양자막대의 코어는 그 형상이 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 하나를 이루며, 상기 쉘은 상기 양자막대의 단축 방향으로 절단한 절단면이 원, 타원, 다각형 형태 중 어느 하나의 형태를 이루며, 상기 쉘은 단일층 또는 다중층 구조를 이루는 것이 특징이다.

이때, 상기 쉘은 합금(alloy), 옥사이드 계열 또는 불순물이 도핑된 물질로 이루어지는 것이 특징이며, 상기 코어는 주기율표 상의 Ⅱ-Ⅵ, Ⅲ-V, Ⅲ-Ⅵ, Ⅵ-Ⅳ, Ⅳ 족의 반도체, 합금 또는 혼합된 물질로 이루어진다.

여기서, 상기 코어는 Ⅱ-Ⅵ족으로 이루어지는 경우, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지며, Ⅲ-V 족으로 이루어지는 경우, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb, CdSeTe, ZnCdSe 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지며, Ⅵ-Ⅳ족으로 이루어지는 경우, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Tl2SnTe5 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지는 것이 특징이다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 양자막대의 쉘의 표면에 액정리간드를 결합함으로써, 이를 통해, 양자막대는 자가배향이 유도되게 되어, 양자막대는 일 방향으로 균일하게 배열할 수 있어, 양자막대에 높은 전압을 인가하지 않아도 양자막대의 편광특성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

특히, 편광특성 또한 더욱 향상되게 되므로, 이를 통해 투과율이 향상되거나, 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 양자막대를 포함하는 편광시트를 액정표시장치에 적용할 경우, 휘도 특성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 동일 수준의 휘도 특성을 구현할 경우에는 백라이트유닛을 구동하기 위한 소비전력을 낮출 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양자막대를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 액정리간드의 모습을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양자막대가 배열된 모습을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양자막대를 구비한 편광시트를 포함하는 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 개략적인 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양자막대를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 액정리간드의 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

우선, 본 발명에 이용되는 양자막대(100)에 대해 간단히 설명하면, 수 나노 미터의 크기를 갖는 양자막대(100)는 양자효과(quantum effect)라는 특이한 거동을 나타내며, 고효율 발광 소자를 창출하기 위한 반도체 구조 또는 생체 내 분자의 발광 표지 등에 활용될 수 있는 것으로 알려져 있다.

여기서, 양자막대(100)는 도시한 바와 같이 중심을 이루는 코어(core)(110)와 코어를 감싸는 쉘(shell)(120)의 형태가 막대(rod) 모양으로 이루어져 있다.

이러한 양자막대(100)의 코어(110)는 3 ~ 1000nm의 나노결정 사이즈를 가지며, 양자막대(100)의 전체적인 크기는 10 ~ 10000nm의 나노결정 사이즈를 갖는다.

이때, 코어(110)는 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 형태를 이룰 수 있으며, 코어를 감싸는 쉘(120)은 장축과 단축을 갖는 로드(rod) 형태를 가지며, 양자막대(100)의 단축 방향으로 절단한 절단면이 원, 타원, 다각형 형태 중 어느 하나의 형태를 이룰 수 있다.

쉘(120)은 그 단축 대 장축의 비율이 1:1.1 내지 1:30의 범위를 가짐으로써 다양한 비율을 가질 수 있다.

또한, 쉘(120)은 단일층 또는 다중층 구조로 이루어질 수 있으며, 합금, 옥사이드 계열의 물질 또는 불순물이 도핑된 물질 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
이때, 코어(110)는 주기율표의 Ⅱ-Ⅵ족으로 이루어지는 경우, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe, CdSeTe, ZnCdSe 중 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
그리고 코어(110)가 주기율표의 Ⅲ-V 족으로 이루어지는 경우, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb 중 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 코어(110)가 주기율표의 Ⅲ-Ⅳ-Ⅵ 족으로 이루어지는 경우, Tl₂SnTe₅로 이루어지거나, 또한, 코어(110)가 주기율표의 Ⅳ-Ⅵ족으로 이루어지는 경우에는 PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe중 어느 하나의 물질 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.

이와 같이 구성되는 양자막대(100)는 전도대(conduction band)에서 가전자대(valence band)로 들뜬 상태의 전자가 내려오면서 형광을 발생시키게 된다.

삭제

이러한 양자막대(100)는 일반적 형광 염료와는 다른 성질을 갖는데, 같은 물질의 코어로 구성되더라도 입자의 크기에 따라 형광 파장이 달라지게 된다. 즉, 입자의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 형광을 내며, 입자 크기를 조절함으로써 원하는 가시광선 영역대의 빛을 거의 다 낼 수 있는 것이 특징이다.

이러한 양자막대(100)는 양자효율(quantum yield)이 높아, 매우 강한 형광을 발생시킬 수 있는 것이 또 다른 특징이다.

특히, 막대 모양을 이루는 양자막대(100)는 특정 방향의 빛만을 투과시키며 나머지 빛은 흡수하거나 반사시키는 편광특성을 갖는다.

즉, 양자막대(100)는 양자막대(100)로 입사된 빛 중 특정파장의 빛만을 흡수하거나 반사시키는 특성을 가진다. 이때, 양자막대(100)의 편광축은 양자막대(100)의 길이방향을 따라 형성되므로, 빛은 양자막대(100)의 길이방향에 평행한 편광성분은 흡수 및 반사되고, 양자막대(100)의 길이방향에 수직한 편광성분은 양자막대를 투과하게 된다.

이때, 양자막대(100)는 편광특성을 가짐으로써, 양자막대(100)로 입사된 빛 중 특정파장의 빛만을 선택적으로 투과시키게 된다.

이러한 양자막대(100)를 표시장치에 적용할 경우, 별도의 한쌍으로 이루어지는 편광판 중 하나를 삭제할 수 있으며, 양자막대(100)가 빛을 반사할 경우, 광손실을 최소화할 수 있다.

즉, 양자막대(100)로 입사된 빛 중 양자막대(100)의 길이방향에 수직한 편광축을 갖는 빛만이 양자막대(100)를 통과시키는 반면 나머지 빛들은 반사되도록 구성할 경우, 반사된 빛은 편광상태가 변화되어 자연광에 가까운 산란광으로 재생시킬 수 있다.

이렇게 재생된 산란광은 다시 양자막대(100)로 재공급되고, 이중 일부 빛은 다시 양자막대(100)를 투과하고 나머지 빛은 또 다시 반사됨으로써, 빛의 재생이 끊임없이 반복됨으로써 이러한 빛의 순환을 통해서 광손실을 최소화할 수 있다.

한편, 이러한 양자막대(100)는 크기의 균일성을 유지하거나, 뭉침 현상, 엉김 현상을 방지하고 공기 중의 산소, 물 등에 의해 열적, 광적 안정성을 향상시키기 위하여 쉘(120)의 표면에 유기결합체를 결합하게 되는데, 본 발명의 양자막대(100)는 쉘(120)의 표면에 결합되는 유기결합체가 액정리간드(130)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이를 통해, 본 발명의 양자막대(100)는 크기의 균일성을 유지하며, 뭉침 현상 및 엉김 현상을 방지하고 공기 중의 산소나 물 등에 의해 열적 및 광적 안정성을 향상시키는 동시에 자가배향 및 저전압 배향이 가능하게 된다.

여기서 액정리간드(130)는 도 2에 도시한 바와 같이 액정단위체, 알킬계체인(alkyl chain) 그리고 작용기 그룹(functional group)으로 나뉘어 질 수 다.

즉, 액정리간드는 액정리간드의 액정단위체가 일부분 또는 전부가 길고 강직한 구조인 메소겐을 포함하고 있고, 전체 분자의 길이가 폭에 비 하여 큰 모양을 갖는다.

이러한 액정단위체에는 알킬계체인과 작용기 그룹을 포함하는 것이다.

이러한 액정리간드는 아래 화학식(1), 화학식(2), 화학식(3)으로 이루어질 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

위의 화학식(1), 화학식(2), 화학식(3)에서 액정단위체의 R는 F(fluorine), CF3(trifluoro methyl), CN(cyano), COOCH3(acetyl)중 선택된 하나로 이루어질 수 있으며, 작용기 그룹의 A는 SH(thiol), NH2(amine), -COOH(carboxylic acid), OH(hydroxide), PO (phosphine oxide), POOH (phosphonic acid), PH2 (phosphine) 중 선택된 하나로 이루어질 수 있다.

그리고, 알킬계체인의 n은 3 ~ 20의 정수로 이루어질 수 있다.

여기서, 알킬계체인의 n이 3미만 이거나 또는 20 초과일 경우, 양자막대(100)의 분산성이 낮아져, 양자막대(100)의 크기의 균일성을 유지하기 힘들거나, 뭉침 현상, 엉김 현상이 발생할 수 있다. 또한, 공기 중의 산소, 물 등에 의해 열적, 광적 안정성이 낮아져, 양자막대(100)를 구현하기 매우 어려워지게 된다.

이러한 액정리간드는 액정단위체와 작용기 그룹을 위와 같이 한정함으로써, 이와 같이 길고 강직한 모양의 액정분자들이 이루고 있는 분자의 배열에 따라 액정상을 네마틱(nematic), 콜레스테릭(cholesteric) 그리고 스메틱(smectic) 액정상으로 구현할 수 있다.

이때, 양자막대(100)와 액정리간드(130)의 무게비는 1:1, 1:2, 1:4, 1:6, 1:8의 다양한 비율을 가질 수 있다.

이하, 본 발명의 액정리간드(130)와 양자막대(100)의 합성방법에 대해 좀더 자세히 살펴볼 것이나, 하기의 제조예는 본 발명의 하나의 실시예일뿐 본 발명이 하기의 제조예에 한정되는 것은 아니다.

<제조예>

양자막대(100)와 액정리간드(130)의 무게비가 1:2를 갖도록 혼합하여, 5%의 용질함량을 갖는 톨루엔(toluene) 용매 하에 60 ℃에서 4시간 동안 반응을 진행한다.

이후, 용매함량의 2배에 해당하는 과량의 메탄올을 첨가하여 침점생성 시킨 후 원심분리기에서 5000rpm으로 15분동안 원심분리 시켜, 액정리간드(130)가 화학결합된 양자막대(100)를 분리한다.

이후, 헥산과 메탄올을 각각 위와 동일한 방법으로 1회씩 정제한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 양자막대(100)는 액정리간드(130)를 쉘(120)의 표면에 결합함으로써, 크기의 균일성을 유지하며, 뭉침 현상 및 엉김 현상을 방지하고 공기 중의 산소나 물 등에 의해 열적 및 광적 안정성을 향상시키는 동시에 자가배향 및 저전압 배향이 가능하게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 양자막대가 배열된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 액정리간드가 결합되지 않은 양자막대는 무질서하게 배열된 상태로 존재하게 되나, 쉘(120)의 표면에 액정리간드(130)가 결합될 경우, 양자막대(100)는 액정리간드(130)에 의해 일 방향으로 자가배향이 유도되어지거나, 또는 낮은 전압으로도 일 방향으로 배향이 유도되게 된다.

따라서, 본 발명의 양자막대(100)는 일방향으로 배향이 유도됨에 따라, 양자막대(100)에 높은 전압을 인가하지 않아도 양자막대(100)의 편광특성을 구현할 수 있다.

특히, 편광특성 또한 더욱 향상되게 되므로, 이를 통해 투과율이 향상되거나, 공정을 단순화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양자막대를 구비한 편광시트를 포함하는 액정표시장치의 표시영역 일부에 대한 개략적인 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 양자막대(100)를 구비한 편광시트(260)를 포함하는 액정표시장치(200)는, 액정패널(210)과, 액정패널(210) 중 스위칭소자인 박막트랜지스터(Tr)가 구비된 어레이기판(212)의 외측면에 구비된 양자막대(100)를 구비한 편광시트(260)와, 컬러필터층(226)이 구비된 대향기판(222)의 외측면에 구비된 편광판(280)과, 편광시트(260) 외측면에 구비되는 백라이트유닛(BLU)을 포함하여 구성된다.

도시하지는 않았지만, 액정표시장치(200)는 액정패널(210)과 백라이트유닛(BLU)을 모듈화하기 위한 서포트메인, 커버버툼 및 탑커버를 더욱 포함한다.

이들 각 구성요소에 대해 자세히 설명한다.

우선, 액정패널(210)은 화상을 표현하는 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 어레이기판(212) 및 대향기판(222)으로 구성되고 있다.

이때, 통상 하부기판이라 불리는 어레이기판(212)의 내측면에는 다수의 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시)이 교차하여 이들 두 배선(미도시)에 의해 정의되는 다수의 화소영역(P)이 구비되고 있으며, 각 화소영역(P) 내부에는 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시)이 교차하는 부분과 인접하여 이들 두 배선(미도시)과 연결되며 박막트랜지스터(Tr)가 구비되고 있다.

그리고, 각 화소영역(P)에는 박막트랜지스터(Tr)의 일 전극과 연결된 화소전극(216)이 구비되고 있다.

각 화소영역(P)에는 화소전극(216)이 판 형태로 구비되는 것을 일예로 보이고 있지만, 화소전극(216)은 각 화소영역(P)에 있어서 다수의 바(bar) 형태로 일정간격 이격하는 형태를 이룰 수도 있고, 또는 판 형태의 화소전극을 이루는 동시에 그 내부에 다수의 바(bar) 형태의 개구가 구비된 형태를 이룰 수도 있다.

그리고 화소전극이 다수의 바(bar) 형태를 이루는 경우, 바(bar) 형태의 다수의 화소전극과 교대하며 동일한 형태를 갖는 공통전극이 더욱 구비되며, 화소전극에 다수의 개구가 구비되는 경우, 화소전극과 절연층을 개재하여 중첩하며 판 형태의 공통전극이 더욱 구비될 수 있다.

한편, 상부기판이라 불리는 대향기판(222)의 내측면에는 각 화소영역(P)에 대응되어 순차 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(226a, 226b, 226c)을 포함하는 컬러필터층(226)과 이들 컬러필터 패턴(226a, 226b, 226c) 각각을 두르며 어레이기판(212)에 구비되는 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시) 그리고 박막트랜지스터(Tr) 등의 비표시요소를 가리는 블랙매트릭스(224)가 구비되고 있다.

이때, 어레이기판(212)에 바(bar) 형태 또는 판 형태의 공통전극이 구비되지 않는 경우, 대향기판(222)의 내측면에는 표시영역 전면에 대해 투명한 공통전극(228)이 더욱 구비된다.

그리고 도면상에 나타나지 않았지만, 액정패널(210)의 어레이기판(212) 및 대향기판(222)과 액정층(230)의 경계부분에는 액정의 초기 분자배열 방향을 결정하는 상, 하부 배향막(미도시)이 개재되고, 그 사이로 충진되는 액정층(230)의 누설을 방지하기 위해 양 기판(212, 222)의 가장자리를 따라 씰패턴(seal pattern)(미도시)이 형성되고 있다.

또한, 전술한 바와 같은 구성을 갖는 액정패널(210)의 적어도 일 가장자리를 따라서는 연성회로기판(미도시)과 같은 연결부재(미도시)를 매개로 인쇄회로기판(미도시)이 실장되고 있다.

이러한 액정패널(210)은 박막트랜지스터(Tr)의 온(on)/오프(off)를 위한 신호가 게이트배선(미도시)으로 순차적으로 스캔 인가되고, 데이터배선(미도시)를 통해 화상 신호가 선택된 화소영역(P)의 화소전극(216)으로 화상신호가 전달되면, 이들 화소전극(216)과 공통전극(228) 사이에 발생되는 전계(수직전계 또는 횡전계)에 의해 어레이기판(212) 및 대향기판(222) 사이에 개재된 액정층(230) 내의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 광의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 액정표시장치(200)에 있어 가장 특징적인 구성 중 하나로서 액정패널(210)의 어레이기판(212)의 외측면에는 특정 파장대의 빛이 입사되면 일 방향으로 편광된 상태의 특정 빛을 투과시키는 것을 특징으로 하는 양자막대(100)를 포함하는 편광시트(260)가 구비되고 있으며, 대향기판(222)의 외측면에는 일반적인 PVA(polyvinyl alcohol)로 이루어진 고분자 편광 매질층(미도시)을 구비한 편광판(280)이 구비되고 있다.

그리고, 액정패널(210)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면 더욱 정확히는 편광시트(260)의 외측면에 빛을 액정패널에 공급하는 백라이트유닛(BLU)이 구비되고 있다.

백라이트유닛(BLU)은 빛을 발하는 광원(미도시)의 위치에 따라 측광형(side type)과 직하형(direct type)으로 구분되는데, 측광형은 액정패널(210)에 대해 이의 후방의 일측면으로부터 출사된 광원(미도시)의 빛을 별도의 도광판(미도시)으로 굴절시켜 액정패널(210)로 입사시키며, 직하형은 액정패널(210) 배면으로 복수개의 광원(미도시)을 직접 배치시켜 빛을 입사시킨다.

본 발명은 이 둘 중 어느 것이나 이용가능하다.

이때, 광원(미도시)은 음극전극형광램프(cold cathode fluorescent lamp)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp)와 같은 형광램프가 이용될 수 있다. 또는, 이러한 형광램프 이외에 발광다이오드 램프(light emitting diode lamp)가 램프로 이용될 수도 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(200)에 있어서 가장 특징적인 것은, 액정패널(210)과 백라이트유닛(BLU) 사이에 그 장축이 일 방향으로 배열된 다수의 양자막대(100)를 구비한 편광시트(260)가 구비되고 있다는 것이다.

이때, 다수의 양자막대(100)의 장축이 일 방향으로 배열되었다 하는 것은 대향기판(222)의 외측면에 구비된 편광판(280)의 편광축에 수직하게 배열됨을 의미한다.

이러한 양자막대(100)의 일 방향으로의 배열은 양자막대(100)의 쉘(도 3의 120)의 표면에 결합된 액정리간드(130)에 의한 것으로, 양자막대(100)는 액정리간드(130)에 의해 자가배향이 유도되어 일 방향으로 배열된다.

한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(200)는 입사광을 편광시키는 역할을 하는 PVA(polyvinyl alcohol)로 이루어진 고분자 편광 매질층을 포함하는 일바적인 편광판에 비해 편광특성을 가지면서도 그 자체의 형광 특성의 역할에 의해 입사되는 빛의 광량을 보존하여 광 손실이 거의 발생하지 않는 일 방향으로 정렬된 양자막대(100)를 구비한 편광시트(260)가 구비됨으로서 백라이트유닛(BLU)으로부터 발생된 빛이 편광시트(260)를 통해서는 광 손실이 억제됨으로서 일반적인 편광판을 2매 구비한 종래의 액정표시장치 대비 휘도 특성을 향상시키는 효과를 갖는다

나아가, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치(200)는 종래의 일반적인 액정표시장치와 동일한 수준의 휘도 특성을 갖도록 하는 경우, 백라이트유닛(BLU) 자체의 휘도 특성을 종래 대비 낮은 수준이 되도록 할 수 있으므로 백라이트 유닛(BLU) 구동을 위해 소비되는 전력이 저감되는 장점이 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 양자막대(100)는 쉘(도 3의 120)의 표면에 액정리간드(130)가 결합됨에 따라, 자가배향이 유도되게 되어, 양자막대(100)는 일 방향으로 균일하게 배열하게 된다.

따라서, 본 발명의 양자막대(100)는 일 방향으로 배향이 유도됨에 따라, 양자막대(100)에 높은 전압을 인가하지 않아도 양자막대(100)의 편광특성을 구현할 수 있다. 특히, 편광특성 또한 더욱 향상되게 되므로, 이를 통해 투과율이 향상되거나, 공정을 단순화할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 양자막대(100)를 포함하는 편광시트(260)를 액정표시장치(200)에 적용할 경우, 휘도 특성을 향상시키게 되는 효과가 있다. 또한, 동일 수준의 휘도 특성을 구현할 경우에는 백라이트유닛(BLU)을 구동하기 위한 소비전력을 낮출 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

100 : 양자막대
110 : 코어
120 : 쉘
130 : 액정리간드

Claims

삭제
코어(core)와;
상기 코어를 감싸는 쉘(shell)과;
상기 쉘의 표면에 결합된 액정리간드
를 포함하며,
상기 액정리간드는 하기 화학식으로 표시되는 물질을 포함하고,

상기 화학식에서 R은 F(fluorine), CF3(trifluoro methyl) 중 에서 선택되며, 상기 화학식에서 A는 SH(thiol), NH2(amine), OH(hydroxide), PO(phosphine oxide), POOH(phosphonic acid), PH2(phosphine) 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 n은 3-20의 정수인 양자막대.
코어(core)와;
상기 코어를 감싸는 쉘(shell)과;
상기 쉘의 표면에 결합된 액정리간드
를 포함하며,
상기 액정리간드는 하기 화학식으로 표시되는 물질을 포함하고,

상기 화학식에서 R은 F(fluorine), CF3(trifluoro methyl), CN(cyano), COOCH3(acetyl) 중 에서 선택되며, 상기 화학식에서 A는 SH(thiol), NH2(amine), OH(hydroxide), PO(phosphine oxide), POOH(phosphonic acid), PH2(phosphine) 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 n은 3-20의 정수인 양자막대.
코어(core)와;
상기 코어를 감싸는 쉘(shell)과;
상기 쉘의 표면에 결합된 액정리간드
를 포함하며,
상기 액정리간드는 하기 화학식으로 표시되는 물질을 포함하고,

상기 화학식에서 R은 CF3(trifluoro methyl) COOCH3(acetyl) 중 에서 선택되며, 상기 화학식에서 A는 SH(thiol), NH2(amine), -COOH(carboxylic acid), PO(phosphine oxide), POOH(phosphonic acid), PH2(phosphine)중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 n은 3-20의 정수인 양자막대.
제 2 항 내지 제 4 항 중 선택된 한 항에 있어서,
상기 쉘은 단축과 장축을 갖는 형태를 이루며 단축 대 장축의 비가 1:1.1 내지 1:30인 것이 특징인 양자막대
제 2 항 내지 제 4 항 중 선택된 한 항에 있어서,
상기 양자막대의 코어는 그 형상이 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 하나를 이루며, 상기 쉘은 상기 양자막대의 단축 방향으로 절단한 절단면이 원, 타원, 다각형 형태 중 어느 하나의 형태를 이루는 것이 특징인 양자막대.
제 2 항 내지 제 4 항 중 선택된 한 항에 있어서,
상기 쉘은 단일층 또는 다중층 구조를 이루는 것이 특징인 양자막대.
제 7 항에 있어서,
상기 쉘은 합금(alloy), 옥사이드 계열 또는 불순물이 도핑된 물질로 이루어지는 것이 특징인 양자막대.
제 2 항 내지 제 4 항 중 선택된 한 항에 있어서,
상기 코어는 주기율표 상의 Ⅱ-Ⅵ, Ⅲ-V, Ⅲ-Ⅵ, Ⅵ-Ⅳ, Ⅳ 족의 반도체, 합금 또는 혼합된 물질로 이루어지는 것이 특징인 양자막대.
제 9 항에 있어서,
상기 코어는 Ⅱ-Ⅵ족으로 이루어지는 경우, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe, CdSeTe, ZnCdSe 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지며,
Ⅲ-V 족으로 이루어지는 경우, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지며,
Ⅲ-Ⅳ-Ⅵ 족으로 이루어지는 경우, Tl₂SnTe₅로 이루어지거나,Ⅵ-Ⅳ족으로 이루어지는 경우, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지는 것이 특징인 양자막대.