KR102654773B1 - 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치에서는, 퀀텀 로드층이 금속 입자 또는 절연체-코팅 금속입자와 퀀텀 로드를 포함함으로써, 퀀텀 로드층의 오프율이 증가한다.
따라서, 낮은 구동 전압과 소비 전력을 갖는 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치를 제공할 수 있다.

Description

퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치{Quantum rod panel and Quantum rod display device}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 특히 낮은 구동 전압을 갖는 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치에 관한 것이다.
사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 유기발광다이오드표시장치(organic light emitting diode display device : OELD) 등과 같은 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
한편, 최근에는 퀀텀 로드(quantum rod, 양자막대)를 표시장치에 이용하고자 하는 연구가 진행되고 있다.
퀀텀 로드는 높은 발광효율과 우수한 재현률로 많은 응용 가능성을 갖고 있다. 이에 따라 퀀텀 로드를 표시장치에 응용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
퀀텀 로드는, 나노크기의 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 물질, Ⅲ-V족 반도체 물질 또는 Ⅵ-Ⅳ족 반도체 물질로 이루어지는 코어(core)와 코어를 보호하기 위한 쉘(shell)을 포함한다.
퀀텀 로드는 일반적 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 매우 크고 양자효율(quantum yield)도 우수하므로 강한 형광을 발생하며, 퀀텀 로드의 직경을 조절하면 발하는 가시광선의 파장을 조절할 수 있다.
또한 퀀텀 로드는 선편광을 내는 특성을 갖는다. 즉, 퀀텀 로드는 길이 방향에 수평한 방향으로 선편광된 빛을 방출하게 된다.
또한, stark effect에 의해 외부 전기장이 인가되면 전자와 정공이 분리되어 발광을 조절할 수 있는 광학적 특성을 지니고 있다. 즉, 전기장 인가에 따라 온, 오프 제어가 가능하다.
그런데, 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치는 그 구동 전압이 높고 소비 전력이 증가하는 문제를 안고 있다.
본 발명은, 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치의 높은 구동 전압 및 소비 전력의 문제를 해결하고자 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 퀀텀 로드층이 퀀텀 로드와 금속 입자를 포함한다.
또한, 상기 금속 입자는 절연물질에 의해 둘러싸일 수 있고, 상기 절연 물질은 실리카, 산화실리콘, 질화실리콘과 같이 광투과(투명) 특성을 가질 수 있다.
또한, 퀀텀 로드의 구동을 위해 수평 전계를 형성하는 화소 전극과 공통 전극 각각이 투명 도전성 물질층과 반사 도전성 물질층의 적층 구조를 갖고 투명 도전성 물질층의 두께가 반사 도전성 물질층의 두께보다 크게 구성될 수 있다.
본 발명의 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치에서는, 퀀텀 로드층이 금속 입자 또는 절연체-코팅 금속입자와 퀀텀 로드를 포함함으로써, 퀀텀 로드층의 오프율이 증가한다.
따라서, 낮은 구동 전압과 소비 전력을 갖는 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치에서는, 화소 전극과 공통 전극 사이에 발생되는 수평 전계에 의해 퀀텀 로드층이 구동되므로, 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치의 편광 특성이 향상된다.
또한, 본 발명의 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치에서, 화소 전극과 공통 전극이 투명 도전성 물질층과 반사 도전성 물질층의 적층 구조를 가져, 금속 입자 또는 절연체-코팅 금속입자에 의한 휘도 저하 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 퀀텀 로드를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 퀀텀 로드 표시장치의 구동 원리를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 절연체-코팅 금속입자를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치의 오프 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7a 및 도 7b 각각은 절연된 금속 입자의 함량에 따른 오프 특성과 휘도 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8a 및 도 8b 각각은 절연된 금속 입자 내 금속 입자에 따른 오프 특성과 휘도 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치의 개략적인 단면도이다.
본 발명은, 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 상부에 위치하며 서로 이격하는 화소 전극 및 공통 전극과, 퀀텀 로드와 금속 입자를 포함하며 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 퀀텀 로드층을 포함하는 퀀텀 로드 패널을 제공한다.
본 발명의 퀀텀 로드 패널에 있어서, 상기 금속 입자는 절연 물질에 의해 둘러싸인 절연체-코팅 금속입자이다.
본 발명의 퀀텀 로드 패널에 있어서, 상기 절연 물질은 광투과 특성을 갖는다.
본 발명의 퀀텀 로드 패널에 있어서, 상기 절연 물질은 실리카, 산화실리콘, 질화실리콘 중 어느 하나로 이루어진다.
본 발명의 퀀텀 로드 패널에 있어서, 상기 절연체-코팅 금속입자는 상기 퀀텀 로드에 대하여 1~15wt%이다.
본 발명의 퀀텀 로드 패널에 있어서, 상기 금속 입자는 금, 은, 티타늄, 알루미늄 중 어느 하나로 이루어진다.
본 발명의 퀀텀 로드 패널에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 각각은 투명 도전성 물질로 이루어지는 하부층과 반사 금속 물질로 이루어지는 상부층을 포함한다.
본 발명의 퀀텀 로드 패널에 있어서, 상기 하부층은 상기 상부층보다 두껍다.
본 발명의 퀀텀 로드 패널에 있어서, 상기 퀀텀 로드의 장축은 상기 화소 전극의 연장 방향에 수직하게 배열된다.
본 발명의 퀀텀 로드 패널은, 상기 제 1 기판에 위치하고 상기 화소 전극에 연결되는 박막트랜지스터를 더 포함한다.
다른 관점에서, 본 발명은, 전술한 퀀텀 로드 패널과, 상기 퀀텀 로드 패널 하부에 위치하는 백라이트 유닛을 포함하는 퀀텀 로드 표시장치를 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
-제 1 실시예-
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치(100)는 퀀텀 로드 패널(110)과 상기 퀀텀 로드 패널(110)의 하부에 위치하여 상기 퀀텀 로드 패널(110)에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(120)을 포함한다.
상기 퀀텀 로드 패널(110)은, 상기 백라이트 유닛(120)에 인접한 제 1 기판(130)과, 상기 제 1 기판(130) 상부에 위치하는 화소 전극(180) 및 공통 전극(182)과, 상기 제 1 기판(130)과 마주하는 제 2 기판(140)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(130, 140) 사이에 위치하며 퀀텀 로드(152)와 금속 입자(156)를 포함하는 퀀텀 로드층(150)을 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 기판(130, 140) 각각은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 기판(130, 140) 각각이 폴리이미드(polyimide)와 같은 플렉서블 기판인 경우, 본 발명의 퀀텀 로드 표시장치(100)는 폴더블, 벤더블 또는 롤러블 표시장치로 이용될 수 있다.
상기 제 1 기판(130) 상에는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 형성되며, 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선은 서로 교차하여 화소영역(미도시)을 정의한다.
상기 화소영역 각각에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(thin film transistor, Tr)가 형성되고, 상기 화소 전극(180)은 상기 박막트랜지스터(Tr)에 전기적으로 연결된다.
상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 제 1 기판(130) 상에 형성된 게이트 전극(162)과, 상기 게이트 전극(162) 상부에 형성되며 상기 게이트 전극(162)과 중첩하는 반도체층(166)과, 상기 반도체층(166) 상에서 서로 이격하는 소스 전극(172) 및 드레인 전극(174)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 게이트 배선은 제 1 방향을 따라 연장되고, 상기 게이트 전극(162)은 상기 게이트 배선에 연결된다. 도시하지 않았으나, 상기 게이트 배선과 평행하게 이격되는 공통 배선이 상기 제 1 기판 상에 형성될 수 있다.
상기 게이트 배선과, 상기 공통 배선과, 상기 게이트 전극(162) 각각은 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 배선과, 상기 공통 배선과, 상기 게이트 전극(162) 각각은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 구리합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 배선과, 상기 공통 배선과, 상기 게이트 전극(162)을 덮는 게이트 절연막(164)이 상기 제 1 기판(130) 상에 형성된다. 상기 게이트 절연막(164)은 산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
상기 반도체층(166)은 상기 게이트 절연막(164) 상에 위치하며 상기 게이트 전극(162)에 대응된다. 상기 반도체층(166)은 산화물 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 도시하지 않았으나, 상기 반도체층(166)의 중앙에 대응하여 에치 스토퍼가 형성될 수 있다.
한편, 상기 반도체층(166)은 순수 비정질 실리콘으로 이루어지는 액티브층과 불순물 비정질 실리콘으로 이루어지는 오믹콘택층의 이중층 구조를 가질 수도 있다.
상기 소스 전극(172)과 상기 드레인 전극(174)은 서로 이격하며 상기 반도체층(166) 상에 위치한다. 상기 소스 전극(172)과 상기 드레인 전극(174) 각각은 저저항 금속 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 소스 전극(172)과 상기 드레인 전극(174) 각각은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 구리합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 소스 전극(172)은 상기 데이터 배선에 연결된다. 즉, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선에 전기적으로 연결된다.
상기 드레인 전극(174)을 노출하는 드레인 콘택홀(178)을 갖는 보호층(176)이 상기 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 형성된다. 상기 보호층(176)은 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있다.
상기 화소 전극(180) 및 상기 공통 전극(182)은 상기 보호층(176) 상에 위치하며 서로 이격하고 있다. 상기 화소 전극(180)은 상기 보호층(176)에 형성된 드레인 콘택홀(178)을 통해 상기 드레인 전극(174)에 연결되고, 상기 공통 전극(182)은 상기 게이트 절연막(164) 및 상기 보호층(176)을 통해 형성된 공통 콘택홀(미도시)을 통해 상기 공통 배선에 연결된다. 상기 화소 전극(180)과 상기 공통 전극(182)은 평행하게 연장될 수 있다.
상기 화소 전극(180) 및 상기 공통 전극(182) 각각은, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 또는 구리합금과 같은 반사 도전성 물질 또는 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, IOT), 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 보호층(176) 상에는, 각 화소영역을 구획하기 위한 격벽(190)이 형성된다. 즉, 상기 격벽(190)은 화소영역을 두르며 격자 형상을 가질 수 있다. 상기 격벽(190)에 의해 화소영역 별로 퀀텀 로드층(150)이 분리되어 각 화소영역에서 적색, 녹색, 청색의 구현이 가능하다. 상기 격벽(190)은 생략 가능하다.
또한, 상기 퀀텀 로드층(150)은 상기 보호층(176) 상에 위치하며 상기 격벽(190)에 의해 화소영역 별로 분리된다. 즉, 상기 퀀텀 로드층(150)은 상기 화소 전극(180) 및 상기 공통 전극(182)과 접촉하며 위치한다. 또한, 상기 퀀텀 로드층(150)의 하부면은 상기 보호층(176)과 접촉한다.
상기 퀀텀 로드층(150)은 다수의 퀀텀 로드(152)와 다수의 금속 입자(156)를 포함한다. 또한, 상기 퀀텀 로드층(150)은 용액 공정에 의해 형성되며, 바인더(미도시)를 더 포함할 수 있다.
퀀텀 로드를 설명하기 위한 개략적인 단면도인 도 2를 참조하면, 상기 퀀텀 로드(152)는 코어(153)와 상기 코어(153)를 덮는 쉘(154)을 포함한다. 상기 코어(153)와 상기 쉘(154) 각각은 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 물질, Ⅲ-V족 반도체 물질 또는 Ⅵ-Ⅳ족 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 퀀텀 로드(152)의 코어(153)와 쉘(154) 각각은 CdSe, CdS, CdTe, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe (Ⅱ-Ⅵ족 반도체 물질), InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb, (Ⅲ-V족 반도체 물질), PbSe, PbTe, PbS (Ⅵ-Ⅳ족 반도체 물질)중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.
상기 금속 입자(156)는 상기 바인더(미도시) 내에 상기 퀀텀 로드(152)와 함께 분산되며, 저저항 특성을 갖는다. 따라서, 상기 금속 입자(156)에 의해 상기 화소 전극(180)과 상기 공통 전극(182) 사이에 형성되는 전계의 세기가 증가하며 상기 퀀텀 로드(152)의 구동 전압이 감소한다.
퀀텀 로드 패널(110) 및 퀀텀 로드 표시장치(100)에서는, 상기 화소 전극(180)과 상기 공통 전극(182) 사이에 형성되는 전계에 의해 전자와 정공이 분리되어 퀀텀 로드 패널(110) 및 퀀텀 로드 표시장치(100)의 온-오프가 조절된다. 이때, 퀀텀 로드(152)를 오프시키기 위해서는, 코어(153)와 쉘(154) 간의 에너지 장벽보다 큰 세기의 전계가 필요하며 이에 의해 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치의 구동 전압이 증가한다.
그러나, 본 발명에서는, 퀀텀 로드층(150)이 퀀텀 로드(152)와 금속 입자(156)를 포함하며 이에 의해 상기 화소 전극(180)과 상기 공통 전극(182) 사이에 형성되는 전계의 세기가 증가하기 때문에, 퀀텀 로드 패널(110) 및 퀀텀 로드 표시장치(100)의 구동 전압이 감소하고 소비 전력이 저감된다.
또한, 상기 금속 입자(156)는 고반사 특성을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 금속 입자(156)가 백라이트 유닛(120)으로부터의 빛을 반사시킴으로써, 퀀텀 로드(152)의 빛 흡수율이 증가되며 퀀텀 로드 패널(110) 및 퀀텀 로드 표시장치(100)의 휘도를 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 입자(156)는 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al)과 같은 저저항, 고반사 금속 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 금속 입자(156)는 100~300nm의 크기를 가질 수 있고 상기 퀀텀 로드(152)에 대하여 약 1~15 wt%를 가질 수 있다.
상기 격벽(190)과 상기 퀀텀 로드층(150) 상에는 평탄화층(192)이 형성된다. 상기 격벽(190)과 상기 퀀텀 로드층(150)에 의해 발생될 수 있는 단차가 상기 평탄화층(192)에 의해 평탄화된다. 상기 평탄화층(192)은 생략될 수 있다.
상기 제 2 기판(140)은 상기 평탄화층(192) 상에 위치하며, 접착층(미도시)을 통해 상기 평탄화층(192)에 부착될 수 있다. 상기 제 2 기판(140)은 유리 기판, 플라스틱 기판, 플라스틱 필름, 절연 필름, 인캡슐레이션 필름 등 그 형상, 물질 등에 제한이 없다.
상기 백라이트 유닛(120)은 UV 광원(미도시)을 포함한다. 즉, 상기 퀀텀 로드(152)는 UV를 흡수하여 가시광선을 방출하기 때문에, 상기 백라이트 유닛(120)은 UV 광원을 포함하고 상기 퀀텀 로드 패널(110)로 UV를 공급한다.
도시하지 않았으나, 상기 백라이트 유닛(120)은 상기 퀀텀 로드 패널(110) 하부에 다수의 UV 광원이 배열되어 상기 퀀텀 로드 패널(110)로 직접 UV를 공급하는 직하형(direct type)일 수 있다. 직하형 백라이트 유닛(120)은 상기 UV 광원 하부에 위치하는 반사판과 상기 UV 광원과 상기 퀀텀 로드 패널(110) 사이에 위치하는 광학 시트를 더 포함할 수 있다.
이와 달리, 상기 백라이트 유닛(120)은, 상기 퀀텀 로드 패널(110) 하부에 위치하는 도광판을 포함하고 상기 UV 광원이 상기 도광판의 측면에 위치하는 에지 타입(edge type)일 수 있다. 에지 타입 백라이트 유닛(120)은, 상기 도광판 하부에 위치하는 반사판과, 상기 도광판과 상기 퀀텀 로드 패널(110) 사이에 위치하는 광학 시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 화소 전극(180)과 상기 공통 전극(182)은 상기 제 1 기판(130) 상에 위치하며 수평 전계를 형성한다.
본 발명의 퀀텀 로드 표시장치의 구동 원리를 설명하기 위한 개략적인 평면도인 도 3을 참조하면, 상기 퀀텀 로드(152)는 그 장축이 화소 전극(180)과 공통 전극(182) 사이에 형성되는 전계(E)의 방향과 평행하도록 배열되고 상기 금속 입자(156)는 상기 퀀텀 로드(152) 사이에 배열된다. 다시 말해, 상기 퀀텀 로드(152)는 그 장축이 화소 전극(180)과 공통 전극(182)의 연장 방향과 수직하게 배열된다.
이와 같이 화소 전극(180)과 공통 전극(182)의 연장 방향과 수직하게 배열된 퀀텀 로드(152)를 포함하는 퀀텀 로드층(150)에 상기 백라이트 유닛(120)으로부터 UV가 공급되면, 상기 퀀텀 로드(152)의 장축 방향으로 선편광된 가시광선이 상기 퀀텀 로드(152)로부터 방출된다.
한편, 퀀텀 로드층(150)에 전계(E)가 인가되면, 퀀텀 로드(152)의 발광이 멈춘다. 따라서, 수평 전계 방식의 화소 전극(180)과 공통 전극(182)을 이용함으로써, 퀀텀 로드 패널(110) 및 퀀텀 로드 표시장치(100)의 편광 특성이 향상되고 표시장치의 온-오프가 가능하다. 이때, 상기 금속 입자(156)에 의해 상기 화소 전극(180)과 상기 공통 전극(182) 사이의 전계 세기가 증가하기 때문에, 퀀텀 로드층(150)의 구동 전압을 낮출 수 있다.
한편, 퀀텀 로드(152)가 무질서하게 분산되어 있는 상태에서 상기 화소 전극(180)과 상기 공통 전극(182)에 전압을 인가하여 전계(E)가 발생되면, 상기 퀀텀 로드(152)는 장축이 전계 방향과 평행하게 배열된다. 이때, 상기 퀀텀 로드층(150)을 경화시킴으로써, 상기 퀀텀 로드(152)는 그 장축이 화소 전극(180)과 공통 전극(182) 사이에 형성되는 전계(E)의 방향과 평행하게 배열된 상태를 유지한다. 즉, 종래 액정표시장치에서 요구되는 배향막(alignment layer)과 배향 공정(aligning process)을 생략할 수 있다.
이와 달리, 배향 공정 등에 의해 퀀텀 로드(152)가 전계 방향과 평행하게 배열될 수 있음은 물론이다.
또한, 퀀텀 로드(152)는 적색, 녹색, 청색 가시광선을 발광할 수 있기 때문에, 종래 액정표시장치에서 컬러 구현을 위해 요구되는 컬러필터가 생략될 수 있다.
그런데, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 패널(110) 및 퀀텀 로드 표시장치(100)에서와 같이, 퀀텀 로드층(150)이 퀀텀 로드(152)와 금속 입자(156)를 포함하는 경우 그 휘도가 급격히 감소하는 문제가 발생한다.
이는 금속 입자와 퀀텀 로드가 전기적으로 컨택(contact)하여 ??칭(quenching)이 발생한 것으로 보인다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치(100)에서는, 퀀텀 로드층(150)이 퀀텀 로드(152)와 금속 입자(156)을 포함함으로써, 화소 전극(180)과 공통 전극(182) 사이 전계 세기가 증가하여 구동 전압이 감소한다. 그러나, 금속 입자(156)에 의한 퀀텀 로드(152)의 ??칭 문제에 의해 휘도 저하 문제가 발생한다.
-제 2 실시예-
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치(200)는 퀀텀 로드 패널(210)과 상기 퀀텀 로드 패널(210)의 하부에 위치하여 상기 퀀텀 로드 패널(210)에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(220)을 포함한다.
상기 퀀텀 로드 패널(210)은, 상기 백라이트 유닛(220)에 인접한 제 1 기판(230)과, 상기 제 1 기판(230) 상부에 위치하는 화소 전극(280) 및 공통 전극(282)과, 상기 제 1 기판(230)과 마주하는 제 2 기판(240)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(230, 240) 사이에 위치하며 퀀텀 로드(252)와 절연체-코팅 금속 입자(256)를 포함하는 퀀텀 로드층(250)을 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 기판(230, 240) 각각은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 기판(230, 240) 각각이 폴리이미드(polyimide)와 같은 플렉서블 기판인 경우, 본 발명의 퀀텀 로드 표시장치(200)는 폴더블, 벤더블 또는 롤러블 표시장치로 이용될 수 있다.
상기 제 1 기판(230) 상에는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 형성되며, 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선은 서로 교차하여 화소영역(미도시)을 정의한다. 게이트 배선과 데이터 배선 사이에는 게이트 절연막(264)이 위치한다.
상기 화소영역 각각에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(thin film transistor, Tr)가 형성되고, 상기 화소 전극(280)은 상기 박막트랜지스터(Tr)에 전기적으로 연결된다.
상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 제 1 기판(230) 상에 형성된 게이트 전극(262)과, 상기 게이트 전극(262) 상부에 형성되며 상기 게이트 전극(262)과 중첩하는 반도체층(266)과, 상기 반도체층(266) 상에서 서로 이격하는 소스 전극(272) 및 드레인 전극(274)을 포함할 수 있다.
상기 박막트랜지스터(Tr) 상에는 상기 드레인 전극(274)을 노출하는 드레인 콘택홀(278)을 갖는 보호층(276)이 형성되고, 상기 화소 전극(280)과 상기 공통 전극(282)은 상기 보호층(276) 상에 위치한다. 상기 화소 전극(280)은 상기 드레인 콘택홀(278)을 통해 상기 드레인 전극(274)에 연결된다. 또한, 상기 공통 전극(282)은 상기 화소 전극(280)과 이격하며 위치한다. 상기 화소 전극(280)과 상기 공통 전극(282)은 평행하게 연장될 수 있다.
상기 화소 전극(280) 및 상기 공통 전극(282) 각각은, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 또는 구리합금과 같은 반사 도전성 물질 또는 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, IOT), 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 보호층(276) 상에는, 각 화소영역을 구획하기 위한 격벽(290)이 형성된다. 즉, 상기 격벽(290)은 화소영역을 두르며 격자 형상을 가질 수 있다. 상기 격벽(290)에 의해 화소영역 별로 퀀텀 로드층(250)이 분리되어 각 화소영역에서 적색, 녹색, 청색의 구현이 가능하다. 상기 격벽(290)은 생략 가능하다.
또한, 상기 퀀텀 로드층(250)은 상기 보호층(276) 상에 위치하며 상기 격벽(290)에 의해 화소영역 별로 분리된다. 즉, 상기 퀀텀 로드층(250)은 상기 화소 전극(280) 및 상기 공통 전극(282)과 접촉하며 위치한다. 또한, 상기 퀀텀 로드층(250)의 하부면은 상기 보호층(276)과 접촉한다.
상기 퀀텀 로드층(250)은 다수의 퀀텀 로드(252)와 다수의 절연체-코팅 금속 입자(256)를 포함한다. 또한, 상기 퀀텀 로드층(250)은 용액 공정에 의해 형성되며, 바인더(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 2를 통해 설명한 바와 같이, 퀀텀 로드(252)는 코어와 코어를 덮는 쉘을 포함하며 막대(rod) 형상을 갖는다. 상기 코어와 상기 쉘 각각은 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 물질, Ⅲ-V족 반도체 물질 또는 Ⅵ-Ⅳ족 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 절연체-코팅 금속 입자(256)는 상기 바인더(미도시) 내에 상기 퀀텀 로드(252)와 함께 분산되며, 저저항 특성을 갖는다. 따라서, 상기 절연체-코팅 금속 입자(256)에 의해 상기 화소 전극(280)과 상기 공통 전극(282) 사이에 형성되는 전계의 세기가 증가하며 상기 퀀텀 로드(252)의 구동 전압이 감소한다.
절연체-코팅 금속입자를 보여주는 개략적인 단면도인 도 5를 참조하면, 상기 절연체-코팅 금속 입자(256)는 금속으로 이루어지는 코어(257)와 코어(257)를 둘러싸는, 즉 코어(257)의 표면에 코팅되고 절연물질로 이루어지는 쉘(258)의 구조를 갖는다.
상기 금속 코어(257)는 고반사 특성을 갖고, 상기 절연물질 쉘(258)은 광투과(투명) 특성을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 절연체-코팅 금속입자(256)가 백라이트 유닛(220)으로부터의 빛을 반사시킴으로써, 퀀텀 로드(252)의 빛 흡수율이 증가되며 퀀텀 로드 패널(210) 및 퀀텀 로드 표시장치(200)의 휘도를 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 코어(257)는 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al)과 같은 저저항, 고반사 금속 물질로 이루어질 수 있고, 상기 절연물질 쉘(258)은 실리카, 산화 실리콘, 질화 실리콘과 같은 투명 무기 절연물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 절연체-코팅 금속 입자(256)는 상기 퀀텀 로드(252)보다 작은 중량비를 갖는다.
예를 들어, 상기 절연체-코팅 금속 입자(256)는 100~300nm의 크기를 가질 수 있고 상기 퀀텀 로드(252)에 대하여 약 1~15 wt%를 가질 수 있다.
퀀텀 로드 패널(210) 및 퀀텀 로드 표시장치(200)에서는, 상기 화소 전극(280)과 상기 공통 전극(282) 사이에 형성되는 전계에 의해 전자와 정공이 분리되어 퀀텀 로드 패널(210) 및 퀀텀 로드 표시장치(200)의 온-오프가 조절된다. 이때, 퀀텀 로드(252)를 오프시키기 위해서는, 코어(도 2의 153)와 쉘(도 2의 154) 간의 에너지 장벽보다 큰 세기의 전계가 필요하며 이에 의해 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치의 구동 전압이 증가한다.
그러나, 본 발명에서는, 퀀텀 로드층(250)이 퀀텀 로드(252)와 절연체-코팅 금속 입자(256)를 포함하며 이에 의해 상기 화소 전극(280)과 상기 공통 전극(282) 사이에 형성되는 전계의 세기가 증가하기 때문에, 퀀텀 로드 패널(210) 및 퀀텀 로드 표시장치(200)의 구동 전압이 감소하고 소비 전력이 저감된다.
또한, 금속 코어(257)가 절연물질 쉘(258)에 의해 덮이기 때문에, 퀀텀 로드(252)의 ??칭에 의한 휘도 저하 문제가 발생하지 않는다.
금속 입자를 포함하지 않는 경우(Ref)와 금속 입자를 포함하는 경우(Ex) 및 절연체-코팅 금속입자를 포함하는 경우(Ex(shell))에서의 50V로 30초간 구동 후 휘도를 반복 측정하여 표1에 기재하였다.
[표1]
표1에서 보여지는 바와 같이, 금속 입자를 포함하지 않는 종래 퀀텀 로드 표시장치(Ref)에 비해, 금속 입자를 포함하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치(Ex)에서 휘도(0V)가 크게 감소한다.
그러나, 절연체-코팅 금속 입자를 포함하는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치(Ex(shell))에서는 반복 구동 후에도 휘도 감소가 발생하지 않는다.
상기 격벽(290)과 상기 퀀텀 로드층(250) 상에는 평탄화층(292)이 형성된다. 상기 격벽(290)과 상기 퀀텀 로드층(250)에 의해 발생될 수 있는 단차가 상기 평탄화층(292)에 의해 평탄화된다. 상기 평탄화층(292)은 생략될 수 있다.
상기 제 2 기판(240)은 상기 평탄화층(292) 상에 위치하며, 접착층(미도시)을 통해 상기 평탄화층(292)에 부착될 수 있다. 상기 제 2 기판(240)은 유리 기판, 플라스틱 기판, 플라스틱 필름, 절연 필름, 인캡슐레이션 필름 등 그 형상, 물질 등에 제한이 없다.
상기 백라이트 유닛(220)은 UV 광원(미도시)을 포함한다. 즉, 상기 퀀텀 로드(252)는 UV를 흡수하여 가시광선을 방출하기 때문에, 상기 백라이트 유닛(220)은 UV 광원을 포함하고 상기 퀀텀 로드 패널(210)로 UV를 공급한다.
도시하지 않았으나, 상기 백라이트 유닛(220)은 상기 퀀텀 로드 패널(210) 하부에 다수의 UV 광원이 배열되어 상기 퀀텀 로드 패널(210)로 직접 UV를 공급하는 직하형(direct type)일 수 있다. 직하형 백라이트 유닛(220)은 상기 UV 광원 하부에 위치하는 반사판과 상기 UV 광원과 상기 퀀텀 로드 패널(210) 사이에 위치하는 광학 시트를 더 포함할 수 있다.
이와 달리, 상기 백라이트 유닛(220)은, 상기 퀀텀 로드 패널(210) 하부에 위치하는 도광판을 포함하고 상기 UV 광원이 상기 도광판의 측면에 위치하는 에지 타입(edge type)일 수 있다. 에지 타입 백라이트 유닛(220)은, 상기 도광판 하부에 위치하는 반사판과, 상기 도광판과 상기 퀀텀 로드 패널(210) 사이에 위치하는 광학 시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 화소 전극(280)과 상기 공통 전극(282)은 상기 제 1 기판(230) 상에 위치하며 수평 전계를 형성한다.
즉, 도 3을 통해 설명한 바와 같이, 상기 퀀텀 로드(252)는 그 장축이 화소 전극(280)과 공통 전극(282) 사이에 형성되는 전계(E)의 방향과 평행하도록 배열되고 상기 절연체-코팅 금속 입자(256)는 상기 퀀텀 로드(252) 사이에 배열된다. 다시 말해, 상기 퀀텀 로드(252)는 그 장축이 화소 전극(280)과 공통 전극(282)의 연장 방향과 수직하게 배열된다.
이와 같이 화소 전극(280)과 공통 전극(282)의 연장 방향과 수직하게 배열된 퀀텀 로드(252)를 포함하는 퀀텀 로드층(250)에 상기 백라이트 유닛(220)으로부터 UV가 공급되면, 상기 퀀텀 로드(252)의 장축 방향으로 선편광된 가시광선이 상기 퀀텀 로드(252)로부터 방출된다.
한편, 퀀텀 로드층(250)에 전계(E)가 인가되면, 퀀텀 로드(252)의 발광이 멈춘다. 따라서, 수평 전계 방식의 화소 전극(280)과 공통 전극(282)을 이용함으로써, 퀀텀 로드 패널(210) 및 퀀텀 로드 표시장치(200)의 편광 특성이 향상되고 표시장치의 온-오프가 가능하다. 이때, 상기 절연체-코팅 금속 입자(256)에 의해 상기 화소 전극(280)과 상기 공통 전극(282) 사이의 전계 세기가 증가하기 때문에, 퀀텀 로드층(250)의 구동 전압을 낮출 수 있다.
또한, 절연 물질 쉘(258)에 의해 금속 입자에 의한 퀀텀 로드(252)의 ??칭이 방지되어, 퀀텀 로드 표시장치(200)의 휘도 저하 문제를 방지할 수 있다.
퀀텀 로드 표시장치의 특성 비교
퀀텀 로드층이 절연체-코팅 금속입자 없이 퀀텀 로드를 포함하는 경우(비교예1)와, 퀀텀 로드층이 퀀텀 로드와 절연체-코팅 금속입자를 포함하는 경우(실험예1)의 퀀텀 로드 표시장치에서 오프율(off ratio)을 측정하여, 아래 표2에 기재하고 도 6에 도시하였다. Ti 코어가 실리카 쉘에 의해 둘러싸이고 200nm의 직경을 갖는 절연체-코팅 금속입자가 이용되었고 퀀텀 로드에 대하여 6wt%로 첨가되었다.
여기서, "오프율"이란 전압을 인가하지 않은 상태의 휘도에 대한 전압 인가 여부에 따른 휘도 차이의 비율이다. (오프율=1-(PLoff/PLon))
[표2]
표2와 도 6에서 보여지는 바와 같이, 퀀텀 로드층이 퀀텀 로드와 절연체-코팅 금속 입자를 포함하는 퀀텀 로드 표시장치의 오프 특성이 향상된다. 즉, 절연체-코팅 금속 입자에 의해 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 전계의 세기가 증가하여, 동일한 구동 전압에서 높은 오프율을 얻을 수 있다.
퀀텀 로드층이 퀀텀 로드와 절연체-코팅 금속입자를 포함하는 퀀텀 로드 표시장치에서, 퀀텀 로드에 대한 절연체-코팅 금속입자(NP)의 중량비에 따른 오프율과 휘도(photoluminescence, PL)를 측정하였다. 오프율을 도 7a에 도시하였고, 휘도를 표3 및 도 7b에 나타내었다.
[표3]
도 7a에서 보여지는 바와 같이, 퀀텀 로드층이 절연체-코팅 금속입자를 포함하는 경우 오프율이 증가한다. 즉, 퀀텀 로드 표시장치의 구동 전압이 감소한다.
한편, 절연체-코팅 금속입자의 함량(중량비)이 증가함에 따라 오프율이 증가하고 일정 범위(예를 들어 약 13~15wt%)에서 오프율이 포화상태가 된 후, 다시 오프율이 감소한다.
또한, 표3과 도 7b를 참조하면, 절연체-코팅 금속입자 함량의 일정 범위(예를 들어 약 1~6wt%)에서 휘도가 유지되거나 향상된 후, 절연체-코팅 금속입자 함량 증가에 따라 휘도가 감소한다. 이러한 휘도의 감소는, 절연체-코팅 금속입자에 의해 퀀텀 로드에 흡수되는 백라이트 유닛으로부터의 빛 양의 감소에 의한 것으로 보인다.
이러한 실험 결과에 의하면, 퀀텀 로드에 대하여 절연체-코팅 금속입자는 약 1~15wt%로 첨가될 수 있다. 즉, 이와 같은 중량비 범위에서 오프율이 최대화되어 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치의 구동 전압을 낮출 수 있다.
또한, 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치의 오프율과 휘도를 고려할 때, 퀀텀 로드에 대하여 절연체-코팅 금속입자는 약 1~6wt%로 첨가되는 것이 바람직하다.
퀀텀 로드층이 퀀텀 로드와 절연체-코팅 금속입자를 포함하는 퀀텀 로드 표시장치에서, 금속 코어 물질에 따른 오프율과 휘도를 측정하였다. 오프율을 표4 및 도 8a에 나타내었고, 휘도를 표5 및 도 8b에 나타내었다. "실험예2" 및 "실험예3" 각각에서는, Ti 및 Ag(silver) 코어가 실리카 쉘에 의해 둘러싸이고 200nm의 직경을 갖는 절연체-코팅 금속입자가 이용되었다. (6wt%)
[표4]
[표5]
표4 및 도 8a에서 보여지는 바와 같이, 퀀텀 로드 표시장치의 오프율은 금속 코어의 물질에 따라 큰 차이를 보이지 않는다. 즉, 퀀텀 로드층이 저저항 금속 물질인 Ti 또는 Ag의 금속 코어를 포함하는 절연체-코팅 금속 입자를 포함하는 경우(실험예2 및 3) 절연체-코팅 금속 입자를 포함하지 않는 경우(비교예2)에 비해 오프율이 증가하나, 금속 코어의 종류에는 큰 영향을 받지 않는다.
한편, 표5 및 도 8b에서 보여지는 바와 같이, 퀀텀 로드 표시장치의 휘도는 절연체-코팅 금속 입자의 함량 증가에 따라 감소하나 금속 코어가 반사율이 높은 Ag로 이루어지는 경우 백라이트 유닛으로부터의 빛이 절연체-코팅 금속 입자에 의해 반사된 후 퀀텀 로드에 흡수되는 양이 증가함으로써 휘도가 높다.
-제 3 실시예-
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치(300)는 퀀텀 로드 패널(310)과 상기 퀀텀 로드 패널(310)의 하부에 위치하여 상기 퀀텀 로드 패널(310)에 빛을 공급하는 백라이트 유닛(320)을 포함한다.
상기 퀀텀 로드 패널(310)은, 상기 백라이트 유닛(320)에 인접한 제 1 기판(330)과, 상기 제 1 기판(330) 상부에 위치하는 화소 전극(380) 및 공통 전극(382)과, 상기 제 1 기판(330)과 마주하는 제 2 기판(340)과, 상기 제 1 및 제 2 기판(330, 340) 사이에 위치하며 퀀텀 로드(352)와 절연체-코팅 금속 입자(356)를 포함하는 퀀텀 로드층(350)을 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 기판(330, 340) 각각은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 기판(330, 340) 각각이 폴리이미드(polyimide)와 같은 플렉서블 기판인 경우, 본 발명의 퀀텀 로드 표시장치(300)는 폴더블, 벤더블 또는 롤러블 표시장치로 이용될 수 있다.
상기 제 1 기판(330) 상에는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 형성되며, 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선은 서로 교차하여 화소영역(미도시)을 정의한다. 게이트 배선과 데이터 배선 사이에는 게이트 절연막(364)이 위치한다.
상기 화소영역 각각에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(thin film transistor, Tr)가 형성되고, 상기 화소 전극(380)은 상기 박막트랜지스터(Tr)에 전기적으로 연결된다.
상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 제 1 기판(330) 상에 형성된 게이트 전극(362)과, 상기 게이트 전극(362) 상부에 형성되며 상기 게이트 전극(362)과 중첩하는 반도체층(366)과, 상기 반도체층(366) 상에서 서로 이격하는 소스 전극(372) 및 드레인 전극(374)을 포함할 수 있다.
상기 박막트랜지스터(Tr) 상에는 상기 드레인 전극(374)을 노출하는 드레인 콘택홀(378)을 갖는 보호층(376)이 형성되고, 상기 화소 전극(380)과 상기 공통 전극(382)은 상기 보호층(376) 상에 위치한다. 상기 화소 전극(380)은 상기 드레인 콘택홀(378)을 통해 상기 드레인 전극(374)에 연결된다. 또한, 상기 공통 전극(382)은 상기 화소 전극(380)과 이격하며 위치한다. 상기 화소 전극(380)과 상기 공통 전극(382)은 평행하게 연장될 수 있다.
상기 화소 전극(380)은 투명 도전성 물질(transparent conductive material)로 이루어지는 하부층(380a)과, 상기 하부층(380a) 상에 위치하며 반사 도전성 물질(reflective conductive material)로 이루어지는 상부층(380b)을 포함한다. 또한, 상기 공통 전극(382)은 투명 도전성 물질(transparent conductive material)로 이루어지는 하부층(382a)과, 상기 하부층(382a) 상에 위치하며 반사 도전성 물질(reflective conductive material)로 이루어지는 상부층(382b)을 포함한다.
도 9에서 화소 전극(380)과 공통 전극(382)이 이중층 구조인 것이 보여지고 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 서로 다른 투명 도전성 물질층이 적층되고 반사 도전성 물질이 적층되어 화소 전극(380)과 공통 전극(382)은 삼중층 구조를 갖거나 투명 도전성 물질층 상에 서로 다른 반사 도전성 물질이 적층되어 화소 전극(380)과 공통 전극(382)은 삼중층 구조를 가질 수 있다. 또한, 서로 다른 투명 도전성 물질층이 적층되고 서로 다른 반사 물질층이 추가로 적층되어 화소 전극(380)과 공통 전극(382)은 사중층 구조를 가질 수도 있다.
예를 들어, 상기 투명 도전성 물질은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)일 수 있고, 상기 반사 도전성 물질은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 또는 구리합금일 수 있다.
상기 화소 전극(380)에서, 상기 하부층(380a)은 제 1 두께를 갖고, 상기 상부층층(280b)은 상기 제 1 두께와 같거나 이보다 작은 제 2 두께를 갖는다. 또한, 상기 공통 전극(382)에서, 상기 하부층(382a)은 제 3 두께를 갖고, 상기 제 상부층(382b)은 상기 제 3 두께와 같거나 이보다 작은 제 4 두께를 갖는다.
또한, 상기 보호층(376) 상에는, 각 화소영역을 구획하기 위한 격벽(390)이 형성된다. 즉, 상기 격벽(390)은 화소영역을 두르며 격자 형상을 가질 수 있다. 상기 격벽(390)에 의해 화소영역 별로 퀀텀 로드층(350)이 분리되어 각 화소영역에서 적색, 녹색, 청색의 구현이 가능하다. 상기 격벽(390)은 생략 가능하다.
또한, 상기 퀀텀 로드층(350)은 상기 보호층(376) 상에 위치하며 상기 격벽(390)에 의해 화소영역 별로 분리된다. 즉, 상기 퀀텀 로드층(350)은 상기 화소 전극(380) 및 상기 공통 전극(382)과 접촉하며 위치한다. 또한, 상기 퀀텀 로드층(350)의 하부면은 상기 보호층(376)과 접촉한다.
상기 퀀텀 로드층(350)은 다수의 퀀텀 로드(352)와 다수의 절연체-코팅 금속 입자(356)를 포함한다. 또한, 상기 퀀텀 로드층(350)은 용액 공정에 의해 형성되며, 바인더(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 2를 통해 설명한 바와 같이, 퀀텀 로드(352)는 코어와 코어를 덮는 쉘을 포함하며 막대(rod) 형상을 갖는다. 상기 코어와 상기 쉘 각각은 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 물질, Ⅲ-V족 반도체 물질 또는 Ⅵ-Ⅳ족 반도체 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 절연체-코팅 금속 입자(356)는 상기 바인더(미도시) 내에 상기 퀀텀 로드(352)와 함께 분산되며, 저저항 특성을 갖는다. 따라서, 상기 절연체-코팅 금속 입자(356)에 의해 상기 화소 전극(380)과 상기 공통 전극(382) 사이에 형성되는 전계의 세기가 증가하며 상기 퀀텀 로드(352)의 구동 전압이 감소한다.
도 5를 통해 설명한 바와 같이, 상기 절연체-코팅 금속 입자(356)는 금속으로 이루어지는 코어와 코어를 둘러싸는, 즉 코어의 표면에 코팅되고 절연물질로 이루어지는 쉘의 구조를 갖는다.
상기 금속 코어는 고반사 특성을 갖고, 상기 절연물질 쉘은 광투과(투명) 특성을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 절연체-코팅 금속입자(356)가 백라이트 유닛(320)으로부터의 빛을 반사시킴으로써, 퀀텀 로드(352)의 빛 흡수율이 증가되며 퀀텀 로드 패널(310) 및 퀀텀 로드 표시장치(300)의 휘도를 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 코어는 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al)과 같은 저저항, 고반사 금속 물질로 이루어질 수 있고, 상기 절연물질 쉘은 실리카, 산화 실리콘, 질화 실리콘과 같은 투명 무기 절연물질로 이루어질 수 있다.
상기 격벽(390)과 상기 퀀텀 로드층(350) 상에는 평탄화층(392)이 형성된다. 상기 격벽(390)과 상기 퀀텀 로드층(350)에 의해 발생될 수 있는 단차가 상기 평탄화층(392)에 의해 평탄화된다. 상기 평탄화층(392)은 생략될 수 있다.
상기 제 2 기판(340)은 상기 평탄화층(392) 상에 위치하며, 접착층(미도시)을 통해 상기 평탄화층(392)에 부착될 수 있다. 상기 제 2 기판(340)은 유리 기판, 플라스틱 기판, 플라스틱 필름, 절연 필름, 인캡슐레이션 필름 등 그 형상, 물질 등에 제한이 없다.
상기 백라이트 유닛(320)은 UV 광원(미도시)을 포함한다. 즉, 상기 퀀텀 로드(352)는 UV를 흡수하여 가시광선을 방출하기 때문에, 상기 백라이트 유닛(320)은 UV 광원을 포함하고 상기 퀀텀 로드 패널(310)로 UV를 공급한다.
도시하지 않았으나, 상기 백라이트 유닛(320)은 상기 퀀텀 로드 패널(310) 하부에 다수의 UV 광원이 배열되어 상기 퀀텀 로드 패널(310)로 직접 UV를 공급하는 직하형(direct type)일 수 있다. 직하형 백라이트 유닛(320)은 상기 UV 광원 하부에 위치하는 반사판과 상기 UV 광원과 상기 퀀텀 로드 패널(310) 사이에 위치하는 광학 시트를 더 포함할 수 있다.
이와 달리, 상기 백라이트 유닛(320)은, 상기 퀀텀 로드 패널(310) 하부에 위치하는 도광판을 포함하고 상기 UV 광원이 상기 도광판의 측면에 위치하는 에지 타입(edge type)일 수 있다. 에지 타입 백라이트 유닛(320)은, 상기 도광판 하부에 위치하는 반사판과, 상기 도광판과 상기 퀀텀 로드 패널(310) 사이에 위치하는 광학 시트를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 퀀텀 로드층(350)이 퀀텀 로드(352)와 절연체-코팅 금속 입자(356)를 포함하며 이에 의해 상기 화소 전극(380)과 상기 공통 전극(382) 사이에 형성되는 전계의 세기가 증가하기 때문에, 퀀텀 로드 패널(310) 및 퀀텀 로드 표시장치(300)의 구동 전압이 감소하고 소비 전력이 저감된다.
한편, 퀀텀 로드층(350)이 절연체-코팅 금속 입자(356)를 포함함으로써 퀀텀 로드 표시장치(300)의 휘도가 감소할 수 있는데, 본 발명에서는 화소 전극(380)과 공통 전극(382) 구조에 의해 휘도 감소를 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치(300)에서는, 퀀텀 로드층(350)이 화소 전극(380)과 공통 전극(382) 사이에 형성되는 수평 전계에 의해 구동되고, 백라이트 유닛(320)으로부터의 빛 중 상기 화소 전극(380) 및 상기 공통 전극(382)으로 입사되는 빛(L)은 투명 도전성 물질로 이루어지는 상기 하부층(380a, 382a)을 통과한 후 반사 도전성 물질로 이루어지는 상기 상부층(380b, 382b)에 의해 반사된다. 반사된 빛(L)은 화소 전극(380)과 공통 전극(382) 사이에 위치하는 퀀텀 로드(352)로 공급되기 때문에, 퀀텀 로드(352)에 의해 흡수되는 빛의 양을 증가시킬 수 있다.
따라서, 절연체-코팅 금속입자(356)에 발생될 수 있는 빛 손실이 보상되고 퀀텀 로드 표시장치(300) 휘도 저하가 방지된다.
또한, 화소 전극(380)과 공통 전극(382)에서, 투명 도전성 물질로 이루어지는 상기 하부층층(380a, 382a)의 두께가 비교적 크기 때문에, 반사 도전성 물질로 이루어지는 상기 상부층(380b, 382b)에 의해 반사된 빛(L)이 퀀텀 로드(352)로 공급될 수 있는 충분한 공간이 제공된다.
즉, 일반적으로, 화소 전극과 공통 전극은 낮은 저항을 요구하기 때문에, 화소 전극과 공통 전극이 투명 도전성 물질층과 반사 특성을 갖는 저저항 금속 물질층의 적층 구조를 갖는 경우 저저항 금속 물질층이 투명 도전성 물질층보다 큰 두께를 갖는다.
그러나, 본 발명에서는, 백라이트 유닛(320)으로부터의 UV를 화소 전극(380)과 공통 전극(382)의 상부층(380b, 382b)에 의해 반사시켜 퀀텀 로드(352)로 공급하여야 하기 때문에, 투명 도전성 물질로 이루어지는 상기 하부층(380a, 382a)의 두께가 반사 도전성 물질로 이루어지는 상기 상부층(380b, 382b)의 두께와 같거나 이보다 크게 구성한다.
즉, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 퀀텀 로드 패널(310) 및 퀀텀 로드 표시장치(300)에서는, 휘도 감소 없이 오프율이 향상되어 구동 전압이 감소한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 200, 300: 퀀텀 로드 표시장치
110, 210, 310: 표시패널 120, 220, 320: 백라이트 유닛
130, 140, 230, 240, 330, 340: 기판
150, 250, 350: 퀀텀 로드층 152, 252, 352: 퀀텀 로드
156: 금속 입자 256, 356: 절연체-코팅 금속입자
257, 357: 금속 코어 258, 358: 절연물질 쉘
180, 280, 380: 화소 전극 182, 282, 382: 공통 전극

Claims (15)

  1. 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상부에 위치하며 서로 이격하는 화소 전극 및 공통 전극과;
    퀀텀 로드와 금속 입자를 포함하며 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 퀀텀 로드층을 포함하고,
    상기 금속 입자는 금, 은, 티타늄, 알루미늄 중 어느 하나로 이루어지는 퀀텀 로드 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 입자는 절연 물질에 의해 둘러싸인 절연체-코팅 금속입자인 퀀텀 로드 패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 물질은 광투과 특성을 갖는 퀀텀 로드 패널.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 물질은 실리카, 산화실리콘, 질화실리콘 중 어느 하나로 이루어지는 퀀텀 로드 패널.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연체-코팅 금속입자는 상기 퀀텀 로드에 대하여 1~15wt%인 퀀텀 로드 패널.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 각각은 투명 도전성 물질로 이루어지는 하부층과 반사 금속 물질로 이루어지는 상부층을 포함하는 퀀텀 로드 패널.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하부층은 상기 상부층보다 두꺼운 퀀텀 로드 패널.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 퀀텀 로드의 장축은 상기 화소 전극의 연장 방향에 수직하게 배열되는 퀀텀 로드 패널.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에 위치하고 상기 화소 전극에 연결되는 박막트랜지스터를 더 포함하는 퀀텀 로드 패널.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 퀀텀 로드 패널과;
    상기 퀀텀 로드 패널 하부에 위치하는 백라이트 유닛
    을 포함하는 퀀텀 로드 표시장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 입자는 구 형상을 갖는 퀀텀 로드 패널.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 각각은 상기 퀀텀 로드층과 동일한 두께를 갖는 퀀텀 로드 패널.
  14. 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상부에 위치하며 서로 이격하는 화소 전극 및 공통 전극과;
    퀀텀 로드와 금속 입자를 포함하며 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 퀀텀 로드층을 포함하고,
    상기 금속 입자는 구 형상을 갖는 퀀텀 로드 패널.
  15. 서로 마주하는 제 1 기판 및 제 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상부에 위치하며 서로 이격하는 화소 전극 및 공통 전극과;
    퀀텀 로드와 금속 입자를 포함하며 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 위치하는 퀀텀 로드층을 포함하고,
    상기 화소 전극과 상기 공통 전극 각각은 상기 퀀텀 로드층과 동일한 두께를 갖는 퀀텀 로드 패널.
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