KR20110072210A - 양자점을 포함하는 백라이트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간격을 갖고 배열되는 복수 개의 광원 및 상기 광원에서 방출되는 광을 확산하는 확산시트를 포함하고, 상기 확산시트는 광의 파장 대역을 선택적으로 변화시키는 양자점(QDs)을 포함하여 청색, 녹색 및 적색의 색재현율이 뛰어난 백라이트 장치를 제공한다.

색재현율, 양자점, Quantum Dots, 확산시트

Description

양자점을 포함하는 백라이트 장치{BACKLIGHT APPARATUS INCLUDING QUANTUM DOTS}

본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로서 더욱 자세하게는 확산시트에 양자점을 포함하여 색 재현율이 뛰어난 백라이트 장치에 관한 것이다.

LED소자는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 변환시키는 반도체 소자의 일종이다. LED소자는 방출되는 광의 색 특성에 따라서 청색 LED소자, 백색 LED소자, 7칼라 LED소자 또는 파스텔 칼라 LED소자 등으로 나눌 수 있는데, LED소자는 현재 그 응용분야가 지속적으로 확대되어 수요가 폭발적으로 증가하고 있다.

이 중에서, 백색 LED는 현재, 플래시용 고휘도 광원, 휴대용 전자제품(휴대폰, 캠코더, 디지털 카메라 및 개인 휴대 정보 단말기(PDA) 등)에 사용되는 액정 디스플레이(LCD)의 배면 조명(back light)용 광원, 전광판용 광원, 조명 및 스위치 조명 광원, 표시등 및 교통 신호등의 광원 등으로 그 사용범위가 상당히 넓어지고 있다.

그러나 백색 LED에서 방출된 광의 스펙트럼은 청색 영역의 색감은 뛰어난 반면 녹색과 적색의 색감은 현저하게 낮아 색 재현율이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 확산시트에 양자점을 포함하여 색 재현율이 뛰어난 백색광을 구현하는 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 간격을 갖고 배열되는 복수 개의 광원 및 상기 광원에서 방출되는 광을 확산하는 확산시트를 포함하고, 상기 확산시트는 광의 파장 대역을 선택적으로 변화시키는 양자점(QDs)을 포함한다.

이때 상기 광원으로는 청색 LED 또는 자외선 LED가 사용된다.

상기와 같은 구성에 의하여 청색, 녹색, 및 적색의 색감이 뛰어난 백색광을 제공할 수 있으며, 색재현율이 뛰어난 특징이 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특 징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 확대 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 확산시트의 변형예이다.

본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛은 공간을 형성하는 외부 샤시(100)와 상기 외부 샤시(100)의 내부에 간격을 갖고 배열되는 복수 개의 광원(200)과, 상기 광원(200)에서 방출되는 광을 확산하는 확산시트(300)와 상기 확산 시트의 상면에 형성되는 복수 개의 프리즘시트(400) 시트 및 상기 프리즘 시트(400)의 상면에 형성되는 패널(500)을 포함한다.

상기 광원(200)은 상기 광원(200)은 서로 간격을 갖고 복수 개가 형성되며 청색 LED 또는 자외선 LED로 구성될 수 있다.

상기 광원(200)의 상측에는 확산시트(300)가 형성되어 상기 광원(200)에서 방출되는 빛을 균일하게 방출되도록 구성되며, 상기 확산시트(300)는 양자점(Quantum Dots: 이하 QDs라 함)를 포함하여 랜덤하게 광의 파장 대역을 변화시키고 파장 대역이 상이한 광을 혼합하여 방출하도록 구성될 수 있다.

양자점(QDs)이란 양자고립효과(quantum confinement effect)를 가지는 소정크기의 입자를 말하며 약 2∼15㎚ 크기를 갖고, 중심체와 ZnS(황화아연)으로 이루어진 껍질로 구성된다. 양자점(QDs)의 중심체로는 CdSe(카드뮴셀레나이드), CdTe(카드뮴텔루라이드), CdS(황화카드뮴)을 예로 들 수 있다.

상기 양자점(QDs)은 화학적 습식방법에 의해 합성될 수 있다. 여기에서, 상기 화학적 습식방법은 유기 용매에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법으로, 화학적 습식방법에 의한 양자점(QDs)의 합성방법은 기존의 다양한 방법에 의하여 이루어질 수 있다.

이러한 양자점(QDs)은 좁은 파장대에서 강한 형광을 발생하게 되는데 양자점(QDs)이 발산하는 광은 전도대(Conduction band)에서 가전자대(valence band)로 불안정한(들뜬) 상태의 전자가 내려오면서 발생하게 된다.

이때 발생하는 형광은 양자점(QDs)의 입자가 작을수록 짧은 파장의 광이 발생하고, 입자가 클수록 긴 파장의 광을 발생하게 된다.

따라서 양자점 크기 효과(quantum size effect)에 따른 다양한 파장의 광, 즉 그 크기에 따라 적색, 녹색 및 청색을 포함한 7 빛깔의 무지개색을 용이하게 얻을 수 있다. 그래서 각각 크기별로 발광하는 LED를 만들 수도 있고, 혼합하여 사용하면 백색 및 다양한 색을 구현할 수도 있다.

특히, 상기 양자점(QDs)은 발광특성이 우수하므로 양자점(QDs)을 이용하여 백색광을 구현하는 경우 기존의 백색LED에 비하여 녹색과 적색의 색 재현율이 높아지는 효과가 있다.

상기 확산시트(300)에는 광원(200)의 종류에 따라서 크기가 상이한 양자점이 포함되는데 예를 들면, 도 2와 같이 청색 LED를 사용하는 경우에는 양자점의 크기가 청색 파장 대의 광을 흡수하여 녹색 파장 대의 광을 방출하는 크기의 양자점(Q1)과 적색 파장 대의 광을 방출하는 크기의 양자점(Q2)이 랜덤하게 포함될 수 있다.

따라서 광원(200)에서 방출된 빛이 상기 확산시트(300)를 통과하면서 랜덤하게 양자점(QDs)이 청색광을 흡수하여 녹색 또는 적색 파장 대역의 광으로 변환하게 되고, 그 결과 청색,녹색,적색 파장의 광이 서로 혼합되면서 백색 광이 방출되게 된다.

이때 입사된 광이 상기 확산시트(300)를 통과하게 되면서 직진성이 감소되고 균일하게 확산되어 방출된다.

이와 다르게 자외선 LED를 사용한 경우에는 양자점(QDs)의 크기가 자외선 파장 대의 광을 흡수하여 청색, 녹색 또는 적색 파장 대역의 광을 방출하는 크기의 양자점(QDs)이 선택되어야 함은 물론이다.

상기 확산시트(300)는 압출용 레진을 주재료로 사용될 수 있으나 확산 기능을 하는 광학 소재라면 어느 것이든지 사용가능하다.

상기 확산시트(300)의 제조는 상기 압출용 레진에 서로 크기가 상이한 양자 점(QDs)을 혼합하여 성형하여 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 스프레이, 코팅, 증착 등 일반적인 코팅 방법에 의하여 도 3과 같이 상기 압출용 고분자 레진의 어느 한 측면에 형성되어도 무방하다.

이때 상기 확산시트(300)의 표면에는 좀 더 많은 빛을 확산시키는 수단으로써 미세한 도트(Dot) 패턴(미도시)이 연속적으로 형성될 수 있다.

상기 프리즘시트(400)는 상기 확산시트(300)를 통과하면서 확산된 빛을 굴절 및 집광시키는 역할을 수행하는 것으로서, 프리즘시트 산(미도시)과 골(미도시)로 형성되어 있으며 입사된 빛의 광축이 임계각 이상인 경우에만 프리즘시트(400)를 통과하게 되어 최종적으로 프리즘시트(400)를 통과한 빛은 패널에 수직으로 입사하게 된다.

또한 프리즘시트(400)는 무아레(Moire)를 방지하기 위하여 복수 개의 프리즘시트(400)를 서로 수직한 방향으로 겹쳐 형성할 수 있다.

도 4는 일반 백색 LED의 흡수 스펙트럼에 대한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백색광의 흡수 스펙트럼이다.

기존의 백색 LED의 스펙트럼 데이터는 약 440nm의 청색 파장 대역의 색감은 높으나 520~560nm의 녹색 파장 대역과 600~640nm의 적색 파장 대역에서는 색감이 낮아 색 재현율이 현저하게 떨어짐을 알 수 있다.

그러나 도 5와 같이 양자점(QDs)을 이용하여 백색광을 구현한 경우에는 440nm의 청색 파장 대역, 520~560nm의 녹색 파장 대역, 600~640m의 적색 파장 대역에서 각각 스펙트럼 강도가 높아 색감이 뛰어나므로 색재현율이 상승함을 알 수 있 다.

본 발명의 실시예에 따른 백라이트 장치는 편의상 직하형 백라이트 장치로 설명하였으나 당업자라면 쉽게 측면형 백라이트 장치로 응용할 수 있으며, 반드시 디스플레이에 한정되어 사용되는 것은 아니며, 예를 들면 친환경 조명 분야와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백라이트 유닛의 확대 단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 확산시트의 변형예,

도 4는 일반 백색 LED의 흡수 스펙트럼에 대한 그래프이고,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 백색광의 흡수 스펙트럼에 대한 그래프.

Claims (6)

1. 간격을 갖고 배열되는 복수 개의 광원; 및

   상기 광원에서 방출되는 광을 확산하는 확산시트;를 포함하고,

   상기 확산시트는 광의 파장 대역을 선택적으로 변화시키는 양자점(QDs)을 포함하는 백라이트 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광원은 청색 LED인 백라이트 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 양자점은 청색 파장 대역의 광을 녹색 또는 적색 파장 대역으로 변화시키는 백라이트 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 광원은 자외선 LED인 백라이트 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 양자점은 자외선 파장 대역의 광을 청색, 녹색 또는 적색 중 어느 하나 이상의 파장 대역으로 변화시키는 백라이트 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 양자점은 코팅, 증착, 스프레이 방식 중 어느 하나의 방식으로 상기 확산시트의 광 입사면에 형성되는 백라이트 장치.

Images