KR20120107794A - 광 변환 부재 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

광 변환 부재 및 이를 포함하는 표시장치가 개시된다. 표시장치는 광원; 및 상기 광원에 인접하여 배치되는 광 변환 부재를 포함하고, 상기 광 변환 부재는 상기 광원으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키는 다수 개의 광 변환 입자들; 및 상기 광 변환 입자들을 수용하는 밀봉 부재를 포함하고, 상기 밀봉 부재는 상기 광원의 출사면에 대향하는 입사부; 상기 광 변환 입자들을 사이에 두고 상기 입사부와 마주보는 출사부; 및 상기 입사부 및 상기 출사부에 연결되는 반사부를 포함한다.

Description

광 변환 부재 및 이를 포함하는 표시장치{LIGHT CONVERSION MEMBER AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
실시예는 광 변환 부재 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기를 자외선, 가시광선, 적외선 등으로 전환시키는 반도체 소자로서 주로 가전제품, 리모컨, 대형 전광판 등에 사용되고 있다.
고휘도의 LED 광원은 조명등으로 사용되고 있으며, 에너지 효율이 매우 높고 수명이 길어 교체 비용이 적으며 진동이나 충격에도 강하고 수은 등 유독물질의 사용이 불필요하기 때문에 에너지 절약, 환경보호, 비용절감 차원에서 기존의 백열전구나 형광등을 대체하고 있다.
또한, LED는 중대형 LCD TV, 모니터 등의 광원으로서도 매우 유리하다. 현재 LCD(Liquid Crystal Display)에 주로 사용되고 있는 냉음극 형광등(CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp)에 비하여 색순수도가 우수하고 소비전력이 적으며 소형화가 용이하여 이를 적용한 시제품이 양산되고 있으며, 더욱 활발한 연구가 진행되고 있는 상태이다.
최근, 청색 LED를 사용하고 형광체로서 적색광 및 녹색광을 방출하는 양자점(QD)을 이용하여 백색광을 구현하는 기술이 다수 선보이고 있다. 이는 양자점을 이용하여 구현되는 백색광이 고휘도와 우수한 색채 재현성을 갖기 때문이다.
그럼에도, 이를 LED 백라이트 유닛에 적용하는 경우, 발생할 수 있는 광 손실을 줄이고 색 균일성을 개선하기 위한 연구의 필요성은 여전히 대두된다.
실시예는 균일한 색재현성을 가지고, 높은 화질을 가지는 광 변환 부재 및 표시장치를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 표시장치는 광원; 및 상기 광원에 인접하여 배치되는 광 변환 부재를 포함한다.
이때, 상기 광 변환 부재는 상기 광원으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키는 다수 개의 광 변환 입자들; 및 상기 광 변환 입자들을 수용하는 밀봉 부재를 포함하고, 상기 밀봉 부재는 상기 광원의 출사면에 대향하는 입사부; 상기 광 변환 입자들을 사이에 두고 상기 입사부와 마주보는 출사부; 및 상기 입사부 및 상기 입사부 및 상기 출사부에 연결되는 반사부를 포함한다.
일 실시예에 따른 표시장치는 광원; 및 상기 광원에 대응하는 홈을 포함하고, 상기 광원으로부터 발생되는 광의 파장을 변환시키는 광 변환 부재를 포함한다.
일 실시예에 따른 표시장치는 도광판; 상기 도광판의 일 측에 배치되는 광원; 및 상기 광원 및 상기 도광판 사이에 배치되는 광 변환 부재를 포함하고, 상기 광원은 제 1 광을 출사하고, 상기 광 변환 부재는 상기 제 1 광 중 일부를 통과시키고, 상기 제 1 광 중 다른 일부를 제 2 광 및 제 3 광으로 변환시키고, 상기 광 변환 부재로부터 출사되는 제 1 광, 제 2 광 및 제 3 광의 상기 도광판의 상면에 수직한 방향으로의 반치각은 서로 대응된다.
실시예에 따른 광 변환 부재는 반사부를 통하여 출사광을 가이드할 수 있다. 즉, 상기 반사부에 의해서, 상기 입사부를 통하여 입사된 광은 소정의 발산각으로 상기 출사부를 통하여 출사될 수 있다.
특히, 광 변환 입자들에 의해서, 파장이 변환된 광도 상기 반사부에 의해서 소정의 발산각으로 출사될 수 있다. 즉, 상기 반사부에 의해서, 상기 광원에 의해서 출사된 광 및 상기 파장이 변환된 광은 동일한 발산각으로 출사될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광 변환 부재는 서로 다른 파장의 광을 균일하게 혼합시켜서 출사할 수 있다.
예를 들어, 상기 광원이 청색 광을 출사하고, 상기 광 변환 입자들이 상기 청색 광을 녹색 광 및 적색 광으로 변환시킬 수 있다. 이때, 상기 청색 광, 상기 녹색 광 및 상기 적색 광은 상기 반사부에 의해서, 상기 출사부를 통하여, 동일한 발산각으로 출사된다.
이에 따라서, 실시예에 따른 표시장치는 상기 청색 광, 상기 녹색 광 및 상기 적색 광이 균일하게 혼합된 백색 광을 사용하여 영상을 표시할 수 있다.
이와 같이, 실시예에 따른 광 변환 부재 및 표시장치는 상기 반사부를 사용하여, 균일한 색 재현성을 구현할 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 3은 광 변환 부재의 발광다이오드를 향하는 면 및 도광판을 향하는 면을 각각 도시한 사시도이다.
도 4는 발광다이오드 및 광 변한 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재의 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 8은 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 및 광 변환 부재를 도시한 도면이다.
도 9는 제 2 실시예에 따른 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 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 3은 광 변환 부재의 발광다이오드를 향하는 면 및 도광판을 향하는 면을 각각 도시한 사시도이다. 도 4는 발광다이오드 및 광 변한 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다. 도 5 내지 도 7은 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재의 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 액정표시장치는 몰드 프레임(10), 백라이트 어셈블리(20) 및 액정패널(30)을 포함한다.
상기 몰드 프레임(10)은 상기 백라이트 어셈블리(20) 및 상기 액정패널(30)을 수용한다. 상기 몰드 프레임(10)은 사각 틀 형상을 가지며, 상기 몰드 프레임(10)으로 사용하는 물질의 예로서는 플라스틱 또는 강화 플라스틱 등을 들 수 있다.
또한, 상기 몰드 프레임(10) 아래에는 상기 몰드 프레임(10)을 감싸며, 상기 백라이트 어셈블리(20)를 지지하는 샤시가 배치될 수 있다. 상기 샤시는 상기 몰드 프레임(10)의 측면에도 배치될 수 있다.
상기 백라이트 어셈블리(20)는 상기 몰드 프레임(10) 내측에 배치되며, 광을 발생시켜 상기 액정패널(30)을 향하여 출사한다. 상기 백라이트 어셈블리(20)는 반사시트(100), 도광판(200), 발광다이오드(300), 광 변환 부재(400), 다수 개의 광학 시트들(500) 및 연성인쇄회로기판(flexible printed circuit board;FPCB)(600)을 포함한다.
상기 반사시트(100)는 상기 발광다이오드(300)로부터 발생하는 광을 상방으로 반사시킨다.
상기 도광판(200)은 상기 반사시트(100) 상에 배치되며, 상기 발광다이오드(300)로부터 출사되는 광을 입사받아, 반사, 굴절 및 산란 등을 통해서 상방으로 반사시킨다.
상기 도광판(200)은 상기 발광다이오드(300)를 향하는 입사면을 포함한다. 즉, 상기 도광판(200)의 측면들 중 상기 발광다이오드(300)를 향하는 면이 입사면이다.
상기 발광다이오드(300)는 상기 도광판(200)의 측면에 배치된다. 더 자세하게, 상기 발광다이오드(300)는 상기 입사면에 배치된다.
도 4를 참조하면, 상기 발광다이오드(300)는 몸체부(310), 발광다이오드칩(320), 리드 전극(330) 및 충진재(340)를 포함할 수 있다.
상기 몸체부(310)에는 캐비티가 형성된다. 상기 캐비티는 상기 발광다이오드칩(320) 및 상기 충진재(340)를 수용할 수 있다. 상기 몸체부(310)로 사용되는 물질의 예로서는 플라스틱 등을 들 수 있다. 상기 캐비티의 내측면에는 상기 발광다이오드칩(320)으로부터 출사되는 광을 반사시키기 위한 반사층(미도시)이 코팅될 수 있다.
상기 발광다이오드칩(320)은 상기 캐비티 내측에 배치된다. 상기 발광다이오드칩(320)은 상기 리드 전극(미도시)을 통하여, 전기적인 신호를 인가받아, 광을 발생시킨다. 상기 발광다이오드칩(320)은 상기 리드 전극에 전기적으로 연결된다.
상기 충진재(340)는 상기 발광다이오드칩(320)을 둘러싼다. 상기 충진재(340)는 상기 캐비티 내부에 채워질 수 있다. 상기 충진재(340)는 투명하다. 상기 충진재(340)의 노출된 외부 표면(341)은 광이 출사되는 출사면(341)이다. 상기 출사면(341)은 평평하거나, 곡면일 수 있다.
상기 리드 전극(330)은 상기 발광다이오드칩(320)과 연결된다. 또한, 상기 리드 전극(330)은 상기 연성인쇄회로기판(600)에 전기적으로 연결된다. 상기 리드 전극(330) 및 상기 몸체부(310)는 사출 공정에 의해서 형성될 수 있다.
상기 발광다이오드(300)는 광을 발생시키는 광원이다. 더 자세하게, 상기 상기 발광다이오드(300)는 상기 광 변환 부재(400)를 향하여 광을 출사한다.
상기 발광다이오드(300)는 청색 광을 발생시키는 청색 발광다이오드(300) 또는 자외선을 발생시키는 UV 발광다이오드(300)일 수 있다. 즉, 상기 발광다이오드(300)는 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광 또는 약 300㎚ 내지 약 400㎚ 사이의 파장대를 가지는 자외선을 발생시킬 수 있다.
상기 발광다이오드(300)는 상기 연성인쇄회로기판(600)에 실장된다. 상기 발광다이오드(300)는 상기 연성인쇄회로기판(600) 아래에 배치된다. 상기 발광다이오드(300)는 상기 연성인쇄회로기판(600)을 통하여 구동신호를 인가받아 구동된다.
상기 광 변환 부재(400)는 상기 발광다이오드(300) 및 상기 도광판(200) 사이에 개재된다. 상기 광 변환 부재(400)는 상기 도광판(200)의 측면에 접착된다. 더 자세하게, 상기 광 변환 부재(400)는 상기 도광판(200)의 입사면에 부착된다. 또한, 상기 광 변환 부재(400)는 상기 발광다이오드(300)에 접착될 수 있다.
상기 광 변환 부재(400)는 상기 발광다이오드(300)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 광 변환 부재(400)는 상기 발광다이오드(300)로부터 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 부재(400)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. 또한, 상기 광 변환 부재(400)는 상기 청색광의 또 다른 일부는 변환시키지 않고, 투과시킨다.
또한, 상기 광 변환 부재(400)는 상기 발광다이오드(300)로부터 출사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 부재(400)는 상기 자외선의 일부를 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시키고, 상기 자외선의 다른 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 자외선의 또 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 광 변환 부재(400)를 통과하는 광 및 상기 광 변환 부재(400)에 의해서 변환된 광들은 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 상기 도광판(200)에는 백색광이 입사될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환 부재(400)는 튜브(410), 밀봉부(420), 다수 개의 광 변환 입자들(430) 및 호스트(440)를 포함한다.
상기 튜브(410)는 상기 밀봉부(420), 상기 광 변환 입자들(430) 및 상기 호스트(440)를 수용한다. 즉, 상기 튜브(410)는 상기 밀봉부(420), 상기 광 변환 입자들(430) 및 상기 호스트(440)를 수용하는 용기이다. 또한, 상기 튜브(410)는 일 방향으로 길게 연장되는 형상을 가진다.
상기 튜브(410)는 사각 튜브 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 튜브(410)의 길이 방향에 대하여 수직한 단면은 직사각형 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 튜브(410)의 폭은 약 0.6㎜이고, 상기 튜브(410)의 높이는 약 0.2㎜일 수 있다. 즉, 상기 튜브(410)는 모세관일 수 있다.
상기 튜브(410)는 입사부(411), 출사부(412), 제 1 반사부(413) 및 제 2 반사부(414)를 포함한다.
상기 입사부(411)는 상기 발광다이오드(300)에 대응된다. 상기 입사부(411)는 상기 발광다이오드(300)의 출사면(341)에 인접한다. 상기 입사부(411)는 상기 발광다이오드(300)의 출사면(341)에 대향된다.
상기 입사부(411)는 상기 튜브(410)가 연장되는 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다. 상기 입사부(411)의 폭(W1)은 상기 발광다이오드(300)의 출사면(341)의 폭(W3)에 대응될 수 있다. 즉, 상기 입사부(411)의 폭(W1)은 상기 발광다이오드(300)의 출사면(341)의 폭(W3)과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 입사부(411)는 투명하다. 상기 입사부(411)의 굴절율은 상기 출사부(412)의 굴절율과 다를 수 있다. 상기 입사부(411)의 굴절율은 상기 충진재(340)의 굴절율 및 상기 호스트(440)의 굴절율 사이일 수 있다.
상기 출사부(412)는 상기 도광판(200)에 대응된다. 상기 출사부(412)는 상기 도광판(200)의 입사면에 인접한다. 상기 출사부(412)는 상기 도광판(200)의 입사면에 대향된다.
또한, 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412)는 서로 대향된다. 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412) 사이에 상기 호스트(440)가 배치된다. 또한, 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412) 사이에 상기 광 변환 입자들(430)이 배치된다. 즉, 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412)는 상기 호스트(440) 및 상기 광 변환 입자들(430)을 사이에 두고 서로 마주본다.
상기 출사부(412)는 상기 튜브(410)가 연장되는 방향으로 연장될 수 있다. 상기 출사부(412)의 폭(W2)은 상기 입사부(411)의 폭(W1)보다 더 클 수 있다.
상기 출사부(412)는 투명하다. 상기 출사부(412)의 굴절율은 상기 입사부(411)의 굴절율과 다를 수 있다. 상기 출사부(412)의 굴절율은 상기 도광판(200)의 굴절율 및 상기 입사부(411)의 굴절율 사이일 수 있다.
상기 제 1 반사부(413)는 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412) 상에 배치된다. 상기 제 1 반사부(413)는 상기 호스트(440) 상에 배치된다. 또한, 상기 제 1 반사부(413)는 상기 광 변환 입자들(430) 사이에 배치된다. 상기 제 1 반사부(413)는 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412) 사이에 배치된다. 결과적으로, 상기 입사부(411), 상기 출사부(412) 상기 제 1 반사부(413)는 상기 광 변환 입자들(430)을 둘러싼다.
또한, 상기 제 1 반사부(413)는 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412)에 연결된다. 더 자세하게, 상기 제 1 반사부(413)는 상기 입사부(411)의 상부 끝단 및 상기 출사부(412)의 상부 끝단에 연결된다. 즉, 상기 제 1 반사부(413)는 상기 입사부(411)의 상부 끝단으로부터 상기 출사부(412)의 상부 끝단으로 연장된다.
상기 제 1 반사부(413)는 상기 발광다이오드(300)의 광축에 대하여 경사지는 제 1 경사면(413a)을 포함한다. 상기 제 1 경사면(413a)은 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412)에 대해서도 경사진다. 상기 제 1 경사면(413a)은 상기 호스트(440)와 직접 접촉될 수 있다. 즉, 상기 제 1 경사면(413a)은 상기 튜브(410)의 내부면의 일부이다. 또한, 상기 제 1 경사면(413a) 및 상기 발광다이오드(300)의 광축 사이의 각도는 약 30° 내지 약 60°일 수 있다.
상기 제 2 반사부(414)는 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412) 아래에 배치된다. 상기 제 2 반사부(414)는 상기 호스트(440) 아래에 배치된다. 상기 제 2 반사부(414)는 상기 광 변환 입자들(430) 아래에 배치된다. 상기 제 1 반사부(413)는 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412) 사이에 배치된다. 결과적으로, 상기 입사부(411), 상기 출사부(412), 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)는 상기 광 변환 입자들(430)을 둘러싼다.
또한, 상기 제 2 반사부(414)는 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412)에 연결된다. 더 자세하게, 상기 제 2 반사부(414)는 상기 입사부(411)의 하부 끝단 및 상기 출사부(412)의 하부 끝단에 연결된다. 즉, 상기 제 2 반사부(414)는 상기 입사부(411)의 하부 끝단으로부터 상기 출사부(412)의 하부 끝단으로 연장된다.
상기 제 2 반사부(414)는 상기 발광다이오드(300)의 광축에 대하여 경사지는 제 2 경사면(414a)을 포함한다. 상기 제 2 경사면(414a)은 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412)에 대해서도 경사진다. 상기 제 2 경사면(414a)은 상기 호스트(440)와 직접 접촉될 수 있다. 즉, 상기 제 2 경사면(414a)은 상기 튜브(410)의 내부면의 다른 일부이다. 또한, 상기 제 1 경사면(413a) 및 상기 발광다이오드(300)의 광축 사이의 각도는 약 30° 내지 약 60°일 수 있다.
또한, 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)는 상기 튜브(410)가 연장되는 방향으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)는 상기 출사부(412)와 같은 방향으로 연장될 수 있다.
상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)의 투과도는 상기 입사부(411) 및 상기 출사부(412)의 투과도보다 더 낮다. 예를 들어, 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)는 반투명 또는 불투명할 수 있다. 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)는 화이트 글래스(white glass)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)는 유색 염료 또는 유색 안료를 포함한다. 더 자세하게, 상기 유색 염료 또는 유색 안료는 백색 또는 청색일 수 있다. 예를 들어, 상기 유색 안료는 티타늄 옥사이드를 포함할 수 있다.
상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)는 광을 반사시킨다. 더 자세하게, 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)는 상기 광 변환 입자들(430)에 의해서 변환된 광(이하, 변환 광)을 반사시킬 수 있다. 또한, 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)는 상기 광 변환 입자들(430)에 의해서 변환되지 않고 투과되는 광(이하, 투과 광)을 반사시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)에 의해서, 상기 변환 광 및 상기 투과 광의 경로가 변경될 수 있다. 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)에 의해서, 상기 변환 광 및 투과 광의 발산각이 조절될 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)에 의해서, 상기 변환 광의 경로가 상기 발광다이오드(300)의 광축에 가깝도록 조절될 수 있다. 결과적으로, 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)에 의해서, 상기 변환 광의 발산각은 상기 투과 광의 상대적으로 낮은 발산각과 동일하거나 유사하도록 조절될 수 있다.
상기 입사부(411), 상기 출사부(412), 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)는 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 입사부(411), 상기 출사부(412), 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)는 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 밀봉부(420)는 상기 튜브(410)의 내부에 배치된다. 상기 밀봉부(420)는 상기 튜브(410)의 끝단에 배치된다. 상기 밀봉부(420)는 상기 튜브(410)의 내부를 밀봉한다. 상기 밀봉부(420)는 에폭시계 수지(epoxy resin)를 포함할 수 있다.
상기 튜브(410) 및 상기 밀봉부(420)은 상기 광 변환 입자들(430) 및 상기 호스트(440)을 외부로부터 격리시킨다. 즉, 상기 튜브(410) 및 상기 밀봉부(420)는 상기 광 변환 입자들(430)을 수용하고, 외부로부터 밀봉하는 밀봉 부재이다.
상기 광 변환 입자들(430)은 상기 튜브(410)의 내부에 배치된다. 더 자세하게, 상기 광 변환 입자들(430)은 상기 호스트(440)에 균일하게 분산되고, 상기 호스트(440)는 상기 튜브(410)의 내부에 배치된다.
상기 광 변환 입자들(430)은 상기 발광다이오드(300)로부터 출사되는 광의 파장을 변환시킨다. 상기 광 변환 입자들(430)은 상기 발광다이오드(300)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 광 변환 입자들(430)은 상기 발광다이오드(300)로부터 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 입자들(430) 중 일부는 상기 청색광을 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 광 변환 입자들(430) 중 다른 일부는 상기 청색광을 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이와는 다르게, 상기 광 변환 입자들(430)은 상기 발광다이오드(300)로부터 출사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 입자들(430) 중 일부는 상기 자외선을 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시키고, 상기 광 변환 입자들(430) 중 다른 일부는 상기 자외선을 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 또한, 상기 광 변환 입자들(430) 중 또 다른 일부는 상기 자외선을 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
즉, 상기 발광다이오드(300)가 청색광을 발생시키는 청색 발광다이오드인 경우, 청색광을 녹색광 및 적색광으로 각각 변환시키는 광 변환 입자들(430)이 사용될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 발광다이오드(300)가 자외선을 발생시키는 UV 발광다이오드인 경우, 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 각각 변환시키는 광 변환 입자들(430)이 사용될 수 있다.
상기 광 변환 입자들(430)은 다수 개의 양자점(QD, Quantum Dot)들일 수 있다. 상기 양자점은 코어 나노 결정 및 상기 코어 나노 결정을 둘러싸는 껍질 나노 결정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정에 결합되는 유기 리간드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 껍질 나노 결정은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 상기 껍질 나노 결정은 상기 코어 나노 결정의 표면에 형성된다. 상기 양자점은 상기 코어 나오 결정으로 입광되는 빛의 파장을 껍질층을 형성하는 상기 껍질 나노 결정을 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 결정은 Cdse, InGaP, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 또한, 상기 껍질 나노 결정은 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 크기 또는 합성 과정에서의 분자 클러스터 화합물(molecular cluster compound)와 나노입자 전구체 (precurser)의 몰분율 (molar ratio)에 따라 조절이 가능하다. 상기 유기 리간드는 피리딘(pyridine), 메르캅토 알콜(mercapto alcohol), 티올(thiol), 포스핀(phosphine) 및 포스핀 산화물(phosphine oxide) 등을 포함할 수 있다. 상기 유기 리간드는 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 유기 리간드의 한 쪽 끝은 비결합 상태이고, 상기 비결합된 유기 리간드의 한 쪽 끝이 댕글링 본드와 결합해서, 상기 양자점을 안정화 시킬 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 호스트(440)는 상기 광 변환 입자들(430)을 둘러싼다. 즉, 상기 호스트(440)는 상기 광 변환 입자들(430)을 균일하게 내부에 분산시킨다. 상기 호스트(440)는 폴리머로 구성될 수 있다. 상기 호스트(440)는 투명하다. 즉, 상기 호스트(440)는 투명한 폴리머로 형성될 수 있다.
상기 호스트(440)는 상기 튜브(410) 내부에 배치된다. 즉, 상기 호스트(440)는 전체적으로 상기 튜브(410) 내부에 채워진다. 상기 호스트(440)는 상기 튜브(410)의 내면에 밀착될 수 있다.
상기 밀봉부(420) 및 상기 호스트(440) 사이에는 공기층(450)이 형성된다. 상기 공기층(450)에는 질소로 채워진다. 상기 공기층(450)은 상기 밀봉부(420) 및 상기 호스트(440) 사이에서 완충 기능을 수행한다.
상기 광학 시트들(500)은 상기 도광판(200) 상에 배치된다. 상기 광학 시트들(500)은 통과하는 광의 특성을 향상시킨다.
상기 연성인쇄회로기판(600)은 상기 발광다이오드(300)에 전기적으로 연결된다. 상기 발광다이오드(300)를 실장할 수 있다. 상기 연성인쇄회로기판(600)은 연성인쇄회로기판이며, 상기 몰드 프레임(10) 내측에 배치된다. 상기 연성인쇄회로기판(600)은 상기 도광판(200) 상에 배치된다.
상기 몰드 프레임(10) 및 상기 백라이트 어셈블리(20)에 의해서 백라이트 유닛이 구성된다. 즉, 상기 백라이트 유닛은 상기 몰드 프레임(10) 및 상기 백라이트 어셈블리(20)를 포함한다.
상기 액정패널(30)은 상기 몰드 프레임(10) 내측에 배치되고, 상기 광학시트들(500)상에 배치된다.
상기 액정패널(30)은 통과하는 광의 세기를 조절하여 영상을 표시한다. 즉, 상기 액정패널(300)은 영상을 표시하는 표시패널이다. 상기 액정패널(30)은 TFT기판, 컬러필터기판, 두 기판들 사이에 개재되는 액정층 및 편광필터들을 포함한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)에 의해서, 상기 변환 광 및 상기 투과 광의 발산각이 용이하게 제어될 수 있다. 이에 따라서, 상기 광 변환 부재(400)는 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 균일하게 혼합된 높은 색 재현성의 백색 광을 구현할 수 있다. 즉, 상기 광 변환 부재(400)는 청색 광의 발산각 및 적색 광 및 녹색 광의 발산각을 일치시킬 수 있어서, 일부 영역에 청색 광이 조사되지 않고, 적색 광 및 녹색 광만 조사되는 현상을 방지할 수 있다.
이에 따라서, 상기 광 변환 부재(400)로부터 출사되는 적색 광, 녹색 광 및 청색 광은 서로 대응되는 발산각을 가질 수 있다. 즉, 상기 광 변환 부재(400)로부터 출사되는 적색 광, 녹색 광 및 청색 광은 실질적으로 동일한 발산각을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 광 변환 부재(400)로부터 출사되는 적색 광, 녹색 광 및 청색 광은 서로 대응되는 상하 방향으로의 반치각을 가질 수 있다. 더 구체적으로, 상기 광 변환 부재(400)로부터 출사되는 적색 광, 녹색 광 및 청색 광의 상하 방향으로의 반치각은 약 ±40° 내지 약 ±70°일 수 있다. 더 자세하게, 상기 상하 방향으로의 반치각은 약 ±60°일 수 있다. 여기서, 상하 방향은 상기 도광판의 상면에 대하여 수직한 방향이다.
따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 전체적으로 균일한 색재현성을 가질 수 있고, 향상된 휘도 및 화질을 가질 수 있다.
도 5 내지 도 7은 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재의 제조방법을 도시한 도면들이다. 특히, 도 5는 튜브 형성 장치를 도시한 평면도이다. 도 6은 튜브가 압출되어 형성되는 과정을 도시한 도면이다. 도 7은 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재를 길이 방향으로 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 본 제조방법에 대한 설명에서는 앞선 액정표시장치에 대한 설명을 참고한다. 즉, 앞선 액정표시장치에 대한 설명은 본 제조방법 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 튜브(410)를 형성하기 위한 튜브(410) 성형 장치는 용융된 유리를 수용하기 위한 용융조(40)를 포함한다. 상기 용융조(40)는 4개의 수용 영역들(41, 42, 43, 44)로 구분될 수 있다.
제 1 수용 영역(41)에는 제 1 용융 유리(61)가 수용되고, 제 2 수용 영역(42)에는 제 2 용융 유리(미도시)가 수용된다. 또한, 제 3 수용 영역(43)에는 제 3 용융 유리(63)가 수용되고, 제 4 수용 영역(44)에는 제 4 용융 유리(미도시)가 수용된다.
이때, 상기 제 2 용융 유리 및 상기 제 4 용융 유리는 유색 염료 또는 유색 안료를 포함할 수 있다.
상기 제 1 용융 유리(61)는 제 1 압출 홀(51)을 통하여 압출되고, 상기 제 2 용융 유리는 제 2 압출 홀(52)을 통하여 압출된다. 또한, 상기 제 3 용융 유리(63)는 제 3 압출 홀(53)을 통하여 압출되고, 상기 제 4 용융 유리는 제 4 압출 홀(54)을 통하여 압출된다.
상기 압출 홀들(51, 52, 53, 54)을 통하여 압출된 용융 유리들은 서로 접합되고, 하방으로 인장되고, 냉각되어, 입사부(411), 제 1 반사부(413), 제 2 반사부(414) 및 출사부(412)를 포함하는 긴 모세관이 형성된다.
상기 모세관은 적당한 길이로 절단되고, 일 끝단이 밀봉되어 튜브(410)가 형성된다.
이와 같은 압출 방식 이외에도 다양한 방법에 의해서, 상기 튜브(410)가 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 수지 조성물에 상기 광 변환 입자들(430)이 균일하게 분산된다. 상기 수지 조성물은 투명하다. 상기 수지 조성물은 광 경화성을 가질 수 있다.
이후, 상기 튜브(410)의 내부는 감압되고, 상기 광 변환 입자들(430)이 분산된 수지 조성물에 상기 튜브(410)의 입구가 잠기고, 주위의 압력이 상승된다. 이에 따라서, 상기 광 변환 입자들(430)이 분산된 수지 조성물은 상기 튜브(410) 내부로 유입된다.
이후, 상기 튜브(410) 내로 유입된 수지 조성물의 일부가 제거되고, 상기 튜브(410)의 입구 부분이 비워진다.
이후, 상기 튜브(410) 내로 유입된 수지 조성물은 자외선 등에 의해서 경화되고, 상기 호스트(440)가 형성된다.
이후, 상기 튜브(410)의 입구 부분에 에폭시계 수지 조성물이 유입된다. 이후, 유입된 에폭시계 수지 조성물은 경화되고, 상기 밀봉부(420)가 형성된다. 상기 밀봉부(420)가 형성되는 공정은 질소 분위기에서 진행되고, 이에 따라서, 질소를 포함하는 공기층(450)이 상기 밀봉부(420) 및 상기 호스트(440) 사이에 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 입사부(411), 상기 제 1 반사부(413), 상기 제 2 반사부(414) 및 출사부(412)를 포함하는 광 변환 부재(400)가 제조될 수 있다. 즉, 균일한 색 재현성 및 향상된 휘도를 가지는 광 변환 부재(400)가 용이하게 제공될 수 있다.
도 8은 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 및 광 변환 부재를 도시한 도면이다. 도 9는 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에 대한 설명에서는 앞선 액정표시장치들에 대한 설명을 참고하고, 발광다이오드 및 광 변환 부재에 대해서 추가적으로 설명한다. 앞선 실시예들에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 실시예에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 광 변환 부재(400)에 홈(415)이 형성된다. 더 자세하게, 튜브(410)에 홈(415)이 형성된다. 상기 홈(415)은 상기 발광다이오드(300)에 각각 대응한다. 상기 홈(415)의 개수는 상기 발광다이오드(300) 개수와 일치할 수 있다.
또한, 상기 홈(415)은 입사부(411)에 형성된다. 상기 홈(415)은 제 1 반사부(413) 및 제 2 반사부(414) 사이에 형성된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 발광다이오드(300)의 몸체부(311)에는 캐비티가 형성되지 않는다. 즉, 발광다이오드칩(320)은 상기 몸체부(311)로부터 돌출되도록 배치된다.
또한, 상기 발광다이오드칩(320)은 상기 홈(415) 내측에 배치될 수 있다. 즉, 상기 발광다이오드칩(320)은 상기 홈(415)에 대응하며, 상기 홈(415)에 광을 조사할 수 있다.
또한, 상기 발광다이오드칩(320) 및 상기 홈(415)의 내측면 사이에는 충진재(202)가 배치될 수 있다. 상기 충진재(202)는 상기 발광다이오드칩(320)을 덮고, 상기 홈(415) 내측에 채워질 수 있다.
상기 충진재(202)는 상기 발광다이오드칩(320) 및 상기 몸체부(311)에 밀착된다. 또한, 상기 충진재(202)는 상기 홈(415)의 내측면에 밀착된다.
이에 따라서, 상기 발광다이오드칩(320) 및 상기 광 변환 부재(400) 사이에는 공기층이 형성되지 않고, 상기 충진재(202)에 의해서, 상기 발광다이오드칩(320)으로부터 출사되는 광은 상기 광 변환 부재(400)에 효과적으로 입사될 수 있다.
또한, 상기 발광다이오드칩(320)은 상기 홈(415) 내측에 배치되기 때문에, 상기 발광다이오드칩(320)으로부터 출사되는 광은 효과적으로 상기 광 변환 부재(400)에 입사될 수 있다.
또한, 상기 홈(415)은 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414) 사이에 배치된다. 이에 따라서, 상기 발광다이오드칩(320)으로부터 넓은 발산각으로 광이 출사되더라도, 상기 광 변환 부재(400)를 통과하는 광은 상기 제 1 반사부(413) 및 상기 제 2 반사부(414)에 의해서 발산각이 용이하게 조절될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 발광다이오드(300) 및 광 변환 부재(400)를 포함하는 액정표시장치는 전체적으로 균일한 색 재현성을 가질 수 있고, 향상된 휘도 및 화질을 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.

Claims (18)

  1. 광원; 및
    상기 광원에 인접하여 배치되는 광 변환 부재를 포함하고,
    상기 광 변환 부재는
    상기 광원으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키는 다수 개의 광 변환 입자들; 및
    상기 광 변환 입자들을 수용하는 밀봉 부재를 포함하는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉부재는
    상기 광원의 출사면에 대향하는 입사부;
    상기 광 변환 입자들을 사이에 두고 상기 입사부와 마주보는 출사부; 및
    상기 입사부 및 상기 출사부에 연결되는 반사부를 포함하는 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 입사부 및 상기 출사부의 투과도는 상기 반사부의 투과도보다 더 높은 표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 반사부는 반투명 또는 불투명한 표시장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 반사부는 유색 염료 또는 유색 안료를 포함하는 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 유색 염료 및 상기 유색 안료는 백색 또는 청색인 표시장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 반사부는 상기 광원의 광축에 대하여 경사지는 경사면을 포함하는 표시장치.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 입사부, 상기 출사부 및 상기 반사부는 유리 또는 플라스틱을 포함하는 표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 청색 광을 발생시키고,
    상기 광 변환 부재는 상기 청색 광의 일부를 녹색 광 및 적색 광으로 변환시키고, 상기 청색 광의 다른 일부는 투과시키는 표시장치.
  10. 밀봉 부재; 및
    상기 밀봉 부재 내에 배치되는 다수 개의 광 변환 입자들을 포함하고,
    상기 밀봉 부재는
    입사부;
    상기 광 변환 입자들을 사이에 두고 상기 입사부와 마주보는 출사부; 및
    상기 입사부 및 상기 출사부에 연결되는 반사부를 포함하는 광 변환 부재.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 밀봉 부재의 외면에 홈이 형성되는 광 변환 부재.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 홈은 상기 입사부에 대응하여 형성되는 광 변환 부재.
  13. 광원; 및
    상기 광원에 대응하는 홈을 포함하고, 상기 광원으로부터 발생되는 광의 파장을 변환시키는 광 변환 부재를 포함하는 표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 광 변환 부재는
    상기 광원으로부터 발생되는 광의 파장을 변환시키는 다수 개의 광 변환 입자들; 및
    상기 광 변환 입자들을 수용하는 밀봉 부재를 포함하고,
    상기 홈은 상기 밀봉 부재에 형성되는 표시장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 광원은
    몸체부;
    상기 몸체부에 배치되고, 상기 광을 발생시키는 발광다이오드칩; 및
    상기 발광다이오드칩과 연결되는 리드 전극을 포함하고,
    상기 발광다이오드칩은 상기 홈 내측에 배치되는 표시장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 발광다이오드칩을 덮고, 상기 홈 내측에 채워지는 충진재를 포함하는 표시장치.
  17. 도광판;
    상기 도광판의 일 측에 배치되는 광원; 및
    상기 광원 및 상기 도광판 사이에 배치되는 광 변환 부재를 포함하고,
    상기 광원은 제 1 광을 출사하고,
    상기 광 변환 부재는 상기 제 1 광 중 일부를 통과시키고, 상기 제 1 광 중 다른 일부를 제 2 광 및 제 3 광으로 변환시키고,
    상기 광 변환 부재로부터 출사되는 제 1 광, 제 2 광 및 제 3 광의 상기 도광판의 상면에 수직한 방향으로의 반치각은 서로 대응되는 표시장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 반치각은 ±40° 내지 ±70°인 표시장치.
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