KR20200070481A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20200070481A
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이동희
박승원
이백희
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Abstract

일 실시예의 표시 장치는 제1 색광을 방출하는 복수 개의 발광 유닛들을 포함하는 광원 부재, 광원 부재 상측에 배치된 광학 부재 및 광학 부재 상측에 배치된 액정 표시 패널을 포함하고, 광학 부재는 베이스 기판, 베이스 기판 상에 배치되고, 제1 색광을 제2 색광과 제3 색광으로 변환하는 양자점을 포함한 색변환층, 베이스 기판과 색변환층 사이에 배치되고 제1 색광을 투과하고, 제2 색광 및 상기 제3 색광을 반사하는 필터층 및 필터층의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 배치된 광경로 변경층을 포함하여 높은 색재현성 및 우수한 표시 품질을 나타낼 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는 양자점을 포함한 광학층을 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
영상 정보를 제공하기 위하여 다양한 형태의 표시 장치가 사용되고 있으며, 액정 표시 장치의 경우 저소비전력의 장점으로 인하여 대형 표시 장치, 휴대용 표시 장치 등에 다양하게 사용되고 있다.
액정 표시 장치는 백라이트 유닛으로부터 제공된 광을 이용해 영상을 생성하며,백라이트 유닛은 광을 출사하는 복수 개의 발광 유닛들을 포함한다. 한편, 발광 유닛들로부터 제공된 광의 광효율을 증가시키고 액정 표시 장치의 색재현성을 높이기 위하여 표시 패널의 하측에 여러 종류의 광학 부재들이 추가되고 있다.
본 발명은 직하형 광원 부재를 포함한 표시 장치의 표시 품질을 개선하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 선택적으로 온-오프 되는 발광 소자에 의해 발생할 수 있는 표시 품질 저하를 개선한 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예는 제1 색광을 방출하는 복수 개의 발광 유닛들을 포함하는 광원 부재; 상기 광원 부재 상측에 배치된 광학 부재; 및 상기 광학 부재 상측에 배치된 액정 표시 패널; 을 포함하고, 상기 광학 부재는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제1 색광을 제2 색광과 제3 색광으로 변환하는 양자점을 포함한 색변환층; 상기 베이스 기판과 상기 색변환층 사이에 배치되고 상기 제1 색광을 투과하고, 상기 제2 색광 및 상기 제3 색광을 반사하는 필터층; 및 상기 필터층의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 배치된 광경로 변경층; 을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 복수 개의 발광 유닛들은 회로 기판; 및 상기 회로 기판 상에 배치되고, 서로 독립적으로 온-오프되는 복수 개의 발광 소자들; 을 포함할 수 있다.
상기 광경로 변경층은 상기 필터층의 상면 또는 하면 상에 직접 배치될 수 잇다.
상기 광경로 변경층은 상기 색변환층의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절층일 수 있다.
상기 저굴절층은 저굴절체를 포함하고, 상기 저굴절체는 보이드, 중공 무기 입자, 다공성 실리카 입자, 또는 실록산고분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 저굴절층은 Ag, Al, Cu, 또는 Au의 금속물질, 또는 상기 금속물질의 합금으로 형성된 금속층이고, 상기 금속층의 두께는 30Å 이상 100Å 이하일 수 있다.
상기 금속층은 단일층(Single layer)일 수 있다.
상기 광경로 변경층은 복수 개의 돌출부들을 포함하는 패턴층일 수 있다.
상기 돌출부들은 상기 베이스 기판에서 상기 색변환층 방향으로 돌출될 수 있다.
상기 필터층은 복수 개의 제1 절연막들; 및 상기 제1 절연막들과 교번하여 배치된 복수 개의 제2 절연막들; 을 포함하고, 상기 제1 절연막들과 상기 제2 절연막들의 굴절률은 서로 상이할 수 있다.
상기 제1 절연막들의 굴절률은 1.4 이상 1.6 이하이고, 상기 제2 절연막들의 굴절률은 1.9 이상 2.1 이하일 수 있다.
상기 광학 부재는 상기 색변환층의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 배치된 베리어층을 더 포함할 수 있다.
상기 광학 부재는 상기 색변환층의 상측 또는 하측에 배치된 산란층을 더 포함할 수 있다.
상기 산란층은 TiO2, SiO2, ZnO, Al2O3, BaSO4, CaCO3, 및 ZrO2 중 적어도 하나의 산란 입자를 포함할 수 있다.
상기 제1 색광의 중심 파장은 420nm 내지 470 nm이고, 상기 제2 색광의 중심 파장은 520nm 내지 570 nm이며, 상기 제3 색광의 중심 파장 620nm 내지 670 nm일 수 있다.
일 실시예는 복수 개의 발광 유닛들을 포함하는 광원 부재; 상기 광원 부재의 상측에 배치된 광학 부재; 및 상기 광학 부재 상측에 배치된 액정 표시 패널; 을 포함하고, 상기 광학 부재는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 양자점을 포함한 색변환층; 상기 베이스 기판과 상기 색변환층 사이에 배치되고, 입사된 광 중 중심 파장이 420nm 내지 470 nm인 광은 투과시키고, 중심 파장이 520nm 이상 670nm 이하인 광은 반사하는 필터층; 및 상기 필터층의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 배치된 광경로 변경층; 을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 필터층은 상기 상면 또는 상기 하면의 법선 방향으로 입사된 광 중 상기 중심 파장 520nm 이상 670nm 이하의 광을 80% 이상 반사할 수 있다.
상기 광경로 변경층은 굴절률 0.1 이상 1.4 이하의 저굴절층, 또는 복수 개의 돌출부들을 포함하는 패턴층일 수 있다.
일 실시예는 광학 부재; 상기 광학 부재의 하측에 배치되어, 상기 광학 부재에 청색광을 제공하는 복수 개의 발광 유닛들을 포함하는 광원 부재; 및 상기 광학 부재의 상측에 배치된 액정 표시 패널; 을 포함하고, 상기 광학 부재는 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 청색광에 의하여 여기되어 녹색광을 방출하는 제1 양자점 및 상기 청색광에 의하여 여기되어 적색광을 방출하는 제2 양자점을 포함하는 색변환층; 상기 베이스 기판과 상기 색변환층 사이에 배치되고, 상기 청색광은 투과시시키고, 상기 녹색광 및 상기 적색광은 반사시키는 필터층; 및 상기 필터층의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 직접 배치된 광경로 변경층; 을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
상기 광경로 변경층은 상기 색변환층의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절층, 또는 상기 베이스 기판에서 상기 색변환층 방향으로 돌출된 복수 개의 돌출부들을 포함하는 패턴층일 수 있다.
일 실시예는 양자점이 포함된 색변환층, 입사되는 광을 선택적으로 투과/반사하는 필터층, 및 광경로 변경층 등을 포함한 광학 부재를 제공하여 개선된 표시 품질을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예는 광원 부재 상측에 배치되고, 입사되는 광을 선택적으로 투과/반사하는 필터층 및 광경로 변경층 등을 포함한 광학 부재를 포함하여 색 품질을 개선한 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예의 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 일 실시예의 표시 장치 중 일부를 나타낸 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 발광 유닛의 등가회로도이다.
도 4는 광원 부재에 포함된 발광 유닛의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 일 실시예의 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 색변환층을 나타낸 단면도이다.
도 7a는 일 실시예에 따른 필터층을 나타낸 단면도이다.
도 7b는 일 실시예에 따른 필터층의 광 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 저굴절층을 나타낸 단면도이다.
도 9는 종래의 표시 장치에서의 광 경로를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치에서의 광 경로를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11a는 일 실시예에 따른 광학 부재를 나타낸 단면도이다.
도 11b는 일 실시예에 따른 광학 부재를 나타낸 단면도이다.
도 12a는 일 실시예에 따른 광학 부재를 나타낸 단면도이다.
도 12b는 일 실시예에 따른 색변환층을 나타낸 단면도이다.
도 13a는 일 실시예에 따른 광학 부재를 나타낸 단면도이다.
도 13b는 일 실시예에 따른 광학 부재를 나타낸 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 표시 장치에서의 광 경로를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에", "상측에", 또는 "상부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에", "하측에", 또는 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
한편, 본 출원에서 "직접 배치"된다는 것은 층, 막, 영역, 판 등의 부분과 다른 부분 사이에 추가되는 층, 막, 영역, 판 등이 없는 것을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, "직접 배치"된다는 것은 두 개의 층 또는 두 개의 부재들 사이에 접착 부재 등의 추가 부재를 사용하지 않고 배치하는 것을 의미하는 것일 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시예의 표시 장치(DD)의 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DD)의 일부분을 도시한 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛들(LU)의 등가회로도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 유닛(LU)의 단면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)의 I-I'선에 대응하는 부분을 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 광원 부재(LM)및 광원 부재(LM) 상에 배치된 액정 표시 패널(DP)을 포함할 수 있다. 광원 부재(LM)와 액정 표시 패널(DP) 사이에는 광학 부재(OM)가 배치될 수 있다. 즉, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 제3 방향축(DR3) 방향으로 순차적으로 적층된 광원 부재(LM), 광학 부재(OM), 및 액정 표시 패널(DP)을 포함할 수 있다.
한편, 도 1에서 제1 방향축(DR1) 내지 제3 방향축(DR3)을 도시하였으며, 본 명세서에서 설명되는 방향축은 상대적인 것으로 설명의 편의를 위하여 도 1에서 제3 방향축(DR3) 방향은 사용자에게 영상이 제공되는 방향으로 정의될 수 있다. 또한, 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)은 서로 직교하고, 제3 방향축(DR3)은 제1 방향축(DR1)과 제2 방향축(DR2)이 정의하는 평면에 대한 법선 방향일 수 있다.
이하에서 설명되는 각 부재들 또는 유닛들의 전면(또는 상면, 상부면)과 배면(또는 하면, 하부면)은 제3 방향축(DR3)에 의해 구분된다. 그러나, 본 실시예에서 도시된 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3)은 예시에 불과하다. 이하, 제1 내지 제3 방향들은 제1 내지 제3 방향축들(DR1, DR2, DR3) 각각 이 지시하는 방향으로써 정의되고, 동일한 도면 부호를 참조한다.
일 실시예의 표시 장치(DD)에서 액정 표시 패널(DP)은 광원 부재(LM)와 중첩하는 것일 수 있다. 액정 표시 패널(DP)은 광원 부재(LM) 상측에 배치되는 것으로 일 실시예의 표시 장치(DD)는 직하형의 광원 부재(LM)를 갖는 것일 수 있다. 또한, 광학 부재(OM)는 광원 부재(LM)와 액정 표시 패널(DP) 사이에 배치되어 광원 부재(LM) 및 액정 표시 패널(DP)과 중첩하는 것일 수 있다. 광학 부재(OM)는 광원 부재(LM)에서 방출된 광을 변환하여 액정 표시 패널(DP)에 전달하는 것일 수 있다. 광원 부재(LM)는 색변환층(CCL)을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD)는 바텀 커버(BC)를 포함할 수 있다. 광원 부재(LM)의 하측에 배치된 바텀 커버(BC)는 광원 부재(LM), 광학 부재(OM), 및 액정 표시 패널(DP)을 수납하는 것일 수 있다. 바텀 커버(BC)는 바닥부(BC-B) 및 바닥부(BC-B)에서 절골되어 연장된 측벽부들(BC-S)을 포함할 수 있다. 바텀 커버(BC)는 금속 또는 플라스틱으로 구성될 수 있다.
한편, 액정 표시 패널(DP)의 상측에는 하우징(HAU)이 배치될 수 있다. 일 실시예의 표시 장치(DD)에서 바텀 커버(BC)와 하우징(HAU)은 서로 결합되어 액정 표시 패널(DP), 광학 부재(OM), 및 광원 부재(LM)를 수용할 수 있다. 하우징(HAU)은 금속 또는 플라스틱으로 구성될 수 있다.
하우징(HAU)은 액정 표시 패널(DP)의 상측에 배치되어 액정 표시 패널(DP)의 테두리영역을 커버하는 것일 수 있다. 하우징(HAU)은 영상이 제공되는 개구부(HAU-OP)를 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에서, 하우징(HAU)은 평면 상에서 직사각형의 프레임일 수 있다. 하우징(HAU)은 하우징 측벽부(HAU-S)와 하우징 측벽부(HAU-S)로부터 절곡된 전면부(HAU-T)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 전면부(HAU-T)는 생략될 수 있다.
한편, 일 실시예에서 바텀 커버(BC)와 하우징(HAU) 사이에 몰드 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 몰드 부재(미도시)는 액정 표시 패널(DP) 등을 지지하여 액정 표시 패널(DP)이 광원 부재(LM)와 소정의 간격으로 이격되도록 할 수 있다.
일 실시예의 표시 장치(DD)에서 액정 표시 패널(DP)은 제1 기판(SUB1), 제1 기판(SUB1)에 대향하는 제2 기판(SUB2), 및 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2) 사이에 제공된 액정층(LCL)을 포함할 수 있다. 액정 표시 패널(DP)은 표시 영역과 표시 영역을 에워싸는 테두리 영역으로 구분될 수 있다. 표시 영역은 평면상에서 영상이 표시되는 영역이고, 테두리 영역은 평면상에서 표시 영역에 인접한 영역으로 영상이 표시되지 않는 영역이다. 액정 표시 패널(DP)은 표시 영역에 배치된 복수개의 화소들을 포함할 수 있다.
제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2) 중 어느 하나(이하, 어레이 기판)에는 신호라인과 화소들의 화소회로가 형성된다. 어레이 기판은 COF(chip on film) 등을 통해 메인 회로기판과 연결될 수 있다. 메인 회로기판에는 액정 표시 패널(DP)을 구동하는 중앙 제어회로가 배치될 수 있다. 중앙 제어회로는 마이크로 프로세서일 수 있다. COF의 칩은 데이터 구동회로일 수 있다. 게이트 구동회로는 어레이 기판에 실장되거나, LTPS(low temperature poly-silicone) 형태로 어레이 기판에 집적될 수 있다.
중앙 제어회로는 발광 유닛들(LU)을 제어할 수 있다. 발광 유닛들(LU)을 제어하는 제어신호를 발광 유닛들(LU)의 디밍회로에 송신할 수 있다.
광원 부재(LM)는 액정 표시 패널(DP)의 하측에 배치될 수 있다. 광원 부재(LM)는 바텀 커버(BC)의 바닥부(BC-B) 상에 제공될 수 있다. 광원 부재(LM)는 복수 개의 발광 유닛들(LU) 및 반사판(RF)을 포함할 수 있다. 반사판(RF)의 상부에 발광 유닛들(LU)이 배치될 수 있다. 발광 유닛들(LU)은 액정 표시 패널(DP) 및 광학 부재(OM)의 하측에 배치된다.
발광 유닛들(LU) 각각은 점광원을 이루는 복수 개의 발광 소자들(LD) 및 발광 소자들(LD)에 전기적 신호를 제공하는 회로 기판(FB)을 포함할 수 있다. 복수개의 발광 소자들(LD) 각각은 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 한편, 발광 유닛들(LU)은 서로 다른 개수의 발광 소자들(LD)을 포함할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에서는 발광 소자들(LD)이 일정한 간격으로 이격되어 배치되는 것으로 도시하였으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 발광 소자들(LD)의 배치 간격은 액정 표시 패널(DP)의 중심 영역 또는 가장자리 영역 등 대응하는 위치에 따라 달라질 수 있다. 서로 다른 발광 유닛(LU)에서 발광 소자들(LD)의 배치 간격은 다를 수 있다.
발광 소자(LD)는 회로 기판(FB)으로부터 전기적 신호를 제공받아 광을 방출하는 것일 수 있다. 별도로 도시되지는 않았으나, 표시 장치(DD)는 발광 유닛들(LU)을 서로 전기적으로 연결하는 연결 회로기판(미도시)을 더 포함할 수 있다. 연결 회로기판(미도시)에는 디밍회로가 배치될 수 있다. 이러한 디밍회로는 중앙 제어회로로부터 수신한 제어신호에 근거하여 발광 유닛들(LU)을 디밍한다. 일 실시예에서 발광 소자들(LD)은 서로 독립적으로 온-오프되는 것일 수 있다. 즉, 하나의 발광 유닛(LU)에 포함된 복수 개의 발광 소자들(LD)은 서로 독립적으로 온-오프될 수 있다. 예를 들어, 하나의 발광 유닛(LU)은 턴-온된 발광 소자, 또한 턴-온된 발광 소자와 인접하여 배치되며 턴-오프된 발광 소자를 포함할 수 있다.
또한, 하나의 발광 유닛(LU)에 포함된 복수 개의 발광 소자들(LD)은 서로 독립적으로 디밍될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 발광 소자들(LD)은 디밍 가능하도록 각각의 신호라인(LU-S)에 연결된다. 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 회로 기판들(FB)은 제1 방향축(DR1) 방향으로 연장된 형상을 갖는 것일 수 있다.
도 4는 발광 유닛(LU)의 일 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 4를 참조하면, 발광 유닛(LU)에 포함된 발광 소자(LD)는 발광 다이오드(LED), 한 쌍의 리드프레임(LF1, LF2) 및 바디부(BD)를 포함할 수 있다.
발광 다이오드(LED)는 회로 기판(FB)에서 제공되는 전압에 응답하여 광을 발생하는 것으로 발광 다이오드(LED)는 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖고, 구동전압이 인가되면 전자와 정공이 이동하면서 재결합되어 광을 발생할 수 있다.
바디부(BD)는 발광 다이오드(LED)를 실장하고, 제1 리드프레임(LF1) 및 제2 리드프레임(LF2)을 고정할 수 있다. 바디부(BD)는 고분자 수지 등의 물질로 구성될 수 있다. 또한, 바디부(BD)는 캐비티(CV)를 가질 수 있으며, 캐비티(CV)는 발광 다이오드(LED)가 실장되는 공간일 수 있다.
발광 다이오드(LED)는 바디부(BD)의 캐비티(CV) 내에 배치되며, 캐비티(CV)에는 발광 다이오드(LED)를 감싸고 채워지는 실링부(SR)가 배치될 수 있다. 실링부(SR)는 발광 다이오드(LED)를 보호하는 역할을 할 수 있다. 실링부(SR)는 에폭시 레진 또는 아크릴 레진 등을 포함하는 충전 레진이 채워진 것일 수 있다.
또한, 제1 리드프레임(LF1) 및 제2 리드프레임(LF2) 각각은 바디부(BD)의 일 부분을 관통할 수 있다. 또한 캐비티(CV) 내에서 노출된 리드프레임(LF1, LF2)과 발광 다이오드(LED)는 연결 전선(WL1, WL2)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서 발광 소자(LD)는 제1 색광을 방출하는 것일 수 있다. 즉, 발광 유닛들(LU)은 제1 색광을 방출하는 것일 수 있다. 제1 색광은 420nm 이상 470 nm 이하의 파장 영역에서 중심 파장을 갖는 것일 수 있다. 제1 색광은 통상적인 청색광일 수 있다.
한편, 발광 유닛(LU)의 형태는 도 4에 도시된 것에 한정되지 않으며, 예를 들어 실링부(SR) 등은 렌즈 형상으로 발광 다이오드(LED)를 감싸도록 배치될 수 있다. 이 경우 발광 소자(LD)는 별도의 바디부(BD)를 포함하지 않는 것일 수 있다.
발광 유닛(LU)에서 제공된 제1 색광은 후술하는 색변환층(CCL)을 거치면서 백색광으로 액정 표시 패널(DP)에 제공될 수 있다. 즉, 광원 부재(LM)의 발광 소자(LD)와 색변환층(CCL)에 포함된 양자점들(QD, 도 6)의 조합에 의하여 광원 부재(LM)에서 제공된 광은 최종적으로 백색광으로 액정 표시 패널(DP)에 제공될 수 있다.
도 1 등을 다시 참조하면, 광원 부재(LM)는 반사판(RF)을 더 포함할 수 있다. 반사판(RF)은 바텀 커버(BC)의 바닥부(BC-B) 상에 배치되며, 바닥부(BC-B) 전체를 커버하는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 도면에 도시된 바와 달리 반사판(RF)은 발광 유닛(LU)과 중첩하지 않는 것일 수 있다. 예를 들어, 반사판(RF)은 발광 유닛들(LU) 사이에서 바텀 커버(BC)의 바닥부(BC-B) 상에 배치될 수 있다.
반사판(RF)은 반사 필름이거나 또는 반사 코팅층을 포함하는 것일 수 있다. 반사판(RF)은 바텀 커버(BC)의 바닥부(BC-B) 측으로 제공된 광을 반사하여 다시 광학 부재(OM) 내부로 진입시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 일 실시예의 표시 장치(DD)에서 광학 부재(OM)는 베이스 기판(BS), 베이스 기판(BS) 상에 배치된 색변환층(CCL), 베이스 기판(BS)과 색변환층(CCL) 사이에 배치된 필터층(FL) 및 광경로 변경층을 포함할 수 있다. 한편, 일 실시예의 표시 장치(DD)에서 광경로 변경층은 저굴절층(LRL) 또는 패턴층(OPL, 도 14)일 수 있다.
광학 부재(OM)는 광원 부재(LM)의 발광 유닛(LU)에서 제공된 광을 투과시키거나, 파장 변환시켜 액정 표시 패널(DP)로 전달하는 기능을 하는 것일 수 있다. 또한, 광학 부재(OM)는 발광 유닛(LU)에서 제공된 광이 효과적으로 액정 표시 패널(DP)로 전달되도록 하기 위하여 복수 개의 광학 기능층들을 포함하는 것일 수 있다.
광학 부재(OM)는 광원 부재(LM) 상측에 배치되며, 광학 부재(OM)의 하측면인 베이스 기판(BS)의 하부면(BS-B)은 발광 유닛(LU)으로부터 소정 간격으로 이격된 것일 수 있다. 발광 유닛(LU)에서 제공된 광은 베이스 기판(BS)의 하부면(BS-B)으로 입사될 수 있다.
광학 부재(OM)의 베이스 기판(BS)은 유리로 이루어진 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 베이스 기판(BS)은 고분자 수지로 이루어진 것일 수 있으며, 예를 들어 아크릴 수지 등을 포함하여 형성된 것일 수 있다. 베이스 기판(BS)은 이후 설명하는 광학 기능층들인 색변환층(CCL), 필터층(FL), 저굴절층(LRL), 패턴층(OPL, 도 14), 또는 산란층(SL, 도 11a) 등이 배치되는 기재 역할을 하는 것일 수 있다.
일 실시예에서 색변환층(CCL)은 베이스 기판(BS)의 상측에 배치되는 것일 수 있다. 도 6은 일 실시예에 포함된 색변환층(CCL)을 나타낸 단면도이다. 색변환층(CCL)은 베이스 수지(BR) 및 양자점(QD)을 포함하는 것일 수 있다. 양자점(QD)은 베이스 수지(BR)에 분산된 것일 수 있다.
베이스 수지(BR)는 양자점(QD)이 분산되는 매질로서, 일반적으로 바인더로 지칭될 수 있는 다양한 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 다만, 그에 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에서 양자점(QD)을 분산 배치시킬 수 있는 매질이면 그 명칭, 추가적인 다른 기능, 구성 물질 등에 상관없이 베이스 수지(BR)로 지칭될 수 있다. 베이스 수지(BR)는 고분자 수지일 수 있다. 예를 들어, 베이스 수지(BR)는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 에폭시계 수지 등일 수 있다. 베이스 수지(BR)는 투명 수지일 수 있다.
양자점(QD)은 발광 유닛(LU, 도 5)에서 제공된 광의 파장을 변환하는 입자일 수 있다. 양자점(QD)은 수 나노미터 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되며, 작은 크기로 인해 에너지 밴드 갭(band gap)이 커지는 양자 구속(quantum confinement) 효과를 나타낸다. 양자점(QD)에 밴드 갭보다 에너지가 높은 파장의 빛이 입사하는 경우, 양자점(QD)은 그 빛을 흡수하여 들뜬 상태로 되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 바닥 상태로 떨어진다. 방출된 파장의 빛은 밴드 갭에 해당되는 값을 갖는다. 양자점(QD)은 그 크기와 조성 등을 조절하면 양자 구속 효과에 의한 발광 특성을 조절할 수 있다. 양자점(QD)은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물, 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
이때, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다.
양자점(QD)은 코어(core)와 코어를 둘러싸는 쉘(shell)을 포함하는 코어쉘 구조일 수 있다. 또한 하나의 양자점이 다른 양자점을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
양자점(QD)은 나노미터 스케일의 크기를 갖는 입자일 수 있다. 양자점(QD)은 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색순도나 색재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 양자점(QD)을 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 양자점(QD)의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
일 실시예에서 색변환층(CCL)은 입사된 광을 서로 다른 파장 영역의 색으로 변환하는 복수의 양자점(QD)을 포함할 수 있다. 도 6을 참조하면 일 실시예에서 색변환층(CCL)은 예를 들어, 특정 파장의 입사광을 제1 파장으로 변환하여 방출하는 제1 양자점(QD1)과 제2 파장으로 변환하여 방출하는 제2 양자점(QD2)을 포함할 수 있다. 제1 양자점(QD1)은 발광 유닛(LU, 도 5)에서 제공되는 제1 색광을 제2 색광으로 변환하고, 제2 양자점(QD2)은 발광 유닛(LU, 도 5)에서 제공되는 제1 색광을 제3 색광으로 변환하는 것일 수 있다.
예를 들어, 발광 유닛(LU, 도 5)에서 제공되는 광이 청색광 파장 영역의 광일 때, 제1 양자점(QD1)은 청색광을 녹색광 파장의 광으로 변환시키며, 제2 양자점(QD2)은 청색광을 적색광 파장의 광으로 변환시키는 것일 수 있다. 구체적으로, 발광 유닛(LU, 도 5)에서 제공되는 광이 420 내지 470nm에서 최대 발광 피크(또는 중심 파장)를 갖는 청색광일 때, 제1 양자점(QD1)은 520nm 내지 570nm에서 최대 발광 피크(또는 중심 파장)를 갖는 녹색광을 방출하고, 제2 양자점(QD2)은 620nm 내지 670nm에서 최대 발광 피크(또는 중심 파장)를 갖는 적색광을 방출할 수 있다. 다만, 청색광, 녹색광, 및 적색광이 위에서 제시된 파장 범위의 예시에 제한되는 것은 아니며, 본 기술분야에서 청색광, 녹색광, 및 적색광으로 인식될 수 있는 파장 범위를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 양자점(QD)은 입자 크기에 따라 방출하는 광의 색상이 변화될 수 있으며, 제1 양자점(QD1) 및 제2 양자점(QD2)의 입자 크기는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 양자점(QD1)의 입자 크기는 제2 양자점(QD2)의 입자 크기 보다 작은 것일 수 있다. 이때, 제1 양자점(QD1)은 제2 양자점(QD2)보다 단파장의 광을 방출하는 것일 수 있다.
도 5를 다시 참조하면, 색변환층(CCL)은 베이스 기판(BS) 상에 코팅되어 형성될 수 있다. 색변환층(CCL)은 슬릿 코팅, 스핀 코팅, 롤 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯 프린팅 등의 다양한 방법을 이용하여 베이스 기판(BS) 상에 제공될 수 있다. 색변환층(CCL)은 후술하는 필터층(FL), 또는 광경로 변경층인 저굴절층(LRL) 또는 패턴층(OPL) 상에 코팅되어 형성될 수 있다.
색변환층(CCL) 상에는 베리어층(BL1, BL2)이 배치될 수 있다. 베리어층(BL1, BL2)은 색변환층(CCL)의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 배치될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 것과 달리 베리어층(BL1, BL2)은 생략될 수 있다. 베리어층(BL1, BL2)은 색변환층(CCL)의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면 상에만 제공될 수 있다. 예를 들어, 색변환층(CCL)의 상면 또는 하면에 무기층이 배치될 경우 베리어층(BL1, BL2)은 생략될 수 있다.
한편, 도 5에서 베리어층(BL1, BL2)은 색변환층(CCL)의 상면 및 하면 상에 배치된 것으로 도시되었으나, 베리어층(BL1, BL2)은 색변환층(CCL)의 측면에도 배치될 수 있다. 예를 들어, 베리어층(BL1, BL2)은 색변환층(CCL)을 커버하는 것일 수 있다.
베리어층(BL1, BL2)은 수분 및/또는 산소(이하, '수분/산소'로 칭함)의 침투를 막는 역할을 한다. 베리어층(BL1, BL2)은 적어도 하나의 무기층을 포함하는 것일 수 있다. 즉, 베리어층(BL1, BL2)은 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 베리어층(BL1, BL2)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물이나 광투과율이 확보된 금속 박막 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 한편, 베리어층(BL1, BL2)은 유기막을 더 포함할 수 있다. 베리어층(BL1, BL2)은 단일층 또는 복수의 층으로 구성되는 것일 수 있다.
일 실시예에서 광학 부재(OM)는 필터층(FL)을 포함한다. 필터층(FL)은 색변환층(CCL)의 하측에 제공되는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 필터층(FL)은 베이스 기판(BS) 상에 직접 배치될 수 있다. 필터층(FL)은 베이스 기판(BS)의 상부면(BS-T)에 코팅되어 제공되거나, 증착되어 제공될 수 있다.
필터층(FL)은 제1 색광을 투과시키고, 제1 색광과 상이한 파장 영역의 제2 색광 및 제3 색광을 반사시키는 것일 수 있다. 즉, 필터층(FL)은 선택적 투과 반사층일 수 있다. 예를 들어, 필터층(FL)은 청색광은 투과시키고, 적색광 및 녹색광은 반사시키는 것일 수 있다.
필터층(FL)은 중심 파장이 420nm 내지 470 nm인 광은 대부분 투과시키고, 중심 파장이 520nm 이상 670nm 이하인 광은 대부분 반사하는 것일 수 있다. 예를 들어, 필터층(FL)은 중심 파장이 420nm 내지 470 nm인 광은 80% 이상 투과시키고, 중심 파장이 520nm 이상 670nm 이하인 광은 80% 이상 반사하는 것일 수 있다.
필터층(FL)은 입사된 광 중 일부를 반사하여 액정 표시 패널(DP)측으로 제공함으로써, 발광 유닛(LU)으로부터 액정 표시 패널(DP)로 제공되는 광의 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 필터층(FL)은 색변환층(CCL)에서 산란되어 광학 부재(OM)의 하측으로 제공되는 광 중 일부를 차단할 수 있다. 이에 따라 광학 부재(OM)의 색변환층(CCL)에서 산란되어 광원 부재(LM) 방향으로 확산되어 제공되는 광 중 일부를 필터층(FL)에서 차단함으로써 표시 장치(DD)의 표시 품질을 개선할 수 있다.
필터층(FL)은 단일층이거나 또는 복수의 절연막들이 적층된 것일 수 있다. 예를 들어, 필터층(FL)은 복수의 절연막들을 포함하여 형성된 것으로 적층된 층들 사이의 굴절률 차이, 적층된 층들 각각의 두께, 및 적층된 층의 개수 등에 따라 투과 및 반사 파장의 범위가 정해질 수 있다.
도 7a를 참조하면, 일 실시예에서 필터층(FL)은 서로 다른 굴절률을 갖는 제1 절연막(L10) 및 제2 절연막(L20)을 포함할 수 있다. 필터층(FL)은 적어도 하나의 제1 절연막(L10) 및 적어도 하나의 제2 절연막(L20)을 포함하는 것일 수 있다. 제1 절연막(L10)의 굴절률은 1.4 내지 1.6 이고, 제2 절연막(L20)의 굴절률은 1.9 내지 2.1 일 수 있다.
예를 들어, 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제2 절연막(L20)으로 산화금속물질이 사용될 수 있으며, 구체적으로 고굴절률의 제2 절연막(L20)은 TiOx, TaOx, HfOx 및 ZrOx 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제1 절연막(L10)은 SiOx 또는 SiCOx 등을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서 필터층(FL)은 SiNx와 SiOx가 교대로 반복 증착되어 형성된 것일 수 있다.
연속 적층된 제1 절연막(L10)과 제2 절연막(L20)은 유닛층(L-P2)으로 정의될 수 있다. 필터층(FL)은 복수 개의 유닛층들(L-P2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터층(FL)은 5 개 이상 15개 이하의 유닛층들(L-P2)을 포함하는 것일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 필터층(FL)의 구성은 표시 장치(DD)에서 구현하는 색 품질에 따라 달라질 수 있다.
또한, 각각의 유닛층들(L-P2)에 포함된 제1 절연막(L10)들의 두께는 서로 상이할 수 있으며, 각각의 유닛층들(L-P2)에 포함된 제2 절연막(L20)들의 두께는 서로 상이할 수 있다.
도 7b는 일 실시예에 따른 필터층(FL)의 광학 특성을 나타낸 그래프이다. 도 7b에 나타낸 그래프는 필터층(FL)에 입사되는 광의 입사각에 따른 파장별 반사도를 평가한 것이다. 도 7b로 도시된 평가에 사용된 샘플은 베이스 기판(BS)/필터층(FL)/색변환층(CCL)의 적층 구조를 갖도록 제작되었다. 사용된 발광 유닛(LU)은 청색광을 방출하는 것이고 색변환층(CCL)은 청색광에 여기되어 적색광 및 녹색광을 방출하는 양자점들(QD1, QD2)을 포함한 것이다. 한편, 필터층(FL)은 제1 절연막(L10)으로 SiOx를 사용하고, 제2 절연막(L20)으로 SiNx를 사용하였으며, 13개의 유닛층들(L-P2)로 구성되는 것을 사용하였다.
도 7b를 참조하면, 필터층(FL)에 입사되는 광의 입사각에 따라 필터층(FL)에서 반사되는 광의 중심 파장 영역이 변경되는 것을 알 수 있다. 도 7b를 참조하면, 필터층(FL)에 입사되는 광의 입사각이 커질수록 필터층(FL)에서 반사하는 광의 중심 파장은 단파장으로 변경되는 것을 알 수 있다. 도 7b를 참조하면, 필터층(FL)으로 입사되는 광의 입사각이 10° 일 때, 500nm 내지 700nm의 영역에서 대부분의 광이 반사되는 것을 알 수 있다. 한편, 이와 비교하여 입사각이 40°, 60°로 점차적으로 증가할수록 필터층(FL)에서 반사되는 광의 파장이 단파장 영역으로 이동하여 반사되는 광의 중심 파장이 500nm 미만으로 이동하는 것을 알 수 있다. 또한, 입사각이 40°, 60°로 점차적으로 증가할수록 필터층(FL)에서 반사되는 광의 반사도도 입사각이 10°인 경우에 비하여 저감된 것을 알 수 있다.
도 7b를 참조할 때, 필터층(FL)으로 입사되는 광의 입사각이 저각(low angle)일 경우에는 필터층(FL)은 500nm 내지 700nm의 영역에서 대부분의 광을 반사시킴으로써 청색광을 투과시키고, 적색광 및 녹색광을 효과적으로 반사할 수 있다. 하지만, 필터층(FL)으로 입사되는 광의 입사각이 커질수록 반사되는 광의 파장 영역이 단파장 영역으로 이동하여 적색광 및 녹색광에 해당하는 광 중 일부 파장 영역의 광을 효과적으로 반사할 수 없으며, 반사도도 저감되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 광학 부재(OM)는 필터층(FL)을 포함하여 색변환층(CCL)에서 산란되어 광학 부재(OM)의 하부로 향하는 광 중 적색광 및 녹색광을 반사시켜 광 효율을 증가시키고 색 품질을 개선할 수 있다. 다만, 필터층(FL)으로 입사되는 광의 입사각이 고각(high angle)으로 갈수록 녹색광 및 적색광 영역 전체를 반사하는 기능이 저하될 수 있다.
따라서, 도 5를 참조하면 일 실시예의 광학 부재(OM)는 필터층(FL)의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 제공되는 광경로 변경층을 포함하는 것일 수 있다. 광경로 변경층은 필터층(FL)으로 제공되는 광의 경로를 변경하거나, 필터층(FL)에서 방출되는 광의 경로를 변경하는 것일 수 있다. 광경로 변경층은 저굴절층(LRL)이거나, 또는 패턴층(OPL, 도 14)일 수 있다. 예를 들어, 광경로 변경층은 필터층(FL)으로 제공되는 광의 입사각을 저각화하여, 필터층(FL)의 선택적 투과 반사기능을 최적화할 수 있다.
일 실시예에서 광경로 변경층은 색변환층(CCL)의 굴절률 보다 낮은 굴절률을 갖는 저굴절층(LRL)일 수 있다. 저굴절층(LRL)은 색변환층(CCL)보다 낮은 굴절률을 가짐으로써 색변환층(CCL)에서 저굴절층(LRL)으로 제공되는 광을 굴절시키거나 반사시킴으로써 저굴절층(LRL)으로 제공되는 광의 경로를 변경시킬 수 있다.
저굴절층(LRL)의 굴절률은 1.4 이하일 수 있다. 예를 들어, 저굴절층(LRL)의 굴절률은 0.1 이상 1.4 이하일 수 있다. 저굴절층(LRL)은 필터층(FL)의 상면 또는 하면 상에 직접 제공될 수 있다.
저굴절층(LRL)은 적어도 하나의 저굴절체를 포함하는 것이거나, 또는 저굴절 특징을 갖는 물질 자체로 형성된 층일 수 있다. 저굴절층(LRL)이 적어도 하나의 저굴절체를 포함하는 경우 저굴절체는 보이드, 중공 무기 입자, 다공성 실리카 입자, 또는 케이지(cage) 구조를 갖는 실록산 고분자 등일 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 저굴절층(LRL)을 나타낸 단면도이다. 도 8을 참조하면 저굴절층(LRL)은 매트릭스부(MX), 중공 무기 입자(HP), 및 보이드(VD)를 포함하는 것일 수 있다. 저굴절층(LRL)은 복수 개의 중공 무기 입자들(HP) 및 복수 개의 보이드들(VD)을 포함하는 것일 수 있다. 복수 개의 중공 무기 입자들(HP)은 매트릭스부(MX)에 분산되어 배치되며, 복수 개의 보이드들(VD)은 매트릭스부(MX)에 의해 정의되는 것일 수 있다. 보이드(VD)는 매트릭스부(MX)로 충전되지 않은 부분에 해당한다.
한편, 도 8에 도시된 바와 달리 일 실시예에 따른 저굴절층(LRL)은 중공 무기 입자(HP)와 보이드(VD) 중 적어도 하나를 포함하는 것이 수 있다. 예를 들어, 저굴절층(LRL)은 중공 무기 입자들(HP) 및 매트릭스부(MX)를 포함하는 것이거나, 또는 저굴절층(LRL)은 매트릭스부(MX) 및 매트릭스부(MX)에 의해 정의되는 보이드(VD)를 포함하는 것일 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 저굴절층(LRL)은 실록산 고분자를 포함하는 것일 수 있으며, 실록산 고분자는 불소화된 실록산 단위체를 포함하는 것이거나, 또는 실세스퀴옥산 등의 케이지 화합물 구조를 갖는 것일 수 있다.
매트릭스부(MX)는 고분자 물질을 포함하는 것일 수 있다. 매트릭스부(MX)는 아크릴계고분자, 실리콘계 고분자, 우레탄계 고분자, 및 이미드계 고분자 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 매트릭스부(MX)는 아크릴계고분자, 실리콘계 고분자, 우레탄계 고분자, 및 이미드계 고분자 중 선택되는 어느 하나의 고분자 물질 또는 선택되는 복수의 고분자 물질들의 조합을 포함하는 것일 수 있다.
매트릭스부(MX)는 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 또는 이미드계 수지로부터 형성된 것일 수 있다. 매트릭스부(MX)는 고분자 수지를 제공하고, 이후 고온 공정 또는 자외선 처리 공정에서 고분자 수지를 고상화하여 형성된 것일 수 있다.
중공 무기 입자들(HP)은 코어쉘 형태일 수 있다. 일 실시예에서 중공 무기 입자(HP)는 구 형상일 수 있다. 중공 무기 입자(HP)들 각각은 코어부 및 코어부를 감싸는 쉘부를 포함할 수 있다. 코어부는 쉘부에 의해 정의될 수 있다. 쉘부는 무기 물질로 형성된 층일 수 있다. 쉘부는 SiO2, MgF2, 및 Fe3O4 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 저굴절층(LRL)에서 중공 무기 입자(HP)는 중공 실리카일 수 있다.
코어부에는 에어가 충전될 수 있다. 한편, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 중공 무기 입자(HP)에서 코어부는 저굴절 특성을 갖는 액체 또는 기체로 채워진 것일 수 있다.
일 실시예의 저굴절층(LRL)에 포함된 보이드(VD)는 매트릭스부(MX)에 의해 정의되는 부분일 수 있다. 보이드(VD)에는 매트릭스부(MX)가 충전되지 않으며, 보이드(VD)는 내부가 비어 있는 것일 수 있다. 예를 들어, 보이드(VD)는 매트릭스부(MX)에 의해 둘러싸여 정의된 빈 공간일 수 있다. 한편, 보이드(VD)는 에어가 충전된 부분일 수 있으며 에어가 충전된 보이드(VD)는 저굴절층(LRL)의 굴절률 값을 감소시키는 부분일 수 있다.
도 8에 도시된 일 실시예에 따른 저굴절층(LRL)에서 보이드(VD)는 랜덤한 형상을 갖는 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 일 실시에에서 보이드(VD)는 구(sphere) 형상을 갖는 공간일 수 있다.
일 실시예의 저굴절층(LRL)에서 보이드(VD)는 기공 유도 물질(porogen)에 의해 형성된 것일 수 있다. 기공 유도 물질은 선형(linear type)이거나 또는 덴드리머형(dendrimer type)의 유기물질일 수 있다. 기공 유도 물질은 매트릭스부(MX)를 형성하는 고분자 수지와 함께 제공된 후 제거되어 보이드(VD)를 형성할 수 있다.
예를 들어, 선형의 기공 유도 물질은
Figure pat00001
(x, y, n은 각각 독립적으로 1 이상의 정수)등으로 표시될 수 있는 탄화수소의 단분자이거나, 측쇄형 폴리(파라-자일렌)(branched poly(p-xylene)), 선형 폴리(파라-페닐렌)(linear poly(p-phenylene)), 선형 폴리부타디엔(linear polybutadiene), 측쇄형 폴리에틸렌(branched polyethylene), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리프탈아미드(polyphthalamide), 또는 폴리메틸스티렌(polymethylstyrene) 등일 수 있다.
또한, 덴드리머형의 기공 유도 물질은 코어 부분과 코어 부분에 결합되어 규칙적인 가지 구조로 연결되어 외곽부로 확산된 형태를 갖는 가지 부분을 포함하는 것일 수 있다. 덴디리머형 기공 유도 물질에서 코어 부분으로는 사이클로실록산(cyclosiloxane), 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 벤젠(bezene) 등이 적용될 수 있다. 또한, 덴디리머형 기공 유도 물질에서 가지 부분에는
Figure pat00002
로 표시될 수 있는 탄화수소기가 적용될 수 있다.
한편, 일 실시예에서 저굴절층(LRL)은 금속층일 수 있다. 저굴절층(LRL)은 단일층(single layer)의 금속층일 수 있다. 저굴절층(LRL)은 Ag, Al, Cu, 또는 Au 등의 금속물질로 형성된 층일 수 있다. 또는 저굴절층(LRL)은 Ag, Al, Cu, 또는 Au 등의 금속물질의 합금으로 형성된 층일 수 있다. 예를 들어, 저굴절층(LRL)은 Ag, Al, Cu, 또는 Au 등의 금속물질만으로 이루어진층이거나, 또는 Cu-Zn의 합금으로 형성된 층일 수 있다.
저굴절층(LRL)은 30Å 이상 100Å 이하의 두께를 갖는 금속층일 수 있다. 금속층의 두께가 30Å 미만인 경우 금속층을 구성하는 금속물질들이 서로 응집되어 균일한 두께를 갖는 저굴절층(LRL)을 제공할 수 없다. 또한 금속층의 두께가 100Å 초과인 경우에는 금속층의 투과율이 90% 미만이 되어 광학 부재(OM)에 포함될 경우 표시 장치(DD)의 광 효율을 저하시킬 수 있다.
도 9는 종래의 표시 장치(DD')에서의 광 경로를 예시적으로 나타낸 것이고, 도 10은 일 실시예의 표시 장치(DD)에서의 광 경로를 예시적으로 나타낸 것이다. 도 9 및 도 10에서 제1 표시 영역(ON-A)은 발광 유닛(LU)에서 턴-온된 발광 소자(LD1)에 대응하는 액정 표시 패널(DP)의 영역에 해당하고, 제2 표시 영역(OFF-A1) 및 제3 표시 영역(OFF-A2)은 발광 유닛(LU)에서 턴-오프된 발광 소자(LD2)에 대응하는 액정 표시 패널(DP)의 영역에 해당한다.
턴-온된 발광 소자(LD1)에 대응하는 제1 표시 영역(ON-A)은 컬러 이미지를 표시하고, 턴-오프된 발광 소자(LD2)에 대응하는 제2 표시 영역(OFF-A1) 및 제3 표시 영역(OFF-A2)은 블랙 이미지를 표시하는 것일 수 있다.
도 9에 도시된 종래의 표시 장치(DD')는 본 발명의 일 실시예의 표시 장치(DD)와 달리 광학 부재(OM')에 필터층 및 광경로 변경층을 미포함하고 있다.
종래의 표시 장치(DD')의 동작에 있어서, 발광 유닛(LU)에 포함된 발광 소자들 중 턴-온된 발광 소자(LD1)에서 방출된 광(L0)은 색변환층(CCL)을 통과하여 제1 광(L1')으로 액정 표시 패널(DP)로 제공될 수 있다. 제1 광(L1')은 발광 소자(LD1)에서 방출된 광(L0), 및 발광 소자(LD1)에서 제공된 광인 L0광이 색변환층(CCL)에서 변환되어 제공되는 광을 포함하는 것일 수 잇다. 제1 광(L1')은 청색광, 녹색광 및 적색광을 모두 포함하는 것일 수 있다. 즉, 제1 광(L1')은 청색광, 녹색광 및 적색광을 모두 포함하는 백색광일 수 있다.
한편, 색변환층(CCL)에서 산란된 광(LS')은 턴-오프된 발광 소자(LD2)가 배치된 제2 표시 영역(OFF-A1) 또는 제3 표시 영역(OFF-A2)으로 입사될 수 있다. 또한, 제2 표시 영역(OFF-A1) 또는 제3 표시 영역(OFF-A2)으로 입사된 광 LS' 중 일부는 반사되어 반사광 LR'로 색변환층(CCL)으로 다시 입사될 수 있다.
산란광인 LS'는 제1 광(L1')과 같이 청색광, 녹색광, 적색광을 모두 포함하는 것일 수 있다. 한편, 반사광인 LR'도 산란광인 LS'와 같이 청색광, 녹색광, 적색광을 모두 포함하는 것일 수 있다.
색변환층(CCL)으로 입사된 반사광 LR' 중 청색광은 다시 색변환층(CCL)에 포함된 양자점들을 여기시킬 수 있다. 따라서, 색변환층(CCL)을 다시 투과하여 제2 표시 영역(OFF-A1) 또는 제3 표시 영역(OFF-A2)으로 제공되는 광인 제2 광(L2')은 반사광 LR' 에 포함된 청색광, 녹색광, 적색광, 이외에 반사광 LR' 에 포함된 청색광에 의해 여기되어 변환된 녹색광 및 적색광을 포함하게 된다. 따라서, 턴-오프된 발광 소자(LD2)에 대응하는 표시 영역들(OFF-A1, OFF-A2)에서 방출되는 제2 광(L2')은 반사광 LR' 에 의해 여기되어 색변환층(CCL)으로부터 제공되는 광을 더 포함하게 되므로 통상의 백색광보다 적색광 및 녹색광의 비율이 높아지게 되어 옐로이시(yellowish)한 광으로 출광될 수 있다.
즉, 턴-오프된 발광 소자(LD2)에 대응하는 부분의 표시 영역들(OFF-A1, OFF-A2)에서는 블랙 이미지를 표시 하여야 하나, 턴-온된 발광 소자(LD1)와 이와 이웃하며 턴-오프된 발광 소자(LD2)가 있는 경우, 턴-오프된 발광 소자(LD2)에 대응하는 부분의 표시 영역들(OFF-A1, OFF-A2)에서는 옐로이시(yellowish)한 광이 출광되게 된다. 이에 따라 턴-온된 발광 소자(LD1)에 대응하는 제1 표시 영역(ON-A)과 턴-오프된 발광 소자(LD2)에 대응하는 부분의 표시 영역들(OFF-A1, OFF-A2)의 경계선(BRL) 부근에서 옐로우링(yellow ring) 현상이 나타날 수 있다.
도 10은 도 5에 도시된 일 실시예의 표시 장치(DD)의 구성을 갖는 경우에서의 광 경로를 개략적으로 나타내었다.
발광 유닛(LU)에 포함된 발광 소자들 중 턴-온된 발광 소자(LD1)에서 방출된 광(L0)은 색변환층(CCL)을 통과하여 제1 광(L1)으로 액정 표시 패널(DP)로 제공될 수 있다. 제1 광(L1)은 발광 소자(LD1)에서 방출된 광(L0), 및 발광 소자(LD1)에서 제공된 광인 L0-광이 색변환층(CCL)에서 변환되어 제공되는 광을 포함하는 것일 수 있다. 제1 광(L1)은 청색광, 녹색광 및 적색광을 모두 포함하는 것일 수 있다. 즉, 제1 광(L1)은 청색광, 녹색광 및 적색광을 모두 포함하는 백색광으로 액정 표시 패널(DP)로 제공될 수 있다.
한편, 색변환층(CCL)에서 산란된 광 중 일부인 LS광은 저굴절층(LRL)으로 입사될 수 있다. 저굴절층(LRL)으로 입사된 산란광인 LS광은 입사각인 q1이 임계각 이하인 것일 수 있다. 즉, 임계각 이하로 저굴절층(LRL)으로 입사된 LS광은 굴절되어 필터층(FL)으로 입사되고, 필터층(FL)에서는 일부 광을 투과사키고, 일부 광을 반사시킬 수 있다. 도 10에서 저굴절층(LRL)으로 입사되는 광의 입사각은 저굴절층(LRL)의 상면에 법선 방향으로 연장되는 가상의 선인 RL을 기준으로 하여 증가된 각을 나타내는 것일 수 있다.
필터층(FL)에서 투과된 광 LFL-T 중 일부는 턴-오프된 발광 소자(LD2)가 배치된 제2 표시 영역(OFF-A1)으로 입사될 수 있다. 제2 표시 영역(OFF-A1)으로 입사된 광 LFL-T는 청색광일 수 있다. 한편, 필터층(FL)에서 투과된 광 LFL-T광 중 일부는 발광 유닛(LU)에서 반사되어 반사광 LR로 색변환층(CCL)으로 다시 입사될 수 있다.
색변환층(CCL)으로 입사된 반사광 LR은 청색광으로 다시 색변환층(CCL)에 포함된 양자점들을 여기시킬 수 있다. 따라서, 색변환층(CCL)을 다시 투과하여 액정 표시 패널(DP)DML 제2 표시 영역(OFF-A1)으로 제공되는 광인 제2 광(L2)은 청색광, 녹색광, 및 적색광을 포함하는 것으로 색 밸런스가 맞혀진 백색광일 수 있다. 즉, 도 9에서 설명한 제2 광인 L2'와 달리 도 10에서 제2 표시 영역(OFF-A1)으로 방출되는 제2 광인 L2는 옐로이시하게 변경되지 않은 백색광으로 일 실시예의 표시 장치(DD)의 경우 종래의 표시 장치(DD')에서 문제되었던 옐로우링이 개선되어 우수한 표시 풀질을 나타낼 수 있다.
한편, 색변환층(CCL)에서 산란되어 저굴절층(LRL)으로 입사된 산란광 LS광 중 일부는 필터층(FL)에서 반사될 수 있다. 필터층(FL)에서 반사된 광인 LFL-R는 적색광 및 녹색광일 수 있다. 반사광 LFL-R는 다시 색변환층(CCL)으로 입사될 수 있다.
또한, 도 10에서 색변환층(CCL)에서 산란된 광 중 LS-a 광은 저굴절층(LRL)으로 입사되는 각 q2가 임계각 이상인 경우를 나타낸 것이다. 입사각이 임계각 이상인 산란광 LS-a는 저굴절층(LRL)에서 전반사될 수 있다. 즉, 산란광 LS-a는 저굴절층(LRL)의 상부면에서 전반사되어 다시 색변환층(CCL)으로 입사될 수 있다.
따라서, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 광학 부재(OM)에 저굴절층(LRL)과 필터층(FL)을 모두 포함하여 색변환층(CCL)에서 산란되어 광원 부재(LM)로 향하는 광을 반사하여 차단하거나 또는 선택적으로 투과 반사하여 턴-오프된 발광 소자(LD2)에 대응하는 표시 영역들(OFF-A1, OFF-A2)에서의 색 품질 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 일 실시예의 표시 장치(DD)는 양자점을 포함한 색변환층(CCL), 색변환층(CCL)의 하측에 배치된 필터층(FL), 및 필터층(FL)의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면에 배치된 저굴절층(LRL)을 포함하여 우수한 색재현성 및 개선된 표시 품질을 나타낼 수 있다.
또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 필터층(FL) 상면에 저굴절층(LRL)이 배치될 경우 저굴절층(LRL)은 색변환층(CCL)에서 산란되어 필터층(FL)으로 입사되는 광의 입사각을 저각화시킬 수 있다. 따라서, 필터층(FL)은 입사되는 광을 효과적으로 투과 또는 반사하여 표시 장치(DD)의 색 품질이 개선될 수 있다.
한편, 도 10에서는 저굴절층(LRL)이 필터층(FL) 상면에 배치되는 실시예의 광경로를 예시적으로 설명하였으나, 이와 달리 저굴절층(LRL)이 필터층(FL)의 하면에 배치될 경우에도 일 실시예의 표시 장치(DD)의 표시 품질은 개선될 수 있다. 예를 들어, 필터층(FL)의 하면에 저굴절층(LRL)이 제공될 경우 필터층(FL)을 투과하여 발광 유닛(LU) 방향으로 향하는 광의 진행 방향을 저각화할 수 있어 턴-오프된 발광 소자(LD2)에 대응하는 표시 영역들(OFF-A1, OFF-A2)로 향하는 광량을 감소시킬 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-1, OM-1a)를 나타낸 단면도이다. 도 11a 및 도 11b를 참조하면 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-1, OM-1a)는 산란층(SL)을 더 포함할 수 있다. 산란층(SL)은 색변환층(CCL)의 상측 또는 하측에 배치될 수 있다. 한편, 도 11a 및 도 11b에 도시된 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-1, OM-1a)에서 베이스 기판(BS), 필터층(FL), 저굴절층(LRL), 색변환층(CCL), 및 베리어층(BL1, BL2)에 대하여는 상술한 도 1 내지 도 10에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
산란층(SL)은 발광 유닛(LU, 도 5)에서 방출되어 베이스 기판(BS)을 통과한 광을 산란시켜 핫 스팟 현상을 방지할 수 있다. 한편, 산란층(SL)은 베이스 수지 및 베이스 수지에 혼합된(또는 분산된) 산란 입자들을 포함할 수 있다. 산란 입자들은 무기입자들을 포함할 수 있다. 산란층(SL)은 TiO2, SiO2, ZnO, Al2O3, BaSO4, CaCO3, 및 ZrO2 중 적어도 하나의 산란 입자들을 포함할 수 있다.
도 11a에 도시된 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-1)에서 산란층(SL)은 색변환층(CCL)의 하측에 배치되는 것일 수 있다. 산란층(SL)은 베이스 기판(BS)과 필터층(FL) 사이에 배치되는 것일 수 있다. 산란층(SL)은 베이스 기판(BS)의 상부면에 직접 배치되는 것일 수 있다.
도 11b에 도시된 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-1a)에서 산란층(SL)은 색변환층(CCL)의 상측에 배치되는 것일 수 있다. 예를 들어, 산란층(SL)은 광학 부재(OM-1a)의 최상층일 수 있다. 한편, 도 11b에 도시된 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-1a)의 경우 산란층(SL)이 최상층으로 색변환층(CCL)을 보호하는 보호층 기능을 할 수 있으므로, 도면에 도시된 바와 달리 색변환층(CCL)의 상면에 배치된 베리어층(BL2)은 생략될 수 있다.
도 12a는 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-2)를 나타낸 단면도이다. 도 12a에 도시된 광학 부재(OM-2)는 도 11a 또는 도 11b에 도시된 광학 부재(OM-1, OM-1a)와 비교하여 산란층(SL)이 생략된 구조를 가지며, 색변환층(CCL-a)의 구성이 도 11a 또는 도 11b에 도시된 색변환층(CCL)과 일부 차이가 있다. 한편, 도 12a에 도시된 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-2)에서 베이스 기판(BS), 필터층(FL), 저굴절층(LRL), 및 베리어층(BL1, BL2)에 대하여는 상술한 도 1 내지 도 10에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
도 12b는 도 12a의 광학 부재(OM-2)에 포함된 색변환층(CCL-a)을 나타낸 단면도이다. 일 실시예에 따른 색변환층(CCL-a)은 베이스 수지(BR) 및 베이스 수지(BR)에 분산되어 배치된 적어도 하나의 양자점(QD1, QD2), 이외에 산란 입자(SP)를 더 포함할 수 있다. 산란 입자(SP)는 TiO2　또는 실리카계 나노　입자　등일 수 있다. 산란 입자(SP)는 양자점(QD1, QD2)에서 방출되는 빛을 산란시켜 색변환층(CCL-a)의 외부로 방출되도록 할 수 있다.
즉, 도 12b에 도시된 바와 같이 색변환층(CCL-a)이 산란 입자(SP)를 포함하는 경우, 도 12a의 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-2)는 도 11a 또는 도 11b에서 도시한 광학 부재(OM-1, OM-1a)와 비교하여 산란층(SL)이 생략된 경우에도 개선된 광 균일도를 나타낼 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-3, OM-3a)를 나타낸 단면도이다. 도 14는 도 13a에 도시된 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-3)를 포함하는 일 실시예의 표시 장치(DD-1)에서의 광 경로를 예시적으로 나타낸 것이다.
일 실시예에 따른 광학 부재(OM-3, OM-3a)는 광경로 변경층으로 패턴층(OPL)을 포함하는 것일 수 있다. 패턴층(OPL)은 복수 개의 돌출부들(OP)을 포함하는 것일 수 있다. 돌출부들(OP)은 베이스 기판(BS)에서 색변환층(CCL) 방향으로 돌출되어 형성된 것일 수 있다. 패턴층(OPL)의 돌출부들(OP)은 기계적 식각, 또는 화학적 식각 방식 등으로 형성될 수 있다. 도 13a 및 도 13b에 도시된 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-3, OM-3a)에서 베이스 기판(BS), 필터층(FL), 색변환층(CCL), 및 베리어층(BL1, BL2)에 대하여는 상술한 도 1 내지 도 10에서 설명한 내용과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
한편, 도 13a 및 도 13b에 도시된 일 실시예에 따른 광학 부재(OM-3, OM-3a)에서는 돌출부들(OP)이 렌즈 형상인 것으로 도시하였으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 돌출부들(OP)은 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 돌출부들(OP)은 색변환층(CCL)으로부터 패턴층(OPL)으로 입사되는 광을 굴절시켜 광의 경로를 변경하는 것일 수 있다.
도 13a를 참조하면, 패턴층(OPL)은 필터층(FL)과 색변환층(CCL) 사이에 배치되는 것일 수 있다. 패턴층(OPL)은 색변환층(CCL)에서 방출되어 색변환층(CCL)의 하부로 향하는 광을 굴절시켜 광 경로를 변경시킴으로써 필터층(FL)으로 입사되는 광의 입사각을 감소시킬 수 있다. 패턴층(OPL)은 필터층(FL)으로 입사되는 광을 저각화시킬 수 있다. 따라서, 필터층(FL)은 입사되는 광을 효과적으로 투과 또는 반사하여 표시 장치(DD-1)의 색 품질이 개선될 수 있다.
한편, 도 13b는 도 13a에서 도시된 실시예와 달리 패턴층(OPL)이 필터층(FL)의 하면에 배치된 것에 있어서 차이가 있다. 필터층(FL)의 하면에 패턴층(OPL)이 제공될 경우 필터층(FL)을 투과하여 발광 유닛(LU) 방향으로 향하는 광의 진행 방향을 저각화할 수 있어 턴-오프된 발광 소자(LD2)에 대응하는 표시 영역들(OFF-A1, OFF-A2)로 향하는 광량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 도 13b에 도시된 일 실시예에 다른 광학 부재(OM-3)를 사용하는 경우에도 표시 장치(DD-1)의 표시 품질이 개선될 수 있다.
도 14는 일 실시예의 표시 장치(DD-1)에서의 광 경로를 개략적으로 나타내었다.
발광 유닛(LU)에 포함된 발광 소자들 중 턴-온된 발광 소자(LD1)에서 방출된 광(L0)은 색변환층(CCL)을 통과하여 제1 광(L1)으로 액정 표시 패널(DP)로 제공될 수 있다. 제1 광(L1)은 발광 소자(LD1)에서 방출된 광(L0), 및 발광 소자(LD1)에서 제공된 광인 L0-광이 색변환층(CCL)에서 변환되어 제공되는 광을 포함하는 것일 수 있다. 제1 광(L1)은 청색광, 녹색광 및 적색광을 모두 포함하는 것일 수 있다. 즉, 제1 광(L1)은 청색광, 녹색광 및 적색광을 모두 포함하는 백색광으로 액정 표시 패널(DP)로 제공될 수 있다.
한편, 색변환층(CCL)에서 산란된 광 중 일부인 LS1광은 패턴층(OPL)으로 입사될 수 있다. 패턴층(OPL)으로 입사된 산란광인 LS1광은 패턴층(OPL)의 돌출부에서 굴절되어 저각화되어 필터층(FL)으로 입사될 수 있다. 패턴층(OPL)을 통과한 LOPL1 광은 저각화되어 필터층(FL)으로 입사되고 필터층(FL)에서 투과된 광 LFL-T1은 턴-오프된 발광 소자(LD2)의 영역으로 입사되지 않고 턴-온된 발광 소자(LD1)에 대응하는 영역에서 다시 반사되어 반사광 LR1으로 다시 입사될 수 있다. 즉, 패턴층(OPL)은 색변환층(CCL)에서 산란되는 광을 저각화하여 턴-오프된 발광 소자(LD2)에 대응하는 표시 영역(OFF-A1)으로 입사될 수 있는 광의 양을 최소화함으로써 표시 품질을 개선할 수 있다.
또한, 한편, 색변환층(CCL)에서 산란된 광 중 일부인 LS2광은 패턴층(OPL)으로 입사되고, 패턴층(OPL)으로 입사된 산란광인 LS2광은 패턴층(OPL)의 돌출부에서 굴절되어 필터층(FL)으로 입사될 수 있다. 패턴층(OPL)을 투과하여 필터층(FL)으로 입사된 광 LOPL2은 필터층(FL)을 투과하고, 투과된 광 LFL-T2는 턴-오프된 발광 소자(LD2)가 배치된 제3 표시 영역(OFF-A2)으로 입사될 수 있다. 제3 표시 영역(OFF-A2)으로 입사된 광 LFL-T2은 청색광일 수 있다. 한편, 필터층(FL)에서 투과된 광 LFL-T2광 중 일부는 발광 유닛(LU)에서 반사되어 반사광 LR2로 색변환층(CCL)으로 다시 입사될 수 있다.
색변환층(CCL)으로 입사된 반사광 LR2은 청색광으로 다시 색변환층(CCL)에 포함된 양자점들을 여기시킬 수 있다. 따라서, 색변환층(CCL)을 다시 투과하여 제3 표시 영역(OFF-A2)으로 제공되는 광인 제2 광(L2)은 청색광, 녹색광, 및 적색광을 포함하는 것으로 색 밸런스가 맞혀진 백색광일 수 있다. 즉, 도 9 등에서 설명한 제2 광인 L2'와 달리 도 14에서 제3 표시 영역(OFF-A2)으로 방출되는 제2 광인 L2는 옐로이시하게 변경되지 않은 백색광으로 일 실시예의 표시 장치(DD-1)의 경우 종래의 표시 장치(DD', 도 9)에서 문제되었던 옐로우링이 개선되어 우수한 표시 풀질을 나타낼 수 있다.
일 실시예의 표시 장치는 광원 부재와 액정 표시 패널 사이에 양자점을 갖는 색변환층을 포함한 광학 부재를 배치하여 우수한 색 품질을 나타낼 수 있다. 또한, 광학 부재는 색변환층 하측에 필터층과 광경로 변경층을 모두 포함하여 개선된 표시 품질을 나타낼 수 있다.
일 실시예는 색변환층의 하측에 제공되고 선택적 파장 영역에서의 광을 투과/반사하는 필터층, 및 필터층의 상면 또는 하면에 제공되어 필터층에 입광되거나 필터층에서 출광되는 광의 경로를 변경하는 광경로 변경층을 모두 포함하여 직하형 광원을 갖는 표시 장치의 표시 품질을 개선할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD, DD-1 : 표시 장치 DP : 액정 표시 패널
LM : 광원 부재 OM : 광학 부재
CCL : 색변환층 FL : 필터층
LRL : 저굴절층 OPL : 패턴층

Claims (20)

  1. 제1 색광을 방출하는 복수 개의 발광 유닛들을 포함하는 광원 부재;
    상기 광원 부재 상측에 배치된 광학 부재; 및
    상기 광학 부재 상측에 배치된 액정 표시 패널; 을 포함하고,
    상기 광학 부재는
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 제1 색광을 제2 색광과 제3 색광으로 변환하는 양자점을 포함한 색변환층;
    상기 베이스 기판과 상기 색변환층 사이에 배치되고 상기 제1 색광을 투과하고, 상기 제2 색광 및 상기 제3 색광을 반사하는 필터층; 및
    상기 필터층의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 배치된 광경로 변경층; 을 포함하는 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 유닛들은
    회로 기판; 및
    상기 회로 기판 상에 배치되고, 서로 독립적으로 온-오프되는 복수 개의 발광 소자들; 을 포함하는 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광경로 변경층은 상기 필터층의 상면 또는 하면 상에 직접 배치된 표시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광경로 변경층은 상기 색변환층의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절층인 표시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 저굴절층은 저굴절체를 포함하고,
    상기 저굴절체는 보이드, 중공 무기 입자, 다공성 실리카 입자, 또는 실록산고분자 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 저굴절층은 Ag, Al, Cu, 또는 Au의 금속물질, 또는 상기 금속물질의 합금으로 형성된 금속층이고,
    상기 금속층의 두께는 30Å 이상 100Å 이하인 표시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 금속층은 단일층(Single layer)인 표시 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광경로 변경층은 복수 개의 돌출부들을 포함하는 패턴층인 표시 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 돌출부들은 상기 베이스 기판에서 상기 색변환층 방향으로 돌출된 표시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 필터층은 복수 개의 제1 절연막들; 및
    상기 제1 절연막들과 교번하여 배치된 복수 개의 제2 절연막들; 을 포함하고,
    상기 제1 절연막들과 상기 제2 절연막들의 굴절률은 서로 상이한 표시 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 절연막들의 굴절률은 1.4 이상 1.6 이하이고,
    상기 제2 절연막들의 굴절률은 1.9 이상 2.1 이하인 표시 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 부재는 상기 색변환층의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 배치된 베리어층을 더 포함하는 표시 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 부재는 상기 색변환층의 상측 또는 하측에 배치된 산란층을 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 산란층은 TiO2, SiO2, ZnO, Al2O3, BaSO4, CaCO3, 및 ZrO2 중 적어도 하나의 산란 입자를 포함하는 표시 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 색광의 중심 파장은 420nm 내지 470 nm이고,
    상기 제2 색광의 중심 파장은 520nm 내지 570 nm이며,
    상기 제3 색광의 중심 파장 620nm 내지 670 nm인 표시 장치.
  16. 복수 개의 발광 유닛들을 포함하는 광원 부재;
    상기 광원 부재의 상측에 배치된 광학 부재; 및
    상기 광학 부재 상측에 배치된 액정 표시 패널; 을 포함하고,
    상기 광학 부재는
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 양자점을 포함한 색변환층;
    상기 베이스 기판과 상기 색변환층 사이에 배치되고, 입사된 광 중 중심 파장이 420nm 내지 470 nm인 광은 투과시키고, 중심 파장이 520nm 이상 670nm 이하인 광은 반사하는 필터층; 및
    상기 필터층의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 배치된 광경로 변경층; 을 포함하는 표시 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 필터층은 상기 상면 또는 상기 하면의 법선 방향으로 입사된 광 중 상기 중심 파장 520nm 이상 670nm 이하의 광을 80% 이상 반사하는 표시 장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 광경로 변경층은 굴절률 0.1 이상 1.4 이하의 저굴절층, 또는 복수 개의 돌출부들을 포함하는 패턴층인 표시 장치.
  19. 광학 부재;
    상기 광학 부재의 하측에 배치되어, 상기 광학 부재에 청색광을 제공하는 복수 개의 발광 유닛들을 포함하는 광원 부재; 및
    상기 광학 부재의 상측에 배치된 액정 표시 패널; 을 포함하고,
    상기 광학 부재는
    베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 배치되고, 상기 청색광에 의하여 여기되어 녹색광을 방출하는 제1 양자점 및 상기 청색광에 의하여 여기되어 적색광을 방출하는 제2 양자점을 포함하는 색변환층;
    상기 베이스 기판과 상기 색변환층 사이에 배치되고, 상기 청색광은 투과시시키고, 상기 녹색광 및 상기 적색광은 반사시키는 필터층; 및
    상기 필터층의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 면 상에 직접 배치된 광경로 변경층; 을 포함하는 표시 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 광경로 변경층은 상기 색변환층의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절층, 또는 상기 베이스 기판에서 상기 색변환층 방향으로 돌출된 복수 개의 돌출부들을 포함하는 패턴층인 표시 장치.
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