WO2015199310A1 - 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 디스플레이 장치 - Google Patents

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WO2015199310A1
WO2015199310A1 PCT/KR2015/001798 KR2015001798W WO2015199310A1 WO 2015199310 A1 WO2015199310 A1 WO 2015199310A1 KR 2015001798 W KR2015001798 W KR 2015001798W WO 2015199310 A1 WO2015199310 A1 WO 2015199310A1
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WO
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light
quantum dot
backlight unit
light source
disposed
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PCT/KR2015/001798
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오진목
조병권
최문구
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LG Electronics Inc
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LG Electronics Inc
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Definitions

  • the present invention relates to a back light unit (BLU) using a quantum dot phosphor, and more particularly, to a backlight unit for realizing high color reproduction and a display device having the same.
  • BLU back light unit
  • the backlight unit emits light on the back of the liquid crystal panel so that an image can be seen by the user. Since the liquid crystal panel does not emit light by itself, the backlight unit needs to illuminate the back of the liquid crystal panel evenly so that the user may visually recognize the image output from the display device.
  • the backlight unit includes a light source, and the light source has led to the use of a light emitting diode (LED) in a cold cathode fluorescent lamp (CCFL).
  • the light emitting diode has low power consumption, long life, and is easy to be manufactured in a small sized device, and thus has many advantages over cold cathode fluorescent lamps.
  • white light may be formed by a combination of light emitted from light emitting diodes emitting blue light, red light and green light, respectively.
  • this method requires an excessively large number of light emitting diodes, and requires an additional feedback system, causing the unit cost of the display device to increase.
  • Another way to form white light is to combine a light emitting diode that emits blue light with a yellow (YAG) phosphor. Compared to a combination of blue light, red light, and green light, this method reduces the number of light emitting diodes required by one third and does not require a feedback system, thereby reducing the manufacturing cost of the display device. However, this method has a limitation in showing limited color reproduction.
  • Quantum dot phosphors have different properties from ordinary phosphors. Quantum dots emit light of various wavelengths depending on the type of material and the size of the particles. For example, the smaller the particle size, the shorter the wavelength of the quantum dots, the larger the particle size of the longer wavelength light. Therefore, by adjusting the size of the quantum dot can emit light of the desired wavelength from the infrared to the ultraviolet region.
  • the quantum dot phosphor is excited by primary light provided from a light source to emit secondary light having a wavelength different from that of the primary light.
  • primary light refers to light emitted from a light source such as a light emitting diode.
  • Secondary light refers to light excited from primary light by a quantum dot phosphor.
  • the color gamut of a display device refers to an ability to express colors of the display device.
  • the color gamut of the display device is expressed as a percentage of the color reproduction area ATSC (Advanced Television System Committee) of the existing liquid crystal display (LCD) or a percentage of the new broadcasting standard DPI (Dot per Inch). .
  • the main factors in determining the color reproducibility are the wavelength and full width at half maximum (FWHM) of the three-element light emitted from the backlight unit.
  • the backlight unit having a narrow half width can implement high color reproduction of the display device.
  • the half-value width of the backlight unit using the InP-based quantum dot phosphor is about 50 nm or less
  • the half-value width of the backlight unit using the Cd-based quantum dot phosphor is about 30 nm or less. Since the half width of the backlight unit using the InP-based quantum dot phosphor is wider than the half width of the backlight unit using the Cd-based quantum dot phosphor, the former color reproducibility is lower than that of the latter.
  • the wavelength is easy to adjust.
  • the half width is known to be difficult to reduce due to the intrinsic nature of the material and the spread of the process.
  • the factor for determining the half width is attributable to the size distribution of particles and defects on the surface. Therefore, the backlight unit using the quantum dot phosphor requires a number of process improvements in order to reduce the half width, but a yield decrease is expected in the process.
  • One object of the present invention is to provide a backlight unit capable of realizing high color reproducibility by reducing the half width of the peak in the light spectrum.
  • Another object of the present invention is to provide a backlight unit capable of realizing high color reproduction and suppressing the shortening of the lifetime of the quantum dot phosphor.
  • a backlight unit includes: a light source formed to provide primary light; A quantum dot phosphor which is excited by primary light provided from the light source, emits secondary light having a wavelength different from that of the primary light, and is spaced apart from the light source; And an optical cutting agent absorbing light having a specific wavelength from the primary light or the secondary light.
  • the optical cutting agent a dye for absorbing or reflecting light of a specific wavelength; Pigments that absorb or reflect light of a particular wavelength; And a light emitting dye that absorbs light of a specific wavelength and emits light having a longer wavelength than absorbed light.
  • the light cutting agent may be made of dyes or pigments that give a red, green, blue or purple color.
  • the red dye or pigment reflects light of 620-650 nm
  • the green dye or pigment reflects light of 520-550 nm
  • the blue dye or pigment is 440-460 nm light.
  • the dye or pigment that reflects the violet color may reflect light of 400 to 460 nm.
  • the dye or pigment may absorb light of 480 ⁇ 520nm, 540 ⁇ 630nm or 650nm or more.
  • the optical cutting agent may include light-emitting dyes that absorb light of 480 to 520 nm, 540 to 630 nm, or 650 nm and emit light of 620 to 650 nm, 520 to 550 nm, 440 to 460 nm or 400 to 460 nm. Can be.
  • the backlight unit may further include a matrix configured to support the quantum dot phosphor and the optical cutting agent, and the quantum dot phosphor, the optical cutting agent, and the matrix may form a composite. .
  • the light source may be disposed on one surface of the printed circuit board, and the composite may be formed in the form of a film and may face the light source at a position spaced apart from the printed circuit board.
  • the backlight unit may further include a light guide plate for guiding light provided from the light source, wherein the light source is disposed at an edge of the light guide plate, and the composite is formed in the form of a tube and disposed between the light source and the light guide plate. have.
  • the backlight unit may further include a light guide plate for guiding light provided from the light source, the light source may be disposed at an edge of the light guide plate, and the composite may be formed in the form of a film and face one surface of the light guide plate. .
  • the backlight unit may include: a first matrix configured to support the quantum dot phosphor; And a second matrix configured to support the optical cutting agent, wherein the quantum dot phosphor and the first matrix form a quantum dot fluorescent film or a quantum dot fluorescent tube, and the optical cutting agent and the second matrix are optical cutting films.
  • the optical cutting film may be laminated on the quantum dot fluorescent film or the quantum dot fluorescent tube.
  • the light source is disposed on one surface of a printed circuit board, and the quantum dot fluorescent film is disposed to face the light source at a position spaced apart from the printed circuit board, and the light cutting film is disposed on the first matrix based on the first matrix. Can be arranged on the opposite side.
  • the backlight unit further includes a light guide plate for guiding light provided from the light source, the light source is disposed at the edge of the light guide plate, the quantum dot fluorescent tube is disposed to face one surface of the light guide plate, and the light cutting film is The quantum dot fluorescent tube may be disposed on an opposite side of the light guide plate.
  • the backlight unit further includes a light guide plate for guiding light provided from the light source, the light source is disposed on the edge of the light guide plate, the quantum dot fluorescent film is disposed to face one surface of the light guide plate, and the light cutting film is The quantum dot fluorescent film may be disposed on an opposite side of the light guide plate.
  • the backlight unit may include: a bead configured to support the quantum dot phosphor and the optical cutting agent; And a matrix configured to support the beads, wherein the beads include the quantum dot phosphor and the optical cutting agent therein and form a composite with the matrix.
  • the light source may be disposed on one surface of the printed circuit board, and the composite may be formed in the form of a film and may face the light source at a position spaced apart from the printed circuit board.
  • the backlight unit may further include a light guide plate for guiding light provided from the light source, wherein the light source is disposed at an edge of the light guide plate, and the composite is formed in the form of a tube and disposed between the light source and the light guide plate. have.
  • the backlight unit may further include a light guide plate for guiding light provided from the light source, the light source may be disposed at an edge of the light guide plate, and the composite may be formed in the form of a film and face one surface of the light guide plate. .
  • the present invention discloses a display device including a backlight unit in order to realize the above object.
  • the display device includes a liquid crystal panel; And a backlight unit emitting light to a rear surface of the liquid crystal panel, wherein the backlight unit comprises: a light source configured to provide primary light; A quantum dot phosphor which excites the primary light provided from the light source to emit secondary light having a wavelength different from that of the primary light, and is spaced apart from the light source; And an optical cutting agent absorbing light having a specific wavelength from the primary light or the secondary light.
  • the present invention can achieve high color reproduction without a separate additional process by reducing the half width of the light spectrum.
  • the present invention makes it possible to use a general color filter in the display device instead of the thick color filter required for high color reproduction.
  • the present invention can suppress the shortening of the life of the quantum dot phosphor due to heat transmitted from the light source.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a display device related to the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a backlight unit related to the present invention
  • FIG. 3 is a side sectional view of a backlight unit related to the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual view showing a liquid crystal panel and an optical sheet coupled to the housing.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an edge type display device.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a display module of a mobile terminal according to the present invention.
  • FIG. 7 is a side sectional view showing a display module of a mobile terminal related to the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram of a quantum dot related to the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of a quantum dot fluorescent film and a backlight unit having the same.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of a quantum dot fluorescent tube and a backlight unit having the same;
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of a composite comprising a quantum dot phosphor and an optical cutting agent.
  • 12 is a light spectrum showing the wavelength-specific transmittance of light for green dye.
  • FIG. 13 is a light spectrum showing the wavelength-specific transmittance of light for a violet pigment.
  • 14 is a light spectrum showing the transmittance of each wavelength of light with respect to a red-emitting light emitting dye.
  • 15 is a conceptual diagram of a quantum dot fluorescent film and an optical cutting film.
  • 16 is a conceptual diagram of a composite comprising an optical cutting agent and a quantum dot phosphor dispersed in beads.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram illustrating a process of light when a quantum dot fluorescent film and a light cutting film are applied to a backlight unit.
  • 18 is another conceptual diagram illustrating the progress of light when the tube-type complex is applied to the backlight unit.
  • 19A is a light spectrum showing color gamut in a display device that does not use an optical cutting agent.
  • 19B is a light spectrum showing color gamut in a display device using an optical cutting agent.
  • the backlight unit and the display device will be described first, and then the quantum dot and the quantum dot phosphor applied to the backlight unit will be described.
  • the backlight unit to which the quantum dot phosphor is applied will be described, and the backlight unit to which the optical cutting agent proposed in the present invention is applied will be described.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a display apparatus 100 according to the present invention.
  • the display apparatus 100 of FIG. 1 illustrates an example in which the display apparatus 100 of FIG. 1 is applied to a television.
  • the display apparatus 100 of the present invention is not necessarily limited to a television, but may be applied to a mobile terminal such as a smartphone or a tablet, a monitor, and the like.
  • the display apparatus 100 may include a liquid crystal panel 110, a backlight unit 120, a cover 130, a housing 135, a driver 140, and a rear case 150.
  • the liquid crystal panel 110 is a portion where an image is implemented, and may include a first substrate 111 and a second substrate 112 bonded to each other with the liquid crystal layer interposed therebetween.
  • a plurality of pixels may be defined in the first substrate 111 called a TFT array substrate by crossing a plurality of scan lines and data lines in a matrix shape.
  • Each pixel may be provided with a thin film transistor (TFT) capable of turning on / off a signal.
  • TFT thin film transistor
  • Each pixel may include a pixel electrode connected to each of the thin film transistors.
  • the second substrate 112 may be provided with color filters of red (R), green (G), and blue (B) respectively corresponding to the plurality of pixels.
  • the second substrate 112 may be provided with a black matrix that surrounds the color filters and covers non-display elements such as a scan line, a data line, and a thin film transistor.
  • the second substrate 112 may be provided with a transparent common electrode covering the color filter and the black matrix.
  • a printed circuit board is connected to at least one side of the liquid crystal panel 110 through a connecting member such as a flexible circuit board or a tape carrier package (TCP), and the printed circuit board is provided in the housing 135 in a modularization process. It may be arranged in close contact with the back of the.
  • a connecting member such as a flexible circuit board or a tape carrier package (TCP)
  • TCP tape carrier package
  • the data driving circuit 114 when the thin film transistor selected for each scan line is turned on by the on / off signal of the gate driving circuit 113 transmitted from the scan line, the data driving circuit 114 is turned on. The data voltage of is transferred to the corresponding pixel electrode through the data line. As a result, an arrangement direction of the liquid crystal molecules may be changed by an electric field between the pixel electrode and the common electrode, thereby indicating a difference in transmittance.
  • the display apparatus 100 of the present invention may include a backlight unit 120 that may provide light to the liquid crystal panel 110 from the rear surface of the liquid crystal panel 110.
  • the backlight unit 120 may include an optical assembly 123 and a plurality of optical sheets 125 disposed on the optical assembly 123.
  • at least one of the plurality of optical sheets 125 may be a film including a quantum dot composite. Detailed description of the backlight unit 120 will be described later.
  • the liquid crystal panel 110 and the backlight unit 120 described above may be modularized through the cover 130 and the housing 135.
  • the cover 130 positioned at the front of the liquid crystal panel 110 may be a top cover.
  • the cover 130 may have a rectangular frame shape covering the top and side surfaces of the liquid crystal panel 110.
  • the front surface of the cover 130 may be opened to expose an image implemented in the liquid crystal panel 110.
  • the housing 135 positioned on the rear surface of the backlight unit 120 may include a bottom plate 135a and a supporting plate 135b.
  • the bottom plate 135a may be a bottom cover.
  • the bottom plate 135a serves as a support for the display apparatus 100 in combination with the liquid crystal panel 110 and the backlight unit 120, and may have a square plate shape.
  • the supporting plate 135b is formed to be coupled to the cover 130 and the bottom plate 135a and may serve to support the backlight unit 120.
  • the driving unit 140 may be disposed on one surface of the housing 135.
  • the driving unit 140 may include a driving control unit 141, a main board 142, and a power supply unit 143.
  • the driving controller 141 may be a timing controller, and adjusts an operation timing of each driving circuit of the liquid crystal panel 110.
  • the main board 142 transmits V sink, H sink, and R, G, and B resolution signals to the timing controller.
  • the power supply unit 143 applies power to the liquid crystal panel 110 and the backlight unit 120.
  • the driving unit 140 may be provided on one surface of the housing 130 positioned on the rear surface of the backlight unit 120 by the driving unit chassis 145. In addition, the driving unit 140 may be wrapped by the rear case 150.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the backlight unit 200 according to the present invention.
  • 3 is a side cross-sectional view of the backlight unit 200 according to the present invention.
  • the backlight unit 200 may include an optical assembly 210 and an optical sheet 250.
  • the optical assembly 210 may include a first layer 215, a plurality of light sources 217, a reflective layer 220, a second layer 230, and a diffusion plate 240.
  • a plurality of light sources 217 are disposed on the first layer 215.
  • the second layer 230 is formed to cover the plurality of light sources 217 and is disposed on the first layer 215.
  • the first layer 215 may be a substrate, and a plurality of light sources 217 may be mounted on the substrate.
  • an electrode pattern (not shown) for connecting an adapter (not shown) for supplying power and the light source 217 may be formed on the substrate.
  • a carbon nanotube electrode pattern (not shown) for connecting the light source 217 and an adapter (not shown) may be formed on an upper surface of the substrate.
  • the first layer 215 may be a printed circuit board (PCB) substrate, and the PCB substrate may be made of polyethylene terephthalate (PET), glass, polycarbonate (PC), silicon (Si), or the like.
  • the first layer 215 may be formed in the form of a film.
  • the light source 217 may be one of a light emitting diode (LED) chip or a light emitting diode package having at least one light emitting diode chip.
  • LED light emitting diode
  • a light emitting diode (LED) package as the light source 217 will be described as an example, but the light source 217 of the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the light emitting diode package constituting the light source 217 may be divided into a top view method and a side view method according to a direction in which the light emitting surface faces, and the light source 217 according to an embodiment of the present invention.
  • the silver may be configured using at least one of a top view LED package in which the light emitting surface is formed upward and a side view LED package in which the light emitting surface is formed toward the side.
  • Each of the light sources 217 may have a light emitting surface disposed at a side thereof, and may emit light in a lateral direction, that is, a direction in which the first layer 215 or the reflective layer 220 extends. This structure may reduce the thickness of the second layer 230 formed on the light source 217 to implement a slimming of the backlight unit 200, and further to realize a slimming of the display device.
  • the light source 217 may be a colored LED or a white LED emitting at least one of colors such as red, blue, and green.
  • the colored LED may include at least one of a red LED, a blue LED, and a green LED, and the arrangement and emission light of the light emitting diode may be variously changed and applied.
  • the second layer 230 is disposed on the first layer 215 and is formed to cover the plurality of light sources 217.
  • the second layer 230 transmits and diffuses the light emitted from the light source 217 so that the light emitted from the light source 217 is uniformly provided to the liquid crystal panel.
  • the reflective layer 220 reflecting the light emitted from the light source 217 may be positioned on the first layer 215.
  • the reflective layer 220 may be formed in an area except for an area where the light source 217 is formed on the first layer 215.
  • the reflective layer 220 may reflect the light emitted from the light source 217 and reflect the light totally reflected from the boundary of the second layer 230 to spread the light more widely.
  • the reflective layer 220 may include at least one of a metal or a metal oxide that is a reflective material.
  • the reflective layer 220 may include, for example, a metal or metal oxide having high reflectance such as aluminum (Al), silver (Ag), gold (Ag), or titanium dioxide (TiO 2).
  • the reflective layer 220 may be formed by depositing or coating the metal or metal oxide on the first layer 215, or may be formed by printing a metal ink.
  • a vacuum deposition method such as a thermal evaporation method, an evaporation method or a sputtering method may be used as the deposition method.
  • a coating or printing method a printing method, a gravure coating method or a silk screen method may be used.
  • the second layer 230 disposed on the first layer 215 may be made of a light transmissive material, for example, silicone or acrylic resin.
  • the second layer 230 is not limited to the above materials and may be made of various resins.
  • the second layer 230 may be formed of a resin having a refractive index of about 1.4 to 1.6 so that the backlight unit 200 has a uniform brightness by diffusion of light emitted from the light source 217.
  • the second layer 230 may be polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyepoxy (PE), silicone, acrylic, or the like. It may be formed of any one material selected from the group consisting of.
  • the second layer 230 may include a polymer resin having adhesiveness so as to be in close contact with the light source 217 and the reflective layer 220.
  • the second layer 230 may be unsaturated polyester, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isobutyl methacrylate, normal butyl methacrylate, normal butyl methyl methacrylate, acrylic acid, methacrylic acid, Hydroxyethyl methacrylate, hydroxy propyl methacrylate, hydroxy ethyl acrylate, acrylamide, metyrol acrylamide, glycidyl methacrylate, ethyl acrylate, isobutyl acrylate, normal butyl acrylate, 2 -Acryl-based, urethane-based, epoxy-based, melamine-based, and the like, such as ethyl hexyl acrylate polymer or copolymer or terpolymer.
  • the second layer 230 may be formed by applying a liquid or gel-like resin on the first layer 215 on which the plurality of light sources 217 and the reflective layer 220 are formed and then curing, or supporting It may be formed by applying a resin on the sheet, then partially curing and bonding the resin onto the first layer 215.
  • the diffusion plate 240 may be provided on the second layer 230 so that light emitted from the light sources 217 may be diffused upward.
  • the diffusion plate 240 may be attached to the second layer 230, and may be attached using an additional adhesive member.
  • the optical sheet 250 may be positioned on the optical assembly 210 described above, and at least one of the optical sheets 250 may be a film including a quantum dot composite.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a liquid crystal panel 400 and an optical sheet 250 coupled to a housing.
  • the liquid crystal panel 400 may be positioned on the cover 300, and the optical sheet 250 may be positioned on the liquid crystal panel 400.
  • a plurality of gate driving circuits 410 are disposed at left and right sides of the liquid crystal panel 400, and a printed circuit board 420 is disposed below the optical sheet 250 from the liquid crystal panel 400 under the liquid crystal panel 400. ) May be arranged.
  • a plurality of data driving circuits 430 may be disposed on the printed circuit board 420.
  • the optical sheet 250 disposed on the cover 300 may be coupled to the fixing part 310 of the cover 300.
  • the fixing part 310 may be inserted into the hole 251 of the optical sheet 250.
  • the fixing part 310 formed on the upper wall of the cover 300 may be inserted into the hole 251 formed in the protrusion 252. That is, the fixing part 310 may be coupled to the hole 251 of the optical sheet 250 in the inserted shape.
  • the fixing part 310 formed on the lower wall of the cover 300 may be inserted into the hole 251 formed in the protrusion 252.
  • the protrusion 252 of the optical sheet 250 and the fixing part 310 of the cover 300 may be disposed between the data driving circuits 430 of the liquid crystal panel 400.
  • the fixing part 310 is disposed between the data driving circuits 430 and the fixing part 310 of the fixing part 310.
  • the protrusion 252 and the hole 251 of the optical sheet 250 may also be disposed between the data driving circuit 430.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an edge type display apparatus 500.
  • the display apparatus 500 may include a bottom plate 510, an optical assembly 540, an optical sheet 560, and a liquid crystal panel 570.
  • the bottom plate 510 accommodates the optical assembly 540 and the optical sheet 560, and may be a bottom plate of the housing.
  • the optical assembly 540 housed in the bottom plate 510 may include a first layer 541 and a light source 542.
  • the first layer 541 may be a substrate on which the plurality of light sources 542 are mounted, and an adapter (not shown) for supplying power and an electrode pattern (not shown) for connecting the light source 542 may be formed. Can be.
  • the first layer 541 may be a printed circuit board (PCB) substrate made of polyethylene terephthalate (PET), glass, polycarbonate (PC), silicon (Si), or the like, in which a plurality of light sources 542 are mounted. It may be formed in the form of a film.
  • PCB printed circuit board
  • the light source 542 may be one of a light emitting diode (LED) chip or a light emitting diode package having at least one light emitting diode chip.
  • LED light emitting diode
  • a light emitting diode package as the light source 542 will be described as an example.
  • the LED package constituting the light source 542 may be divided into a top view method and a side view method according to a direction in which the light emitting surface is directed.
  • the light source 542 according to an embodiment of the present invention The light emitting surface may be configured using at least one of the LED package of the top view type formed toward the upper side and the LED package of the side view type formed to the side.
  • the light guide plate 543 is disposed in a direction in which light of the light source 542 is emitted, and may serve to spread light incident from the light source 542 widely.
  • the reflector 544 may be disposed under the light guide plate 543, and may reflect the light reflected downward from the light guide plate 543 upward.
  • the optical assembly 540 including the first layer 541 and the light source 542 may be positioned on the side of the bottom plate 510 to serve as a backlight unit that implements light in an edge manner. This method is distinguished from the direct method described in FIG.
  • the optical sheet 560 may be positioned on the light guide plate 543.
  • the optical sheet 560 may be a diffusion sheet for diffusing light or a prism sheet for condensing light, and may be formed in plural.
  • the optical sheet 560 may be mounted on the light guide plate 560, and may be coupled to the fixing part 520 formed on the sidewall of the bottom plate 510.
  • the optical sheet 560 may include a plurality of holes 565.
  • the bottom plate 510 may include a plurality of fixing parts 520.
  • the optical sheet 560 may be fixed to the bottom plate 510 by coupling the hole 565 of the optical sheet 560 to the fixing part 520 formed on the sidewall of the bottom plate 510.
  • the mobile terminal corresponds to an example of a display device that outputs visual information.
  • the display module functions to output visual information from the mobile terminal.
  • the mobile terminal described herein includes a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a digital broadcasting terminal, a personal digital assistant, a portable multimedia player, a navigation, a slate PC , Tablet PCs, ultrabooks, wearable devices, such as smartwatches, glass glasses, head mounted displays, and the like. have.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating a display module 600 of a mobile terminal related to the present invention.
  • a liquid crystal panel 610, a backlight unit 620, and a mold 630 are illustrated as an exploded perspective view of the display module 600.
  • the liquid crystal panel 610 outputs a desired color for each pixel by inducing a phase change of the liquid crystal by applying a signal to the transistor.
  • the liquid crystal panel 610 is composed of two transparent substrates 611 and 712 and a liquid crystal layer 614 positioned therebetween. A transparent upper electrode is formed on the upper substrate 611, and a transparent lower electrode is formed on the lower substrate 612.
  • the upper substrate 611 is also referred to as a color filter layer including a color filter for displaying color.
  • a color filter layer including a color filter for displaying color.
  • the backlight unit 620 is positioned below the liquid crystal panel 610 to uniformly supply light toward the liquid crystal panel 610.
  • the backlight unit 620 includes a light guide plate 621 and a light source 622 for supplying light to the light guide plate 621.
  • the light guide plate 621 may be made of a transparent material, for example, a transparent acrylic panel.
  • various patterns may be formed on the surface, and a prism film, a reflective film 623, or the like may be attached to the surface.
  • the light source 622 supplies light to the light guide plate 621.
  • FIG. 6 illustrates a light source 622 in the form of an LED, various types of light sources 622 may be used.
  • the position of the light source 622 is not limited to the side of the light guide plate 621 as shown in FIG. 6 and may be formed at various positions.
  • the mold 630 covers the side surface of the backlight unit 620 in combination with the circumference of the liquid crystal panel 610 and the backlight unit 620.
  • FIG. 7 is a side sectional view showing a display module 700 of a mobile terminal related to the present invention.
  • the display module 700 is disposed in an area defined by the front case 701.
  • the backlight unit 720 is disposed in an area defined by the mold 730.
  • the mold 730 includes the panel support part 731 and sidewall parts 732 extending from the panel support part 731 in the front direction of the display module 700 to cover the side surface of the liquid crystal panel 710.
  • the mold 730 may be configured of only a panel support part 731 whose upper surface is coupled around the lower surface of the liquid crystal panel 710.
  • the panel support 731 of the mold 730 surrounds the backlight unit 720.
  • An upper surface of the mold 730 is in contact with a lower surface of the liquid crystal panel 710 to fix the backlight unit 720 and the liquid crystal panel 710.
  • the mold 730 may further include a sidewall portion 732 extending from the panel support 731 as described above, and the side portion 732 covers the side surface of the liquid crystal panel 710.
  • the side wall portion 732 protects the side surfaces of the liquid crystal panel 710 and the backlight unit 720 and supports the force pressed by the glass 711 on the front surface.
  • the mold 730 covers the side surface of the backlight unit 720, light may be emitted from the side surface of the backlight unit 720 through the side surface of the panel support 731.
  • the bright mold 730 When the bright mold 730 is used, light may be reflected on the sidewall portion 732 of the mold 730 to be incident to the side of the liquid crystal panel 710.
  • light leakage may occur due to light incident through an abnormal path in addition to the normal path incident from the rear of the liquid crystal panel 710.
  • the mold 730 may be configured of only the panel support part 731 without the side wall part 732 being omitted. In this case, light incident to the mold 730 is not incident to the side of the liquid crystal panel 710. This structure can block the light incident to the side by removing the structure that is a problem of light leakage phenomenon.
  • a case protrusion (not shown) may be further provided on the side of the case 701.
  • the protection function of the liquid crystal panel 710 which the side wall portion 732 of the mold 730 is in charge of, may replace the case protrusion.
  • the case protrusion is integrally formed with the case 701, so there is no surface reflecting light toward the liquid crystal panel 710. Accordingly, the case protrusion may prevent light from being incident on the side surface of the liquid crystal panel 710.
  • the quantum dot phosphor according to the present invention will be described, and the quantum dot composite using the quantum dot phosphor will be described.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram of a quantum dot 41 related to the present invention.
  • the quantum dot 41 is composed of a nano-sized core 41a made of an inorganic material and an organic ligand 41c for stabilizing the core 41a.
  • Various quantum dots 41 have been reported, such as II-VI, III-V, IV-VI, and I-III-V.
  • the core 41a is very unstable because it has a very large surface area and volume ratio.
  • Unstable surfaces and traps affect light generation and result in non-fluorescent energy release, which absolutely lowers quantum efficiency.
  • What has been reported as a means to prevent quantum efficiency degradation is that the core 41a is wrapped in a shell 41b made of an inorganic material, thereby making the quantum dot 41 stable.
  • the quantum dot phosphor uses the quantum dot described in FIG. 8 as a phosphor.
  • the quantum dot phosphor is excited by primary light provided from a light source to emit secondary light of a wavelength different from that of the primary light.
  • the quantum dot phosphor may be excited by blue primary light provided from a light source to emit green or red secondary light.
  • the primary light and the secondary light may be classified into before and after being absorbed by the quantum dot phosphor.
  • Light that excites the quantum dot phosphor such as light provided from a light source, is classified as primary light.
  • Light emitted from the quantum dot phosphor is classified as secondary light.
  • the fluorescence of the quantum dot 41 is light generated when the excited electrons descend from the conduction band to the valence band.
  • the quantum dot phosphor has a full width at half maximum (FWHM, the width of the position having a half value of the maximum value in the relative spectral distribution) than the conventional phosphor, which is advantageous for high color reproduction.
  • the quantum dot phosphor When blue primary light is used as a light source, the quantum dot phosphor is excited by blue primary light and emits green or red secondary light. Thus, when the primary light and the secondary light are combined, white light may be formed.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram of a quantum dot fluorescent film 840 and a backlight unit 800 having the same.
  • the backlight unit 800 of FIG. 9 illustrates a direct type as an example.
  • the backlight unit 800 of the present invention is not necessarily limited to the direct type.
  • the backlight unit 800 includes a light source and a quantum dot fluorescent film 840.
  • the light source is formed to provide primary light.
  • the light source may include a light emitting diode 810 that emits light by applying current.
  • the light emitting diode 810 may be disposed on one surface of the printed circuit board 860.
  • a reflective plate is formed on one surface of the printed circuit board 860, and a light emitting diode 810 may be disposed on the reflective plate.
  • the reflector reflects lost light that does not face the quantum dot fluorescent film 840 to the quantum dot fluorescent film 840.
  • the light emitting diode 810 illustrated in FIG. 9 is configured to emit blue primary light.
  • the quantum dot fluorescent film 840 is a component including a quantum dot phosphor 841.
  • the quantum dot fluorescent film 840 is configured to emit three primary light using primary light provided from the light emitting diode 810.
  • the quantum dot phosphor 841 is excited by primary light provided from the light emitting diode 810 to emit secondary light having a wavelength different from that of the primary light.
  • the configuration of the quantum dot phosphor 841 may vary depending on the light source and the inorganic phosphor. As shown in FIG. 9, when the light emitting diode 810 emits blue primary light, the quantum dot composite 840 includes a green light emitting quantum dot phosphor 841a and a red light emitting quantum dot phosphor 841b.
  • the green light emitting quantum dot phosphor 841a is excited by the blue primary light provided from the light emitting diode 810 to give the green secondary light.
  • the red light emitting quantum dot phosphor 841b is excited by the blue primary light provided from the light emitting diode 810 to emit red secondary light.
  • the backlight unit 800 may emit ternary light including blue primary light, green secondary light, and red secondary light.
  • the light source includes a light emitting diode emitting blue primary light
  • the backlight unit may include a green light emitting inorganic phosphor or a red light emitting inorganic phosphor.
  • the quantum dot fluorescent film includes a red light emitting quantum dot phosphor.
  • the red light emitting quantum dot phosphor is excited by blue primary light provided from the light emitting diode and green primary light provided from the green light emitting inorganic phosphor to emit red secondary light. Blue light is provided from a light emitting diode, green light is provided from a green light emitting inorganic phosphor, and red light is provided from a red light emitting quantum dot phosphor. Therefore, the backlight unit may emit three-way light even without the green light-emitting quantum dot phosphor.
  • the quantum dot fluorescent film includes a green light emitting quantum dot phosphor.
  • the green light emitting quantum dot phosphor is excited by blue primary light provided from the light emitting diode to emit green secondary light. Blue light is provided from a light emitting diode, green light is provided from a green light emitting quantum dot phosphor, and red light is provided from a red light emitting inorganic phosphor. Therefore, the backlight unit may emit three-way light even without the red light-emitting quantum dot phosphor.
  • the quantum dot phosphors 841a and 841b are disposed to be spaced apart from the light emitting diodes 810 so as to suppress the shortening of the lifespan caused by the heat of the light emitting diodes 810.
  • the quantum dot fluorescent film 840 is disposed to be spaced apart from the light emitting diode 810 to form a remote phosphor structure.
  • the remote phosphor means that the light source and the phosphor are components separated from each other, and are spaced apart from each other.
  • the quantum dot fluorescent film 840 is disposed to face the light emitting diodes 810, and may receive blue primary light directly from the light emitting diodes 810.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of a quantum dot fluorescent tube 940 and a backlight unit 900 having the same.
  • FIG. 10 illustrates an edge type backlight unit 900 in which a light source is disposed at an edge of the light guide plate 920.
  • the backlight unit 900 of the present invention is not necessarily limited to the edge type.
  • the backlight unit 900 includes a light source, a quantum dot fluorescent tube 940, and a light guide plate 920.
  • the light source is formed to provide primary light.
  • the light source may include a light emitting diode 910 that emits blue primary light.
  • the quantum dot phosphors 941a and 941b are disposed to be spaced apart from the light emitting diodes 910 so as to suppress the shortening of the lifetime of the light emitting diodes 901 due to heat.
  • the structure of the backlight unit 900 illustrated in FIG. 10 is different from that of the backlight unit 800 illustrated in FIG. 9, but is the same in that the quantum dot phosphor 941 is spaced apart from the light emitting diode 910.
  • the quantum dot fluorescent tube 940 is disposed spaced apart from the light emitting diode 910 to form a remote phosphor structure.
  • the quantum dot fluorescent tube 940 is disposed to face the light emitting diode 910 and receives primary light directly from the light emitting diode 910.
  • the quantum dot fluorescent tube 940 is disposed between the light emitting diode 910 and the light guide plate 920.
  • the light guide plate 920 is disposed on an opposite side of the light emitting diode 910 based on the quantum dot fluorescent tube 940. Three-way light emitted from the quantum dot fluorescent tube 940 is guided by the light guide plate 920 to be directed to the liquid crystal panel described above.
  • the quantum dot fluorescent tube 940 is configured to emit three-way light using the primary light provided from the light emitting diode 910.
  • Quantum dot fluorescent tube 940 includes quantum dot phosphor 941.
  • the quantum dot phosphor 941 is excited by primary light provided from the light emitting diode 910 to emit secondary light having a wavelength different from that of the primary light.
  • the type of the quantum dot phosphor 941 may be changed according to the light source and the inorganic phosphor, as described above with reference to FIG. 9.
  • the light emitting diodes 910 may emit blue primary light.
  • the quantum dot fluorescent tube 940 includes a green light emitting quantum dot phosphor 941a and a red light emitting quantum dot phosphor 941b.
  • the green light emitting quantum dot phosphor 941a is excited by primary light to emit green secondary light.
  • the red light emitting quantum dot phosphor 941b is excited by primary light to emit red secondary light.
  • the backlight unit 900 emits ternary light including blue primary light, green secondary light, and red secondary light.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram of a composite 1040 including a quantum dot phosphor 1041 and an optical cutting agent 1041.
  • the composite 1040 may include a quantum dot phosphor 1041, a scattering agent 1042, a matrix 1043, and an optical cutting agent 1044.
  • the quantum dot phosphor 1041 is excited by primary light provided from a light source to emit secondary light having a wavelength different from that of the primary light.
  • the quantum dot phosphor 1041 shown in FIG. 11 is shown to include a green light emitting quantum dot phosphor 1041a and a red light emitting quantum dot phosphor 1041b. Accordingly, it can be estimated that the light source may be made of only a light emitting diode (not shown) that emits blue primary light.
  • the efficiency of the composite 1040 is directly related to the cost of the product, the performance of the product and the size of the product. Only when the quantum dot composite 1040 having a high efficiency can be used to reduce the unit cost of the product, it is possible to implement a slimmer backlight unit.
  • the quantum dot composite 1040 having high efficiency means that only a small number of quantum dot phosphors 1041 may sufficiently emit three-way light.
  • a scattering agent 1042 is used to scatter primary light.
  • the scattering agent 1042 scatters the primary light so as to increase the amount of light converted from the primary light to the secondary light by the quantum dot phosphor 1041.
  • Scattering agent 1042 improves the efficiency of the composite 1040 through scattering of primary light.
  • the scattering agent 1042 prevents secondary light emitted from the quantum dot phosphor 1041 from being reabsorbed by the other quantum dot phosphor 1041 and improves the extraction efficiency of the secondary light. Accordingly, the scattering agent 1042 may improve the efficiency of the quantum dot composite 1040.
  • the matrix 1043 is made to support the quantum dot phosphor 1041 and the scattering agent 1042.
  • the matrix 1043 may be formed by curing of the resin.
  • the quantum dot phosphor 1041 and the scattering agent 1042 are dispersed inside the matrix 1043.
  • the composite 1040 can be formed in the form of a film or tube by the matrix 1043.
  • the color gamut of the display device depends on the wavelength of the three-way light provided by the backlight unit and the half width in the light spectrum. The narrower the half width, the higher the color gamut of the display device.
  • the half width is known to be difficult to reduce due to the intrinsic properties of the material and the dispersion of the process.
  • the factor for determining the half width is attributable to the size distribution of particles and defects on the surface.
  • the present invention uses the optical cutting agent 1044 to overcome this limitation of the prior art.
  • Light cutting agent 1044 absorbs light of a particular wavelength from the primary or secondary light to reduce the half width of the peak in the light spectrum.
  • the matrix 1043 is made to support the quantum dot phosphor 1041, the scattering agent 1042, and the light cutting agent 1044.
  • the quantum dot phosphor 1041, the scattering agent 1042, and the optical cutting agent 1044 are dispersed in the matrix 1043.
  • the quantum dot phosphor 1041, the scattering agent 1042, the optical cutting agent 1044, and the matrix 1043 form a composite 1040.
  • the composite 1040 may be formed in the form of a film or tube.
  • the backlight unit may have the structure described with reference to FIG. 9.
  • the light emitting diode may be disposed on one surface of the printed circuit board, and the composite 1040 may be disposed to face the light emitting diode at a position spaced apart from the printed circuit board.
  • the backlight unit may be formed in the structure described with reference to FIG. 10 or the structure of FIG. 18 to be described later.
  • the light emitting diode may be disposed at the edge of the light guide plate
  • the composite 1040 may be disposed between the light emitting diode and the light guide plate.
  • the composite 1040 may be formed in the form of a film and arranged to face one surface of the light guide plate.
  • the light cutting agent 1044 may include at least one of a dye, a pigment, and a luminescent dye.
  • the dyes, pigments and luminescent dyes all serve as light cutting agents 1044 in the present invention to reduce the half width of the light spectral peak.
  • each of dyes, pigments and light emitting dyes will be described.
  • the dye absorbs light of a certain wavelength.
  • Pigments also absorb light of a certain wavelength.
  • Dyes and pigments are substances that make colors that correspond to wavelengths that are not absorbed. Dyes and pigments are common in that they are colorants. However, dyes are generally used in the state dissolved in a solvent, and pigments are different from each other in that they are used in the form of particles dispersed in a solvent. However, in the present invention, both the dye and the pigment may be used as the optical cutting agent 1044, it is not used for a completely different purpose to distinguish from each other.
  • the dye may include, for example, at least some of red dyes, green dyes, blue dyes and violet dyes.
  • Pigments, like dyes may include, for example, at least some of red pigments, green pigments, blue pigments, and purple pigments.
  • the red dye or the red pigment reflects light of 620-650 nm. This means that the main reflection peak of red dye or red pigment in the light spectrum is formed at 620-650 nm.
  • a greenish dye or greenish pigment reflects light at 520-550 nm. This means that the main reflection peak of the greenish dye or greenish pigment in the light spectrum is formed at 520-550 nm. Green dyes absorb some of the shorter wavelengths of blue light and the longer wavelengths of red light.
  • Blue dyes or blue pigments reflect light of 440-460 nm. This means that the main reflection peak of the blue dye or the blue pigment in the light spectrum is formed at 440 nm to 460 nm. Blue dyes absorb mainly orange light.
  • Purple dyes or purple pigments reflect light of 400-460 nm. This means that the main reflection peak of the violet dye or violet pigment in the light spectrum is formed at 400 to 460 nm.
  • the dye or pigment absorbs light of 480-520 nm, 540-630 nm or more than 650 nm. This means that the absorption peak of the dye or pigment in the light spectrum is formed at 480-520 nm, 540-630 nm or 650 nm.
  • luminescent dyes may also be used as the optical cutting agent 1044 of the present invention.
  • Luminescent dyes absorb light of a particular wavelength and emit longer wavelengths than absorbed light.
  • the luminescent dye absorbs light of 480 to 520 nm, 540 to 630 nm or more than 650 nm to give light of 620 to 650 nm, 520 to 550 nm, 440 to 460 nm or 400 to 460 nm. It has an absorption peak of luminescent dye in the light spectrum of 480-520 nm, 540-630 nm or 650 nm, and an emission peak of 620-650 nm, 520-550 nm, 440-460 nm or 400-460 nm. It means to be.
  • the dyes and pigments having the reflection wavelength and the absorption wavelength described above, and the light emitting dyes having the absorption wavelength and the emission wavelength described above all correspond to the optical cutting agent 1044 capable of reducing the half width of the peak in the light spectrum. do.
  • the reflected and absorbed wavelength ranges are important factors related to the half width reduction of peaks in the light spectrum.
  • FIG. 12 is a light spectrum showing the wavelength-specific transmittance of light for green dye.
  • the horizontal axis of the light spectrum represents the wavelength of light (nm), and the vertical axis represents the transmittance (%).
  • the low light transmittance in the specific wavelength range means that the light absorption in the wavelength range is high.
  • an absorption peak of light in the light spectrum of the green dye is formed in a range of about 687 nm. It can be seen that the dye dyeing green through the absorption peak of light absorbs light having a wavelength of about 687 nm. In addition, since the absorption peak of green dye is higher than 650 nm, it can be seen that the green dye can be used as the optical cutting agent of the present invention.
  • FIG. 13 is a light spectrum showing the wavelength-specific transmittance of light for a violet pigment.
  • the absorption peak of light in the light spectrum of the violet pigment is formed in the range of about 583 nm. It can be seen that the pigment which gives a purple color through the absorption peak of light absorbs light having a wavelength of about 583 nm. In addition, since the absorption peak of the violet pigment is in the range of 540 ⁇ 630 nm, it can be seen that the violet pigment can be used as the optical cutting agent of the present invention.
  • FIG. 14 is a light spectrum showing the transmittance of each wavelength of light with respect to a light emitting dye emitting red color.
  • the horizontal axis of the light spectrum represents the wavelength of light (nm) and the vertical axis is an arbitrary unit representing the relative light intensity.
  • the absorption peak of light in the light spectrum of the light emitting dye emitting red color is formed in the range of about 593 nm, and the emission peak is formed in the range of about 638 nm.
  • the luminescent dye that emits red through the absorption peak and the emission peak absorbs light having a wavelength of about 593 nm, and emits light having a wavelength of about 638 nm.
  • the absorption peak of the red light emitting dye is in the range of 540 ⁇ 630 nm and the light emission peak is in the range of 620 ⁇ 650 nm, it can be seen that the red light emitting dye can be used as the optical cutting agent of the present invention. .
  • 15 is a conceptual diagram of a quantum dot fluorescent film 1140a and an optical cutting film 1140b.
  • the optical cutting agent 1144 of FIG. 15 is disposed on a layer different from the quantum dot phosphor 1141.
  • the quantum dot fluorescent film 1140a includes a quantum dot phosphor 1141, a scattering agent 1142, and a first matrix 1143a.
  • the first matrix 1143a is formed to support the quantum dot phosphor 1141 and the scattering agent 1142.
  • the quantum dot phosphor 1141 and the scattering agent 1142 are dispersed in the first matrix 1143a.
  • the quantum dot phosphor 1141, the scattering agent 1142, and the first matrix 1143a form the quantum dot fluorescent film 1140a.
  • the quantum dot phosphor 1141, the scattering agent 1142, and the first matrix 1143a may form the quantum dot fluorescent film 1140a.
  • the structure of the film and the tube refer to FIGS. 9 and 10, respectively.
  • the optical cutting film 1140b includes a second matrix 1143b and an optical cutting agent 1144.
  • the second matrix 1143b is configured to support the light cutting agent 1144.
  • the optical cutting agent 1144 is dispersed in the second matrix 1143b.
  • the optical cutting agent 1144 and the second matrix 1143b form the optical cutting film 1140b.
  • the light cutting film 1140b is laminated on the quantum dot fluorescent film 1140a or the quantum dot fluorescent tube (not shown).
  • the structure of the backlight unit including the quantum dot fluorescent film 1140a and the light cutting film 1140b will be replaced with the description of FIG. 9 and FIG. 17 to be described later.
  • the structure of the backlight unit including the quantum dot fluorescent tube and the light cutting film is replaced with the description of FIG. 10 and FIG. 18 to be described later.
  • FIG. 16 is a conceptual diagram of a composite 1240 including an optical cutting agent 1244 and a quantum dot phosphor 1241 dispersed in a bead 1245.
  • the composite 1240 includes a quantum dot phosphor 1241, a scattering agent 1242, a matrix 1243, and an optical cutting agent 1244. Since the description of other components is the same as the description of FIG. 14, the description thereof is replaced with the above description, and the difference from FIG. 14 will be described.
  • the composite 1240 further includes a bead 1245 configured to support the quantum dot phosphor 1241 and the optical cutting agent 1244.
  • Bead 1245 may be considered to correspond to another matrix that is distinct from matrix 1243.
  • the quantum dot phosphor 1241 and the optical cutting agent 1244 are dispersed in the beads 1245.
  • the beads 1245 including the quantum dot phosphor 1241 and the light cutting agent 1244 are again dispersed in the matrix 1243.
  • the beads 1245 are dispersed in the matrix 1243 to form a composite with the matrix 1243.
  • the composite 1240 may be formed in the form of a film or tube.
  • the composite 1240 formed in the form of a film will be replaced with the description of FIG. 9 and FIG. 17 to be described later.
  • the composite 1240 formed in the form of a tube is replaced with the description of FIG. 10 and FIG. 18 to be described later.
  • FIG. 17 is a conceptual diagram illustrating a process of light when the quantum dot fluorescent film 1340a and the light cutting film 1340b are applied to the backlight unit 1300.
  • an arrow means a light propagation path.
  • reference numerals of the following rules are given to arrows in FIG. 17.
  • the primary light such as light provided from a light source or emitted from an inorganic phosphor, is assigned a 1 in the tenth position. Secondary light emitted from the quantum dot phosphor is given 2 in the tenth position.
  • blue primary light provided from a light source is given the reference numeral 10a.
  • a is given to blue light
  • b is given to green light
  • c is given to red light.
  • green secondary light is given the reference numeral 20b.
  • FIG. 17 since the quantum dot fluorescent film 1340a and the light cutting film 1340b are shown as separate components, the configuration illustrated in FIG. 17 corresponds to the configuration described with reference to FIG. 12.
  • the quantum dot fluorescent film 1340a is spaced apart from the light emitting diode 1310 to form a remote phosphor structure. Since the quantum dot fluorescent film 1340a is disposed to be spaced apart from the light emitting diode 1310, the shortening of the life of the quantum dot phosphor (not shown) due to the heat of the light emitting diode 1310 can be suppressed. As illustrated in FIG. 17, the quantum dot fluorescent film 1340a may be disposed between the light guide plate 1320 and the optical sheet 1350.
  • the light emitting diode 1310 emits blue primary light 10a.
  • the light guide plate 1320 guides the primary light 10a.
  • the reflective plate 1330 reflects the primary light 10a, and the reflected primary light 10a passes through the light guide plate 1320 and enters the quantum dot fluorescent film 1340a.
  • the quantum dot fluorescent film 1340a emits ternary light using the primary light 10a.
  • the quantum dot fluorescent film 1340a of the present invention includes quantum dot phosphors (refer to 1141a and 1141b in Fig. 15. Reference numerals are omitted below).
  • the green light emitting quantum dot phosphor is excited by blue primary light 10a to emit green secondary light 20b.
  • the red light emitting quantum dot phosphor 1141b is excited by the blue primary light 10a to emit the red secondary light 20c.
  • the quantum dot fluorescent film 1340a emits blue primary light 10a, green secondary light 20b, and red secondary light 20c.
  • the backlight unit 1300 may emit white light by the combination of the blue primary light 10a, the green secondary light 20b, and the red secondary light 20c.
  • the optical cutting film 1340b includes an optical cutting agent (not shown), which absorbs light of a specific wavelength from the primary light or the secondary light so as to reduce the half width of the peak in the light spectrum.
  • the light cutting film 1340b is laminated on the quantum dot fluorescent film 1340a.
  • the light cutting film 1340b is disposed on the opposite side of the light guide plate 1320 based on the quantum dot fluorescent film 1340a.
  • the half width of the peak in the light spectrum may be reduced by the light cutting film 1340b.
  • the present invention can reduce the half width of the peak by using an optical cutting agent, and can increase the color reproducibility of the display device by reducing the half width.
  • FIG. 18 is another conceptual diagram illustrating the progress of light when the tube-type composite 1440 is applied to the backlight unit 1400.
  • the light emitting diode 1410 emits blue primary light 10a.
  • the composite 1440 emits tertiary light using the primary light 10a.
  • the composite 1440 may include, for example, a quantum dot phosphor 1041 (see FIG. 11), a scattering agent 1042 (see FIG. 11), a matrix 1043 (see FIG. 11), and a light cutting agent 1044, as described with reference to FIG. 11. 11).
  • the composite may include a quantum dot phosphor 1241 (see FIG. 16), a scattering agent 1242 (see FIG. 16), a matrix 1243 (see FIG. 16), and an optical cutting agent 1244 (see FIG. 16) as described in FIG. 16. ) May include dispersed beads 1245 (see FIG. 16).
  • a quantum dot phosphor, a scattering agent, and an optical cutting agent are dispersed in a resin and then cured in the form of a film or tube to form a film or tube-type composite.
  • the resin becomes the matrix described above.
  • thermosetting resin As the resin for dispersing the quantum dot phosphor and the scattering agent, a thermosetting resin, a photocuring resin or a dry curing resin may be used. In case of using thermosetting resin and photocuring resin, heat and light are used to cure the resin. In the case of using a dry curing resin, the quantum dot phosphor and the scattering agent are dispersed in a solvent, and then heat is applied to cure the resin.
  • the composite 1440 shown in FIG. 18 is formed in the form of a tube.
  • Composite 1440 is disposed spaced apart from light emitting diode 1410 to form a remote phosphor structure. Since the composite 1440 is disposed to be spaced apart from the light emitting diode 1410, the shortening of the life of the quantum dot phosphor (not shown) due to the heat of the light emitting diode 1410 can be suppressed.
  • the composite 1440 may be disposed between the light emitting diode 1410 and the light guide plate 1420.
  • the quantum dot phosphor (not shown) is excited by the primary light 10a to emit secondary light 20b, 20c having a wavelength different from that of the primary light 10a.
  • the green light emitting quantum dot phosphor (not shown) is excited by the blue primary light 10a to emit the green secondary light 20b.
  • the red light emitting quantum dot phosphor (not shown) is excited by the blue primary light 10a to emit the red secondary light 20c.
  • the composite 1440 emits blue primary light 10a, green secondary light 20b, and red secondary light 20c.
  • the backlight unit 1400 may emit white light by the combination of the blue primary light 10a, the green secondary light 20b, and the red secondary light 20c.
  • Light cutting agents absorb light of a particular wavelength from primary or secondary light to reduce the half width of the peak in the light spectrum.
  • the quantum dot phosphor and the optical cutting agent form one component called the composite 1440.
  • the half width of the peak in the light spectrum can be reduced by the optical cutting agent.
  • the light guide plate 1420 guides the primary light 10a and the secondary light 20b and 20c.
  • the reflector plate 1430 reflects the primary light 10a and the secondary light 20b and 20c, and the reflected primary light 10a and the secondary light 20b and 20c pass through the light guide plate 1420 to the optical sheet 1450. Incident.
  • 19A is a light spectrum showing color gamut in a display device that does not use an optical cutting agent.
  • 19B is a light spectrum showing color gamut in a display device using an optical cutting agent.
  • the horizontal axis represents the wavelength of light and the vertical axis represents the transmittance.
  • Three peaks are observed in each spectrum, showing the peaks of blue light, green light, and red light in order from left to right.
  • the color gamut of the display device of FIG. 19A corresponds to about 120%
  • the color gamut of the display device of FIG. 19B corresponds to about 130%.
  • the present invention can reduce the half width of a peak in the light spectrum by using an optical cutting agent including a dye, a pigment, or a light emitting dye. As the half width of the peak is reduced, the present invention can realize high color reproducibility of the display device.
  • the present invention overcomes these limitations by using an optical cutting agent including a dye, a pigment, or a luminescent dye, and proposes a method of increasing the color reproducibility of the display device.
  • the backlight unit and the display apparatus having the same described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments may be selectively combined with each or all of the embodiments so that various modifications can be made. It may be configured.
  • the present invention can be used in various industrial fields related to a display device for displaying image information and a backlight unit that is a component of the display device.

Landscapes

  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 광 스펙트럼에서 반치폭의 축소를 통해 디스플레이장치의 고색재현율을 구현할 수 있는 백라이트유닛을 제공한다. 본 발명에서 제공하는 백라이트유닛은, 1차광을 제공하도록 형성되는 광원; 상기 광원으로부터 제공되는 1차광에 의해 여기되어 상기 1차광과 다른 파장의 2차광을 방출하고, 상기 광원으로부터 이격되게 배치되는 양자점 형광체; 및 상기 1차광 또는 상기 2차광으로부터 특정 파장의 빛을 흡수하는 광 커팅제를 포함한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비하는 디스플레이 장치
본 발명은 양자점 형광체(quantum dot phosphor)를 이용한 백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고색재현을 구현하기 위한 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
백라이트 유닛은 영상이 사용자의 눈에 보일 수 있도록 액정패널의 배면에 빛을 비춰주는 기능을 한다. 액정패널은 자체적으로 빛을 내지 못하기 때문에 백라이트 유닛이 액정패널의 배면에 빛을 고르게 비춰주어야 사용자가 디스플레이 장치에서 출력되는 영상을 시각적으로 인식할 수 있다.
백라이트 유닛은 광원을 포함하며, 광원은 기술의 발전에 의해 냉음극형광램프(Cold Cathode Flourscent lamp; CCFL)에서 발광다이오드(Light Emmiting Diode; LED)를 이용하기에 이르렀다. 발광다이오드는 전력 소모가 적고, 수명이 길 뿐만 아니라, 작은 크기의 소자로 만들기 용이하므로, 냉음극형광램프에 비하여 많은 장점을 가지고 있다.
발광다이오드를 광원으로 사용하는 백라이트 유닛에서 백색광을 형성하는 방식은 여러 가지가 있을 수 있다.
1) 대표적으로 백색광은 각각 청색광, 적색광, 녹색광을 방출하는 발광다이오드들로부터 방출되는 빛의 조합에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 이 방식은 발광다이오드의 수를 지나치게 많이 필요로 하고, 추가적인 피드백 시스템이 요구되어 디스플레이 장치의 단가를 높이는 원인이 된다.
2) 백색광을 형성하는 다른 방식은 청색광을 방출하는 발광다이오드와 황색(YAG) 형광체를 조합하는 것이다. 이 방식은 청색광, 적색광, 녹색광을 조합하는 방식에 비해 필요로 하는 발광다이오드의 수가 1/3로 줄고 피드백 시스템을 요구하지 않으므로 디스플레이 장치의 제조 비용을 절약할 수 있다. 그러나 이 방식은 제한적인 색 재현성을 보이는 한계가 있다.
이러한 한계를 극복하고자 최근에는 기존의 황색 형광체를 양자점(Quantum Dot; QD)으로 대체하는 접근 방식이 보고되고 있다. 양자점 형광체는 일반적인 형광체와는 다른 성질을 갖는다. 양자점은 물질의 종류와 입자의 크기에 따라 다양한 파장의 빛을 내는 특징이 있다. 예를 들어, 입자의 크기가 작을수록 양자점은 짧은 파장의 빛을 내고, 입자의 크기가 클수록 긴 파장의 빛을 낸다. 따라서, 양자점의 크기를 조절하면 적외선부터 자외선 영역까지 원하는 파장의 빛을 낼 수 있다.
양자점 형광체는 광원으로부터 제공된 1차광에 의해 여기되어 1차광과 다른 파장의 2차광을 방출한다. 여기서 1차광이란 발광다이오드 같은 광원으로부터 방출된 빛을 의미한다. 2차광이란 양자점 형광체에 의해 1차광으로부터 여기된 빛을 의미한다.
디스플레이 장치의 색재현율이란 디스플레이 장치의 색을 표현하는 능력을 말한다. 디스플레이 장치의 색재현율은 기존 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)의 색재현영역 ATSC(Advanced Television System Committee) 대비 몇% 인지 또는 새로운 방송규격인 DPI(Dot per Inch) 대비 몇% 인지로 표현된다. 색재현율을 정하는 주요 인자는 백라이트 유닛에서 방출되는 삼원광의 파장과 반치폭(Full Width at Half Maximum; FWHM, 상대분광분포에서 최대값의 1/2값을 갖는 위치의 폭)이다.
반치폭이 좁은 백라이트 유닛일수록 디스플레이 장치의 고색재현을 구현할 수 있다. 예를 들어, InP계 양자점 형광체를 사용한 백라이트 유닛의 반치폭은 약 50㎚ 이하이며, Cd계 양자점 형광체를 사용한 백라이트 유닛의 반치폭은 약 30㎚ 이하다. InP계 양자점 형광체를 사용한 백라이트 유닛의 반치폭이 Cd계 양자점 형광체를 사용한 백라이트 유닛의 반치폭보다 넓으므로, 전자의 색재현율이 후자에 비하여 떨어진다.
모든 발광다이오드에서 파장은 조절하기 쉽다. 그러나, 반치폭은 물질 고유의 특정과 공정의 산포로 인하여 줄이기 어려운 것으로 알려져 있다. 특히 양자점 형광체를 이용하는 백라이트 유닛의 경우 반치폭을 결정하는 인자가 입자의 사이즈 분포와 표면의 결함 등에 기인한다. 따라서, 양자점 형광체를 이용하는 백라이트 유닛은 반치폭을 줄이기 위하여 많은 공정의 개선을 필요로 하나, 그 과정에서 수율 저하가 예상된다.
본 발명의 일 목적은 광 스펙트럼에서 피크의 반치폭 감소를 통해 고색재현율을 구현할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 고색재현을 구현함과 아울러 양자점 형광체의 수명 단축을 억제할 수 있는 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 백라이트 유닛은, 1차광을 제공하도록 형성되는 광원; 상기 광원으로부터 제공되는 1차광에 의해 여기되어 상기 1차광과 다른 파장의 2차광을 방출하고, 상기 광원으로부터 이격되게 배치되는 양자점 형광체; 및 상기 1차광 또는 상기 2차광으로부터 특정 파장의 빛을 흡수하는 광 커팅제를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 광 커팅제는, 특정 파장의 빛을 흡수 또는 반사하는 염료; 특정 파장의 빛을 흡수 또는 반사하는 안료; 및 특정 파장의 빛을 흡수하여 흡수된 빛보다 장파장의 빛을 방출하는 발광 염료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광 커팅제는 적색, 녹색, 청색 또는 자색을 내는 염료들 또는 안료들로 이루어질 수 있다.
상기 적색을 내는 염료 또는 안료는 620~650㎚의 빛을 반사하고, 상기 녹색을 내는 염료 또는 안료는 520~550㎚의 빛을 반사하며, 상기 청색을 내는 염료 또는 안료는 440~460㎚의 빛을 반사하고, 상기 자색을 내는 염료 또는 안료는 400~460㎚의 빛을 반사할 수 있다.
상기 염료 또는 안료는 480~520㎚, 540~630㎚ 또는 650㎚ 이상의 빛을 흡수할 수 있다.
상기 광 커팅제는 480~520㎚, 540~630㎚ 또는 650㎚ 이상의 빛을 흡수하여 620~650㎚, 520~550㎚, 440~460㎚ 또는 400~460㎚의 빛을 내는 발광 염료들을 포함할 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 백라이트 유닛은 상기 양자점 형광체와 상기 광 커팅제를 지지하도록 이루어지는 매트릭스를 더 포함하고, 상기 양자점 형광체, 상기 광 커팅제 및 상기 매트릭스는 복합체를 형성할 수 있다.
상기 광원은 인쇄회로기판의 일면 상에 배치되고, 상기 복합체는 필름의 형태로 형성되며 상기 인쇄회로기판으로부터 이격된 위치에서 상기 광원을 마주하도록 배치될 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고, 상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며, 상기 복합체는 튜브의 형태로 형성되고 상기 광원과 상기 도광판의 사이에 배치될 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고, 상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며, 상기 복합체는 필름의 형태로 형성되고 상기 도광판의 일면을 마주하도록 배치될 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 백라이트 유닛은, 상기 양자점 형광체를 지지하도록 이루어지는 제1매트릭스; 및 상기 광 커팅제를 지지하도록 이루어지는 제2매트릭스를 더 포함하고, 상기 양자점 형광체는와 상기 제1매트릭스는 양자점 형광 필름 또는 양자점 형광 튜브를 형성하며, 상기 광 커팅제와 상기 제2매트릭스는 광 커팅 필름을 형성하고, 상기 광 커팅 필름은 상기 양자점 형광 필름 또는 상기 양자점 형광 튜브에 적층될 수 있다.
상기 광원은 인쇄회로기판의 일면 상에 배치되고, 상기 양자점 형광 필름은 상기 인쇄회로기판으로부터 이격된 위치에 상기 광원을 마주하도록 배치되며, 상기 광 커팅 필름은 상기 제1매트릭스를 기준으로 상기 광원의 반대쪽에 배치될 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고, 상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며, 상기 양자점 형광 튜브는 상기 도광판의 일면을 마주하도록 배치되고, 상기 광 커팅 필름은 상기 양자점 형광 튜브를 기준으로 상기 도광판의 반대쪽에 배치될 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고, 상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며, 상기 양자점 형광 필름은 상기 도광판의 일면을 마주하도록 배치되고, 상기 광 커팅 필름은 상기 양자점 형광 필름을 기준으로 상기 도광판의 반대쪽에 배치될 수 있다.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 백라이트 유닛은, 상기 양자점 형광체와 상기 광 커팅제를 지지하도록 이루어지는 비드; 및 상기 비드를 지지하도록 이루어지는 매트릭스를 더 포함하고, 상기 비드는 내부에 상기 양자점 형광체와 상기 광 커팅제를 포함하며, 상기 매트릭스와 복합체를 형성할 수 있다.
상기 광원은 인쇄회로기판의 일면 상에 배치되고, 상기 복합체는 필름의 형태로 형성되며 상기 인쇄회로기판으로부터 이격된 위치에 상기 광원을 마주하도록 배치될 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고, 상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며, 상기 복합체는 튜브의 형태로 형성되고 상기 광원과 상기 도광판의 사이에 배치될 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고, 상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며, 상기 복합체는 필름의 형태로 형성되고 상기 도광판의 일면을 마주하도록 배치될 수 있다.
또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 장치를 개시한다.
디스플레이 장치는, 액정패널; 및 상기 액정패널의 배면으로 빛을 방출하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 1차광을 제공하도록 형성되는 광원; 상기 광원으로부터 제공되는 1차광을 여기시켜 상기 1차광과 다른 파장의 2차광을 방출하고, 상기 광원으로부터 이격되게 배치되는 양자점 형광체; 및 상기 1차광 또는 상기 2차광으로부터 특정 파장의 빛을 흡수하는 광 커팅제를 포함한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 1) 양자점 형광체를 포함하는 매트릭스에 분산되거나, 2) 양자점 형광체를 포함하는 매트릭스 위에 적층되거나, 3) 비드에 분산된 염료, 안료 또는 발광 염료를 이용하여 1차광 또는 2차광의 반치폭을 줄일 수 있다.
또한 본 발명은, 광스펙트럼의 반치폭 감소를 통해 별도의 추가 공정 없이 고색재현을 달성할 수 있다. 본 발명은 고색 재현을 위해 필요한 두꺼운 칼라 필터 대신 일반적인 칼라 필터를 디스플레이 장치에 사용할 수 있게 한다.
또한 본 발명은, 양자점 형광체가 광원으로부터 이격된 원격 형광체 구조를 가지므로, 광원으로부터 전달되는 열에 의한 양자점 형광체의 수명 단축을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 디스플레이 장치의 개념도.
도 2는 본 발명과 관련된 백라이트 유닛의 분해 사시도.
도 3은 본 발명과 관련된 백라이트 유닛의 측단면도.
도 4는 하우징에 결합된 액정 패널과 광학시트를 나타낸 개념도.
도 5는 에지 방식의 디스플레이 장치를 나타낸 개념도.
도 6은 본 발명과 관련된 이동 단말기의 디스플레이 모듈을 도시한 분해 사시도.
도 7은 본 발명과 관련된 이동 단말기의 디스플레이 모듈을 도시한 측단면도.
도 8은 본 발명과 관련된 양자점의 개념도.
도 9는 양자점 형광 필름 및 이를 구비하는 백라이트 유닛의 개념도.
도 10은 양자점 형광 튜브 및 이를 구비하는 백라이트 유닛의 개념도.
도 11은 양자점 형광체와 광 커팅제를 포함하는 복합체의 개념도.
도 12는 녹색을 내는 염료에 대한 빛의 파장별 투과율을 나타내는 광 스펙트럼.
도 13은 자색을 내는 안료에 대한 빛의 파장별 투과율을 나타내는 광 스펙트럼.
도 14는 적색을 내는 발광 염료에 대한 빛의 파장별 투과율을 나타내는 광 스펙트럼.
도 15는 양자점 형광 필름과 광 커팅 필름의 개념도.
도 16은 비드에 분산된 광 커팅제와 양자점 형광체를 포함하는 복합체의 개념도.
도 17은 백라이트 유닛에 양자점 형광 필름과 광 커팅 필름을 적용했을 때 빛의 진행 과정을 도시한 개념도.
도 18은 백라이트 유닛에 튜브 형태의 복합체를 적용했을 때 빛의 진행 과정을 도시한 다른 개념도.
도 19a는 광 커팅제를 사용하지 않는 디스플레이 장치에서의 색재현율을 나타내는 광 스펙트럼.
도 19b는 광 커팅제를 사용하는 디스플레이 장치에서의 색재현율을 나타내는 광 스펙트럼.
이하, 본 발명에 관련된 양자점 복합체 및 이를 구비하는 백라이트 유닛에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명을 명확하고 상세하게 설명하기 위해, 백라이트 유닛과 디스플레이 장치에 대하여 먼저 설명하고, 이어서 상기 백라이트 유닛에 적용되는 양자점 및 양자점 형광체에 대하여 설명한다. 다음으로, 양자점 형광체를 적용한 백라이트 유닛에 대하여 설명하고, 본 발명에서 제안하는 광 커팅제를 적용한 백라이트 유닛에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 디스플레이 장치(100)의 개념도다.
도 1의 디스플레이 장치(100)는 텔레비전에 적용된 것을 일 예로 도시하였다. 그러나 본 발명의 디스플레이 장치(100)는 반드시 텔레비전에 한정되는 것은 아니고, 스마트폰이나 태블릿 등의 이동 단말기, 모니터 등에도 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 액정 패널(110), 백라이트 유닛(120), 커버(130), 하우징(135), 구동부(140) 및 후면 케이스(150)를 포함할 수 있다.
상기 액정 패널(110)은 화상이 구현되는 부분으로, 액정층을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 제 1 기판(111) 및 제 2 기판(112)을 포함할 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, TFT 어레이 기판으로 불리는 제 1 기판(111)에는 다수의 스캔 라인과 데이터 라인이 매트릭스 형상으로 교차하여 복수의 화소가 정의될 수 있다. 각각의 화소에는 신호를 온/오프할 수 있는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)가 구비될 수 있다. 각각의 화소에는 박막 트랜지스터에 각각 연결된 화소전극이 위치할 수 있다.
그리고 컬러필터 기판으로 불리는 제 2 기판(112)에는, 복수의 화소에 각각 대응되는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터가 구비될 수 있다. 제2기판(112)에는 컬러필터들을 각각 둘러싸며 스캔 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등의 비표시소자를 가리는 블랙 매트릭스(black matrix)가 구비될 수 있다. 또한, 제2기판(112)에는 컬러필터와 블랙 매트릭스를 덮는 투명한 공통전극이 구비될 수 있다.
또한, 액정 패널(110)의 적어도 일 측에는 인쇄회로기판이 연성회로기판 또는 테이프캐리어패키지(Tape Carrier Package: TCP)와 같은 연결부재를 매개로 연결되며, 인쇄회로기판은 모듈화 과정에서 하우징(135)의 배면으로 밀착 배치될 수 있다.
상기와 같은 구조의 액정 패널(110)에서는, 스캔 라인으로부터 전달되는 게이트 구동회로(113)의 온/오프 신호에 의해 각 스캔 라인 별로 선택된 박막 트랜지스터가 온(On)되면, 데이터 구동회로(114)의 데이터 전압이 데이터 라인을 통해서 해당 화소전극으로 전달된다. 이에 따라 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명의 디스플레이 장치(100)는 액정 패널(110)의 배면에서 액정 패널(110)로의 빛을 제공할 수 있는 백라이트 유닛(120)을 구비할 수 있다.
백라이트 유닛(120)은 광학 어셈블리(123) 및 광학 어셈블리(123) 상에 배치되는 복수의 광학시트(125)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 복수의 광학시트(125) 중 적어도 하나는 양자점 복합체를 포함하는 필름일 수 있다. 백라이트 유닛(120)의 자세한 설명은 후술하기로 한다.
전술한 액정 패널(110) 및 백라이트 유닛(120)은 커버(130) 및 하우징(135)을 통해 모듈화될 수 있다. 액정 패널(110)의 전면에 위치하는 커버(130)는 탑커버일 수 있다. 커버(130)는 액정 패널(110)의 상면 및 측면을 덮는 사각의 액자틀 형상으로, 커버(130)의 전면은 개구되어 액정 패널(110)에서 구현되는 화상을 노출시킬 수 있다.
또한, 백라이트 유닛(120)의 후면에 위치하는 하우징(135)은 바텀 플레이트(135a) 및 서포팅 플레이트(135b)로 구성될 수 있다. 바텀 플레이트(135a)는 바텀커버일 수 있다. 바텀 플레이트(135a)는 액정 패널(110) 및 백라이트 유닛(120)과 결합하여 디스플레이 장치(100)의 지지대 역할을 하는 것으로, 사각 모양의 판 형상으로 이루어질 수 있다. 서포팅 플레이트(135b)는 커버(130)와 바텀 플레이트(135a)와 결합될 수 있도록 형성되며, 백라이트 유닛(120)을 서포팅하는 역할을 할 수 있다.
하우징(135)의 일면에는 구동부(140)가 배치될 수 있다. 구동부(140)는 구동 제어부(141), 메인보드(142) 및 전원공급부(143)를 포함할 수 있다. 구동 제어부(141)는 타이밍 컨트롤러로 일 수 있으며, 액정 패널(110)의 각 구동회로에 동작 타이밍을 조절한다. 메인보드(142)는 타이밍 컨트롤러에 V싱크, H싱크 및 R, G, B 해상도 신호를 전달한다. 전원공급부(143)는 액정 패널(110) 및 백라이트 유닛(120)에 전원을 인가한다.
상기 구동부(140)는 구동부 섀시(145)에 의해 백라이트 유닛(120)의 후면에 위치하는 하우징(130)의 일면에 구비될 수 있다. 그리고, 구동부(140)는 후면 케이스(150)에 의해 감싸질 수 있다.
전술한 백라이트 유닛에 대해 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
도 2는 본 발명과 관련된 백라이트 유닛(200)의 분해 사시도다. 도 3은 본 발명과 관련된 백라이트 유닛(200)의 측단면도다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 백라이트 유닛(200)은 광학 어셈블리(210) 및 광학시트(250)를 포함할 수 있다.
상기 광학 어셈블리(210)는 제 1 층(215), 복수의 광원(217), 반사층(220), 제 2 층(230) 및 확산판(240)을 포함할 수 있다.
제 1 층(215) 상에 복수의 광원들(217)이 배치된다. 제2층(230)은 복수의 광원들(217)을 덮도록 형성되고, 제 1 층(215) 상에 배치된다.
제 1 층(215)은 기판일 수 있으며, 기판에는 복수의 광원들(217)이 실장될 수 있다. 그리고 기판에는 전원을 공급하는 어댑터(미도시)와 광원(217)을 연결하기 위한 전극 패턴(미도시)이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 기판의 상면에는 광원(217)과 어댑터(미도시)를 연결하기 위한 탄소나노튜브 전극 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
이러한 제 1 층(215)은 PCB(Printed Circuit Board) 기판일 수 있으며, PCB 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리카보네이트(PC) 또는 실리콘(Si) 등으로 이루어질 수 있다. 제1층(215)은 필름 형태로 형성될 수도 있다.
광원(217)은 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode) 칩 또는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 구비된 발광 다이오드 패키지 중 하나일 수 있다. 본 실시 예에서는 광원(217)으로서 발광다이오드(LED) 패키지인 것을 예로 설명하기로 하나, 본 발명의 광원(217)이 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.
광원(217)을 구성하는 발광다이오드 패키지는 발광면이 향하는 방향에 따라 탑 뷰(Top View) 방식과 사이드 뷰(Side View) 방식으로 나뉠 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원(217)은 발광면이 상측을 향해 형성되는 탑 뷰 방식의 LED 패키지 및 발광면이 측면을 향해 형성되는 사이드 뷰 방식의 LED 패키지 중 적어도 하나를 이용하여 구성될 수 있다.
광원(217)이 사이드 뷰 방식의 LED 패키지인 경우를 설명하면,. 복수의 광원들(217)은 각각 발광면이 측면에 배치되어, 측면 방향, 즉 제 1 층(215) 또는 반사층(220)이 연장된 방향으로 광을 방출할 수 있다. 이 구조는, 광원(217) 상에 형성된 제 2 층(230)의 두께를 감소시켜 백라이트 유닛(200)의 슬림화를 구현하고, 더 나아가 디스플레이 장치의 슬림화를 구현할 수 있다.
또한, 광원(217)은 적색, 청색, 녹색 등과 같은 컬러 중에서 적어도 한 컬러를 방출하는 유색 LED이거나 백색LED로 구성될 수 있다. 또한, 상기 유색 LED는 적색 LED, 청색 LED 및 녹색 LED 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 발광 다이오드의 배치 및 방출 광은 다양하게 변경 및 적용 가능하다.
제2층(230)은 제 1 층(215) 상에 배치되며, 복수의 광원들(217)을 덮는 형태로 형성된다. 제2층(230)은 광원(217)으로부터 방출되는 광을 투과시킴과 동시에 확산시켜, 광원(217)으로부터 방출되는 광이 균일하게 액정 패널로 제공되도록 할 수 있다.
제 1 층(215) 상에는 광원(217)으로부터 방출되는 광을 반사시키는 반사층(220)이 위치할 수 있다. 반사층(220)은 제 1 층(215) 상의 광원(217)이 형성된 영역을 제외한 영역에 형성될 수 있다. 반사층(220)은 광원(217)으로부터 방출되는 광을 반사하고, 제 2 층(230)의 경계로부터 전반사되는 광을 다시 반사시켜 광이 보다 넓게 퍼지도록 할 수 있다.
반사층(220)은 반사 물질인 금속 또는 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 반사층(220)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Ag) 또는 이산화 티타늄(TiO2)과 같이 높은 반사율을 가지는 금속 또는 금속 산화물을 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 반사층(220)은 상기 금속 또는 금속 산화물을 제 1 층(215) 상에 증착 또는 코팅하여 형성할 수 있으며, 금속 잉크를 인쇄하여 형성할 수도 있다. 여기서, 증착하는 방법으로는 열증착법, 증발법 또는 스퍼터링법과 같은 진공증착법을 사용할 수 있다. 코팅 또는 인쇄하는 방법으로는 프린팅법, 그라비아 코팅법 또는 실크스크린법을 사용할 수 있다.
한편, 제 1 층(215) 상에 위치한 제 2 층(230)은 광투과성 재질, 예를 들어 실리콘 또는 아크릴계 수지로 이루어질 수 있다. 그러나, 제 2 층(230)은 상기한 물질에 한정되지 않으며 다양한 수지(resin)로 이루어질 수 있다.
또한, 광원(217)으로부터 방출되는 광의 확산에 의해 백라이트 유닛(200)이 균일한 휘도를 가지도록 하기 위해, 제2 층(230)은 약 1.4 내지 1.6의 굴절율을 갖는 수지로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 층(230)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리에폭시(PE), 실리콘, 아크릴 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 재료로 형성될 수 있다.
그리고, 제 2 층(230)은 광원(217) 및 반사층(220)에 견고하게 밀착되도록 접착성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 2 층(230)은 불포화 폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시 프로필 메타크릴레이트, 히드록시 에틸 아크릴레이트, 아크릴 아미드, 메티롤 아크릴 아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 노말부틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제 2 층(230)은 액상 또는 겔(gel)상의 수지를 복수의 광원들(217) 및 반사층(220)이 형성된 제 1 층(215) 상에 도포한 후 경화시킴으로써 형성될 수 있으며, 또는 지지시트 상에 수지를 도포한 후 부분 경화하여 제 1 층(215) 상에 접착시켜 형성할 수도 있다.
제 2 층(230) 상에는 광원들(217)로부터 방출된 광이 상부로 확산될 수 있도록 확산판(240)이 구비될 수 있다. 확산판(240)은 제 2 층(230)에 접착될 수 있으며, 부가적인 접착부재를 이용하여 접착될 수도 있다. 그리고, 전술한 광학 어셈블리(210) 상에 광학시트(250)가 위치할 수 있으며, 광학시트(250) 중 적어도 하나는 양자점 복합체를 포함하는 필름일 수 있다.
도 4는 하우징에 결합된 액정 패널(400)과 광학시트(250)를 나타낸 개념도다.
도 4를 참조하면, 커버(300) 상에 액정 패널(400)이 위치하고, 액정 패널(400) 상에 광학시트(250)가 위치할 수 있다. 액정 패널(400)의 좌우측에는 복수의 게이트 구동회로(410)들이 배치되고, 액정 패널(400)의 하부에는 액정 패널(400)로부터 광학시트(250)의 위로 둘러싸며 배치된 인쇄회로기판(420)이 배치될 수 있다. 인쇄회로기판(420)에는 복수의 데이터 구동회로(430)들이 배치될 수 있다.
여기서, 커버(300) 상에 배치된 광학시트(250)는 커버(300)의 고정부(310)에 결합될 수 있다. 고정부(310)가 광학시트(250)의 홀(251)에 삽입될 수 있다.
보다 자세하게, 도 4의 A 영역을 살펴보면, 커버(300)의 상측벽에 형성된 고정부(310)는 돌출부(252)에 형성된 홀(251)에 삽입될 수 있다. 즉, 광학시트(250)의 홀(251)에 고정부(310)가 삽입된 형상으로 결합될 수 있다.
그리고, 도 4의 B 영역을 살펴보면, 커버(300)의 하측벽에 형성된 고정부(310)는 돌출부(252)에 형성된 홀(251)에 삽입될 수 있다. 여기서, 광학시트(250)의 돌출부(252)와 커버(300)의 고정부(310)는 액정 패널(400)의 데이터 구동회로(430)들 사이에 배치될 수 있다.
즉, 데이터 구동회로(430)가 커버(300)의 측면에 안착할 수 있는 영역을 확보하기 위해, 고정부(310)는 데이터구동회로(430)의 사이에 배치되고, 고정부(310)의 배치에 따라 광학시트(250)의 돌출부(252) 및 홀(251)도 데이터 구동회로(430)의 사이에 배치될 수 있다.
이하에서는 에지 방식으로 구분되는 디스플레이 장치에 대하여 설명한다.
도 5는 에지 방식의 디스플레이 장치(500)를 나타낸 개념도다.
도 5를 참조하면, 디스플레이 장치(500)는 바텀 플레이트(510), 광학 어셈블리(540), 광학시트(560) 및 액정 패널(570)을 포함할 수 있다.
바텀 플레이트(510)는 광학 어셈블리(540) 및 광학시트(560)를 수납하는 것으로, 하우징의 바텀 플레이트일 수 있다.
바텀 플레이트(510)에 수납된 광학 어셈블리(540)는 제 1 층(541) 및 광원(542)을 포함할 수 있다. 제 1 층(541)은 복수의 광원들(542)이 실장되는 기판일 수 있으며, 전원을 공급하는 어댑터(미도시)와 광원(542)을 연결하기 위한 전극 패턴(미도시)이 형성되어 있을 수 있다.
이러한 제 1 층(541)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리카보네이트(PC) 또는 실리콘(Si) 등으로 이루어져 복수의 광원들(542)이 실장되는 PCB(Printed Circuit Board) 기판일 수 있으며, 필름 형태로 형성될 수 있다.
광원(542)은 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode) 칩 또는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 구비된 발광 다이오드 패키지 중 하나일 수 있다. 본 실시 예에서는 광원(542)으로서 발광 다이오드 패키지인 것을 예로 설명하기로 한다.
광원(542)을 구성하는 LED 패키지는 발광면이 향하는 방향에 따라 탑 뷰(Top View) 방식과 사이드 뷰(Side View) 방식으로 나뉠 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원(542)은 발광면이 상측을 향해 형성되는 탑 뷰 방식의 LED 패키지 및 발광면이 측면을 향해 형성되는 사이드 뷰 방식의 LED 패키지 중 적어도 하나를 이용하여 구성될 수 있다.
도광판(543)은 광원(542)의 광이 방출되는 방향에 배치되며, 광원(542)으로부터 입사되는 광을 넓게 퍼지게하는 역할을 할 수 있다. 그리고, 반사판(544)은 도광판(543)의 하부에 배치되며, 도광판(543)에서 하부로 반사되는 광을 상부로 반사시키는 역할을 할 수 있다.
상기와 같이, 제 1 층(541) 및 광원(542)을 포함하는 광학 어셈블리(540)는 바텀 플레이트(510)의 측면에 위치하여, 에지 방식으로 광을 구현하는 백라이트 유닛으로 작용할 수 있다. 이러한 방식은 도 3에서 설명하였던 직하 방식과 구분되는 것이다.
한편, 도광판(543) 상에는 광학시트(560)가 위치할 수 있다. 광학시트(560)는 광을 확산시키는 확산시트 또는 광을 집광시키는 프리즘시트일 수 있으며, 복수 개로 이루어질 수 있다.
상기 광학시트(560)는 도광판(560) 상에 안착될 수 있으며, 바텀 플레이트(510)의 측벽에 형성된 고정부(520)에 결합될 수 있다. 여기서, 광학시트(560)는 복수의 홀(565)을 포함할 수 있다. 또한, 바텀 플레이트(510)는 복수의 고정부(520)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 광학시트(560)는 바텀 플레이트(510)의 측벽에 형성된 고정부(520)에 광학시트(560)의 홀(565)이 결합되어 바텀 플레이트(510)에 고정될 수 있다.
따라서, 광학 어셈블리(540)의 광원(542)들로부터 발생하는 열에 의해 수축 또는 팽창하여 광학시트(560)가 변형되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 백라이트 유닛의 광 균일도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 디스플레이 모듈을 구비하는 이동 단말기에 대하여 설명한다. 이동 단말기는 시각 정보를 출력하는 디스플레이 장치의 일 예에 해당한다. 디스플레이 모듈은 이동 단말기에서 시각 정보를 출력하는 기능을 한다.
본 명세서에서 설명되는 이동 단말기에는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함될 수 있다.
도 6은 본 발명과 관련된 이동 단말기의 디스플레이 모듈(600)을 도시한 분해 사시도이다.
도 6을 참조하면, 디스플레이 모듈(600)의 분해사시도로서, 액정 패널(610), 백라이트 유닛(620) 및 몰드(630)가 도시되어 있다.
액정 패널(610)은 트랜지스터에 신호를 인가하여 액정의 상변화를 유도함으로써 픽셀별로 원하는 색을 출력한다. 액정 패널(610)은 두 개의 투명기판(611, 712)과 그 사이에 위치하는 액정층(614)으로 이루어진다. 상부기판(611)에는 투명한 상부전극이 형성되고, 하부기판(612)에는 투명한 하부전극이 형성된다.
상부기판(611)에는 색상을 표시하기 위한 컬러필터를 포함하여 칼라필터층이라고도 한다. 상부전극과 하부전극의 전압을 제어하여 액정의 배열을 변화시킴으로써 후면의 백라이트 유닛(620)으로부터 공급되는 빛을 선택적으로 투과시킨다.
상기 백라이트 유닛(620)은 상기 액정 패널(610)의 하부에 위치하여 액정 패널(610)을 향해 균일하게 빛을 공급한다. 백라이트 유닛(620)은 크게 도광판(621)과 도광판(621)에 빛을 공급하는 광원(622)을 포함한다.
상기 도광판(621)은 투명한 재질이 이용되며, 투명한 아크릴 패널을 그 예로 들 수 있다. 광원(622)에서 공급되는 빛을 액정 패널(610)의 전면에 골고루 공급하기 위해 표면에는 다양한 패턴을 형성할 수 있고, 표면에 프리즘 필름이나 반사필름(623) 등을 부착할 수 있다.
광원(622)은 상기 도광판(621)에 빛을 공급하며, 도 6에는 LED형태의 광원(622)을 예로 도시하였으나, 광원(622)의 종류는 다양하게 이용될 수 있다. 또한 광원(622)의 위치도 도 6에 도시된 바와 같이 도광판(621)의 측면에 한정되지 않으며 다양한 위치에 형성될 수 있다.
몰드(630)는 액정 패널(610) 및 백라이트 유닛(620)의 둘레와 결합하여 백라이트 유닛(620)의 측면을 커버한다.
도 7은 본 발명과 관련된 이동 단말기의 디스플레이 모듈(700)을 도시한 측단면도다.
프론트 케이스(701)에 의해 정의되는 영역에는 디스플레이 모듈(700)이 배치된다. 몰드(730)에 의해 정의되는 영역에는 백라이트 유닛(720)이 배치된다.
몰드(730)는 상기 패널 지지부(731) 및 상기 패널 지지부(731)로부터 상기 액정 패널(710)의 측면을 커버하도록 디스플레이 모듈(700)의 전면 방향으로 연장되는 측벽부(732)를 포함한다. 이와 달리 몰드(730)는 상면이 상기 액정 패널(710)의 하면 둘레에 결합하는 패널 지지부(731)만으로 구성될 수 있다.
몰드(730)의 패널 지지부(731)는 상기 백라이트 유닛(720)을 둘러 싼다. 몰드(730)의 상면은 상기 액정 패널(710)의 하면 둘레에 접하여 상기 백라이트 유닛(720)과 상기 액정 패널(710)을 고정한다.
또한, 상기 패널 지지부(731)의 상면과 상기 액정 패널(710) 사이가 어두운 색상의 접착패드나 접착제(733)를 이용하여 결합되면, 몰드(730)의 결합부 사이로 빛이 새는 것을 방지할 수 있다.
상기 몰드(730)는 상술한 바와 같이 패널 지지부(731)로부터 연장된 측벽부(732)를 더 포함할 수 있으며, 측별부(732)는 액정 패널(710)의 측면을 커버한다. 상기 측벽부(732)는 상기 액정 패널(710)과 백라이트 유닛(720)의 측면을 보호하고, 전면의 글래스(711)에 의해 눌리는 힘을 지지하는 역할을 한다.
몰드(730)는 백라이트 유닛(720)의 측면을 커버하기 때문에, 백라이트 유닛(720)의 측면으로부터 상기 패널 지지부(731)의 측면을 통해 빛이 방출될 수 있다. 밝은 색의 몰드(730)를 이용하는 경우 빛은 몰드(730)의 측벽부(732)를 타고 반사되어 상기 액정 패널(710)의 측면으로 입사될 수 있다. 이처럼 상기 액정 패널(710) 후면에서 입사되는 정상적인 경로 이외에 비정상적인 경로로 입사되는 빛에 의해 빛샘현상이 나타날 수 있다. 이러한 빛샘 현상을 막기 위해 상기 몰드(730)에 빛이 입사되지 않도록 막거나, 몰드(730)에 입사된 빛이 다시 액정 패널(710)로 입사되지 않도록 커버할 필요가 있다.
도시한 바와 달리 몰드(730)는 측벽부(732)가 생략되고 패널 지지부(731)만으로 구성할 수 있다. 이 경우 몰드(730)로 입사된 빛이 액정 패널(710)의 측면으로 입사되지 않는다. 이 구조는 빛샘현상의 문제가 되는 구조를 제거함으로써 측면으로 입사되는 빛을 차단할 수 있다.
다만, 상기 몰드(730)는 상기 액정 패널(710)의 측면을 커버하는 측벽부가 없어 상기 액정 패널(1510)에 가해지는 힘을 분산시키기 어려워 외부의 충격에 의해 상기 액정 패널(1510)이 파손될 위험이 있다. 이를 방지하기 위해 케이스(701) 측면에 케이스 돌출부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 케이스 돌출부가 몰드(730)의 상면과 전면 글래스(711) 사이에 위치하면 몰드(730)의 측벽부(732)가 담당했던 액정 패널(710)의 보호 기능은 케이스 돌출부가 대체할 수 있다. 케이스 돌출부와 몰드(730) 사이는 경계가 있어 1차적으로 몰드(730)로 입사된 빛의 경로가 차단된다. 케이스 돌출부는 케이스(701)와 일체형으로 구성되어 있어 다시 액정 패널(710) 쪽으로 빛을 반사시키는 면이 없다. 따라서 케이스 돌출부는 빛이 액정 패널(710)의 측면으로 입사되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명과 관련된 양자점 형광체에 대하여 설명하고, 상기 양자점 형광체를 이용한 양자점 복합체에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명과 관련된 양자점(41)의 개념도다.
양자점(41)은 무기 물질로 이루어진 나노 크기의 코어(41a)와 상기 코어(41a)를 안정화시켜 주는 유기 리간드(41c)로 구성되어 있다. Ⅱ-Ⅵ족, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅳ-Ⅵ족, Ⅰ-Ⅲ-Ⅴ족 등 다양한 양자점(41)이 보고되고 있다. 예를 들어, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, HgS, HgSe, HgTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, Si, Ge 및 이들의 혼합물로 구성된 선택된 어느 하나가 사용될 수 있다.
일반적으로 코어(41a)는 매우 큰 표면적과 부피비를 갖기 때문에 매우 불안정하다. 또한, 코어(41a)의 불안정한 표면에 여러 가지 광 결합을 억제하는 트랩이 존재한다. 불안정한 표면과 트랩은 광 발생에 영향을 주고, 비 형광적인 에너지 방출을 도모하기 때문에 절대적으로 양자 효율을 낮춘다. 양자 효율 저하를 방지하기 위한 방편으로 보고되어 있는 것이 코어(41a)를 무기물로 이루어진 셸(41b)로 둘어싸게 하게 하여, 양자점(41)을 안정하게 만드는 것이다.
양자점 형광체란 도 8에서 설명한 양자점을 형광체로 이용한 것이다. 양자점 형광체는 광원으로부터 제공된 1차광에 의해 여기되어 상기 1차광과 다른 파장의 2차광을 방출한다. 예를 들어, 양자점 형광체는 광원으로부터 제공되는 청색의 1차광에 의해 여기되어 녹색 또는 적색의 2차광을 방출할 수 있다.
여기서, 1차광과 2차광은 양자점 형광체에 흡수되기 전과 후로 구분할 수 있다. 광원으로부터 제공되는 빛과 같이 양자점 형광체를 여기시키는 빛은 1차광으로 분류된다. 양자점 형광체로부터 방출되는 빛은 2차광으로 분류된다.
양자점(41)의 형광은 들뜬 상태의 전자가 전도대(conduction band)에서 가전자대(valence band)로 내려오면서 발생하는 빛이다. 양자점 형광체는 기존의 형광체보다 좁은 반치폭(Full Width at Half Maximum; FWHM, 상대분광분포에서 최대값의 1/2값을 갖는 위치의 폭)을 가지므로 고색재현에 유리하다.
청색의 1차광을 광원으로 사용한 경우 양자점 형광체는 청색의 1차광에 의해 여기되어 녹색 또는 적색의 2차광을 방출하므로, 상기 1차광과 2차광을 조합하면 백색광을 형성할 수 있다.
이하에서는 양자점을 형광체로 사용한 양자점 형광 필름, 양자점 형광체를 사용한 양자점 형광 튜브에 대하여 설명한다.
도 9는 양자점 형광 필름(840) 및 이를 구비하는 백라이트 유닛(800)의 개념도다.
도 9의 백라이트 유닛(800)은 직하형을 예시로 도시하였다. 그러나, 본 발명의 백라이트 유닛(800)이 반드시 직하형에 한정되는 것은 아니다.
백라이트 유닛(800)은 광원과 양자점 형광 필름(840)을 포함한다.
광원은 1차광을 제공하도록 형성된다. 앞서 설명한 바와 같이 광원은 전류를 인가받아 빛을 내는 발광다이오드(810)를 포함할 수 있다. 발광다이오드(810)는 인쇄회로기판(860)의 일면상에 배치될 수 있다. 도 9에 도시되지는 않았으나 인쇄회로기판(860)의 일면에는 반사판이 형성되고, 상기 반사판 위에 발광다이오드(810)가 배치되는 구성도 가능하다. 반사판은 양자점 형광 필름(840)을 향하지 못하는 손실광을 양자점 형광 필름(840)으로 반사시킨다. 도 9에 도시된 발광다이오드(810)는 청색의 1차광을 내도록 이루어진다.
양자점 형광 필름(840)은 양자점 형광체(841)를 포함하는 구성요소다. 양자점 형광 필름(840)은 발광다이오드(810)로부터 제공되는 1차광을 이용하여 삼원광을 방출하도록 이루어진다. 양자점 형광체(841)는 발광다이오드(810)로부터 제공되는 1차광에 의해 여기되어 상기 1차광과 다른 파장의 2차광을 방출한다.
양자점 형광체(841)의 구성은 광원과 무기 형광체에 따라 달라질 수 있다. 도 9와 같이 발광다이오드(810)가 청색의 1차광을 내는 경우, 양자점 복합체(840)는 녹색광 방출 양자점 형광체(841a)와 적색광 방출 양자점 형광체(841b)를 포함한다. 녹색광 방출 양자점 형광체(841a)는 발광다이오드(810)로부터 제공되는 청색의 1차광에 의해 여기되어 녹색의 2차광을 낸다. 적색광 방출 양자점 형광체(841b)는 발광다이오드(810)로부터 제공되는 청색의 1차광에 의해 여기되어 적색의 2차광을 낸다. 이에 따라 백라이트 유닛(800)은 청색의 1차광, 녹색의 2차광 및 적색의 2차광으로 이루어지는 삼원광을 방출할 수 있다.
도 9와 달리 광원은 청색의 1차광을 내는 발광다이오드를 포함하고, 백라이트 유닛에 녹색광 방출 무기 형광체 또는 적색광 방출 무기 형광체가 포함될 수도 있다.
백라이트 유닛이 청색의 1차광을 내는 발광다이오드와 녹색광 방출 무기 형광체를 포함하는 경우, 양자점 형광 필름은 적색광 방출 양자점 형광체를 포함한다. 적색광 방출 양자점 형광체는 발광다이오드로부터 제공되는 청색의 1차광과 녹색광 방출 무기 형광체로부터 제공되는 녹색의 1차광에 의해 여기되어 적색의 2차광을 방출한다. 청색광은 발광다이오드로부터 제공되고, 녹색광은 녹색광 방출 무기 형광체로부터 제공되며, 적색광은 적색광 방출 양자점 형광체로부터 제공된다. 따라서, 백라이트 유닛은 녹색광 방출 양자점 형광체가 없더라도 삼원광을 방출할 수 있다.
백라이트 유닛이 청색의 1차광을 내는 발광다이오드와 적색광 방출 무기 형광체를 포함하는 경우, 양자점 형광 필름은 녹색광 방출 양자점 형광체를 포함한다. 녹색광 방출 양자점 형광체는 발광다이오드로부터 제공되는 청색의 1차광에 의해 여기되어 녹색의 2차광을 방출한다. 청색광은 발광다이오드로부터 제공되고, 녹색광은 녹색광 방출 양자점 형광체로부터 제공되며, 적색광은 적색광 방출 무기 형광체로부터 제공된다. 따라서, 백라이트 유닛은 적색광 방출 양자점 형광체가 없더라도 삼원광을 방출할 수 있다.
본 발명에서 양자점 형광체(841a, 841b)는 발광다이오드(810)의 열에 의한 수명 단축을 억제하도록 상기 발광다이오드(810)로부터 이격되게 배치된다. 양자점 형광 필름(840)은 원격 형광체(Remote Phosphor) 구조를 형성하도록 발광다이오드(810)로부터 이격되게 배치된다. 원격 형광체란 광원과 형광체가 서로 분리된 구성요소이며, 서로 이격되어 있다는 것을 의미한다. 직하형의 백라이트 유닛(800)에서 양자점 형광 필름(840)은 발광다이오드(810)를 마주하도록 배치되며, 상기 발광다이오드(810)로부터 직접 청색의 1차광을 제공받을 수 있다.
도 10은 양자점 형광 튜브(940) 및 이를 구비하는 백라이트 유닛(900)의 개념도다.
도 10은 도광판(920)의 테두리에 광원이 배치되는 에지형의 백라이트 유닛(900)을 예시로 도시하였다. 그러나, 본 발명의 백라이트 유닛(900)이 반드시 에지형에 한정되는 것은 아니다.
백라이트 유닛(900)은 광원, 양자점 형광 튜브(940) 및 도광판(920)을 포함한다.
광원은 1차광을 제공하도록 형성된다. 광원은 청색의 1차광을 내는 발광다이오드(910)를 포함할 수 있다.
양자점 형광체(941a, 941b)는 발광다이오드(901)의 열에 의한 수명 단축을 억제하도록 상기 발광다이오드(910)로부터 이격되게 배치된다. 도 10에 도시된 백라이트 유닛(900)의 구조는 도 9에 도시된 백라이트 유닛(800)과 다르지만 양자점 형광체(941)가 발광다이오드(910)로부터 이격되어 있다는 점에서는 동일하다. 양자점 형광 튜브(940)는 원격 형광체(Remote Phosphor) 구조를 형성하도록 발광다이오드(910)로부터 이격되게 배치된다. 양자점 형광 튜브(940)는 발광다이오드(910)를 마주하도록 배치되며, 상기 발광다이오드(910)로부터 직접 1차광을 제공받는다.
양자점 형광 튜브(940)는 발광다이오드(910)와 도광판(920)의 사이에 배치된다. 도광판(920)은 양자점 형광 튜브(940)를 기준으로 발광다이오드(910)의 반대편에 배치된다. 양자점 형광 튜브(940)에서 방출되는 삼원광은 도광판(920)에 의해 가이드되어 앞서 설명한 액정패널로 향하게 된다.
양자점 형광 튜브(940)는 발광다이오드(910)로부터 제공되는 1차광을 이용하여 삼원광을 방출하도록 이루어진다. 양자점 형광 튜브(940)는 양자점 형광체(941)를 포함한다. 양자점 형광체(941)는 발광다이오드(910)로부터 제공되는 1차광에 의해 여기되어 상기 1차광과 다른 파장의 2차광을 방출한다. 양자점 형광체(941)의 종류가 광원과 무기 형광체에 따라 달라질 수 있는 것은 앞서 도 9에서 설명한 것으로 갈음한다.
발광다이오드(910)는 청색의 1차광을 낼 수 있다. 양자점 형광 튜브(940)는 녹색광 방출 양자점 형광체(941a) 및 적색광 방출 양자점 형광체(941b)를 포함한다. 녹색광 방출 양자점 형광체(941a)는 1차광에 의해 여기되어 녹색의 2차광을 방출한다. 적색광 방출 양자점 형광체(941b)는 1차광에 의해 여기되어 적색의 2차광을 방출한다. 백라이트 유닛(900)은 청색의 1차광, 녹색의 2차광 및 적색의 2차광으로 이루어지는 삼원광을 방출한다.
이하에서는 광 스펙트럼의 반치폭 감소를 통해 고색재현을 구현하는 본 발명의 구성에 대하여 설명한다.
도 11은 양자점 형광체(1041)와 광 커팅제(1041)를 포함하는 복합체(1040)의 개념도다.
복합체(1040)는 양자점 형광체(1041), 산란제(1042), 매트릭스(1043) 및 광 커팅제(1044)를 포함할 수 있다.
양자점 형광체(1041)는 앞서 설명한 바와 같이 광원으로부터 제공되는 1차광에 의해 여기되어 상기 1차광과 다른 파장의 2차광을 방출한다. 도 11에 도시된 양자점 형광체(1041)는 녹색광 방출 양자점 형광체(1041a)와 적색광 방출 양자점 형광체(1041b)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이에 따라 광원은 청색의 1차광을 내는 발광다이오드(미도시)만으로 이루어질 수 있음을 미루어 짐작할 수 있다.
복합체(1040)의 효율은 제품의 단가, 제품의 성능 및 제품의 크기와 직결된다. 높은 효율을 가진 양자점 복합체(1040)를 사용하여야 제품의 단가를 낮출 수 있으며, 더 슬림한 백라이트 유닛을 구현할 수 있다. 높은 효율을 가진 양자점 복합체(1040)는 적은 수의 양자점 형광체(1041)만으로도 충분히 삼원광을 방출할 수 있는 것을 의미한다.
따라서, 상대적으로 적은 수의 양자점 형광체(1041)만으로 삼원광을 방출하기 위해서는 1차광을 충분히 산란시킬 필요가 있다. 1차광을 산란시키기 위해서 산란제(1042)를 이용한다. 산란제(1042)는 양자점 형광체(1041)에 의해 1차광으로부터 2차광으로 변환되는 빛의 양을 증가시키도록 1차광을 산란시킨다.
산란제(1042)는 1차광의 산란을 통해 복합체(1040)의 효율을 향상시킨다. 또한 산란제(1042)는 양자점 형광체(1041)에서 방출된 2차광이 다른 양자점 형광체(1041)로 재흡수되는 것을 방지하고, 2차광의 추출 효율을 향상시킨다. 이에 따라 산란제(1042)는 양자점 복합체(1040)의 효율을 향상시킬 수 있다.
매트릭스(1043)는 양자점 형광체(1041)와 산란제(1042)를 지지하도록 이루어진다. 매트릭스(1043)는 레진(resin)의 경화에 의해 형성될 수 있다. 양자점 형광체(1041)와 산란제(1042)는 매트릭스(1043)의 내부에 분산된다. 매트릭스(1043)에 의해 복합체(1040)는 필름 또는 튜브의 형태로 형성될 수 있다.
디스플레이 장치의 색재현율은 백라이트 유닛에서 제공되는 삼원광의 파장과 광 스펙트럼에서 반치폭에 따라 달라진다. 반치폭이 좁을수록 디스플레이 장치의 고색재현율을 구현할 수 있다.
발광다이오드의 파장과 달리, 반치폭은 물질 고유의 특정과 공정의 산포로 인하여 줄이기 어려운 것으로 알려져 있다. 특히 양자점 형광체를 이용하는 백라이트 유닛의 경우 반치폭을 결정하는 인자가 입자의 사이즈 분포와 표면의 결함 등에 기인한다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 한계를 극복하고자 광 커팅제(1044)를 이용한다. 광 커팅제(1044)는 광 스펙트럼에서 피크의 반치폭을 축소시키도록 1차광 또는 2차광으로부터 특정 파장의 빛을 흡수한다.
도 11을 참조하면, 매트릭스(1043)는 양자점 형광체(1041), 산란제(1042) 및 광 커팅제(1044)를 지지하도록 이루어진다. 양자점 형광체(1041), 산란제(1042) 및 광 커팅제(1044)는 매트릭스(1043)에 분산된다. 양자점 형광체(1041), 산란제(1042), 광 커팅제(1044) 및 매트릭스(1043)를 복합체(1040)를 형성한다.
복합체(1040)는 필름이나 튜브의 형태로 형성될 수 있다.
복합체(1040)가 필름의 형태로 형성되는 경우, 백라이트 유닛은 도 9에서 설명한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 발광다이오드는 인쇄회로기판의 일면 상에 배치되고, 복합체(1040)는 인쇄회로기판으로부터 이격된 위치에서 발광다이오드를 마주하도록 배치될 수 있다.
복합체(1040)가 튜브의 형태로 형성되는 경우, 백라이트 유닛은 도 10에서 설명한 구조 또는 후술할 도 18의 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 발광다이오드는 도광판의 테두리에 배치되며, 복합체(1040)는 발광다이오드와 도광판의 사이에 배치될 수 있다. 이러한 구조 외에도 복합체(1040)가 필름의 형태로 형성되어 도광판의 일면을 마주하도록 배치되는 구조로 가능하다.
광 커팅제(1044)는 염료(dye), 안료(pigment) 및 발광 염료(luminescent dye) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 염료, 안료 및 발광 염료는 모두 본 발명에서 광 스펙트럼 피크의 반치폭을 축소시키는 광 커팅제(1044)로 작용 한다. 이하에서는 염료, 안료 및 발광 염료 각각에 대하여 설명한다.
염료는 특정 파장의 빛을 흡수한다. 안료도 특정 파장의 빛을 흡수한다. 염료와 안료는 흡수되지 않은 파장에 해당하는 색을 띄게 만드는 물질이다. 염료와 안료는 색소(colorant)라는 점에서는 공통된다. 그러나, 염료는 일반적으로 용매에 용해된 상태로 사용되고, 안료는 용매에 분산된 입자 상태로 사용되는 점에서 서로 차이가 있다. 다만, 본 발명에서 염료와 안료는 모두 광 커팅제(1044)로 사용될 수 있으며, 서로 구별되는 전혀 다른 용도로 사용되는 것은 아니다.
염료는 예를 들어 적색을 내는 염료, 녹색을 내는 염료, 청색을 내는 염료 및 자색을 내는 염료들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 안료도 염료와 마찬가지로 예를 들어, 적색을 내는 안료, 녹색을 내는 안료, 청색을 내는 안료 및 자색을 내는 안료들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
적색을 내는 염료 또는 적색을 내는 안료는 620~650㎚의 빛을 반사한다. 이것은 광 스펙트럼에서 적색을 내는 염료 또는 적색을 내는 안료의 주 반사 피크(peak)가 620~650㎚로 형성되는 것을 의미한다.
녹색을 내는 염료 또는 녹색을 내는 안료는 520~550㎚의 빛을 반사한다. 이것은 광 스펙트럼에서 녹색을 내는 염료 또는 녹색을 내는 안료의 주 반사 피크가 520~550㎚로 형성되는 것을 의미한다. 녹색을 내는 염료는 단파장의 청색광 일부와 장파장의 적색광 일부를 흡수한다.
청색을 내는 염료 또는 청색을 내는 안료는 440~460㎚의 빛을 반사한다. 이것은 광 스펙트럼에서 청색을 내는 염료 또는 청색을 내는 안료의 주 반사 피크가 440~460㎚로 형성되는 것을 의미한다. 청색을 내는 염료는 오렌지광을 주로 흡수한다.
자색을 내는 염료 또는 자색을 내는 안료는 400~460㎚의 빛을 반사한다. 이것은 광 스펙트럼에서 자색을 내는 염료 또는 자색을 내는 안료의 주 반사 피크가 400~460㎚로 형성되는 것을 의미한다.
염료 또는 안료는 480~520㎚, 540~630㎚ 또는 650㎚ 이상의 빛을 흡수한다. 이것은 광 스펙트럼에서 염료 또는 안료의 흡수 피크가 480~520㎚, 540~630㎚ 또는 650㎚로 형성되는 것을 의미한다.
염료와 안료 외에 발광 염료도 본 발명의 광 커팅제(1044)로 이용될 수 있다.
발광 염료는 특정 파장의 빛을 흡수하여 흡수된 빛보다 장파장의 빛을 방출한다. 발광 염료는 480~520㎚, 540~630㎚ 또는 650㎚ 이상의 빛을 흡수하여 620~650㎚, 520~550㎚, 440~460㎚ 또는 400~460㎚의 빛을 낸다. 이것은 광 스펙트럼에서 발광 염료의 흡수 피크가 480~520㎚, 540~630㎚ 또는 650㎚로 형성되고, 발광 피크가 620~650㎚, 520~550㎚, 440~460㎚ 또는 400~460㎚로 형성되는 것을 의미한다.
이상에서 설명한 반사 파장과 흡수 파장을 갖는 염료들과 안료들, 그리고 이상에서 설명한 흡수 파장과 발광 파장을 갖는 발광 염료들은 모두 광 스펙트럼에서 피크의 반치폭을 축소시킬 수 있는 광 커팅제(1044)에 해당한다. 반사 파장 범위와 흡수 파장 범위는 광 스펙트럼에서 피크의 반치폭 축소와 관련된 중요한 요소다.
이하에서는 도 12 내지 도 14를 참조하여 염료, 안료 및 발광 염료의 일 예들에 관하여 각각의 광 스펙트럼을 참고하여 설명한다.
도 12는 녹색을 내는 염료에 대한 빛의 파장별 투과율을 나타내는 광 스펙트럼이다.
광 스펙트럼의 가로축은 빛의 파장(㎚)을 나타내고, 세로축은 투과율(%)을 나타낸다. 특정 파장의 범위에서 빛의 투과율이 낮다는 것은, 그 파장의 범위에서 빛의 흡수율이 높다는 것을 의미한다.
도 12를 참조하면, 녹색을 내는 염료의 광 스펙트럼에서 빛의 흡수 피크는 약 687㎚ 내외의 범위에 형성되는 것을 확인할 수 있다. 빛의 흡수 피크를 통해 녹색을 내는 염료는 약 687㎚ 내외의 파장을 갖는 빛을 흡수함을 알 수 있다. 또한 녹색을 내는 염료의 흡수 피크가 650㎚보다 높으므로, 녹색을 내는 염료는 본 발명의 광 커팅제로 이용될 수 있음을 알 수 있다.
도 13은 자색을 내는 안료에 대한 빛의 파장별 투과율을 나타내는 광 스펙트럼이다.
광 스펙트럼의 가로축, 세로축 및 피크의 의미는 도 12에서 설명 것과 동일하다. 도 13을 참조하면, 자색을 내는 안료의 광 스펙트럼에서 빛의 흡수 피크는 약 583㎚ 내외의 범위에 형성되는 것을 확인할 수 있다. 빛의 흡수 피크를 통해 자색을 내는 안료는 약 583㎚ 내외의 파장을 갖는 빛을 흡수함을 알 수 있다. 또한 자색을 내는 안료의 흡수 피크가 540~630㎚의 범위 내에 있으므로, 자색을 내는 안료는 본 발명의 광 커팅제로 이용될 수 있음을 알 수 있다.
도 14는 적색을 내는 발광 염료에 대한 빛의 파장별 투과율을 나타내는 광 스펙트럼이다.
광 스펙트럼의 가로축은 빛의 파장(㎚)을 나타내고, 세로축은 상대적인 빛의 세기를 나타내는 임의의 단위(arbitrary unit)다.
도 14를 참조하면, 적색을 내는 발광 염료의 광 스펙트럼에서 빛의 흡수 피크는 약 593nm 내외의 범위에 형성되고, 발광 피크는 약 638㎚ 내외의 범위에 형성되는 것을 확인할 수 있다. 흡수 피크와 발광 피크를 통해 적색을 내는 발광 염료는 약 593nm 내외의 파장을 갖는 빛을 흡수하여, 약 638㎚ 내외의 파장을 갖는 빛을 방출하는 것을 알 수 있다. 또한 적색을 내는 발광 염료의 흡수 피크가 540~630㎚의 범위 내에 있고 발광 피크가 620~650㎚의 범위 내에 있으므로, 적색을 내는 발광 염료는 본 발명의 광 커팅제로 이용될 수 있음을 알 수 있다.
이하에서는 광 커팅제를 포함하는 백라이트 유닛의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
도 15는 양자점 형광 필름(1140a)과 광 커팅 필름(1140b)의 개념도다.
앞서 도 14에서 설명한 복합체(1040)와 달리 도 15의 광 커팅제(1144)는 양자점 형광체(1141)와 다른 레이어에 배치된다.
양자점 형광 필름(1140a)은 양자점 형광체(1141), 산란제(1142) 및 제1매트릭스(1143a)를 포함한다.
제1매트릭스(1143a)는 양자점 형광체(1141)와 산란제(1142)를 지지하도록 이루어진다. 양자점 형광체(1141)와 산란제(1142)는 제1매트릭스(1143a)에 분산된다. 양자점 형광체(1141), 산란제(1142) 및 제1매트릭스(1143a)는 양자점 형광 필름(1140a)을 형성한다. 양자점 형광 필름(1140a) 외에도 양자점 형광체(1141), 산란제(1142) 및 제1매트릭스(1143a)는 양자점 형광 필름(1140a)을 형성할 수 있다. 필름과 튜브의 구조는 각각 도 9와 도 10을 참조한다.
광 커팅 필름(1140b)은 제2매트릭스(1143b)와 광 커팅제(1144)를 포함한다.
제2매트릭스(1143b)는 광 커팅제(1144)를 지지하도록 이루어진다. 광 커팅제(1144)는 제2매트릭스(1143b)에 분산된다. 광 커팅제(1144) 및 제2매트릭스(1143b)는 광 커팅 필름(1140b)을 형성한다. 광 커팅 필름(1140b)은 양자점 형광 필름(1140a) 또는 양자점 형광 튜브(미도시)에 적층된다.
양자점 형광 필름(1140a)과 광 커팅 필름(1140b)을 포함하는 백라이트 유닛의 구조는 도 9 및 후술할 도 17에 대한 설명으로 갈음한다. 양자점 형광 튜브와 광 커팅 필름을 포함하는 백라이트 유닛의 구조는 도 10 및 후술할 도 18에 대한 설명으로 갈음한다.
도 16은 비드(1245)에 분산된 광 커팅제(1244)와 양자점 형광체(1241)를 포함하는 복합체(1240)의 개념도다.
복합체(1240)는 양자점 형광체(1241), 산란제(1242), 매트릭스(1243) 및 광 커팅제(1244)를 포함한다. 다른 구성요소에 대한 설명은 앞서 도 14에 대한 설명과 동일하므로 이에 대한 설명은 앞서 설명한 것으로 갈음하고, 여기서는 도 14와의 차이점에 대하여 설명한다.
복합체(1240)는 양자점 형광체(1241)와 광 커팅제(1244)를 지지하도록 이루어지는 비드(1245)를 더 포함한다. 비드(1245)는 매트릭스(1243)와 구별되는 또 다른 매트릭스에 해당한다고 볼 수 있다. 양자점 형광체(1241)과 광 커팅제(1244)는 비드(1245)에 분산된다. 그리고, 양자점 형광체(1241)와 광 커팅제(1244)를 포함하는 비드(1245)는 다시 매트릭스(1243)에 분산된다. 상기 비드(1245)는 매트릭스(1243)에 분산되어 매트릭스(1243)와 복합체를 형성한다.
복합체(1240)는 필름 또는 튜브의 형태로 형성될 수 있다. 필름의 형태로 형성되는 복합체(1240)에 대하여는 도 9 및 후술할 도 17에 대한 설명으로 갈음한다. 그리고, 튜브의 형태로 형성되는 복합체(1240)에 대하여는 도 10 및 후술할 도 18에 대한 설명으로 갈음한다.
도 17은 백라이트 유닛(1300)에 양자점 형광 필름(1340a)과 광 커팅 필름(1340b)을 적용했을 때 빛의 진행 과정을 도시한 개념도다.
도 17에서 화살표는 빛의 진행 경로를 의미한다. 구분을 위해 도 17에서는 화살표에 대해 다음과 같은 규칙의 도면부호를 부여한다.
(1) 광원으로부터 제공되거나 무기 형광체로부터 방출된 빛과 같이 1차광에는 십의 자리에 1을 부여한다. 양자점 형광체로부터 방출된 2차광에는 십의 자리에 2를 부여한다. 예를 들어 광원으로부터 제공된 청색의 1차광은 10a의 도면 부호를 부여받는다.
(8) 청색광에는 a를 부여하고, 녹색광에는 b를 부여하며, 적색광에는 c를 부여한다. 예를 들어, 녹색의 2차광은 20b의 도면 부호를 부여받는다.
도 17에서 양자점 형광 필름(1340a)과 광 커팅 필름(1340b)은 서로 별개의 구성요소 도시되어 있으므로, 도 17에 도시된 구성은 도 12에서 설명한 구성에 해당함을 알 수 있다.
양자점 형광 필름(1340a)은 원격 형광체 구조를 형성하도록 발광다이오드(1310)로부터 이격되게 배치된다. 양자점 형광 필름(1340a)이 발광다이오드(1310)로부터 이격되게 배치되어 있으므로, 발광다이오드(1310)의 열에 의한 양자점 형광체(미도시)의 수명 단축을 억제할 수 있다. 도 17에 도시한 바와 같이 양자점 형광 필름(1340a)은 도광판(1320)과 광학시트(1350)의 사이에 배치될 수 있다.
발광다이오드(1310)는 청색의 1차광(10a)을 방출한다. 도광판(1320)은 1차광(10a)을 가이드 한다. 반사판(1330)은 1차광(10a)을 반사하며, 반사된 1차광(10a)은 도광판(1320)을 지나 양자점 형광 필름(1340a)으로 입사된다.
양자점 형광 필름(1340a)은 1차광(10a)을 이용하여 삼원광을 방출한다. 본 발명의 양자점 형광 필름(1340a)은 양자점 형광체(도 15의 1141a, 1141b를 참조한다. 이하 도면 부호는 생략한다)를 포함한다. 녹색광 방출 양자점 형광체는 청색의 1 차광(10a)에 의해 여기되어 녹색의 2차광(20b)을 방출한다. 적색광 방출 양자점 형광체(1141b)는 청색의 1차광(10a)에 의해 여기되어 적색의 2차광(20c)을 방출한다. 양자점 형광 필름(1340a)은 청색의 1차광(10a), 녹색의 2차광(20b) 및 적색의 2차광(20c)을 방출한다. 백라이트 유닛(1300)은 청색의 1차광(10a), 녹색의 2차광(20b) 및 적색의 2차광(20c)의 조합에 의해 백색광을 방출할 수 있다.
광 커팅 필름(1340b)은 광 커팅제(미도시)를 포함하며, 광 커팅제는 광 스펙트럼에서 피크의 반치폭을 축소시키도록 1차광 또는 2차광으로부터 특정 파장의 빛을 흡수한다. 광 커팅 필름(1340b)은 양자점 형광 필름(1340a)에 적층된다. 양자점 형광 필름(1340a)을 기준으로 광 커팅 필름(1340b)은 도광판(1320)의 반대쪽에 배치된다.
광 커팅 필름(1340b)에 의해 광 스펙트럼에서 피크의 반치폭은 축소될 수 있다. 본 발명은 광 커팅제를 이용하여 피크의 반치폭을 축소하고, 반치폭의 축소를 통해 디스플레이 장치의 색재현율을 높일 수 있다.
도 18은 백라이트 유닛(1400)에 튜브 형태의 복합체(1440)를 적용했을 때 빛의 진행 과정을 도시한 다른 개념도다.
발광다이오드(1410)는 청색의 1차광(10a)을 방출한다.
복합체(1440)는 1차광(10a)을 이용하여 삼원광을 방출한다. 복합체(1440)는 예를 들어, 도 11에서 설명한 바와 같이 양자점 형광체(1041, 도 11 참조), 산란제(1042, 도 11 참조), 매트릭스(1043, 도 11 참조) 및 광 커팅제(1044, 도 11 참조)를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어 복합체는 도 16에서 설명한 바와 같이 양자점 형광체(1241, 도 16 참조), 산란제(1242, 도 16 참조), 매트릭스(1243, 도 16 참조), 광 커팅제(1244, 도 16 참조)가 분산된 비드(1245, 도 16 참조)를 포함할 수 있다.
양자점 형광체, 산란제 및 광 커팅제(또는 광 커팅제가 분산된 비드)를 레진에 분산시킨 후 필름 또는 튜브의 형태로 경화시키면 필름 또는 튜브 형태의 복합체가 형성된다. 레진은 앞서 설명한 매트릭스가 된다.
양자점 형광체와 산란제를 분산시키기 위한 레진으로 열경화 레진, 광경화 레진 또는 건조경화 레진이 사용될 수 있다. 열경화 레진과 광경화 레진을 이용하는 경우 각각 열과 빛을 이용하여 레진을 경화시킨다. 건조경화 레진을 이용하는 경우 용매(solvent)에 양자점 형광체와 산란제를 분산시킨 후 열을 가해 레진을 경화시킨다.
도 18에 도시된 복합체(1440)는 튜브의 형태로 형성된다. 복합체(1440)는 원격 형광체 구조를 형성하도록 발광다이오드(1410)로부터 이격되게 배치된다. 복합체(1440)가 발광다이오드(1410)로부터 이격되게 배치되어 있으므로, 발광다이오드(1410)의 열에 의한 양자점 형광체(미도시)의 수명 단축을 억제할 수 있다. 복합체(1440)는 발광다이오드(1410)와 도광판(1420)의 사이에 배치될 수 있다.
양자점 형광체(미도시)는 1차광(10a)에 의해 여기되어 1차광(10a)과 다른 파장의 2차광(20b, 20c)을 방출한다. 녹색광 방출 양자점 형광체(미도시)는 청색의 1차광(10a)에 의해 여기되어 녹색의 2차광(20b)을 방출한다. 적색광 방출 양자점 형광체(미도시)는 청색의 1차광(10a)에 의해 여기되어 적색의 2차광(20c)을 방출한다. 복합체(1440)는 청색의 1차광(10a), 녹색의 2차광(20b) 및 적색의 2차광(20c)을 방출한다. 백라이트 유닛(1400)은 청색의 1차광(10a), 녹색의 2차광(20b) 및 적색의 2차광(20c)의 조합에 의해 백색광을 방출할 수 있다.
광 커팅제(미도시)는 광 스펙트럼에서 피크의 반치폭을 축소시키도록 1차광 또는 2차광으로부터 특정 파장의 빛을 흡수한다. 도 17과 달리 양자점 형광체와 광 커팅제는 복합체(1440)라는 하나의 구성요소를 형성한다. 광 커팅제에 의해 광 스펙트럼에서 피크의 반치폭은 축소될 수 있다.
도광판(1420)은 1차광(10a) 및 2차광(20b, 20c)을 가이드 한다. 반사판(1430)은 1차광(10a)과 2차광(20b, 20c)을 반사하며, 반사된 1차광(10a)과 2차광(20b, 20c)은 도광판(1420)을 지나 광학시트(1450)로 입사된다.
이하에서는 광 커팅제에 의해 광 스펙트럼에서 달라지는 피크의 반치폭에 대하여 설명한다.
도 19a는 광 커팅제를 사용하지 않는 디스플레이 장치에서의 색재현율을 나타내는 광 스펙트럼이다. 도 19b는 광 커팅제를 사용하는 디스플레이 장치에서의 색재현율을 나타내는 광 스펙트럼이다.
각 스펙트럼에서 가로축은 빛의 파장을 나타내고, 세로축은 투과율을 나타낸다. 각 스펙트럼에서 3개의 피크가 관찰되는데, 왼쪽부터 오른쪽 순으로 청색광, 녹색광, 적색광의 피크를 나타낸다.
도 19a와 도 19b를 비교하면, 광 커팅제를 사용함에 따라 녹색광의 피크와 적색광의 피크 사이에 해당하는 빛의 투과율이 감소하고, 녹색광의 피크와 적색광의 피크의 반치폭이 축소된 것을 시각적으로 확인할 수 있다. 도 19a에 해당하는 디스플레이 장치의 색재현율은 약 120% 정도에 해당하고, 도 19b에 해당하는 디스플레이 장치의 색재현율을 약 130%에 해당한다.
이와 같이 본 발명은 염료, 안료 또는 발광 염료를 포함하는 광 커팅제를 이용하여 광 스펙트럼에서 피크의 반치폭을 축소할 수 있다. 피크의 반치폭이 축소됨에 따라 본 발명은 디스플레이 장치의 고색재현율을 구현할 수 있다.
향후 130% 이상의 색재현율을 확보하기 위해서는 양자점 형광체의 산포를 줄이는 기술적 발전이 이루어져야 할 것이다. 그러나, 배치 타입(batch type)과 유사한 생산 공정에서 양자점 형광체의 산포를 줄이기 위해서는 아직까지 그 기술적 난이도가 높고 수율이 떨어진다.
본 발명은 염료, 안료 또는 발광 염료를 포함하는 광 커팅제를 이용하여 이러한 한계를 극복하고, 디스플레이 장치의 색 재현율을 높이는 방안을 제시하였다.
이상에서 설명된 백라이트 유닛 및 이를 구비하는 디스플레이 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명은 영상 정보를 표시하기 위한 디스플레이 장치 및 그 디스플레이 장치의 구성요소인 백라이트 유닛과 관련된 다양한 산업 분야에 이용될 수 있다.

Claims (19)

1차광을 제공하도록 형성되는 광원;
상기 광원으로부터 제공되는 1차광에 의해 여기되어 상기 1차광과 다른 파장의 2차광을 방출하고, 상기 광원으로부터 이격되게 배치되는 양자점 형광체; 및
상기 1차광 또는 상기 2차광으로부터 특정 파장의 빛을 흡수하는 광 커팅제를 포함하는 백라이트유닛.
제1항에 있어서,
상기 광 커팅제는,
특정 파장의 빛을 흡수 또는 반사하는 염료;
특정 파장의 빛을 흡수 또는 반사하는 안료; 및
특정 파장의 빛을 흡수하여 흡수된 빛보다 장파장의 빛을 방출하는 발광 염료 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제2항에 있어서,
상기 광 커팅제는 적색, 녹색, 청색 또는 자색을 내는 염료들 또는 안료들로 이루어진 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제3항에 있어서,
상기 적색을 내는 염료 또는 안료는 620~650㎚의 빛을 반사하고,
상기 녹색을 내는 염료 또는 안료는 520~550㎚의 빛을 반사하며,
상기 청색을 내는 염료 또는 안료는 440~460㎚의 빛을 반사하고,
상기 자색을 내는 염료 또는 안료는 400~460㎚의 빛을 반사하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제2항에 있어서,
상기 염료 또는 안료는 480~520㎚, 540~630㎚ 또는 650㎚ 이상의 빛을 흡수하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제2항에 있어서,
상기 광 커팅제는 480~520㎚, 540~630㎚ 또는 650㎚ 이상의 빛을 흡수하여 620~650㎚, 520~550㎚, 440~460㎚ 또는 400~460㎚의 빛을 내는 발광 염료들을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제1항에 있어서,
상기 백라이트유닛은 상기 양자점 형광체와 상기 광 커팅제를 지지하도록 이루어지는 매트릭스를 더 포함하고,
상기 양자점 형광체, 상기 광 커팅제 및 상기 매트릭스는 복합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제7항에 있어서,
상기 광원은 인쇄회로기판의 일면 상에 배치되고,
상기 복합체는 필름의 형태로 형성되며, 상기 인쇄회로기판으로부터 이격된 위치에서 상기 광원을 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제7항에 있어서,
상기 백라이트유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고,
상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며,
상기 복합체는 튜브의 형태로 형성되고, 상기 광원과 상기 도광판의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제7항에 있어서,
상기 백라이트유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고,
상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며,
상기 복합체는 필름의 형태로 형성되고, 상기 도광판의 일면을 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제1항에 있어서,
상기 백라이트유닛은,
상기 양자점 형광체를 지지하도록 이루어지는 제1매트릭스; 및
상기 광 커팅제를 지지하도록 이루어지는 제2매트릭스를 더 포함하고,
상기 양자점 형광체와 상기 제1매트릭스는 양자점 형광 필름 또는 양자점 형광 튜브를 형성하며,
상기 광 커팅제와 상기 제2매트릭스는 광 커팅 필름을 형성하고,
상기 광 커팅 필름은 상기 양자점 형광 필름 또는 상기 양자점 형광 튜브에 적층되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제11항에 있어서,
상기 광원은 인쇄회로기판의 일면 상에 배치되고,
상기 양자점 형광 필름은 상기 인쇄회로기판으로부터 이격된 위치에 상기 광원을 마주하도록 배치되며,
상기 광 커팅 필름은 상기 제1매트릭스를 기준으로 상기 광원의 반대쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제11항에 있어서,
상기 백라이트유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고,
상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며,
상기 양자점 형광 튜브는 상기 도광판의 일면을 마주하도록 배치되고,
상기 광 커팅 필름은 상기 양자점 형광 튜브를 기준으로 상기 도광판의 반대쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제11항에 있어서,
상기 백라이트유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고,
상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며,
상기 양자점 형광 필름은 상기 도광판의 일면을 마주하도록 배치되고,
상기 광 커팅 필름은 상기 양자점 형광 필름을 기준으로 상기 도광판의 반대쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제1항에 있어서,
상기 백라이트유닛은,
상기 양자점 형광체와 상기 광 커팅제를 지지하도록 이루어지는 비드; 및
상기 비드를 지지하도록 이루어지는 매트릭스를 더 포함하고,
상기 비드는 내부에 상기 양자점 형광체와 상기 광 커팅제를 포함하며, 상기 매트릭스와 복합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제15항에 있어서,
상기 광원은 인쇄회로기판의 일면 상에 배치되고,
상기 복합체는 필름의 형태로 형성되며, 상기 인쇄회로기판으로부터 이격된 위치에 상기 광원을 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제15항에 있어서,
상기 백라이트유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고,
상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며,
상기 복합체는 튜브의 형태로 형성되고, 상기 광원과 상기 도광판의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
제15항에 있어서,
상기 백라이트유닛은 상기 광원으로부터 제공되는 빛을 가이드 하는 도광판을 더 포함하고,
상기 광원은 상기 도광판의 테두리에 배치되며,
상기 복합체는 필름의 형태로 형성되고, 상기 도광판의 일면을 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트유닛.
액정패널; 및
상기 액정패널의 배면으로 빛을 방출하는 백라이트유닛을 포함하고,
상기 백라이트유닛은,
1차광을 제공하도록 형성되는 광원;
상기 광원으로부터 제공되는 1차광을 여기시켜 상기 1차광과 다른 파장의 2차광을 방출하고, 상기 광원으로부터 이격되게 배치되는 양자점 형광체; 및
상기 1차광 또는 상기 2차광으로부터 특정 파장의 빛을 흡수하는 광 커팅제를 포함하는 디스플레이 장치.
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