KR101670781B1

KR101670781B1 - 표시 장치

Info

Publication number: KR101670781B1
Application number: KR1020150066530A
Authority: KR
Inventors: 최정옥; 권오관; 최성록
Original assignee: 주식회사 엘엠에스
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2016-10-31
Also published as: KR20160088207A

Abstract

표시 장치는 제1 파장 범위의 청색광 및 제2 파장 범위의 녹색광을 방출하는 광원, 상기 광원이 방출하는 광의 일부를 흡수하여 제3 파장 범위의 적색광으로 변환하여 방출하는 광변환층을 포함하는 파장 변환 시트 및 상기 파장 변환 시트 상에 배치된 표시 패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정을 이용하여 영상을 표시하는 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정을 이용한 표시 장치는 백색 LED(Light Emitting Diode) 등의 백색 광원이 방출하는 백색광이 표시 패널의 컬러 필터를 통과하여 컬러 영상을 표시한다. 상기 백색 광원은, 청색광을 방출하는 청색 발광 다이오드 칩(light emitting diode chip) 및 청색광을 이용하여 최종적으로 광원이 백색광을 방출하도록 하는 광전환층을 포함한다. 상기 광전환층은 형광체인 YAG(Yttrium Aluminum Garnet)를 주로 포함한다.

그러나, YAG 형광체는 적색광 파장대역과 녹색광 파장대역에 걸친 넓은 범위의 발광 스펙트럼을 갖기 때문에, YAG 형광체를 이용한 백색 광원이 방출하는 광은 표시 장치가 표시하는 영상의 휘도 및 색재현성을 저하시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해, 광전환층에 2종 이상의 형광체를 분산시키거나 안료(pigment)를 첨가하는 등의 대안이 제시되고 있으나 영상의 색재현성을 높이는데 한계가 있다. 이에 따라 상기 형광체가 적용된 백색 광원을 이용하는 표시 장치의 색재현성은 낮은 편이다.

본 발명의 일 목적은 영상의 휘도 및 색재현성을 향상시키는 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 파장 범위의 청색광 및 제2 파장 범위의 녹색광을 방출하는 광원, 상기 광원이 방출하는 광의 일부를 흡수하여 제3 파장 범위의 적색광으로 변환하여 방출하는 광변환층을 포함하는 파장 변환 시트 및 상기 파장 변환 시트 상에 배치된 표시 패널을 포함하되, 하기 식 1의 관계를 만족한다.

[식 1]

0.25 <

< 0.9

여기서, A는 상기 광원이 방출하는 청색광과 녹색광이 상기 파장 변환 시트를 거치지 않고 표시 패널로 제공된 경우에 표시 패널 상에서 측정되는 광 스펙트럼을 조정-전 스펙트럼이라 하고, 상기 광원이 방출하는 청색광과 녹색광이 상기 파장 변환 시트를 거쳐 표시 패널로 제공된 경우에 표시 패널 상에서 측정되는 광 스펙트럼을 조정-후 스펙트럼이라 할 때, 상기 제1 파장 범위에서의 조정-전 광스펙트럼의 면적과 조정-후 광스펙트럼의 면적 차이를 나타내며, B는 제2 파장 범위에서의 조정-전 광스펙트럼의 면적과 조정-후 광스펙트럼의 면적 차이를 나타내며, C는 제3 파장 범위에서의 조정-전 광스펙트럼의 면적과 조정-후 광스펙트럼의 면적 차이를 나타낸다.

일 실시예에서, A, B 및 C가 하기 식 2의 관계를 만족할 수 있다.

[식 2]

0.35 <

< 0.8

일 실시예에서, 상기 제1 파장 범위는 400 내지 499 nm이고, 상기 제2 파장 범위는 500 내지 569 nm이며, 상기 제3 파장 범위는 570 내지 699 nm일 수 있다.

일 실시예에서, 제1 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 435 내지 455 nm이고, 제2 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 520 내지 540 nm이고, 제3 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 620 내지 650 nm 일 수 있다.

일 실시예에서, 제1 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 435 내지 445 nm이고, 제2 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 525 내지 535 nm이고, 제3 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 632 내지 650 nm 일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 파장 범위 각각에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(full width at half maximum)을 x, y 및 z라 할 때, y>z>x 인 관계에 있고, 상기 반치폭은 각 파장 범위에서의 광스펙트럼의 최대 강도(Intensity)의 1/2의 강도를 가진 두 파장(wavelength) 사이의 간격이다. 이때, 상기 제1 파장 범위에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(x)은 18 내지 22 nm이고, 상기 제2 파장 범위에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(y)은 50 내지 70 nm이며, 상기 제3 파장 범위에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(z)은 30 내지 56 nm일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 광원은 상기 제1 파장 범위의 청색광을 방출하는 제1 발광 소자 및 상기 제2 파장 범위의 녹색광을 방출하는 제2 발광 소자를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 광원은 청색광을 발광하는 발광 칩과, 상기 발광 칩 상에 배치되어 청색광의 일부를 흡수하여 녹색광으로 변환하여 방출하는 녹색 형광체를 포함하는 광전환층을 포함하는 발광 소자일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 파장 변환 시트는 상기 광변환층의 제1 면에 배치된 제1 배리어층 및 상기 제1 배리어층 상에 배치된 제1 투명 필름층을 포함할 수 있다. 이때, 상기 파장 변환 시트는 상기 제1 투명 필름층 상에 배치된 제1 확산층을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 파장 변환 시트는 상기 광변환층의 제2 면에 배치된 제2 배리어층 및 상기 제2 배리어층 상에 배치된 제2 투명 필름층을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 파장 변환 시트는 상기 제2 투명 필름층 상에 배치된 제2 확산층을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 파장 변환 시트는 상기 광변환층의 제1 면에 배치된 제1 투명 필름층, 상기 제1 투명 필름층 상에 배치된 제1 배리어층, 상기 제1 배리어층 상에 배치된 제1 확산층, 상기 광변환층의 제2 면에 배치된 제2 투명 필름층, 상기 제2 투명 필름층 상에 배치된 제2 배리어층 및 상기 제2 배리어층 상에 배치된 제2 확산층을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 파장 변환 시트는 상기 광변환층의 제1 면에 형성된 프리즘층 및 상기 광변환층의 제2 면에 형성된 확산층을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 파장 변환 시트는 상기 광변환층의 제1 면과 상기 프리즘층 사이에 배치된 제1 투명 필름층, 상기 제1 투명 필름층과 상기 프리즘층 사이에 배치된 제1 배리어층, 상기 광변환층의 제2 면과 상기 확산층 사이에 배치된 제2 투명 필름층 및 상기 제2 투명 필름층과 상기 확산층 사이에 제2 배리어층을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 파장 변환 시트는 상기 광변환층의 제1 면과 상기 프리즘층 사이에 배치된 제1 배리어층, 상기 제1 배리어층과 상기 프리즘층 사이에 배치된 제1 투명 필름층, 상기 광변환층의 제2 면과 상기 확산층 사이에 배치된 제2 배리어층 및 상기 제2 배리어층과 상기 확산층 사이에 배치된 제2 투명 필름층을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 표시 장치는 상기 파장 변환 시트 하부에 배치된 도광판을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 표시 장치는 상기 광원으로부터 광을 제공받아 상기 파장 변환 시트를 향해 광경로를 가이드하는 도광판을 더 포함하는 에지형일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 광원은 상기 파장 변환 시트의 하부에 배치되어 상기 파장 변환 시트로 광을 제공하는 직하형일 수 있다.

본 발명에 따른 표시 장치는 청색광과 녹색광을 방출하는 광원과, 적색 광변환층을 포함하는 파장 변환 시트를 이용하여 적색광을 구현함으로써 표시 패널로 백색광을 제공할 수 있다. 이에 따라, 백색광이 표시 패널의 컬러 필터를 통과하여 나타내는 컬러의 색순도를 향상시킬 수 있어 표시 장치의 색재현 범위를 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 휘도를 향상시킬 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1b 및 도 1c는 광원의 구조를 설명하기 위한 도면들이다.
도 2는 도 1a의 파장 변환 시트를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 도 2와 다른 구조의 파장 변환 시트를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 도 7의 파장 변환 시트를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

도 1a를 참조하면, 표시 장치(1001)는 광원(100), 도광판(200), 파장 변환 시트(301), 제1 및 제2 프리즘 시트(410, 420)와 표시 패널(DA)을 포함한다. 광원(100), 도광판(200), 파장 변환 시트(301), 제1 및 제2 프리즘 시트(410, 420)를 포함하는 백라이트 유닛이 표시 패널(DA)로 백색광을 제공하고, 표시 패널(DA)의 컬러 필터들이 백색광을 이용하여 컬러 영상을 표시할 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 광원(100)이 일측에 배치되고, 광원(100)이 방출하는 광의 방향을 표시 패널(DA)을 향해 가이드하는 도광판(200)을 포함하는 에지형(Edge type)이다.

광원(100)은 청색광과 녹색광을 방출하고, 이들을 도광판(200)으로 제공한다. 이때, 청색광의 파장범위인 제1 파장 범위는 400 내지 499 nm일 수 있고, 녹색광의 파장범위인 제2 파장 범위는 500 내지 569 nm일 수 있다.

또한, 제1 파장 범위에서 발광 피크는 435 내지 455 nm 범위 내에 존재할 수 있고, 제2 파장 범위에서 발광 피크는 520 내지 540 nm 범위 내에 존재할 수 있다. 보다 바람직하게는 제1 파장 범위에서 발광 피크는 435 내지 445 nm 범위 내에 존재할 수 있고, 제2 파장 범위에서 발광 피크는 525 내지 535 nm 범위 내에 존재할 수 있다.

일 실시예에서, 광원(100)은 다수의 발광 소자들을 포함하고, 발광 소자들 각각은 제1 파장 범위의 청색광을 발광/방출하는 청색 발광 칩(114, 도 1b 및 도 1c 참조)과, 상기 청색 발광 칩(114)에서 방출된 청색광의 일부를 흡수하여 제2 파장 범위의 녹색광으로 변환하는 광전환층(116 또는 118, 도 1b 및 도 1c 참조)을 포함한다. 이에 따라, 광원(100)은 청색광과 녹색광을 도광판(200)으로 제공한다.

상기 청색 발광칩(114)은 청색광을 방출하는 발광 다이오드를 포함한다. 상기 발광 다이오드는 질화물계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 질화물계 화합물은 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 적어도 하나의 질화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 질화물계 화합물은 "In_iGa_jAl_kN"로 나타낼 수 있고, 이때, 0< i이고, 0<j이고, 0<k이며, i+j+k=1일 수 있다.

상기 광전환층(116 또는 118)은 녹색 형광체가 투광성 수지에 분산된 층일 수 있고, 이때의 녹색 형광체는 실리케이트계 형광체, 실리콘 산화질화물계 형광체, 황화물계 형광체, 시알론(SiAlON)계 형광체, 산화물계 형광체 등이 사용될 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.

다른 실시예에서, 광원(100)은 다수의 발광 소자들을 포함하되, 서로 다른 종류의 광을 발광하는 발광 소자들을 포함할 수 있다. 즉, 광원(100)은 청색광을 발광하는 제1 발광 소자와 녹색광을 발광하는 제2 발광 소자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 발광 소자는 녹색 형광체에 의해 녹색광을 발광할 수 있다.

광원(100)의 구체적인 구조에 대해서는 도 1b 및 도 1c를 참조하여 설명하기로 한다.

도 1b 및 도 1c는 광원의 구조를 설명하기 위한 도면들이다.

도 1b를 참조하면, 광원(101)은 반사판(112), 청색 발광칩(114) 및 광전환층(116)을 포함한다. 반사판(112) 내에 청색 발광칩(114) 및 광전환층(116)이 수용된다. 광전환층(116)은 청색 발광칩(114)이 수용된 반사판(112)의 내부 수용 공간에 채워져 청색 발광칩(114)을 완전히 커버하는 구조를 가질 수 있다. 이때, 광전환층(116)의 녹색 형광체를 분산시키는 투명 수지를 포함하는데, 투명 수지는 광경화성 레진 또는 열경화성 레진으로 형성될 수 있다. 반사판(112) 내에 청색 발광칩(114)을 배치시키고, 그 위에 광전환층(116)을 형성하는 재료, 즉 녹색 형광체가 분산된 수지를 채운 후 이를 경화시켜 광원(101)을 제조할 수 있다. 청색 발광칩(114)이 방출하는 청색광이 직접 광전환층(116)에 도달하게 되고, 광전환층(116)은 청색광과 녹색광을 외부로 방출한다.

도 1c를 참조하면, 광원(102)은 반사판(112), 청색 발광칩(114), 수지층(117) 및 광전환층(118)을 포함한다. 반사판(112) 내에 청색 발광칩(114) 및 수지층(117)이 수용되고, 광전환층(118)은 수지층(117)의 표면을 커버하도록 수지층(117) 상에 배치된다. 수지층(117)은 청색 발광칩(114)과 광전환층(118) 사이에 배치되어 청색 발광칩(114)이 방출하는 열에 의해 광전환층(118)의 녹색 형광체가 열화되는 것을 최소화시킴으로써 광원(102)의 열안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 광전환층(118)은 시트형으로 제조하여 수지층(117) 상에 배치시키거나 수지층(117) 상에 직접 도포하여 형성할 수 있다. 광전환층(118)을 시트형으로 제조하는 경우, 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 패드 프린팅(pad printing), 스크린 프린팅(screen printing), 스프레이 코팅(spray coating) 등의 코팅 방식으로 형성할 수 있다. 이에 따라, 시트형의 광전환층(118)이 도 1b의 광전환층(116)에 비해 전체적으로 균일하게 녹색 형광체가 분산될 수 있다. 즉, 녹색 형광체의 분산성이나 열안정성 등에 있어서는 도 1b에서 설명한 광원(101) 구조에 비해서 도 1c에서 설명한 광원(102)이 더 유리할 수 있다.

다시 도 1a를 참조하면, 도광판(200)은 광원(100)과 마주하여 배치된 입사면을 포함하고, 상기 입사면과 연결된 출사면을 통해서 광원(100)으로부터 제공받은 광을 파장 변환 시트(301)가 배치된 방향으로 가이드할 수 있다. 상기 출사면 상에 파장 변환 시트(301)가 배치된다.

도면으로 도시하지 않았으나, 도광판(200)의 상기 출사면과 대향하는 면 측에 반사판이 배치될 수 있다. 상기 반사판은 도광판(200)에서 누설되는 광을 다시 도광판(200) 측으로 반사시킴으로써 광의 이용 효율을 증가시킬 수 있다.

파장 변환 시트(301)는 도광판(200)의 상부에 배치된 시트로서, 광원(100)에서 방출된 광이 도광판(200)을 거쳐 파장 변환 시트(301)로 제공되고, 파장 변환 시트(301)는 광원(100)이 방출하는 광의 일부를 흡수하여 제3 파장 범위의 적색광으로 변환하여 방출한다. 파장 변환 시트(301)의 광변환층(310, 도 2 참조)에 의해서 파장 변환 시트(301)는 청색광 및 녹색광과 함께 적색광을 제1 및 제2 프리즘 시트(410, 420)로 제공할 수 있다. 제3 파장 범위는 570 내지 699 nm일 수 있다.

또한, 제3 파장 범위에서 발광 피크는 620 내지 650 nm 범위 내에 존재할 수 있으며, 보다 바람직하게는 제3 파장 범위에서 발광 피크는 632 내지 650 nm 범위 내에 존재할 수 있다.

파장 변환 시트(301)는 광원(100)에서 생성된 청색광과 녹색광을 제공받고, 이의 일부를 흡수하여 적색광을 방출한다. 이에 따라, 광원(100)에서 생성된 청색광과 녹색광이 파장 변환 시트(301)를 거치면서 청색광, 녹색광 및 적색광을 갖는 백색광이 표시 패널(DA)로 제공될 수 있다. 상기 백색광은 표시 패널(DA)을 거치면서 청색, 녹색 및 적색 컬러 필터들을 통과하고, 표시 패널(DA)은 상기 컬러 필터들을 통과한 청색광, 녹색광 및 적색광을 이용하여 컬러 영상을 표시한다.

제1 내지 제3 파장 범위들 각각에서의 조정-전 광스펙트럼의 면적과 조정-후 광스펙트럼의 면적 차이인 A, B 및 C가 하기 식 1의 관계를 만족한다.

[식 1]

0.25 <

< 0.9

이때, "조정-전 광스펙트럼"은 광원(100)이 방출하는 청색광과 녹색광이 파장 변환 시트(301)를 거치지 않고 표시 패널(DA)로 제공된 경우에 표시 패널(DA) 상에서 측정되는 광 스펙트럼이고, "조정-후 광스펙트럼"은 광원(100)이 방출하는 청색광과 녹색광이 파장 변환 시트(301)를 거쳐 표시 패널(DA)로 제공된 경우에 표시 패널(DA) 상에서 측정되는 광 스펙트럼이다.

구체적으로, 도 1a에 도시된 표시 장치(1001)에서 파장 변환 시트(301)가 제외된 구조에서 표시 패널(DA) 상에서 측정되는 광스펙트럼이 조정-전 광스펙트럼이고, 도 1a에 도시된 표시 장치(1001)의 표시 패널(DA) 상에서 측정되는 광스펙트럼이 조정-후 광스펙트럼이다.

제1 파장 범위에서의 조정-전 광스펙트럼의 면적을 a₁이라 하고, 조정-후 광스펙트럼의 면적을 a₂라 할 때, A는 a₁-a₂이고, 또한, 제2 파장 범위에서의 조정-전 광스펙트럼의 면적을 b₁이라 하고, 조정-후 광스펙트럼의 면적을 b₂라 할 때, B는 b₁-b₂이고, 제3 파장 범위에서의 조정-전 광스펙트럼의 면적을 c₁이라 하고, 조정-후 광스펙트럼의 면적을 c₂라 할 때, C는 c₂-c₁이다. 이를 구체적인 수학식으로 나타내면, 하기 식 3과 같이 나타낼 수 있다.

[식 3]

식 3에서, L(λ)는 파장 λ(단위: nm)에서의, 도 1a에 도시된 표시 장치(1001)에서 파장 변환 시트(301)가 제외된 구조에서 표시 패널(DA) 상에서 측정되는 광스펙트럼의 강도(intensity, 단위: W/sr/m²/nm)를 나타내고, W(λ)는 파장 λ에서의, 도 1a에 도시된 표시 장치(1001)의 표시 패널(DA) 상에서 측정되는 광스펙트럼의 강도를 나타낸다.

상기 광스펙트럼의 강도는 시판되는 스펙트로라디오미터(Spectroraidometer)를 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들어, PR??655 SpectraScan(모델명, 미국 포토리서치사) 등을 이용하여 측정할 수 있다.

표시 장치의 표시 품질을 높이기 위해서는 넓은 색재현 범위 뿐만 아니라 소정의 색좌표 범위 내의 화이트 영상을 구현하는 것이 중요하다. CIE 1931 색좌표계에서, 화이트 영상의 D65 색좌표(x,y)는 (0.3130, 0.3290)이며, 상기 색좌표 값에 근접할수록 고품위의 화이트 영상을 구현할 수 있다.

본 발명의 표시 장치는 청색광 및 녹색광을 방출하는 광원을 사용하여 화이트 영상의 x 값이 0.3130에 근접하도록 파장 변환 시트의 발광 스펙트럼을 제어하는 것에 의해 고품위의 화이트 영상을 구현할 수 있다. 이에 따라 x 값은 0.28 초과 0.38의 범위 값을 갖는 것이 바람직하다.

여기서

의 값이 0.25 초과 0.9 미만인 경우, 표시 패널이 표시하는 화이트 영상의 CIE 1931 색좌표의 x 좌표가 0.28 초과 0.38 미만의 범위 내에 포함되어 고품위의 화이트 영상을 확보할 수 있다.

반면,

의 값이 0.25 이하이거나 0.9 이상인 경우, 화이트 영상의 색좌표의 x 좌표와 y 좌표가 시프트하거나 색재현 범위(color gamut)가 약 10 % 포인트(percent point) 이상 감소하여 색재현성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 표시 장치의 휘도가 감소할 수 있다. 따라서,

의 값이 0.25 초과 0.9 미만일 수 있고, 바람직하게는 A, B 및 C는 하기 식 2의 관계를 만족할 수 있다.

[식 2]

0.35 <

< 0.8

한편, 제1 내지 제3 파장 범위 각각에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(full width at half maximum)을 x, y 및 z라 할 때, y>z>x 인 관계에 있다. 여기서 상기 반치폭은 각 파장 범위에서의 광스펙트럼의 최대 강도(Intensity)의 1/2의 강도를 가진 두 파장(wavelength) 사이의 간격이다.

일례로, 제1 파장 범위에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(x)은 18 내지 22 nm이고, 제2 파장 범위에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(y)은 50 내지 70 nm이며, 제3 파장 범위에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(z)은 30 내지 56 nm일 수 있다.

상기 제2 내지 제3 파장 범위에서 각각의 반치폭이 상기 범위 내에 포함되는경우, 색재현성이 향상될 수 있다. 반면 제2 내지 제3 파장 범위에서 각각의 반치폭의 하한값보다 작은 경우, 녹색 형광체 또는 적색 양자점의 합성이 어려운 문제점이 있다. 또한 제2 내지 제3 파장 범위에서 각각의 반치폭의 상한 값을 초과하는 경우, 색재현성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

한편, 제1 파장 범위에서 발광 피크는 435 내지 455 nm 범위 내에 존재할 수 있고, 제2 파장 범위에서 발광 피크는 520 내지 540 nm 범위 내에 존재할 수 있고,제3 파장 범위에서 발광 피크는 620 내지 650 nm 범위 내에 존재할 수 있다. 보다 바람직하게는 제1 파장 범위에서 발광 피크는 435 내지 445 nm 범위 내에 존재할 수 있고, 제2 파장 범위에서 발광 피크는 525 내지 535 nm 범위 내에 존재할 수 있고, 제3 파장 범위에서 발광 피크는 632 내지 650 nm 범위 내에 존재할 수 있다.

상기 제1 내지 제3 파장 범위에서 각각의 발광 피크가 상기 범위 내에 포함되는 경우, CIE 1931 색좌표 기준 NTSC 100% 이상의 색재현 범위(color gamut) 구현이 가능할 수 있다.

한편, 제1 프리즘 시트(410)는 파장 변환 시트(301) 상부에 배치되고, 제1 프리즘 시트(410)의 표면에는 복수의 돌출부들을 포함하는 제1 집광 패턴이 형성된다. 상기 제1 집광 패턴은 제2 프리즘 시트(420)와 마주한다. 제2 프리즘 시트(420)는 제1 프리즘 시트(410)의 상부에 배치되고, 제2 프리즘 시트(420)의 표면에는 제1 프리즘 시트(410)의 제1 집광 패턴과 동일한 형상을 갖는 제2 집광 패턴이 형성된다. 제2 집광 패턴은 표시 패널(DA)과 마주하고, 제1 집광 패턴의 길이 방향과 제2 집광 패턴의 길이 방향은 서로 교차할 수 있다.

이와 달리, 선택적으로 제2 프리즘 시트(420)는 생략되는 것도 가능하다.

이하에서는, 도 2를 참조하여 도 1a의 파장 변환 시트(301)의 구조에 대해서 구체적으로 설명하고, 도 3 내지 도 5를 참조하여 다른 구조의 파장 변환 시트에 대해서 설명하기로 한다.

도 2는 도 1a의 파장 변환 시트를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 파장 변환 시트(301)는 광변환층(310), 제1 및 제2 배리어층(322, 324)과 제1 및 제2 투명 필름층(332, 334)을 포함한다.

광변환층(310)은 적색 양자점들이 고분자 수지가 형성하는 매트릭스 내부에 분산된 형태의 층으로서, 도광판(200)을 거친 광을 부분적으로 흡수하여 적색광을 방출한다. 적색 양자점은 적색광을 방출하는 화합물로서, 적색광을 방출하는 공지의 양자점들이 제한 없이 사용될 수 있고, 일례로 중심 입자 및 중심 입자의 표면에 결합된 리간드를 포함할 수 있다.

적색 양자점은 II-VI족 화합물, II-V족 화합물, III-V족 화합물, III-IV족 화합물, III-VI족 화합물, IV-VI족 화합물 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 상기 "혼합물"은 상기 화합물들의 단순 혼합물(mixture)뿐만 아니라, 삼성분계 화합물, 사성분계 화합물, 이들 혼합물에 도펀트가 도핑된 경우도 모두 포함한다.

II-VI족 화합물의 예로는, 황화마그네슘(MgS), 셀렌화마그네슘(MgSe), 텔루르화마그네슘(MgTe), 황화칼슘(CaS), 셀렌화칼슘(CaSe), 텔루르화칼슘(CaTe), 황화스트론튬(SrS), 셀렌화스트론튬(SrSe), 텔루르화스트론튬(SrTe), 황화카드뮴(CdS), 셀렌화카드뮴(CdSe), 텔루르카드뮴(CdTe), 황화아연(ZnS), 셀렌화아연(ZnSe), 텔루르화아연(ZnTe), 황화수은(HgS), 셀렌화수은(HgSe), 텔루르화수은(HgTe) 등이 있다.

II-V족 화합물의 예로는, 인화아연(Zn₃P₂), 비소화아연(Zn₃As₂), 인화카드뮴(Cd₃P₂), 비소화카드뮴(Cd₃As₂), 질화카드뮴(Cd₃N₂), 질화아연(Zn₃N₂) 등이 있다.

III-V족 화합물의 예로는, 인화붕소(BP), 인화알루미늄(AlP), 비소화알루미늄(AlAs), 안티모니화알루미늄(AlSb), 질화갈륨(GaN), 인화갈륨(GaP), 비소화갈륨(GaAs), 안티모니화갈륨(GaSb), 질화인듐(InN), 인화인듐(InP), 비소화인듐(InAs), 안티모니화인듐(InSb), 질화알루미늄(AlN), 질화붕소(BN) 등이 있다.

III-IV족 화합물의 예로는, 탄화붕소(B₄C), 탄화알루미늄(Al₄C₃), 탄화갈륨(Ga₄C) 등이 있다.

III-VI족 화합물의 예로는, 황화알루미늄(Al₂S₃), 셀렌화알루미늄(Al₂Se₃), 텔루르화알루미늄(Al₂Te₃), 황화갈륨(Ga₂S₃), 셀렌화갈륨(Ga₂Se₃), 황화인듐(In₂S₃), 셀렌화인듐(In₂Se₃), 텔루르화갈륨(Ga₂Te₃), 텔루르화인듐(In₂Te₃) 등이 있다.

IV-VI족 화합물의 예로는, 황화납(PbS), 셀렌화납(PbSe), 텔루르화납(PbTe), 황화주석(SnS), 셀렌화주석(SnSe), 텔루르화주석(SnTe) 등이 있다.

일례로, 적색 양자점은 코어/쉘(core/shell) 구조를 가질 수 있다. 적색 양자점의 코어 및 쉘 각각은 상기 예시한 화합물들로 이루어질 수 있다. 상기 예시한 화합물들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 상기 코어나 쉘을 구성할 수 있다. 상기 코어를 구성하는 화합물의 밴드 갭이 상기 쉘을 구성하는 화합물의 밴드 갭보다 좁을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다만, 적색 양자점이 코어/쉘 구조를 갖는 경우, 상기 쉘을 구성하는 화합물은 상기 코어를 구성하는 화합물과 다를 수 있다. 예를 들어, 적색 양자점은 CdSe를 포함하는 코어 및 ZnS를 포함하는 쉘을 갖는 CdSe/ZnS(코어/쉘) 구조나, InP를 포함하는 코어 및 ZnS를 포함하는 쉘을 갖는 InP/ZnS(코어/쉘) 구조를 가질 수 있다.

다른 예로서, 적색 양자점은 적어도 2층 이상의 쉘을 갖는 코어/다중쉘 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 적색 양자점은 CdSe를 포함하는 코어, 상기 코어의 표면을 감싸고 ZnSe를 포함하는 제1 쉘 및 상기 제1 쉘의 표면을 감싸며 ZnS를 포함하는 제2 쉘을 갖는 CdSe/ZnSe/ZnS(코어/제1 쉘/제2 쉘) 구조를 가질 수 있다. 또한, 적색 양자점은 InP를 포함하는 코어, ZnSe을 포함하는 제1 쉘 및 ZnS를 포함하는 제2 쉘을 갖는 InP/ZnSe/ZnS(코어/제1 쉘/제2 쉘) 구조를 가질 수 있다.

또 다른 예로서, 적색 양자점은 코어/쉘 구조가 아닌 단일 구조로서, II-VI족 화합물로만 이루어지거나, III-V족 화합물로만 이루어질 수 있다.

적색 양자점은 시드(seed)로서 클러스터 분자(cluster molecule)을 더 포함할 수 있다. 상기 클러스터 분자는 적색 양자점을 제조하는 공정 중에서 시드 역할을 하는 화합물로서, 적색 양자점을 구성하는 화합물의 전구체들이 상기 클러스터 분자 상에서 성장함으로써 적색 양자점이 형성될 수 있다. 이때, 상기 클러스터 분자의 예로는, 한국 공개 공보 2007-0064554에서 개시하고 있는 다양한 화합물들을 들 수 있고, 이들에 제한되지 않는다.

적색 양자점에 포함된 리간드는 중심 입자가 서로 응집되어 소광(quenching)되는 것을 방지할 수 있다. 리간드는 소수성(hydrophobic) 성질을 가질 수 있다.

이때 리간드는 탄소수 6 내지 30의 알킬기를 갖는 아민계 화합물이나 카르복시산 화합물 등을 들 수 있다. 알킬기를 갖는 아민계 화합물의 예로서, 헥사데실아민(hexadecylamine) 또는 옥틸아민(octylamine) 등을 들 수 있다. 이와 달리, 리간드는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 갖는 아민계 화합물이나 카르복시산 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 리간드는 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine), 트리페놀포스핀(triphenolphosphine), t-부틸포스핀(t-butylphosphine) 등을 포함하는 포스핀 화합물(phosphine compound); 트라이옥틸포스핀 산화물(trioctylphosphine oxide) 등의 포스핀 산화물(phosphine oxide); 피리딘(pyridine) 또는 싸이오펜 (thiophene) 등으로 형성될 수 있다. 리간드는 상기에서 예시한 것에 한정되지 않을 수 있다.

제1 배리어층(322)은 광변환층(310)의 제1 면에 배치되고, 제2 배리어층(324)은 상기 제1 면과 마주하는 제2 면에 배치된다. 제1 및 제2 배리어층(322, 324) 각각이 광변환층(310)과 직접 접촉한다.

제1 및 제2 배리어층(322, 324) 각각은 광변환층(310)의 적색 양자점을 열, 광, 수분, 산소 등으로부터 보호할 수 있다. 특히, 제1 및 제2 배리어층(322, 324)은 외부 환경에 의한 수분, 산소가 광변환층(310)으로 침투하는 것을 방지할 수 있다.

일 실시예에서, 제1 및 제2 배리어층(322, 324) 중 적어도 어느 하나는 무기물로 이루어진 무기막을 포함할 수 있다. 상기 무기막을 구성하는 무기물의 예로서는, 실리콘 산화물(silicon oxide), 실리콘 질화물(silicon nitride), 실리콘 산화질화물(silicon oxynitride), 실리콘 산화탄화물(silicon oxycarbide), 금속 산화물(metal oxide), 금속 질화물(metal nitride), 금속 산화질화물(metal oxynitride), 금속 산화탄화물(metal oxycarbide) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다. 이때, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산화질화물 또는 금속 산화탄화물에서의 금속은, 알루미늄, 티타늄, 인듐, 주석, 탄탈륨, 지르코늄, 니오븀 등을 포함할 할 수 있고, 이들 금속은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.

상기 무기막은 스퍼터링법(sputtering deposition), 열증착법(thermal evaporation), 전자빔 증착법(electron beam evaporation) 등의 물리적 증착법이나, 플라즈마 화학 증착법(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD), 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD) 등의 화학적 증착법을 이용하여 형성할 수 있다.

다른 실시예에서, 제1 및 제2 배리어층(322, 324) 중 적어도 어느 하나는 둘 이상의 무기막이 적층된 구조를 갖거나, 무기막과 유기물로 이루어진 유기막이 적층된 구조를 가질 수 있다. 광변환층(310)으로부터, 2 이상의 무기막들이 순차적으로 적층된 구조이거나 유기막/무기막 순으로 반복 적층된 구조 또는 무기막/유기막 순으로부터 반복 적층된 구조일 수 있다. 제1 및 제2 배리어층(322, 324) 중 적어도 어느 하나가 광변환층(310)과 직접 접촉하는 유기막과 그 위에 형성된 무기막을 포함하는 경우, 상기 유기막은 광변환층(310)과 상기 무기막의 접착력을 향상시킬 수 있다.

제1 및/또는 제2 배리어층(322, 324)에 포함되는 유기막을 구성하는 유기물의 예로서는, 아크릴계 고분자 수지, 에폭시계 고분자 수지, 실리콘계 고분자 수지, 우레탄계 고분자 수지, 파릴렌(parylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아릴레이트(polyarylate), 사이클릭 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer, COP), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefic copolymer, COC), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 메타크릴(methacrylic) 등을 들 수 있다.

유기막은 경화성 수지를 인쇄 공정 또는 코팅 공정을 통하여 기재에 도포하고, 이를 열 및/또는 광을 이용하여 경화시킴으로서 형성할 수 있다. 상기 경화성 수지는 경화성 모노머나 폴리머(코폴리머)와 함께 광경화제 또는 촉매를 포함할 수 있다. 이때, 상기 경화성 수지는 잉크젯 프린팅(ink-jet printing), 패드 프린팅(pad printing), 스크린 프린팅(screen printing) 등의 인쇄 공정이나, 스핀 코팅(spin coating), 슬롯다이 코팅(slot die coating), 그라비아 코팅(gravure coating), 오프셋 코팅(off-set coating), 스프레이 코팅(spray coating) 등의 코팅 공정을 통해서 기재에 도포될 수 있다. 이와 달리, 상기 유기막은 PECVD 또는 PVD 방식으로 기재에 도포하고 이를 경화시킴으로써 형성될 수 있다. 또는, 상기 유기막은 투명 필름의 형태로 상기 무기막 상에 부착되어 형성될 수 있다.

제1 및 제2 배리어층(322, 324)은 광변환층(310)으로부터 적층된 순서가 서로 동일한 구조를 가질 수 있고, 서로 다른 구조를 가질 수 있으며, 어느 하나는 유기막 배리어이고 다른 하나는 무기막 배리어일 수 있다. 제1 및 제2 배리어층(322, 324)의 구조는 이에 한정되지 않고, 다양한 구조를 가질 수 있다.

제1 투명 필름층(332)은 제1 배리어층(322) 상에 배치되고, 제2 투명 필름층(334)은 제2 배리어층(324) 상에 배치된다. 제1 및 제2 투명 필름층(332, 334) 각각은 유연성을 갖고, 유기 재료로 형성될 수 있다. 이때의 유기 재료의 예로서는, 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아릴레이트(polyarylate), 사이클릭 올레핀 폴리머(cyclic olefin polymer, COP), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefic copolymer, COC), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 메타크릴(methacrylic), 폴리우레탄(ployurethane) 등을 들 수 있다. 이와 달리 제1 및 제2 투명 필름층(332, 334)은 에폭시 수지로 형성될 수 있다.

도 3 내지 도 5는 도 2와 다른 구조의 파장 변환 시트를 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3을 참조하면, 파장 변환 시트(302)는 광변환층(310), 제1 및 제2 배리어층(322, 324), 제1 및 제2 투명 필름층(332, 334)과 함께, 제1 및 제2 확산층(342, 344)을 포함한다. 제1 및 제2 확산층(342, 344)을 더 포함하는 것을 제외하고는, 도 2에서 설명한 파장 변환 시트(301)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

제1 확산층(342)은 제1 투명 필름층(332) 상에 형성되고, 제2 확산층(344)은 제2 투명 필름층(334) 상에 형성되며, 제1 및 제2 확산층(342, 344) 각각은 확산 패턴(DP)을 포함한다.

확산 패턴(DP)은 복수의 볼록부들이 연속으로 이어진 형태를 갖는 연속 패턴이거나, 복수의 오목부들이 연속으로 이어진 형태를 갖는 연속 패턴 또는 불연속 패턴일 수 있다. 볼록부들 및 오목부들은 평면 투영시 타원형 또는 다각형 등 다양한 형상을 가지고, 부정형일 수도 있다. 확산 패턴(DP)은 서로 다른 형상 또는 크기를 갖거나 부정형인 볼록부들로 구성되거나, 오목부들로 구성될 수 있다. 또한, 확산 패턴(DP)은 평면에서 볼 때 복수의 분할 영역들로 구획된 구조를 가질 수 있다. 확산 패턴(DP)의 구조는 상기에서 설명한 것에 한정되지 않고, 다양한 구조를 가질 수 있다.

도 4를 참조하면, 파장 변환 시트(303)는 광변환층(310), 제1 및 제2 배리어층(322, 324), 제1 투명 필름층(332)과 함께, 제1 확산층(342)을 포함한다. 도 4의 파장 변환 시트(303)는 제2 투명 필름층(334) 및 제2 확산층(344)을 생략한 것을 제외하고는 도 3에서 설명한 파장 변환 시트(302)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 파장 변환 시트(304)는 광변환층(310), 제1 및 제2 투명 필름층(332, 334), 제1 및 제2 배리어층(322, 324), 제1 및 제2 확산층(342, 344)을 포함한다.

적층 구조를 제외하고는 도 3에서 설명한 파장 변환 시트(304)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다. 광변환층(310)의 제1 면에 제1 투명 필름층(332), 제1 배리어층(322) 및 제1 확산층(342)이 순차적으로 형성되고, 제2 면에 제2 투명 필름층(334), 제2 배리어층(324) 및 제2 확산층(344)이 순차적으로 형성된다.

한편, 도 2 내지 도 5에서는, 도 1a에서와 같이 에지형 표시 장치를 일례로 들어 설명하였으나, 이들 파장 변환 시트(301, 302, 303, 304)는 직하형 표시 장치에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 표시 장치(1002)는 광원(100), 파장 변환 시트(305), 제1 및 제2 프리즘 시트(410, 420)와 표시 패널(DA)을 포함한다. 직하형에서는 파장 변환 시트(305)로 광원(100)이 청색광 및 녹색광을 제공하고, 도광판이 생략되고 광원(100)이 파장 변환 시트(305)의 일 면과 마주하여 배치된 것을 제외하고는 도 1a에서 설명한 표시 장치(1001)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다. 도면으로 도시하지 않았으나, 상기 광원(100)과 상기 파장 변환 시트(305) 사이에는 추가적으로 광확산 기능을 수행하는 확산판 또는 확산시트가 배치될 수 있다.

도 6의 파장 변환 시트(305)는 도 2 내지 도 5에서 설명한 파장 변환 시트(301, 302, 303, 304) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

도 2 내지 도 5를 도 1a 및 도 6과 함께 설명한 바에 따르면, 청색광 및 녹색광을 구현하는 광원(100)과 적색광을 구현하는 파장 변환 시트(301, 302, 303, 304, 305)를 통해서 표시 패널(DA)로 백색광을 제공할 수 있다. 이들이 제공하는 백색광은 청색 발광칩이 제공하는 좁은 반치폭을 갖는 청색광과, 녹색 형광체로부터 생성된 좁은 반치폭을 갖는 녹색광 및 파워밀도가 높고 반치폭이 좁은 적색광의 혼합으로 구현됨으로써 표시 패널(DA)이 표시하는 컬러의 색순도를 향상시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 8은 도 7의 파장 변환 시트를 설명하기 위한 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 표시 장치(1003)는 광원(100), 도광판(200), 파장 변환 시트(500) 및 표시 패널(DA)을 포함한다. 파장 변환 시트(500)를 제외한 광원(100), 도광판(200) 및 표시 패널(DA) 각각은 도 1a에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

파장 변환 시트(500)는 광변환층(310), 제1 및 제2 배리어층(322, 324), 제1 및 제2 투명 필름층(332, 334), 프리즘층(350) 및 확산층(360)을 포함한다. 광변환층(310), 제1 및 제2 배리어층(322, 324), 제1 및 제2 투명 필름층(332, 334) 각각 및 이들의 적층 구조는 도 2에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

또한, 프리즘층(350)은 프리즘 패턴(PP)을 포함하고, 확산층(360)은 도 3에서 설명한 제1 확산층(342) 또는 제2 확산층(344)과 실질적으로 동일하며 제1 및 제2 확산 패턴들(DP)과 실질적으로 동일한 확산 패턴(DP)을 포함한다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

도 8에서는, 광변환층(310)의 제1 면 및 제2 면 각각에 제1 및 제2 배리어층(322, 324) 각각이 배치된 것을 일례로 들어 설명하였으나, 광변환층(310) 상에 직접 제1 투명 필름층(332) 및 제2 투명 필름층(334)이 배치되고 그 위에 제1 배리어층(322)과 제2 배리어층(324)이 배치된 구조를 이용할 수 있다.

도 7에서는 광원(100)이 도광판(200)의 일측에 배치된 에지형을 일례로 도시하였으나, 도광판(200)을 생략하고 광원(100)을 파장 변환 시트(500)의 하부에 배치하여 직하형으로 이용할 수 있다.

도 7 및 도 8에서 설명한 파장 변환 시트(500)는 확산 시트와 프리즘 시트를 일체화함으로써 개별적으로 확산 시트와 프리즘 시트를 사용하는 구조에 비해 박형화시킬 수 있다. 또한, 파장 변환 시트(500)를, 청색광 및 녹색광을 제공하는 광원(100)과 함께 이용함으로써 표시 패널(DA)의 컬러 영상의 색재현성을 향상시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

도 9를 참조하면, 표시 장치(1004)는 광원(100), 반사판(700), 도광판(200), 파장 변환 시트(301), 제1 및 제2 프리즘 시트(410, 420), 반사편광필름(600) 및 표시 패널(DA)을 포함한다. 표시 장치(1004)에서, 반사편광필름(600)을 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1a에서 설명한 표시 장치(1001)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다.

반사편광필름(Reflective Polarizer, 600)은 제2 프리즘 시트(420) 상에 배치되고, 제1 및 제2 프리즘 시트(410, 420)에 의해서 집광된 광을 선택적으로 투과시킨다. 반사편광필름(600)은 편광 상태에 따라 일 편광 상태의 빛을 선택적으로 투과시키고 편광 상태가 다른 광은 도광판(200) 방향으로 되돌리는 역할을 한다. 예를 들어, 반사편광필름(600)은 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film: 이중 휘도 향상 필름)일 수 있다.

구체적으로, 반사편광필름(600)으로 향하는 광은 서로 다른 편광의 광이 혼합된 상태로써 반사편광필름(600)이 투과시키는 영역의 편광을 가진 P1의 광과 반사편광필름(600)이 투과시키지 않는 영역의 편광을 가진 P2의 광으로 구성된다.

제1 및 제2 프리즘 시트(410, 420)를 경유한 광은 P1 및 P2의 혼합상태이지만 반사편광필름(600)은 P1의 광만 투과시키고 P2의 광은 다시 하부방향으로 반사시킨다.

P1의 광은 표시 패널(DA)로 방출되지만 P2의 광은 반사되어 하부로 되돌아가고 반사판(700) 등에 의해 반사되어 랜덤한 상태의 광으로 변환되어 다시 상부로 이동한다. 상기 변환된 광은 반사편광필름(600)에서 일부 통과하게 되며 일부는 반사하게 된다. 이러한 과정을 통해 소실되는 광을 최소화시킬 수 있게 된다. 즉, 반사편광필름(600)을 구비함으로써 광의 소실을 줄일 수 있게 되어 표시 장치(1004)의 휘도를 증가시킬 수 있다.

한편, 반사편광필름(600)은 제2 프리즘 시트(420)의 상부에 적층된 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 제1 프리즘 시트(410)와 제2 프리즘 시트(420) 사이에 배치될 수 있다.

이하에서는, 실시예들 및 비교예들에 따른 표시 장치를 준비하고 이들의 표시 품질 평가를 통해 본 발명의 효과를 설명하기로 한다.

기준 표시 장치의 준비

청색 LED 칩과 녹색 형광체를 포함하는 LED 패키지를 광원으로서 이용하고, 도광판, 확산 시트, 2장의 프리즘 시트들 및 표시 패널이 순차적으로 적층되고 광원을 에지형으로 어셈블리한 기준 표시 장치를 준비하였다. 이때, 청색 LED 칩이 발광하는 청색광의 발광 피크는 450 nm에서 나타났고, 이때의 반치폭은 20 nm이었다. 또한, 녹색 형광체가 발광하는 녹색광의 발광 피크는 525 nm에서 나타났으며, 이때의 반치폭은 67 nm이었다.

실시예 1 내지 4: 표시 장치의 준비

확산 시트 대신에 CdSe계 적색 양자점을 포함하는 광변환층을 갖는 제1 파장 변환 시트를 포함하는 본 발명의 실시예 1에 따른 표시 장치를 준비하였다.

제1 파장 변환 시트 대신에, 포함된 적색 양자점의 함량이 다른 제2, 제3 및 제4 파장 변환 시트 각각을 이용하여 본 발명의 실시예 2, 3 및 4에 따른 표시 장치를 준비하였다. 반면, 비교예 1 및 2는 상기 실시예와 적색 양자점의 함량만이 다른 표시 장치이며, 비교예 3은 YAG 형광체를 이용한 백색 LED를 광원으로 사용한 표시 장치이다.

표시 품질 특성 평가-1

기준 표시 장치에서 표시 패널이 표시하는 영상의 스펙트럼을 분석하여 청색광의 파장 범위, 녹색광의 파장 범위 및 적색광의 파장 범위 각각의 조정-전 광스펙트럼의 면적을 계산하였고, 실시예 1 내지 4 각각에서의 청색광, 녹색광 및 적색광의 파장 범위에서의 조정-후 광스펙트럼의 면적을 계산한 후, C/(A+B) 값을 도출했다.

또한, CIE 1931 색좌표(x,y)와 휘도(단위: cd/m²)를 측정하였다.

그 결과를 표 1에 나타내었다.

구분		CIE 1931 색좌표 (x,y)	휘도 (cd/m²)
실시예 1	0.3512	(0.2854, 0.2973)	407
실시예 2	0.4057	(0.3061, 0.3128)	431
실시예 3	0.5738	(0.3424, 0.3001)	479
실시예 4	0.7419	(0.3720, 0.3014)	526
비교예 1	0.2376	(0.2625, 0.2965)	383
비교예 2	0.9100	(0.3969, 0.3026)	574
비교예 3	-	(0.3015, 0.3124)	398

표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1 내지 4는

가 0.3512 내지 0.7419 범위 내에서는 CIE 1931 색좌표의 x 값은 0.28 초과 0.38 미만의 범위 내에 포함되며, 휘도가 적어도 407 cd/m²인 것을 알 수 있다. 반면, 비교예 1의 경우에는 CIE 1931 색좌표 x값이 0.2625 수준일 뿐만 아니라 휘도가 실시예 1 내지 4에 비해 현저하게 낮은 것을 알 수 있다. 비교예 2의 경우에는 휘도는 높지만 CIE 1931 색좌표 x값이 0.38을 초과하여 고품위의 화이트 영상 구현이 어렵다. 또한, YAG 형광체를 이용하여 백색 발광되는 비교예 3의 경우에는, 실시예 1 내지 4에 비해 휘도가 저하됨을 알 수 있다.

표시 품질 특성 평가-2

기준 표시 장치에서 이용한 광원과 실질적으로 동일한 LED 패키지를 이용하고, 적색 양자점을 포함하는 파장 변환 시트를 적용하여 본 발명의 실시예 5 내지 실시예 14에 따른 표시 장치를 준비하였다. 이때, 실시예 5 내지 실시예 14에 따른 표시 장치에서 파장 변환 시트에 포함된 적색 양자점이 방출하는 적색광의 피크 파장은 표 2와 같다.

실시예 5 내지 실시예 15에 따른 표시 장치 각각의 C/(A+B) 값, NTSC 커버리지 및 휘도(단위: cd/m²)를 측정한 결과를 표 2에 나타내었다.

구분	적색광 피크 파장		NTSC 커버리지(%)	휘도 (cd/m²)
실시예 5	618	0.4055	80.41%	457
실시예 6	620	0.4057	81.04%	450
실시예 7	622	0.4059	81.93%	443
실시예 8	626	0.4057	82.90%	431
실시예 9	628	0.4058	83.42%	426
실시예 10	630	0.4056	83.57%	420
실시예 11	632	0.4051	83.93%	414
실시예 12	638	0.4029	84.16%	395
실시예 13	644	0.3997	84.15%	310
실시예 14	650	0.3949	83.71%	238
실시예 15	654	0.3908	83.19%	198

표 2를 참조하면, 파장 변환 시트에 포함된 적색 양자점이 방출하는 적색광의 피크 파장의 변화에 따라 C/(A+B) 값, NTSC 커버리지 및 휘도가 변화하는 것을 알 수 있다. 다만, 실시예 5와 같이 적색광의 피크 파장이 618 nm로, 620 nm 미만인 경우에는 휘도는 다른 실시예들에 비해서 상대적으로 높은 편이지만 NTSC 커버리지가 80.41 %에 불과하여 색재현율이 낮음을 알 수 있다. 또한, 실시예 15와 같이 피크 파장이 654 nm로, 650 nm를 초과하는 하는 경우에는 NTSC 커버리지는 83.19 %로 높은 편이지만 반대로 휘도가 다른 실시예들에 비해서 현저하게 낮음을 알 수 있다. 따라서, 적색 양자점이 방출하는 적색광의 피크 파장은 620 nm 이상 650 nm 이하의 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.

표시 품질 특성 평가-3

기준 표시 장치에서 이용한 광원과 실질적으로 동일한 LED 패키지를 이용하고, 적색 양자점을 포함하는 파장 변환 시트를 적용하여 본 발명의 실시예 16 내지 실시예 24에 따른 표시 장치를 준비하였다. 이때, 실시예 16 내지 실시예 24에 따른 표시 장치에서 파장 변환 시트에 포함된 적색 양자점이 방출하는 적색광의 피크 파장은 626 nm로 일정하였고, 반치폭은 표 3과 같다.

실시예 16 내지 실시예 24에 따른 표시 장치 각각의 C/(A+B) 값, NTSC 커버리지 및 휘도(단위: cd/m²)를 측정한 결과를 표 3에 나타내었다.

구분		반치폭 (nm)	NTSC 커버리지(%)	휘도 (cd/m²)
실시예 16	0.4198	28	84.87%	416
실시예 17	0.4178	30	84.64%	418
실시예 18	0.4113	34	84.07%	422
실시예 19	0.4118	36	83.82%	423
실시예 20	0.4057	42	82.90%	431
실시예 21	0.4012	46	82.29%	437
실시예 22	0.3963	50	81.68%	442
실시예 23	0.3879	56	81.10%	452
실시예 24	0.3848	58	80.29%	459

표 3을 참조하면, 파장 변환 시트에 포함된 적색 양자점이 방출하는 적색광의 반치폭의 변화에 따라서 C/(A+B) 값, NTSC 커버리지 및 휘도가 변화하는 것을 알 수 있다. 다만, 실시예 16와 같이 반치폭이 30 nm 미만인 경우, 다른 실시예들에 비해 NTSC 커버리지가 동등한 수준 또는 좋은 편에 속하지만 휘도가 낮다. 또한, 실시예 24와 같이 반치폭이 56 nm 초과인 경우, 다른 실시예들에 비해 휘도는 좋은 편이지만 NTSC 커버리지가 현저하게 낮음을 알 수 있다. 따라서, 적색 양자점이 방출하는 적색광의 피크 파장의 반치폭은 30 nm 이상 56 nm 이하의 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1001, 1002, 1003, 1004: 표시 장치
100: 광원 200: 도광판
301, 302, 303, 304, 305, 500: 파장 변환 시트
410, 420: 제1, 제2 프리즘 시트
DA: 표시 패널
342, 344: 제1, 제2 확산층
350: 프리즘층 360: 확산층
DP: 확산 패턴 PP: 프리즘 패턴

Claims

제1 파장 범위의 청색광 및 제2 파장 범위의 녹색광을 방출하는 광원;
상기 광원이 방출하는 광의 일부를 흡수하여 제3 파장 범위의 적색광으로 변환하여 방출하는 광변환층을 포함하는 파장 변환 시트; 및
상기 파장 변환 시트 상에 배치된 표시 패널을 포함하되,
하기 식 1의 관계를 만족하는 표시 장치;
[식 1]
0.25 <
< 0.9
여기서, A는 상기 광원이 방출하는 청색광과 녹색광이 상기 파장 변환 시트를 거치지 않고 표시 패널로 제공된 경우에 표시 패널 상에서 측정되는 광 스펙트럼을 조정-전 스펙트럼이라 하고, 상기 광원이 방출하는 청색광과 녹색광이 상기 파장 변환 시트를 거쳐 표시 패널로 제공된 경우에 표시 패널 상에서 측정되는 광 스펙트럼을 조정-후 스펙트럼이라 할 때, 상기 제1 파장 범위에서의 조정-전 광스펙트럼의 면적과 조정-후 광스펙트럼의 면적 차이를 나타내며,
B는 제2 파장 범위에서의 조정-전 광스펙트럼의 면적과 조정-후 광스펙트럼의 면적 차이를 나타내며,
C는 제3 파장 범위에서의 조정-전 광스펙트럼의 면적과 조정-후 광스펙트럼의 면적 차이를 나타낸다.
삭제
제1항에 있어서,
A, B 및 C가 하기 식 2의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 표시 장치;
[식 2]
0.35 <
< 0.8
제1항에 있어서,
상기 제1 파장 범위는 400 내지 499 nm이고,
상기 제2 파장 범위는 500 내지 569 nm이며,
상기 제3 파장 범위는 570 내지 699 nm인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 435 내지 455nm이고,
상기 제2 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 520 내지 540nm이고,
상기 제3 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 620 내지 650nm인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 435 내지 445nm이고,
상기 제2 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 525 내지 535nm이고,
상기 제3 파장 범위에서 발광 피크의 범위는 632 내지 650nm인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 파장 범위 각각에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(full width at half maximum)을 x, y 및 z라 할 때, y>z>x 인 관계에 있고,
상기 반치폭은 각 파장 범위에서의 광스펙트럼의 최대 강도(Intensity)의 1/2의 강도를 가진 두 파장(wavelength) 사이의 간격을 나타내는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 파장 범위에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(x)은 18 내지 22 nm이고,
상기 제2 파장 범위에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(y)은 50 내지 70 nm이며,
상기 제3 파장 범위에서 나타나는 발광 피크의 반치폭(z)은 30 내지 56 nm인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원은
상기 제1 파장 범위의 청색광을 방출하는 제1 발광 소자; 및
상기 제2 파장 범위의 녹색광을 방출하는 제2 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원은 청색광을 발광하는 발광 칩과, 상기 발광 칩 상에 배치되어 청색광의 일부를 흡수하여 녹색광으로 변환하여 방출하는 녹색 형광체를 포함하는 광전환층을 포함하는 발광 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 파장 변환 시트는
상기 광변환층의 제1 면에 배치된 제1 배리어층; 및
상기 제1 배리어층 상에 배치된 제1 투명 필름층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제11항에 있어서,
상기 파장 변환 시트는
상기 제1 투명 필름층 상에 배치된 제1 확산층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제11항에 있어서,
상기 파장 변환 시트는
상기 광변환층의 제2 면에 배치된 제2 배리어층; 및
상기 제2 배리어층 상에 배치된 제2 투명 필름층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제13항에 있어서,
상기 파장 변환 시트는
상기 제2 투명 필름층 상에 배치된 제2 확산층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 파장 변환 시트는
상기 광변환층의 제1 면에 배치된 제1 투명 필름층;
상기 제1 투명 필름층 상에 배치된 제1 배리어층;
상기 제1 배리어층 상에 배치된 제1 확산층;
상기 광변환층의 제2 면에 배치된 제2 투명 필름층;
상기 제2 투명 필름층 상에 배치된 제2 배리어층; 및
상기 제2 배리어층 상에 배치된 제2 확산층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 파장 변환 시트는
상기 광변환층의 제1 면에 형성된 프리즘층; 및
상기 광변환층의 제2 면에 형성된 확산층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제16항에 있어서,
상기 파장 변환 시트는
상기 광변환층의 제1 면과 상기 프리즘층 사이에 배치된 제1 투명 필름층;
상기 제1 투명 필름층과 상기 프리즘층 사이에 배치된 제1 배리어층;
상기 광변환층의 제2 면과 상기 확산층 사이에 배치된 제2 투명 필름층; 및
상기 제2 투명 필름층과 상기 확산층 사이에 배치된 제2 배리어층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제16항에 있어서,
상기 파장 변환 시트는
상기 광변환층의 제1 면과 상기 프리즘층 사이에 배치된 제1 배리어층;
상기 제1 배리어층과 상기 프리즘층 사이에 배치된 제1 투명 필름층;
상기 광변환층의 제2 면과 상기 확산층 사이에 배치된 제2 배리어층; 및
상기 제2 배리어층과 상기 확산층 사이에 제2 투명 필름층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제16항에 있어서,
상기 파장 변환 시트 하부에 배치된 도광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원으로부터 광을 제공받아 상기 파장 변환 시트를 향해 광경로를 가이드하는 도광판을 더 포함하는 에지형인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 광원은 상기 파장 변환 시트의 하부에 배치되어 상기 파장 변환 시트로 광을 제공하는 직하형인 것을 특징으로 하는 표시 장치.