KR102090163B1 - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

백라이트 유닛은 제1 광을 발생시키는 광원을 포함하는 광원 유닛, 상기 제1 광을 가이드하는 도광판, 상기 도광판에서 출사된 상기 제1 광을 제어하고, 적어도 프리즘 시트를 구비하는 광학 부재, 및 상기 제1 광과 색상이 다른 제2 광을 상기 광학 부재 방향으로 출사하는 양자점 시트를 포함한다. 상기 양자점 시트는 고분자 수지 및 상기 고분자 수지에 분산된 제 1 양자점들 및 제2 양자점들을 포함하고, 상기 제2 광은 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 혼합된 백색 광이며, 상기 제2 광은 어도비 RGB 색 좌표 일치율이 99.9% 이상일 수 있다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치{BACK-LIGHT UNIT AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시 품질을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치와 같은 비발광성 표시 장치는 외부 광이 컬러 필터를 포함하는 표시 패널을 투과하도록 하여 화상을 구현한다. 여기서, 상기 외부 광은 태양과 같은 자연 광, 외부 조명과 같은 주변 광 또는 백라이트 유닛에서 공급되는 광일 수 있다. 상기 백라이트 유닛은 광원으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)를 사용할 수 있다. 상기 발광 다이오드는 소형, 저소비 전력, 및 고신뢰성 등의 특징을 구비하여 상기 백라이트 유닛의 광원으로 주목받고 있다.
한편, 상기 표시 장치가 풀 컬러의 화상을 구현하기 위하여, 서로 다른 색상의 광을 방출하는 복수의 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛이 연구되고 있다. 그러나, 상기 서로 다른 색상의 광을 방출하는 광원을 구비하는 백라이트 유닛은 도광판의 입광부 및 코너부에서 색 얼룩이 발생할 수 있다.
또한, 각 발광 다이오드에서 출사되는 광의 반치 폭이 넓어 선명한 영상을 구현하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 목적은 표시 품질을 향상시킬 수 있는 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 백라이트 유닛을 구비하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 백라이트 유닛은 제1 광을 발생시키는 광원을 포함하는 광원 유닛, 상기 제1 광을 가이드하는 도광판, 상기 도광판에서 출사된 상기 제1 광을 제어하고, 적어도 프리즘 시트를 구비하는 광학 부재, 및 상기 제1 광과 색상이 다른 제2 광을 상기 광학 부재 방향으로 출사하는 양자점 시트를 포함한다. 상기 양자점 시트는 고분자 수지 및 상기 고분자 수지에 분산된 제 1 양자점들 및 제2 양자점들을 포함하고, 상기 제2 광은 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 혼합된 백색 광이며, 상기 제2 광은 어도비 RGB 색 좌표 일치율이 99.9% 이상일 수 있다.
상기 광원은 상기 청색 광을 출사하며, 상기 청색 광은 중심 파장이 440㎚ 내지 460㎚이며, 반치 폭이 45㎚ 이하일 수 있다. 상기 제1 양자점들에서 출사되는 광은 상기 녹색 광이며, 상기 녹색 광은 중심 파장이 530㎚ 내지 534㎚ 이며, 반치 폭이 31㎚ 이하일 수 있다. 상기 제2 양자점에서 출사되는 광은 적색 광이며, 상기 적색 광은 중심 파장이 629㎚ 이상이고 반치 폭이 35㎚ 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 표시 장치는 표시 패널 및 상기 표시 패널에 광을 제공하는 상기 백라이트 유닛을 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 표시 장치는 표시 패널 및 상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은 제1 광을 발생시키는 광원을 포함하는 광원 유닛, 상기 제1 광을 가이드하여 상기 표시 패널 방향으로 출사하는 도광판, 상기 도광판에서 출사된 상기 제1 광을 제어하고, 적어도 프리즘 시트를 구비하는 광학 부재, 및 상기 제1 광과 색상이 다른 제2 광을 상기 광학 부재 방향으로 출사하는 양자점 시트를 포함하며, 상기 양자점 시트는 고분자 수지 및 상기 고분자 수지에 분산된 제 1 양자점들 및 제2 양자점들을 포함하고, 상기 양자점 시트에서 출사된 광은 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 혼합된 백색 광이며, 상기 적색 광의 중심 파장의 범위 및 상기 적색 컬러 필터를 투과할 수 있는 광의 중심 파장 범위의 중첩 비율은 70% 이상이며, 상기 녹색 광의 중심 파장의 범위 및 상기 녹색 컬러 필터를 투과할 수 있는 광의 중심 파장 범위의 중첩 비율은 10% 이하일 수 있다.
상기와 같은 백라이트 유닛은 표시 패널로 어도비 RGB 색 좌표 일치율이 99.90% 이상의 광을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 백라이트 유닛을 구비하는 표시 장치는 표시 품질이 향상된 영상을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널이 적용된 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 표시 패널 및 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개념 단면도이다.
도 3은 도 2의 A 영역의 확대도이다.
도 4는 도 2의 양자점 시트를 투과한 광의 파장 분포, RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사되는 광의 파장 분포, 및 컬러 필터를 투과한 광의 파장 분포를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 도 4의 B1 영역의 확대도이다.
도 6은 도 2의 양자점 시트를 투과한 광의 색 좌표 분포, RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사되는 광의 색 좌표 분포 및 어도비(Adobe) 색 좌표를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 개념 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널이 적용된 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치는 표시 패널(100), 백라이트 유닛(200), 상부 커버(410) 및 하부 커버(420)를 포함한다.
상기 표시 패널(100)로는 다양한 형태의 표시 패널이 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 표시 패널(100)로 액정 표시 패널(liquid crystal display panel, LCD panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel, EPD panel), 및 일렉트로웨팅 표시 패널(electrowetting display panel, EWD panel)과 같은 표시 패널을 사용하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는 상기 표시 패널(100)로 상기 액정 표시 패널을 예로서 설명한다.
상기 표시 패널(100)은 장변 및 단변을 가지는 직사각형의 판상을 가지며, 화상을 표시하는 표시 영역(DA), 상기 표시 영역(DA)을 둘러싸는 비표시 영역(NDA), 및 상기 비표시 영역(NDA)의 적어도 일측에서 연장된 패드 영역(PA)을 포함한다. 또한, 상기 표시 패널(100)은 어레이 기판(110), 상기 어레이 기판(110)에 대향되는 대향 기판(120) 및 상기 어레이 기판(110)과 상기 대향 기판(120) 사이에 형성된 액정층(미도시)을 포함한다. 또한, 상기 표시 패널(100)의 양면, 즉, 상기 어레이 기판(110) 및 상기 대향 기판(120) 각각의 외부면에는 편광 필름(미도시)이 부착될 수 있다.
상기 어레이 기판(110)의 상기 표시 영역(DA)에는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소들(미도시)이 배치될 수 있다. 여기서, 각 화소는 다수의 서브 화소를 포함할 수 있으며, 각 서브 화소는 서로 다른 색상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 각 서브 화소는 적색, 녹색, 청색, 황색 및 백색 중 어느 하나의 색상을 가질 수 있다. 따라서, 상기 각 서브 화소에서 출사되는 광은 상기 적색, 녹색, 청색, 황색 및 백색 중 어느 하나의 색상을 가질 수 있다. 또한, 상기 각 화소는 게이트 라인(미도시), 상기 게이트 라인과 절연되게 교차하는 데이터 라인(미도시), 및 화소 전극(미도시)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 각 화소에는 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인에 전기적으로 연결되며, 상기 화소 전극에 대응하여 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 대응하는 화소 전극 측으로 제공되는 구동 신호를 스위칭할 수 있다.
상기 어레이 기판(110)의 상기 비표시 영역(NDA)에는 상기 어레이 기판(110) 및 상기 대향 기판(120)을 합착시키는 봉지 패턴(미도시)이 배치될 수 있다.
상기 어레이 기판(110)의 상기 패드 영역(PA)에는 드라이버 IC(141)가 실장된 연성 회로 기판(140)이 연결되며, 상기 연성 회로 기판(140)은 외부 회로 모듈(미도시)과 연결될 수 있다. 상기 드라이버 IC(141)는 상기 외부 회로 모듈로부터 각종 제어 신호를 입력받으며, 입력된 각종 제어 신호에 응답하여 상기 표시 패널(100)을 구동하는 구동 신호를 상기 박막 트랜지스터 측으로 출력한다.
상기 대향 기판(120)은 그 일면 상에 상기 백라이트 유닛(200)에서 제공되는 광을 이용하여 소정의 색을 구현하는 컬러 필터(미도시) 및 상기 컬러 필터 상에 형성되어 상기 화소 전극(미도시)과 대향하는 공통 전극(미도시)을 구비할 수 있다. 여기서 상기 컬러 필터는 적색, 녹색, 청색, 황색 및 백색 중 어느 하나의 색상을 가지며, 증착 또는 코팅과 같은 공정을 통하여 형성될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 상기 대향 기판(120)에 상기 컬러 필터가 형성된 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 컬러 필터는 상기 어레이 기판(110) 상에 형성될 수도 있다.
상기 액정층은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극에 인가되는 전압에 의하여 특정 방향으로 배열됨으로써, 상기 백라이트 유닛(200)으로부터 제공되는 상기 광의 투과도를 조절하여, 상기 표시 패널(100)이 영상을 표시할 수 있도록 한다.
상기 백라이트 유닛(200)은 상기 표시 패널(100)에서 영상이 출사되는 방향의 반대 방향에 배치된다. 상기 백라이트 유닛(200)은 도광판(210), 복수의 광원을 포함하는 광원 유닛(220), 광학 부재(230) 및 반사 시트(250)를 포함한다.
상기 도광판(210)은 상기 표시 패널(100)의 하부에 위치하며, 상기 광원 유닛(220)에서 방출되는 상기 광을 가이드하여 상기 표시 패널(100) 방향으로 상기 광을 출사시킨다. 특히, 상기 도광판(210)은 적어도 상기 표시 패널(100)의 표시 영역(DA)과 중첩된다. 여기서, 상기 도광판(210)은 상기 광을 출사하는 출사면, 상기 출사면에 대향하는 하면, 및 상기 출사면과 상기 하면을 연결하는 측면들을 포함한다. 또한, 상기 측면들 중 적어도 어느 하나는 상기 광원 유닛(220)과 대향하여 상기 광원 유닛(220)에서 방출하는 광이 입사되는 입사면일 수 있으며, 상기 입사면에 대향하는 측면은 광을 반사하는 대광면일 수 있다.
상기 광원 유닛(220)은 복수의 광원들(221), 예를 들면 복수의 발광 다이오드(light-emitting diode)가 인쇄 회로 기판(222, printed circuit board, PCB)에 실장된 형태일 수 있다. 여기서, 상기 광원들(221)은 동일한 색상의 광을 방출할 수 있다. 예를 들면, 상기 광원들(221)은 모두 파장 범위가 440㎚ 내지 460㎚이며, 반치 폭이 45㎚ 이하인 광을 방출할 수 있다. 즉, 상기 광원들(221)은 선명한 청색 광을 방출할 수 있다.
또한, 상기 광원 유닛(220)은 상기 도광판(210)의 측면들 중 적어도 어느 하나를 마주하여 광을 방출하도록 배치되어, 상기 표시 패널(100)이 영상을 표시하는데 사용되는 광을 상기 도광판(210)을 통하여 제공한다.
상기 광학 부재(230)는 상기 도광판(210) 및 상기 표시 패널(100) 사이에 배치된다. 상기 광학 부재(230)는 상기 광원 유닛(220)에서 제공되어 상기 도광판(210)을 통해 출사되는 광을 제어하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 광학 부재(230)은 순차적으로 적층된 프리즘 시트(234) 및 보호 시트(232)를 포함한다.
상기 프리즘 시트(234)는 상기 확산 시트(236)에서 확산된 빛을 상부의 표시 패널(100)의 평면에 수직한 방향으로 집광하는 역할을 수행한다. 상기 프리즘 시트(234)를 통과한 빛은 대부분 상기 표시 패널(100)에 수직하게 입사된다.
상기 보호 시트(232)는 상기 프리즘 시트(234) 상에 위치한다. 상기 보호 시트(232)는 상기 프리즘 시트(234)를 외부의 충격으로부터 보호하고, 상기 프리즘 시트(234)를 투과한 광을 그대로 투과시킬 수 있다.
본 실시예에서는 상기 광학 부재(230)가 상기 프리즘 시트(234), 및 상기 보호 시트(232)가 한 매씩 구비된 것을 예로 들었으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광학 부재(230)는 상기 프리즘 시트(234), 및 상기 보호 시트(232) 중 적어도 어느 하나를 복수 매 겹쳐서 사용할 수 있으며, 필요에 따라 어느 하나의 시트를 생략할 수도 있다. 또한, 도면 상에는 도시하지 않았으나, 상기 광학 부재(230)는 상기 프리즘 시트(234) 및 상기 도광판(210) 사이에 확산 시트를 더 포함할 수도 있다.
상기 양자점 시트(240)는 상기 광원들(221)에서 공급되어 상기 도광판(210)을 통해 출사되는 광의 색상을 변환시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 광원들(221)이 모두 청색 광을 방출하는 경우, 상기 양자점 시트(240)는 백색 광을 출사시킬 수 있다. 여기서, 상기 백색 광은 청색 광, 녹색 광 및 적색 광이 혼합된 광일 수 있다. 상기 양자점 시트(240)에서 출사되는 청색 광은 상기 양자점 시트(240)로 제공되는 청색 광이 그대로 투과된 광일 수 있다. 상기 양자점 시트(240)에서 출사되는 상기 녹색 광 및 상기 적색 광은 상기 양자점 시트(240)의 일부에서 상기 청색 광을 흡수하여 변환된 광일 수 있다.
상기 반사 시트(250)는 상기 도광판(210)의 하부에 배치되어, 상기 광원 유닛(220)에서 출사된 광 중 상기 표시 패널(100) 방향으로 제공되지 않고 누설되는 광을 반사시켜 상기 표시 패널(100) 방향으로 광의 경로를 변경시킬 수 있다. 상기 반사 시트(250)는 광을 반사하는 물질을 포함한다. 상기 반사 시트(250)는 상기 하부 커버(420) 상에 구비되어 상기 광원 유닛(220)로부터 발생된 광을 반사시킨다. 그 결과, 상기 반사 시트(250)는 상기 표시 패널(100) 측으로 제공되는 광의 양을 증가시킨다.
한편, 본 실시예에서는 상기 광원 유닛(220)이 상기 도광판(210)의 측면 방향으로 광을 제공하도록 배치된 것을 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 광원 유닛(220)은 상기 도광판(210)의 하면 방향으로 광을 제공하도록 배치될 수도 있다. 또한, 상기 백라이트 유닛(200)에서 상기 도광판(210)이 생략되고 상기 광원 유닛(220)이 상기 표시 패널(100)의 하부에 위치하여, 상기 광원 유닛(220)에서 출사된 광이 상기 표시 패널(100)로 직접 광을 제공될 수도 있다.
상기 상부 커버(410)는 상기 표시 패널(100)의 상부에 구비된다. 상기 상부 커버(410)는 상기 표시 패널(100)의 상기 표시 영역(DA)을 노출시키는 표시창(411)을 포함한다. 상기 상부 커버(410)는 상기 하부 커버(420)와 결합하여 상기 표시 패널(100)의 전면 가장자리를 지지한다.
상기 하부 커버(420)는 백라이트 유닛(200)의 하부에 구비된다. 상기 하부 커버(420)는 상기 표시 패널(100) 및 상기 백라이트 유닛(200)를 수용할 수 있는 공간을 포함한다. 또한, 상기 하부 커버(420)는 상기 상부 커버(410)와 결합되어 그 내부 공간에 상기 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(200)를 수납하고 지지한다.
도 2는 도 1의 표시 패널 및 백라이트 유닛을 설명하기 위한 개념 단면도이며, 도 3은 도 2의 A 영역의 확대도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 표시 장치는 백라이트 유닛(200)에서 표시 패널(100)로 광을 공급하여 영상을 구현한다.
상기 표시 패널(100)은 어레이 기판(110), 상기 어레이 기판(110)에 마주하는 면 상에 배치되는 컬러 필터(125)를 구비하는 대향 기판(120), 및 상기 어레이 기판(110)과 상기 대향 기판(120) 사이에 배치되는 액정층(130)을 포함한다.
상기 표시 패널(100)의 하부에 배치되어, 상기 표시 패널(100)로 광을 제공한다. 상기 백라이트 유닛(200)은 도광판(210), 상기 도광판(210)으로 광을 제공하는 광원 유닛(220), 상기 도광판(210)에서 출사된 광의 색상을 변환하는 양자점 시트(240), 및 광학 부재(230)를 포함한다.
여기서, 상기 양자점 시트(240)는 상기 광원 유닛(220)에서 공급되어 상기 도광판(210)에서 출사된 광의 색상을 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 광원 유닛(220)에서 청색 광이 상기 도광판(210)으로 공급되면, 상기 도광판(210)에서 출사된 광은 청색 광일 수 있다. 상기 도광판(210)에서 출사된 광은 상기 양자점 시트(240)에 의하여 백색 광으로 변환될 수 있다.
상기 양자점 시트(240)는 고분자 수지(241) 및 상기 고분자 수지(241) 내에 산포된 다수의 양자점들(QD1, QD2)을 포함한다.
상기 고분자 수지(241)는 절연성 고분자로 형성될 수 있으며, 예를 들어 실리콘 수지, 에폭시 수지, 또는 아크릴 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 양자점들(Q1, Q2)은 대략 지름이 수 nm에서 수십 nm, 또는 수백 nm인 구형일 수 있다. 또한, 상기 양자점들(Q1, Q2)은 나노 물질 중 하나로서, 밴드갭(band gap)이 작은 물질로 구성된 코어, 상기 코어를 둘러싼 밴드갭이 큰 물질로 구성된 쉘, 및상기 쉘 상에 부착된 리간드를 포함할 수 있다.
이러한 나노 사이즈를 갖는 상기 양자점들(Q1, Q2)은 양자 구속 효과(quantum confinement effect)가 나타나는데, 양자 구속 효과의 큰 특징은 밴드갭이 크고 밴드갭이 벌크(bulk)의 결정과는 다르게 마치 하나의 개별적인 원자와 같이 불연속적인 밴드갭 구조를 갖는 것이다. 상기 양자점들(Q1, Q2)은 상기 양자점들(Q1, Q2)의 크기에 따라 불연속적인 밴드갭의 간격을 조절할 수 있어 상기 양자점들(Q1, Q2)이 균일한 크기 분포를 갖도록 합성하면 반치 폭이 좁은 분광분포를 갖는 광변환체를 만들 수 있다. 구체적으로, 상기 양자점들(Q1, Q2)의 크기가 클수록 파장이 긴 광을 발생시킬 수 있으므로, 상기 양자점들(Q1, Q2)의 크기를 조절하여 방출되는 광의 파장을 조절할 수 있다.
상기 양자점들(QD1, QD2)은 상기 도광판(210)에서 출사된 광을 흡수한 다음, 상기 양자점들(Q1, Q2)이 가지는 밴드 갭에 대응하는 파장을 가지는 광을 방출한다.
구체적으로, 상기 광원 유닛(220)이 방출하는 광을 제1 광이라고 하고, 상기 양자점들(QD1, QD2)이 방출하는 광을 제2 광이라고 하면, 상기 제1 광의 파장은 제2 광의 파장보다 짧거나 같다. 이는 에너지 법칙에 의한 것으로, 상기 양자점들(QD1, QD2)은 흡수한 광의 에너지보다 더 큰 에너지를 갖는 광을 방출할 수 없기 때문이며, 이에 따라 상기 제2 광의 파장은 상기 제1 광의 파장보다 길거나 같다.
상기 양자점들(Q1, Q2)로는　ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe 및 HgTe와 같은 II-VI족 양자점, PbS, PbSe, PbTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb와 같은 III-V족 양자점 등이 사용될 수 있다.
상기 광원 유닛(220)의 광원들(221)이 청색 발광 다이오드일 경우, 상기 양자점 시트(240)는 녹색을 나타내는 제1 양자점들(QD1) 및 적색을 나타내는 제2 양자점들(QD2) 중 적어도 한 종류의 양자점을 포함할 수 있다. 상기 제2 양자점들(QD2)은 상기 제1 양자점들(QD1)의 지름보다 더 큰 지름을 갖는다. 도 3에는 상기 양자점 시트(240)가 상기 제1 및 제2 양자점들(QD1, QD2)을 포함하는 것으로 도시하였다. 도 3과 같이, 상기 양자점 시트(240)가 상기 제1 및 제2 양자점들(QD1, QD2)을 포함하는 경우, 상기 양자점 시트(240)에서 출사되는 광은 적색, 녹색, 및 청색이 혼합된 백색광일 수 있다.
하기에서는 상기 백라이트 유닛에서 출사된 광을 이용하여 표시 패널이 풀컬러의 영상을 표현할 수 있음을 설명한다.
우선, 상기 백라이트 유닛(200)의 광원 유닛(220)은 상기 제1 광을 상기 도광판(210)으로 제공하고, 상기 제1 광은 상기 도광판(210)의 입광부를 통하여 상기 도광판(210)의 내부로 진입하고, 상기 도광판(210)의 내부로 진입한 상기 제1 광은 상기 도광판(210)의 출광부를 통하여 상기 표시 패널(100) 방향으로 출사된다. 여기서, 상기 제1 광은 청색 광일 수 있다. 또한, 상기 입광부는 상기 광원 유닛(220)과 마주한 상기 도광판(210)의 일측면일 수 있으며, 상기 출광부는 상기 도광판(210)의 상기 표시 패널(100)과 마주하는 면일 수 있다.
상기 도광판(210)에서 출사된 상기 제1 광은 상기 양자점 시트(240)로 제공된다. 상기 양자점 시트(240)는 상기 제1 광의 색상을 변환하여, 상기 제1 광과 다른 색상을 가지는 제2 광을 출사할 수 있다.
이를 보다 상세히 설명하면, 상기 양자점 시트(240)으로 제공된 상기 제1 광 중 일부는 상기 제1 양자점들(Q1) 및 상기 제2 양자점들(Q2)에 흡수되지 않고 상기 고분자 수지(241)를 투과할 수 있다. 따라서, 상기 고분자 수지(241)를 투과하는 광은 상기 제1 광과 동일한 청색 광일 수 있다.
또한, 상기 제1 광 중 다른 일부는 상기 제1 양자점들(Q1)에 흡수되고, 상기 제1 양자점들(Q1)은 흡수된 상기 제1 광을 변환하여, 상기 제1 양자점들(Q1)이 가지는 밴드 갭에 대응하는 파장을 가지는 광을 방출한다. 예를 들어, 상기 제1 양자점들(Q1)은 청색 광인 상기 제1 광을 흡수하여 녹색 광을 방출할 수 있다. 여기서, 상기 녹색 광의 파장은 상기 제1 양자점들(Q1) 고유의 밴드 갭에 대응하며, 상기 제1 양자점들(Q1)의 크기가 균일할수록 상기 녹색 광의 반치 폭 또한 감소할 수 있다.
또한, 상기 제1 광 중 나머지는 상기 제2 양자점들(Q2)에 흡수되고, 상기 제2 양자점들(Q2)은 흡수된 제1 광을 변환하여, 상기 제2 양자점들(Q2)이 가지는 밴드 갭에 대응하는 파장을 가지는 광을 방출한다. 예를 들어, 상기 제2 양자점들(Q2)은 청색 광인 상기 제1 광을 흡수하여 적색 광을 방출할 수 있다. 여기서, 상기 적색 광의 파장은 상기 제2 양자점들(Q2) 고유의 밴드 갭에 대응하며, 상기 제2 양자점들(Q2)의 크기가 균일할수록 상기 적색 광의 반치 폭 또한 감소할 수 있다.
따라서, 상기 양자점 시트(240)에서 출사되는 상기 제2 광은 청색 광, 녹색 광 및 적색 광이 혼합된 백색 광일 수 있다.
상기 양자점 시트(240)에서 출사된 상기 제2 광은 상기 광학 부재(230)로 제공된다. 상기 광학 부재(230)는 상기 제2 광을 제어하여, 상기 제2 광이 상기 표시 패널(100)의 평면에 수직한 방향으로 제공되도록 한다.
상기 표시 패널(100)은 상기 제2 광을 이용하여 영상을 구현한다.
이를 보다 상세히 설명하면, 상기 어레이 기판(110)의 박막 트랜지스터에 구동 신호가 공급되면, 상기 박막 트랜지스터는 화소 전극 측으로 구동 신호를 제공한다. 구동 신호를 수신한 상기 화소 전극은 대향 전극과 함께 전계를 형성한다. 상기 전계에 의하여 상기 액정층(130) 내의 액정 분자들은 재배열하게 된다.
여기서, 상기 액정 분자들의 재배열에 의하여 복수의 화소들 중 일부 화소들은 상기 제2 광을 투과시킬 수 있으며, 나머지 화소들은 상기 제2 광을 차단할 수 있다.
상기 액정층(130)을 투과한 상기 제2 광은 상기 컬러 필터(125)를 투과하여 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색상을 가질 수 있다.
따라서, 상기 표시 장치는 풀 컬러의 영상을 구현할 수 있다. 여기서, 상기 표시 장치에 의하여 구현되는 풀 컬러의 영상은 상기 컬러 필터(125)로 공급되는 상기 제2 광의 상기 적색 광, 상기 녹색 광 및 상기 청색 광의 반치 폭이 좁으므로 선명할 수 있다.
도 4는 도 2의 양자점 시트를 투과한 광(D1)의 파장 분포, RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사되는 광(D2)의 파장 분포, 및 컬러 필터를 투과한 광의 파장 분포를 설명하기 위한 그래프이며, 도 5는 도 4의 B1 영역의 확대도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 양자점 시트는 도광판으로부터 광을 제공받아 청색 광, 녹색 광, 및 적색 광을 방출한다. 여기서, 상기 청색 광은 백라이트 유닛의 광원 유닛에서 방출되어 상기 양자점 시트의 고분자 수지를 투과한 것이고, 상기 녹색 광은 상기 양자점 시트의 제1 양자점들으로부터 방출된 것이며, 상기 적색 광은 상기 양자점 시트의 제2 양자점으로부터 방출된 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 양자점 시트에서 방출된 청색 광은 상기 광원 유닛에서 출사된 청색 광으로, 중심 파장이 457㎚이고, 반치 폭이 45㎚일 수 있다. 또한, 상기 양자점 시트에서 방출된 녹색 광은 상기 제1 양자점들이 방출한 광으로, 중심 파장이 531㎚ 이고, 반치 폭이 32㎚일 수 있다. 또한, 상기 양자점 시트에서 방출된 적색 광은 상기 제2 양자점들이 방출한 광으로, 중심 파장이 629㎚ 이고, 반치 폭이 35㎚일 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 양자점 시트에서 방출되는 적색 광 및 녹색 광의 반치 폭(full width at half maximum, FWHM)이 RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사된 적색 광 및 녹색 광의 반치 폭에 비하여 작음을 알 수 있다.
또한, 상기 양자점 시트에서 출사된 상기 녹색 광의 중심 파장은 상기 RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사된 녹색 광의 중심 파장보다 표시 패널에 구비되는 녹색 컬러 필터의 중심 파장에 근접함을 알 수 있다.
따라서, 상기 양자점 시트를 구비하는 표시 장치는 상기 양자점 시트를 구비하지 않는 표시 장치에 비하여 보다 선명한 영상을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
도 6은 도 2의 양자점 시트를 투과한 광(D1)의 색 좌표 분포, RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사되는 광(D2)의 색 좌표 분포 및 어도비(Adobe) 색 좌표(D3)를 설명하기 위한 그래프이다. 하기의 표 1은 상기 양자점 시트를 투과한 백색 광(D1)의 색 좌표값, 및 RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사되는 백색 광(D2)의 색 좌표를 설명하는 표이다.
도 6 및 표 1을 참조하면, 양자점 시트를 투과한 광(D1)의 색 좌표 분포는 어도비 색 좌표(D3)보다 넓을 수 있다. 즉, 양자점 시트를 투과한 광(D1)의 색 좌표 분포의 어도비 색 좌표(D3) 일치율은 100%일 수 있다.
이에 반하여, RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사되는 광(D2)의 색 좌표 분포는 어도비 색 좌표(D3)와 일치하는 않는 영역이 있다. 특히, RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사되는 광(D2)의 색 좌표 분포는 녹색 광 영역에서 어도비 색 좌표(D3)와 일치하는 않는 영역이 있다. 따라서, 상기 RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사되는 광(D2)의 색 좌표 분포의 어도비 색 좌표(D3) 일치율은 100% 미만이다. 특히, 녹색 광의 반치 폭이 증가할수록, RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사되는 광(D2)의 색 좌표 분포의 어도비 색 좌표(D3) 일치율은 감소할 수 있다. 예를 들어, 상기 녹색 광의 반치 폭이 35㎚인 경우, RGB 발광 다이오드를 구비하는 백라이트 유닛에서 출사되는 광(D1)의 색 좌표 분포의 어도비 색 좌표(D3) 일치율은 96.5%이다.
따라서, 상기 양자점 시트를 구비하는 표시 장치는 상기 양자점 시트를 구비하지 않는 표시 장치에 비하여 어도비 색 좌표(D3) 일치율이 높다. 따라서, 상기 양자점 시트를 구비하는 표시 장치는 상기 양자점 시트를 구비하지 않는 표시 장치에 비하여 색 재현율이 높다.
D1 D2
색 좌표 x축 y축 x축 y축
백색 0.314 0.329 0.311 0.330
적색 0.383 0.307 0.685 0.306
녹색 0.214 0.681 0.208 0.715
청색 0.147 0.052 0.149 0.044
어도브 색 좌표 일치율(%) 96.5 100
표 2는 상기 양자점 시트의 제1 양자점들에서 출사되는 녹색 광의 파장 및 반치 폭에 따른 어도비 RGB 색 좌표 일치율을 설명하기 위한 표이다. 여기서, 청색 광은 457㎚의 파장을 가지고, 반치 폭은 45㎚이다. 또한, 적색 광은 631㎚의 파장을 가지고, 반치 폭은 34㎚이다.
반치 폭 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
파장
529 99.80 99.80 99.70 99.70 99.60 99.50 99.40 99.40 99.40 99.20
530 100.00 99.90 99.90 99.90 99.80 99.70 99.70 99.60 99.70 99.50
531 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 99.90 99.90 99.90 99.90 99.70
532 100.00 100.00 100.00 99.90 100.00 100.00 100.00 100.00 99.60 99.70
533 100.00 100.00 100.00 99.90 100.00 99.80 99.50 99.30 98.50 98.80
534 99.90 99.60 99.40 99.40 99.30 98.60 98.40 98.10 97.30 97.70
535 98.60 98.40 98.20 99.00 99.00 97.40 97.20 96.90 96.10 96.50
상기 표 2를 참조하면, 상기 제1 양자점들이 방출하는 광의 반치폭이 감소할수록 어도비 RGB 색좌 표 일치율이 증가함을 알 수 있다. 특히, 상기 제1 양자점들이 방출하는 광의 중심 파장의 범위가 530㎚ 내지 534㎚인 경우 어도비 RGB 색좌 표 일치율이 99.90% 이상임을 알 수 있다.
특히, 상기 녹색 광의 파장이 531㎚이고 반치 폭이 31㎚ 이하인 경우, 상기 양자점 시트를 투과한 광은 어도비 색 좌표와 일치율이 99.90% 이상이다.
또한, 상기 녹색 광의 파장이 532㎚이고 반치 폭이 30㎚ 이하인 경우, 상기 양자점 시트를 투과한 광은 어도비 색 좌표와 일치율이 99.90% 이상이다.
한편, 일반적으로 표시 패널에 구비되는 녹색 컬러 필터를 투과할 수 있는 광의 중심 파장 범위는 500㎚ 내지 560㎚일 수 있다. 따라서, 상기 녹색 광의 중심 파장의 범위 및 상기 녹색 컬러 필터를 투과할 수 있는 광의 중심 파장 범위의 중첩 비율은 10% 이하일 수 있다.
표 3은 상기 양자점 시트의 제2 양자점에서 출사되는 적색 광의 파장 및 반치 폭에 따른 어도비 RGB 색 좌표 일치율을 설명하기 위한 표이다. 여기서, 청색 광은 457㎚의 파장을 가지고, 반치 폭은 45㎚이다. 또한, 녹색 광은 531㎚의 파장을 가지고, 반치 폭은 31㎚이다.
반치 폭 32 33 34 35
파장
629 99.90 99.90 99.80 99.80
630 99.90 99.90 99.90 99.90
631 99.90 99.90 99.90 99.90
632 99.90 99.90 99.90 99.90
633 99.90 99.90 99.90 99.90
634 99.90 99.90 99.90 99.90
635 99.90 99.90 99.90 99.90
표 3을 참조하면, 적색 광의 반치 폭이 줄어듦에 따라 적색 광의 넓은 파장 영역에서 어도비 RGB 색좌 표 일치율이 99.90% 이상임을 알 수 있다.
또한, 상기 적색 광의 파장이 길어질수록 어도비 색 좌표 일치율이 99.90% 이상이다. 즉, 이는 적색 광의 파장 영역이 일반적으로 다른 색상의 광에 비하여 넓기 때문이다.
한편, 일반적으로 표시 패널에 구비되는 적색 컬러 필터를 투과할 수 있는 광의 중심 파장 범위는 600㎚ 내지 780㎚일 수 있다. 따라서, 상기 적색 광의 중심 파장의 범위 및 상기 적색 컬러 필터를 투과할 수 있는 광의 중심 파장 범위의 중첩 비율은 70% 이상일 수 있다.
이하, 도 7을 통하여 본 발명의 다른 실시예들을 설명한다. 도 7에 있어서, 도 1 내지 도 6에 도시된 구성 요소와 동일한 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 도 7에서는 중복된 설명을 피하기 위하여 도 1 내지 도 6과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 개념 단면도로, 표시 패널 및 백라이트 유닛에 한정하여 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 표시 장치는 백라이트 유닛(200)에서 표시 패널(100)로 광을 공급하여 영상을 구현한다.
상기 표시 패널(100)은 어레이 기판(110), 상기 어레이 기판(110)에 마주하는 면 상에 배치된 컬러 필터(125)를 구비하는 대향 기판(120), 및 상기 어레이 기판(110)과 상기 대향 기판(120) 사이에 배치되는 액정층(130)을 포함한다.
상기 표시 패널(100)의 하부에 배치되어, 상기 표시 패널(100)로 광을 제공한다. 상기 백라이트 유닛(200)은 도광판(210), 상기 도광판(210)으로 광을 제공하는 광원 유닛(220), 상기 도광판(210) 및 상기 광원 유닛(220) 사이에 배치된 양자점 시트(240), 및 광학 부재(230)를 포함한다. 여시거, 상기 광원 유닛(220)은 청색 광을 출사할 수 있다.
상기 양자점 시트(240)는 상기 광원 유닛(220)에서 공급되어 상기 도광판(210)에서 출사된 광의 색상을 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 양자점 시트(240)는 투명한 고분자 수지, 및 상기 고분자 수지 내에 산포된 제1 양자점들과 제2 양자점들을 포함할 수 있다.
상기 투명한 고분자 수지는 상기 도광판(210)에서 상기 양자점 시트(240)로 제공되는 제1 광, 즉 청색 광을 투과시킬 수 있다. 상기 제1 양자점들은 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제1 광과 색상이 다른 광, 예를 들면, 녹색 광을 방출할 수 있다. 또한, 상기 제2 양자점들은 상기 제1 광을 흡수하여 상기 제1 광과 색상이 다른 광, 예를 들면, 적색 광을 방출할 수 있다.
따라서, 상기 양자점 시트(240)는 청색 광, 녹색 광 및 적색 광이 혼합된 백색의 제2 광을 출사시킬 수 있다.
상기 광학 부재(230)는 확산 시트, 프리즘 시트 및 보호 시트를 포함할 수 있다.
상기 확산 시트는 상기 도광판(210)에서 출사된 광을 확산시킬 수 있다. 상기 확산 시트는 광을 확산시켜 상기 표시 패널(100)의 단위 면적당 제공되는 광 량은 균일할 수 있도록 한다.
상기 프리즘 시트는 상기 확산 시트에 의하여 확산된 광을 상기 표시 패널(100)에 수직한 방향으로 집광한다. 따라서, 상기 프리즘 시트를 통과한 광은 상기 표시 패널(100)에 수직하게 제공될 수 있다.
상기 보호 시트는 상기 프리즘 시트를 외부의 충격으로부터 보호하고, 상기 프리즘 시트를 투과한 광을 그대로 투과시킬 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 표시 패널 110: 어레이 기판
120: 대향 기판 125: 컬러 필터
130: 액정층 200: 백라이트 유닛
210: 도광판 220: 광원 유닛
221: 광원 222: 인쇄 회로 기판
230: 광학 부재 232: 보호 시트
234: 프리즘 시트 236: 확산 시트
240; 양자점 시트 250: 반사 시트
410: 상부 커버 420: 하부 커버

Claims (20)

  1. 제1 광을 발생시키는 광원을 포함하는 광원 유닛;
    상기 제1 광을 가이드하는 도광판;
    상기 도광판에서 출사된 상기 제1 광을 제어하고, 적어도 프리즘 시트를 구비하는 광학 부재; 및
    상기 제1 광과 색상이 다른 제2 광을 상기 광학 부재 방향으로 출사하는 양자점 시트를 포함하며,
    상기 양자점 시트는 고분자 수지 및 상기 고분자 수지에 분산된 제 1 양자점들 및 제2 양자점들을 포함하고,
    상기 제2 광은 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 혼합된 백색 광이며, 상기 제2 광은 어도비 RGB 색 좌표 일치율이 99.9% 이상이고,
    상기 제1 광은 중심 파장이 440 nm 내지 460 nm 이며, 반치 폭이 40 nm 내지 45 nm이고,
    상기 제1 양자점들에서 방출하는 광은 중심 파장이 530 ㎚ 내지 534 ㎚ 이며, 반치 폭이 23 nm 내지 31 nm이고,
    상기 제2 양자점들에서 방출하는 광은 중심 파장이 629 nm 내지 635 nm 이며, 반치 폭이 32 nm 내지 35 nm인 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 양자점 시트는 상기 도광판 및 상기 광학 부재 사이에 배치되는 백라이트 유닛.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 양자점 시트는 상기 도광판 및 상기 광원 유닛 사이에 배치되는 백라이트 유닛.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 부재는 상기 도광판 및 상기 프리즘 시트 사이에 배치되는 확산 시트를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  9. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은
    제1 광을 발생시키는 광원을 포함하는 광원 유닛;
    상기 제1 광을 가이드하여 상기 표시 패널 방향으로 출사하는 도광판;
    상기 도광판에서 출사된 상기 제1 광을 제어하고, 적어도 프리즘 시트를 구비하는 광학 부재; 및
    상기 제1 광과 색상이 다른 제2 광을 상기 광학 부재 방향으로 출사하는 양자점 시트를 포함하며,
    상기 양자점 시트는 고분자 수지 및 상기 고분자 수지에 분산된 제 1 양자점들 및 제2 양자점들을 포함하고,
    상기 제2 광은 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 혼합된 백색 광이며, 상기 제2 광의 어도비 RGB 색 좌표 일치율이 99.9% 이상이고,
    상기 제1 광은 중심 파장이 440 nm 내지 460 nm 이며, 반치 폭이 40 nm 내지 45 nm이고,
    상기 제1 양자점들에서 방출하는 광은 중심 파장이 530 ㎚ 내지 534 ㎚ 이며, 반치 폭이 23 nm 내지 31 nm이고,
    상기 제2 양자점들에서 방출하는 광은 중심 파장이 629 nm 내지 635 nm 이며, 반치 폭이 32 nm 내지 35 nm인 표시 장치.
  10. 삭제
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  13. 제9 항에 있어서,
    상기 양자점 시트는 상기 도광판 및 상기 표시 패널 사이에 배치되는 표시 장치.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 양자점 시트는 상기 도광판 및 상기 광원 유닛 사이에 배치되는 표시 장치.
  15. 삭제
  16. 제9 항에 있어서,
    상기 광학 부재는 상기 도광판 및 상기 프리즘 시트 사이에 배치되는 확산 시트를 더 포함하는 표시 장치.
  17. 적색 컬러 필터 및 녹색 컬러 필터를 포함하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하며,
    상기 백라이트 유닛은
    제1 광을 발생시키는 광원을 포함하는 광원 유닛;
    상기 제1 광을 가이드하여 상기 표시 패널 방향으로 출사하는 도광판;
    상기 도광판에서 출사된 상기 제1 광을 제어하고, 적어도 프리즘 시트를 구비하는 광학 부재; 및
    상기 제1 광과 색상이 다른 제2 광을 상기 광학 부재 방향으로 출사하는 양자점 시트를 포함하며,
    상기 양자점 시트는 고분자 수지 및 상기 고분자 수지에 분산된 제 1 양자점들 및 제2 양자점들을 포함하고,
    상기 양자점 시트에서 출사된 광은 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 혼합된 백색 광이며,
    상기 적색 광의 중심 파장의 범위 및 상기 적색 컬러 필터를 투과할 수 있는 광의 중심 파장 범위의 중첩 비율은 70% 이상이며,
    상기 녹색 광의 중심 파장의 범위 및 상기 녹색 컬러 필터를 투과할 수 있는 광의 중심 파장 범위의 중첩 비율은 10% 이하이고,
    상기 제1 광은 중심 파장이 440 nm 내지 460 nm 이며, 반치 폭이 40 nm 내지 45 nm이고,
    상기 제1 양자점들에서 방출하는 광은 중심 파장이 530 ㎚ 내지 534 ㎚ 이며, 반치 폭이 23 nm 내지 31 nm이고,
    상기 제2 양자점들에서 방출하는 광은 중심 파장이 629 nm 내지 635 nm 이며, 반치 폭이 32 nm 내지 35 nm인 표시 장치.
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