KR101877485B1 - 광 변환 부재, 이를 포함하는 발광장치 및 표시장치 - Google Patents
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Abstract
광 변환 부재, 이를 포함하는 발광장치 및 표시장치 및 이의 제조방법이 개시된다. 광 변환 부재는, 열가소성 수지를 포함하는 호스트; 및 상기 호스트 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들을 포함하고, 상기 파장 변환 입자들은, 제 1 방향으로 연장되어 배열되는 제 1 파장 변환 입자들; 및 제 2 방향으로 연장되어 배열되는 제 2 파장 변환 입자들을 포함한다.
Description
실시예는 광 변환 부재, 이를 포함하는 발광장치 및 표시장치에 관한 것이다.
최근 종래의 CRT를 대신하여 액정표시장치(LCD), PDP(plasma display panel), OLED(organic light emitting diode) 등의 평판표시장치가 많이 개발되고 있다.
이 중 액정표시장치는 박막트랜지스터 기판, 컬러필터 기판 그리고 양 기판 사이에 액정이 주입되어 있는 액정표시패널을 포함한다. 액정표시패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 하면에는 빛을 공급하기 위한 백라이트 유닛이 위치한다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정의 배열상태에 따라 투과량이 조정된다.
백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다. 에지형은 도광판의 측면에 광원이 설치되는 구조이다.
직하형은 액정표시장치의 크기가 대형화되면서 중점적으로 개발된 구조로서, 액정표시패널의 하부면에 하나 이상의 광원을 배치시켜 액정표시패널에 전면적으로 빛을 공급하는 구조이다.
이러한 직하형 백라이트 유닛은 에지형 백라이트 유닛에 비해 많은 수의 광원을 이용할 수 있어 높은 휘도를 확보할 수 있는 장점이 있는 반면, 휘도의 균일성을 확보하기 위하여 에지형에 비하여 두께가 두꺼워지는 단점이 있다.
이를 극복하기 위해, 백라이트 유닛을 구성하는 청색 광을 발진하는 블루 LED의 전방에 청색 광을 받으면 적색파장 또는 녹색파장으로 변환되는 다수의 양자점이 분산된 양자점바를 구비시켜, 상기 양자점바에 청색 광을 조사함으로써, 양자점바에 분산된 다수의 양자점들에 의해 청색광, 적색 광 및 녹색 광이 혼합된 광이 도광판으로 입사되어 백색광을 제공한다.
이때, 상기 양자점바를 이용하여 도광판에 백색광을 제공할 경우 고색재현을 구현할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 청색 광을 발진하는 블루 LED의 일측에 LED와 신호를 전달하고, 전원공급하기 위한 FPCB(Flexible Printed Circuits Board)가 구비되며, FPCB의 하면에는 접착부재가 더 구비될 수 있다.
이와 같이, 블루 LED로부터 발진하는 광이 누출되면 양자점바를 통해 도광판에 제공되는 백색광을 사용하여 다양한 형태로 영상을 표시하는 표시장치가 널리 사용되고 있다.
이와 같은 양자점이 적용된 표시장치에 관하여, 한국 특허 공개 공보 10-2011-0068110 등에 개시되어 있다.
실시예는 향상된 신뢰성 및 내구성을 가지고, 용이하게 제조될 수 있는 광 변환 부재, 이를 포함하는 발광장치 및 표시장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 광 변환 부재는, 열가소성 수지를 포함하는 호스트; 및 상기 호스트 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들을 포함하고, 상기 파장 변환 입자들은, 제 1 방향으로 연장되어 배열되는 제 1 파장 변환 입자들; 및 제 2 방향으로 연장되어 배열되는 제 2 파장 변환 입자들을 포함한다.
실시예에 따른 광 변환 부재 제조 방법은, 열가소성 수지를 포함하는 호스트 및 다수 개의 파장 변환 입자들을 준비하는 단계; 상기 열가소성 수지 내에 상기 파장 변환 입자들을 첨가하는 단계; 상기 열가소성 수지를 연신하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 표시 장치는, 광원; 상기 광원으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키는 광 변환 부재; 및 상기 광 변환 부재로부터 광이 입사되는 표시 패널을 포함하고, 상기 광 변환 부재는, 열가소성 수지를 포함하는 호스트; 및 상기 호스트 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들을 포함하며, 상기 파장 변환 입자들은, 제 1 방향으로 연장되어 배열되는 제 1 파장 변환 입자들; 및 제 2 방향으로 연장되어 배열되는 제 2 파장 변환 입자들을 포함한다.
실시예에 따른 발광 장치는, 발광부; 및 상기 발광부로부터의 광의 경로에 배치되는 광 변환 부재를 포함하고, 상기 광 변환 부재는, 열가소성 수지를 포함하는 호스트; 및 상기 호스트 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들을 포함하며, 상기 파장 변환 입자들은, 제 1 방향으로 연장되어 배열되는 제 1 파장 변환 입자들; 및 제 2 방향으로 연장되어 배열되는 제 2 파장 변환 입자들을 포함한다.
실시예에 따른 광 변환 부재는 열가소성 수지를 포함하는 호스트르 포함한다. 즉, 상기 호스트는 폴리비닐알코올을 포함할 수 있다.
또한, 상기 호스트에 파장 변환 입자를 첨가한 후 연신 공정을 통해 상기 호스트 내에 분산되는 파장 변환 입자들을 규칙적으로 배열할 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 입자들은 상기 호스트 내에서 일정한 피치로 균일하게 분산될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광 변환 부재를 이용하는 표시장치 및 발광장치의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광 변환 부재 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 2는 실시예에 따른 광 변환 부재 제조 방법에서 연신 공정 및 파장 변환 입자의 배열을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 파장 변환 입자를 도시한 도면이다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 5는 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 7은 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 8은 제 2 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8에서 B-B'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 10은 제 2 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 11은 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 12는 제 3 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 13은 도 12에서 C-C`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 14는 제 3 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 15는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 사시도이다.
도 16은 도 15에서 D-D`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 17은 발광다이오드 칩의 일 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 광 변환 부재 제조 방법에서 연신 공정 및 파장 변환 입자의 배열을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 파장 변환 입자를 도시한 도면이다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 5는 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 7은 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 8은 제 2 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8에서 B-B'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 10은 제 2 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 11은 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 12는 제 3 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 13은 도 12에서 C-C`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 14는 제 3 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 15는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 사시도이다.
도 16은 도 15에서 D-D`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 17은 발광다이오드 칩의 일 단면을 도시한 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등이 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 실시예에 따른 광 변환 부재 및 광 변환 부재 제조 방법을 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 광 변환 부재 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이고, 도 2는 실시예에 따른 파장 변환 입자를 도시한 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 광 변환 부재 제조 방법에서 연신 공정 및 파장 변환 입자의 배열을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 광 변환 부재 제조 방법은, 열가소성 수지 및 파장 변환 입자들을 준비하는 단계(ST10); 열가소성 수지 내에 파장 변환 입자들을 첨가하는 단계(ST20); 및 연신하는 단계(ST30)를 포함한다.
상기 열가소성 수지 및 파장 변환 입자들을 준비하는 단계(ST10)에서는, 광 변환 부재를 제조하기 위한 열가소성 수지 및 파장 변환 입자들을 준비한다.
상기 파장 변환 입자들(31)은 입사광의 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 파장 변환 입자들(31)은 입사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 입자들(31) 중 일부는 상기 청색광을 약 500㎚ 내지 약 599㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 파장 변환 입자들(31) 중 다른 일부는 상기 청색광을 약 600㎚ 내지 약 700㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이와는 다르게, 상기 파장 변환 입자들(31)은 입사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 입자들(31) 중 일부는 상기 자외선을 약 400㎚ 내지 약 499㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시키고, 상기 파장 변환 입자들(31) 중 다른 일부는 상기 자외선을 약 500㎚ 내지 약 599㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 또한, 상기 파장 변환 입자들(31) 중 또 다른 일부는 상기 자외선을 약 600㎚ 내지 약 700㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(31)은 다수 개의 양자점(QD, Quantum Dot)들일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 양자점은 코어 나노 결정(33) 및 상기 코어 나노 결정(33)을 둘러싸는 껍질 나노 결정(34)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정(34)에 결합되는 유기 리간드(35)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정(34)을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 껍질 나노 결정(34)은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 상기 껍질 나노 결정(34)은 상기 코어 나노 결정(33)의 표면에 형성된다. 상기 양자점은 상기 코어 나오 결정으로 입광되는 빛의 파장을 껍질층을 형성하는 상기 껍질 나노 결정(34)을 통해서 파장을 길게 변환시키고 빛의 효율을 증가시길 수 있다.
상기 양자점은 Ⅱ족 화합물 반도체, Ⅲ족 화합물 반도체, Ⅴ족 화합물 반도체 그리고 VI족 화합물 반도체 중에서 적어도 한가지 물질을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 코어 나노 결정(33)은 Cdse, InGaP, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 또한, 상기 껍질 나노 결정(34)은 CuZnS, CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 상기 양자점의 지름은 1㎚ 내지 10㎚일 수 있다.
상기 양자점에서 방출되는 빛의 파장은 상기 양자점의 크기에 따라 조절이 가능하다. 예를 들어, 작은 직경을 가지는 양자점은 입사광을 상대적으로 짧은 파장대의 광으로 변환시키고, 큰 직경을 가지는 양자점은 입사광을 상대적으로 큰 파장대의 광으로 변환시킬 수 있다.
또한, 상기 양자점에는 리간드(35)가 결합될 수 있다. 더 자세하게, 상기 리간드(35)의 일 끝단이 상기 양자점에 결합될 수 있다. 또한, 상기 리간드(35)는 상기 양자점의 주위를 둘러싼다. 더 자세하게, 상기 리간드(35)의 일 끝단이 상기 양자점의 외부 표면에 결합되어, 상기 양자점의 주위를 둘러쌀 수 있다.
또한, 상기 리간드는 다양한 표면 개질 방법에 의해 수소결합 가능한 치환기들로 개질될 수 있다.
또한, 상기 리간드(35)는 합성 후 불안정한 양자점을 안정화시키는 역할을 한다. 합성 후에 댕글링 본드(dangling bond)가 외곽에 형성되며, 상기 댕글링 본드 때문에, 상기 양자점이 불안정해 질 수도 있다. 그러나, 상기 리간드(35)의 한쪽 끝은 비결합 상태이고, 상기 비결합된 리간드(35)의 한쪽 끝이 댕글링 본드와 결합해서, 상기 양자점을 안정화 시킬 수 있다.
상기 리간드(35)는 피리딘(pyridine), 메르캅토 알콜(mercapto alcohol), 티올(thiol), 포스핀(phosphine) 또는 포스핀 산화물(phosphine oxide) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 리간드(35)는 폴리에틸렌이민, 3-아미노 프로필트리메톡시 실란, 메르캅토아세틱산, 3-메르캅토프로필 트리메톡시 실란 또는 3-메르캅토프로피오닉산(3-mercaptopropionic acid) 등을 포함할 수 있다. 이외에도, 상기 리간드(35)로 다양한 친수성 유기 리간드(35)가 사용될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 리간드(35)로 소수성 유기 리간드가 사용될 수 있다.
특히, 상기 양자점은 그 크기가 빛, 전기 등에 의해 여기되는 전자와 정공이 이루는 엑시톤(exciton)의 보어 반경(Bohr raidus)보다 작게 되면 양자구속효과가 발생하여 띄엄띄엄 한 에너지 준위를 가지게 되며 에너지 갭의 크기가 변화하게 된다. 또한, 전하가 양자점 내에 국한되어 높은 발광효율을 가지게 된다.
이러한 상기 양자점은 일반적 형광 염료와 달리 입자의 크기에 따라 형광파장이 달라진다. 즉, 입자의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 빛을 내며, 입자의 크기를 조절하여 원하는 파장의 가시광선영역의 형광을 낼 수 있다. 또한, 일반적 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 100배 내지 1000배 크고 양자효율(quantum yield)도 높으므로 매우 센 형광을 발생한다.
상기 양자점은 화학적 습식방법에 의해 합성될 수 있다. 여기에서, 화학적 습식방법은 유기용매에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법으로서, 화학적 습식방법에 의해서, 상기 양자점이 합성될 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(31)은 화합물 반도체를 포함하는 나노 입자일 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 입자들(31)은 수㎚ 내지 수십㎚의 직경을 가지고, Ⅱ족-Ⅵ족계 화합물 반도체를 포함할 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(31)은 친수성 또는 소수성을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 리간드(35)가 친수성을 가지는 경우, 상기 파장 변환 입자들(31)은 친수성을 가질 수 있다. 상기 리간드(35)가 소수성을 가지는 경우, 상기 파장 변환 입자들(31)은 소수성을 가질 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(31)은 화학적 습식 합성법에 의해서 형성될 수 있다. 상기 파장 변환 입자들(31)은 Ⅱ족 원소의 전구체 및 Ⅵ족 원소의 전구체를 용액 내에서 반응시켜서, Ⅱ족-Ⅵ족계 화합물 반도체를 포함하는 양자점을 형성할 수 있다. 상기 파장 변환 입자들(31)은 수열 합성법 등에 의해서 형성될 수 있다.
예를 들어, 트리옥틸포스핀옥사이드(TOPO), 트리옥틸포스핀(TOP), 헥사데실아민(HDA)을 균일하게 혼합하고, 이와 같은 혼합물에 카드뮴아세틸아세토네이트 및 셀레늄 파우더를 첨가한다. 이에 따라서, TOP와 카드뮴이 착화합물을 형성하여, 카드뮴 전구체가 형성되고, TOP와 셀레늄이 결합하여, 셀레늄 전구체가 형성된다.
이와 같은 카드뮴 전구체 및 셀레늄 전구체는 약 350℃에서 반응하여, CdSe 코어 나노 결정(33)이 형성되고, 이후, 디에틸징크 및 비스트리메틸실릴설파이드가 TOP에 분산되고, 약 200℃의 온도에서 ZnS 껍질 나노 결정(34)이 형성된다. 이후, 상기 양자점에 리간드(35)가 결합된다. 상기 리간드(35)는 친수성을 가질 수 있다. 또한, 상기 리간드(35)는 1-에틸-3-[3-디메틸아미노프로필]카보디이미드 하이드로클로라이드(1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride;EDC)에 의해서, 친수성을 가지며 수소 결합 가능한 치환기로 개질될 수 있다. 바람직하게는, 상기 치환기는 카르복실기(COOH-)를 포함할 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(31)의 합성은 이에 한정되지 않고, 건식 공정 등과 같은 다양한 공정 등에 의해서 형성될 수 있다.
상기 호스트(32)는 상기 파장 변환 입자들(31)을 수용한다. 상기 호스트(32)는 상기 파장 변환 입자들(31)을 둘러싼다. 또한, 상기 호스트(32)는 상기 파장 변환 입자들(31)을 내부에 분산시킬 수 있다. 상기 호스트(32)는 상기 파장 변환 입자들(31)을 수용하는 매질일 수 있다.
상기 호스트(32)는 중합체 또는 공중합체를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 호스트(32)는 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 호스트(32)는 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol, PVA)를 포함할 수 있다. 상기 폴리비닐알코올은 고분자화합물의 일 종류로서, 폴리아세트산비닐을 가수분해하여 얻어질 수 있다. 상기 폴리비닐알코올은 우수한 광특성 및 가공의 용이성 때문에 편광 필름 등에 널리 사용되는 중합체이다.
또한, 상기 폴리비닐알코올은 하기의 화학식 1로 표현될 수 있다.
화학식 1
상기 화학식 1을 참고하면, 상기 폴리비닐알코올은 친수성기 가지는 치환기를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 치환기는 OH-기를 포함한다.
상기 화학식 1에서 상기 n은 100 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 n은 100 내지 10000일 수 있다.
이어서, 열가소성 수지 내에 파장 변환 입자들을 첨가하는 단계(ST20)에서는, 상기 파장 변환 입자들(31)을 상기 호스트(32) 내에 첨가한다. 바람직하게는, 상기 파장 변환 입자들(31)을 상기 폴리비닐알코올에 첨가한다. 상기 파장 변환 입자들(31)이 상기 폴리비닐알코올에 첨가되면, 상기 파장 변환 입자들(31)은 상기 파장 변환 입자들(31)의 COOH-기와 상기 폴리비닐알코올의 OH-기가 서로 수소 결합하면서 상기 호스트(31) 내에 분산될 수 있다.
이어서, 상기 연신하는 단계(ST30)에서는, 상기 파장 변환 입자들(31)이 첨가된 상기 호스트(32)를 연신 공정에 의해 상기 호스트(32) 및 상기 파장 변환 입자들(31)을 일정한 방향으로 배열할 수 있다. 상기 연신 공정은 공지의 다양한 연신 공정 방법을 이용하여 상기 호스트(32)를 연신할 수 있으며, 연신 공정의 방법에는 특별한 제한이 없다.
도 2에 도시되어 있듯이, 상기 파장 변환 입자들(31)이 상기 호스트(32) 내에 첨가되면, 상기 파장 변환 입자들(31)은 상기 호스트(32)와 결합하며 분산된다. 즉, 상기 파장 변환 입자들(31)은 상기 호스트(32) 내에 무작위로 배열된다. 이러한 호스트(32)의 끝단에 서로 반대 방향의 힘을 가하여 연신 공정을 수행하게 되면, 상기 호스트(32)들이 일정한 방향 즉, 규칙적으로 배향되고, 상기 호스트(32)에 결합되는 상기 파장 변환 입자들(31) 또한, 함께, 상기 호스트(32)의 메인 체인들이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 규칙적으로 배열될 수 있다.
즉, 상기 파장 변환 입자들(31)은 상기 호스트(32)의 메인 체인을 따라 제 1 방향으로 연장되어 배열되는 상기 제 1 파장 변환 입자들 및 상기 제 2 방향으로 연장되어 배열되는 상기 제 2 파장 변환 입자들을 포함한다. 이에 따라, 상기 파장 변환 입자들(31)은 서로 일정한 간격으로 배열될 수 있으므로 발광효율을 향상시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 파장 변환 입자들(31)은 상기 호스트(32)의 메인 체인들이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배열될 수 있다.
자세하게, 상기 파장 변환 입자들은, 상기 제 1 방향으로 연장되는 제 1 호스트 메인 체인(32a) 및 상기 제 2 방향으로 연장되는 제 2 호스트 메인 체인(32b)에 결합되어 상기 제 1 호스트 메인 체인(32a) 및 상기 제 2 호스트 메인 체인(32b) 사이에서 상기 제 1 호스트 메인 체인(32a) 및 상기 제 2 호스트 메인 체인(32b)이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배열되는 제 1 파장 변환 입자들, 상기 제 2 방향으로 연장되는 제 2 호스트 메인 체인(32b) 및 상기 제 3 방향으로 연장되는 제 3 호스트 메인 체인(32c)에 결합되어 상기 제 2 호스트 메인 체인(32b) 및 상기 제 3 호스트 메인 체인(32c) 사이에서 상기 제 2 호스트 메인 체인(32b) 및 상기 제 3 호스트 메인 체인(32c)이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배열되는 제 2 파장 변환 입자들 및 상기 제 3 방향으로 연장되는 제 3 호스트 메인 체인(32c) 및 상기 제 4 방향으로 연장되는 제 4 호스트 메인 체인(32d)에 결합되어 상기 제 3 호스트 메인 체인(32c) 및 상기 제 4 호스트 메인 체인(32d) 사이에서 상기 제 3 호스트 메인 체인(32c) 및 상기 제 4 호스트 메인 체인(32d)이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배열되는 제 3 파장 변환 입자들을 포함할 수 있다.
도 2에서는 설명의 편의를 위해 제 1 내지 제 3 파장 변환 입자들에 대해서만 설명하였지만, 상기 파장 변환 입자들(31)은 이에 제한되지 않고, 상기 호스트의 체인의 수에 따라 다양한 방향으로 연장되는 복수 개의 파장 변환 입자들을 포함할 수 있다.
상기 제 1 파장 변환 입자들, 상기 제 2 파장 변환 입자들 및 상기 제 3 파장 변환 입자들은 일정한 간격으로 배열된다. 바람직하게는, 상기 제 1 파장 변환 입자들과 상기 제 2 파장 변환 입자들의 피치(pitch) 및/또는 상기 제 2 파장 변환 입자들과 상기 제 3 파장 변환 입자들의 피치는 1㎚ 이상일 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 제 1 파장 변환 입자들과 상기 제 2 파장 변환 입자들의 피치 및/또는 상기 제 2 파장 변환 입자들과 상기 제 3 파장 변환 입자들의 피치는 1㎚내지 10㎚일 수 있다.
앞서 설명하였듯이, 실시예에 따른 광 변환 부재는 상기 호스트 내에 상기 파장 변환 입자들이 일정한 간격을 가지면서 균일하게 배향 및 분산될 수 있다. 이에 따라, 상기 광 변환 부재를 적용하는 표시 장치 및 발광 장치 등의 효율을 향상시킬 수 있으므로 향상된 내구성 및 신뢰성을 가질 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 설명한다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이고, 도 5는 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이며, 도 6은 도 5에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 본 액정표시장치에 대한 설명에 있어서, 앞선 실시예들의 광 변환 부재에 대한 설명을 참조한다. 즉, 변경된 부분을 제외하고, 앞선 광 변환 부재에 대한 설명들은 본 실시예에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 액정표시장치는 백라이트 유닛(10) 및 액정패널(20)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정패널(20)에 광을 출사한다. 상기 백라이트 유닛(10)은 면 광원으로 상기 액정패널(20)의 하면에 균일하기 광을 조사할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정패널(20) 아래에 배치된다. 상기 백라이트 유닛(10)은 바텀 커버(100), 도광판(200), 반사시트(300), 광원, 예를 들어, 다수 개의 발광다이오드들(400), 인쇄회로기판(401) 및 다수 개의 광학 시트들(500)을 포함한다.
상기 바텀 커버(100)는 상부가 개구된 형상을 가진다. 상기 바텀 커버(100)는 상기 도광판(200), 상기 발광다이오드들(400), 상기 인쇄회로기판(401), 상기 반사시트(300) 및 상기 광학 시트들(500)을 수용한다.
상기 도광판(200)은 상기 바텀 커버(100) 내에 배치된다. 상기 도광판(200)은 상기 반사시트(300) 상에 배치된다. 상기 도광판(200)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 입사되는 광을 전반사, 굴절 및 산란을 통하여 상방으로 출사한다.
상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200) 아래에 배치된다. 더 자세하게, 상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200) 및 상기 바텀 커버(100)의 바닥면 사이에 배치된다. 상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200)의 하부면으로부터 출사되는 광을 상방으로 반사시킨다.
상기 발광다이오드들(400)은 광을 발생시키는 광원이다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 도광판(200)의 일 측면에 배치된다. 상기 발광다이오드들(400)은 광을 발생시켜서, 상기 도광판(200)의 측면을 통하여, 상기 도광판(200)에 입사시킨다.
상기 발광다이오드들(400)은 청색광을 발생시키는 청색 발광다이오드 또는 자외선을 발생시키는 UV 발광다이오드일 수 있다. 즉, 상기 발광다이오드들(400)은 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광 또는 약 300㎚ 내지 약 400㎚ 사이의 파장대를 가지는 자외선을 발생시킬 수 있다.
상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401)에 실장된다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401) 아래에 배치된다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401)을 통하여 구동신호를 인가받아 구동된다.
상기 인쇄회로기판(401)은 상기 발광다이오드들(400)에 전기적으로 연결된다. 상기 인쇄회로기판(401)은 상기 발광다이오드들(400)을 실장할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(401)은 상기 바텀 커버(100) 내측에 배치된다.
상기 광학 시트들(500)은 상기 도광판(200) 상에 배치된다. 상기 광학 시트들(500)은 상기 도광판(200)의 상면으로부터 출사되는 광의 특성을 변화 또는 향상시켜서, 상기 광을 상기 액정패널(20)에 공급한다.
상기 광학 시트들(500)은 광 변환 부재(501), 확산 시트(502), 제 1 프리즘 시트(503) 및 제 2 프리즘 시트(504)일 수 있다.
상기 광 변환 부재(501)는 상기 광원(300) 및 상기 액정 패널(20) 사이의 광 경로 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 도광판(200) 상에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 도광판(200) 및 상기 확산 시트(502) 사이에 개재될 수 있다. 상기 광 변환 부재(501)는 입사되는 광의 파장을 변환하여 상방으로 출사할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광다이오드들(400)이 청색 발광다이오드인 경우, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 도광판(200)으로부터 상방으로 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 청색광의 일부를 약 500㎚ 내지 약 600㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 청색광의 다른 일부를 약 600㎚ 내지 약 700㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 변환되지 않고 상기 광 변환 부재(501)를 통과하는 광 및 상기 광 변환 부재(501)에 의해서 변환된 광들은 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 상기 액정패널(20)에는 백색광이 입사될 수 있다.
즉, 상기 광 변환 부재(501)는 입사광의 특성을 변환시키는 광학 부재이다. 상기 광 변환 부재(501)는 시트 형상을 가진다. 즉, 상기 광 변환 부재(501)는 광학 시트일 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환 부재(501)는 하부 기판(510), 상부 기판(520), 광 변환층(530) 및 실링부(540)를 포함한다.
상기 하부 기판(510)은 상기 광 변환층(530) 아래에 배치된다. 상기 하부 기판(510)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 하부 기판(510)은 상기 광 변환층(530)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 하부 기판(510)으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate;PET) 등과 같은 투명한 폴리머 등을 들 수 있다.
상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530) 상에 배치된다. 상기 상부 기판(520)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530)의 상면에 밀착될 수 있다.
상기 상부 기판(520)으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같은 투명한 폴리머 등을 들 수 있다.
상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530)을 샌드위치한다. 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530)을 지지한다. 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 외부의 물리적인 충격으로부터 상기 광 변환층(530)을 보호한다. 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530)에 직접 접촉될 수 있다.
또한, 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 낮은 산소 투과도 및 투습성을 가진다. 이에 따라서, 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 수분 및/또는 산소 등과 같은 외부의 화학적인 충격으로부터 상기 광 변환층(530)을 보호할 수 있다.
상기 광 변환층(530)은 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 개재된다. 상기 광 변환층(530)은 상기 하부 기판(510)의 상면에 밀착되고, 상기 상부 기판(520)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 광 변환층(530)은 호스트(532) 및 복수의 파장 변환 입자들(531)을 포함한다. 실시예에 따른 표시 장치에서는 앞서 설명한 광 변환 부재가 그대로 적용될 수 있다. 즉, 상기 호스트(532)로서, 열가소성 수지, 바람직하게는, 폴리비닐알코올이 사용되고, 상기 호스트(532) 내에 표면 개질하여 카르복실기의 치환기를 가지는 파장 변환 입자들(531)이 첨가된 후, 연신 공정에 의해 상기 파장 변환 입자들(531)을 균일하게 분산 시킬 수 있다.
따라서, 상기 파장 변환 입자들(531)이 일정한 피치 즉, 1㎚ 내지 10㎚의 피치로 상기 호스트 내에 균일하게 배향 및 분산되므로 실시예에 따른 표시 장치는 높은 발광효율을 나타낼 수 있다.
상기 호스트(532)는 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 배치될 수 있다. 상기 파장 변환 입자들(531)은 상기 호스트에 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%의 농도로 분산될 수 있다.
상기 광 변환 부재(501)는 다음과 같은 공정에 의해서 형성될 수 있다.
먼저, 양자점을 포함하는 수지 조성물이 형성된다. 이때, 상기 수지 조성물에 상기 광 변환 복합체들(531)이 규칙적인 방향으로 일정한 피치를 가지며 균일하게 분산된다.
이후, 상기 수지 조성물은 상기 하부 기판(510) 상에 균일하게 코팅되고, 열 및/또는 광에 의해서 경화된다. 이에 따라서, 상기 하부 기판(510) 상에 광 변환층(530)이 형성된다.
이후, 상기 광 변환층(530) 상에 상부 기판(520)이 라미네이트되고, 실링부가 형성된다. 이에 따라서, 상기 광 변환 부재(501)가 형성될 수 있다.
상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530) 측면에 배치된다. 더 자세하게, 상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530)의 측면을 덮는다. 더 자세하게, 상기 실링부(540)는 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)의 측면에도 배치된다. 더 자세하게, 상기 실링부(540)는 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)의 측면을 덮는다.
또한, 상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530), 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)의 측면에 접착될 수 있다. 상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530), 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)의 측면에 밀착된다.
이에 따라서, 상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530)의 측면을 밀봉할 수 있다. 즉, 상기 실링부(540)는 상기 광 변환층(530)을 외부의 화학적인 충격으로부터 보호하는 보호부이다.
또한, 상기 광 변환 부재(501)는 제 1 무기 보호막 및 제 2 무기 보호막을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 무기 보호막은 상기 하부 기판(510)의 하면에 코팅되고, 상기 제 2 무기 보호막은 상기 상부 기판(520)의 상면에 코팅될 수 있다. 상기 제 1 무기 보호막 및 상기 제 2 무기 보호막으로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘 옥사이드 등을 들 수 있다.
상기 확산 시트(502)는 상기 광 변환 부재(501) 상에 배치된다. 상기 확산 시트(502)는 통과되는 광의 균일도를 향상시킨다. 상기 확산 시트(502)는 다수 개의 매트릭스(32)들을 포함할 수 있다.
상기 제 1 프리즘 시트(503)는 상기 확산 시트(502) 상에 배치된다. 상기 제 2 프리즘 시트(504)는 상기 제 1 프리즘 시트(503) 상에 배치된다. 상기 제 1 프리즘 시트(503) 및 상기 제 2 프리즘 시트(504)는 통과하는 광의 직진성을 증가시킨다.
상기 액정패널(20)은 상기 광학시트들(500)상에 배치된다. 또한, 상기 액정패널(20)은 패널 가이드(23) 상에 배치된다. 상기 액정패널(20)은 상기 패널 가이드(23)에 의해서 가이드될 수 있다.
상기 액정패널(20)은 통과하는 광의 세기를 조절하여 영상을 표시한다. 즉, 상기 액정패널(20)은 상기 백라이트 유닛(10)으로부터 출사되는 광을 사용하여, 영상을 표시하는 표시패널이다. 상기 액정패널(20)은 TFT기판(21), 컬러필터기판(22), 두 기판들 사이에 개재되는 액정층을 포함한다. 또한, 상기 액정패널(20)은 편광필터들을 포함한다.
도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 상기 TFT기판(21) 및 컬러필터기판(22)을 상세히 설명하면, 상기 TFT기판(21)은 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하여 화소를 정의하고, 각각의 교차영역마다 박막 트랜지스터(TFT : thin flim transistor)가 구비되어 각각의 픽셀에 실장된 화소전극과 일대일 대응되어 연결된다. 상기 컬러필터기판(22)은 각 픽셀에 대응되는 R, G, B 컬러의 컬러필터, 이들 각각을 테두리 하며 게이트 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등을 가리는 블랙 호스트(531)와, 이들 모두를 덮는 공통전극을 포함한다.
액정패널(20)의 가장자리에는 게이트 라인 및 데이터 라인으로 구동신호를 공급하는 구동 PCB(25)가 구비된다.
상기 구동 PCB(25)는 COF(Chip on film, 24)에 의해 액정패널(20)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 COF(24)는 TCP(Tape Carrier Package)로 변경될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 실시에에 액정표시장치는 상기 광 변환층(530)을 사용하여 표시 장치의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 설명한다.
도 7은 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이고, 도 8은 제 2 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이며, 도 9는 도 8에서 B-B'를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이고, 도 10은 제 2 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에 대한 설명에 있어서, 앞선 실시예에 대한 설명 참조한다. 즉, 앞선 액정표시장치에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 액정표시장치에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 광 변환 부재(600)는 발광다이오드들(400) 및 도광판(200) 사이에 개재된다.
상기 광 변환 부재(600)는 일 방향으로 길게 연장되는 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 도광판(200)의 일 측면을 따라 연장되는 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 도광판(200)의 입사면을 따라서 연장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 광 변환 부재(600)는 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 청색광의 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 청색광의 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 광 변환 부재(600)를 통과하는 광 및 상기 광 변환 부재(600)에 의해서 변환된 광들은 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 상기 도광판(200)에는 백색광이 입사될 수 있다.
상기 광 변환 부재(600)는 하부 기판(610), 상부 기판(620), 광 변환층(630) 및 실링부(640)를 포함한다.
상기 하부 기판(610)은 상기 광 변환층(630) 아래에 배치된다. 상기 하부 기판(610)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 하부 기판(610)은 상기 광 변환층(630)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630) 상에 배치된다. 상기 상부 기판(620)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630)의 상면에 밀착될 수 있다.
또한, 상기 하부 기판(610)은 상기 발광다이오드들(400)에 대향한다. 즉, 상기 하부 기판(610)은 상기 발광다이오드들(400) 및 상기 광 변환층(630) 사이에 배치된다. 또한, 상기 상부 기판(620)은 상기 도광판(200)에 대향한다. 즉, 상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630) 및 상기 도광판(200) 사이에 개재된다.
상기 하부 기판(610) 및 상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630)을 샌드위치한다. 또한, 상기 실링부(640)는 상기 광 변환층(630)의 측면을 덮는다. 상기 하부 기판(610) 및 상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630)을 지지한다. 또한, 상기 하부 기판(610), 상기 상부 기판(620) 및 상기 실링부(640)는 외부의 물리적인 충격 및 화학적인 충격으로부터 상기 광 변환층(630)을 보호한다.
본 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 광 변환층(630)은 파장 변환 입자들(631)이 호스트(632) 내에 규칙적으로 배열될 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 입자들(631)이 상기 호스트(632) 내에 일정한 피치를 가지며 규칙적으로 배향 및 분산될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 광 변환층(630)의 사용으로 향상된 발광 효율을 나타낼 수 있다. 따라서, 더 향상된 신뢰성, 휘도 및 균일한 색재현성을 가질 수 있다.
이하, 도 11 내지 도 14를 참조하여 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 설명한다.
도 11은 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이고, 도 12는 제 3 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이며, 도 13은 도 12에서 C-C`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이고, 도 14는 제 3 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에 대한 설명에 있어서, 앞선 실시예들에 대한 설명 참조한다. 즉, 앞선 액정표시장치들에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 액정표시장치에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 11 내지 도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 다수 개의 광 변환 부재들(700)을 포함한다. 상기 광 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400)에 각각 대응된다.
또한, 상기 광 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400) 및 상기 도광판(200) 사이에 배치된다. 즉, 각각의 광 변환 부재(600)는 대응되는 발광다이오드 및 상기 도광판(200) 사이에 배치된다.
상기 광 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400)보다 더 넓은 평면적을 가질 수 있다. 이에 따라서, 각각의 발광다이오드로부터 출사되는 광은 대응되는 광 변환 부재(600)에 거의 대부분이 입사될 수 있다.
또한, 도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환 부재들(700)은 하부 기판(710), 상부 기판(720), 광 변환층(730) 및 실링부(640)를 포함한다.
상기 하부 기판(710), 상기 상부 기판(720), 상기 광 변환층(730) 및 상기 실링부(640)의 특징은 앞서 설명한 실시예들에서 설명한 특징과 실질적으로 동일할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 광 변환층(730)은 파장 변환 입자들(731)이 호스트(732) 내에 규칙적으로 배열될 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 입자들(731)이 상기 호스트(732) 내에 일정한 피치를 가지며 규칙적으로 배향 및 분산될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 광 변환층(730)의 사용으로 향상된 발광 효율을 나타낼 수 있다. 따라서, 더 향상된 신뢰성, 휘도 및 균일한 색재현성을 가질 수 있다.
이하, 도 15 내지 도 17을 참고하여 실시예에 따른 발광 장치를 설명한다.
도 15는 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 도시한 사시도이고, 도 16은 도 15에서 D-D`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이며, 도 17은 발광다이오드 칩의 일 단면을 도시한 도면이다. 본 발광 소자 패키지에 대한 설명에 있어서, 앞선 광 변환 부재에 대한 설명을 참조한다. 즉, 변경된 부분을 제외하고, 앞선 광 변환 부재에 대한 설명은 본 실시예에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 실시예에 따른 발광다이오드 패키지는 몸체부(410), 다수 개의 리드 전극들(421, 422), 발광부(430), 충진부(400) 및 복수의 광 변환 복합체들(30)을 포함한다.
상기 몸체부(410)는 상기 발광부(430), 상기 충진부(400) 및 상기 광 변환 복합체들(30)을 수용하고, 상기 리드 전극들(421, 422)을 지지한다.
상기 몸체부(410)의 재질은 예컨대, PPA와 같은 수지 재질, 세라믹 재질, 액정 폴리머(LCP), SPS(Syndiotactic), PPS(Poly(phenylene ether)), 실리콘 재질 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 다만, 상기 몸체부(410)의 재질에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몸체부(410)는 사출 성형에 의해 일체로 형성하거나, 다수 개의 층이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
상기 몸체부(410)는 상부가 개방된 캐비티(C)를 포함한다. 상기 캐비티(C)는 상기 몸체부(410)에 대해 패터닝, 펀칭, 절단 공정 또는 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있다. 또한, 상기 캐비티(C)는 상기 몸체부(410)의 성형시 캐비티(C) 형태를 본뜬 금속 틀에 의해 형성될 수 있다.
상기 캐비티(C)의 형상은 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 그 표면은 원형 형상, 다각형 형상, 또는 랜덤한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(C)의 내측면은 따른 발광다이오드 패키지의 배광 각도를 고려하여 상기 캐비티(C)의 바닥면에 대해 수직하거나 경사진 면으로 형성될 수 있다.
상기 몸체부(410)는 베이스부(411) 및 수용부(412)를 포함한다.
상기 베이스부(411)는 상기 수용부(412)를 지지한다. 또한, 상기 베이스부(411)는 상기 리드 전극들(421, 422)을 지지한다. 상기 베이스부(411)는 예를 들어, 직육면체 형상을 가질 수 있다.
상기 수용부(412)는 상기 베이스부(411) 상에 배치된다. 상기 수용부(412)에 의해서, 상기 캐비티(C)가 정의된다. 즉, 상기 캐비티(C)는 상기 수용부(412)에 형성된 홈이다. 상기 수용부(412)는 상기 캐비티(C)의 주위를 둘러싼다. 상기 수용부(412)는 탑측에서 보았을 때, 폐루프(closed loop) 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 수용부(412)는 상기 캐비티(C)를 둘러싸는 벽 형상을 가질 수 있다.
상기 수용부(412)는 상면, 외측면 및 내측면(122)을 포함한다. 상기 내측면은 상기 상면에 대하여 경사지는 경사면이다.
상기 리드 전극들(421, 422)은 리드 프레임으로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리드 전극들(421, 422)은 상기 몸체부(410) 내에 배치되며, 상기 리드 전극들(421, 422)은 상기 캐비티(C)의 바닥면에 전기적으로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 리드 전극들(421, 422)의 외측부는 상기 몸체부(410)의 외측에 노출될 수 있다.
상기 리드 전극들(421, 422)의 끝단은 상기 캐비티(C)의 일 측면 또는 캐비티(C) 반대측에 배치될 수 있다.
상기 리드 전극들(421, 422)은 리드 프레임으로 이루어질 수 있으며, 상기 리드 프레임은 상기 몸체부(410)의 사출 성형시 형성될 수 있다. 상기 리드 전극들(421, 422)은 예를 들어, 제 1 리드 전극(421) 및 제 2 리드 전극(422)일 수 있다.
상기 제 1 리드 전극(421) 및 상기 제 2 리드 전극(422)은 서로 이격된다. 상기 제 1 리드 전극(421) 및 상기 제 2 리드 전극(422)은 상기 발광부(430)에 전기적으로 연결된다.
상기 발광부(430)는 적어도 하나의 발광다이오드 칩을 포함한다. 예를 들어, 상기 발광부(430)는 청색 발광다이오드 칩 또는 UV 발광다이오드 칩 등을 포함할 수 있다.
상기 발광부(430)는 수평형 발광다이오드 또는 수직형 발광다이오드 칩일 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(430)는 도전기판(431), 광 반사층(432), 제 1 도전형 반도체층(433), 제 2 도전형 반도체층(434), 활성층(435) 및 제 2 전극(436)을 포함할 수 있다.
상기 도전기판(431)은 도전체로 이루어진다. 상기 도전기판(431)은 상기 광 반사층(432), 상기 제 1 도전형 반도체층(433), 상기 제 2 도전형 반도체층(434), 상기 활성층(435) 및 상기 제 2 전극(436)을 지지한다.
상기 도전기판(431)은 상기 광 반사층(432)을 통하여, 상기 제 1 도전형 반도체층(433)에 접속된다. 즉, 상기 도전기판(431)은 상기 제 1 도전형 반도체층(433)에 전기적인 신호를 인가하기 위한 제 1 전극이다.
상기 광 반사층(432)은 상기 도전기판(431) 상에 배치된다. 상기 광 반사층(432)은 상기 활성층(435)으로부터 출사되는 광을 상방으로 반사시킨다. 또한, 상기 광 반사층(432)은 도전층이다. 따라서, 상기 광 반사층(432)은 상기 도전기판(431)을 상기 제 1 도전형 반도체층(433)에 연결시킨다. 상기 광 반사층(432)으로 사용되는 물질의 예로서는 은 또는 알루미늄과 같은 금속 등을 들 수 있다.
상기 제 1 도전형 반도체층(433)은 상기 광 반사층(432) 상에 배치된다. 상기 제 1 도전형 반도체층(433)은 제 1 도전형을 가진다. 상기 제 1 도전형 반도체층(433)은 n형 반도체층일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 도전형 반도체층(433)은 n형 GaN층 일 수 있다.
상기 제 2 도전형 반도체층(434)은 상기 제 1 도전형 반도체층(433) 상에 배치된다. 상기 제 2 도전형 반도체층(434)은 상기 제 1 도전형 반도체층(433)과 마주보며, p형 반도체층일 수 있다. 상기 제 2 도전형 반도체층(434)은 예를 들어, p형 GaN층 일 수 있다.
상기 활성층(435)은 상기 제 1 도전형 반도체층(433) 및 상기 제 2 도전형 반도체층(434) 사이에 개재된다. 상기 활성층(435)은 단일 양자 우물 구조 또는 다중 양자 우물 구조를 갖는다. 상기 활성층(435)은 InGaN 우물층 및 AlGaN 장벽층의 주기 또는 InGaN 우물층과 GaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있으며, 이러한 활성층(435)의 발광 재료는 발광 파장 예컨대, 청색 파장, 레드 파장, 녹색 파장 등에 따라 달라질 수 있다.
상기 제 2 전극(436)은 상기 제 2 도전형 반도체층(434) 상에 배치된다. 상기 제 2 전극(436)은 상기 제 2 도전형 반도체층(434)에 접속된다.
이와는 다르게, 상기 발광부(430)는 수평형 LED일 수 있다. 이때, 수평형 LED를 상기 제 1 리드 전극(421)에 접속시키기 위해서, 추가적인 배선이 필요할 수 있다.
상기 발광부(430)는 상기 제 1 리드 전극(421)에 범프 등에 의해서 접속되고, 상기 제 2 리드 전극(422)에는 와이어에 의해서 연결될 수 있다. 특히, 상기 발광부(430)는 상기 제 1 리드 전극(421) 상에 직접 배치될 수 있다.
또한, 이와 같은 접속 방식에 한정되지 않고, 상기 발광부(430)는 와이어 본딩, 다이 본딩, 또는 플립 본딩 방식 등에 의해서, 상기 리드 전극들(421, 422)에 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 충진부(400)는 상기 캐비티(C)에 형성된다. 상기 충진부(400)는 투명하다. 상기 충진부(400)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 재질이거나, 굴절률이 2이하인 물질을 포함할 수 있다. 상기 충진부(400)는 상기 발광부(430)를 덮는다. 상기 충진부(400)는 상기 발광부(430)에 직접 접촉될 수 있다.
또한, 상기 캐비티(C)의 내측면에 반사층이 형성될 수 있다. 상기 반사층은 반사 효과가 높은 물질, 예를 들어 백색의 PSR(Photo Solder Resist) 잉크, 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환 부재(30)는 시트 형태, 즉, 층구조로 상기 충진부의 표면에 적용될 수 있다. 즉, 용매가 제거되지 않는 상태로, 상기 호스트(32) 및 상기 파장 변환 입자들(31)을 포함하는 용액이 상기 충진부(400) 상에 코팅되고, 상기 용매가 증발될 수 있다. 이에 따라서, 상기 광 변환 부재(30)가 층구조로 형성될 수 있다.
상기 파장 변환 입자들(31)은 상기 발광부(430)로부터 출사되는 청색광을 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 입자들(31)은 상기 발광부(430)로부터의 청색광을 약 500㎚ 내지 약 599㎚의 파장 대의 광으로 변환시킬 수 있다.
또한, 상기 파장 변환 입자들(31)은 상기 발광부(430)로부터 출사되는 청색광을 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 더 자세하게, 상기 파장 변환 입자들(31)은 상기 발광부(430)로부터의 청색광을 약 600㎚ 내지 약 700㎚의 파장 대의 광으로 변환시킬 수 있다.
또한, 상기 발광부(430)가 자외선을 출사하는 경우, 상기 파장 변환 입자들(31)은 복사되는 자외선을 청색광으로 변환시킬 수 있다.
즉, 상기 파장 변환 입자들(31)은 상기 발광부(430)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 파장 변환 입자들(31)은 입사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다.
또한, 상기 파장 변환 입자들(31)은 상기 발광부(430)로부터 출사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 파장 변환 입자들(31)에 의해서 변환된 광 및 변환되지 않는 광에 의해서, 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 백색광이 출사될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 실시에에 따른 발광 다이오드 패키지는 상기 광 변환 부재(30)를 사용하여, 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 부재(30)는 파장 변환 입자들(31)이 호스트(32) 내에 규칙적으로 배열될 수 있다. 즉, 상기 파장 변환 입자들(31)이 상기 호스트(32) 내에 일정한 피치를 가지며 규칙적으로 배향 및 분산될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 발광장치는 상기 광 부재(30)의 사용으로 향상된 발광 효율을 나타낼 수 있다. 따라서, 더 향상된 신뢰성, 휘도 및 균일한 색재현성을 가질 수 있다.
이하, 실시예들 및 비교예들에 따른 광 변환 부재 제조 방법을 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 좀더 상세하게 설명하기 위하여 예시로 제시한 것에 불과하다. 따라서 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
폴리비닐알코올에 양자점을 첨가한 후 약 80℃ 내지 180℃의 온도에서 연신 공정을 수행하여 상기 폴리비닐알코올에 상기 양자점을 균일하게 혼합하였다. 이후, 양자점이 균일하게 혼합된 폴리비닐알코올을 포함하는 필름을 점착력이 부여된 폴레에틸렌테레프탈레이트 기판과 합지하여, 광 변환 부재(필름)를 형성하였다.
비교예
폴리비닐알코올 대신에 아크릴계 수지, 에폭시계 수지 또는 실리콘계 수지를 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 광 변환 부재(필름)를 형성하였다.
실시예 및 비교예의 광 변환 부재들을 액정표시장치에 적용하여 동일한 조건하에서 광 변환 효율을 측정하였다.
| 실시예 | 비교예 | |
| 호율저하(%) | 20% | 50% |
표 1에서와 같이, 실시예의 광 변환 부재가 비교예의 광 변환 부재에 비해 더 향상된 발광 효율을 가진다는 것을 알 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (19)
- 열가소성 수지를 포함하는 호스트; 및
상기 호스트 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들을 포함하고,
상기 호스트는,
제 1 방향으로 배열되고 친수성기를 포함하는 제 1 호스트 메인 체인;
상기 제 1 방향과 평행한 제 2 방향으로 배열되고, 친수성기를 포함하는 제 2 호스트 메인 체인; 및
상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향과 평행한 제 3 방향으로 배열되고, 친수성기를 포함하는 제 3 호스트 메인 체인을 포함하고,
상기 파장 변환 입자들은,
상기 제 1 호스트 메인 체인 및 상기 제 2 호스트 메인 체인에 각각 결합되고, 상기 제 1 호스트 메인 체인 및 상기 제 2 호스트 메인 체인이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배열되는 제 1 파장 변환 입자들; 및
상기 제 2 호스트 메인 체인 및 상기 제 3 호스트 메인 체인에 각각 결합되고, 상기 제 2 호스트 메인 체인 및 상기 제 3 호스트 메인 체인이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배열되는 제 2 파장 변환 입자들을 포함하고,
상기 제 1 파장 변환 입자들과 상기 제 2 파장 변환 입자들의 피치(pitch)는 1㎚ 내지 10㎚이고,
상기 제 1 파장 변환 입자들 및 상기 제 2 파장 변환 입자는 상기 친수성기와 결합되는 카르복실기(COOH-) 치환기를 포함하는 양자점을 포함하는 광 변환 부재. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 열가소성 수지는 폴리비닐알코올(PVA)을 포함하는 광 변환 부재. - 제 1항에 있어서,
상기 친수성기는 수산화기를 포함하는 광 변환 부재. - 제 1항에 있어서,
상기 열가소성 수지의 분자량은 1,000 내지 100,000인 광 변환 부재. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 광원;
상기 광원으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키는 광 변환 부재; 및
상기 광 변환 부재로부터 광이 입사되는 표시 패널을 포함하고,
상기 광 변환 부재는,
열가소성 수지를 포함하는 호스트; 및
상기 호스트 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들을 포함하고,
상기 호스트는,
제 1 방향으로 배열되고 친수성기를 포함하는 제 1 호스트 메인 체인;
상기 제 1 방향과 평행한 제 2 방향으로 배열되고, 친수성기를 포함하는 제 2 호스트 메인 체인; 및
상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향과 평행한 제 3 방향으로 배열되고, 친수성기를 포함하는 제 3 호스트 메인 체인을 포함하고,
상기 파장 변환 입자들은,
상기 제 1 호스트 메인 체인 및 상기 제 2 호스트 메인 체인에 각각 결합되고, 상기 제 1 호스트 메인 체인 및 상기 제 2 호스트 메인 체인이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배열되는 제 1 파장 변환 입자들; 및
상기 제 2 호스트 메인 체인 및 상기 제 3 호스트 메인 체인에 각각 결합되고, 상기 제 2 호스트 메인 체인 및 상기 제 3 호스트 메인 체인이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배열되는 제 2 파장 변환 입자들을 포함하고,
상기 제 1 파장 변환 입자들과 상기 제 2 파장 변환 입자들의 피치(pitch)는 1㎚ 내지 10㎚이고,
상기 제 1 파장 변환 입자들 및 상기 제 2 파장 변환 입자는 상기 친수성기와 결합되는 카르복실기(COOH-) 치환기를 포함하는 양자점을 포함하는 표시 장치. - 삭제
- 제 12항에 있어서,
상기 열가소성 수지는 폴리비닐알코올(PVA)을 포함하는 표시 장치. - 제 12항에 있어서,
상기 호스트의 친수성기는 수산화기를 포함하는 표시 장치. - 발광부; 및
상기 발광부로부터의 광의 경로에 배치되는 광 변환 부재를 포함하고,
상기 광 변환 부재는,
열가소성 수지를 포함하는 호스트; 및
상기 호스트 내에 배치되는 다수 개의 파장 변환 입자들을 포함하고,
상기 호스트는,
제 1 방향으로 배열되고 친수성기를 포함하는 제 1 호스트 메인 체인;
상기 제 1 방향과 평행한 제 2 방향으로 배열되고, 친수성기를 포함하는 제 2 호스트 메인 체인; 및
상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향과 평행한 제 3 방향으로 배열되고, 친수성기를 포함하는 제 3 호스트 메인 체인을 포함하고,
상기 파장 변환 입자들은,
상기 제 1 호스트 메인 체인 및 상기 제 2 호스트 메인 체인에 각각 결합되고, 상기 제 1 호스트 메인 체인 및 상기 제 2 호스트 메인 체인이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배열되는 제 1 파장 변환 입자들; 및
상기 제 2 호스트 메인 체인 및 상기 제 3 호스트 메인 체인에 각각 결합되고, 상기 제 2 호스트 메인 체인 및 상기 제 3 호스트 메인 체인이 연장하는 방향과 동일한 방향으로 배열되는 제 2 파장 변환 입자들을 포함하고,
상기 제 1 파장 변환 입자들과 상기 제 2 파장 변환 입자들의 피치(pitch)는 1㎚ 내지 10㎚이고,
상기 제 1 파장 변환 입자들 및 상기 제 2 파장 변환 입자는 상기 친수성기와 결합되는 카르복실기(COOH-) 치환기를 포함하는 양자점을 포함하는 발광 장치. - 삭제
- 제 16항에 있어서,
상기 열가소성 수지는 폴리비닐알코올(PVA)을 포함하는 발광 장치. - 제 16항에 있어서,
상기 호스트의 친수성기는 수산화기를 포함하는 발광 장치.
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