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KR101957270B1 - 퀀텀 로드 발광 표시장치 - Google Patents

퀀텀 로드 발광 표시장치 Download PDF

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KR101957270B1
KR101957270B1 KR1020110126545A KR20110126545A KR101957270B1 KR 101957270 B1 KR101957270 B1 KR 101957270B1 KR 1020110126545 A KR1020110126545 A KR 1020110126545A KR 20110126545 A KR20110126545 A KR 20110126545A KR 101957270 B1 KR101957270 B1 KR 101957270B1
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quantum rod
light
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quantum
electrode
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채기성
김경찬
이경훈
박중필
조성희
장경국
정경석
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판과, 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재되며 다수의 퀀텀 로드가 일 방향으로 배열된 퀀텀 로드층을 포함하는 퀀텀 로드 패널과; 상기 퀀텀 로드 패널 하부에 구비된 백라이트 유닛과; 상기 퀀텀 로드 패널과 상기 백라이트 유닛 사이에 구비되며, 상기 백라이트 유닛으로부터 나온 무 편광된 빛을 받아들여 그 내부에서 리사이클링 하는 동시에 편광성을 부여하여 특정 방향으로 편광된 상태의 빛만을 상기 퀀텀 로드 패널과 마주하는 면으로 통과시키는 것을 특징으로 하는 편광 재생 필름을 포함하는 퀀텀 로드 발광 표시장치를 제공한다.

Description

퀀텀 로드 발광 표시장치{Quantum rod luminescent display device}
본 발명은 퀀텀 로드 발광 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광효율을 극대화하며, 빛샘 발생을 억제시킬 수 있는 퀀텀 로드 발광 표시장치에 관한 것이다.
최근, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되어 다양한 분야에 적용되고 있다.
대표적인 평판표시장치로서 액정표시장치가 가장 널리 보급되어 이용되고 있다.
하지만, 액정표시장치는 도 1(일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면 구성을 나타낸 도면)을 참조하면, 제 1 및 제 2 기판(미도시)과 배향막(미도시)과 컬러필터층(미도시) 및 액정층(미도시)을 포함하는 액정패널(10)과, 광원(21)과 반사판(22)과 다수의 광학필름(23)을 포함하는 백라이트 유닛(20)과, 상/하부 편광판(31, 32)을 포함하여 구성되고 있다.
즉, 액정표시장치(1)는 그레이 레벨이 구현을 위해 다수의 광학필름(22)과 편광판(31, 32)을 필요로 하고 있으며, 컬러를 표현하기 위해 별도의 액정패널(10) 내에 컬러필터층(미도시)을 필요로 하고 있다.
따라서, 상기 백라이트 유닛(20)의 광원(21)으로부터 나온 빛은 이들 다수의 광학필름(23)과 컬러필터층(미도시) 및 편광판(31, 32)을 투과하면서 대부분이 소실되어 투과율 저하를 일으키고 있다.
즉, 백라이트 유닛(20)의 광원(21)으로부터 나온 빛량을 101이라 할 때 최종적으로 액정표시장치(1)를 투과하여 나온 빛량은 5 내지 10 정도가 되므로 투과효율이 매우 낮고, 이에 의해 표시장치로서 적절한 휘도 구현을 위해 백라이트 유닛(20)으로부터 나오는 빛의 휘도를 늘려야 하므로 소비전력이 증가되며, 더욱이 제조를 위해 요구되는 부품수가 많아 제조 비용을 저감시키는데 많은 어려움이 있다.
따라서, 최근에는 이러한 액정표시장치(1)의 저투과율의 문제를 해결하여 소비전력을 저감시키고 상대적으로 구비되는 구성요소가 작아 제조 비용을 저감시킬 수 있는 새로운 평판표시장치가 요구되고 있다.
한편, 이러한 시대적 요구에 부응하여 별도의 편광판과 컬러필터층 및 광학필름을 필요로 하지 않는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자가 제안되었다.
이러한 유기전계 발광소자(organic electro luminescent device)는, 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 유기 발광층에 전하를 주입하여 전자와 정공이 쌍을 이룬 후 소멸하면서 빛을 내는 소자이다.
이러한 유기전계 발광소자는 플라스틱과 같은 유연한 기판(flexible substrate) 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 자체 발광에 의해 색감이 뛰어나며, 액정표시장치에 비해 낮은 전압에서 (10V 이하) 구동이 가능하고, 전력 소모가 비교적 적다는 장점이 있다.
하지만, 이러한 유기전계 발광소자는 유기 발광층을 이루는 유기 발광 물질의 라이프 타임이 발광하는 색별로 큰 차이가 있고 특히 청색 발광 물질의 경우 상대적으로 작은 라이프 타임을 가짐으로서 통상적인 표시장치의 수명보다 작은 문제가 발생되고 있다.
따라서, 여전히 고 투과율을 가지며 저소비전력 구동이 가능하고 동시에 액정표시장치 수준의 수명을 갖는 평판표시장치가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은, 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 편광판을 필요로 하지 않아 큰 투과 효율을 가지며 액정표시장치 대비 간단한 구성을 가져 제조비용을 저감시킬 수 있으며, 더불어 장 수명을 갖는 표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
나아가 백라이트 유닛으로부터 나온 빛의 이용 효율을 극대화할 수 있는 표시장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치는, 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판과, 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재되며 다수의 퀀텀 로드가 일 방향으로 배열된 퀀텀 로드층을 포함하는 퀀텀 로드 패널과; 상기 퀀텀 로드 패널 하부에 구비된 백라이트 유닛과; 상기 퀀텀 로드 패널과 상기 백라이트 유닛 사이에 구비되며, 상기 백라이트 유닛으로부터 나온 무 편광된 빛을 받아들여 그 내부에서 리사이클링 하는 동시에 편광성을 부여하여 특정 방향으로 편광된 상태의 빛만을 상기 퀀텀 로드 패널과 마주하는 면으로 통과시키는 것을 특징으로 하는 편광 재생 필름을 포함한다.
이때, 상기 다수의 퀀텀 로드가 배열된 일 방향과 상기 편광 재생 필름을 통과한 특정 방향으로 편광된 빛의 편광축과 수직한 방향인 것이 특징이다.
또한, 상기 제 1 기판에는 적, 녹, 청색을 나타내는 제 1, 2, 3 화소영역이 구비되며, 상기 퀀텀 로드층은 상기 제 1, 2, 3 화소영역별로 서로 다른 크기의 코어를 갖는 퀀텀 로드를 구비한 것이 특징이며, 이때, 상기 제 2 기판에는 상기 제 1, 2, 3 화소영역에 대응하여 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 구비된 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 기판에는 적, 녹, 청색을 나타내는 제 1, 2, 3 화소영역이 구비되며, 상기 퀀텀 로드층은 각 화소영역에 동일한 크기의 코어를 갖는 퀀텀 로드를 구비하며, 상기 제 2 기판에는 상기 제 1, 2, 3 화소영역에 대응하여 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 구비된 것이 특징이다.
또한, 상기 퀀텀 로드층은 상기 제 1 기판 상에서 각 화소영역별로 분리 형성되거나, 또는 화상을 표시하는 표시영역 전면에 형성된 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 1 기판에는 상기 서로 교차하여 상기 각 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되는 박막트랜지스터가 구비되며, 상기 제 1 전극은 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결된 것이 특징이다.
그리고, 상기 다수의 퀀텀 로드가 일 방향으로 배열되었다고 하는 것은, 라이트 소스로부터 나온 빛량의 세기를 I, 수평 성분만을 갖는 빛을 Ih, 수직 성분만을 갖는 빛을 Iv라 하고, 수평 방향의 편광비 PRh 와 수직 방향의 편광비 PRv를 각각 PRh = Ih/(Ih+Iv), PRv = Iv/(Ih+Iv) 이라 정의할 때, 상기 수평 방향의 평광비 PRh 또는 수직 방향의 편광비 PRv가 0.5보다는 크고 1보다는 작은 값을 갖는 즉, 0.5 < PRh(또는 PRv)< 1 을 만족시키는 것을 의미하는 것이 특징이다.
한편, 상기 퀀텀 로드는, 코어만으로 이루어지거나, 또는 코어와 상기 코어를 둘러싸는 쉘로 이루어지며, 상기 쉘은 단축과 장축을 갖는 형태를 이루며 단축 대 장축의 비가 1:1.1 내지 1:30인 것이 특징이며, 이때, 상기 퀀텀 로드는 그 형상이 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 하나를 이루며, 상기 쉘은 상기 퀀텀 로드의 단축 방향으로 절단한 절단면이 원, 타원, 다각형 형태 중 어느 하나의 형태를 이루며, 단일층 또는 다중층 구조를 이루는 것이 특징이다.
그리고, 상기 쉘은 합금(alloy), 옥사이드 계열 또는 불순물이 도핑된 물질로 이루어지는 것이 특징이다.
상기 코어는 주기율표 상의 Ⅱ-Ⅵ, Ⅲ-V, Ⅲ-Ⅵ, Ⅵ-Ⅳ, Ⅳ 족의 반도체, 합금 또는 혼합된 물질로 이루어지며, Ⅱ-Ⅵ족으로 이루어지는 경우, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지며, Ⅲ-V 족으로 이루어지는 경우, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb, CdSeTe, ZnCdSe 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지며, Ⅵ-Ⅳ족으로 이루어지는 경우, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Tl2SnTe5 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지는 것이 특징이다.
그리고, 상기 백라이트 유닛은, 반사판과, 상기 반사판 상부에 위치한 도광판과, 상기 도광판 측면에 위치하는 광원으로 구성된 에지형 백라이트 유닛이거나, 또는 반사판과, 상기 반사판 상부에 위치하는 다수의 광원과, 상기 다수의 광원 상부에 위치하는 확산판으로 구성된 직하형 백라이트 유닛인 것이 특징이다.
또한, 상기 백라이트 유닛은 430nm 이하의 단파장을 갖는 청색 또는 UV(ultra violet)광을 발생시키는 것이 특징이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀 로드 표시장치는 편광판을 필요로 하지 않으므로 편광판이 구비됨으로써 휘도 특성이 저하되며 이렇게 저하된 휘도 특성을 향상시키고자 더 밝은 광원을 구비함으로써 소비전력이 증가되는 액정표시장치 대비 고 휘도 특성 및 저 소비전력 특성을 갖는 효과가 있다.
나아가, 적, 녹, 청색을 표시를 위해 코어의 크기만을 달리하는 퀀텀 로드가 구비됨으로써 유기전계 발광소자와 같이 적, 녹, 청색을 표시하기 위해 서로 다른 물성을 갖는 물질을 이용하는 것 대비 물질별 유의차가 없으며, 스스로 발광하는 물질대비 형광특성의 지속시간이 상대적으로 크므로 장수명의 효과가 있다.
그리고, 편광 재생 필름을 구비함으로써 일 방향으로 편광된 빛을 더 잘 흡수하는 퀀텀 로드의 특성을 더욱 잘 이용할 수 있으므로 형광량을 증가시켜 휘도 특성을 더욱 향상시키는 효과가 있다.
또한, 편광 재생 필름을 구비함으로써 이를 구비하지 않는 퀀텀 로드 발광 표시장치 대비 빛샘을 억제하여 표시품질이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 단면 구성을 나타낸 도면.
도 2는 퀀텀 로드의 형태를 나타낸 도면.
도 3은 퀀텀 로드에 전기장을 인가하기 전과 후의 전자와 전공 상태를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치의 단면도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예의 제 1, 2, 3 변형예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치의 단면도.
도 6은 비교예로서 편광 재생 필름이 없는 퀀텀 로드 발광 표시장치에 있어 백라이트 유닛과 퀀텀 로드층만을 간략히 도시한 도면으로 전기장의 오프 및 온 상태에 따른 빛의 진행을 함께 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치에 있어 백라이트 유닛과 편광 재생 필름 및 퀀텀 로드층만을 간략히 도시한 도면으로 전기장의 오프 및 온 상태에 따른 빛의 진행을 함께 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명에 이용되는 퀀텀 로드에 대해 간단히 설명한다.
퀀텀 로드의 일반적인 형태를 나타낸 도면인 도 2에 도시한 바와 같이, 퀀텀 로드(quantum rod)(156)는 중심을 이루는 코어(core)(157)와 상기 코어(157)를 감싸는 쉘(shell)(158)로 이루어지고 있다. 이때, 도면에서는 상기 퀀텀 로드(156)는 코어(157)와 이를 감싸는 쉘(158)로 이루어지는 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 쉘(158)은 생략되어 코어(157)만으로 이루어질 수도 있다.
상기 코어(157)는 그 형상이 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 도면에서는 상기 퀀텀(156)의 코어(157)가 일례로 구 형태를 이루는 것을 도시하였다.
한편, 상기 퀀텀 로드(156)가 쉘(158)없이 코어(157)만으로 이루지는 경우, 상기 코어(157)는 타원구 또는 막대 형태를 이루는 것이 특징이다.
또한, 상기 퀀텀 로드가 코어(157)와 상기 코어(157)를 감싸는 쉘(158)을 포함하여 구성되는 경우, 상기 코어(157)는 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 형태를 이룰 수 있으며, 이를 감싸는 상기 쉘(158)은 장축과 단축을 가지며 상기 퀀텀 로드(156)의 단축 방향으로 절단한 절단면이 원, 타원, 다각형 형태 중 어느 하나의 형태를 이룰 수 있다.
상기 쉘(158)은 단일층 또는 다중층 구조를 가질 수 있으며, 합금(alloy), 옥사이드 계열의 물질 또는 불순물이 도핑된 물질 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 물질로 이루어지는 것이 특징이다.
이때, 상기 쉘(158)은 그 단축 대 장축의 비율이 1:1.1 내지 1:30의 범위를 가짐으로써 다양한 비율을 가질 수 있는 것이 특징이다.
한편, 상기 퀀텀 로드(156)의 코어(157)는 주기율 표의 Ⅱ-Ⅵ, Ⅲ-V, Ⅲ-Ⅵ, Ⅳ-Ⅵ, Ⅳ 족의 반도체 물질, 합금 혹은 이들의 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 퀀텀 로드(156)의 코어(157)가 주기율표의 Ⅱ-Ⅵ족 물질로 이루어지는 경우, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe, CdSeTe, ZnCdSe 중 어느 하나로 또는 둘 이상의 물질이 혼합될 수 있다.
그리고, Ⅲ-V 족으로 이루어지는 경우, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb 중 어느 하나로 또는 둘 이상의 물질이 혼합될 수 있다.
또한, Ⅵ-Ⅳ족으로 이루어지는 경우, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Ti2SnTe5중 어느 하나로 또는 둘 이상의 물질이 혼합될 수 있다.
이러한 물질로 이루어지며, 단축 대 장축의 비율이 1:1.1 내지 1:30인 퀀텀 로드(156)는 동일한 물질의 코어(157)로 구성되더라도 상기 코어(157)의 크기에 따라 형광되는 빛의 파장이 달라지는 것이 특징이다.
즉, 상기 코어(157)의 크기(또는 직경)가 적어질수록 짧은 파장의 빛을 형광하며, 상기 코어(157)의 크기(또는 직경)가 커질수록 긴 파장의 빛을 형광한다.
따라서. 상기 퀀텀 로드(156)는 상기 코어(157)의 크기(또는 직경)를 조절함으로써 원하는 색을 갖는 가시광선 영역대의 빛을 거의 다 표현할 수 있는 것이 특징이다.
이러한 특성을 갖는 퀀텀 로드(156)는 도 3(퀀텀 로드에 전기장을 인가하기 전(전기장 온 상태)과 후(전기장 오프 상태)의 전자와 전공 상태를 나타낸 도면)에 도시한 바와같이, 코어(157) 그 자체 또는 상기 코어(157)를 감싸는 쉘(158)은 장축과 단축을 갖는 형태를 이루고 있다.
따라서, 상기 장축과 단축을 갖는 쉘(158) 또는 코어(157)의 장축 방향으로 전기장을 인가하기 전에는 상기 코어(157) 내에 전자와 정공이 결합된 상태를 이루고 있지만, 상기 쉘(158) 또는 코어(157)의 장축 방향으로 전기장이 가해지면 전자(e)와 정공(h)이 상기 코어(157) 내부 또는 상기 코어(157)와 쉘(158) 사이에서 공간적으로 분리됨으로써 밴드 갭의 분리를 유도할 수 있는 것이 특징이며, 이에 의해 퀀텀 로드(156)로부터 형광되는 빛량 조절이 가능함으로써 전기장의 세기 조절에 의해 그레이 레벨을 구현할 수 있는 것이다.
이러한 퀀텀 로드(156)는 자체 양자효율(quantum yield)이 이론상으로 101%가 되므로 매우 센 형광을 발생시킬 수 있는 것이 또 다른 특징이다.
이후에는 전술한 특징을 갖는 퀀텀 로드(156)를 이용한 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치의 구성에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치의 단면도로서 이웃한 3개의 화소영역을 도시하였으며, 편의를 위해 이중 하나의 화소영역(P)에 대해서만 박막트랜지스터(Tr)를 도시하였다. 이때, 각 화소영역(P) 내에 박막트랜지스터(Tr)가 구비되는 영역을 스위칭 영역(TrA)이라 정의하였다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치(101)는 각 화소영역(P)별로 분리 형성된 제 1 전극(150)과, 화상을 표시하는 표시영역 전면에 형성된 제 2 전극(160) 그리고 상기 제 1, 2 전극(150, 160) 사이에 개재된 퀀텀 로드층(155)이 구비되는 제 1 기판(110)과, 이와 마주하는 제 2 기판(170)으로 이루어진 퀀텀로드 패널(102)과, 백라이트 유닛(180) 및 광효율 향상을 위한 편광 재생 필름(197)을 포함하여 구성되고 있다.
이때, 상기 편광 재생 필름(197)은 상기 퀀텀 로드층(155)의 광효율 향상을 위해 상기 백라이트 유닛(180)으로부터 나온 빛 중 특정 방향으로 편광된 빛만을 선택적으로 상기 퀀텀 로드층(155)으로 입사시키는 역할을 하는 것으로 그 내부에서 지속적으로 빛의 리사이클링이 진행되는 것이 특징이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치(101)는 백라이트 유닛(180)으로 나온 빛을 상기 퀀텀 로드층(155)이 흡수하여 내부적으로 전자와 정공의 재결합이 이루어져 빛을 형광시키게 된다.
이때, 상기 퀀텀 로드층(155) 하부 및 상부에 위치하는 제 1 및 제 2 전극(150, 160)에 전압을 인가하여 전기장을 세기를 달리하여 발생시킴으로써 상기 퀀텀 로드층(155) 내의 다수의 퀀텀 로드 내부에서 전자와 정공의 재결합율을 조절하여 그레이 레벨을 표시하게 되며, 상기 퀀텀 로드층(155)은 화소영역(P)별로 퀀텀 로드의 크기를 달리함으로써 적, 녹, 청색을 발생시킬 수 있으므로 풀 컬러를 구현할 수 있으므로 풀 컬러의 화상을 표시할 수 있다.
우선, 제 1, 2 전극(150, 160) 및 퀀텀 로드층(155)이 구비되는 제 1 기판(110)의 구성에 대해 살펴보면, 투명한 절연 기판 예를들면 투명한 유리재질의 기판 또는 플렉서블한 플라스틱 기판으로 이루어진 상기 제 1 기판(110) 상에는 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(MoTi) 중 선택되는 하나 또는 둘 이상의 물질로써 제 1 방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다.
또한, 각 화소영역(P) 내의 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 배선(미도시)과 연결되며 게이트 전극(108)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(108) 위로 상기 제 1 기판(110) 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로서 게이트 절연막(115)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 절연막(115) 위로 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 전극(108)에 대응하여 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 상기 액티브층 상부에서 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)으로 이루어진 반도체층(120)이 형성되어 있으며, 상기 반도체층(120) 상부에는 서로 이격하며 상기 오믹콘택층과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성되어 있다. 이때, 상기 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로는 상기 액티브층(120a)이 노출되고 있다.
한편, 상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층된 상기 게이트 전극(108)과 게이트 절연막(115)과 반도체층(120)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.
또한, 상기 게이트 절연막(115) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(130)이 제 2 방향으로 연장하며 상기 박막트랜지스터(Tr)의 소스 전극(133)과 연결되며 형성되어 있다.
이때, 상기 데이터 배선(130) 하부에는 상기 액티브층(120a)과 오믹콘택층(120b)을 이루는 동일한 물질로 제 1 및 제 2 반도체 패턴(121a, 121b)으로 이루어진 더미패턴(121)이 형성됨을 보이고 있지만, 이는 제조 공정적 특징에 의해 일례를 보인 것이며, 상기 더미패턴(121)은 생략될 수도 있다.
한편, 도면에 있어서는 상기 박막트랜지스터(Tr)는 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(120a)과 오믹콘택층(120b)의 반도체층(120)을 포함하여 게이트 전극(108)이 가장 하부에 위치하는 보텀 게이트 타입을 이루는 것을 일례로 보이고 있지만, 폴리실리콘을 이용한 반도체층을 구비함으로써 폴리실리콘의 반도체층과, 게이트 절연막과, 게이트 전극과, 층간절연막과, 상기 폴리실리콘의 반도체층과 접촉하며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극이 순차 적층된 구조를 갖는 탑 게이트 타입으로 이루어 질 수도 있다.
이러한 탑 게이트 타입의 박막트랜지스터가 구비되는 경우, 게이트 배선(미도시)은 게이트 전극이 형성된 게이트 절연막 상부에 구비되며, 데이터 배선은 층간절연막 상에 구비된다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136) 상부에는 평탄한 표면을 갖는 보호층(140)이 구비되고 있다. 이때, 상기 보호층(140)에는 각 화소영역(P) 별로 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)이 구비되어 있다.
또한, 상기 보호층(140) 상부에는 각 화소영역(P) 내에 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)과 접촉하며 투명 도전성 물질로 이루어진 제 1 전극(150)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 제 1 전극(150)과, 상기 제 1 전극(150) 사이로 노출된 상기 보호층(140) 상부에는 각 화소영역(P)의 경계 즉, 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(130)에 대응하여 상기 제 1 전극(150)의 가장자리와 중첩하며 버퍼패턴(152)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 버퍼패턴(152)에 위해 둘러싸인 각 화소영역(P) 내에 상기 제 1 전극(150) 상부에는 다수의 퀀텀 로드(156)로 이루어진 퀀텀 로드층(155)이 구비되고 있다. 이때, 상기 퀀텀 로드층(155)은 각각 적, 녹, 청색을 발광하는 화소영역(P)별로 서로 다른 크기의 코어(도 2의 157)를 갖는 퀀텀 로드(156a, 156b, 156c)가 구비될 수도 있으며, 또는 동일한 크기의 코어(도 2의 157)를 갖는 퀀텀 로드(도 2의 156)가 구비될 수도 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 가장 특징적인 구성 중 하나로서 상기 퀀텀 로드층(155)에 구비되는 다수의 퀀텀 로드(156)는 그 장축이 상기 제 1 기판(110)의 표시영역 전면에 있어서 일 방향으로 배열된 상태를 갖는 것이 특징이다.
이러한 퀀텀 로드(156)가 퀀텀 로드층(155) 내부에서 일 방향으로 정렬된 상태를 이루도록 하는 것은 다양한 배향법 일례로 전압 인가법, 배향막을 이용한 배향법, 자기조립 단분자(self aligned monomer)를 이용한 정렬법, 리액티브 메조겐 물질을 이용한 배향법 중 어느 하나의 배향법에 의해 구현될 수 있다. 이때, 상기 퀀텀 로드(156)의 일 방향으로 정렬된 상태를 이루도록 하는 것은 전술한 배향법에 한정되지 않고 그 외의 다양한 배향법이 이용될 수도 있다.
한편, 퀀텀 로드(156)의 장축이 일 방향으로 잘 배향된 정도 즉, 정열도 수준은 편광비(polarization ratio) 측정을 통해 알 수 있다.
어느 특정한 방향 일례로 수평 또는 수직 편광된 빛을 퀀텀 로드층(155)을 향해 조사한 후 검광판(미도시)을 통과한 상태의 빛량을 측정함으로써 상기 퀀텀 로드층(155)의 편광 정도를 알 수 있다.
즉, 라이트 소스(미도시)로부터 나온 빛량의 세기를 I, 상기 퀀텀 로드층(155)과 나란한 배치되며 일 방향으로 연장하는 가상의 기준선을 기준으로 이에 대해 평행한 수평 성분만을 갖는 빛을 Ih, 상기 기준선에 대해 수직한 수직 성분만을 갖는 빛을 Iv라 정의 할 때, 통상적으로 퀀텀 로드 장축의 방향성을 부여하지 않았을 경우 즉, 배향 공정을 진행하지 않았을 경우, 편광비(polarization ratio) PR은,
PR = (Ih - Iv)/(Ih+Iv)
로 정의된다.
이때, 퀀텀 로드층(155)이 배향공정 진행에 의해 상기 퀀텀 로드(156)가 일방향 즉, 수평 또는 수직방향으로 배열되는 경우, 수평 및 수직 방향의 편광비 PRh 및 PRv는 각각 다음과 같이 정의된다.
PRh = Ih/(Ih+Iv),
PRv = Iv/(Ih+Iv)
따라서, 상기 퀀텀 로드층(155) 내부에서 다수의 퀀텀 로드(156)가 일 방향으로 정렬되었다 하는 것은 상기 수평 방향의 편광비 PRh 또는 수직 방향의 편광비 PRv가 0.5보다는 크고 1보다는 작은 값을 갖는 것 즉, 0.5 < PRh 또는 PRv < 1 을 만족시키는 것을 의미한다.
한편, 적, 녹, 청색을 나타내는 화소영역(P) 별로 서로 다른 크기의 코어(도 2의 157)를 갖는 퀀텀 로드(156a, 156b, 156c)가 구비되는 경우, 상기 퀀텀 로드(156a, 156b, 156c)는 전술하였듯이 상기 코어(도 2의 157)의 크기에 따라 형광되는 빛의 파장이 달라지는 것이 특징이므로, 상기 코어(도 2의 157)의 크기가 적어질수록 짧은 파장의 형광을 내며 상기 코어의 크기가 커질수록 긴 파장의 형광을 발생시킨다.
따라서, 본 발명의 실시예의 경우 적색을 나타내어야 하는 화소영역(P)에 대응해서는 가장 큰 크기의 코어(도 2의 157)를 갖는 퀀텀 로드(156a)로 이루어진 퀀텀 로드층(155a)을 형성하고, 그리고 녹색과 청색을 나타내어야 하는 화소영역(P)에 대해서는 순차적으로 상기 적색을 나타내는 화소영역(P)에 구비되는 퀀텀 로드(156a)의 코어(도 2의 157)의 크기보다 작은 크기의 코어(도 2의 157)를 갖는 퀀텀 로드(156b, 156c)를 각각 구비한 퀀텀 로드층(155b, 155c)이 형성된 것이 특징이다.
한편, 도 4에 제시된 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 퀀텀 로드층(155)은 각 화소영역(P)별로 분리 형성된 것을 일례로 보이고 있지만, 변형예로서 도 5a와 도 5b(본 발명의 실시예의 제 1 및 제 2 변형예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치의 단면도)에 도시한 바와같이, 상기 퀀텀 로드층(155)은 다수의 화소영역(P)이 구비되는 표시영역 전면에 형성될 수도 있으며, 이 경우 상기 각 화소영역(P)의 경계에 구비되는 버퍼패턴(152)을 생략될 수 있다.
도 4를 참조하면, 이러한 구성을 포함하는 상기 제 1 기판(110)에 대응하여 제 2 기판(170)이 구비되고 있다.
이때, 상기 제 2 기판(170)은 상기 제 1 기판(110)과 같이 투명한 절연기판으로서 유리재질로 이루어지거나, 또는 플렉서블한 특성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있으며, 나아가 또는 고분자 물질로 이루어진 시트 또는 필름으로 이루어질 수도 있다.
이러한 재질로 이루어진 상기 제 2 기판(170)의 내측면에는 화소영역(P)의 경계 및 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 이를 가리며 블랙매트릭스(173)가 형성되어 있다.
이러한 블랙매트릭스(173)는 상기 퀀텀 로드층(155)이 표시영역 전면에 형성되는 제 1 및 제 2 변형예(도 5a 및 도 5b 참조)의 경우 빛샘 방지를 위해 반드시 구비되어야 하며, 상기 퀀텀 로드층(155)이 각 화소영역(P)별로 분리 형성되는 실시예(도 4 참조) 및 제 3 변형예(도 5c 참조)의 경우 생략될 수도 있다.
한편, 도 4를 참조하면 본 발명의 실시예에 있어서는 상기 제 2 기판(170)의 내측면에 블랙매트릭스(173)만이 구비된 것을 보이고 있지만, 상기 퀀텀 로드층(155)이 각 화소영역(P)별로 모두 동일한 크기를 갖는 코어(도 2의 157)를 갖는 퀀텀 로드(도 2의 156)로 이루어진 제 3 변형예의 경우, 도 5c(본 발명의 실시예의 제 3 변형예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치의 단면도)에 도시한 바와같이, 풀 컬러(full color) 구현을 위해 상기 블랙매트릭스(173)로 둘러싸인 영역에 대응하여 이웃하는 3개의 화소영역(P)에 순차 반복하는 형태로 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(175a, 175b, 175c)이 대응되는 컬러필터층(155)이 구비될 수도 있다.
그리고, 도면에 나타내지 않았지만, 이러한 블랙매트릭스(173)와 컬러필터층 상부로 오버코트층(미도시)이 상기 제 2 기판(170) 전면에 구비될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 제 1 기판(110)에 구비되는 퀀텀 로드층(155)이 적, 녹, 청색을 나타내어야 하는 화소영역(P)별로 서로 다른 크기의 코어(도 2의 157)를 갖는 퀀텀 로드(156a, 156b, 156c)가 구비되는 실시예의 경우, 도면에 나타나지 않았지만, 더욱 우수한 색재현율 구현을 위해 상기 제 2 기판(170)에 적, 녹, 청색을 나타내는 각각의 화소영역(P)에 각각 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(미도시)이 배치되는 컬러필터층(미도시)이 구비될 수도 있다.
한편, 이러한 구성을 갖는 퀀텀 로드 패널(102)의 하부 더욱 정확히는 상기 제 1 기판(110)의 외측면에는 상기 퀀텀 로드층(155)으로 빛을 공급하는 백라이트 유닛(180)이 구비되고 있다.
상기 백라이트 유닛(180)은 광원(182)과, 반사판(185)과, 상기 반사판(185) 상에 안착되는 도광판(187)을 포함하여 구성되고 있다.
이때, 상기 광원(182)은 본 발명의 특징 상 450nm보다 작은 즉, 단 파장대의 빛 예를들면 청색 가시광선 또는 UV광을 발생시키는 것으로, CCFL(cold cathode fluorescent lamp)와 EEFL(external electrode fluorescent lamp)를 포함하는 형광 램프 또는 발광 다이오드(light emit diode: LED) 중에서 선택된 하나로 이루어질 수 있으며, 도면에서는 상기 광원(182)은 일례로 발광 다이오드로 이루어진 것을 도시하였다.
상기 광원(182)은 상기 도광판(187)의 입광부와 대면하도록 상기 도광판(187)의 일측에 위치하고 있다.
한편, 상기 도광판(187)은 상기 광원(182)으로부터 입사된 광을 여러 번의 전반사에 의해 그 내부를 진행하도록 하면서 상기 도광판(187) 면내로 고르게 퍼지도록 하여 상기 퀀텀 로드 패널(102)에 면광원을 제공한다.
이때, 이러한 도광판(187)은 상기 퀀텀 로드 패널(102)로의 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴(미도시)을 포함할 수 있다.
여기서, 특정 모양의 패턴(미도시)은 상기 도광판(187) 내부로 입사된 빛을 가이드하기 위하여, 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(187)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성된다.
또한, 상기 반사판(185)은 상기 도광판(187)의 배면에 위치하여, 상기 도광판(187)의 배면을 통과한 광을 상기 퀀텀 로드 패널(102) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시킨다.
한편, 이러한 구성을 갖는 백라이트 유닛(180)은 광원(182)이 도광판(187)의 측면에 구비되며 상기 도광판(187)에 의해 상기 퀀텀 로드 패널(102)에 면광원을 입사시키는 에지형 타입이 되고 있는 것을 일례로 보이고 있지만, 상기 백라이트 유닛(180)은 직하형 타입을 이룰 수도 있다.
직하형 타입 백라이트 유닛(미도시)의 경우, 도면에 나타내지 않았지만, 반사판의 상부로 다수의 광원으로서 형광램프가 일정 간격을 가지며 배치되거나, 또는 다수의 발광 다이오드가 배치된 LED용 구동기판이 구비되며, 이의 상부로 상기 도광판을 대신하여 확산판이 구비된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치(101)에 있어서 가장 특징적인 구성 중 하나로서 전술한 구성을 갖는 퀀텀 로드 패널(102)과 상기 백라이트 유닛(180) 사이에는 상기 백라이트 유닛(180)으로 나온 무 편광된 빛은 그 내부에서 리사이클링 시키며 편광된 상태를 갖도록 하며, 특정의 일 방향으로 편광된 상태의 빛만을 상기 퀀텀 로드 패널(102) 측으로 입사시키는 것을 특징으로 하는 편광 재생 필름(197)이 구비되고 있다.
이러한 편광 재생 필름(197)은 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film) 필름이라고도 지칭되며, 상기 퀀텀 로드층(155)으로 일 방향으로 편광된 빛을 지속적으로 입사시킴으로써 상기 퀀텀 로드층(155)의 빛의 흡수율을 향상시켜 최종적으로는 상기 퀀텀 로드층(155)에서 형광되는 빛량을 향상시키는 역할을 하는 것이다.
그리고, 이러한 편광 재생 필름(197)은 백라이트 유닛(180)으로부터 나오는 무편광된 빛을 편광된 빛으로 바꾸는 역할을 하므로 무편광된 상태의 빛이 직접 퀀텀 로드층(155)으로 입사되는 것을 원천적으로 방지함으로써 빛샘을 억제시키는 역할을 하는 것이 또 다른 특징이다.
퀀텀 로드층(155)은 퀀텀 로드(156)의 장축이 일 방향으로 배열되는 경우가 퀀텀 로드(156)가 방향성 없이 무질서가 배치되는 경우보다 빛을 흡수하는 효율이 향상되며, 나아가 상기 퀀텀 로드(156)의 장축이 일 방향으로 배치된 퀀텀 로드층(155)은 무편광된 빛 보다는 상기 퀀텀 로드(156)의 장축이 배열된 방향에 수직한 편광축을 갖는 편광된 빛의 흡수도가 큰 특성을 갖는다.
따라서 본 발명의 실시예의 경우, 퀀텀 로드층(155)의 형광 특성 향상을 위해 상기 백라이트 유닛(180)과 상기 퀀텀 로드 패널(102) 사이에 편광 재생 필름(197)을 구비한 것이다.
이때, 상기 편광 재생 필름(197)은 무 편광된 빛을 발생시키는 백라이트 유닛(180)으로부터 나온 빛을 휘도 저하없이 그 내부에서 리사이클링 하며 동시에 편광된 상태를 부여하여 일 방향으로 편광된 빛만을 선택적으로 상기 퀀텀 로드 패널(102) 측으로 입사시키므로 상기 편광 재생 필름(197)에 의해 휘도 저하는 발생되지 않는다.
따라서, 상기 편광 재생 필름(197)을 통해 나온 빛은 일 방향으로 편광된 빛이 되므로 상기 퀀텀 로드층(155)에서의 흡수율이 향상되며, 흡수율 향상에 의해 형광 특성이 향상되므로 휘도가 향상되는 효과를 갖는다.
이후에는 본 발명의 실시예에 따른 편광 재생 필름(197)을 구비한 퀀텀 로드 발광 표시장치(101)와 비교예로서 편광 재생 필름(197)을 구비하지 않는 퀀텀 로드 발광소자의 전기장의 오프 및 온 상태에서의 빛의 진행 빛 표시상태에 대해 설명한다.
도 6은 비교예로서 편광 재생 필름이 없는 퀀텀 로드 발광 표시장치에 있어 백라이트 유닛과 퀀텀 로드층만을 간략히 도시한 도면으로 전기장의 오프 및 온 상태에 따른 빛의 진행을 함께 도시한 도면이다.
도시한 바와같이, 퀀텀 로드층(255)에 전기장이 인가되지 않는 전기장 오프 상태의 경우, 백라이트 유닛(280)으로부터 무편광된 빛이 발생되며, 이러한 무 편광된 빛은 퀀텀 로드층(255)으로 입사된다.
이때, 상기 퀀텀 로드층(255)으로 입사된 무 편광된 빛 중 대부분은 상기 퀀텀 로드층(255)에 흡수되며, 상기 퀀텀 로드층(255) 내부 작용에 의해 형광됨으로써 상기 퀀텀 로드층(255) 외부로 나오게 됨으로써 화이트를 표시하게 된다. 이때, 상기 백라이트 유닛(280)으로부터 나온 무편광된 빛 중 일부는 상기 퀀텀 로드층(255)에 흡수되지 않고 상기 퀀텀 로드층(255)을 통과하게 된다.
이 경우, 상기 퀀텀 로드층(255)에 흡수되어 형광된 정상적인 빛이 상기 백라이트 유닛(280)으로부터 나온 무 편광된 빛이 상기 퀀텀 로드층(255)을 투과함으로서 나오게 되는 비정상적인 빛과 섞이게 됨으로써 정상적인 화이트를 나타내지 못함으로써 표시품질 저하를 유발시키는 빛샘이 발생되고 있다.
그리고, 상기 퀀텀 로드층(255)에 전기장을 온 한 상태의 경우는, 정상적으로는 상기 퀀텀 로드층(255)으로부터 빛이 나오지 않아야 하지만, 백라이트 유닛(280)으로부터 나온 빛은 무 편광된 상태이므로 이러한 무편광된 빛 중 일부는 일 방향으로 배열된 퀀텀 로드(256)를 구비한 퀀텀 로드층(255)에 흡수되지 않고, 상기 퀀텀 로드층(255)을 통과하게 됨으로써 빛샘이 발생함으로서 완전한 블랙을 표시하지 못한다.
따라서, 이러한 편광 재생 필름이 없는 비교예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치는 백라이트 유닛(280)으로부터 나오는 무 편광된 상태의 빛이 직접 표시영역으로부터 나오게 되는 빛샘이 발생됨으로써 표시품질 저하가 발생될 수 있다.
하지만, 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광표시장치는 편광 재생 필름을 구비함으로써 비교예에 따른 퀀텀 로드 발광 소자에서 발생되는 빛샘을 억제하여 표시품질을 향상시킨 것이 특징이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치에 있어 백라이트 유닛과 편광 재생 필름 및 퀀텀 로드층만을 간략히 도시한 도면으로 전기장의 오프 및 온 상태에 따른 빛의 진행을 함께 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치는 상기 퀀텀 로드층(155)에 전기장이 인가되지 않는 경우, 상기 백라이트 유닛(180)으로부터 무 편광된 빛이 발생되어 편광 재생 필름(197)으로 입사되며, 상기 편광 재생 필름(197) 내부에서 전반사되는 과정에서 편광된 상태를 갖게 된다.
이때, 상기 편광 재생 필름(197) 내부로 입사된 빛 중 특정 방향으로 편광된 상태가 되는 경우, 상기 편광 재생 필름(197)을 빠져나와 상기 퀀텀 로드층(155)으로 입사된다.
그리고, 상기 편광 재생 필름(197)을 통과한 빛은 일 방향으로 편광된 상태 더욱 정확히는 상기 퀀텀 로드층(155) 내부에 구비된 다수의 퀀텀 로드(156)의 장축이 정렬된 방향과 수직한 편광축을 갖는 편광된 상태를 갖게 되므로 상기 퀀텀 로드층(155) 내부로 입사되는 경우 흡수율이 향상된다.
따라서 상기 퀀텀 로드층(155)은 흡수된 빛이 내부 작용에 의해 형광됨으로써 최종적으로 화이트(또는 풀 컬러의 화상)를 표시하게 된다.
한편, 상기 퀀텀 로드층(155)에 전기장을 인가하여 온 상태를 이루는 경우, 상기 퀀텀 로드층(155) 내부 작용에 의해 빛을 흡수하여 형광이 발생하지 않으므로 상기 편광 재생 필름(197)을 통과하여 상기 퀀텀 로드층(155)으로 입사된 일 방향으로 편광된 빛은 상기 퀀텀 로드층(155)에 흡수된 상태를 유지함으로써 최종적으로 완전한 블랙을 표시하게 된다.
이 경우, 상기 백라이트 유닛(180)에서 발생되는 무 편광된 빛은 상기 편광 재생 필름(197)을 통과하면서 모두 일 방향으로 편광된 상태를 가지게 되며, 일 방향으로 편광된 빛은 거의 대부분이 상기 퀀텀 로드층(155)에 흡수됨으로써 전기장의 온 상태 또는 전기장의 오프 상태 모두에서 원치 않는 무 편광된 빛이 퀀텀 로드층(155)을 투과함으로써 발생되는 빛샘 현상은 거의 발생되지 않는 것이 특징이다.
한편, 도 4를 참조하면, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예 및 제 1, 2, 3 변형예에 따른 퀀텀 로드 표시장치(101)는 편광판을 필요로 하지 않으므로 편광판이 구비됨으로써 휘도 특성이 저하되며 이렇게 저하된 휘도 특성을 향상시키고자 더 밝은 광원을 구비함으로써 소비전력이 증가되는 액정표시장치 대비 고 휘도 특성 및 저 소비전력 특성을 갖는 효과가 있다.
나아가, 적, 녹, 청색을 표시를 위해 코어의 크기만을 달리하는 퀀텀 로드(156)가 구비됨으로써 유기전계 발광소자와 같이 적, 녹, 청색을 표시하기 위해 서로 다른 물성을 갖는 물질을 이용하는 것 대비 물질별 유의차가 없으며, 스스로 발광하는 물질대비 형광특성의 지속시간이 상대적으로 크므로 장수명의 효과가 있다.
그리고, 편광 재생 필름(197)을 구비함으로써 일 방향으로 편광된 빛을 더 잘 흡수하는 퀀텀 로드(156)의 특성을 더욱 잘 이용할 수 있으므로 형광량을 증가시켜 휘도 특성을 더욱 향상시키는 효과가 있다.
또한, 편광 재생 필름(197)을 구비함으로써 이를 구비하지 않는 퀀텀 로드 발광 표시장치 대비 빛샘을 억제하여 표시품질이 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
101 : 퀀텀 로드 발광 표시장치 102 : 퀀텀 로드 패널
110 : 제 1 기판 108 : 게이트 전극
115 : 게이트 절연막 120 : 반도체층
120a : 액티브층 120b : 오믹콘택층
121 : 더미패턴 121a, 121b : 제 1, 2 더미패턴
130 : 데이터 배선 133 : 소스 전극
136 : 드레인 전극 140 : 보호층
143 : 드레인 콘택홀 150 : 제 1 전극
152 : 버퍼패턴 155 : 퀀텀 로드층
155a, 155b, 155c : 적, 녹, 청색을 각각 형광하는 퀀텀 로드층
156 : 퀀텀 로드
156a, 156b, 156c : (각각 서로 다른 코어 크기를 갖는) 퀀텀 로드
160 : 제 2 전극 170 : 제 2 기판
173 : 블랙매트릭스 180 : 백라이트 유닛
182 : 광원 185 : 반사판
187 : 도광판 197 : 편광 재생 필름
P : 화소영역 Tr : 박막트랜지스터
TrA : 스위칭 영역

Claims (24)

  1. 서로 마주하는 제 1 및 제 2 기판과, 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 개재되며 다수의 퀀텀 로드가 일 방향으로 배열된 퀀텀 로드층을 포함하는 퀀텀 로드 패널과;
    상기 퀀텀 로드 패널 하부에 구비된 백라이트 유닛과;
    상기 퀀텀 로드 패널과 상기 백라이트 유닛 사이에 구비되며, 상기 백라이트 유닛으로부터 나온 무 편광된 빛을 받아들여 그 내부에서 리사이클링 하는 동시에 편광성을 부여하여 특정 방향으로 편광된 상태의 빛만을 상기 퀀텀 로드 패널로 제공하는 편광 재생 필름
    을 포함하며,
    상기 제 1 기판에는,
    각 화소영역에 배치된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극 상부에 배치된 제 2 전극을 포함하며,
    상기 퀀텀 로드층은 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 배치되어, 전자와 정공을 포함하는 코어를 포함하며,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극에 인가되는 전압에 따라, 상기 편광 재생 필름으로부터 제공되는 상기 특정 방향으로 편광된 상태의 빛을 통해 그레이 레벨을 표시하는 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 퀀텀 로드가 배열된 일 방향과 상기 편광 재생 필름을 통과한 특정 방향으로 편광된 빛의 편광축과 수직한 방향인 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에는 적, 녹, 청색을 나타내는 제 1, 2, 3 화소영역이 구비되며,
    상기 퀀텀 로드층은 상기 제 1, 2, 3 화소영역별로 각각 서로 다른 크기의 코어를 갖는 퀀텀 로드를 구비한 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 기판에는 상기 제 1, 2, 3 화소영역에 각각 대응하여 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 구비된 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에는 적, 녹, 청색을 나타내는 제 1, 2, 3 화소영역이 구비되며, 상기 퀀텀 로드층은 상기 제 1, 2, 3 화소영역에 각각 동일한 크기의 코어를 갖는 퀀텀 로드를 구비하며,
    상기 제 2 기판에는 상기 제 1, 2, 3 화소영역에 각각 대응하여 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴이 구비된 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  6. 제 1 항, 제 3 항 및 제 5 항 중 선택된 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 퀀텀 로드층은 상기 제 1 기판 상에서 각각의 상기 화소영역 별로 분리 형성되거나, 또는 화상을 표시하는 표시영역 전면에 형성된 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판은 서로 교차하여 제 1, 2, 3 화소영역을 정의하는 게이트 배선 및 데이터 배선을 포함하고,
    상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선 및 상기 데이터배선과 연결되며,
    상기 제 1 전극은 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 연결되는퀀텀 로드 발광 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 퀀텀 로드가 일 방향으로 배열되었다고 하는 것은,
    라이트 소스로부터 나온 빛량의 세기를 I, 수평 성분만을 갖는 빛을 Ih, 수직 성분만을 갖는 빛을 Iv라 하고, 수평 방향의 편광비 PRh 와 수직 방향의 편광비 PRv를 각각 PRh = Ih/(Ih+Iv), PRv = Iv/(Ih+Iv) 이라 정의할 때, 상기 수평 방향의 평광비 PRh 또는 수직 방향의 편광비 PRv가 0.5보다는 크고 1보다는 작은 값을 갖는 즉, 0.5 < PRh(또는 PRv)< 1 을 만족시키는 것을 의미하는 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 퀀텀 로드는 상기 코어만으로 이루어지거나,
    또는 상기 코어와 상기 코어를 둘러싸는 쉘로 이루어지며,
    상기 쉘은 단축과 장축을 갖는 형태를 이루며 상기 단축 대 상기 장축의 비가 1:1.1 내지 1:30인 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 퀀텀 로드는 형상이 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 하나를 이루며,
    상기 쉘은 상기 퀀텀 로드의 상기 단축 방향으로 절단한 절단면이 원, 타원, 다각형 형태 중 어느 하나의 형태를 이루는 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 쉘은 단일층 또는 다중층 구조를 이루는 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 쉘은 합금(alloy), 옥사이드 계열 또는 불순물이 도핑된 물질로 이루어지는 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 코어는 주기율표 상의 Ⅱ?-Ⅵ, Ⅲ?-V, Ⅲ?-Ⅵ?, Ⅳ?-Ⅵ, Ⅳ 족의 반도체, 합금 또는 혼합된 물질로 이루어지는 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 퀀텀 로드의 코어는 Ⅱ?-Ⅵ족으로 이루어지는 경우, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe, CdSeTe, ZnCdSe 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지며,
    Ⅲ-V 족으로 이루어지는 경우, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지며,
    Ⅵ?-Ⅳ족으로 이루어지는 경우, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Ti2SnTe5 중 어느 하나로 이루어지거나 또는 둘 이상의 물질이 혼합된 물질로 이루어지는 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    반사판과, 상기 반사판 상부에 위치한 도광판과, 상기 도광판 측면에 위치하는 광원으로 구성된 에지형 백라이트 유닛이거나,
    또는 반사판과, 상기 반사판 상부에 위치하는 다수의 광원과, 상기 다수의 광원 상부에 위치하는 확산판으로 구성된 직하형 백라이트 유닛인 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 430nm 이하의 단파장을 갖는 청색 또는 UV(ultra violet)광을 발생시키는 것이 특징인 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자와 상기 정공은 상기 제 1 및 제 2 전극에 의해 형성되는 전계의 유무에 따라 서로 결합되거나 분리되어,
    상기 편광 재생 필름으로부터 제공되는 상기 특정방향으로 편광된 상태의 빛은 상기 퀀텀 로드층을 투과하는 과정에서 형광량 및/또는 발광량이 조절되는 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 전자와 상기 정공의 결합율은 상기 전계의 세기에 따라 달라지는 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극 사이로 전계가 형성되면,
    상기 편광 재생 필름으로부터 투과되는 상기 특정 방향으로 편광된 상태의 빛은 모두 상기 퀀텀 로드층에 흡수되어, 상기 퀀텀 로드 패널은 블랙을 표시하며,
    상기 제 1 및 제 2 전극 사이로 전계가 형성되지 않을 경우,
    상기 편광 재생 필름으로부터 투과되는 상기 특정 방향으로 편광된 상태의 빛은 모두 상기 퀀텀 로드층에 흡수된 후 형광되어, 상기 퀀텀 로드 패널은 화이트를 표시하는 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  20. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 화소영역에 대응하여 위치하는 상기 퀀텀 로드층은 상기 코어가 제 1 크기를 가지며,
    상기 제 2 화소영역에 대응하여 위치하는 상기 퀀텀 로드층은 상기 코어가 상기 제 1 크기 보다 작은 제 2 크기를 가지며,
    상기 제 3 화소영역에 대응하여 위치하는 상기 퀀텀 로드층은 상기 코어가 상기 제 2 크기 보다 작은 제 3 크기를 갖는 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  21. 제 6 항에 있어서,
    상기 퀀텀 로드층이 상기 제 1, 2, 3 화소영역 별로 분리 형성되는 경우, 상기 제 1, 2, 3 화소영역의 경계에는 버퍼패턴이 구비되는 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  22. 제 7 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터는 상기 제 1 기판 상에 위치하는 게이트전극과, 상기 게이트전극을 포함하는 상기 제 1 기판 상부로 위치하는 게이트절연막과,
    상기 게이트절연막 상부로 상기 게이트전극에 대응하여 순차적으로 위치하는 액티브층과 오믹콘택층을 포함하는 반도체층과,
    상기 반도체층 상부로 서로 이격하며 상기 오믹콘택층과 각각 접촉하는 소스전극 및 상기 드레인전극을 포함하는 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 게이트전극은 상기 게이트배선과 연결되며, 상기 소스전극은 상기 데이터배선과 연결되는 퀀텀 로드 발광 표시장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 데이터배선 하부로는 상기 액티브층과 상기 오믹콘택층을 이루는 동일한 물질로 제 1 및 제 2 반도체패턴으로 이루어지는 더미패턴이 위치하는 퀀텀 로드 발광 표시장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102672449B1 (ko) * 2016-09-19 2024-06-05 엘지디스플레이 주식회사 무기발광입자, 무기발광입자필름, 이를 포함하는 엘이디 패키지 및 표시장치
KR102654773B1 (ko) 2016-10-10 2024-04-04 엘지디스플레이 주식회사 퀀텀 로드 패널 및 퀀텀 로드 표시장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7365395B2 (en) * 2004-09-16 2008-04-29 Nanosys, Inc. Artificial dielectrics using nanostructures
KR20070107498A (ko) * 2006-05-03 2007-11-07 삼성전자주식회사 단일 편광기를 사용하는 자발광형 액정표시장치
US7855508B2 (en) * 2007-09-17 2010-12-21 Global Oled Technology Llc LED device having improved light output
KR101621300B1 (ko) * 2009-09-16 2016-05-17 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광소자의 제조방법
KR20110041824A (ko) * 2009-10-16 2011-04-22 엘지디스플레이 주식회사 양자점을 이용한 표시장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004535066A (ja) 2001-05-18 2004-11-18 プレジデント・アンド・フェロウズ・オブ・ハーバード・カレッジ ナノスケールワイヤ及び関連デバイス

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