KR101383551B1

KR101383551B1 - 퀀텀 로드 발광 표시장치

Info

Publication number: KR101383551B1
Application number: KR1020120077146A
Authority: KR
Inventors: 전일; 김경찬; 박중필; 지문배; 조성희; 장경국; 정경석
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: EP2687902B1; CN103543553B; US20140016296A1; TWI472829B; TW201405193A; US9164353B2; EP2687902A1; KR20140010635A; CN103543553A

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치는 제 1 기판과, 이에 대향하는 제 2 기판 사이에 형성된 다수의 퀀텀 로드가 배열된 퀀텀 로드층을 포함하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상부에 위치하며, QWP(Quarter Wave Plate)층 및 하기 화학식 1로 표시된 PVA층으로 구성되는 편광판을 포함하며, 상기 PVA 층은 제 1 방향으로 선편광된 빛만 통과시키며, 상기 QWP 층은 상기 PVA층의 하부에 위치하며, 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛을 원편광 시키거나, 상기 표시 패널에 의해 반사된 빛을 제2방향으로 선편광시키는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 소수성으로 이루어진 PVA층을 포함하는 편광판을 적용함으로써 편광판의 투과율을 향상시킬 수 있고, 야외시인성을 개선할 수 있으므로, 백라이트로부터 나온 광의 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

퀀텀 로드 발광 표시장치{Quantum rod luminescent display device}

본 발명은 발광 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 퀀텀 로드층을 포함하는 퀀텀 로드 발광 표시장치에 관한 것이다.

점차 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 단말기 및 각종 정보화 기기가 발달됨에 따라 경량화, 박형화, 저 소비전력화 등의 우수한 성능을 가진 평판표시장치(flat panel display)가 요구되고 있다.

최근에는 자체발광 표시패널인 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 패널에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있는데, 상기 AMOLED 패널은 유기발광층을 이루는 유기발광물질의 라이프 타임에 따라 발광하는 색 별로 큰 차이가 존재한다. 특히 청색 발광 물질의 경우 상대적으로 작은 라이프 타임을 가져 통상적인 표시장치보다 작은 문제가 발생되고 있다.

이에 따라, 여전히 광효율이 우수하면서 저소비전력 구동이 가능하고, 동시에 액정표시장치 수준의 수명을 갖는 평판표시장치가 요구되고 있는 실정이다.

한편, 이러한 평판표시장치 중 가장 대표적인 액정표시장치는 일반적으로 백라이트 유닛으로부터 나온 빛이 하부편광판을 투과하여 일방향으로 편광된 빛만을 액정패널로 입사시키고, 다시 상부편광판을 투과하여 최종적으로 사용자의 눈으로 입사됨으로써 화상을 표시하게 된다.

그러나, 액정표시장치는 실질적으로 백라이트 유닛으로부터 나온 빛의 5 % 내지 6 % 정도 수준의 빛만이 최종적으로 사용자의 눈으로 입사됨으로써 빛의 이용 효율이 매우 좋지 않다. 또한, 원하는 편광효과를 이루기 위하여 편광판의 구성을 점차 복잡하게 형성함에 따라 제조비용이 높아지게 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 친수성을 가지는 고분자 물질을 이용한 편광판을 도입하였으나, 고온, 고습의 조건에서 수분을 흡수하여 고체 안에 기체를 발생시킴으로써 고체가 부푸는 현상인 스웰링(Swelling) 현상이 나타나고, 심한 경우에는 수축 현상이 발생하였다. 이에 따라, 편광판의 불량률이 증가하게 되었고, 결과적으로 평판표시장치의 성능도 저하되게 되었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 액정표시장치 대비 구성을 간소화할 수 있으면서 우수한 편광 특성를 가진 표시장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 편광판의 투과율을 향상시키고, 야외시인성을 개선할 수 있는 표시장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치는 제 1 기판과, 이에 대향하는 제 2 기판 사이에 형성된 다수의 퀀텀 로드가 배열된 퀀텀 로드층을 포함하는 표시 패널; 및 상기 표시 패널 상부에 위치하며, QWP(Quarter Wave Plate)층 및 하기 화학식 1로 표시된 PVA층으로 구성되는 편광판을 포함하며, 상기 PVA 층은 제 1 방향으로 선편광된 빛만 통과시키며, 상기 QWP 층은 상기 PVA층의 하부에 위치하며, 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛을 원편광 시키거나, 상기 표시 패널에 의해 반사된 빛을 제2방향으로 선편광시키는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치는, 다수의 퀀텀 로드가 배열된 퀀텀 로드층을 포함하는 표시 패널; 상기 표시 패널 상부에 위치하며, QWP(Quarter Wave Plate)층, PVA층 및 TAC층이 순차적으로 적층된 편광판; 및 상기 표시 패널의 하부에 위치하는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 PVA 층은, 하기 화학식 1을 포함하는 물질로 형성된 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

여기서 x는 폴리에틸렌이며, m 및 l은 1 내지 10,000의 정수이다.

본 발명에 따르면, 별도의 컬러필터층을 필요로 하는 액정표시장치 대비 구성을 간소화할 수 있고, 저 소비전력의 특성을 가질 수 있으며, 휘도 및 투과율의특성도 우수하다.

나아가, 적, 녹, 청색을 표시를 위하여 코어의 크기 만을 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 물질 대비 형광특성의 지속시간이 상대적으로 크므로 장 수명의 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 소수성으로 이루어진 PVA층을 포함하는 편광판을 적용함으로써 편광판의 투과율을 향상시킬 수 있고, 야외시인성을 개선할 수 있으므로, 백라이트로부터 나온 광의 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 퀀텀 로드의 일 실시예를 도시한 도면;
도 2는 퀀텀 로드에 전기장을 인가하기 전(전기장 오프 상태)과 후(전기장 온 상태)의 전자와 정공 상태를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명에 따른 편광판의 구조를 도시한 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 편광판의 원리를 도시한 도면;
도 5는 본 발명에 따른 편광판의 투과율 특성을 비교한 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광표시장치의 단면도;
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광표시장치의 단면도; 및
도 7c는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치의 단면도.

이하, 첨부되는 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

우선, 본 발명에 이용되는 퀀텀 로드에 대해 간단히 설명한다.

도 1은 퀀텀 로드의 일 실시예를 도시한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 퀀텀 로드(quantum rod)(156)는 중심을 이루는 코어(core, 157)와 상기 코어(157)를 감싸는 쉘(shell)(158)을 포함한다.

일례로서, 도 1의 퀀텀 로드(156)는 코어(157)와, 이를 감싸는 쉘(158)로 이루어지는 것을 도시하고 있지만, 상기 쉘(158)이 생략되어 코어(157)만으로도 이루어질 수 있다.

또한, 상기 퀀텀(156)의 코어(157)가 구 형태를 이루는 것을 도시하고 있지만, 상기 코어(157)는 그 형상이 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 퀀텀 로드(156)가 쉘(158)없이 코어(157)만으로 이루지는 경우, 상기 코어(157)는 타원구 또는 막대 형태로 이루어질 수 있다.

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 이루어 질 수 있다.

이때, 상기 쉘(158)은 그 단축 대 장축의 비율이 1:1.1 내지 1:30의 범위를 가짐으로써 다양한 비율을 가질 수 있다.

한편, 상기 퀀텀 로드(156)의 코어(157)는 주기율 표의 Ⅱ-Ⅵ, Ⅲ-V, Ⅲ-Ⅵ, Ⅵ-Ⅳ, 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 중 어느 하나로 또는 둘 이상의 물질이 혼합될 수 있다.

또한, Ⅲ-V족으로 이루어지는 경우, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb, CdSeTe, ZnCdSe 중 어느 하나로 또는 둘 이상의 물질이 혼합될 수 있다.

또한, Ⅵ-Ⅳ족으로 이루어지는 경우, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Tl₂SnTe₅ 중 어느 하나로 또는 둘 이상의 물질이 혼합될 수 있다.

이러한 물질로 이루어지며, 단축 대 장축의 비율이 1:1.1 내지 1:30 인 퀀텀 로드(156)는 동일한 물질의 코어(157)로 구성되더라도 상기 코어(157)의 크기에 따라 형광되는 빛의 파장이 달라질 수 있다. 즉, 상기 코어(157)의 크기(또는 직경)가 작아질수록 짧은 파장의 빛이 형광을 발생시키며, 상기 코어(157)의 크기(또는 직경)가 커질수록 긴 파장의 빛이 형광을 발생시킨다.

따라서, 본 발명에 따른 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.

도 2는 퀀텀 로드에 전기장을 인가하기 전(전기장 오프 상태)과 후(전기장 온 상태)의 전자와 정공 상태를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 코어(157) 그 자체 또는 상기 코어(157)를 감싸는 쉘(158)은 장축과 단축을 갖는 형태를 이룬다.

이때, 쉘(158) 또는 코어(157)의 장축방향으로 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 있다.

이에 의해, 상기 퀀텀 로드(156)로부터 형광되는 빛의 양을 조절함으로써 전기장의 세기 조절에 의해 그레이 레벨을 구현할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 퀀텀 로드(156)는 자체 양자효율(quantum yield)이 이론상으로 101%가 되므로 매우 센 형광을 발생시킬 수 있다.

이후, 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치의 구성 중에서도 편광판에 대해 자세히 설명한다.

우선, 도 3은 본 발명에 따른 편광판의 구조를 도시한 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 편광판(190)은 표시패널(102) 상부에 위치하며, QWP(Quarter Wave Plate, 191)층, 및 상기 QWP층(191) 상에 위치하며, 하기 화학식 1로 표시되는 PVA(Poly Vinyl Alcohol, 192)층을 포함하고, 상기 PVA층(192) 상에 위치하는 TAC층(193)을 더 포함한다.

[화학식 1]

이때, 상기 QWP층(191)은 선편광된 빛에 대해 λ/4 위상 지연 차이를 발생시킴으로써 원편광된 빛을 구현할 수 있도록 한다.

상기 PVA층(192)은 이색성의 성질을 갖는 요오드(I) 분자나 이색성 염료를 상기 화학식 1이 포함된 필름에 흡착시킨 후, 이를 연신(stretch)하여 요오드 분자나 이색성 염료를 연신 방향과 평행하게 배열함으로써 형성된다. 여기서, 연신 비율은 6 ~ 10 배인 것이 바람직하나, 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서 적절하게 조절할 수 있다. 이에 따라, 상기 PVA층(192)는 상기 연신방향으로 흡수축을 가지게 되며, 상기 흡수축에 수직한 방향으로 투과축을 가지게 된다. 즉, 상기 PVA층(192)으로 입사된 빛은 상기 투과축에 평행한 성분으로서 선편광되도록 한다.

또한, TAC층(193)은 상기 PVA층(192)를 보호하기 위한 필름으로서, 위상지연(Retardation)이 없는 일반적인 보호 필름(Protection Film)이다. 본 발명에서는 TAC(Tri acetyl cellulose)으로 이루어진 보호 필름을 사용하였으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 또한, TAC으로 이루어진 보호 필름을 형성한 다음, 추가적으로 하드 코팅 또는 저반사 처리 등의 표면 처리를 할 수 있는데, 이는 색 바램 현상 등을 개선하고, 야외 시인성을 증대시키는 데 효과적이다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 편광판의 원리를 도시한 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 외부로부터 입사된 비편광된 빛이 PVA층(192) 및 QWP층(191)을 통과하면서 다음과 같은 원리를 가진다.

우선, PVA층(192)는 비편광된 빛 중에서도 제 1 방향으로 선편광된 빛만 통과되고, QWP층(191)은 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛을 원편광시킨다.

이어서, 상기 원편광된 빛은 본 발명에 따른 표시패널(102)에 반사된 후 다시 상기 QWP층(191)을 통과하게 된다. 여기서, 상기 QWP층(191)을 통과한 원편광된 빛은 상기 표시패널(102)에 반사될 때 빛의 방향이 바뀌게 된다.

또한, 상기 QWP층(191)은 원편광된 빛을 제 2 방향으로 선편광시킨다. 여기서 상기 PVA층(192)는 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛만 통과하므로, 상기 제 2 방향으로 선편광된 빛은 통과하지 못한다.

도 4에서는 상기 PVA층이 수평의 선편광된 빛만 통과하는 것으로 예시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 수직의 선편광된 빛만 통과할 수 있는 등 다양한 방향으로 적용할 수 있다. 또한, 상기 QWP층도 좌원편광 시키는 것으로 예시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 우원편광 시키는 등 다양한 방향으로 적용할 수 있다.

한편, 도 5은 본 발명에 따른 편광판의 투과율 특성을 비교한 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 편광판 및 종래의 편광판의 편광특성을 평가하였다.

화학식 1로 표시되는 PVA층을 포함한 편광판(실시예)은 종래에 일반적으로 사용되는 PVA를 포함한 편광판(비교예) 대비 투과율이 약 1.2% 증가되었음을 확인하였다. 특히 평행한 수평 성분만을 갖는 빛인 평행 투과율이 개선될 수 있음을 확인하였으며, 결과적으로 본 발명에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치의 투과율 향상에 효과적임을 확인하였다.

즉, 본 발명에서는 종래에 사용되는 PVA층에서 OH기를 폴리에틸렌으로 치환함으로써 PVA층의 연신 향상과, 요오드의 배향이 개선을 이룰 수 있어서 편광 효율의 향상이 가능한 것이다.

이후, 전술한 특성을 갖는 퀀텀 로드를 구비함으로써 표시장치로서 역할을 하는 본 발명에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치의 단면도이다.

또한, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광표시장치의 단면도이며, 도 7c는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치의 단면도이다.

우선, 도 6에서 이웃한 3개의 화소영역을 도시하면서, 편의를 위해 이 중에 하나의 화소영역(P)에 대해서만 박막트랜지스터(Tr)를 도시하였다. 또한, 각 화소영역(P) 내에 박막트랜지스터(Tr)가 구비되는 영역을 스위칭 영역(TrA)이라 정의하였다.

도 6에 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)과, 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), 편광판(190)을 포함하여 구성되고 있다.

이때, 본 발명에 있어 가장 특징적인 구성으로서, 상기 편광판(190)은 QWP층(191), 하기 화학식 1로 표시되는 PVA층(192), 및 TAC층(193)을 포함하는 것이 특징이다. 여기서 상기 편광판(190)은, 비편광된 외부 광을 제 1 방향으로 선편광시키고, 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛만 통과할 수 있는 PVA층과, 상기 PVA층의 하부에 위치하며, 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛을 원편광시키거나, 상기 원편광된 빛을 제 2 방향으로 선편광시키는 QWP층으로 구성된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 퀀텀 로드 발광 표시장치(101)은 백라이트 유닛(180)으로 나온 빛을 상기 퀀텀 로드층(155)이 흡수하여 내부적으로 전자와 정공의 재결합이 이루어져 빛이 형광을 발생시키게 된다.

전술한 바와 같이, 상기 퀀텀 로드층(155)은 이의 하부 및 상부에 위치하는 제 1 및 제 2 전극(150, 160)에 전압을 인가할 때 전기장의 세기를 다르게 발생시킴으로써 상기 퀀텀 로드층(155) 내의 다수의 퀀텀 로드 내부에서 전자와 정공의 재결합율을 조절하여 그레이 레벨을 표시하게 된다. 또한, 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.

이후, 제 1, 2 전극(150, 160) 및 퀀텀 로드층(155)이 구비되는 제 1 기판(110)의 구성에 대해 설명한다.

우선, 제 1 기판(110)은 투명한 절연 기판 예를 들면 투명한 유리재질의 기판 또는 플렉서블한 플라스틱 기판으로 이루어진다.

상기 제 1 기판(110)의 상부에는 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를 들면 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 형성된다. 또한, 각 화소영역(P) 내의 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 배선(미도시)과 연결되며 게이트 전극(108)이 형성된다.

상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(108)를 포함하는 상기 제 1 기판(110)의 전면에 무기절연물질 예를 들면 산화실리콘(SiO₂) 또는 질화실리콘(SiNx)으로서 게이트 절연막(115)이 형성된다.

상기 게이트 절연막(115) 상부의 상기 스위칭 영역(TrA)에는 상기 게이트 전극(108)에 대응하여 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 상기 액티브층 상부에서 이격하고, 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)으로 이루어진 반도체층(120)이 형성되며, 상기 반도체층(120) 상부에는 서로 이격하며 상기 오믹콘택층과 각각 접촉하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)이 형성된다.

이때, 상기 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이로는 상기 액티브층(120a)이 노출된다.

이에 따라, 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.

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 형성된다.

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, 도면에서는 상기 박막트랜지스터(Tr)가 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(120a), 오믹콘택층(120b)의 반도체층(120)을 포함하여 게이트 전극(108)이 가장 하부에 위치하는 바텀 게이트 타입을 이루는 것을 일례로 도시하고 있지만, 폴리실리콘을 이용한 반도체층을 구비함으로써 폴리실리콘의 반도체층, 게이트 절연막, 게이트 전극, 층간절연막, 상기 폴리실리콘의 반도체층과 접촉하며, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극이 순차 적층된 구조를 갖는 탑 게이트 타입으로 이루어 질 수도 있다. 여기서, 탑 게이트 타입의 박막트랜지스터가 구비되는 경우 게이트 배선(미도시)은 게이트 전극이 형성된 게이트 절연막 상부에 구비되며, 데이터 배선은 층간절연막 상에 구비될 수 있다.

상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136) 상부에는 평탄한 표면을 갖는 보호층(140)이 형성된다. 이때, 상기 보호층(140)에는 각 화소영역(P) 별로 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)이 형성된다.

상기 보호층(140) 상부에는 각 화소영역(P) 내에 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(136)과 접촉하며 투명도전성 물질로 이루어진 제 1 전극(150)이 형성된다.

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 형성된다.

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 형성된다. 도시하지 않았으나, 상기 퀀텀 로드층(155)은 각각 적, 녹, 청색을 발광하는 화소영역(P)별로 서로 다른 크기의 코어(도 1의 157)를 갖는 퀀텀 로드(도 1의 156)가 구비될 수도 있으며, 또는 동일한 크기의 코어(도 1의 157)를 갖는 퀀텀 로드(도 1의 156)가 구비될 수도 있다.

이때, 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 갖는다. 이러한 퀀텀 로드(156)가 퀀텀 로드층(155) 내부에서 일 방향으로 정렬시키기 위해 다양한 배향법이 이용되는데, 일례로서 전압 인가법, 배향막을 이용한 배향법, 자기조립 단분자(self aligned monomer)를 이용한 정렬법, 리액티브 메조겐 물질을 이용한 배향법 중에서 어느 하나의 배향법에 의해 구현될 수 있다. 또한, 상기 퀀텀 로드(156)의 일 방향으로 정렬된 상태를 이루도록 하는 것은 전술한 배향법에 한정되지 않고, 이 외의 다양한 배향법이 이용될 수도 있다.

여기서, 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.

만일 광원으로부터 나온 빛의 양을 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 Iv 라 정의하면, 통상적으로 퀀텀 로드 장축의 방향성을 부여하지 않았을 경우 즉, 배향 공정을 진행하지 않았을 때에 편광비(polarization ratio) PR은 다음과 같이 정의된다.

PR = (Ih - Iv)/(Ih+Iv)

또한, 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)

이와 같이, 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.

전술한 바와 같이, 적, 녹, 청색을 나타내는 화소영역(P) 별로 서로 다른 크기의 코어(도 1의 157)를 갖는 퀀텀 로드(도 1의 156)가 구비되는 경우에는 상기 퀀텀 로드(도 1의 156)는 상기 코어(도 1의 157)의 크기에 따라 형광되는 빛의 파장이 달라진다. 즉, 상기 코어(도 1의 157)의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 형광을 내며 상기 코어의 크기가 커질수록 긴 파장의 형광을 발생시킨다.

한편, 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 퀀텀 로드층(155)은 다수의 화소영역(P)이 구비되는 표시영역 전면에 형성되고, 상기 각 화소영역(P)의 경계에 구비되는 버퍼패턴(152)이 생략된 것이 특징이다. 즉, 도 6에서는 상기 퀀텀 로드층(155)이 각 화소영역(P)별로 분리 형성된 것을 일례로 도시하였으나, 다양한 실시예로 변경가능하다.

상기 제 1 기판(110)에 대응하여 제 2 기판(170)이 형성된다. 상기 제 2 기판(170)은 상기 제 1 기판(110)과 같이 투명한 절연기판으로서 유리재질로 이루어지거나, 또는 플렉서블한 특성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어지거나, 또는 고분자 물질로 이루어진 시트 또는 필름으로 이루어질 수도 있다.

상기 제 2 기판(170)의 내측면에는 화소영역(P)의 경계 및 박막트랜지스터(Tr)가 형성된 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 블랙매트릭스(173)가 형성된다. 이때, 상기 블랙매트릭스(173)는 상기 퀀텀 로드층(155)이 표시영역 전면에 형성되는 본 발명의 다른 실시예(도 7a 및 도 7b 참조)의 경우에는 빛샘 방지를 위하여 반드시 형성되어야 한다. 그러나, 상기 퀀텀 로드층(155)이 각 화소영역(P)별로 분리 형성되는 일실시예(도 6 참조) 및 또다른 실시예(도 7c 참조)의 경우에는 생략될 수도 있다.

한편, 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 퀀텀 로드층(155)은 각 화소영역(P)별로 모두 동일한 크기의 코어(도 1의 157)를 갖는 퀀텀 로드(도 1의 156)가 형성된다. 또한, 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)과, 컬러필터층(155)이 형성되는 것이 특징이다. 즉, 도 6에서는 상기 제 2 기판(170)의 내측면에 블랙매트릭스(173)만이 구비된 것을 도시하였으나, 다양한 실시예로 변경가능하다.

본 명세서에서 도시하지 않았으나, 블랙매트릭스(173)와 컬러필터층 상부로 오버코트층(미도시)이 상기 제 2 기판(170) 전면에 구비될 수 있다. 또한, 도면에 도시하지 않았으나, 상기 제 1 기판(110)에 구비되는 퀀텀 로드층(155)이 적, 녹, 청색을 나타내어야 하는 화소영역(P)별로 서로 다른 크기의 코어(도 1의 157)를 갖는 퀀텀 로드(도 1의 156)가 구비되는 경우에는 더욱 우수한 색재현율의 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 추가로 구비될 수 있다.

한편, 상기 퀀텀 로드 패널(102)의 하부, 즉 상기 제 1 기판(110)의 외측면에는 상기 퀀텀 로드층(155)으로 빛을 공급하는 백라이트 유닛(180)이 형성된다. 상기 백라이트 유닛(180)은 광원(182)과, 반사판(185)과, 상기 반사판(185) 상에 안착되는 도광판(187)이 형성된다.

이때, 상기 광원(182)은 본 발명의 특성상 450nm 보다 작은, 단 파장대의 빛 예를 들면 청색 가시광선 또는 UV광을 발생시킨다. 즉, CCFL(cold cathode fluorescent lamp)와 EEFL(external electrode fluorescent lamp)를 포함하는 형광 램프 또는 발광 다이오드(light emit diode: LED) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 본 명세서에서는 상기 광원(182)이 발광다이오드로 이루어진 것으로 도시하였으나, 이에 제한하지 아니한다.

상기 광원(182)은 상기 도광판(187)의 입광부와 대면하도록 상기 도광판(187)의 일측에 위치하고, 상기 도광판(187)은 상기 광원(182)으로부터 입사된 광을 여러 번의 전반사에 의해 그 내부를 진행하도록 하면서 상기 도광판(187)의 면내로 고르게 퍼지도록 하여 상기 퀀텀 로드 패널(102)에 면광원을 제공한다. 이때, 상기 도광판(187)은 상기 퀀텀 로드 패널(102)로의 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴(미도시)이 포함될 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 구성될 수 있으며, 이와 같은 패턴은 도광판(187)의 하부면에 인쇄방식 또는 사출방식으로 형성될 수 있다.

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, 본 명세서에서는 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 타입을 일례로 도시하고 있으나, 상기 백라이트 유닛(180)은 직하형 타입을 이룰 수도 있다.

또한, 도면에 도시하지 않았지만, 직하형 타입 백라이트 유닛(미도시)의 경우, 반사판의 상부로 다수의 광원으로서 형광램프가 일정 간격을 가지면서 배치되거나, 또는 다수의 발광 다이오드가 배치된 LED용 구동기판이 구비되며, 이의 상부로 상기 도광판을 대신하여 확산판이 구비될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

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 190 : 편광판
191 : QWP층 192 : PVA층
193 : TAC층 P : 화소영역
Tr : 박막트랜지스터 TrA : 스위칭 영역

Claims

제 1 기판과, 이에 대향하는 제 2 기판 사이에 형성된 다수의 퀀텀 로드가 배열된 퀀텀 로드층을 포함하는 표시 패널; 및
상기 표시 패널 상부에 위치하며, QWP(Quarter Wave Plate)층 및 하기 화학식 1로 표시된 PVA층으로 구성되는 편광판을 포함하며,
상기 PVA 층은 제 1 방향으로 선편광된 빛만 통과시키며,
상기 QWP 층은 상기 PVA층의 하부에 위치하며, 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛을 원편광 시키거나, 상기 표시 패널에 의해 반사된 빛을 제2방향으로 선편광시키는 것을 특징으로 하는 퀀텀 로드 발광 표시장치.
[화학식 1]

여기서 x는 폴리에틸렌이며, m 및 l은 1 내지 10,000의 정수이다.
제 1 항에 있어서,
상기 편광판은,
상기 PVA층 상에 TAC(Tri acetyl cellulose) 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 퀀텀 로드 발광 표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 편광판은,
상기 TAC층 상에 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 퀀텀 로드 발광 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 퀀텀 로드층은,
각 화소영역별로 패터닝되어 형성되며,
상기 화소영역은 적, 녹, 청색을 발광하는 제 1, 제 2 및 제 3 화소영역으로나뉘며, 상기 퀀텀 로드층은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 화소영역 별로 서로 다른 크기를 갖는 퀀텀 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 퀀텀 로드 발광 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 퀀텀 로드층은,
상기 제 1 기판 상에서 각 화소영역별로 분리 형성되거나, 또는 화상을 표시하는 표시영역에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는, 퀀텀 로드 발광 표시장치.
다수의 퀀텀 로드가 배열된 퀀텀 로드층을 포함하는 표시 패널;
상기 표시 패널 상부에 위치하며, QWP(Quarter Wave Plate)층, PVA층 및 TAC(Tri acetyl cellulose)층이 순차적으로 적층된 편광판; 및
상기 표시 패널의 하부에 위치하는 백라이트 유닛을 포함하며,
상기 PVA 층은,
하기 화학식 1을 포함하는 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 퀀텀 로드 발광 표시장치.
[화학식 1]

여기서 x는 폴리에틸렌이며, m 및 l은 1 내지 10,000의 정수이다.
제 6 항에 있어서,
상기 편광판은,
상기 TAC 층 상에 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 퀀텀 로드 발광 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 퀀텀 로드층은,
각 화소영역별로 패터닝되어 형성되며,
상기 화소영역은 적, 녹, 청색을 발광하는 제 1, 제 2 및 제 3 화소영역으로나뉘며, 상기 퀀텀 로드층은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 화소영역 별로 서로 다른 크기를 갖는 퀀텀 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 퀀텀 로드 발광 표시장치.
제 6 항에 있어서,
상기 퀀텀 로드층은,
상기 표시 패널 내에서 각 화소영역별로 분리 형성되거나, 또는 화상을 표시하는 표시영역에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는, 퀀텀 로드 발광 표시장치.