JP6901862B2 - Rgb偏光光源 - Google Patents

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Description

本開示は、液晶ディスプレイ(LCD)バックライトとして使用される、フォトニック結晶格子構造に結合する量子ドット(QD)により作られる赤・緑・青(RGB)偏光光源の構造及び製造方法に関する。
量子ドット(QD)バックライトスタックは、通常、QD埋め込みディフューザーフィルム、ポラライザーフィルム及びいくつかの輝度向上フィルムを含む。下記の参考文献は本発明の主題に関連する主題を有する。
米国特許出願公開第2011/0180781号明細書 米国特許第8969831号明細書
"Polarized Quantum Dot Emission in Electrohydrodynamic Jet Printed Photonic Crystals," Gloria G.See,Lu Xu,Erick Sutanto,Andrew G.Alleyne,Ralph G.Nuzzo,and Brian T.Cunningham,Applied Physics Letters 107,051101(2015); doi:10.1063/1.4927648 "Distance Dependence of Fluorescence Enhancement from Photonic Crystal Surfaces," Nikhil Ganesh,Patrick C.Mathias,Wei Zhang,and Brian T. Cunninghama,JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 103,083104(2008) "Enhanced Fluorescence Emission from Quantum Dots on a Photonic Crystal Surface," Nikhil Ganesh,Wei Zhang,Patrick C.Mathias,Edmond Chow,J.A.N.T.Soares,Viktor Malyarchuk,Adam D.Smith And Brian T.Cunning,Nature Nanotechnology,VOL2,515 (August 2007)
このような液晶ディスプレイ(LCD)バックライトスタックは鮮やかな色を生成しうる。しかしながら、ディフューザー、ポラライザー及び輝度向上フィルムは、バックライトスタックの全体コストを増加させ、バックライトを厚くし隆起させ、製造の複雑性を増加させ、光効率を低減しうる。
一の側面では、本発明の実施形態は、基板上に複数のフォトニック結晶格子構造を備える偏光生成デバイスに関する。基板上に配置又は形成された複数のフォトニック結晶格子構造、量子ドット層、高屈折率層、青色発光ダイオードアレイ、拡散層、及びリフレクターフィルムを備えおり、前記複数のフォトニック結晶格子構造は、青色偏光の透過のための一以上の構造領域と、緑色偏光の透過のための一以上の構造領域と、赤色偏光の透過のための一以上の構造領域とを有する複数のフォトニック結晶格子構造であり、前記量子ドット層として、前記緑色偏光の透過のための前記一以上の構造領域上に実質的に位置する緑色量子ドット層と、前記赤色偏光の透過のための前記一以上の構造領域上に実質的に位置する赤色量子ドット層とを有し、前記高屈折率層は、前記複数のフォトニック結晶格子構造、前記緑色量子ドット層及び前記赤色量子ドット層の上に配置されており、前記青色発光ダイオードアレイは、当該青色発光ダイオードアレイの発光を前記赤色量子ドット層及び前記緑色量子ドット層が吸収して励起され、それぞれ赤色光及び緑色光を放射するように前記基板のに配置されており、前記拡散層は、前記基板の下に配置されており、かつ、前記リフレクターフィルムは、前記拡散層の下に配置されている。
他の側面では、本発明の実施形態は、偏光光源の製造方法に関する。当該偏光光源の製造方法は、基板上に、青色偏光の透過のための一以上の構造領域と、緑色偏光の透過のための一以上の構造領域と、赤色偏光の透過のための一以上の構造領域とを有する複数のフォトニック結晶格子構造を作製する工程と、前記緑色偏光の透過のための前記一以上の構造領域上に実質的に位置する緑色量子ドット層を配置する工程と、前記赤色偏光の透過のための前記一以上の構造領域上に実質的に位置する赤色量子ドット層を配置する工程と、前記複数のフォトニック結晶格子構造、前記緑色量子ドット層及び前記赤色量子ドット層の上に高屈折率層をコーティングにより配置する工程と、青色発光ダイオードアレイの発光を前記赤色量子ドット層及び前記緑色量子ドット層が吸収して励起され、赤色光及び緑色光を放射するように、前記青色発光ダイオードアレイを前記基板のに配置する工程と、前記基板の下に拡散層を配置する工程と、前記拡散層の下にリフレクターフィルムを配置する工程と、を備えることを特徴とする。
本発明の他の側面及び利点は、以下の記載及び特許請求の範囲より明らかとなる。
本発明の一以上の実施形態による液晶ディスプレイ(LCD)用の量子ドット(QD)バックライトスタックを示す図面である。 本発明の一以上の実施形態によるQD共振を示す図面である。 本発明の一以上の実施形態によるフォトニック結晶共振を示す図面である。 本発明の一以上の実施形態によるデバイスの概要を示す図面である。 本発明の一以上の実施形態によるデバイスの概要を示す図面である。 本発明の一以上の実施形態によるデバイスの概要を示す図面である。 本発明の一以上の実施形態によるデバイスの概要を示す図面である。 本発明の一以上の実施形態によるフローチャートである。
本発明の一以上の実施形態について添付図面を参照して説明する。ただし、添付図面は本発明の一以上の実施形態のある側面又は具体化を例として図示するにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明の特定の実施形態について、添付図面を参照してここに詳細に説明する。種々の図面における類似の構成部分は、整合性をとるため、類似の参照番号によって示す。また、図面における「図」の語は文中における「図面」の語の使用と同等である。
本発明の実施形態についての以下の詳細な説明では、本発明のより完全な理解のため、多くの特定の詳細事項が述べられる。しかしながら、本発明がこれら特定の詳細事項なしで実施されうることは、当業者において明らかである。他の例では、説明を無用に複雑化するのを避けるため、周知の特徴については詳細に説明しない。
概して、本発明は、フォトニック結晶格子構造に結合する量子ドット(QD)により作られる、赤・緑・青(RGB)偏光光源用のデバイス及び製造方法に関する。本発明の実施形態は液晶ディスプレイ(LCD)バックライトとして使用されうる。より具体的には、本発明の実施形態は、緑及び赤のQDと、青、緑及び赤のフォトニック結晶格子構造とを組み合わせることにより、高効率RGB偏光を生成する。
本発明の一以上の実施形態は、従来のバックライトスタックで用いられていたポラライザーフィルム及び/又はいくつかの他の光学的向上フィルムを不要にする。よって、本発明の実施形態はバックライトスタックのコストを大幅に低減し、低電力動作を可能とする。また、本発明の一以上の実施形態によれば、従来のバックライトスタックと比較して、バックライトスタックを薄型化することができる。
図1は、本発明の一以上の実施形態によるQDバックライトスタック(100)の構成部分を示している。裏面から前面にかけて、QDバックライトスタック(100)は、リフレクター(102)と、導光板(104)に結合された青色発光ダイオード(LED)(106)とを備えている。また、導光板(104)の上には、QDディフューザーフィルム(108)中のQDが青色LEDによって励起されるように、QDを含有するQDディフューザーフィルム(108)が配置されている。QDディフューザーフィルム(108)の上には、一以上の輝度向上フィルム(BEF)110が配置される。更に、光を偏光させる反射ポラライザー(112)が設けられる。反射ポラライザー(112)の上には液晶パネル(114)が配置される。QDディスプレイバックライトスタック(100)は鮮やかな色を生成することができる。しかしながら、BEF(110)及び反射ポラライザー(112)は、バックライトスタックの全体コストを増加させ、バックライトを厚くし隆起させ、製造の複雑性を増加させ、光効率を低減しうる。本発明の一以上の実施形態は、BEF(110)及び反射ポラライザー(112)を不要にする。
図2は、本発明の一以上の実施形態によるQDの一以上の共振を示す。図2は、QDのサイズ及び組成が、青色光を吸収して可視光線の他の(より高い波長の)領域の光を出すため、どのように設計されうるかを示している。図2は、青色光を吸収して赤色光を出すため一の特定のQDが選択されうること、及び青色光を吸収して緑色光を出すため他のQDが選択されうることを示している。当業者であれば、本発明の実施形態は2種類のみのQDの混合物に限定されないことがわかる。本発明の実施形態に従い、所望の放出光を提供すべく、2以上のQDの混合物を用いることもできる。また、当業者であれば、複合RGB光の所望の放射を得るため、QDの埋め込み環境のみならず、異なるQDの濃度を操作しうることがわかる。
図3は、本発明の一以上の実施形態に従ったシミュレーションフォトニック結晶共振を示す。図3は、厚さ30nmの銀グレーティング構造の異なる周期でのシミュレーション透過率を示している。このような構造では、グレーティング周期を増加することで透過波長を増加することができる。図3は、本発明の一以上の実施形態による、青(320)、緑(322)及び赤(324)のフォトニック結晶透過共鳴を示す。なお、かかるデバイスから伝達された光は、フォトニック結晶の特質に基づいて偏光されうる。
図4A及び図4Bは、本発明の一以上の実施形態によるQDフォトニック結晶デバイスを示す。本発明の一以上の実施形態において、図4Aはデバイス(400)の上面図、図4Bはデバイス(400)の側面図である。図4Aでは、複数のフォトニック結晶格子構造(432,434,436)がポリマー基板(430)に配置され、又は形作られている。例えば、図4Aに示すように、フォトニック結晶は、青色光の透過のための構造領域(432)、緑色光のための構造領域(434)、及び赤色光のための構造領域(436)を含む。図4に示すように、青色、緑色、赤色の構造領域(432,434,436)のパターンは、ポリマー基板(430)上で繰り返されてもよい。
具体的に、本発明の一以上の実施形態によれば、青色光の透過は440〜450nmの範囲、緑色光の透過は520〜530nmの範囲、赤色光の透過は630〜640nmの範囲である。本発明の一以上の実施形態に従い、青色励起波長及び特定のQDの発光波長は、フォトニック結晶構造領域の波長範囲と一致するように選択されうる。
本発明の一以上の実施形態に従い、QDフォトニック結晶デバイス(400)は、緑色光のための構造領域(434)上に主に配置される緑色QD層(438)を含む。同様に、QDフォトニック結晶デバイス(400)は、赤色光のための構造領域(436)上に主に配置される赤色QD層(440)を含む。青色光のためのQD層は要しない。青色光は発光ダイオードにより提供され、赤色QD層(440)及び緑色QD層(438)のための励起源として使用されるためである。緑色QD層(438)及び赤色QD層(440)は、インクジェット印刷方法、その他本分野において公知の方法により堆積することができる。例えば、QD層は、溶液ベースの処理により堆積することができる。
図4Bは、本発明の一以上の実施形態によるデバイス(400)の側面図である。図4Bは、本発明の一以上の実施形態に従い、フォトニック結晶格子構造(432,434,436)及びQD層(438,440)上に配置された高屈折率層(442)(例えば、二酸化チタン層、二酸化ジルコニウム層及びこれら酸化物層の組合せ)を示している。
図5A及び図5Bは、本発明の一以上の実施形態による液晶ディスプレイデバイスを示している。デバイス(500,501)は側面が示されており、本発明の実施形態に従い、高屈折率層(542)、QD層(538,540)及びフォトニック結晶格子構造(532,534,536)を含んでいる。図5A及び図5Bにおいて、高屈折率層(542)の上には液晶ディスプレイ層(550)が配置されている。図5Aにおいて、デバイス(500)の他面には、フォトニック結晶格子構造及びQD層を介して、青色励起光を直接提供する青色LED層(552)が設けられている。更に、デバイス(500)は、青色LED層(552)の他面に設けられ、デバイス(500)を介した青色励起光のスループットを増加させるリフレクターフィルム(554)を含んでいる。図5Bは、フォトニック結晶格子構造とリフレクターフィルム(554)との間に設けられた拡散層(556)を含む一以上の実施形態を示している。これらの実施形態において、青色LEDは、デバイス(501)におけるフォトニック結晶層の片側に設けることができる。拡散光ガイド層(556)は、拡散光ガイド層(556)を介した青色光の全内反射を提供し、これによりデバイス(501)を介して青色光を伝播するように設計しうる。
図6は、本発明の一以上の実施形態によるQDフォトニック結晶格子構造の製造方法を示すフローチャートである。ステップ600において、複数のフォトニック結晶格子構造が基板に配置又は成形される。複数のフォトニック結晶格子構造は、青色偏光の透過のための一以上の構造領域、緑色偏光の透過のための一以上の構造領域、及び赤色偏光の透過のための一以上の構造領域を有する。RGBフォトニック結晶格子構造の構造領域の設計は、本発明の一以上の実施形態に従い、人間の視覚の色感度に適合させてもよい。
一以上の実施形態では、構造領域は、ピッチ、幅及び格子型構造の材料が、赤色光、緑色光、青色光の所望の透過率に基づいて選択された格子型構造でありうる。例えば、約数100nmの格子ピッチ(X軸)、約数100nmの高さ(Z軸)、及び約20ミクロンの格子の最小幅(Y軸)である。該最小幅は、QD層の堆積が容易になるように選択できる。
フォトニック結晶格子構造は、光学リソグラフィー、インプリントリソグラフィー及びモールディングリソグラフィー等のリソグラフィー技術を用いて形成することができる。基板の材料は、使用するリソグラフィー技術に基づいて選択すればよい。例えば、基板材料は、ガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン‐2,6‐ナフタレンジカルボキシレート(PEN)又はこれらの組合せである。
ステップ602において、緑色偏光の透過のための一以上の構造領域上に実質的に位置する緑色QD層が堆積される。ステップ604では、赤色偏光の透過のための一以上の構造領域上に実質的に位置する赤色QD層が堆積される。ステップ602及び604において、QD層は、本発明の一以上の実施形態に従い、インクジェット印刷技術によって堆積することができる。また、QD層は溶液法によって堆積してもよい。QD層におけるQD濃度は、約10体積パーセントQDでありうる。また、QD層は約100nmの厚さでありうる。当業者ならば、これはQDの比較的低い分量の使用法であり、デバイスの製造コストの低減につながるとわかる。
上記のように、関連する(緑色又は赤色の)QD層は、関連する(緑色又は赤色の)偏光の透過のために構造化されたフォトニック結晶格子構造を実質的に覆っている。しかしながら、フォトニック結晶格子構造の構造領域は特定波長しか透過させないことから、フォトニック結晶格子構造及びQD層のいかなる不整合も、デバイスの動作に害を及ぼさない。
ステップ606において、高屈折率フィルムは、露出した青色偏光の透過のための構造領域、緑色QD層及び赤色QD層を覆うように堆積される。すなわち、デバイスは、緑色及び赤色QD層の堆積後、高屈折率フィルムによってコーティングされる。高屈折率(n≧1.7)フィルムはTiO2、ZrO2又はこれら酸化物の組合せである。高屈折率フィルムの厚さは約100nmである。
ステップ608において、青色発光ダイオード(LED)アレイの発光赤色QD層及び緑色QD層が吸収して励起され、それぞれ赤色光及び緑色光を放射するように、青色LEDアレイが前記基板の下に配置される。青色LEDアレイは、図5A及び図5Bについて説明したとおり配置することができる。
本発明の実施形態は、製造を容易にするロールツーロール法を用いて製造することができる。一以上の実施形態では、青色、緑色及び赤色の偏光放射のための複数の構造領域が、所望のサイズとなるように繰り返される。かかる実施形態は、比較的大きいLCDバックライトスタックにおける使用に特に有益である。
本発明の実施形態は、緑色QD層及び赤色QD層を、青色、緑色、赤色フォトニック結晶格子構造と組み合わせることにより、高効率RGB偏光を提供する。本発明の実施形態は、ポラライザーフィルム及び輝度向上フィルムを不要にし、薄型RGBバックライトを低コストかつ高効率でもたらす。
本発明を限られた数の実施形態に関して説明したが、本開示を利用する当業者は、ここに開示する本発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を考案できるとがわかる。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲のみによって限定されるものではない。

Claims (18)

  1. 偏光を生成するデバイスであって、
    基板上に配置又は形成された複数のフォトニック結晶格子構造、量子ドット層、高屈折率層、青色発光ダイオードアレイ、拡散層、及びリフレクターフィルムを備えおり、
    前記複数のフォトニック結晶格子構造は、青色偏光の透過のための一以上の構造領域と、緑色偏光の透過のための一以上の構造領域と、赤色偏光の透過のための一以上の構造領域とを有する複数のフォトニック結晶格子構造であり、
    前記量子ドット層として、前記緑色偏光の透過のための前記一以上の構造領域上に実質的に位置する緑色量子ドット層と、
    前記赤色偏光の透過のための前記一以上の構造領域上に実質的に位置する赤色量子ドット層とを有し、
    前記高屈折率層は、前記複数のフォトニック結晶格子構造、前記緑色量子ドット層及び前記赤色量子ドット層の上に配置されており、
    前記青色発光ダイオードアレイは、当該青色発光ダイオードアレイの発光を前記赤色量子ドット層及び前記緑色量子ドット層が吸収して励起され、それぞれ赤色光及び緑色光を放射するように前記基板のに配置されており、
    前記拡散層は、前記基板の下に配置されており、かつ、
    前記リフレクターフィルムは、前記拡散層の下に配置されている
    ことを特徴とするデバイス。
  2. 液晶ディスプレイ(LCD)を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
  3. 前記複数のフォトニック結晶格子構造は、100〜400nmの格子ピッチ、100〜300nmの格子高さ、及び少なくとも20ミクロンの格子幅を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のデバイス。
  4. 前記緑色量子ドット層及び前記赤色量子ドット層はインクジェット印刷技術を用いて配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のデバイス。
  5. 前記緑色量子ドット層及び前記赤色量子ドット層は、約100nmの厚さであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のデバイス。
  6. 前記基板は、ガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレン‐2,6‐ナフタレンジカルボキシレート(PEN)から成る群から選択される一つであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のデバイス。
  7. 前記高屈折率層は1.7より高い屈折率及び約100nmの層厚を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のデバイス。
  8. 前記緑色量子ドット層及び前記赤色量子ドット層は、10体積パーセントの緑色量子ドット及び赤色量子ドットの濃度をそれぞれ有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
  9. 前記複数のフォトニック結晶格子構造は、リソグラフィー技術を用いて作られることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のデバイス。
  10. 偏光光源の製造方法であって、
    基板上に、青色偏光の透過のための一以上の構造領域と、緑色偏光の透過のための一以上の構造領域と、赤色偏光の透過のための一以上の構造領域とを有する複数のフォトニック結晶格子構造を作製する工程と、
    前記緑色偏光の透過のための前記一以上の構造領域上に実質的に位置する緑色量子ドット層を配置する工程と、
    前記赤色偏光の透過のための前記一以上の構造領域上に実質的に位置する赤色量子ドット層を配置する工程と、
    前記複数のフォトニック結晶格子構造、前記緑色量子ドット層及び前記赤色量子ドット層の上に高屈折率層をコーティングにより配置する工程と、
    青色発光ダイオードアレイの発光を前記赤色量子ドット層及び前記緑色量子ドット層が吸収して励起され、赤色光及び緑色光を放射するように、前記青色発光ダイオードアレイを前記基板のに配置する工程と、
    前記基板の下に拡散層を配置する工程と、
    前記拡散層の下にリフレクターフィルムを配置する工程と、
    を備えることを特徴とする方法。
  11. 前記複数のフォトニック結晶格子構造は、100〜400nmの格子ピッチ、100〜300nmの格子高さ、及び少なくとも20ミクロンの格子幅を有することを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記緑色量子ドット層及び前記赤色量子ドット層はインクジェット印刷技術を用いて配置されることを特徴とする請求項10又は11に記載の方法。
  13. 前記緑色量子ドット層及び前記赤色量子ドット層は、約100nmの厚さであることを特徴とする請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記高屈折率層は1.7より高い屈折率及び約100nmの層厚を有することを特徴とする請求項10〜13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記基板は、ガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレン‐2,6‐ナフタレンジカルボキシレート(PEN)から成る群から選択される一つであることを特徴とする請求項10〜14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記緑色量子ドット層及び前記赤色量子ドット層は、10体積パーセントの緑色量子ドット及び赤色量子ドットの濃度をそれぞれ有することを特徴とする請求項10〜15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記複数のフォトニック結晶格子構造は、リソグラフィー技術を用いて作られることを特徴とする請求項10〜16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記偏光光源の製造方法はロールツーロール法であることを特徴とする請求項10〜17のいずれか一項に記載の方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11121289B2 (en) * 2019-11-20 2021-09-14 Tectus Corporation Ultra-dense quantum dot color converters

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007004099A (ja) * 2005-05-24 2007-01-11 Sony Corp 面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体
US7700936B2 (en) * 2005-07-01 2010-04-20 University Of Delaware Fabrication of quantum dots embedded in three-dimensional photonic crystal lattice
US20090190068A1 (en) * 2005-09-22 2009-07-30 Sharp Kabushiki Kaisha Light guiding body, substrate for display device, and display device
US8947619B2 (en) * 2006-07-06 2015-02-03 Intematix Corporation Photoluminescence color display comprising quantum dots material and a wavelength selective filter that allows passage of excitation radiation and prevents passage of light generated by photoluminescence materials
WO2010065163A2 (en) 2008-06-05 2010-06-10 Soraa, Inc. Highly polarized white light source by combining blue led on semipolar or nonpolar gan with yellow led on semipolar or nonpolar gan
EP2357679B1 (en) * 2008-11-14 2018-08-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Vertical/horizontal light-emitting diode for semiconductor
JP5363578B2 (ja) * 2009-09-01 2013-12-11 日本電信電話株式会社 フォトニック結晶デバイス
JP5249283B2 (ja) * 2010-05-10 2013-07-31 デクセリアルズ株式会社 緑色発光蛍光体粒子及びその製造方法、並びに、色変換シート、発光装置及び画像表示装置組立体
WO2012013272A1 (en) * 2010-07-26 2012-02-02 Merck Patent Gmbh Quantum dots and hosts
KR101177480B1 (ko) * 2011-02-14 2012-08-24 엘지전자 주식회사 조명 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
US9068717B2 (en) * 2012-03-12 2015-06-30 L-3 Communications Corporation Backlight display using photoluminescent material tuned to improve NVIS compatibility
US8969831B2 (en) 2013-02-15 2015-03-03 Massachusetts Institute Of Technology Excitation enhancement and extraction enhancement with photonic crystals
JP6307257B2 (ja) * 2013-12-11 2018-04-04 旭化成株式会社 機能転写体及び機能層の転写方法
US9719639B2 (en) * 2013-12-20 2017-08-01 Apple Inc. Display having backlight with narrowband collimated light sources
JP2016034014A (ja) * 2014-02-28 2016-03-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 発光素子および発光装置
JP6158248B2 (ja) * 2014-05-27 2017-07-05 ザ・ボード・オブ・トラスティーズ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・イリノイThe Board Of Trustees Of The University Of Illinois ナノ構造材料の方法および素子
JP6553735B2 (ja) * 2015-03-13 2019-07-31 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー ナノ構造材料の方法及び素子
CN105204103B (zh) * 2015-10-09 2018-11-23 深圳市华星光电技术有限公司 量子点彩色滤光片及液晶显示装置
CN107305301A (zh) * 2016-04-20 2017-10-31 华硕电脑股份有限公司 显示装置
KR102522593B1 (ko) * 2017-01-19 2023-04-17 삼성디스플레이 주식회사 색변환 표시판 및 이를 포함하는 표시 장치

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