JP6951871B2 - 偏光発光板及びそれを含む液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は偏光発光板及びそれを含む液晶表示装置に関し、特に効率が向上され厚さが減少された偏光発光板及びそれを含む液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は広く使用されているフラットパネルディスプレイのうちの一つである。液晶表示装置はテレビジョン、モニタ、ノートブック、及び携帯電話など、多様な装置に映像を表示する用途として使用されている。
液晶表示装置は、映像を表示するための液晶表示パネル及び液晶表示パネルに光を供給するためのバックライトユニットを備える。液晶表示パネルは、２枚の基板に挟持されている液晶層に印加される電界の強度を調節し、２枚の基板を透過する光の量を調節することで映像を表示する。
また、一般的に液晶表示装置は、液晶表示パネルの上部及び下部にそれぞれ備えられる２枚の偏光板を含む。偏光板は互いに直交する偏光軸を有し、偏光軸に平行な光の成分のみを透過させる。

本発明の目的は、効率が向上され、厚さが減少された偏光発光板及びこれを含む液晶表示装置を提供することである。

本発明の一実施形態による偏光発光板は、第１方向と平行な偏光軸を備える偏光層と、前記第１方向に整列された量子ロッド（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｒｏｄ）を備える量子ロッド層と、前記偏光層及び前記量子ロッド層を取り付け、接着物質を備える取付層と、を含み、平面上から見ると、前記取付層は交互に配置される第１部分及び第２部分を含み、前記第１部分の第１屈折率は前記第２部分の第２屈折率とは異なり、前記第１部分は第１接着物質を含み、前記第２部分は第２接着物質を含むことを特徴とする。

前記取付層の平均屈折率は、前記量子ロッド層の屈折率より小さいことが好ましい。
前記第１及び第２部分の境界面と前記量子ロッド層の上面間の挟角は７０度乃至１１０度であってもよい。

前記接着物質は複数のバブルを含み、前記複数のバブルの屈折率は前記接着物質の屈折率より小さいことが好ましい。
前記量子ロッド及び前記偏光層のうちいずれか一つの外面に取り付けられる第１バリア層を更に含んでもよい。
前記量子ロッド及び前記偏光層のうちいずれか一つの外面に取り付けられる第２バリア層を更に含んでもよい。
前記第１及び第２バリア層の透湿度は互いに異なることが好ましい。
前記量子ロッドのうち第１量子ロッドは第１カラー光を第２カラー光に変換させ、前記量子ロッドのうち第２量子ロッドは第１カラー光を第３カラー光に変換させることが好ましい。

本発明の一実施例による液晶表示装置は、バックライトユニットと、前記バックライトユニットの上に配置される液晶表示パネルと、前記液晶表示パネル及び前記バックライトユニットの間に介在され、一方向に整列された量子ロッドを備える量子ロッド層と、前記量子ロッド層を取り付ける接着物質を備える取付層と、を備える変更発光板と、前記偏光発光板及び前記液晶表示パネルの間に介在され、前記偏光発光板を前記液晶表示パネルの下面に取り付ける取付層と、を含み、平面上から見ると、前記取付層は交互に配置される第１部分及び第２部分を含み、前記第１部分の第１屈折率は前記第２部分の第２屈折率とは異なり、前記第１部分は第１接着物質を含み、前記第２部分は第２接着物質を含むことを特徴とする。

前記偏光発光板は、１面が前記量子ロッド層の１面に取り付けられた下部偏光層を含むことが好ましい。
前記下部偏光層は第１方向に平行な下部偏光軸を有し、前記量子ロッドは前記第１方向に整列されることが好ましい。
前記液晶表示パネルの上面に配置され、前記第１方向と直交する第２方向と平行な上部偏光軸を有する上部偏光層を更に含んでもよい。
前記偏光発光板は、前記量子ロッド層、前記液晶表示パネルの間に介在される前記上部バリア層、及び前記量子ロッド層の下に配置される下部バリア層を含むことが好ましい。

前記上部バリア層は前記下部偏光層の他面に取り付けられ、前記下部バリア層は前記量子ロッド層の他面に取り付けられることが好ましい。
前記上部バリア層は前記液晶表示パネルの下面に取り付けられてもよい。
前記下部バリア層の透湿度は前記上部バリア層の透湿度より小さいことが好ましい。
前記下部バリア層の透湿度は１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることが好ましい。
前記バックライトユニットは第１方向に旋偏光された第１カラー光を出力し、前記量子ロッドは前記第１方向に整列されてもよい。

前記量子ロッドのうち第１量子ロッドは第１カラー光の一部を第２カラー光に変換させ、前記量子ロッドのうち第２量子ロッドは第１カラー光の一部を第３カラー光に変換させることが好ましい。
前記第１カラー光の波長は前記第２及び第３カラー光の波長より小さいことが好ましい。
前記液晶表示パネルは、下部ベース基板と、前記下部ベース基板の上に配置されるインセル偏光層と、前記インセル偏光層の上に配置される液晶層と、前記液晶層の上に配置される上部ベース基板と、を含んでもよい。

前記インセル偏光層は第１方向に平行な下部偏光軸を有し、前記量子ロッドは第１方向に整列されることが好ましい。
前記インセル偏光層は前記第１方向と垂直な第２方向に延長されたワイヤグリッドパターンを含んでもよい。
前記バックライトは第１波長を有する第１カラー光を出力し、前記量子ロッドは前記第１カラー光を第２カラー光に変換させることが好ましい。
前記第１及び第２カラー光の混合色はホワイトであってもよい。

本発明の一実施例による偏光発光板は、下部偏光層に取り付けられた量子ロッドシートを含む。空気または水分のような外部の物質による量子ロッド層の劣化を防ぐためのバリア層の個数を減少させることができる。その結果、偏光発光板の厚さ及び工程コストが節減される。また、液晶表示装置は光学構造を有する取付層に取り付けられた偏光発光板を含むため、液晶表示装置の色再現率及び光効率が改善される。

本発明の一実施形態による偏光発光板を示す概略的な断面図である。 図１に示した量子ロッドの概略的な断面図である。 本発明の他の実施形態による偏光発光板を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態による偏光発光板の断面図である。 本発明の多様な実施形態による取付層の断面図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ異なる実施形態の取付層の断面図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の断面図である。 本発明の一実施形態による画素の概略的な斜視図である。 図６に示した偏光発光板の動作を説明するための概略的な斜視図である。 本発明の一実施形態による液晶表示装置の断面図である。 図９に示した偏光発光板の動作を説明するための概略的な斜視図である。 本発明の他の実施形態による液晶表示装置の断面図である。

本発明は多様な変更を加えることができ、多様な形態を有することができるゆえ、特定実施形態を図面に例示し、本文に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定な開示形態に対して限定しようとするのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むと理解すべきである。

各図面を説明しながら、類似した参照符号を類似した構成要素に対して使用した。添付した図面において、構造物の寸法は本発明の明確性のために実際より拡大して示している。第１、第２などの用語は多用な構成要素を説明するのに使用するが、構成要素の説明が上記用語に限ることはない。上記用語は一つの構造要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない範囲で第１構成要素は第２構成要素と称されてもよく、同様に第２構成要素も第１構成要素と称されてもよい。単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。

本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は明細書に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないと理解すべきである。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるとする場合、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下」にあるとする場合、これは他の部分の「直下」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。

以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態をより詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態による偏光発光板を示す概略的な断面図であり、図２は図１に示した量子ロッドの概略的な断面図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態において、偏光発光板２００は順次に積層された下部バリア層２１０、量子ロッド層２２０、取付層２３０、偏光層２４０、及び上部バリア層２５０を含む。偏光発光板２００は、後述するように一方向に旋偏光された光を生成する。

量子ロッド層２２０は量子ロッド２２５を含む。量子ロッド２２５は、図２に示すように、中心を成すコア（ｃｏｒｅ）２２５＿１とコア２２５＿１を囲むシェル（ｓｈｅｌｌ）２２５＿２を含む。これに限らず、シェル２２５＿２が省略されて、量子ロッド２２５はコア２２５＿１のみで形成されてもよい。

量子ロッド２２５は長軸及び短軸を有する棒状を有する。本発明の一実施形態として、短軸と平行な量子ロッド２２５の断面は略円形である。
本発明の一実施形態として、シェル２２５＿２は単一層または多重層を有し、合金（ａｌｌｏｙ）、オキシド系または不純物がドーピングされた物質で形成される。シェル２２５＿２の短軸対長軸の割合は、例えば１：１．１乃至１：３．０の範囲を有する。

本発明の一実施形態として、コア２２５＿１は周期表のＩＩ−ＶＩ、ＩＩＩ−Ｖ、ＩＩＩ−ＶＩ、ＶＩ−ＩＶ、ＩＶ族の半導体、合金またはこれらの混合物を含む。つまり、コア２２５＿１が周期表のＩＩ−ＶＩ族で形成される場合、コア２２５＿１はＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＺｎＳｅまたはこれらの混合物を含む。コア２２５＿１が周期表のＩＩＩ−Ｖ族で形成される場合、コア２２５＿１はＩｎＰ、ＩｎＮ、ＧａＮ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＮ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＣｄＳｅＴｅ、ＺｎＣｄＳｅまたはこれらの混合物を含む。また、コア２２５＿１が周期表のＶＩ−ＩＶ族で形成される場合、コア２２５＿１はＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｎＴｅ、Ｔｌ_２ＳｎＴｅ_５またはこれらの混合物を含む。

本発明の一実施形態において、量子ロッド２２５は一方向に整列される。例えば、量子ロッド２２５はそれぞれの長軸が第１方向ＤＲ１と平行に整列される。本発明の一実施形態として、電圧印加法、配向膜を利用した配向法、自己組立短分子（ｓｅｌｆ ａｌｉｇｎｅｄ ｍｏｎｏｍｅｒ）を利用した整列法、リアクティブメソゲン物質を利用した配向法のうちいずれか一つを利用して、量子ロッド２２５を整列する。

偏光層２４０は、第１方向ＤＲ１と平行な第１偏光軸２４１を含む。偏光層２４０は入射した光の成分のうち第１偏光軸２４１と平行に偏光された成分のみを通過させ、第１方向ＤＲ１と垂直な第２方向ＤＲ２と平行に偏光された成分は吸収または反射させる。偏光層２４０は、下部偏光層とも称される。
偏光層２４０は、例えば、２色性色素であるヨードまたは２色性染料をポリビニルアルコール系樹脂フィルムに吸着させた後、樹脂フィルムを第２方向ＤＲ２を延伸方向として延伸配向させて製造する。

取付層２３０は、偏光層２４０及び量子ロッド層２２０の間に介在される。本発明の一実施形態として、取付層２３０は、平面上から見ると偏光層２４０及び量子ロッド層２２０の全面または一部の面に取り付けられる。
本明細書において、いずれか一つの層（または部材）が他の層に取り付けられるとする際、これはいずれか一つの層が他の層に直接取り付けられる場合のみならず、いずれか一つの層が他の層に取り付けられるさらに他の層に取り付けられて間接的に取り付けられる場合も含む。

取付層２３０は、偏光層２４０及び量子ロッド層２２０を取り付ける。取付層２３０は、接着力を有する接着物質を含む。接着物質は、例えば、接着力を有する透明な樹脂であってもよい。接着物質は、例えば、アクリル系またはシリコン系樹脂であってもよい。
本発明の一実施形態において、下部バリア層２１０は量子ロッド層２２０の下面に配置される。下部バリア層２１０は、例えば、光学的に透明な接着物質（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）のような接着物質を介して量子ロッド層２２０に取り付けられる。

本発明の一実施形態において、上部バリア層２５０は偏光層２４０の上面に配置される。上部バリア層２５０の下面は、例えば、上述した光学的に透明な接着物質（図示せず）を介して偏光層２４０に取り付けられる。
偏光層２４０及び量子ロッド層２２０が外部に露出されると、外部の酸素、水分及びその他の異物によって劣化され、それぞれ偏光特性及び発光特性が低下する。

上部及び下部バリア層（２５０、２１０）は偏光層２４０及び量子ロッド層２２０が外部に露出されることを防止し、外部の酸素、水分及びその他の異物から偏光層２４０及び量子ロッド層２２０を保護する。より詳しくは、上部バリア層２５０は偏光層２４０の上面側から偏光層２４０及び量子ロッド層２２０に外部の異物が浸透することを防止する。同じく、下部バリア層２１０は量子ロッド層２２０の下面側から偏光層２４０及びに量子ロッド層２２０に外部の異物が浸透することを防止する。
本発明の一実施形態では、上部及び下部バリア層（２５０、２１０）の透湿度は１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ乃至１ｇ／ｍ^２・ｄａｙである。

また、本発明の一実施形態として、上部バリア層２５０は後述するように液晶表示パネル３００の下部ベース基板３３０の下面に直接取り付けられているため、下部ベース基板３３０は上部バリア層２５０と共に外部の異物が偏光層２４０及び量子ロッド層２２０に浸透することを防止する。それによって、本発明の一実施形態として、上部バリア層２５０の透湿度は下部バリア層２１０の透湿度より大きい。本発明の一実施形態として、上部バリア層２５０の透湿度は略１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ〜１ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であり、下部バリア層２１０の透湿度は略１０^−６ｇ／ｍ^２・ｄａｙ〜１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下である。

一般に、偏光板は偏光層及びこれを保護するためにこれの上面及び下面に取り付けられるバリア層を必要とするが、同じく、量子ロッド板も量子ロッド層及びこれを保護するためにこれの上面及び下面に取り付けられるバリア層を必要とする。しかし、提案した発明のように、偏光層２４０の下面と量子ロッド層２２０の上面を取り付ける場合、これらに取り付けられるはずの２枚のバリア層が省略されてもよい。それによって、偏光層２４０及び量子ロッド層２２０に比べ相対的に高いバリア層を省略することで、偏光発光板２００の原価が効果的に節減され、厚さが効果的に減少される。

取付層２３０は、偏光発光板２００の光効率を上げる光学構造を有する。光学構造は、平面上から見ると、互いに異なる屈折率を有する２つの物質（または部分）が交互に配置される構造を有する。２つの物質は、平面上から見ると、周期的またはランダムに配置される。

本発明の一実施形態として、取付層２３０は第１及び第２部分（２３１、２３２）を含む。上述したように、第１及び第２部分（２３１、２３２）は第１方向ＤＲ１に交互に配置される。本発明の一実施形態として、第１部分２３１は光学的に透明な接着物質のような接着物質を含む。本発明の一実施形態において、第２部分２３２は第１部分２３１の間に定義された孔であってもよく、第２部分２３２は空気が詰められてもよい。第２部分２３２を介して、量子ロッド層２２０の上面の一部が露出される。第２部分２３２は、例えば、量子ロッド層２２０の上面の一部にのみ接着物質を形成することで定義される。

本発明の一実施形態において、第１及び第２部分（２３１、２３２）の境界面と、量子ロッド層２２０の上面間の挟角（θ）は略９０度である。また、本発明の一実施形態において、第１及び第２部分（２３１、２３２）の境界面は傾斜していてもよく、第１及び第２部分（２３１、２３２）の境界面と量子ロッド層２２０の上面間の挟角は略７０度乃至１１０度である。

本発明の一実施形態として、取付層２３０を通過する光の経路は第１及び第２部分（２３１、２３２）によって調節される。それによって、取付層２３０は従来の集光シート（またはプリズムシート）のように光を集光する機能を行うが、偏光発光板２００で生成される光（または偏光発光板２００を通過する光）は垂直に出力される。例えば、第１及び第２部分（２３１、２３２）の境界面は光の経路が垂直になるように光を屈折または反射する。それによって、偏光発光板２００が適用される液晶表示装置の輝度及び角度プロファイルを調節または改善する。

図３は、本発明の他の実施形態による偏光発光板を示す断面図である。
図２では、上部バリア層２５０が含まれる実施形態について説明したが、本発明の他の実施形態として、図３に示すように上部バリア層２５０は省略してもよい。この場合、後述するように、偏光層２４０の上面が下部ベース基板３３０（図６に図示）の下面に取り付けられることで、偏光発光板２００は液晶表示パネル３００（図６に図示）に直接取り付けられ、下部ベース基板３３０が偏光層２４０及び量子ロッド層２２０を保護する上部バリア層２５０の機能を代わりに行ってもよい。

図４は、本発明のさらに他の実施形態による偏光発光板の断面図である。
図４を参照すると、本発明のさらに他の実施形態として、偏光層２４０及び量子ロッド層２２０の積層順番は変更されてもよい。より詳しくは、偏光層２４０は量子ロッド層２２０の下側に配置される。より詳しくは、取付層２３０の上面は量子ロッド層２２０の下面に取り付けられ、取付層２３０の下面は偏光層２４０の上面に取り付けられる。
また、量子ロッド層２２０の上面は上部バリア層２５０の下面に取り付けられ、偏光層２４０の下面は下部バリア層２１０の上面に取り付けられる。

図５は、本発明の多様な実施形態による取付層の断面図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ異なる実施形態の取付層の断面図である。
図１に示した取付層２３０の第１及び第２部分（２３１、２３３）は、図１に示した例に限らずに多様に変形されてもよい。

図５（ａ）を参照すると、取付層２３０は第１部分２３３及び第２部分２３４を含む。第１及び第２部分（２３３、２３４）は互いに異なる屈折率を有する第１及び第２接着物質をそれぞれ含み、第１方向ＤＲ１に沿って交互に配置される。

図５（ｂ）を参照すると、取付層２３０は第１部分２３５及び第２部分２３６を含む。第１部分２３５の断面の形状は下辺が長辺で上辺が短辺の台形であり、第２部分２３６の断面の形状は下辺が短辺で上辺が長辺の台形である。第１及び第２部分（２３５、２３６）は第１方向ＤＲ１に沿って交互に配置され、それぞれの側面は互いに接する。第１及び第２部分（２３５、２３６）の境界面と、量子ロッド層２２０の上面間の第１及び第２挟角（θ１、θ２）は略８０度及び１００度である。

図５（ｃ）を参照すると、取付層２３０は接着物質２３７及び接着物質２３７に備えられた複数のバブル２３８を含む。接着物質２３７及び複数のバブル２３８の屈折率は互いに異なる。本発明の一実施形態として、複数のバブル２３８は空気が詰められる。

図６は、本発明の一実施形態による液晶表示装置の断面図である。
図６を参照すると、本発明の一実施形態による液晶表示装置１０００はバックライトユニット１００、偏光発光板２００、液晶表示パネル３００、及び上部偏光層４００を含む。

液晶表示パネル３００は、上部ベース基板３１０、上部ベース基板３１０に対向して結合する下部ベース基板３３０及び下部ベース基板３３０と上部ベース基板３１０の間に挟持された液晶層３２０を含む。
液晶表示パネル３００は、第１及び第２方向ＤＲ１、ＤＲ２と平行な板状に提供される。しかし、これに限ることはなく、液晶表示パネル３００は第１及び第２方向ＤＲ１、ＤＲ２のうち少なくとも一方向に沿って曲げられてもよい。

液晶表示パネル３００は、後述する複数の画素ＰＸ（図７に図示）を含む。画素ＰＸは単位映像を表示する素子であり、液晶表示パネル３００に備えられた画素ＰＸの個数に応じて液晶表示パネル３００の解像度が決定される。画素ＰＸは、平面上から見るとマトリックス状に配置される。

上部及び下部ベース基板（３１０、３３０）は、例えば、ガラスで形成された基板である。また、上部及び下部ベース基板（３１０、３３０）は、外力によって曲げられるフレキシブル基板であってもよい。この場合、上部及び下部ベース基板（３１０、３３０）は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、及びポリメチルメタクリレートなどのような耐熱性、耐久性、柔軟性に優れたポリマーを含む。

上部偏光層４００は、上部ベース基板３１０の上面に配置される。本発明の一実施形態において、上部偏光層４００は接着層ＡＬを介して上部ベース基板３１０の上面に取り付けられる。接着層ＡＬは、例えば、光学的に透明な接着物質のような接着物質を含む。
上部偏光層４００は、第２方向ＤＲ２と平行な第１偏光軸４１０を有する。上部偏光層４００は入射した光の成分のうち第１偏光軸４１０と平行に偏光された成分のみを通過させ、第２方向ＤＲ２と垂直な第１方向ＤＲ１と平行に偏光された成分は吸収または反射させる。

上部偏光層４００は、例えば、２色性色素であるヨードまたは２色性染料をポリビニルアルコール系樹脂フィルムに吸着させた後、樹脂フィルムを第１方向ＤＲ１を延伸方向として延伸配向させて製造する。
上述したように、偏光発光板２００は順次に積層された下部バリア層２１０、量子ロッド層２２０、取付層２３０、下部偏光層２４０、及び上部バリア層２５０を含む。下部偏光層２４０は、図１に示した偏光層２４０と同じである。

偏光発光板２００は、下部ベース基板３３０の下側に配置される。本発明の一実施形態において、偏光発光板２００の上部バリア層２５０の上面を下部ベース基板３３０の下面に接着層ＡＬを介して取り付けることで、偏光発光板２００が液晶表示パネル３００に取り付けられる。
本発明の一実施形態において、偏光発光板２００はバックライトユニット１００から第１光Ｌ１を受光し、第１光Ｌ１を利用して第１方向ＤＲ１に偏光されたホワイト光を生成することで、液晶表示装置１０００の色再現性及び光効率を効果的に向上させることができる。

バックライトユニット１００は、偏光発光板２００の後方に配置され、第１光Ｌ１を生成して偏光発光板２００側に出力する。本発明の一実施形態として、バックライトユニット１００は導光板（図示せず）及び導光板の側面に光を出力する光源を含むエッジ型であるか、偏光発光板２００の背面に直接光を出力する光源を含む直下型であってもよい。本発明の一実施形態として、光源は発光ダイオードである。
第１光Ｌ１は、特定のカラーを有するカラー光である。本発明の一実施形態として、第１光Ｌ１はブルー光である。

図７は、本発明の一実施形態による画素の概略的な斜視図である。
図７を参照すると、画素ＰＸは第１ゲートラインＧＬ１及び第１データラインＤＬ１に接続されたトランジスタＴＲ、トランジスタＴＲに接続された液晶キャパシタＣｌｃ、及び液晶キャパシタＣｌｃに並列に接続されたストレージキャパシタＣｓｔを含む。ストレージキャパシタＣｓｔは省略されてもよい。
トランジスタＴＲは、下部ベース基板３３０に配置される。トランジスタＴＲは、第１ゲートラインＧＬ１に接続されたゲート電極、第１データラインＤＬ１に接続されたソース電極、液晶キャパシタＣｌｃ及びストレージキャパシタＣｓｔに接続されたドレイン電極を含む。

液晶キャパシタＣｌｃは下部ベース基板３３０に配置された画素電極ＰＥ、上部ベース基板３１０に配置された共通電極ＣＥ、及び画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に配置された液晶層３２０を含む。液晶層３２０は誘電体としての役割をする。画素電極ＰＥは、トランジスタＴＲのドレイン電極に接続される。
共通電極ＣＥは、上部ベース基板３１０に全体的に配置される。しかし、これに限ることはなく、共通電極ＣＥは下部ベース基板３３０に配置されてもよい。画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥのうち少なくとも一つはスリットを含む。

ストレージキャパシタＣｓｔは、画素電極ＰＥ、ストレージライン（図示せず）、画素電極ＰＥとストレージ電極の間に配置された絶縁層を含む。ストレージラインは下部ベース基板３３０に配置され、第１ゲートラインＣＬ１と同じ層に同時に形成される。ストレージ電極は、画素電極ＰＥと部分的にオーバーラップされる。

画素ＰＸは、主要色のうちの一つを示すカラーフィルタＣＦを更に含む。本発明の一実施形態において、カラーフィルタＣＦは、上部ベース基板３１０に配置される。本発明の他の実施形態において、カラーフィルタＣＦは、下部ベース基板３３０に配置されてもよい。
トランジスタＴＲは、第１ゲートランＧＬ１を介して提供されたゲート信号に応答してターンオンされる。第１データラインＤＬを介して受信されたデータ電圧は、ターンオンされたトランジスタＴＲを介して液晶キャパシタＣｌｃの画素電極ＰＥに提供される。共通電極ＣＥには共通電圧が印加される。

データ電圧及び共通電圧の電圧レベル差によって画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に電界が形成される。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの間に形成された電界によって液晶層３２０の液晶分子が駆動される。形成された電界によって駆動された液晶分子によって光透過率が調節されて、映像が表示される。
ストレージラインには、一定な電圧レベルを有するストレージ電圧が印加される。しかし、これに限ることはなく、ストレージラインは共通電圧を印加される。ストレージキャパシタＣｓｔは、液晶キャパシタＣｌｃに充電された電圧を維持する役割をする。

図８は、図６に示した偏光発光板を説明するための概略的な斜視図である。
図８では、図６に示した偏光発光板２００の光学的な動作を説明するために、バックライトユニット１００、量子ロッド層２２０、及び下部偏光層２４０のみを示しており、残りの構成は説明の便宜上省略している。
図８に示すように、バックライトユニット１００は第１光Ｌ１を生成及び出力する。本発明の一実施形態として、第１光Ｌ１は第１及び第２方向ＤＲ１、ＤＲ２に偏光された成分を有し、旋偏光または楕円偏光されたブルー光である。

量子ロッド層２２０は、バックライトユニット１００から第１光Ｌ１を受光し、第１光Ｌ１を利用して第２光Ｌ２を生成する。より詳しくは、量子ロッド層２２０の量子ロッド２２５は、第１光Ｌ１の一部を吸収して励起され、第２光Ｌ２を発光する。本発明の一実施形態において、第２光Ｌ２の波長は第１光Ｌ１の波長より小さく、第２光Ｌ２はイエロー光であってもよい。
本発明の一実施形態において、量子ロッド２２５は第１方向ＤＲ１に整列されているため、量子ロッド２２５は第１方向ＤＲ１に旋偏光された第２光Ｌ２を発光する。言い換えると、第２光Ｌ２は第１方向ＤＲ１と平行な成分のみで形成される。

下部偏光層２４０は、量子ロッド層２２０を通過した第１光Ｌ１及び第２光Ｌ２を受光する。第２光Ｌ２は第１偏光軸２４１と平行に旋偏光されている。よって、第２光Ｌ２は殆ど下部偏光層２４０によって吸収または反射されずに、下部偏光層２４０を透過する。第１光Ｌ１のうち第１方向ＤＲ１と平行な成分は下部偏光層２４０を透過し、第１光Ｌ１のうち第２方向ＤＲ２と平行な成分は下部偏光層２４０によって吸収または反射される。

下部偏光層２４０を通過した第１及び第２光Ｌ１、Ｌ２は、混合されてホワイト光である第３光Ｌ３を生成する。より詳しくは、イエロー光はレッド成分及びグリーン成分を含むため、第２光Ｌ２はレッド成分及びグリーン成分を含む。よって、第１光Ｌ１のブルー成分と第２光Ｌ２のレッド及びグリーン成分が混合されてホワイト光になる。第３光Ｌ３は第１方向ＤＲ１に旋偏光される。
第１及び第２光Ｌ１、Ｌ２のカラーがこれに限ることはなく、第１及び第２光Ｌ１、Ｌ２が混合されてホワイト光を生成すればそれで十分である。例えば、第１及び第２光Ｌ１、Ｌ２の組み合わせはグリーン光、マゼンタ光またはレッド光−シアン光である。

量子ロッド２２５は、上述したように旋偏光された第２光Ｌ２を生成するため、第２光Ｌ２は下部偏光層２４０によって吸収または反射されずに透過されるが、その結果、光損失が効果的に減少される。
また、第２光Ｌ２のスペクトルは量子ロッド２２５によって効果的に決定されるため、液晶表示装置１０００（図６に図示）は優秀な色再現率を有する。

図８では、説明の便宜上、第３光Ｌ３が下部偏光層２４０の上側に生成されると図示及び説明したが、下部偏光層２４０の下側で第３光Ｌ３が形成され、第３光Ｌ３は下部偏光層２４０によって旋偏光されると理解されてもよい。
第１乃至第３光Ｌ１〜Ｌ３（以下、バックライト光）は、偏光発光板２００内で第１及び第２方向ＤＲ１、ＤＲ２に沿って導かれる。また、図６を更に参照すると、偏光発光板２００は液晶表示パネル３００と取り付けられているため、バックライト光の少なくとも一部は液晶表示パネル３００内で第１及び第２方向ＤＲ１、ＤＲ２に沿って導かれる。

本発明の一実施形態として、取付層２３０の平均屈折率は量子ロッド層２２０の屈折率より小さい。平均屈折率は、例えば、第１及び第２部分（２３１、２３２）の平均的な屈折率と定義される。第１及び第２部分（２３１、２３２）のうち少なくとも一つの部分の屈折率は、例えば、取付層２３０の屈折率より小さい。よって、導かれるバックライト光は偏光発光板２００に集中され、液晶表示パネル３００内で導かれるバックライト光の光量が減少されることで、液晶表示パネル３００内で導かれるバックライト光による色混ぜが減少され、液晶表示パネル３００の輝度及び角度プロファイルが改善される。

また、上述したように、取付層２３０は従来の集光シート（またはプリズムシート）のようにバックライト光を集光させる機能を行うが、バックライト光は垂直に出力される。例えば、第１及び第２部分（２３１、２３２）の境界面は光の光経路が垂直になるように光を屈折または反射する。それによって、液晶表示装置１０００の輝度及び角度プロファイルを調節及び改善させる。

図９は本発明の一実施形態による液晶表示装置の断面図であり、図１０は図９に示した偏光発光板の動作を説明するための概略的な斜視図である。
図９を参照すると、本発明の一実施形態において、液晶表示装置２０００は偏光発光板２０１及び液晶表示パネル３００を含む。
偏光発光板２０１は、下部バリア層２１０、量子ロッド層２２１、及び取付層２３０及び上部バリア層２５０を含む。

本発明の一実施形態において、偏光発光板２０１は図１に示した偏光発光板２００に比べると、偏光層２４０が省略され、量子ロッド層２２０の代わりに量子ロッド層２２１が備えられていることを除いては同じであるため、以下ではその差を中心に説明する。

量子ロッド層２２１は、第１及び第２量子ロッド（２２５ａ、２２５ｂ）を含む。第１及び第２量子ロッド（２２５ａ、２２５ｂ）は、互いに異なるカラーを有する光を発光する。第１及び第２量子ロッド（２２５ａ、２２５ｂ）は互いに均一に混ぜられており、第１及び第２量子ロッド（２２５ａ、２２５ｂ）は第１方向ＤＲ１に整列される。
取付層２３０は、上部バリア層２５０及び量子ロッド層２２１の間に介在される。本発明の一実施形態では、取付層２３０は平面上から見ると、上部バリア層２５０及び量子ロッド層２２１の全面または一部に取り付けられる。取付層２３０は、上部バリア層２５０及び量子ロッド層２２１を取り付ける。

図示していないが、本発明の一実施形態において、上部バリア層２５０及び接着層ＡＬは省略され、量子ロッド層２２１は取付層２３０を介して下部ベース基板３３０に直接取り付けられてもよい。このような構造において、下部ベース基板３３０が下部偏光層２４０及び量子ロッド層２２０を保護する上部バリア層２５０の機能を代わりに行ってもよい。

図１０では、図９に示した偏光発光板２０１の光学的な動作を説明するために、バックライトユニット１００と量子ロッド層２２１のみを示しており、残りの構成は説明の便宜上省略している。
図１０に示すように、バックライトユニット１００は第４光Ｌ４を生成及び出力する。本発明の一実施形態として、第４光Ｌ４は第１及び第２方向ＤＲ１、ＤＲ２に偏光された成分を有し、旋偏光または楕円偏光された光である。

量子ロッド層２２１は、バックライトユニット１００から第４光Ｌ４を受光し、第４光Ｌ４を利用して第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６を生成する。より詳しくは、量子ロッド層２２１の第１及び第２量子ロッド（２２５ａ、２２５ｂ）は第４光Ｌ４を吸収して励起され、第４光Ｌ４を互いに異なる波長を有する第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６に変換して発光する。
本発明の一実施形態において、第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６はそれぞれブルー光及びイエロー光である。本発明の一実施形態において、第４光Ｌ４の波長は第１及び第２量子ロッド（２２５ａ、２２５ｂ）を励起するように、第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６の波長より小さい。例えば、第４光Ｌ４は紫外線であるか、第５光Ｌ５より短い波長を有するディープブルー光または紫色を有するバイオレット光であってもよい。

本発明の一実施形態において、第１及び第２量子ロッド（２２５ａ、２２５ｂ）は第１方向ＤＲ１に整列されているため、第１及び第２量子ロッド（２２５ａ、２２５ｂ）は第１方向ＤＲ１に旋偏光された第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６をそれぞれ発光する。言い換えると、第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６は第１方向ＤＲ１と平行な成分で形成される。

第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６は、混合されてホワイト光である第３光Ｌ３を生成する。第３光Ｌ３は第１方向ＤＲ１に旋偏光される。
第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６のカラーがこれに限ることはなく、第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６が混合されてホワイト光を生成すればそれで十分である。例えば、第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６の組み合わせはグリーン光、マゼンタ光またはレッド光−シアン光である。

第１及び第２量子ロッド（２２５ａ、２２５ｂ）は、上述したように旋偏光された第６光Ｌ６を生成するため、第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６は下部偏光層２４０によって吸収または反射されずに透過されるため、光損失が効果的に減少される。
また、第５及び第６光Ｌ５、Ｌ６のスペクトルは第１及び第２量子ロッド（２２５ａ、２２５ｂ）によって効果的に決定されるため、液晶表示装置２０００は優秀な色再現率を有する。

また、本発明の一実施形態として、第３光Ｌ３は第１方向ＤＲ１に旋偏光されているため、偏光発光板２０１は別途の偏光層（例えば、下部偏光層２４０）を必要としない。それによって、液晶表示装置２０００の厚さ及び原価が節減される。
図示していないが、本発明の一実施形態において、量子ロッド層２２１はレッド光、グリーン光及びブルー光をそれぞれ発光する第１乃至第３量子ロッドを含む。この場合、レッド光、グリーン光及びブルー光は混合されてホワイト光を生成する。

図１１は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置の断面図である。
図１１を参照すると、本発明の一実施形態において、図１に示した偏光層２４０は省略され、液晶表示パネル３０１は偏光層２４０を代替するインセル偏光層３４０を含む。
インセル偏光層３４０は液晶表示パネル３０１に備えられる。インセル偏光層３４０は、例えば、下部ベース基板３３０に形成される。インセル偏光層３４０は、第１方向ＤＲ１と平行な第３偏光軸３４１を有する。インセル偏光層３４０は入射された光の成分のうち第３偏光軸３４１と平行に偏光された成分のみを通過させ、第２方向ＤＲ２と平行に偏光された成分は吸収または反射させる。

本発明の一実施形態において、インセル偏光層３４０は、第２方向ＤＲ２に延長された複数のワイヤグリッドパターン３４２を含む。複数のワイヤグリッドパターン３４２のそれぞれは、例えば、銀（Ａｇ）のような金属物質を含む。
本発明の一実施形態において、偏光発光板２０２は、図１に示した偏光発光板２００と比べると、偏光層２４０が省略されている点を除いては同じである。本発明の一実施形態において、取付層２３０の上面は上部バリア層２５０の下面に取り付けられる。

このような本発明の一実施形態において、下部偏光層２４０はインセル偏光層３４０によって代替されて省略されてもよいため、偏光発光板２０２は別途の偏光層（例えば、下部偏光層２４０）を必要としない。それによって、液晶表示装置３０００の厚さ及び原価が節減される。
図示していないが、本発明の一実施形態において、上部バリア層２５０及び接着層ＡＬは省略され、量子ロッド層２２０は取付層２３０を介して下部ベース基板３３０に直接取り付けられてもよい。このような構造において、下部ベース基板３３０が下部偏光層２４０及び量子ロッド層２２０を保護する上部バリア層２５０の機能を代わりに行ってもよい。

以上、実施形態を参照して詳細に説明したが、該当技術分野の熟練された当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解できるはずである。

１００ バックライトユニット
２００、２０１、２０２ 偏光発光板
２１０ 下部バリア層
２２０、２２１ 量子ロッド層
２２５、２２５ａ、２２５ｂ （第１、第２）量子ロッド
２３０ 取付層
２４０ （下部）偏光層
２５０ 上部バリア層
３００、３０１ 液晶表示パネル
３１０ 上部ベース基板
３２０ 液晶層
３３０ 下部ベース基板
３４０ インセル偏光層
４００ 上部偏光層
１０００、２０００、３０００ 液晶表示装置

Claims (25)

1. 第１方向と平行な偏光軸を備える偏光層と、
   前記第１方向に整列された量子ロッド（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｒｏｄ）を備える量子ロッド層と、
   前記偏光層及び前記量子ロッド層を取り付け、接着物質を備える取付層と、を含み、
   平面上から見ると、前記取付層は交互に配置される第１部分及び第２部分を含み、前記第１部分の第１屈折率は前記第２部分の第２屈折率とは異なり、
   前記第１部分は第１接着物質を含み、前記第２部分は第２接着物質を含むことを特徴とする偏光発光板。
2. 前記取付層の平均屈折率は、前記量子ロッド層の屈折率より小さいことを特徴とする請求項１に記載の偏光発光板。
3. 前記第１及び第２部分の境界面と前記量子ロッド層の上面間の挟角は、７０度乃至１１０度であることを特徴とする請求項１に記載の偏光発光板。
4. 前記接着物質は複数のバブルを含み、前記複数のバブルの屈折率は前記接着物質の屈折率より小さいことを特徴とする請求項１に記載の偏光発光板。
5. 前記量子ロッド層及び前記偏光層のうちいずれか一つの外面に取り付けられる第１バリア層を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の偏光発光板。
6. 前記量子ロッド層及び前記偏光層のうち他の一つの外面に取り付けられる第２バリア層を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の偏光発光板。
7. 前記第１及び第２バリア層の透湿度は互いに異なることを特徴とする請求項６に記載の偏光発光板。
8. 前記量子ロッドのうち第１量子ロッドは第１カラー光を第２カラー光に変換させ、前記量子ロッドのうち第２量子ロッドは第１カラー光を第３カラー光に変換させることを特徴とする請求項１に記載の偏光発光板。
9. バックライトユニットと、
   前記バックライトユニットの上に配置される液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネル及び前記バックライトユニットの間に介在され、一方向に整列された量子ロッドを備える量子ロッド層と、前記量子ロッド層を取り付ける接着物質を備える取付層と、を備える偏光発光板と、
   前記偏光発光板及び前記液晶表示パネルの間に介在され、前記偏光発光板を前記液晶表示パネルの下面に取り付ける接着層と、を含み、
   平面上から見ると、前記取付層は交互に配置される第１部分及び第２部分を含み、前記第１部分の第１屈折率は前記第２部分の第２屈折率とは異なり、
   前記第１部分は第１接着物質を含み、前記第２部分は第２接着物質を含むことを特徴とする液晶表示装置。
10. 前記偏光発光板は、１面が前記量子ロッド層の１面に取り付けられた下部偏光層を含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記下部偏光層は、第１方向と平行な下部偏光軸を有し、前記量子ロッドは前記第１方向に整列されていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記液晶表示パネルの上面に配置され、前記第１方向と直交する第２方向と平行な上部偏光軸を有する上部偏光層を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記偏光発光板は、前記量子ロッド層及び前記液晶表示パネルの間に介在される上部バリア層、及び前記量子ロッド層の下に配置される下部バリア層を含むことを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
14. 前記上部バリア層は前記下部偏光層の他面に取り付けられ、前記下部バリア層は前記量子ロッド層の他面に取り付けられることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記上部バリア層は、前記液晶表示パネルの下面に取り付けられることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 前記下部バリア層の平均透湿度は、前記上部バリア層の透湿度より小さいことを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。
17. 前記下部バリア層の透湿度は１０^−３ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置。
18. 前記バックライトユニットは第１方向に旋偏光された第１カラー光を出力し、
    前記量子ロッドは前記第１方向に整列されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
19. 前記量子ロッドのうち第１量子ロッドは前記第１カラー光の一部を第２カラー光に変換させ、前記量子ロッドのうち第２量子ロッドは前記第１カラー光を第３カラー光に変換させることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置。
20. 前記第１カラー光の波長は前記第２及び第３カラー光の波長より小さいことを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置。
21. 前記液晶表示パネルは、
    下部ベース基板と、
    前記下部ベース基板の上に配置されるインセル偏光層と、
    前記インセル偏光層の上に配置される液晶層と、
    前記液晶層の上に配置される上部ベース基板と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
22. 前記インセル偏光層は、第１方向と平行な下部偏光軸を有し、前記量子ロッドは第１方向に整列されていることを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置。
23. 前記インセル偏光層は、前記第１方向と垂直な第２方向に延長されたワイヤグリッドパターンを含むことを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示装置。
24. 前記バックライトユニットは第１波長を有する第１カラー光を出力し、
    前記量子ロッドは前記第１カラー光を第２カラー光に変換することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
25. 前記第１及び第２カラー光の混合色はホワイトであることを特徴とする請求項２４に記載の液晶表示装置。
    

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