KR102373868B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR102373868B1
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강기형
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Abstract

사용자에게 다양한 영상을 시각적으로 제공하는 디스플레이 장치에 관한 발명이다.
일 측면에 따른 디스플레이 장치는 광을 생성하는 광원; 광원으로부터 생성된 광의 경로를 변경하여 전면으로 출사시키는 도광판; 도광판 상부에 마련되며 제 1 편광을 생성하는 제 1 편광판; 제 1 편광판 상부에 마련되며, 제 1 편광을 가변 시켜 영상을 표시하는 액정 패널; 액정 패널 상부에 마련되며, 제 2 편광을 생성하는 제 2 편광판; 및 제 2 편광판 상부에 마련되며, 복수의 화소로 구획되고 상기 구획된 화소 중 적어도 하나에 퀀텀 로드가 수용된 퀀텀로드층;을 포함하고, 상기 제 2 편광의 편광 축은 상기 퀀텀 로드에 의해 발광되는 편광의 편광 축과 서로 직교하도록 마련된 것을 포함한다.

Description

디스플레이 장치{DISPLAY APPARATUS}
사용자에게 다양한 영상을 시각적으로 제공하는 디스플레이 장치에 관한 발명이다.
디스플레이 장치는 영상을 표시하는 장치를 구비하여 다양한 영상을 시각적으로 표시할 수 있는 장치를 의미한다.
액정 디스플레이 장치(Liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중 하나로서 전극이 형성되어 있는 두 개의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층을 포함한다.
액정 디스플레이 장치는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열 시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다. 이를 위해, 액정 디스플레이 장치는 광을 제공하는 백라이트 유닛을 필요로 한다. 아울러, 액정층을 투과한 광으로부터 색을 구현하기 위해 컬러 필터를 필요로 한다.
최근에는 퀀텀 닷 소재 기술이 발전함에 따라 단파장 청색 광을 이용해 색을 변환 시키는 기술에 대한 연구가 진행 중에 있는데, 일 예로, 퀀텀 닷 기술이 적용된 시트를 이용하여 백라이트 유닛의 색 순도를 높이는 기술, 컬러 필터를 대신해 사용하여 효율 및 시야각을 증대시키는 기술 등에 대한 연구가 진행 중에 있다.
일 측면은 퀀텀로드층을 포함하는 디스플레이 패널로 영상을 구현하도록 마련된 디스플레이 장치를 제공하고자 한다. 구체적으로 디스플레이 패널에 퀀텀로드층과 반사형 편광판이 적용된 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
다른 측면은 복수의 반사형 편광판 사이에 퀀텀로드층이 개입된 형태로 마련된 광학 공동 구조(Optical cavity structure)를 가지는 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
일 측면에 따른 디스플레이 장치는 광을 생성하는 광원; 광원으로부터 생성된 광의 경로를 변경하여 전면으로 출사시키는 도광판; 상기 도광판 상부에 마련되며 제 1 편광을 생성하는 제 1 편광판; 상기 제 1 편광판 상부에 마련되며, 상기 제 1 편광을 가변시켜 영상을 표시하는 액정 패널; 상기 액정 패널 상부에 마련되며, 제 2 편광을 생성하는 제 2 편광판; 및 상기 제 2 편광판 상부에 마련되며, 복수의 화소로 구획되고 상기 구획된 화소 중 적어도 하나에 퀀텀 로드가 수용된 퀀텀로드층;을 포함하고, 상기 제 2 편광의 편광 축은 상기 퀀텀 로드에 의해 발광되는 편광의 편광 축과 서로 직교하도록 마련된 것을 포함한다.
또한, 퀀텀로드층의 상부에 마련되며, 제 3 편광을 생성하는 제 3 편광판;을 더 포함할 수 있다.
또한, 제 3 편광판은 반사형 편광판을 포함할 수 있다.
또한, 제 3 편광의 편광 축은 상기 퀀텀 로드에 의해 발광되는 편광의 편광 축과 서로 나란하도록 마련된 것을 포함할 수 있다.
또한, 제 3 편광판의 상부에 마련되는 RGB 컬러 필터;를 더 포함할 수 있다.
또한, 퀀텀로드층은, 입사된 광을 미리 설정된 제 1 파장의 광으로 변환하는 제 1 퀀텀 로드를 수용하는 제 1 화소; 및 입사된 광을 미리 설정된 제 2 파장의 광으로 변환하는 제 2 퀀텀 로드를수용하는 제 2 화소;를 포함하는 복수의 화소로 구획된 것을 포함할 수 있다.
또한, 퀀텀로드층은, 입사된 광의 파장을 반파장의 홀수 배로 지연시켜주는 광학 리타더를 구비한 제 3 화소;를 더 포함하는 복수의 화소로 구획된 것을 포함할 수 있다.
또한, 퀀텀로드층은, 픽셀 패터닝 방식으로 마련된 것을 포함할 수 있다.
또한, 퀀텀로드층의 상부에 마련된 RGB 컬러 필터;를 더 포함할 수 있다.
또한, 퀀텀로드층의 상부에 광 흡수 재질로 마련된 반사 저감용 편광판;을 더 포함할 수 있다.
또한, 반사 저감용 편광판의 편광 축은 상기 퀀텀 로드에 의해 발광되는 광의 편광 축과 서로 나란하도록 마련된 것을 포함할 수 있다.
또한, 광원은, 미리 설정된 제 3 파장의 광을 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 광원은, 청색 광을 생성하고, 상기 퀀텀로드층은, 상기 광원으로부터 생성된 청색 광을 적색 광, 녹색 광 및 청색 광 중 적어도 하나로 변환하는 것을 포함할 수 있다.
개시된 발명에 따른 디스플레이 장치에 의하면 퀀텀 로드층(Quantum rod의 배면layer)에 반사형 편광판을 적용함으로써, 퀀텀 닷 컬러필터(Quantum dot color filter)를 사용할 경우 발생되는 백스케터링(backscattering)에 의한 효율 저하 문제를 개선할 수 있다.
또한, 광학 공동 구조(Optical cavity structure)를 적용함으로써 퀀텀로드층의 색 변환 효율을 개선할 수 있다.
결과적으로, 투과율, 시야각, 색재현성 등의 특성이 개선된 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도 이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치를 AA'방향으로 자른 단면도 이다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 퀀텀로드층 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 디스플레이 장치에서 광 경로를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 퀀텀로드층에서 광 경로를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 6은 제 2 편광판에 의해 반사된 광의 경로를 도시한 도면이다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구조 및 동작 원리를 도시한 도면이다.
도 8은 또 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 분해 사시도 이다.
도 9는 도 8의 디스플레이 장치를 BB'방향으로 자른 단면도 이다.
도 10 내지 도 12은 도 8의 디스플레이 장치의 동작 원리를 도시한 도면이다.
도 13은 또 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구조 및 동작 원리를 도시한 도면이다.
이하, 게시된 발명에 따른 디스플레이 장치의 실시 예를 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)의 분해 사시도 이고, 도 2는 도 1의 디스플레이 장치(100)를 AA'방향으로 자른 단면도 이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바를 참조하면, 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 광을 생성하는 광원(110)과, 생성된 광의 경로를 변경하여 출사시키는 도광판(120)과, 도광판(120) 상부에 마련되는 제 1 편광판(130)과, 제 1 편광판(130) 상부에 마련되는 액정 패널(140)과, 액정 패널(140) 상부에 마련되는 제 2 편광판(150)과, 제 2 편광판(150)의 상부에 마련되는 퀀텀로드층(160)과, 퀀텀로드층(160) 상부에 마련되는 반사 저감용 편광판(190)을 포함한다.
광원(110)은 적어도 하나의 광원(110)을 포함할 수 있으며, 도 1에서는 광원(110)이 제 1 광원(110-1)과 제 2 광원(110-2)을 포함하는 경우를 예로 들어 도시하였다. 각각의 광원(110)은 투명 도광판(120)의 측면에 점광원의 어레이 형태로 배치될 수 있으며, 각각의 광원(110)에서 생성된 광은 도광판(120)의 측면에서 도광판(120) 내부로 입사할 수 있다.
광원(110)은 미리 설정된 제 3 파장의 광을 생성할 수 있으며, 여기서 제 3 파장의 광은 약 380 내지 492 범위 파장 대역을 가지는 청색 광을 포함할 수 있다. 이하, 광원(110)에서 생성된 광은 편의상 청색 광으로 지칭될 수 있다. 광원(110)의 종류로는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 등이 사용될 수 있으나, 광원(110)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
광원(110)은 일 측이 개구된 구조를 가지는 광원 커버(111)를 더 포함할 수도 있다. 광원 커버(111)는 광원 어레이에서 생성된 광을 개구된 부분으로 반사할 수 있으며, 그 결과 광원 커버(111)의 개구된 부분을 통해 광원 어레이에서 생성된 광이 도광판(120)으로 전달될 수 있다.
도광판(120)은 사각 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다. 도광판(120)은 광이 입사되는 제 1 입사면(121) 및 제 2 입사면(122)과, 제 1 입사면(121)과 제 2 입사면(122)을 연결하고 광이 출사되는 출사면(123)과, 제 1 입사면(121)과 제 2 입사면(122)을 연결하고 출사면(123)과 마주하는 반사면(124)을 포함할 수 있다. 반사면(124)에는 반사면(124)에 입사된 광을 산란시키도록 패턴이 형성될 수 있다.
제 1 입사면(121)과 제 2 입사면(122)은 투명 도광판(120)의 측면들 중 하나로 정의될 수 있다. 제 1 입사면(121)과 제 2 입사면(122)은 각각 제 1 광원(110-1)과 제 2 광원(110-2)에 인접하여 구비됨으로써 광원(110)으로부터 생성된 광이 투명 도광판(120)에 입사되도록 할 수 있다.
도 1에서는 도광판(120)에 두 개의 입사면(121, 122)이 형성된 경우를 예로 들어 도시하였으나, 입사 면의 형성 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 하나의 입사면 만을 구비하는 것도 가능하고 세 개 이상의 입사 면을 구비하는 것도 가능할 수 있다.
도광판(120)의 상부에는 제 1 편광판(130)이 마련된다. 제 1 편광판(130)은 도광판(120)의 출사면(120)으로부터 출력된 광으로부터 제 1 편광을 생성한다.
액정 패널(140)은 도광판(120)을 통해 출사된 광을 이용해 영상을 표시할 수 있다. 보다 상세하게 도광판(120)으로부터 출사된 후 제 1 편광판(130)을 투과한 제 1 편광을 가변 시킴으로써 영상을 표시할 수 있다.
액정 패널(140)은 상부 기판과, 하부 기판 및 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재된 액정층을 포함할 수 있다. 상부 기판과 하부 기판 각각은 유리 또는 투명한 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 상부 기판과 하부 기판 중 하나의 기판은 매트릭스 형태로 배치된 다수의 박막트랜지스터(Thin film transistor; 이하 TFT라 함)가 포함될 수 있으며, 다른 하나의 패널은 ITO(Indium tin oxide) 또는 IZO(Indium zinc oxide)로 이루어진 공통 전극을 포함할 수 있다.
액정층을 이루는 액정 분자들은 포지티브 액정(Positive Liquid Crystal)일 수 있다. 포지티브 액정은 액정분자의 장축방향 유전율이 단축방향 유전율보다 큰 액정으로, 이러한 액정들은 프리틸트(pre-tilt)된 상태로 존재할 수 있다.
액정 패널(140)의 상부에는 제 2 편광판(150)이 마련될 수 있다. 제 2 편광판(150)은 액정 패널(140)에서 출사된 광으로부터 제 2 편광을 생성한다.
전술한 제 1 편광판(130)의 편광 축과 제 2 편광판(150)의 편광 축은 서로 직교하도록 마련된다. 이는 액정 패널(140)을 지나며 가변된 광의 손실을 최소화 하기 위한 것으로, 제 2 편광판(150)의 편광 축을 제 1 편광판(130)의 편광 축과 서로 직교하게 배치하도록 함으로써 광 효율을 개선할 수 있다.
제 2 편광판(150)은 반사형 편광판일 수 있다. 다시 말해, 제 2 편광판(150)의 적어도 일면에는 광 반사가 용이한 물질이 도포될 수 있으며, 실시 예에 따라 제 2 편광판(150)이 광 반사가 용이한 재질로 마련될 수 있음은 물론이다.
제 2 편광판(150) 상부에는 퀀텀로드층(160)이 마련될 수 있다. 퀀텀로드층(160)은 픽셀 패터닝 방식으로 형성된 복수 개의 화소들로 구획되며, 구획된 화소들 중 적어도 하나에는 퀀텀 로드가 수용될 수 있다.
퀀텀 로드는 퀀텀 로드에 입사되는 광을 이용하여 광을 방출하는 광 발광(photoluminescence) 특성을 갖는다. 제 2 편광판(150)을 지나 나온 단파장의 광은 퀀텀 로드를 여기 시키고, 퀀텀 로드에 의해 이미션(emission) 된 광은 퀀텀 로드의 배열에 의해 특정 편광 축을 가지게 된다. 다시 말해, 퀀텀 로드는 편광상태의 광을 방출할 수 있으며, 퀀텀 로드의 배열을 조절하여 퀀텀 로드로부터 방출된 광의 편광 축을 조절할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 퀀텀로드층(160)의 구조를 상세하게 설명하도록 한다. 도 3은 도 1의 디스플레이 장치(100)의 퀀텀로드층(160)의 구조를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바를 참조하면, 일 실시 예에 따른 퀀텀로드층(160)은 제 1 화소(161)와, 제 2 화소(162)와, 제 3 화소(163)를 포함하는 복수의 화소로 구획될 수 있다.
구체적으로, 제 1 화소(161)는 입사된 광을 미리 설정된 제 1 파장의 광으로 변환하는 제 1 퀀텀 로드를 수용할 수 있다. 여기서 제 1 파장의 광은 약 585 내지 800 범위의 파장 대역을 가지는 적색 광을 포함할 수 있으며, 이하 제 1 파장의 광은 적색 광으로 지칭될 수 있다. 광원(110)에서 발생된 청색 광은 제 1 퀀텀 로드에 의해 여기 되어 적색 광으로 변환되게 된다.
제 2 화소(162)는 입사된 광을 미리 설정된 제 2 파장의 광으로 변환하는 제 2 퀀텀 로드를 수용할 수 있다. 여기서, 제 2 파장의 광은 약 492 내지 585 범위의 파장 대역을 가지는 녹색 광을 포함할 수 있으며, 제 2 파장의 광은 녹색 광으로 지칭될 수 있다. 광원(110)에서 발생된 청색 광은 제 2 퀀텀 로드에 의해 여기되어 녹색 광으로 변환되게 된다.
제 3 화소(163)는 입사된 광을 반파장의 홀수 배로 지연시켜주는 광학 리타더를 구비할 수 있다. 광원(110)에서 발생된 제 3 파장의 청색 광은 제 3 화소(163)를 지나며 반 파장만큼 지연되게 된다.
도 3에서는 제 1 화소(161)와 제 2 화소(162)와 제 3 화소(163)가 동일 크기로 나란히 배열된 경우를 예로 들어 도시하였다. 다만, 각각 화소들의 크기, 종류 및 배치 형태가 이에 한정되는 것은 아니며, 당해 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 생각할 수 있는 범위 내의 변경을 포함하는 개념으로 넓게 이해되어야 할 것이다.
퀀텀로드층(160)의 상부에는 반사 저감용 편광판(190)이 마련될 수 있다. 반사 저감용 편광판(190)은 외광이 디스플레이 패널의 표면에 입사되어 반사됨으로써 눈부심 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 것으로, 반사 저감용 편광판(190)의 편광 축은 퀀텀로드층(160)에 수용된 퀀텀 로드의 편광 축과 서로 나란하게 배치된다.
게시된 발명은 반사 저감용 편광판(190)과 퀀텀 로드의 편광 축을 서로 나란하게 배치하도록 함으로써, 퀀텀로드층(160)에서 방출된 광이 효과적으로 디스플레이 패널 전면으로 출사되도록 할 수 있으며, 결과적으로 디스플레이 패널의 광 효율이 개선될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 도 1의 디스플레이 장치(100)의 동작 원리를 도시한 도면이다. 구체적으로 도 4는 도 1의 디스플레이 장치(100)에서 광 경로를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 퀀텀로드층(160)에서 광 경로를 구체적으로 도시한 도면이고, 도 6은 제 2 편광판(150)에 의해 반사된 광의 경로를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바를 참조하면, 먼저 광원(110)에서 생성된 청색 광(B)은 도광판(120)을 지나 디스플레이 패널의 전면 방향으로 출사된다.
디스플레이 패널의 전면 방향으로 출사된 청색 광(B)은 제 1 편광판(130)을 지나며 제 1 편광으로 변환된다.
제 1 편광으로 변환된 청색 광(B)은 액정 패널(140)을 지나며 편광 축이 가변 된 상태로 디스플레이 패널의 전면으로 출사된다.
액정 패널(140)에서 출사된 광은 제 2 편광판(150)을 지나며 제 2 편광으로 변환되고, 제 2 편광은 퀀텀로드층(160)으로 입사된다.
도 5에 도시된 바를 참조하면, 제 2 편광 중 퀀텀로드층(160)의 제 1 화소(161)로 입사된 제 2 편광은 제 1 퀀텀 로드를 지나며 적색 광(R)으로 변환된다. 또한, 제 2 편광 중 퀀텀로드층(160)의 제 2 화소(162)로 입사된 제 2 편광은 제 2 퀀텀 로드를 지나며 녹색 광(G)으로 변환된다. 또한, 제 2 편광 중 퀀텀 로드층(160)의 제 3 화소(163)로 입사된 제 2 편광은 제 3 화소(163)에 수용된 광학 리타더에 의해 반파장 지연된 형태의 광으로 변환된다.
제 1 화소(161) 및 제 2 화소(162)로부터 방출되는 적색 광(R)과 녹색 광(G)은 퀀텀 로드의 배열에 의해 제 2 편광의 편광 축과 직교한 편광 축을 가지는 편광 형태로 방출되게 된다.
게시된 발명에서는 퀀텀 로드로부터 방출된 광의 편광 축이 제 2 편광판(150)의 편광 축과 직교하도록 퀀텀 로드의 배열을 조절함으로써, 퀀텀 로드에서 방출된 광 중 디스플레이 장치(100)의 배면으로 진행하는 광이 제 2 편광판(150)을 투과하지 못하고 다시 반사되어 전면으로 나올 수 있도록 하였다.
도 6에 도시된 바를 참조하면, 제 1 화소(161) 및 제 2 화소(162)로부터 방출되는 적색 광(R)과 녹색 광(G)의 일부는 디스플레이 장치(100)의 배면, 다시 말해 제 2 편광판(150)을 향해 진행할 수 있다. 이 때, 적색 광(R)과 녹색 광(G)의 편광 축은 제 2 편광판(150)의 편광 축과 서로 직교하므로, 제 2 편광판(150) 방향으로 진행하는 광은 다시 반사되어 전면으로 나올 수 있게 된다.
아울러, 게시된 발명은 제 3 화소(163)에 광학 리타더 구조를 설치하여 제 3 화소(163)로 입사되는 청색 광(B)의 파장을 반 파장 지연시키도록 하였다. 이로써, 제 1 화소(161) 및 제 2 화소(162)로부터 방출되는 적색 광(R) 및 녹색 광(G)의 편광 축과 제 3 화소(163)로부터 방출되는 청색 광(B)의 편광 축을 일치시켜 제 3 화소(163)로 입사되는 청색 광(B)을 효과적으로 이용할 수 있도록 하였다.
이상으로, 게시된 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구조 및 동작 원리에 대해 설명하였다.
다음으로, 발명의 변형 실시 예에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 도 7은 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100a)의 구조 및 동작 원리를 도시한 도면이다. 도 7에서는 설명의 편의 상 도 1 및 도 2에 따른 디스플레이 장치(100)와 차이가 되는 부분을 중점적으로 도시하였다.
도 7에 도시한 바를 참조하면, 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100a)는 도 1 및 도 2에 도시한 디스플레이 장치(100)와 유사하며, 다만 퀀텀로드층(160)의 상면에 RGB 컬러 필터(170)가 추가로 배치된 점에 차이가 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 디스플레이 장치(100)는 퀀텀 로드를 사용해 청색 광(B)을 적색 광(R)과 녹색 광(G)으로 변환시킴으로써 백색 광을 구현하는데, 일부 변환되지 않은 청색 광(B)이 디스플레이 패널의 전면에 출력될 경우 선명한 색 구현이 어려울 수 있다.
이에, 게시된 발명에서는 퀀텀로드층(160)의 상면에 RGB 컬러 필터(170)를 추가로 설치하도록 함으로써 보다 선명한 색 구현이 가능하도록 하였다.
다음으로, 도 8은 또 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100b)의 구조를 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 디스플레이 장치(100b)를 BB'방향으로 자른 단면도 이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바를 참조하면, 또 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100b)는 광을 생성하는 광원(110)과, 생성된 광의 경로를 변경하여 출사시키는 도광판(120)과, 도광판(120) 상부에 마련되는 제 1 편광판(130)과, 제 1 편광판(130) 상부에 마련되는 액정 패널(140)과, 액정 패널(140) 상부에 마련되는 제 2 편광판(150)과, 제 2 편광판(150)의 상부에 마련되는 퀀텀로드층(160)과, 퀀텀로드층(160) 상부에 마련되는 제 3 편광판(180)과, 제 3 편광판(180) 상부에 마련되는 반사 저감용 편광판(190)을 포함한다.
여기서, 광원(110)과, 도광판(120)과, 제 1 편광판(130)과, 액정 패널(140)과, 제 2 편광판(150)과, 퀀텀로드층(160)과, 반사 저감용 편광판(190)과 관련하여 전술한 도 1 및 도 2에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략하도록 할 것이며, 이하 전술한 도 1 및 도 2에서 설명한 내용과 차이가 있는 제 3 편광판(180)을 중심으로 발명의 실시 예를 설명하도록 한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바를 참조하면, 또 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100b)는 퀀텀로드층(160)의 하부에 제 2 편광판(150)을 배치하고, 퀀텀로드층(160)의 상부에 제 3 편광판(180)을 배치한다. 여기서 제 2 편광판(150)과 제 3 편광판(180)은 모두 반사형 편광판으로, 제 3 편광판(180)의 편광 축은 제 2 편광판(150)의 편광 축과 직교하도록 마련된다.
제 3 편광판(180)은 미리 설정된 제 3 편광을 투과시킨다. 여기서 제 3 편광판(180)의 편광 축은 퀀텀 로드에 의해 발광되는 편광의 편광 축과 서로 나란하도록 마련된다. 다시 말해, 제 3 편광판(180)의 편광 축은 퀀텀 로드에 의해 발광되는 적색 광(R) 및 녹색 광(G)의 편광 축과 서로 나란하도록 마련된다.
본 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100b)는 앞서 설명한 바와 같이 서로 직교하는 두 반사형 편광판 사이에 퀀텀로드층(160)을 배치한 광 캐비티 구조를 형성하도록 함으로써 광 리사이클링 효과를 도모하도록 하였다. 이와 같이 광 캐비티 구조를 구현할 경우, 퀀텀로드층(160)의 두께를 얇게 구현하면서도 광 효율을 개선하도록 할 수 있다.
이하, 도 10 내지 도 12를 참조하여 도 8 및 도 9에 따른 디스플레이 장치(100b)의 동작 원리를 설명하도록 한다.
도 10 내지 도 12는 도 8 및 도 9에 따른 디스플레이 장치(100b)의 동작 원리를 도시한 도면이다. 구체적으로 도 10은 도 8의 디스플레이 장치(100b)에서 광 경로를 도시한 도면이고, 도 11은 도 8의 퀀텀 로드층(160)에서 광 경로를 구체적으로 도시한 도면이고, 도 12는 제 2 편광판(150)과 제 3 편광판(180) 사이에서 광 경로를 도시한 도면이다.
도 10에 도시된 바를 참조하면, 먼저 광원(110)에서 생성된 청색 광(B)은 도광판(120)을 지나 디스플레이 패널의 전면 방향으로 출사된다.
디스플레이 패널의 전면 방향으로 출사된 광은 제 1 편광판(130)을 지나며 제 1 편광으로 변환된다.
제 1 편광으로 변환된 청색 광(B)은 액정 패널(140)을 지나며 편광 축이 가변된 상태로 디스플레이 패널의 전면으로 출사된다.
액정 패널(140)에서 출사된 광은 제 2 편광을 지나며 제 2 편광으로 변환되고, 제 2 편광은 퀀텀로드층(160)으로 입사된다.
도 11에 도시된 바를 참조하면, 제 2 편광 중 퀀텀로드층(160)의 제 1 화소(161)로 입사된 제 2 편광은 제 1 퀀텀 로드를 지나며 적색 광(R)으로 변환된다. 또한, 제 2 편광 중 퀀텀로드층(160)의 제 2 화소(162)로 입사된 제 2 편광은 제 2 퀀텀 로드를 지나며 녹색 광(G)으로 변환된다. 또한, 제 2 편광 중 퀀텀 로드 편광필터의 제 3 화소(163)로 입사된 제 2 편광은 제 3 화소(163)에 수용된 광학 리타더에 의해 반파장 지연된 형태의 광으로 변환된다.
이 때, 제 1 화소(161) 또는 제 2 화소(162)로 입사된 청색 광(B) 중 일부는 적색 광(R) 또는 녹색 광(G)으로 변환되지 못할 수 있다. 이 경우 설계자의 의도와는 달리 잔류하는 청색 광(B)이 전면으로 출사되게 되어 디스플레이 장치(100)에서 구현하고자 하는 영상의 색 선명도가 저하될 수 있다.
이에, 게시된 발명에서는 도 12에 도시된 바와 같이 퀀텀로드층(160)의 상부에 반사형 편광판인 제 3 편광판(180)을 추가적으로 배치하도록 함으로써 제 2 편광판(150)을 투과한 청색 광(B) 중 퀀텀 로드에 의해 변환되지 않고 잔류하는 청색 광(B)이 제 3 편광판(180)의 배면을 맞고 광 경로가 변환되어 다시 퀀텀 로드로 되돌아갈 수 있도록 하였다.
게시된 발명에 따른 디스플레이 장치(100b)는 이러한 구조를 적용함으로써 퀀텀로드층(160)의 두께를 얇게 구현하면서도 색 재현 효율 증대를 도모할 수 있도록 하였다.
다음으로, 도 13은 또 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구조 및 동작 원리를 도시한 도면이다.
도 13에 도시된 바를 참조하면, 또 다른 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100c)는 도 8 및 도 9에 도시된 디스플레이 장치(100b)와 유사하며, 다만 제 3 편광판(180) 상부에 RGB 컬러 필터(170)가 추가로 배치된 점에 차이가 있다.
게시된 발명에 따른 디스플레이 장치(100c)는 퀀텀로드층(160)의 상면에 RGB 컬러 필터(170)를 추가로 설치하도록 함으로써 보다 선명한 색 구현이 가능하도록 하였다.
이상으로 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 실시 예에 대해 설명하였다. 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며 당해 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 생각할 수 있는 범위 내의 변경을 포함하는 개념으로 넓게 이해되어야 할 것이다.
100: 디스플레이 장치
110: 광원
120: 도광판
130: 제 1 편광판
140: 액정 패널
150: 제 2 편광판
160: 퀀텀로드층
170: RGB 컬러 필터
180: 제 3 편광판
190: 반사 저감용 편광판

Claims (13)

  1. 디스플레이 장치에 있어서,
    광을 생성하는 광원;
    광원으로부터 생성된 광의 경로를 변경하여 상기 광원으로부터 생성된 광이 상기 디스플레이 장치의 전면을 향하도록 출사시키는 도광판;
    상기 도광판 상부에 마련되며, 상기 도광판으로부터 출사된 광으로부터 제 1 편광을 생성하는 제 1 편광판;
    상기 제 1 편광판 상부에 마련되며, 상기 제 1 편광을 가변시켜 영상을 표시하는 액정 패널;
    상기 액정 패널 상부에 마련되며, 제 2 편광을 생성하는 제 2 편광판; 및
    상기 제 2 편광판 상부에 마련되며, 복수의 화소로 구획되고 상기 구획된 화소 중 적어도 하나에 퀀텀 로드가 수용된 퀀텀로드층;을 포함하고,
    상기 퀀텀 로드는,
    상기 퀀텀 로드로부터 방출된 광의 편광 축과 상기 제 2 편광판의 편광 축이 서로 직교하도록 배치되어, 상기 퀀텀 로드로부터 방출된 광 중 상기 디스플레이 장치의 배면으로 진행하는 광이 상기 제 2 편광판으로부터 반사되어 상기 디스플레이 장치의 전면을 향하도록 하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 퀀텀로드층의 상부에 마련되며, 제 3 편광을 생성하는 제 3 편광판;을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 3 편광판은 반사형 편광판을 포함하는 디스플레이 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 3 편광의 편광 축은 상기 퀀텀 로드에 의해 발광되는 편광의 편광 축과 서로 나란하도록 마련된 것을 포함하는 디스플레이 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 3 편광판의 상부에 마련되는 RGB 컬러 필터;를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 퀀텀로드층은,
    입사된 광을 미리 설정된 제 1 파장의 광으로 변환하는 제 1 퀀텀 로드를 수용하는 제 1 화소; 및
    입사된 광을 미리 설정된 제 2 파장의 광으로 변환하는 제 2 퀀텀 로드를수용하는 제 2 화소;를 포함하는 복수의 화소로 구획된 것을 포함하는 디스플레이 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 퀀텀로드층은,
    입사된 광의 파장을 반파장의 홀수 배로 지연시켜주는 광학 리타더를 구비한 제 3 화소;를 더 포함하는 복수의 화소로 구획된 것을 포함하는 디스플레이 장치.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1항에 있어서,
    상기 퀀텀로드층은,
    픽셀 패터닝 방식으로 마련된 것을 포함하는 디스플레이 장치.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1항에 있어서,
    상기 퀀텀로드층의 상부에 마련된 RGB 컬러 필터;를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 퀀텀로드층의 상부에 광 흡수 재질로 마련된 반사 저감용 편광판;을 더 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 반사 저감용 편광판의 편광 축은 상기 퀀텀 로드에 의해 발광되는 광의 편광 축과 서로 나란하도록 마련된 것을 포함하는 디스플레이 장치.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1항에 있어서,
    상기 광원은,
    미리 설정된 제 3 파장의 광을 생성하는 것을 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 광원은,
    청색 광을 생성하고,
    상기 퀀텀로드층은,
    상기 광원으로부터 생성된 청색 광을 적색 광, 녹색 광 및 청색 광 중 적어도 하나로 변환하는 것을 포함하는 디스플레이 장치.
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