KR102378083B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

표시 장치는 광을 발생하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 제1 편광 소자, 상기 제1 편광 소자 상에 배치되는 제3 편광 소자, 상기 제1 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되는 제2 편광 소자, 상기 제1 편광 소자와 상기 제2 편광 소자 사이에 배치되는 액정층, 상기 제2 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되고, 투과하는 광의 색을 변환하는 색변환 물질을 포함하는 색변환층을 포함한다. 상기 제3 편광 소자의 편광축은 상기 제2 편광 소자의 편광축과 평행하지 않다.

Description

표시 장치{DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색변환층을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 기술의 발전에 힘입어 소형, 경량화 되면서 성능은 더욱 뛰어난 디스플레이 제품들이 생산되고 있다. 지금까지 디스플레이 장치에는 기존 브라운관 텔레비전(cathode ray tube: CRT)이 성능이나 가격 면에서 많은 장점을 가지고 널리 사용되었으나, 소형화 또는 휴대성의 측면에서 CRT의 단점을 극복하고, 소형화, 경량화 및 저전력 소비 등의 장점을 갖는 표시 장치, 예를 들면 플라즈마 표시 장치, 액정 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치 등이 주목을 받고 있다.
상기 표시 장치들은 백라이트 유닛 및 양자점을 이용한 색변환층을 더 포함할 수 있다. 상기 표시 장치는 상기 색변환층에 의해 상기 영상에 원하는 색상을 부여할 수 있으며, 상기 영상의 색 재현성을 향상시키고, 발광 효율을 향상시켜 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 그러나, 상기 백라이트 유닛에서 발생한 광 중, 상기 색변환층에 의해 원하는 색의 광으로 변환되지 않은 일부가 원치 않게 누설됨에 의해 상기 표시 장치의 표시 품질이 저하되는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 백라이트 유닛 및 색변환층을 포함하고 표시 품질이 향상된 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 광을 발생하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 제1 편광 소자, 상기 제1 편광 소자 상에 배치되는 제3 편광 소자, 상기 제1 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되는 제2 편광 소자, 상기 제1 편광 소자와 상기 제2 편광 소자 사이에 배치되는 액정층, 상기 제2 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되고, 투과하는 광의 색을 변환하는 색변환 물질을 포함하는 색변환층을 포함한다. 상기 제3 편광 소자의 편광축은 상기 제2 편광 소자의 편광축과 평행하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 편광 소자의 편광축과 상기 제2 편광 소자의 편광축은 서로 수직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 유닛은 청색광을 발생할 수 있다. 상기 색변환층은 청색광 차단 패턴, 제1 색변환 패턴 및 제2 색변환 패턴을 포함할 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴은 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 제2 색변환 패턴과 중첩하고, 상기 제1 색변환 패턴은 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 적색 형광체를 포함하고, 상기 제2 색변환 패턴은 녹색의 양자점 입자 및/또는 녹색 형광체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 색변환층은 제3 색변환 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 색변환 패턴은 산란 입자 및/또는 청색 색소(blue pigment)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 유닛에서 발생한 상기 청색광은 상기 제1 편광 소자, 상기 액정층 및 상기 제2 편광 소자를 차례로 통과하면서 편광된 청색광으로 변환될 수 있다. 상기 편광된 청색광이 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 청색광 차단 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 적색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과할 수 있다. 상기 편광된 청색광이 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 청색광 차단 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 녹색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과할 수 있다. 상기 편광된 청색광이 상기 제3 색변환 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 청색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 색변환층을 통과한 상기 비편광된 적색광, 상기 비편광된 녹색광 및 상기 비편광된 청색광은 상기 제3 편광 소자를 통과하면서 편광된 적색광, 편광된 녹색광 및 편광된 청색광으로 변환될 수 있다. 상기 편광된 청색광은 상기 제3 편광 소자를 통과하지 못하거나 일부만 통과할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제1 색변환 패턴, 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 제3 색변환 패턴 상 에 배치되는 평탄화층을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 편광 소자는 와이어 그리드 편광 소자이고, 상기 평탄화층 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 평탄화층과 상기 제1 색변환 패턴, 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 제3 색변환 패턴 사이에 배치되는 광 재활용 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 색변환층과 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되는 제2 베이스 기판을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 편광 소자는 폴리비닐알콜(PVA) 편광판으로, 상기 제2 베이스 기판 상에 부착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 제1 베이스 기판, 및 상기 제1 베이스 기판 상에 배치되고 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 층을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 편광 소자는 상기 제1 베이스 기판 상에 부착되는 폴리비닐알콜(PVA) 편광판이거나 상기 제1 베이스 기판 상에 형성된 와이어 그리드 편광 소자일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제3 편광 소자와 상기 색변환층 사이에 배치되는 1/4파 판(quarter wave plate)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제3 편광 소자 상에 배치된 반사 방지 필름을 더 포함할 수 있다. 상기 반사 방지 필름은 굴절율이 상대적으로 작은 저굴절율 층과 굴절율이 상대적으로 큰 고굴절율 층이 교대로 반복하여 배치된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 편광 소자의 편광축과 상기 제2 편광 소자의 편광축은 서로 0도 초과 90도 미만의 예각을 이룰 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 편광 소자, 상기 제2 편광 소자 및 상기 제3 편광 소자는 선편광판(linear polarizer)일 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 청색광을 발생하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 제1 편광 소자, 상기 제1 편광 소자 상에 배치되는 제3 편광 소자, 상기 제1 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되는 제2 편광 소자, 상기 제1 편광 소자와 상기 제2 편광 소자 사이에 배치되는 액정층, 및 상기 제2 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되고, 투과하는 광의 색을 변환하는 색변환 물질을 포함하는 색변환층을 포함한다. 상기 제3 편광 소자의 편광축은 상기 제2 편광 소자의 편광축과 평행하지 않다. 상기 색변환층은 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자를 포함하는 제1 색변환 패턴, 녹색의 양자점 입자를 포함하는 제2 색변환 패턴, 및 산란 입자를 포함하는 제3 색변환 패턴을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 편광 소자의 편광축과 상기 제2 편광 소자의 편광축은 서로 수직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제3 편광 소자와 상기 색변환층 사이에 배치되는 1/4파 판(quarter wave plate)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제3 편광 소자 상에 배치된 반사 방지 필름을 더 포함할 수 있다. 상기 반사 방지 필름은 굴절율이 상대적으로 작은 저굴절율 층과 굴절율이 상대적으로 큰 고굴절율 층이 교대로 반복하여 배치된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 편광 소자의 편광축과 상기 제2 편광 소자의 편광축은 서로 수직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 유닛에서 발생한 상기 청색광은 상기 제1 편광 소자, 상기 액정층 및 상기 제2 편광 소자를 차례로 통과하면서 편광된 청색광으로 변환될 수 있다. 상기 편광된 청색광이 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 청색광 차단 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 적색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과할 수 있다. 상기 편광된 청색광이 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 청색광 차단 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 녹색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과할 수 있다. 상기 편광된 청색광이 상기 제3 색변환 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 청색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제1 색변환 패턴, 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 제3 색변환 패턴 상 에 배치되는 평탄화층, 및 상기 평탄화층과 상기 제1 색변환 패턴, 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 제3 색변환 패턴 사이에 배치되는 광 재활용 필터를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 편광 소자는 와이어 그리드 편광 소자이고, 상기 평탄화층 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 표시 장치는 광을 발생하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 제1 편광 소자, 상기 제1 편광 소자 상에 배치되는 제3 편광 소자, 상기 제1 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되는 제2 편광 소자, 상기 제1 편광 소자와 상기 제2 편광 소자 사이에 배치되는 액정층, 상기 제2 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되고, 투과하는 광의 색을 변환하는 색변환 물질을 포함하는 색변환층을 포함한다. 상기 제3 편광 소자의 편광축은 상기 제2 편광 소자의 편광축과 평행하지 않도록 배치된다. 이에 따라, 상기 백라이트 유닛으로 부터 발생하여, 상기 제1 편광 소자, 상기 액정층, 상기 제2 편광 소자 및 상기 색변환층를 통과한 광 중에서, 상기 색변환층에서 상기 색변환 구조에 의해 비편광된 광으로 변환된 광 성분은 상기 제3 편 소자를 통과하고, 상기 색변환 구조에 의해 변환되지 않고, 상기 제2 편광 소자에 의한 편광 성질을 그대로 유지하는 광 성분은 상기 제3 편광 소자를 통과하지 못하게 된다. 이에 따라, 최종적으로 원하는 광 성분만이 상기 제3 편광 소자를 통과할 수 있으므로 상기 표시 장치의 표시 품질이 향상될 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 상기 제3 편광 소자의 편광축은 상기 제2 편광 소자의 편광축이 이루는 각도를 적절히 조절하여 원하는 출력 색좌표를 얻을 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 반사 방지 필름 및/또는 1/4파 판을 더 포함하여 외광 반사를 최소화 하여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 3는 도 2의 표시 장치의 단면도이다.
도 4은 도 2의 표시 장치의 작동을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 6는 도 5의 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 8는 도 7의 표시 장치의 단면도이다.
도 9a, 9b 및 9c는 파장에 따른 출사광의 세기를 나타낸 그래프들이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 표시 장치는 표시 패널(10) 및 표시 패널 구동부를 포함할 수 있다. 상기 표시 패널 구동부는 타이밍 컨트롤러(20), 게이트 구동부(30), 감마 기준 전압 생성부(40) 및 데이터 구동부(50)를 포함할 수 있다. 상기 표시 장치는 백라이트 유닛(도 2의 BLU 참조)을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(10)은 복수의 게이트 라인들(GL), 복수의 데이터 라인들(DL) 및 상기 게이트 라인들(GL)과 상기 데이터 라인들(DL) 각각에 전기적으로 연결된 복수의 화소 전극들을 포함할 수 있다. 상기 게이트 라인들(GL)은 제1 방향(D1)으로 연장되고, 상기 데이터 라인들(DL)은 상기 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다.
상기 표시 패널(10)은 상기 게이트 라인들, 상기 데이터 라인들, 상기 화소들, 상기 스위칭 소자가 형성되는 제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판과 대향하며 공통 전극을 포함하는 제2 베이스 기판 및 상기 제1 베이스 기판 및 상기 제2 베이스 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 외부의 장치(미도시)로부터 입력 영상 데이터(IMG) 및 입력 제어 신호(CONT)를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 영상 데이터는 적색 영상 데이터, 녹색 영상 데이터 및 청색 영상 데이터를 포함할 수 있다. 상기 입력 제어 신호(CONT)는 마스터 클럭 신호, 데이터 인에이블 신호를 포함할 수 있다. 상기 입력 제어 신호(CONT)는 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 더 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 영상 데이터(IMG) 및 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 제1 제어 신호(CONT1), 제2 제어 신호(CONT2), 제3 제어 신호(CONT3) 및 데이터 신호(DATA)를 생성한다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 게이트 구동부(30)의 동작을 제어하기 위한 상기 제1 제어 신호(CONT1)를 생성하여 상기 게이트 구동부(300)에 출력할 수 있다. 상기 제1 제어 신호(CONT1)는 수직 개시 신호 및 게이트 클럭 신호를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 데이터 구동부(50)의 동작을 제어하기 위한 상기 제2 제어 신호(CONT2)를 생성하여 상기 데이터 구동부(50)에 출력할 수 있다. 상기 제2 제어 신호(CONT2)는 수평 개시 신호 및 로드 신호를 포함할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 영상 데이터(IMG)를 근거로 데이터 신호(DATA)를 생성할 수 있다. 상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 데이터 신호(DATA)를 상기 데이터 구동부(50)에 출력할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러(20)는 상기 입력 제어 신호(CONT)를 근거로 상기 감마 기준 전압 생성부(40)의 동작을 제어하기 위한 상기 제3 제어 신호(CONT3)를 생성하여 상기 감마 기준 전압 생성부(400)에 출력할 수 있다.
상기 게이트 구동부(30)는 상기 타이밍 컨트롤러(20)로부터 입력 받은 상기 제1 제어 신호(CONT1)에 응답하여 상기 게이트 라인들(GL)을 구동하기 위한 게이트 신호들을 생성한다. 상기 게이트 구동부(30)는 상기 게이트 신호들을 상기 게이트 라인들(GL)에 출력한다.
상기 감마 기준 전압 생성부(40)는 상기 타이밍 컨트롤러(200)로부터 입력 받은 상기 제3 제어 신호(CONT3)에 응답하여 감마 기준 전압(VGREF)을 생성한다. 상기 감마 기준 전압 생성부(40)는 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 상기 데이터 구동부(50)에 제공할 수 있다. 상기 감마 기준 전압(VGREF)은 각각의 데이터 신호(DATA)에 대응하는 값을 갖는다.
예를 들어, 상기 감마 기준 전압 생성부(40)는 상기 타이밍 컨트롤러(20) 내에 배치되거나 상기 데이터 구동부(50) 내에 배치될 수 있다.
상기 데이터 구동부(50)는 상기 타이밍 컨트롤러(20)로부터 상기 제2 제어 신호(CONT2) 및 상기 데이터 신호(DATA)를 입력 받고, 상기 감마 기준 전압 생성부(40)로부터 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 입력 받을 수 있다. 상기 데이터 구동부(50)는 상기 데이터 신호(DATA)를 상기 감마 기준 전압(VGREF)을 이용하여 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환할 수 있다. 상기 데이터 구동부(50)는 상기 데이터 전압을 상기 데이터 라인(DL)에 출력할 수 있다.
상기 표시 장치는 매트릭스 형태로 배치되는 복수의 화소 영역들을 포함할 수 있다. 상기 화소 영역들은 서로 인접하여 배치되는 제1 화소 영역(PX1), 제2 화소 영역(PX2) 및 제3 화소 영역(PX3)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 화소 영역들 사이에는 차광 영역이 형성될 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 표시 장치는 백라이트 유닛(BLU), 제1 편광 소자(POL1), 액정층(LC), 제2 편광 소자(POL2), 색변환층(CCS) 및 제3 편광 소자(POL3)을 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(BLU)은 상기 제1 편광 소자(POL1) 아래 위치하여, 상기 제1 편광 소자(POL1) 및 상기 액정층(LC) 방향으로 광을 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 백라이트 유닛(BLU)은 청색의 파장 대역의 청색광을 발생하여 상기 액정층(LC) 방향으로 상기 청색광을 제공할 수 있다.
상기 제1 편광 소자(POL1)는 상기 백라이트 유닛(BLU) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 편광 소자(POL1)는 선편광판(linear polarizer)이고, 투과하는 광을 선편광시킬 수 있다. 상기 제1 편광 소자(POL1)는 일반적인 폴리비닐알콜(PVA) 편광판 등의 흡수형 편광판 또는 와이어 그리드 편광소자와 같은 반사형 편광판이 사용될 수 있다.
상기 액정층(LC)은 상기 제1 편광 소자(POL1)와 상기 제2 편광 소자(POL2) 사이에 배치될 수 있다. 상기 액정층(LC)은 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함할 수 있다. 상기 액정 분자들은 전계에 의해 구동되어 상기 액정층(LC)을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 영상을 표시할 수 있다.
상기 제2 편광 소자(POL2)는 상기 액정층(LC) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 편광 소자(POL2)는 선편광판(linear polarizer)이고, 투과하는 광을 선편광시킬 수 있다. 상기 제2 편광 소자(POL2)는 일반적인 폴리비닐알콜(PVA) 편광판 등의 흡수형 편광판 또는 와이어 그리드 편광소자와 같은 반사형 편광판이 사용될 수 있다.
상기 색변환층(CCS)은 상기 제2 편광 소자(POL2) 상에 배치될 수 있다. 상기 색변환층(CCS)은 투과하는 광의 색을 변환하기 위한 양자점, 형광체, 나노셀 등의 색변환 구조를 포함할 수 있다.
상기 제3 편광 소자(POL3)는 상기 색변환층(CCS) 상에 배치될 수 있다. 상기 제3 편광 소자(POL3)는 선편광판(linear polarizer)이고, 투과하는 광을 선편광시킬 수 있다. 상기 제2 편광 소자(POL2)는 일반적인 폴리비닐알콜(PVA) 편광판 등의 흡수형 편광판 또는 와이어 그리드 편광소자와 같은 반사형 편광판이 사용될 수 있다.
이때, 상기 제3 편광 소자(POL3)의 편광축은 상기 제2 편광 소자(POL2)의 편광축과 서로 수직하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2 편광 소자(POL2)의 편광축이 제2 방향(D2)과 평행한 경우, 상기 제3 편광 소자(POL3)의 편광축은 상기 제2 방향(D2)과 수직한 제1 방향(D1)과 평행하게 형성될 수 있다.
이에 따라 상기 백라이트 유닛(BLU)으로 부터 발생하여, 상기 제1 편광 소자(POL1), 상기 액정층(LC), 상기 제2 편광 소자(POL2) 및 상기 색변환층(CCS)를 통과한 광 중에서, 상기 색변환층(CCS)에서 상기 색변환 구조에 의해 비편광된 광으로 변환된 광 성분은 상기 제3 편 소자(POL3)를 통과하고, 상기 색변환 구조에 의해 변환되지 않고, 상기 제2 편광 소자(POL2)에 의한 편광 성질을 그대로 유지하는 광 성분은 상기 제3 편광 소자(POL3)를 통과하지 못하게된다. 이에 따라, 최종적으로 원하는 광 성분만이 상기 제3 편광 소자(POL3)를 통과할 수 있으므로 상기 표시 장치의 표시 품질이 향상될 수 있다.
도 3는 도 2의 표시 장치의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 표시 장치는 백라이트 유닛(BLU), 제1 편광 소자(POL1), 제1 베이스 기판(100), 박막 트랜지스터 층(TFTL), 액정층(LC), 캡핑층(230), 제2 편광 소자(POL2), 평탄화층(220), 광 재활용 필터(215), 제1 색변환 패턴(R), 제2 색변환 패턴(G), 제3 색변환 패턴(B), 청색광 차단 패턴(210), 차광 패턴(BM), 제2 베이스 기판(200) 및 제3 편광 소자(PO3)을 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(BLU)은 상기 제1 편광 소자(POL1) 아래 위치하여, 상기 제1 편광 소자(POL1) 및 상기 액정층(LC) 방향으로 광을 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 백라이트 유닛(BLU)은 청색의 파장 대역의 청색광을 발생하여 상기 액정층(LC) 방향으로 상기 청색광을 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 백라이트 유닛(BLU)은 청색광을 발생하는 발광다이오드(LED)를 광원으로 포함할 수 있다.
상기 제1 베이스 기판(100)은 상기 백라이트 유닛(BLU) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 베이스 기판(100)은 투명 절연 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 베이스 기판(100)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 투명 수지 기판은 폴리이미드계(polyimide-based) 수지, 아크릴계(acryl-based) 수지, 폴리아크릴레이트계(polyacrylate-based) 수지, 폴리카보네이트계(polycarbonate-based) 수지, 폴리에테르계(polyether-based) 수지, 술폰산계(sulfonic acid-based) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계(polyethyleneterephthalate-based) 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 제1 편광 소자(POL1)는 상기 제1 베이스 기판(100)과 상기 백라이트 유닛(BLU) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 편광 소자(POL1)는 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 부착되는 일반적인 폴리비닐알콜(PVA) 편광판일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 편광 소자(POL1)는 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 형성되는 와이어 그리드 편광 소자일 수 있다.
상기 박막 트랜지스터 층(TFTL)은 상기 제1 베이스 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 도면 상에 자세히 도시하지는 않았으나, 상기 박막 트랜지스터 층(TFTL)은 상기 표시 장치를 구동하기 위한 게이트 라인 및 데이터 라인과 같은 신호 라인과, 게이트 전극, 액티브 패턴, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하고, 상기 신호 라인과 전기적으로 연결되는 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 화소 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극은 각각의 제1 화소 영역(PX1), 제2 화소 영역(PX2) 및 상기 제3 화소 영역(PX3)에 대응되어 형성될 수 있다.
상기 제2 베이스 기판(200)은 상기 제1 베이스 기판(100)과 대향하게 배치될 수 있다. 상기 제2 베이스 기판(200)은 투명 절연 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 베이스 기판(200)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 투명 수지 기판은 폴리이미드계(polyimide-based) 수지, 아크릴계(acryl-based) 수지, 폴리아크릴레이트계(polyacrylate-based) 수지, 폴리카보네이트계(polycarbonate-based) 수지, 폴리에테르계(polyether-based) 수지, 술폰산계(sulfonic acid-based) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계(polyethyleneterephthalate-based) 수지 등을 포함할 수 있다.
상기 차광 패턴(BM)은 상기 제2 베이스 기판(200) 사에 배치될 수 있다. 상기 차광 패턴(BM)은 상기 제1 내지 제3 화소 영역들(PX1, PX2, PX3) 사이에 격자 형태로 형성되어, 상기 화소 영역들을 구분할 수 있다. 상기 차광 패턴(BM)은 광을 차단하는 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1, 제2 및 제3 화소 영역(PX1, PX2, PX3)은 영상을 표시하기 위한 광이 발생되는 영역이다.
상기 청색광 차단 패턴(210)은 상기 차광 패턴(BM)이 배치된 상기 제2 베이스 기판(200) 상에 배치될 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(210)은 상기 제1 화소 영역(PX1) 및 상기 제2 화소 영역(PX2)에 형성될 수 있다. 상기 청색광 차단 패턴(210)은 굴절율이 다른 적어도 두 개의 층을 교대로 적층하여 형성할 수 있으며, 투과하는 광의 청색의 파장 대역을 제외한 파장은 투과시키고 청색의 파장 대역은 차단할 수 있다. 차단된 청색의 파장 대역의 광은 반사되어 광 리사이클이 이루어 질 수도 있다.
상기 제1 색변환 패턴(R)은 상기 청색광 차단 패턴(210) 상에 제1 화소 영역(PX1) 내에 배치될 수 있다. 상기 제1 색변환 패턴(R)은 상기 백라이트 유닛(BLU)에서 제공되는 청색광을 적색광으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 색변환 패턴(R)은 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 적색 형광체 등의 색변환 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 색변환 패턴(G)은 상기 청색광 차단 패턴(210) 상에 제2 화소 영역(PX2) 내에 배치될 수 있다. 상기 제2 색변환 패턴(G)은 상기 백라이트 유닛(BLU)에서 제공되는 청색광을 녹색광으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 상기 녹색 제2 색변환 패턴(G)은 녹색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 녹색 형광체 등의 색변환 물질을 포함할 수 있다.
상기 적색 또는 녹색 양자점은 수 나노 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성된다. 상기 양자점은 크기가 매우 작기 때문에 양자 구속(quantum confinement) 효과가 나타난다. 상기 양자 구속 효과는 물체가 나노 크기 이하로 작아지는 경우 그 물체의 에너지 띠 간격(band gap)이 커지는 현상을 말한다. 이에 따라, 상기 양자점에 상기 에너지 띠 간격보다 에너지가 높은 파장의 빛이 입사하는 경우, 상기 양자점은 그 빛을 흡수하여 들뜬 상태로 되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 바닥 상태로 떨어진다. 상기 방출된 파장의 광은 상기 에너지 띠 간격에 해당되는 값을 갖는다. 상기 양자점은 그 크기와 조성 등을 조절하면 상기 양자 구속 효과에 의한 발광 특성을 조절할 수 있다.
상기 양자점의 조성은 특별히 제한되는 것은 아니며 II-VI족 원소들, III-V족 원소들, IV족 원소들 또는 IV-VI족 원소들로 이루어질 수 있다. 상기 II족 원소는 아연 카드뮴 및 수은으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 III족 원소는 알루미늄, 갈륨, 인듐으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 IV족 원소는 실리콘, 게르마늄, 주석, 납으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 V족 원소는 질소, 인 및 비소로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 VI족은 황, 셀레늄, 텔루르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 제3 색변환 패턴(B)은 상기 제2 베이스 기판(200) 상에 상기 제3 화소 영역(PX3)에 배치될 수 있다. 상기 제3 색변환 패턴(B)은 상기 백라이트 유닛(BLU)에서 제공된 청색의 파장 대역의 청색광의 파장을 변환시키지 않고 진행 방향을 변화시키는 산란 입자를 포함할 수 있다. 상기 산란 입자는 TiO2 등의 입자일 수 있으며, 그 크기도 상기 적색 양자점 입자 또는 녹색 양자점의 크기에 준할 수 있다. 또한, 상기 제3 색변환 패턴(B)은 투과하는 광을 청색광으로 변환하기 위한 청색 색소(blue pigment)를 더 포함할 수 있다.
상기 평탄화층(220)이 상기 제1 색변환 패턴(R), 상기 제2 색변환 패턴(G) 및 상기 제3 색변환 패턴(B) 상에 배치될 수 있다. 상기 평탄화 층은 상기 제1 색변환 패턴(R), 상기 제2 색변환 패턴(G) 및 상기 제3 색변환 패턴(B)의 상면을 평탄화 할 수 있으며, 유기 또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 광 재활용 필터(215)는 상기 평탄화층(220)과 상기 제1 색변환 패턴(R), 상기 제2 색변환 패턴(G) 및 상기 제3 색변환 패턴(B) 사이에 배치될 수 있다. 상기 광 재활용 필터(215)는 황색광 재활용 필터 일 수 있다. 상기 광 재활용 필터(215)는 상기 백라이트 유닛(BLU)로부터 발생한 광이 상기 제1 색변환 패턴(R), 상기 제2 색변환 패턴(G), 상기 제3 색변환 패턴(B), 상기 청색광 차단 패턴(210) 등을 지나면서 상기 액정층(LC) 방향으로 반사된 광을 다시 반사시켜 상기 표시 장치의 휘도를 향상시킬 수 있다.
상기 제2 편광 소자(POL2)는 상기 평탄화층(220) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 편광 소자(POL2)는 와이어 그리드 편광 소자일 수 있다. 상기 와이어 그리드 편광 소자는 금속으로 형성되고 일정한 간격으로 배치되는 일 방향으로 연장된 복수의 미세 선들을 포함할 수 있다. 상기 미세 선들은 약 50nm(나노미터) 내지 150nm의 피치(pitch)를 가질 수 있다. 상기 피치는 상기 미세 선의 폭과 이웃하는 미세 선들 사이의 거리의 합을 말한다. 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 편광 소자(POL2)는 상기 제1 편광 소자(POL1)의 경우와 유사하게 일반적인 폴리비닐알콜(PVA) 편광판일 수 있다.
상기 캡핑층(230)은 상기 제2 편광 소자(POL2) 상에 배치되어 상기 제2 편광 소자(POL2)를 캡핑(capping)할 수 있다. 상기 캡핑층(230)은 무기 또는 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 액정층(LC)은 상기 캡핑층(230)과 상기 박막 트랜지스터 층(TFTL) 사이에 배치될 수 있다. 상기 액정층(LC)은 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함할 수 있다. 상기 액정 분자들은 전계에 의해 구동되어 상기 액정층(LC)을 지나는 광을 투과시키거나 차단시켜 영상을 표시할 수 있다.
상기 제3 편광 소자(PO3)는 상기 제2 베이스 기판(200) 상에 배치될 수 있다. 상기 제3 편광 소자(POL3)는 상기 제2 베이스 기판(200) 상에 부착되는 일반적인 폴리비닐알콜(PVA) 편광판일 수 있다. 이때, 상기 제3 편광 소자(POL3)의 편광축은 상기 제2 편광 소자(POL2)의 편광축과 서로 수직하게 배치될 수 있다.
도시되지 않았으나, 상기 표시 장치는 상기 액정의 구동 모드에 따라 상기 캡핑층(230) 상에 배치되는 공통전극을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 표시 장치는 상기 액정층(LC)의 상하에 배치되어 상기 액정 분자들의 초기 배향 방향을 설정하는 상부 및 하부 배향층들을 더 포함할 수 있다.
도 4은 도 2의 표시 장치의 작동을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 백라이트 유닛(BLU)에서 발생한 청색광은 비편광된 상태의 광이다. 상기 비편광된 청색광이 상기 제1 편광 소자(POL1), 상기 액정층(LC) 및 상기 제2 편광 소자(POL2)를 통과하면서 편광된 청색광으로 변환될 수 있다.
상기 제2 편광 소자(POL2)를 통과한 상기 편광된 청색광은 상기 색변환층(CCS)을 통과하며, 상기 제1 화소 영역(PX1)에서는 비편광된 적색광으로 변환되고, 상기 제2 화소 영역(PX2)에서는 비편광된 녹색광으로 변환되고, 상기 제3 화소 영역(PX3)에서는 비편광된 청색광으로 변환될 수 있다. 이때, 상기 제1 화소 영역(PX1)과 상기 제2 화소 영역(PX2)에서 원하지 않는 편광된 청색광이 일부 상기 색변환층(CCS)을 그대로 통과할 수 있는데, 이는 상기 청색광 차단 패턴(도 3의 210 참조)에서 청색광을 완전히 차단하지 못하는 등의 이유로 발생할 수 있다. 한편, 상기 제3 화소 영역(PX3)은 청색광을 방출하는 청색 화소에 대응하므로, 이러한 유출된 편광된 청색광에 의한 표시 품질 저하의 문제가 없음에 반해, 상기 제1 및 제2 영역(PX1, PX2)에서의 상기 유출된 편광된 청색광은 상기 표시 장치의 영상의 색좌표를 원하지 않게 변형시킬 수 있으며, 이에 따라 표시 품질이 저하될 수 있다. 그러나, 상기 색변환층(CCS)을 통과한 광들은 상기 제3 편광 소자(POL3)를 통과하여 사용자에게 인식되는데, 상기 제3 편광 소자(POL3)의 편광축은 상기 제2 편광 소자(POL2)의 편광축과 서로 수직하므로, 상기 유출된 편광된 청색광이 상기 제3 편광 소자(POL3)를 통과할 수 없으며, 이에 따라 색좌표의 변형 문제가 해결될 수 있다. 따라서, 상기 표시 장치의 표시 품질이 개선될 수 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다. 도 6는 도 5의 표시 장치의 단면도이다.
도 5 및 6을 참조하면, 상기 표시 장치는 반사 방치 필름(AR) 및 1/4파 판 (QWP)를 더 포함하는 것을 제외하고 도 3 및 4의 표시 장치와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
상기 표시 장치는 백라이트 유닛(BLU), 제1 편광 소자(POL1), 제1 베이스 기판(100), 박막 트랜지스터 층(TFTL), 액정층(LC), 캡핑층(230), 제2 편광 소자(POL2), 평탄화층(220), 광 재활용 필터(215), 색변환층(CCS), 차광 패턴(BM), 제2 베이스 기판(200), 1/4파 판(QWP), 제3 편광 소자(PO3) 및 반사 방지 필름(AR)을 포함할 수 있다. 상기 색변환층(CCS)은 제1 색변환 패턴(R), 제2 색변환 패턴(G), 제3 색변환 패턴(B) 및 청색광 차단 패턴(210)을 포함할 수 있다.
상기 1/4파 판(QWP; quarter wave plate)은 상기 제3 편광 소자(POL3)와 상기 제2 베이스 기판(200) 사이에 배치될 수 있다. 상기 1/4파 판(QWP)은 투과하는 광의 위상을 1/4파장만큼 변환시키는 1/4파 리타더(1/4 wave retarder) 일 수 있다. 상기 1/4파 판(QWP)와 상기 제3 편광 소자(POL3)에 의해 상기 표시 장치의 외부로부터 입사된 외부광에 의한 반사를 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 제3 편광 소자(POL3) 및 상기 1/4파 판(QWP)을 차례로 투과한 외부광은 상기 표시 장치의 내부 구조에서 반사되어 다시 상기 1/4파 판(QWP)을 투과할 수 있는데, 이때, 상기 1/4파 판(QWP)을 두 번 통과한 상기 외부광은 위상이 90도만큼 변화되어 상기 제3 편광 소자(POL3)를 투과하지 못하며, 외부로 다시 방출되지 못하게 된다.
상기 반사 방지 필름(AR)은 상기 제3 편광 소자(POL3) 상에 배치될 수 있다. 상기 반사 방지 필름(AR)은 굴절율이 상대적으로 작은 저굴절율 층과 굴절율이 상대적으로 큰 고굴절율 층이 교대로 반복하여 배치되어 형성될 수 있으며, 상쇄간섭효과에 의해 상기 표시 장치의 표면에서의 반사를 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다. 도 8는 도 7의 표시 장치의 단면도이다.
도 7 및 8을 참조하면, 상기 표시 장치는 제3 편광 소자(POL3)의 편광축의 방향을 제외하고 도 5 및 6의 표시 장치와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
상기 표시 장치는 백라이트 유닛(BLU), 제1 편광 소자(POL1), 제1 베이스 기판(100), 박막 트랜지스터 층(TFTL), 액정층(LC), 캡핑층(230), 제2 편광 소자(POL2), 평탄화층(220), 광 재활용 필터(215), 색변환층(CCS), 차광 패턴(BM), 제2 베이스 기판(200), 1/4파 판(QWP), 제3 편광 소자(PO3) 및 반사 방지 필름(AR)을 포함할 수 있다. 상기 색변환층(CCS)은 제1 색변환 패턴(R), 제2 색변환 패턴(G), 제3 색변환 패턴(B) 및 청색광 차단 패턴(210)을 포함할 수 있다.
상기 제3 편광 소자(POL3)의 편광축은 상기 제2 편광 소자(POL2)의 편광 축과 평행하지 않고 소정각도를 이루도록 형성될 수 있다. 즉, 즉, 상기 제2 편광 소자(POL2)의 편광축이 제2 방향(D2)과 평행한 경우, 상기 제3 편광 소자(POL3)의 편광축과 상기 제2 편광 소자(POL2)의 편광축은 서로 0도 초과, 90도 미만의 예각을 이룰 수 있다.
이때, 상기 예각의 크기에 따라 상기 색변환층(CCS)을 통과한 편광된 청색광의 투과 정도를 조절할 수 있다. 즉, 상기 예각의 크기가 0도인 경우 상기 편광된 청색광은 상기 제3 편광 소자(POL3)를 최대로 통과할 수 있고, 상기 예각의 크기가 90도인 경우 상기 편광된 청색광은 상기 제3 편광 소자(POL3)를 통과할 수 없으므로 최소가 된다. 상기 편광된 청색광이 상기 표시 장치의 표시 품질에 미치는 영향을 고려하여, 상기 예각의 크기를 결정할 수 있다.
도 9a, 9b 및 9c는 파장에 따른 출사광의 세기를 나타낸 그래프들이다.
도 9a는 종래 구조에 따른 양자점을 이용한 색변환 장치를 포함하는 표시 장치의 출력광의 파장(wavelength)에 따른 광의 세기(intensity of light)를 나타낸 그래프이다.
도 9a를 참조하면, 상기 표시 장치가 백색광(WHITE)을 출력하는 경우, 청색광(BLUE), 녹색광(GREEN) 및 적색광(RED)이 혼색되어 상기 백색광을 이룰 수 있다. 그런데, 상기 백색광은 약 450nm 파장의 상기 청색광의 피크(peak)와 약 550nm 파장의 상기 녹색광의 피크 사이에 약 500nm 파장의 원치 않는 시안(cyan) 피크가 형성되며, 이에 따라 표시 영상의 색좌표가 원치 않게 변형되어 표시 품질이 저하될 수 있다. 상기 시안 피크는 위에서 설명한 바와 같이 원치 않는 편광된 청색광이 출력됨에 따른 것일 수 있다.
도 9b는 도 2의 표시 장치의 출력광의 파장에 따른 광의 세기를 나타낸 그래프이다.
도 9b를 참조하면, 도 9a의 표시 장치와 달리, 상기 도 2의 표시 장치가 백색광(WHITE)을 출력하는 경우, 상기 시안 피크가 형성되지 않을 수 있다. 이는, 위에서 설명한 바와 같이 원치 않는 편광된 청색광이 상기 제3 편광 소자(POL3)에 의해 차단되기 때문이다. 이에 따라, 표시 장치의 표시 품질이 향상될 수 있다.
도 9c는 상기 제3 편광 소자(POL3)의 편광축과 상기 제2 편광 소자(POL2)의 편광축이 이루는 각도에 따른 상기 표시 장치의 출력광의 파장에 따른 광의 세기를 나타낸 그래프이다.
상기 각도가 0도인 경우, 상기 원치 않는 편광된 청색광이 상기 제3 편광 소자(POL3)에 의해 차단되지 않으므로, 약 500nm 파장 부근에서 원치 않는 광이 출력될 수 있다. 상기 각도가 90도인 경우, 상기 원치 않는 편광된 청색광이 상기 제3 편광 소자(POL3)에 의해 차단되므로, 상기 약 500nm 파장 부근에서의 원치 않는 광의 출력이 최소화 될 수 있다. 한편, 필요에 따라 상기 약 500nm 파장 부근에서의 출력광의 세기를 상기 각도를 조절하여 조절 할 수 있으며, 도면상에는 상기 각도가 45도인 경우 출력광의 세기가 표시 되어 있으며, 이는 상기 각도가 0도인 경우와 상기 각도가 90도 인경우의 사이 값임을 알 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 표시 장치는 광을 발생하는 백라이트 유닛, 상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 제1 편광 소자, 상기 제1 편광 소자 상에 배치되는 제3 편광 소자, 상기 제1 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되는 제2 편광 소자, 상기 제1 편광 소자와 상기 제2 편광 소자 사이에 배치되는 액정층, 상기 제2 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되고, 투과하는 광의 색을 변환하는 색변환 물질을 포함하는 색변환층을 포함한다. 상기 제3 편광 소자의 편광축은 상기 제2 편광 소자의 편광축과 평행하지 않도록 배치된다. 이에 따라, 상기 백라이트 유닛으로 부터 발생하여, 상기 제1 편광 소자, 상기 액정층, 상기 제2 편광 소자 및 상기 색변환층를 통과한 광 중에서, 상기 색변환층에서 상기 색변환 구조에 의해 비편광된 광으로 변환된 광 성분은 상기 제3 편 소자를 통과하고, 상기 색변환 구조에 의해 변환되지 않고, 상기 제2 편광 소자에 의한 편광 성질을 그대로 유지하는 광 성분은 상기 제3 편광 소자를 통과하지 못하게 된다. 이에 따라, 최종적으로 원하는 광 성분만이 상기 제3 편광 소자를 통과할 수 있으므로 상기 표시 장치의 표시 품질이 향상될 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 상기 제3 편광 소자의 편광축은 상기 제2 편광 소자의 편광축이 이루는 각도를 적절히 조절하여 원하는 출력 색좌표를 얻을 수 있다.
또한, 상기 표시 장치는 반사 방지 필름 및/또는 1/4파 판을 더 포함하여 외광 반사를 최소화 하여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 제1 베이스 기판 200: 제2 베이스 기판
210: 청색광 차단 패턴 215: 광 재활용 필터
220: 평탄화층 230: 캡핑층
PX1: 제1 화소 영역 PX2: 제2 화소 영역
PX3: 제3 화소 영역 BLU: 백라이트 유닛
POL1: 제1 편광 소자 TFTL: 박막 트랜지스터 층
LC: 액정층 POL2: 제2 편광 소자
R: 제1 색변환 패턴 G: 제2 색변환 패턴
B: 제3 색변환 패턴 CCS: 색변환층
BM: 차광 패턴

Claims (20)

  1. 광을 발생하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 제1 편광 소자;
    상기 제1 편광 소자 상에 배치되는 제3 편광 소자;
    상기 제1 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되는 제2 편광 소자;
    상기 제1 편광 소자와 상기 제2 편광 소자 사이에 배치되는 액정층;
    상기 제2 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되고, 투과하는 광의 색을 변환하는 색변환 물질을 포함하는 색변환층을 포함하고,
    상기 제3 편광 소자의 편광축은 상기 제2 편광 소자의 편광축과 평행하지 않으며,
    상기 백라이트 유닛은 청색광을 발생하고,
    상기 색변환층은 청색광 차단 패턴, 제1 색변환 패턴, 제2 색변환 패턴, 및 제3 색변환 패턴을 포함하고,
    상기 청색광 차단 패턴은 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 제2 색변환 패턴과 중첩하고, 상기 제1 색변환 패턴은 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자 및/또는 적색 형광체를 포함하고, 상기 제2 색변환 패턴은 녹색의 양자점 입자 및/또는 녹색 형광체를 포함하고, 상기 제3 색변환 패턴은 산란 입자 및/또는 청색 색소(blue pigment)를 포함하며,
    상기 백라이트 유닛에서 발생한 상기 청색광은 상기 제1 편광 소자, 상기 액정층 및 상기 제2 편광 소자를 차례로 통과하면서 편광된 청색광으로 변환되고,
    상기 편광된 청색광이 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 청색광 차단 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 적색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과하고,
    상기 편광된 청색광이 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 청색광 차단 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 녹색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과하고,
    상기 편광된 청색광이 상기 제3 색변환 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 청색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 편광 소자의 편광축과 상기 제2 편광 소자의 편광축은 서로 수직한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 색변환층을 통과한 상기 비편광된 적색광, 상기 비편광된 녹색광 및 상기 비편광된 청색광은 상기 제3 편광 소자를 통과하면서 편광된 적색광, 편광된 녹색광 및 편광된 청색광으로 변환되고,
    상기 편광된 청색광은 상기 제3 편광 소자를 통과하지 못하거나 일부만 통과하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 색변환 패턴, 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 제3 색변환 패턴 상 에 배치되는 평탄화층을 더 포함하고,
    상기 제2 편광 소자는 와이어 그리드 편광 소자이고, 상기 평탄화층 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 평탄화층과 상기 제1 색변환 패턴, 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 제3 색변환 패턴 사이에 배치되는 광 재활용 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 색변환층과 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되는 제2 베이스 기판을 더 포함하고,
    상기 제3 편광 소자는 폴리비닐알콜(PVA) 편광판으로, 상기 제2 베이스 기판 상에 부착된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 제1 베이스 기판; 및
    상기 제1 베이스 기판 상에 배치되고 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 층을 더 포함하고,
    상기 제1 편광 소자는 상기 제1 베이스 기판 상에 부착되는 폴리비닐알콜(PVA) 편광판이거나 상기 제1 베이스 기판 상에 형성된 와이어 그리드 편광 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 편광 소자와 상기 색변환층 사이에 배치되는 1/4파 판(quarter wave plate)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제3 편광 소자 상에 배치된 반사 방지 필름을 더 포함하고,
    상기 반사 방지 필름은 굴절율이 상대적으로 작은 저굴절율 층과 굴절율이 상대적으로 큰 고굴절율 층이 교대로 반복하여 배치된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 편광 소자의 편광축과 상기 제2 편광 소자의 편광축은 서로 0도 초과 90도 미만의 예각을 이루는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 편광 소자, 상기 제2 편광 소자 및 상기 제3 편광 소자는 선편광판(linear polarizer)인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 청색광을 발생하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 상에 배치되는 제1 편광 소자;
    상기 제1 편광 소자 상에 배치되는 제3 편광 소자;
    상기 제1 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되는 제2 편광 소자;
    상기 제1 편광 소자와 상기 제2 편광 소자 사이에 배치되는 액정층; 및
    상기 제2 편광 소자와 상기 제3 편광 소자 사이에 배치되고, 투과하는 광의 색을 변환하는 색변환 물질을 포함하는 색변환층을 포함하고,
    상기 제3 편광 소자의 편광축은 상기 제2 편광 소자의 편광축과 평행하지 않고,
    상기 색변환층은 청색광 차단 패턴, 적색의 양자점(Quantum Dot; QD) 입자를 포함하는 제1 색변환 패턴, 녹색의 양자점 입자를 포함하는 제2 색변환 패턴, 및 산란 입자를 포함하는 제3 색변환 패턴을 포함하며,
    상기 청색광 차단 패턴은 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 제2 색변환 패턴과 중첩하고,
    상기 백라이트 유닛에서 발생한 상기 청색광은 상기 제1 편광 소자, 상기 액정층 및 상기 제2 편광 소자를 차례로 통과하면서 편광된 청색광으로 변환되고,
    상기 편광된 청색광이 상기 제1 색변환 패턴 및 상기 청색광 차단 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 적색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과하고,
    상기 편광된 청색광이 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 청색광 차단 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 녹색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과하고,
    상기 편광된 청색광이 상기 제3 색변환 패턴을 통과할 때는, 일부는 비편광된 청색광으로 변환되고, 일부는 상기 편광된 청색광으로 그대로 통과하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제3 편광 소자의 편광축과 상기 제2 편광 소자의 편광축은 서로 수직한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 삭제
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 제3 편광 소자와 상기 색변환층 사이에 배치되는 1/4파 판(quarter wave plate)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제3 편광 소자 상에 배치된 반사 방지 필름을 더 포함하고,
    상기 반사 방지 필름은 굴절율이 상대적으로 작은 저굴절율 층과 굴절율이 상대적으로 큰 고굴절율 층이 교대로 반복하여 배치된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 색변환 패턴, 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 제3 색변환 패턴 상 에 배치되는 평탄화층; 및
    상기 평탄화층과 상기 제1 색변환 패턴, 상기 제2 색변환 패턴 및 상기 제3 색변환 패턴 사이에 배치되는 광 재활용 필터를 더 포함하고,
    상기 제2 편광 소자는 와이어 그리드 편광 소자이고, 상기 평탄화층 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.


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