KR20090025590A

KR20090025590A - 후방 산란을 감소시킨 포토 루미네선트 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20090025590A
Application number: KR1020070090554A
Authority: KR
Inventors: 황성모; 이문규
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-11

Abstract

후방 산란을 감소시킨 포토 루미네선트 액정 표시 장치가 개시된다.

개시된 액정 표시 장치는, 제1 파장의 광을 조사하는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛으로부터 조명된 광의 제1 편광의 광을 투과시키는 제1 편광자; 입사광의 투과율을 제어하는 액정층; 상기 액정층을 투과한 광의 제2 편광의 광을 투과시키는 제2 편광자; 상기 제2 편광자를 투과한 광을 이용하여 칼라 광을 발산하기 위해 상기 제1 파장의 광을 투과시키는 제1셀, 상기 제1 파장의 광을 이용하여 제2 파장의 광을 발산하는 제1 루미네선트 물질을 가지는 제2셀, 상기 제1 파장의 광을 이용하여 제3 파장의 광을 발산하는 제2 루미네선트 물질을 가지는 제3셀을 포함하는 칼라 형성층; 상기 제2 편광자와 칼라 형성층 사이에 배치된 것으로, 상기 칼라 형성층에서 후방으로 산란되는 광 중에서 제1 원편광은 반사시키고, 제2 원편광은 상기 제2 편광자에 흡수되는 편광으로 변환하는 후방 산란 감소 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

후방 산란을 감소시킨 포토 루미네선트 액정 표시 장치{Photo-luminescent liquid crystal display with reduced backscattering}

본 발명은 포토 루미네선트 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 후방 산란을 감소시켜 영상 화질의 저하를 방지한 포토 루미네선트 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD)는 수광형 평판 디스플레이 장치로서 별도의 광원이 필요하다. 이러한 광원으로 사용되는 것이 백라이트 유닛(back light unit)이다. 백라이트 유닛은 광원의 배치 형태에 따라서 직하형(direct light type)과, 측광형(edge light type)으로 분류된다. 직하형은 액정 패널의 바로 아래에 설치된 램프가 광을 액정 패널에 직접 조사하는 방식이다.

직하형은 광원을 넓은 면적에 자유롭고 효과적으로 배치할 수 있기 때문에 LCD TV와 같은 대형 디스플레이에 적합하고, 측광형은 광원이 도광판의 측면이라는 제한된 위치에 배치되므로 모니터나 휴대폰에 채용되는 중소형 디스플레이에 적합하다.

한편, 액정 표시 장치에서 칼라 영상을 구현하기 위해 칼라 필터를 사용하는 예가 많다. 하지만, 칼라 필터는 입사광 중 투과 밴드에 해당하는 칼라 광만을 투과시키고 나머지 2/3의 광은 흡수하므로 광 이용 효율이 매우 낮은 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 단일 파장의 광을 조명하는 백라이트를 사용하고, 칼라 필터 대신 빛에 의해 여기되어 스스로 빛을 내는 루미네선트 재료를 사용하여 칼라를 구현하는 포토 루미네슨트 액정 표시 장치가 연구되고 있다. 하지만, 루미네선트 재료에서 산란되는 광은 영상을 표시하기 위해 전방으로 발산되는 것뿐만 아니라 후방으로도 발산되어 이웃하는 화소에 크로스토크로 작용하거나 정면 출사 광 효율의 저하를 초래하여 화질이 저하된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 후방 산란을 감소시켜 화질이 저하되는 것을 막고 광 이용 효율을 향상한 포토 루미네선트 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제1 파장의 광을 조사하는 백라이트 유닛; 상기 백라이트 유닛으로부터 조명된 광의 제1 편광의 광을 투과시키는 제1 편광자; 입사광의 투과율을 제어하는 액정층; 상기 액정층을 투과한 광의 제2 편광의 광을 투과시키는 제2 편광자; 상기 제2 편광자를 투과한 광을 이용하여 칼라 광을 발산하기 위해 상기 제1 파장의 광을 투과시키는 제1셀, 상기 제1 파장의 광을 이용하여 제2 파장의 광을 발산하는 제1 루미네선트 물질을 가지는 제2셀, 상기 제1 파장의 광을 이용하여 제3 파장의 광을 발산하는 제2 루미네선트 물질을 가지는 제3셀을 포함하는 칼라 형성층; 상기 제2 편광자와 칼라 형성층 사이에 배치된 것으로, 상기 칼라 형성층에서 후방으로 산란되는 광 중에서 제1 원편광은 반사시키고, 제2 원편광은 상기 제2 편광자에 흡수되는 편광으로 변환하는 후방 산란 감소 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 후방 산란을 감소시킨 포토 루미네선트 액정 표시 장치를 제공한다.

상기 후방 산란 감소 유닛은, 상기 제2 편광자 위에 배치된 1/4 파장판; 상기 1/4 파장판 위에 배치된 것으로, 입사광 중 상기 제1 파장의 광은 투과시키고, 제2 파장과 제3 파장의 제1 원편광은 반사시키고, 제2 파장과 제3 파장의 제2 원편광은 투과시키는 콜레스테릭 액정층;을 포함한다.

상기 제1 파장은 460-470nm 범위 내의 파장을 가질 수 있다.

상기 제1 편광자는 상기 백라이트 유닛으로부터 조명된 광의 제1 편광의 광을 투과시키고, 제1 편광에 수직한 제2 편광의 광을 반사시키는 반사형 편광자일 수 있다.

상기 제1 편광자는 와이어 그리드 편광자일 수 있다.

상기 제1 편광자는 상기 액정층의 하부에 인셀 구조로 구비될 수 있다.

상기 백라이트 유닛은, 휘도 반치각 각도가 15도 내의 범위로 콜리메이팅되어 있는 제1 파장의 광을 조사할 수 있다.

상기 백라이트 유닛은, 광원; 하면에 상기 광원으로부터 조사된 광의 광축에 대해 수직한 방향으로 배열된 제1 프리즘과, 상면에 상기 제1 프리즘과 직교하는 방향으로 배열된 제2 프리즘을 포함하여 입사광을 콜리메이팅하는 도광판;을 포함할 수 있다.

상기 제1 셀은 투명 산란자를 포함할 수 있다.

상기 백라이트 유닛의 후방에 편광 전환층과 반사층을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 칼라 구현을 위한 루미네선트 재료에서 후방 산란되는 광을 감소시켜 영상 신호 빔의 노이즈로 작용하는 크로스토크를 감소시키고, 정면 출사 광량을 증대시켜 광 이용 효율을 증대시킨다.

또한, 본 발명에서는 단일 파장의 광을 제공하여 액정의 변조 성능의 최적화를 도모하고, 루미네선트 재료의 산란 특성을 이용하여 액정 표시 장치의 시야 각을 넓힐 수 있다. 또한, 반사형 편광자를 이용하여 백라이트 유닛에서 액정 셀로 공급되는 광을 편광 분리 및 재활용 함으로써 광 이용 효율을 개선할 수 있다. 또한, 흡수형 칼라 필터에 의한 광 손실을 근본적으로 해결할 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토 루미네선트 액정 표시 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 도 1을 참조하면, 광을 공급하기 위한 백라이트 유닛(10)과, 백라이트 유닛(10)으로부터 조명된 광의 투과율을 조절하는 액정층(25)과, 루미네선트 물질을 포함하여 칼라 광을 발산하는 칼라 형성층(35)과, 상기 액정층(25)과 칼라 형성층(35) 사이에 구비되어 칼라 형성층(35)으로부터 후 방으로 산란된 광의 일부를 전방으로 리사이클링시키고 나머지 광은 액정층(25)으로 되돌아가지 않도록 차단하는 후방 산란 감소 유닛(28)을 포함한다.

상기 백라이트 유닛(10)은 직하형뿐만 아니라 측광형으로 구성하는 것이 가능하다. 측광형으로 구성하는 경우 광원과 도광판을 포함할 수 있다. 상기 백라이트 유닛(10)은 단일 파장의 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 상기 백라이트 유닛(10)은 청색 파장의 광을 조사할 수 있으며, 460-470nm 범위의 파장을 가질 수 있다. 하지만, 백라이트 유닛(10)으로부터 공급되는 광은 여기에 한정되는 것은 아니며 상기 칼라 형성층(35)에서의 루미네선트 물질에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 루미네선트 물질을 여기시키기 위해 필요한 에너지를 공급해 줄 수 있는 파장의 광이면 된다.

상기 백라이트 유닛(10)으로부터 출사된 광은 일반적으로 무편광의 광이며, 이 광 중 소정 편광의 광을 투과시키기 위해 제1 편광자(15)가 구비된다. 상기 제1 편광자(15)는 예를 들어 제1 편광의 광은 투과하고 제2 편광의 광은 흡수하는 흡수형 편광자이거나 또는 제1 편광의 광은 투과하고 제2 편광의 광은 반사하는 반사형 편광자일 수 있다. 이하에서, 제1 편광과 제2 편광은 직선 편광을 나타낸다. 상기 제1 편광자(15)와 액정층(25) 사이에는 제1 투명기판(20)이 구비될 수 있다. 상기 액정층(25) 위에 제2 편광자(27)가 구비되고, 상기 제1 편광자(15)와 제2 편광자(27)는 투과시키는 편광 방향이 서로 직교하는 방향을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 편광자(15)가 p편광의 광을 투과하고, 제2 편광자(27)가 s편광의 광을 투과한다.

상기 후방 산란 감소 유닛(28)은 상기 칼라 형성층(35)에서 후방으로 산란되는 광 중에서 제1 원편광은 반사시키고, 제2 원편광은 상기 제2 편광자(27)에 흡수되는 편광으로 변환하여 칼라 형성층(35)으로부터의 후방 산란 광을 감소시킨다. 상기 후방 산란 감소 유닛(28)은 1/4 파장판(30)과, 콜레스테릭 액정층(Cholesteric Liquid Crystal layer)(33)을 포함할 수 있다. 상기 1/4 파장판은 제2 편광자(27)를 통과한 직선 편광의 광을 원편광으로 변환하거나 상기 칼라 형성층(35)에서 후방 산란된 광 중 원편광을 직선 편광으로 변환한다. 상기 1/4 파장판(30)은 광 경화성 액정을 코팅한 후 UV를 조사하여 광경화 공정으로 용이하게 제작될 수 있다.

상기 콜레스테릭 액정층(33)은 제1 원편광은 투과시키고, 제2 원편광은 반사시킨다. 또한, 상기 콜레스테릭 액정층(33)은 파장 선택성을 가지도록 제작될 수 있다. 예를 들어, 소정 파장 영역의 광에 대해서는 편광 방향에 관계없이 모두 투과시키고, 그 이외의 파장 영역의 광에 대해서는 제1 원편광은 투과시키고, 제2 원편광은 반사시키도록 제작될 수 있다. 콜레스테릭 액정층은 나선형 구조를 가지고 특정 주기로 연속 배열된 액정의 한 종류로 나선 방향과 주기에 해당하는 특정 파장 대역 성분의 제1 원편광, 예를 들어 우원편광만을 반사시키고, 특정 파장 대역의 제2 원편광, 예를 들어 좌원편광 및 상기 특정 파장 대역 이외의 다른 파장의 광을 투과시키는 특성을 가질 수 있다. 콜레스테릭 액정층의 나선 방향과 주기 그리고 액정층의 적층수를 적절히 조절하여 선택적 원편광 반사 특성을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 콜레스테릭 액정층(33)은 단일 반사 파장 밴드를 가지는 모노 크로믹 콜레스테릭 액정(monochromic cholesteric liquid crystal)을 코팅한 후 UV 또는 열 경화를 통해 경화하는 공정을 반복함으로써 제작되거나, 또는 다중 반사 파장 밴드를 가지는 포토크로믹 콜레스테릭 액정(photochromic cholesteric liquid crystal)을 코팅한 후 조사하는 UV 또는 열의 세기를 순차적으로 조절함으로써 제작될 수 있다.

상기 칼라 형성층(35)은 포토 루미네선트 물질을 포함하여 칼라 광을 발산한다. 포토 루미네선트 물질은 입사광에 의해 여기되어 입사광의 파장보다 길거나 같은 파장의 광을 방출하는 것으로, 형광 물질(fluorescent material) 또는 인광 물질(phosphorescent material)이 사용될 수 있다. 상기 칼라 형성층(35)은 포토 루미네선트 물질을 이용하여 칼라 광을 발산시키므로 칼라 필터에 비해 광 이용 효율을 높일 수 있다. 칼라 형성층(35)은 서로 다른 파장의 칼라 광을 형성하는 제1셀(35a), 제2셀(35b), 제3셀(35c)가 반복적으로 배열되어 구성될 수 있으며, 각 셀들 사이에 블랙 메트릭스(36)가 구비될 수 있다.

백라이트 유닛(10)에서 제1 파장의 광을 공급할 때, 상기 제1셀(35a)은 제1 파장의 광을 그대로 투과하고, 제2셀(35b)과 제3셀(35c)은 제1 파장보다 긴 제2 및 제3 파장의 광을 발산하는 포토 루미네선트 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1셀(35a)은 앞으로 직진하는 광의 시야각을 넓히기 위해 투명 산란자를 구비할 수 있다. 상기 블랙 메트릭스(36)는 이웃하는 셀들에서 나오는 칼라광이 혼합되어 크로스토크로 작용하는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 칼라 형성층(35)의 상부에는 제2 투명 기판(40)이 구비되고, 제1 투명 기판(20)의 상부와 제2 편광자(27)의 하부에 액정층(25)에 전압을 인가하여 광의 투과율을 조절하기 위한 전극이 각각 구비될 수 있다. 그리고, 상기 제2 투명 기판(40)의 상부에는 외부광이 칼라 형성층에 입사되어 원하지 않는 포토 루미네선트 물질의 여기되는 것을 방지하기 위해 자외선 차단층(45)이 더 구비될 수 있다.

도 2a는 도 1에 도시된 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이 도면에서는 광의 경로를 나타내기 위해 편의상 각 층 사이를 떨어뜨려 도시하였으며, 제2 편광자(27) 이후의 광에 대해서만 도시한다.

백라이트(10)에서 제1 파장의 광, 예를 들어 청색 파장의 광을 조명하고, 제1 편광자(15)에서 제1 편광, 예를 들어 p 편광의 광이 투과되어 액정층(25)으로 입사된다고 가정한다. 액정층(25)에 의해 각 셀마다 투과율이 조절된 후 제2 편광자(27)를 통해 제2 편광, 예를 들어 s편광(L_1s)이 출력된다. 상기 s편광(L_1s)은 1/4 파장판(30)에 의해 우원편광으로 전환되고, 콜레스테릭 액정층(33)을 투과하여 칼라 형성층(35)으로 입사한다. 상기 콜레스테릭 액정층(33)은 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 제1 파장의 광(B)에 대해서는 편광 방향에 관계없이 우원편광과 좌원편광(B_R,L) 모두 투과하고, 제1 파장보다 긴 제2 및 제3 파장의 광(G)(R)에 대해서는 우원편광은 반사하고 좌원편광(G_L)(R_L)은 투과하도록 제작될 수 있다. 따라서, 1/4파장판(30)을 통과한 제1 파장의 우원편광(L_1R)은 모두 칼라 형성층(35)으로 입사한다. 칼라 형성층(35)은 제1 파장의 광을 투과시키는 제1셀(35a), 제1 파장보다 긴 제2 파장의 광과 제3 파장의 광을 생성하는 제2 및 제3 셀(35b)(35c)을 포함한 다. 상기 제2셀(35b)은 제1파장보다 길고 제3파장보다 짧은 파장을 가지는 광을 생성하는 제1 포토 루미네선트 물질을 포함하고, 제3셀(35c)은 제1 파장보다 길고 제2파장보다 긴 파장을 가지는 광을 생성하는 제2 포토 루미네선트 물질을 포함한다. 예를 들어, 제1 파장은 청색 파장(B), 제2 파장은 녹색 파장(G), 제3 파장은 적색 파장(R)일 수 있다.

제1 파장의 우원편광(L_1R)이 제1셀(35a)에 입사되면, 그대로 제1셀(35a)과 제2 투명기판(40)과 자외선 차단층(45)을 통과해 청색 파장의 광(B)으로 출력된다. 제1 파장의 우원편광(L_1R)이 제2셀(35b)에 입사되면, 제1 포토 루미네선트 물질이 여기되어 제2 파장의 광이 방출된다. 제2 파장의 광은 전방으로 출력되는 한편, 후방으로도 전파된다. 후방으로 전파된 제2 파장의 광 중 우원편광(L_2R)은 콜레스테릭 액정층(33)에서 반사되어 제2셀(35b)로 재입사된 후 외부로 출력된다. 그리고, 후방으로 산란된 제2 파장의 좌원편광(L_2L)은 콜레스테릭 액정층(33)을 통과하고, 1/4 파장판(30)에 의해 제1 편광, 예를 들어 p편광(L_2P)으로 전환되어 제2 편광자(27)에 입사된다. 상기 제2 파장의 p편광(L_2P)은 제2 편광자(27)에 의해 흡수된다.

제1 파장의 우원편광(L_1R)이 제3셀(35c)로 입사되면, 제2 포토 루미네선트 물질이 여기되어 제3 파장의 광이 방출된다. 제3 파장의 광은 전방으로 출력되는 한편, 후방으로도 전파된다. 후방으로 전파된 제3 파장의 광 중 우원편광(L_3R)은 콜레스테릭 액정층(33)에서 반사되어 제3셀(35c)로 재입사된 후 외부로 출력된다. 그 리고, 후방으로 산란된 제3 파장의 좌원편광(L_3L)은 콜레스테릭 액정층(33)을 통과하고, 1/4 파장판(30)에 의해 제1 선편광, 예를 들어 p편광(L_3P)으로 전환되어 제2 편광자(27)에 입사된다. 상기 제3 파장의 p편광(L_3P)은 제2 편광자(27)에 의해 흡수된다 .

상술한 바와 같이 칼라 형성층(35)에서 후방 산란된 광 중 일부 광은 리사이클링되어 전방으로 출력됨으로써 칼라 영상을 형성하는 유효광으로 사용된다. 그리고 나머지 광은 제2 편광자(27)에 의해 흡수되어 액정층(25)으로 입사되는 것이 차단됨으로써 액정층(25)의 이웃하는 셀에 크로스토크로 작용하는 것을 방지한다. 한편, 포토 루미네선트 물질에 의해 생성되는 광은 전체 방향으로 산란되므로 전방으로 출력되는 유효광은 넓은 시야각을 확보할 수 있는 이점이 있다. 상기 제1셀(35a)에서 출사되는 제1 파장의 광에 대해서도 넓은 시야각을 확보하기 위해 제1셀(35a)은 투명한 산란자를 포함할 수 있다.

다음, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 루미네선트 액정 표시 장치를 도시한 것이다.

본 실시예에 따른 포토 루미네선트 액정 표시 장치는 백라이트 유닛(110)과, 상기 백라이트 유닛(110)의 후방에 구비된 편광 변환층(105)과, 상기 편광 변환층(105)을 통과한 광을 반사시키는 반사층(100)과, 제1 편광자(120)와, 액정층(125)과, 제2 편광자(127)와, 후방 산란 감소 유닛(128)과, 칼라 형성층(135)을 포함한다.

상기 제1 편광자(120)는 반사형 편광자로서 예를 들어, 와이어 그리드 편광자(Wire Grid Polarizer)일 수 있다. 와이어 그리드 편광자는 기판에 금속 와이어가 주기적이며 평행하게 배열되어 있으며, 금속 와이어의 배열 주기가 입사광의 파장보다 작으면, 회절이 일어나지 않기 때문에 편광자로서 작동이 가능하다. 구체적으로 와이어 그리드 편광자는 금속 와이어에 수직한 편광은 투과하고, 평행한 편광은 반사한다. 와이어 그리드 편광자는 한 편광은 투과하고 다른 편광은 반사하는 특성으로 인해 액정 표시 장치에 사용될 수 있다. 상기 편광 변환층(105)과 반사층(100)은 상기 제1 편광자(120)에서 반사된 광을 액정층(125)에 재반사시켜 리사이클링하기 위한 것이다.

상기 제1 편광자(120)는 액정층(125) 하부에 인셀(In-cell) 구조로 구비될 수 있다. 상기 제1 편광자(120)와 백라이트 유닛(110) 사이에 제1 투명 기판(115)이 구비되고, 상기 칼라 형성층(135) 위에 제2 투명 기판(140)이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 제2 투명 기판(140) 위에 자외선 차단층(145)이 더 구비될 수 있다. 상기 칼라 형성층(128)은 1/4파장판(130)과 콜레스테릭 액정층(133)을 포함하고, 칼라 형성층(135)은 서로 다른 칼라 광을 방출하는 제1 내지 제3 셀(135a)(135b)(135c)을 포함한다. 상기 제1 내지 제3 셀들 사이에는 블랙 메트릭스(136)가 구비되어 있다. 상기 1/4파장판(130)과 콜레스테릭 액정층(133)에 의해 칼라 형성층(135)의 후방 산란광을 감소시키는 작용은 도 2a를 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

이하에서는, 반사층(100), 편광 변환층(105), 백라이트(110) 및 제1 편광 자(120)들 사이에서의 광의 동작에 대해 설명한다. 백라이트 유닛(110)에서 출사된 광은 무편광의 광으로, 무편광의 광은 제1 편광(L_P)과 제2 편광(L_S)의 성분으로 나누어 고려될 수 있다. 제1 편광(L_P)은 제1 편광자(120)를 투과하고, 제2 편광(L_S)은 제1 편광자(120)에서 반사된다. 제1 편광자(120)에서 반사된 제2 편광(L_S)은 백라이트 유닛(110)을 투과하여 편광 변환층(105)으로 입사된다. 제2 편광(L_S)은 상기 편광 변환층(105)에 의해 제1 편광(L_P)으로 변환되고 반사층(100)에 의해 반사되어 백라이트 유닛(110)과 제1 투명 기판(115)을 통과해 제1 편광자(120)로 입사된다. 제1 편광(L_P)으로 변환된 광은 제1 편광자(120)를 통과하여 액정층(125)으로 입사하여 유효광으로 사용된다. 이와 같이 반사형 제1 편광자(120)와, 편광 변환층(105), 반사층(100)에 의해 제1 편광자(120)에서 반사된 광을 리사이클링시킴으로써 광 이용 효율을 높일 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 액정층(125)에 입사된 광은 각 셀별로 투과율이 조절된 후 후방 산란 감소 유닛(128)과 칼라 형성층(135)에서 다시 리사이클링 되어 광 이용 효율을 개선한다.

한편, 상기 백라이트 유닛(110)은 측광형 또는 직하형으로 구성하는 것이 가능하다. 도 4a 및 도 4b는 측광형 백라이트 유닛의 일 예를 나타낸 것으로서, 도광판(210)의 일측에 광원(200)이 구비되어 있다. 상기 광원(200)은 LED와 같은 점광원으로 구성되고, 복수 개의 광원이 일정한 간격으로 배열되어 있다. 상기 도광판(210)은 하면에 상기 광원(200)으로부터 출사된 광의 광축 방향에 대해 수직한 방향으로 배열된 제1 프리즘(212)을 구비하고, 상면에 상기 제1 프리즘(212)과 직교하는 방향으로 배열된 제2 프리즘(215)을 포함한다.

액정은 입사광의 입사각에 따른 투과 특성이 많이 다르기 때문에 가능한 액정층에 대해 콜리메이팅된 광을 공급하는 것이 좋다. 즉, 백라이트 유닛(110)에서 단일 파장의 콜리메이팅된 광을 제공함으로써 경사 입사광으로 인한 화질 저하를 방지할 수 있다. 상기 제1 프리즘(212)은 도광판 길이 방향의 광축(y 방향)에 대해 콜리메이팅 역할을 하며, 상기 제2 프리즘(215)은 도광판을 진행하는 광의 광원 배치 방향 즉, 도광판의 폭 방향(x 방향)에 대해 콜리메이팅하는 역할을 각각 수행한다. 도 4b를 참조하면, 상기 제1 프리즘(212)은 제1 및 제2 프리즘면(212a)(212b)을 포함하고, 도광판(210)의 수평면에 대해 제1 프리즘면(212a)의 기울기 각도를 α라고 하고, 제2 프리즘면(212b)의 기울기 각도를 β라고 한다. 제2 프리즘(215)은 이등변 삼각형 형태가 바람직하며 프리즘의 꼭지각을 일정하게 유지하고, 제1 프리즘(212)은 도광판의 입광부에서 대광부까지 균일한 휘도를 달성하기 위해 위치별로 α, β의 크기를 다르게 형성할 수 있다. 예를 들어, α는 입광부에서 대광부로 갈수록 크기를 크게 하고, β는 입광부에서 대광부로 갈수록 작게 구성할 수 있다. 예시적으로 제2 프리즘(215)의 꼭지각에 따른 영향을 살펴보기 위해 α=2도, β=45도이고, 제2 프리즘(215)의 꼭지각이 각각 180도(평면), 150도, 120도, 100도, 80도일 때, 출사량과 콜리메이션 정도를 구해 보면 프리즘 꼭지각이 100도일 때 휘도 반치각 각도가 15도 내의 범위로 콜리메이션이 가장 좋게 나타났다.

본 실시예에서는 상술한 바와 같이 백라이트 유닛(110)에서 콜리메이팅된 광 을 조사하여 액정의 광 변조 성능을 최적화하고, 반사형 편광자를 구비하여 광 이용 효율을 증대하였으며, 포토 루미네선트 물질을 포함하는 칼라 형성층으로부터 후방으로 산란되는 광을 감소시켜 크로스토크로 인한 화질 저하를 줄인다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 포토 루미네선트 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 2a는 도 1에 도시된 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 2b는 도 1에 도시된 액정 표시 장치에 구비된 콜레스테릭 액정층에서의 입사광의 파장에 따른 반사율을 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 루미네선트 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 루미네선트 액정 표시 장치에 구비된 백라이트 유닛의 일 예를 도시한 것이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 설명>

10,110 백라이트 유닛, 15,27,120,127, 편광자

20,40,115,140 투명기판, 25,125 액정층

28,128 후방 산란 감소 유닛, 30,130 1/4 파장판

33,133 콜레스테릭 액정층, 35,135 칼라 형성층

100 반사층, 105 편광 전환층

Claims

제1 파장의 광을 조사하는 백라이트 유닛;

상기 백라이트 유닛으로부터 조명된 광의 제1 편광의 광을 투과시키는 제1 편광자;

입사광의 투과율을 제어하는 액정층;

상기 액정층을 투과한 광의 제2 편광의 광을 투과시키는 제2 편광자;

상기 제2 편광자를 투과한 광을 이용하여 칼라 광을 발산하기 위해 상기 제1 파장의 광을 투과시키는 제1셀, 상기 제1 파장의 광을 이용하여 제2 파장의 광을 발산하는 제1 루미네선트 물질을 가지는 제2셀, 상기 제1 파장의 광을 이용하여 제3 파장의 광을 발산하는 제2 루미네선트 물질을 가지는 제3셀을 포함하는 칼라 형성층;

상기 제2 편광자와 칼라 형성층 사이에 배치된 것으로, 상기 칼라 형성층에서 후방으로 산란되는 광 중에서 제1 원편광은 반사시키고, 제2 원편광은 상기 제2 편광자에 흡수되는 편광으로 변환하는 후방 산란 감소 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 후방 산란을 감소시킨 포토 루미네선트 액정 표시 장치.
제 1항에 있어서, 상기 후방 산란 감소 유닛은,

상기 제2 편광자 위에 배치된 1/4 파장판;

상기 1/4 파장판 위에 배치된 것으로, 입사광 중 상기 제1 파장의 광은 투과 시키고, 제2 파장과 제3 파장의 제1 원편광은 반사시키고, 제2 파장과 제3 파장의 제2 원편광은 투과시키는 콜레스테릭 액정층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 후방 산란을 감소시키는 루미네선트 액정 표시 장치.
제 1항 또는 제2 항에 있어서,

상기 제1 파장은 460-470nm 범위 내의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 후방 산란을 감소시키는 루미네선트 액정 표시 장치.
제 1항 또는 제2 항에 있어서,

상기 제1 편광자는 상기 백라이트 유닛으로부터 조명된 광의 제1 편광의 광을 투과시키고, 제1 편광에 수직한 제2 편광의 광을 반사시키는 반사형 편광자인 것을 특징으로 하는 후방 산란을 감소시키는 루미네선트 액정 표시 장치.
제 4항에 있어서,

상기 제1 편광자는 와이어 그리드 편광자인 것을 특징으로 하는 후방 산란을 감소시키는 루미네선트 액정 표시 장치.
제 4항에 있어서,

상기 제1 편광자는 상기 액정층의 하부에 인셀 구조로 구비되는 것을 특징으로 하는 후방 산란을 감소시키는 루미네선트 액정 표시 장치.
제 1항 또는 제2 항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은,

휘도 반치각 각도가 15도 내의 범위로 콜리메이팅되어 있는 제1 파장의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 후방 산란을 감소시키는 루미네선트 액정 표시 장치.
제 1항 또는 제2 항에 있어서, 상기 백라이트 유닛은,

광원;

하면에 상기 광원으로부터 조사된 광의 광축에 대해 수직한 방향으로 배열된 제1 프리즘과, 상면에 상기 제1 프리즘과 직교하는 방향으로 배열된 제2 프리즘을 포함하여 입사광을 콜리메이팅하는 도광판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 후방 산란을 감소시키는 루미네선트 액정 표시 장치.
제 1항 또는 제2 항에 있어서,

상기 제1 셀은 투명 산란자를 포함하는 것을 특징으로 하는 후방 산란을 감소시키는 루미네선트 액정 표시 장치.
제 1항 또는 제2 항에 있어서,

상기 백라이트 유닛의 후방에 편광 전환층과 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후방 산란을 감소시키는 루미네선트 액정 표시 장치.