KR20140111876A

KR20140111876A - 표시 장치

Info

Publication number: KR20140111876A
Application number: KR1020130026339A
Authority: KR
Inventors: 강종혁; 박재병; 권정현; 신성태; 이동훈; 임현덕; 조현민
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2014-09-22
Also published as: US9454936B2; US20140268634A1

Abstract

표시 장치는 복수의 화소를 갖는 표시 패널과 상기 액정 패널의 배면에 마련되어 상기 액정 패널에 서로 다른 파장 대역을 갖는 제1 및 제2 컬러광을 제공하는 제1 및 제2 광원 유닛들을 포함한다. 상기 제1 광원 유닛은 제1 파장 대역의 광을 출사하는 제1 광원과, 상기 제1 파장 대역의 광을 상기 제1 파장 대역의 광과 서로 다른 파장 대역을 갖는 제1 컬러광으로 변환하는 광변환부를 포함하고, 상기 제2 광원 유닛은 상기 제1 파장 대역의 광과 동일 컬러를 갖되, 상기 제1 컬러광과 서로 다른 파장 대역의 제2 컬러광을 방출하는 제2 광원을 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY APPARATUS}

표시 장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 표시 품질 및 응답 속도를 개선할 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 표시 장치는 공간 분할 방식(space division type)에 의한 풀 컬러를 구현하며, 이를 위해 표시 패널에는 각 서브 화소와 일대일 대응하도록 레드, 그린 및 블루 컬러 필터가 반복 배열된다. 이때, 레드, 그린 및 블루 컬러 필터의 단위 조합은 컬러 구현을 위한 최소단위로 작용하고, 표시 패널의 서브 화소 별 투과율 차이와 레드 그린 및 블루 컬러 필터의 색조합을 통해 풀 컬러를 구현한다. 이처럼, 레드, 그린 및 블루 컬러 필터를 표시 패널 내에서 공간을 달리해서 배치하므로, 공간 분할 방식이라 한다.

반면, 공간 분할 방식과 대비해서 투과율이 높고 저렴한 제조 비용으로 풀컬러 구현이 가능한 시간 분할 방식(time division type 또는 field sequential type)이 있다. 시간 분할 방식은 표시 패널 내에서 컬러 필터가 생략되고, 표시 패널의 후면에 배치되는 백라이트에는 레드, 그린 및 블루 컬러광을 각각 발하는 레드, 그린 및 블루 광원이 마련된다. 또한 단위 프레임은 시간적으로 구분되는 3 개의 필드로 나뉘며, 각 필드 별로 레드, 그린 및 블루 광원이 각각 점등되어 레드, 그린 및 블루 컬러 영상을 순차적으로 구현한다. 따라서 관찰자는 생리적 시감각에 의해 레드, 그린 및 블루 컬러 영상이 합쳐진 풀컬러 영상을 인지하게 된다.

하지만, 일반적인 시간 분할 방식 표시 장치는 제조비용 절감효과 및 투과율 향상 등의 장점에 불구하고, 눈의 깜박임이나 화면 또는 관찰자의 움직임 등으로 인해 시점이 전환될 때 순간적으로 레드, 그린 및 블루 컬러 영상이 분리 인식되는 색분리(color breakup) 현상이 나타난다.

본 발명의 목적은 표시 품질 및 응답 속도를 개선할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 소비 전력이 적고 색 재현율이 높은 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 표시 장치는 복수의 화소를 갖는 표시 패널과 상기 액정 패널의 배면에 마련되어 상기 액정 패널에 서로 다른 파장 대역을 갖는 제1 및 제2 컬러광을 제공하는 제1 및 제2 광원 유닛들을 포함한다.

상기 제1 광원 유닛은 제1 파장 대역의 광을 출사하는 제1 광원과, 상기 제1 파장 대역의 광을 상기 제1 파장 대역의 광과 서로 다른 파장 대역을 갖는 제1 컬러광으로 변환하는 광변환부를 포함하고, 상기 제2 광원 유닛은 상기 제1 파장 대역의 광과 동일 컬러를 갖되, 상기 제1 컬러광과 서로 다른 파장 대역의 제2 컬러광을 방출하는 제2 광원을 포함한다.

상기 제2 컬러광은 블루 컬러의 블루광이며, 상기 제1 광원이 방출하는 광의 파장 대역은 상기 제2 광원이 방출하는 광의 파장 대역보다 단파장 대역일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광원이 방출하는 광의 파장 대역은 435nm 내지 447nm 이며, 상기 제2 광원이 방출하는 광의 파장 대역은 448nm 내지 460nm일 수 있다

상기 표시 패널에 있어서 각 화소 내에는 제1 컬러 필터, 상기 제1 컬러 필터와 서로 다른 컬러를 갖는 제2 컬러 필터, 및 제1 및 제2 컬러 필터들이 형성되지 않은 오픈부가 구비되며, 상기 표시 패널은 프레임 단위의 영상을 표시하고, 상기 제1 및 제2 광원 유닛들은 상기 프레임을 시간적으로 구분한 제1 및 제2 서브 필드 동안 각각 상기 제1 및 제2 컬러광을 상기 표시 패널로 공급한다. 상기 각 화소는 상기 제1 및 제2 컬러 필터에 각각 대응하여 구비되는 제1 및 제2 서브 화소, 상기 오픈부에 대응하여 구비되는 제3 서브 화소를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 서브 화소는 개별 구동될 수 있다.

상기 제1 서브 필드 동안 상기 제1 내지 제3 서브 화소는 상기 제1 컬러광을 수신하여 화상을 표시하고, 상기 제2 서브 필드 동안 상기 제3 서브 화소는 상기 제1 컬러광을 수신하여 블루 영상을 표시한다.

여기서, 상기 제1 컬러광은 옐로우광일 수 있으며, 상기 제1 및 제2 컬러 필터는 레드 컬러의 레드 컬러 필터 및 그린 컬러의 그린 컬러 필터로 각각 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 표시 장치는 시/공간 분할 방식에 의해 풀컬러를 구현하므로 표시 품질 및 응답 속도가 개선된다. 본 발명에 따른 표시 장치는 또한 소비 전력이 적고 색 재현율이 높다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 시/공간분할방식에 의한 풀컬러 구현 원리를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 시간/공간분할방식에 의한 풀컬러 구현 원리를 나타낸 도면들이다.
도 4는 도 3a를 절단선 I-I'에 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 3b를 절단선 II-II'에 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 광원 유닛을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 광원과 제2 광원으로부터 출사된 광의 정규화된 스펙트럼(normalized spectrum)이다.
도 8은 제2 광원 유닛에 있어서 블루광의 파장에 따른 발광 효율(luminous efficacy)를 나타낸 그래프이다.
도 9은 제1 광원의 블루광의 파장에 따른 제1 광원 유닛의 발광 효율을 나타낸 그래프이다.
도 10은 제1 광원의 블루광의 파장에 따른 제1 광원 유닛의 정규화된 세기를 나타낸 것이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

상술한 본 발명이 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 및 효과는 첨부된 도면과 관련된 실시 예들을 통해서 용이하게 이해될 것이다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 도시되었음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(DSP)는 영상을 표시하는 표시 패널(PNL), 표시 패널(PNL)을 구동하는 게이트 구동부(GDV) 및 데이터 구동부(DDV), 상기 게이트 구동부(GDV)와 상기 데이터 구동부(DDV)의 구동을 제어하는 타이밍 컨트롤러(TCN)를 포함한다.

상기 표시 패널은 수광형 표시 패널로서, 액정 표시 패널일 수 있다. 그러나, 상기 표시 패널은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 표시 패널은 예를 들어, 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널, 전기 습윤 표시 패널, MEMS 표시 패널 등일 수 있다.

상기 표시 패널(PNL)은 다수의 게이트 라인(G1~Gn), 다수의 데이터 라인(D1~Dm) 및 다수의 화소(PX)를 포함한다. 상기 다수의 게이트 라인(G1~Gn)은 행 방향으로 연장되고 서로 평행하게 열 방향으로 배열된다. 상기 다수의 데이터 라인(D1~Dm)은 열 방향으로 연장되고, 서로 평행하게 행 방향으로 배열된다.

상기 다수의 화소(PX) 각각, 예를 들면 1번째 게이트 라인(G1)과 1번째 데이터 라인(D1)에 연결된 화소(PX)는 박막 트랜지스터(Tr) 및 액정 커패시터(Clc)를 포함한다.

상기 박막 트랜지스터(Tr)는 상기 1번째 게이트 라인(G1)에 연결된 게이트 전극, 상기 1번째 데이터 라인(D1)에 연결된 소스 전극, 및 상기 액정 커패시터(Clc)에 연결된 드레인 전극을 구비한다.

상기 타이밍 컨트롤러(TCN)는 상기 표시 장치(DSP)의 외부로부터 다수의 영상신호(RGB) 및 다수의 제어신호(CS)를 수신한다. 상기 타이밍 컨트롤러(TCN)는 상기 데이터 구동부(DDV)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 영상신호들(RGB)의 데이터 포맷을 변환하고, 변환된 영상신호들(R'G'B')을 상기 데이터 구동부(DDV)로 제공한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(TCN)는 상기 다수의 제어신호(CS)에 근거하여 데이터 제어신호(D-CS, 예를 들어, 출력개시신호, 수평개시신호 등) 및 게이트 제어신호(G-CS, 예를 들어, 수직개시신호, 수직클럭신호, 및 수직클럭바신호)를 생성한다. 상기 데이터 제어신호(D-CS)는 상기 데이터 구동부(DDV)로 제공되고, 상기 게이트 제어신호(G-CS)는 상기 게이트 구동부(GDV)로 제공된다.

상기 게이트 구동부(GDV)는 상기 타이밍 컨트롤러(TCN)로부터 제공되는 상기 게이트 제어신호(G-CS)에 응답해서 게이트 신호를 순차적으로 출력한다. 따라서, 상기 다수의 화소(PX)는 상기 게이트 신호에 의해서 행 단위로 순차적으로 스캐닝될 수 있다.

상기 데이터 구동부(DDV)는 상기 타이밍 컨트롤러(TCN)로부터 제공되는 상기 데이터 제어신호(D-CS)에 응답해서 상기 영상신호들(R'G'B')을 데이터 전압들로 변환하여 출력한다. 상기 출력된 데이터 전압들은 상기 표시 패널(PNL)로 인가된다.

따라서, 각 화소(PX)는 상기 게이트 신호에 의해서 턴-온되고, 턴-온된 상기 화소(PX)는 상기 데이터 구동부(DDV)로부터 해당 데이터 전압을 수신하여 원하는 계조의 영상을 표시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 표시 장치(DSP)는 상기 표시 패널(PNL)의 배면에 위치한 백라이트 유닛(BLU)을 더 포함한다. 상기 백라이트 유닛(BLU)은 상기 표시 패널(PNL)의 후방에서 광을 공급한다. 본 발명의 일 예로, 상기 백라이트 유닛(BLU)은 복수의 발광 다이오드(미도시)를 광원으로 채택할 수 있고, 이 경우 복수의 발광 다이오드는 인쇄회로기판 상에 일 방향을 따라 스트라이프(stripe) 형태로 배열되거나 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.

도 2는 시/공간분할방식에 의한 풀컬러 구현 원리를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 시/공간분할방식은 풀컬러 구현을 위해 상기 표시 패널(PNL, 도 1에 도시됨) 내에 서로 다른 컬러를 갖는 제1 및 제2 컬러 필터를 포함한다. 본 발명의 일 예로, 상기 제1 및 제2 컬러 필터는 레드 컬러를 갖는 레드 컬러 필터(R) 및 그린 컬러를 갖는 그린 컬러 필터(G)를 포함할 수 있다. 한 화소에 대응하는 영역을 화소 영역(PA)으로 정의할 때, 각 화소 영역(PA)에는 상기 레드 및 그린 컬러 필터(R, G)가 구비된다. 또한, 상기 각 화소 영역(PA)에는 제1 및 제2 컬러 필터(R, G)가 형성되지 않은 영역에 오픈부(W)가 형성된다. 상기 오픈부(W)는 상기 레드 및 그린 컬러 필터(R, G) 중 어느 하나의 일측에 형성될 수 있다. 상기 레드 컬러 필터(R), 상기 그린 컬러 필터(G), 및 상기 오픈부(W)는 일 방향(A1)을 따라 배열될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 다른 순서로 배열되거나, 다른 방향을 따라 배열될 수도 있다.

한편, 상기 백라이트 유닛(BLU, 도 1에 도시됨)은 제1 컬러광(Ly)을 발생하는 제1 광원 유닛(LU1) 및 제2 컬러광(Lb)을 발생하는 제2 광원 유닛(LU2)을 포함한다. 단위 프레임(1-Frame)은 시간적 순서에 따른 두 개의 제 1 및 제2 서브 필드(1-Field, 2-Field)로 구분된다. 상기 제1 서브 필드(1-Field) 구간에서 상기 제1 광원 유닛(LU1)이 구동되어 상기 백라이트 유닛(BLU)으로부터 상기 제1 컬러광(Ly)이 출력되어 상기 표시 패널(PNL)로 제공된다. 이후, 상기 제2 서브 필드(2-Field) 구간에서는 상기 제2 광원 유닛(LU2)이 구동되어 상기 백라이트 유닛(BLU)으로부터 상기 제2 컬러광(Lb)이 출력되어 상기 표시 패널(PNL)로 제공된다.

본 발명의 일 예로, 상기 제1 컬러광(Ly)을 옐로우 컬러를 갖는 광일 수 있고, 상기 제2 컬러광(Lb)은 블루 컬러를 갖는 광일 수 있다. 상기 제1 컬러광(Ly)이 옐로우 광인 경우, 상기 제1 컬러광(Ly)은 레드광 및 그린광 성분에 대응하는 파장 대역의 광들이 포함되어 있다. 즉, 상기 제1 컬러광(Ly)의 파장 대역은 상기 제1 컬러광(Ly)은 레드광에 대응하는 파장 대역 및 그린광에 대응하는 파장 대역을 함께 가질 수 있다. 여기서, 소정 광의 파장 대역이라고 함은 각 광의 정규화된 스펙트럼에 있어서 피크를 중심으로 하여 소정 면적(예를 들어, 전체 세기의 90%에 해당하는 면적)을 가질 때의 최단 파장부터 최장 파장까지의 범위를 의미한다.

따라서, 상기 제1 서브 필드(1-Field) 구간 동안 상기 백라이트 유닛(BLU)으로부터 생성된 상기 제1 컬러광(Ly) 중 레드광 성분은 상기 제1 컬러 필터(R)를 통과하여 레드 영상으로 표시되고, 상기 제1 컬러광(Ly) 중 그린광 성분은 상기 제2 컬러 필터(G)를 통과하여 그린 영상으로 표시된다.

이후, 상기 제2 서브 필드(2-Field) 구간 동안 상기 백라이트 유닛(BLU)으로부터 생성된 상기 제2 컬러광(Lb)은 상기 오픈부(W)를 통과하여 블루 영상으로 표시된다.

이처럼, 상기 오픈부(W)는 상기 제2 서브 필드(2-Field) 구간 동안 블루 영상이 표시될 수 있는 공간을 제공하기 위하여 마련된 것이다. 또한, 상기 오픈부(W)는 시분할방식에서 나타날 수 있는 색분리 현상을 제거하고 휘도를 높일 수 있으며, 목적하는 프레임의 휘도 내지는 컬러 등을 감안해서 적절한 투과율을 나타낼 수 있도록 그 사이즈가 결정될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 시간/공간분할방식에 의한 풀컬러 구현 원리를 나타낸 도면들이다. 도 4는 도 3a를 절단선 I-I'에 따라 절단한 단면도이고, 도 5는 도 3b를 절단선 II-II'에 따라 절단한 단면도이다. 단, 도 3a 및 도 4는 단위 프레임 중 제1 서브 필드의 동작 모드를 나타내고, 도 3b 및 도 5는 단위 프레임 중 제2 서브 필드의 동작 모드를 나타낸다.

표시 패널(PNL)과 백라이트 유닛(BLU)의 동작 모드가 상기 제1 및 제2 서브 필드(1-Field, 2-Field)마다 변화될 뿐 상기 표시 패널(PNL)과 백라이트 유닛(BLU)의 구조는 변화되지 않는다. 따라서, 이하, 도 3a 및 도 4를 참조하여, 상기 표시 패널(PNL)과 상기 백라이트 유닛(BLU)의 구조를 먼저 설명하기로 한다.

도 3a 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널(PNL)은 레드 및 그린 컬러 필터(R, G)가 제1 방향(A1)으로 반복 배열된 구조를 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 표시 패널(PNL)은 제1 기판(SUB1), 상기 제1 기판(SUB1)과 평행한 제2 기판(SUB2) 및 상기 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2) 사이에 개재된 액정층(LC)으로 이루어진다.

도면에 도시하지는 않았으나, 상기 제1 기판(SUB1)은 각 화소(PX, 도 1에 도시됨)의 박막 트랜지스터(Tr, 도 1에 도시됨) 및 액정 커패시터(Clc)의 제1 전극(즉, 화소 전극)(미도시)이 구비되는 하부 기판일 수 있다. 상기 제2 기판(SUB2)은 상기 각 화소(PX)에 대응하는 각 화소 영역(PA) 내에 적어도 두 개의 컬러 필터(R, G)가 구비되고, 상기 액정 커패시터(Clc)의 제2 전극(즉, 기준 전극)(미도시)이 구비되는 상부 기판일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 설명의 편의를 위하여 상기 제1 기판(SUB1)에 구비되는 화소들 및 상기 제2 기판(SUB2)에 구비되는 기준 전극은 생략하였다.

도 4를 참조하면, 상기 제2 기판(SUB2)은 베이스 기판(BS), 상기 베이스 기판(BS) 상에 구비되는 레드 및 그린 컬러 필터(R, G), 상기 레드 및 그린 컬러 필터(R, G) 가장 자리를 따라 형성되는 블랙 매트릭스(BM), 및 상기 레드 및 그린 컬러 필터(R, G)와 상기 블랙 매트릭스(BM)를 커버하는 오버 코팅층(OC)을 포함한다.

상기 베이스 기판(BS)에는 상기 레드 및 그린 컬러 필터(R, G)의 적어도 일측에 상기 레드 및 그린 컬러 필터(R, G)가 제공되지 않은 오픈부(W)가 제공된다.

상기 오버 코팅층(OC)은 유기 절연막 등으로 이루어져 상기 레드 및 그린 컬러 필터(R, G), 상기 오픈부(W)를 커버한다. 상기 오버 코팅층(OC)은 상기 컬러 필터가 형성된 영역과 상기 오픈부(W)가 형성된 영역 사이의 단차를 감소시킬 수 있다.

한편, 상기 백라이트 유닛(BLU)은 제1 광원 유닛(LU1), 제2 광원 유닛(LU2) 및 상기 제1 및 제2 광원 유닛들(LU1, LU2)이 실장되는 인쇄회로기판(PCB)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예로, 상기 제1 및 제2 광원 유닛들(LU1, LU2)이 상기 인쇄회로기판(PCB) 상에서 교번적으로 배치된 구조를 도시하였으나, 여기에 한정되지는 않는다.

상기 제1 광원 유닛(LU1)은 제1 컬러광(Ly)을 출력하는 광원이고, 상기 제2 광원 유닛(LU2)은 제2 컬러광(Lb)을 출력하는 광원이다. 상기 제1 서브 필드(1-Field) 구간 동안 상기 제1 광원 유닛(LU1)이 동작하여 상기 제1 컬러광(Ly)을 출력하지만 상기 제2 광원 유닛(LU2)은 턴-오프된다.

도면에 도시하지는 않았으나, 상기 각 화소는 상기 레드 컬러 필터(R)에 대응하여 구비되는 레드 서브 화소, 그린 컬러 필터(G)에 대응하여 구비되는 그린 서브 화소, 상기 오픈부(W)에 대응하여 구비되는 화이트 서브 화소를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 화이트 서브 화소는 상기 오픈부(W)를 지나는 광을 모두 투과시키므로 편의상 화이트 서브 화소로 지칭하며, 화이트 컬러를 나타내는 것은 아니다.

상기 레드, 그린, 화이트 서브 화소는 각각은 박막 트랜지스터와 액정 커패시터를 구비하여 각각 독립적으로 구동될 수 있다.

상기 제1 서브 필드(1-Field) 구간에서 상기 레드, 그린, 화이트 서브 화소는 모두 동작한다. 따라서, 상기 제1 광원 유닛(LU1)으로부터 출력된 상기 제1 컬러광(Ly)은 상기 레드 및 그린 컬러 필터(R, G)와 상기 오픈부(W)를 투과하여 영상으로 표시된다.

도 3b 및 도 5를 참조하면, 상기 제2 서브 필드(2-Field) 구간 동안 상기 제2 광원 유닛(LU2)이 동작하여 상기 제2 컬러광(Lb)을 출력하지만 상기 제1 광원 유닛(LU1)은 턴-오프된다.

또한, 상기 제2 서브 필드(2-Field) 구간에서 상기 레드 및 그린 서브 화소는 동작하지 않으나, 화이트 서브 화소는 동작한다. 따라서, 상기 제2 광원 유닛(LU2)으로부터 출력된 상기 제2 컬러광(Lb)은 상기 레드 및 그린 컬러 필터(R, G)는 통과하지 못하고, 상기 오픈부(W)를 투과하여 블루 영상으로 표시된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 상기한 바와 같이, 시/공간 분할 방식에 의해 풀컬러를 구현하므로 표시 품질 및 응답 속도가 개선된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광원 유닛은 제1 컬러광을 상기 표시 패널에 제공하는 바, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 광원 유닛을 도시한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 상기 제1 광원 유닛은 소정 파장 대역의 광을 출사하는 제1 광원(본 실시예에서는 발광 다이오드(LED)로 표시됨)과, 상기 제1 광원(LED)을 커버하고 상기 광을 상기 제1 컬러광으로 변환하는 광변환부(CCL), 및 상기 제1 광원(LED)과 상기 제1 광변환부(CCL)를 수용하는 하우징(HSG)을 포함한다.

상기 제1 광원(LED)은 광을 방출하며, 상기 하우징(HSG) 내에 실장된다. 상기 제1 광원(LED)은 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 발광 다이오드 칩일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 파장 대역의 광을 출사할 수 있다면 다른 종류의 광원이 사용될 수도 있다. 상기 제1 광원(LED)이 방출하는 광은 블루 컬러를 나타내는 파장 대역에 해당한다.

상기 광변환부(CCL)는 상기 제1 광원(LED)에서 출사된 상기 제1 파장 대역의 광을 흡수한 다음 제1 컬러광, 예를 들어, 본 발명의 실시예에서와 같은 옐로우광으로 변환하는 광 변환 물질(CCP)을 포함한다.

상기 광 변환 물질(CCP)은 상기 제1 파장 대역의 광을 흡수하고 상기 제1 컬러광으로 변환할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 형광체(phosphor) 및/또는 양자점(quantum dot)일 수 있다. 이때, 상기 광 변환 물질(CCP)은 상기 블루 컬러에 대응하는 제1 파장 대역의 광을 흡수하여 옐로우광에 대응하는 파장 대역을 갖는 광으로 변환할 수 있다.

여기서, 사용자에게 시인되는 제1 컬러광이 옐로우광일 때, 실제 광의 파장이 주로 스펙트럼 상에서 옐로우 컬러에 대응하는 파장 대역에 위치하거나, 실제 광의 파장이 주로 스펙트럼 상에서 그린 컬러 및 레드 컬러에 대응하는 파장 대역에 위치할 수 있다. 전자의 경우 스펙트럼의 피크가 옐로우 컬러에 대응하는 파장 대역에 위치한다. 이때, 상기 스펙트럼의 일부가 그린 컬러와 레드 컬러에 대응하는 파장 대역에 위치할 수 있다. 후자의 경우 스펙트럼의 피크가 그린 컬러 및 레드 컬러에 대응하는 파장 대역에 각각 위치하며 전자에 비해 상대적으로 각 피크의 반치폭이 좁다. 후자의 경우 그린 컬러의 광과 레드 컬러의 광의 혼합에 의해 사용자에게 옐로우광으로 인식된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 옐로우광은 상기 후자에 해당하며, 이에 따라 그린 컬러 및 레드 컬러에 대응하는 파장 대역을 갖는다.

상기 블루 컬러에 대응하는 상기 제1 파장 대역의 광은 상기 블루 파장 대역 내에서 단파장을 가질수록 형광체 및/또는 양자점을 쉽게 여기시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상기 제1 파장 대역은 약 435nm 내지 약 447nm일 수 있다.

상기 하우징(HSG)은 상기 제1 광원(LED) 및 상기 광변환부(CCL)가 내부에 수용될 수 있도록 내부에 공간을 가지며 일측이 개방된 형태로 마련된다.

상기 제1 광원(LED)은 상기 하우징(HSG)을 관통하는 와이어(WR)를 통해 외부 전원(미도시)에 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광원 유닛은 제2 파장 대역의 광을 출사하는 제2 광원(미도시)과, 상기 제2 광원을 커버하는 커버부(미도시), 및 상기 제2 광원과 상기 커버부를 수용하는 하우징(미도시)을 갖는다. 상기 제2 광원 유닛의 형상은 상기 광변환부 대신 광을 투과시키는 커버부가 제공되는 것 외에는 상기 제1 광원 유닛의 형상과 실질적으로 유사하므로 서로 다른 부분만 설명하기로 한다. 상기 커버부는 상기 상기 광 변환 물질이 제공되지 않아 광 변환 기능이 없으며, 상기 제2 광원에서 발생된 광을 그대로 상부 방향으로 투과시킨다.

상기 제2 광원은 광을 방출하며, 상기 하우징 내에 실장된다. 상기 제2 광원은 본 발명의 일 실시예에서는 발광 다이오드 칩일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제2 파장 대역의 광을 출사할 수 있다면 다른 종류의 광원이 사용될 수도 있다.

상기 제2 파장 대역의 광은 상기 제1 광원과 같이 블루 컬러를 나타내는 파장 대역에 해당한다. 그러나, 상기 제2 광원이 방출하는 광의 파장 대역은 상기 제1 광원이 방출하는 광의 파장 대역과 다르다. 즉, 상기 제2 파장 대역은 상기 제1 파장 대역보다 단파장이나 장파장일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제2 파장 대역은 상기 제1 파장 대역보다 장파장일 수 있다. 상기 제2 파장 대역이 상기 제1 파장 대역보다 장파장인 경우 사용자가 감지하는 광의 밝기가 더 커지는 효과가 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 광원이 방출하는 광의 파장 대역은 약 448nm 내지 약 460nm일 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 광원과 제2 광원으로부터 출사된 광의 정규화된 스펙트럼(normalized spectrum)이다. 도 7을 참조하면, 제1 광원(LS1)의 파장 대역은 제2 광원(LS2)의 파장 대역보다 단파장 쪽에 위치하며, 상기 제1 광원(LS1)보다 상기 제2 광원(LS2)의 세기(intensity)가 감소한다.

도 8은 제2 광원 유닛에 있어서 블루광의 파장에 따른 발광 효율(luminous efficacy)를 나타낸 그래프이다. 도 8을 참조하면, 블루광 대역의 광에 있어서, 파장이 길어질수록 발광 효율이 높아짐을 알 수 있다. 특히, 블루광의 파장이 약 442nm 일 때보다 약 454nm일 때 발광 효율이 약 52% 향상되었다.

도 7과 도 8을 참고하면, 블루광의 파장이 증가하면 블루광의 세기는 감소하나 시감 특성(photonic luminous function)이 향상되어 블루광의 광속(luminous intensity) 증가 효과가 나타난다. 이러한 효과는 파장이 약 10nm 증가하는 경우 발광 효율이 약 50% 상승한다.

이에 따라, 상기 제2 광원이 약 448nm 내지 약 460nm의 파장 대역을 갖는 블루광을 방출하도록 하는 경우, 발광 효율의 증가로 인해, 백라이트 유닛의 전체 소비 전력이 감소할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 광원이 약 449nm 내지 약 453nm의 파장 대역을 갖는 블루광을 방출하는 경우, 기존의 백라이트 유닛 대비 약 14%의 소비전력 감소 효과가 있었다.

또한, 기존의 백라이트 유닛에서는 블루광의 괄양이 옐로우광 대비 상대적으로 적었으나, 상기한 바와 같이 블루광의 발광 효율이 증가하는 경우, 블루광과 옐로우광 사이의 광량 불일치 문제가 해소될 수 있다.

이에 더해, 상기 제2 광원이 기존 백라이트 유닛 대비 상대적으로 장파장인 약 449nm 내지 약 453nm의 파장 대역의 광을 방출하는 경우, sRGB 색좌표와의 일치율이 높아진다.

도 9은 제1 광원의 블루광의 파장에 따른 제1 광원 유닛의 발광 효율(luminous efficacy)를 나타낸 그래프이며, 도 10은 제1 광원의 블루광의 파장에 따른 제1 광원 유닛의 정규화된 세기를 나타낸 것이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 블루광 대역의 광에 있어서, 파장이 길어질수록 제1 광원 유닛의 최종적인 발광 효율과 광의 세기가 감소함을 알 수 있다. 특히, 약 442nm 일 때보다 약 453nm일 때 발광 효율이 약 4% 감소되었다. 이는 제1 광원 유닛의 형광체를 여기시키기 위한 블루광의 파장이 길어질수록 최종적인 옐로우광의 발광 효율이 낮아지는 것을 의미한다. 여기서, 옐로우광의 발광 효율이 감소하는 경우 이를 보상하기 위해 소비 전력이 증가한다. 이에 따라, 상기 제1 광원 유닛의 블루광의 파장은 상기 제2 광원 블루광의 파장보다 단파장인 435~447 nm의 파장 대역을 가질 수 있다.

표 1은 제1 광원의 파장을 442nm로 고정하고, 제2 광원의 파장을 변경하였을 때의 실시예 결과를 나타낸 것이다.

제1 광원 파장	제2 광원 파장	측정 휘도	색좌표(CIE x, y)		소비전력 (측정치)	소비전력 변화율	NTSC 대비 색역(Gamut)	sRGB 일치율
nm	nm	cd/m2	x	y	Watt	%	%	%
442	442	699.6	0.287	0.279	71.8	-	75.4	91.3
442	449	701.0	0.277	0.274	61.6	-14.3	79.2	93.1
442	453	699.5	0.271	0.272	63.0	-12.3	79.2	93.9

표 1을 참고하면, 제2 광원이 방출하는 블루광의 파장이 장파장인 경우, 제1 광원과 제1 광원이 방출하는 블루광의 파장과 동일한 때에 비해, 실질적인 휘도 차이는 없으나 소비 전력이 감소하였다. 또한, NTSC 대비 색역(gamut)이 79%로 증가하였으며 sRGB 색좌표와의 일치율 또한 93% 이상으로 증가하였다. 결과적으로, 제1 광원과 제2 광원의 블루광의 파장 대역이 서로 다를 때, 특히 제1 광원보다 제2 광원의 블루광의 파장 대역이 장파장 대역일 때 소비 전력이 감소하고 색 재현율이 향상됨을 알 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. 또한 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

PNL: 표시 패널 GDV: 게이트 구동부
DDV: 데이터 구동부 TCN: 타이밍 컨트롤러
BLU: 백라이트 유닛 LU1: 제2 광원 유닛
LU2: 제2 광원 유닛 DSP: 표시 장치

Claims

복수의 화소를 갖는 표시 패널; 및
상기 액정 패널의 배면에 마련되어 상기 액정 패널에 서로 다른 파장 대역을 갖는 제1 및 제2 컬러광을 제공하는 제1 및 제2 광원 유닛들을 포함하며,
상기 제1 광원 유닛은 제1 파장 대역의 광을 출사하는 제1 광원과, 상기 제1 파장 대역의 광을 상기 제1 파장 대역의 광과 서로 다른 파장 대역을 갖는 제1 컬러광으로 변환하는 광변환부를 포함하고,
상기 제2 광원 유닛은 상기 제1 파장 대역의 광과 동일 컬러를 갖되, 상기 제1 컬러광과 서로 다른 파장 대역의 제2 컬러광을 방출하는 제2 광원을 포함하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 컬러광은 블루 컬러의 블루광인 표시 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 광원이 방출하는 광의 파장 대역은 상기 제2 광원이 방출하는 광의 파장 대역보다 단파장 대역인 표시 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 광원이 방출하는 광의 파장 대역은 435nm 내지 447nm 이며, 상기 제2 광원이 방출하는 광의 파장 대역은 448nm 내지 460nm 인 표시 장치.
제2항에 있어서,
상기 표시 패널에 있어서 각 화소 내에는 제1 컬러 필터, 상기 제1 컬러 필터와 서로 다른 컬러를 갖는 제2 컬러 필터, 및 제1 및 제2 컬러 필터들이 형성되지 않은 오픈부가 구비되며,
상기 표시 패널은 프레임 단위의 영상을 표시하고,
상기 제1 및 제2 광원 유닛들은 상기 프레임을 시간적으로 구분한 제1 및 제2 서브 필드 동안 각각 상기 제1 및 제2 컬러광을 상기 표시 패널로 공급하는 표시 장치.
제5항에 있어서,
상기 각 화소는 상기 제1 및 제2 컬러 필터에 각각 대응하여 구비되는 제1 및 제2 서브 화소, 상기 오픈부에 대응하여 구비되는 제3 서브 화소를 포함하고,
상기 제1 내지 제3 서브 화소는 개별 구동되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 서브 필드 동안 상기 제1 내지 제3 서브 화소는 상기 제1 컬러광을 수신하여 화상을 표시하고,
상기 제2 서브 필드 동안 상기 제3 서브 화소는 상기 제1 컬러광을 수신하여 블루 영상을 표시하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 컬러광은 옐로우광인 표시 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 컬러 필터는 레드 컬러의 레드 컬러 필터 및 그린 컬러의 그린 컬러 필터로 각각 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 광변환부는 상기 제1 광원으로부터의 광을 흡수하여 상기 제1 컬러광을 방출하는 형광체 또는 양자점인 표시 장치.
제10항에 있어서,
상기 광변환부는 상기 제1 광원으로부터의 광을 흡수하여 옐로우 컬러 파장 대역의 광을 방출하는 표시 장치.
제10항에 있어서,
상기 광변환부는 상기 제1 광원으로부터의 광을 흡수하여 그린 컬러 파장 대역의 광과 그린 컬러 파장 대역의 광을 방출하는 표시 장치.