KR20170079328A

KR20170079328A - 투명 액정표시장치

Info

Publication number: KR20170079328A
Application number: KR1020150189771A
Authority: KR
Inventors: 이수빈; 안한진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2017-07-10
Also published as: KR102449134B1

Abstract

본 발명은 투명 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 퀀텀로드 LED를 포함하는 투명 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 백라이트 유닛으로부터 편광된 광이 발광되도록 하고, 액정패널의 상부로 하나의 편광판 만을 위치시킴으로써, 액정패널이 화상을 구동하는 구동모드일 때와 구동을 하지 않는 비구동모드일 때 모두 액정패널의 배면 방향에서 입사되는 광은 전면으로 투과되는 투명 상태의 투명 액정표시장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 공간활용성, 인테리어 및 디자인적인 효과를 구현할 수 있다.
또한, LED로부터 나온 광의 대부분은 손실없이 액정패널로 공급되어, 광효율 및 휘도가 향상되게 된다.
그리고, 투명 액정표시장치의 휘도 증가를 통해 투명 액정표시장치의 소비전력을 절감할 수 있으며, 또한, 기존의 투명 액정표시장치에 비하여 편광판의 개수가 감소되므로, 두께 및 무게를 감소시켜 경량 박형의 투명 액정표시장치를 확보할 수 있다.

Description

투명 액정표시장치{Transparent liquid crystal display device}

본 발명은 투명 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 퀀텀로드 LED를 포함하는 투명 액정표시장치에 관한 것이다.

근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.

이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes : OLED) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

한편, 최근에는 특성상 사용자가 평판표시장치를 투과해 반대편에 위치한 사물 또는 이미지를 볼 수 있는 투명표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

특히, 최근에는 디스플레이 장치로 사용할 경우에는 표현하고자 하는 영상 데이터를 화상에 구현되도록 하고, 사용하지 않는 비구동모드에서는 투명 상태를 유지하여 유리와 같은 기능을 갖는 투명표시장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비구동모드에서 투명을 유지하는 투명표시장치를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이를 통해, 비구동모드에서도 공간활용성, 인테리어 및 디자인적인 효과를 구현하는 것을 제 2 목적으로 한다. 또한, 제조비용이 절감되고 휘도가 개선되고 소비전력이 절감되는 투명 액정표시장치를 제공하는 것을 제 3 목적으로 한다.

전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액정패널과, 상기 액정패널의 상부로 위치하며, 제 1 방향의 편광축을 갖는 편광판과, 상기 액정패널의 배면에 배치되며, 도광판과, 상기 도광판의 입광면을 따라 배열되며, 퀀텀로드층이 구비된 LED를 포함하는 LED어셈블리로 이루어지는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 LED로부터 상기 제 1 방향에 수직한 편광성분을 갖는 제 2 편광이 발광되는 투명 액정표시장치를 제공한다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 백라이트 유닛으로부터 편광된 광이 발광되도록 하고, 액정패널의 상부로 하나의 편광판 만을 위치시킴으로써, 액정패널이 화상을 구동하는 구동모드일 때와 구동을 하지 않는 비구동모드일 때 모두 액정패널의 배면 방향에서 입사되는 광은 전면으로 투과되는 투명 상태의 투명 액정표시장치를 제공함으로써, 공간활용성, 인테리어 및 디자인적인 효과를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, LED로부터 나온 광의 대부분은 손실없이 액정패널로 공급되어, 광효율 및 휘도가 향상되는 효과가 있다.

그리고, 투명 액정표시장치의 휘도 증가를 통해 투명 액정표시장치의 소비전력을 절감할 수 있는 효과가 있으며, 또한, 기존의 투명 액정표시장치에 비하여 편광판의 개수가 감소되므로, 두께 및 무게를 감소시켜 경량 박형의 투명 액정표시장치를 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2a 퀀텀로드의 형태를 나타낸 도면.
도 2b는 퀀텀로드에 전기장을 인가하기 전과 후의 전자와 전공 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 투명 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 4a ~ 4b는 본 발명의 실시예에 따른 투명 액정표시장치의 광경로를 개략적으로 도시한 단면도.

본원발명은 액정패널과, 상기 액정패널의 상부로 위치하며, 제 1 방향의 편광축을 갖는 편광판과, 상기 액정패널의 배면에 배치되며, 도광판과, 상기 도광판의 입광면을 따라 배열되며, 퀀텀로드층이 구비된 LED를 포함하는 LED어셈블리로 이루어지는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 LED로부터 상기 제 1 방향에 수직한 편광성분을 갖는 제 2 편광이 발광되는 투명 액정표시장치를 제공한다.

이때, 상기 LED는 방열슬러그와, 상기 방열슬러그 상에 탑재된 LED칩과, 상기 방열슬러그 상에 위치하며, 상기 LED칩의 가장자리를 두르며 상향 돌출된 측벽이 구비된 케이스와, 상기 LED칩 상부에 위치하며 상기 측벽 내부에 채워지는 상기 퀀텀로드층을 포함하며, 상기 퀀텀로드층은 장축이 일방향으로 배열된 다수의 퀀텀로드로 이루어진다.

그리고, 상기 퀀텀로드층은 경화 특성을 갖는 레진을 포함하여, 상기 다수의 퀀텀로드의 장축이 일 방향으로 배열된 후 상기 레진이 경화되어 일 방향으로 배열된 상태를 유지하며, 상기 백라이트 유닛은 상기 도광판의 하부로 반사판이 위치하며, 상기 도광판 상부로 광학시트가 위치하며, 상기 반사판과 상기 도광판 그리고 상기 광학시트는 모두 투명하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 2a 퀀텀로드의 형태를 나타낸 도면이며, 도 2b는 퀀텀로드에 전기장을 인가하기 전과 후의 전자와 전공 상태를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, LED(100)는 크게 광을 발하는 LED칩(111)과 LED칩(111)으로부터 발생된 주출사광의 각도를 제어하는 렌즈부(120)로 이루어진다.

보다 구체적으로 먼저 LED칩(111)은 방열슬러그(115) 상에 안착되는데, 방열슬러그(115)는 LED칩(111)의 발광 시에 수반되는 고온의 열을 외부로 전도 배출하는 부분으로서 금속으로 이루어진다.

방열슬러그(115)는 LED칩(111)이 안착되도록, 표면으로부터 소정 깊이로 인입된 안착부를 갖도록 구비된다.

이러한 방열슬러그(115)는 하우징(housing)역할의 케이스(113)에 의해 둘러지며, 케이스(113)에는 LED칩(111)과 와이어(118) 등을 통해서 전기적으로 연결된 한쌍의 양/음극 전극리드(117a, 117b)가 마련되어 케이스(113) 외부로 노출되어 있다.

이때, LED칩(111)의 발광을 위한 전원(+)과 접지전원(-)을 공급하는 전류공급수단(미도시)이 외부에 마련되어, 양극 및 음극리드(117a, 117b)와 전기적으로 연결된다.

그리고, 케이스(113)는 방열슬러그(115)의 측면을 따라 높게 상향 돌출된 측벽(113a)을 갖도록 구성되며, 측벽(113a)의 내측면은 반사면을 이룬다.

이러한 측벽(113a)은 반사효율이 높은 투명재질이나 반투명의 확산재질 또는 불투명의 반사재질로 이루어질 수 있는데, 이때 측벽(113a)을 이루는 투명재질로는 투과율이 90% 이상인 아크릴 등의 투명 합성수지가 사용될 수 있다.

또한, 반투명의 확산재질로는 투과율이 50 내지 90% 정도를 나타내는 합성수지 성형물이 사용될 수 있는데, 일예로 PMMA(Poly Methyl Meth Acrylate)의 사출성형 시 반사특성을 지닌 물질입자의 확산제를 첨가하여 제조된 형태를 나타낼 수 있다.

그리고 불투명의 반사재질로는 Al과 같이 표면반사율이 높은 금속이 사용될 수 있다.

또한, 측벽(113a)은 LED칩(111)으로부터 측방으로 출사되는 광을 차단하거나 전방으로 반사시키는 역할을 하는 동시에, 내부에 퀀텀로드(quantum rod)층(200)이 충진되는 영역을 형성하게 된다.

즉, LED칩(111)을 둘러싸도록 형성되는 측벽(113a)에 의해 LED칩(111)의 상부에 수납공간이 정의되며, 이러한 수납공간에 편광된 광을 형광하는 것을 특징으로 하는 퀀텀로드층(200)이 채워져 LED(100)의 주출사광의 각도를 제어하는 렌즈부(120)를 이루게 된다.

따라서, LED칩(111)으로부터 발광된 광은 퀀텀로드층(200)을 통과하는 과정에서 형광을 발현함과 동시에 형광된 광은 편광특성을 갖게 된다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, LED칩(111) 상부로 측벽(113a) 내부의 수납공간에 채워지는 퀀텀로드층(200)은 경화 특성을 갖는 투명한 레진에 다수의 퀀텀로드(210)가 분산된 형태를 갖는데, 퀀텀로드(210)가 일방향으로 배열되면 투명한 레진이 경화됨으로써, 퀀텀로드(210)는 일방향으로 배열된 상태를 유지하게 된다.

여기서 도 2a를 참조하면 퀀텀로드(quantum rod)(210)는 중심을 이루는 코어(core)(211)와 코어(211)를 감싸는 쉘(shell)(213)로 이루어진다.

이때, 도면에서는 퀀텀로드(210)는 코어(211)와 이를 감싸는 쉘(213)로 이루어지는 것을 일예로 보이고 있지만, 쉘(213)은 생략되어 코어(211)만으로 이루어질 수도 있다.

이때, 코어(211)는 그 형상이 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 도면에서는 일예로 구 형태를 이루는 것을 도시하였다.

한편, 코어(211)만으로 퀀텀로드(210)를 이루는 경우, 코어(211)는 타원구 또는 막대 형태를 이루는 것이 특징이다.

또한, 퀀텀로드(210)가 코어(211)를 감싸는 쉘(213)을 포함하는 경우, 코어(211)는 구, 타원구, 다면체, 막대 형태 중 어느 형태를 이룰 수 있으며, 이를 감싸는 쉘(213)은 장축과 단축을 가지며, 퀀텀로드(210)의 단축 방향으로 절단한 절단면이 원, 타원, 다각형 형태 중 어느 하나의 형태를 이룰 수 있다.

또한, 쉘(213)은 단일층 또는 다중층 구조로 가질 수 있으며, 합금(alloy), 옥사이드 계열의 물질 또는 불순물이 도핑된 물질 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 물질로 이루어지는 것이 특징이다.

이때, 쉘(213)은 그 단축 대 장축의 비율이 1:1.1 내지 1:30의 범위를 가짐으로써 다양한 비율을 가질 수 있는 것이 특징이다.

이러한 퀀텀로드(210)의 코어(211)는 주기율 표의 Ⅱ-Ⅵ, Ⅲ-V, Ⅲ-Ⅵ, Ⅵ-Ⅳ, Ⅳ 족의 반도체, 합금 혹은 그것의 혼합된 물질로 이루어질 수 있다.

즉, 퀀텀로드(210)의 코어(211)가 주기율표의 Ⅱ-Ⅵ족으로 이루어지는 경우, CdSe, CdS, CdTe, ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, HgSe, HgTe, CdZnSe 중 어느 하나로 또는 둘 이상의 물질이 혼합될 수 있다.

그리고, Ⅲ-V 족으로 이루어지는 경우, InP, InN, GaN, InSb, InAsP, InGaAs, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb, CdSeTe, ZnCdSe 중 어느 하나로 또는 둘 이상의 물질이 혼합될 수 있다.

또한, Ⅵ-Ⅳ족으로 이루어지는 경우, PbSe, PbTe, PbS, PbSnTe, Tl₂SnTe₅중 어느 하나로 또는 둘 이상의 물질이 혼합될 수 있다.

이러한 물질과 비율을 갖는 퀀텀로드(210)는 동일한 물질의 코어(211)로 구성되더라도 코어(211)의 크기에 따라 형광 파장이 달라진다는 것이다. 코어(211)의 크기가 적어질수록 짧은 파장의 형광을 내며 크기가 커질수록 긴 파장의 형광을 발생시킨다. 따라서 코어(211) 크기를 조절함으로써 원하는 가시광선 영역대의 광을 발광할 수 있는 것이 특징이다.

전술한 바와 같은 물질로 이루어지는 퀀텀로드(210)는 도 2b에 도시한 바와 같이, 코어(211) 그 자체 또는 코어(211)를 감싸는 쉘(213)은 장축과 단축을 갖는 형태를 이루고 있다.

따라서, 장축과 단축을 갖는 쉘(213) 또는 코어(211)의 장축 방향으로 전기장을 인가하기 전에는 코어(211) 내에 전자와 정공이 결합된 상태를 이루고 있지만, 쉘(213) 또는 코어(211)의 장축 방향으로 전기장이 가해지면 전자(e)와 정공(h)이 코어(211) 내부 또는 코어(211)와 쉘(213) 사이에서 공간적으로 분리됨으로써 밴드 갭의 분리를 유도할 수 있는 것이 특징이며, 이에 따라 퀀텀로드(210)로부터 발광되는 형광 또는 발광량 조절이 가능함으로써 그레이레벨을 구현할 수 있는 것이다.

이러한 퀀텀로드(210)는 자체 양자효율(quantum yield)이 이론상으로 100%가 되므로 매우 센 형광을 발생시킬 수 있는 것이 또 다른 특징이다.

따라서, LED칩(111)을 통해 나온 광은 퀀텀로드층(200)에 입사되고 퀀텀로드층(200)을 나온 광은 적(R), 녹(G), 청(B)색 또는 백(W)색광이 되도록 퀀텀로드(210)는 그 크기가 적절히 조절된 것이 특징이다.

이러한 퀀텀로드층(200)은 내부양자효율(quantum yield)이 100%가 되므로 LED칩(111)으로부터 나온 광을 흡수하여 LED칩(111)으로 나온 광의 거의 100% 수준의 휘도를 갖는 매우 센 형광을 발생시키게 된다.

이러한 특성을 갖는 퀀텀로드(210)가 구비되는 퀀텀로드층(200)에 있어서, 다수의 퀀텀로드(210)는 그 장축이 일방향으로 배열된 구성을 이루는 것이 특징이다.

이렇게 다수의 퀀텀로드(210)가 일방향으로 배열된 퀀텀로드층(200)은 LED 칩(111)으로부터 나온 광을 받아 형광을 발현함과 동시에 형광된 광은 편광 특성을 갖게 되는 것이다.

즉, 퀀텀로드(210) 자체의 특성에 의해 광을 받아들여 내부적인 형광 작용에 의해 광을 발산하게 되며, 퀀텀로드(210)의 배열 특성에 의해 퀀텀로드층(200)으로부터 발생된 광은 그 자체로 편광 특성을 갖게 됨으로써, 이렇게 퀀텀로드(210)가 일 방향으로 배열된 퀀텀로드층(200)을 구비한 LED(100)는 퀀텀로드층(200)에서 형광된 광은 일방향으로 편광된 광이 되는 것이 특징이다.

따라서, 이러한 본 발명 실시예의 특징적인 구성을 갖는 LED(100)를 백라이트 유닛(320, 도 3 참조)의 광원으로 이용하고, 이러한 백라이트 유닛(320, 도 3 참조)을 구비한 투명 액정표시장치(300, 도 3 참조)의 경우, 액정패널(310, 도 3 참조)이 화상을 구현하는 구동모드일 때와 구동을 하지 않는 비구동모드일 때 모두 액정패널(310, 도 3 참조)의 배면으로부터 입사되는 외부광은 전면으로 투과되는 투명 상태를 유지하게 된다.

이를 통해, 공간활용성, 인테리어 및 디자인적인 효과를 구현할 수 있다.

또한, 백라이트 유닛(320, 도 3 참조)으로부터 나온 광이 이미 편광특성을 가지므로, LED(100)로부터 나온 광의 대부분은 손실없이 액정패널(310, 도 3 참조)로 공급되어, 고휘도 특성을 구현할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 투명 액정표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명 액정표시장치(300)는 크게 화상을 표시하는 액정패널(310)과, 백라이트 유닛(320)으로 구성된다.

이들 각각에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 먼저 액정패널(310)은 어레이기판(312)과, 컬러필터기판(314) 그리고 두 기판(312, 314) 사이에 개재된 액정층(315)으로 이루어진다.

이때, 도시하지는 않았지만 어레이기판(312)은 능동행렬 방식이라는 전제 하에 내면에는 다수의 게이트라인과 데이터라인이 교차하여 화소영역이 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터가 구비되어 각 화소영역에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결되어 있다.

여기서, 박막트랜지스터는 게이트전극, 게이트절연막, 반도체층, 소스 및 드레인전극으로 이루어진다.

이때 화소전극은 판 형태로 각 화소영역 별로 형성되고 있다. 또한 게이트배선과 나란하게 동일한 층에 공통배선이 형성되고, 공통배선과 전기적으로 연결되는 공통전극이 컬러필터기판(314)에 형성된다.

한편, 변형예로서 화소전극은 바(bar) 형태로 다수개로 분리되어 서로 이격하며, 각 화소영역 내에 형성될 수도 있다. 이때 화소전극의 일부는 게이트라인과 중첩되어 형성되어, 스토리지 커패시터를 이루도록 구성될 수도 있다.

그리고, 각 화소영역 내에 화소전극이 판 형태로 이루어질 경우, 이는 TN모드, ECB모드, VA모드 중 어느 하나의 모드로 동작하는 액정패널(310)을 이루게 된다. 또한, 각 화소영역 내에 다수의 화소전극과 공통전극이 이격하는 형태로 구성될 경우 IPS모드로 동작하는 액정패널(310)을 이루게 된다.

그리고 어레이기판(312)과 마주보는 컬러필터기판(314) 상에는 화소영역에 대응하는 개구부를 가지는 블랙매트릭스(317)가 형성되어 있으며, 이들 개구부에 대응하여 순차적으로 반복 배열된 적(R), 녹(G), 청(B)색 컬러필터(318)를 포함하는 컬러필터층이 형성되어 있다.

그리고, 컬러필터기판(314)의 외측면으로는 제 1 방향의 편광축을 갖는 편광판(330)이 구비된다.

즉, 편광판(330)은 제 1 방향의 편광축에 평행한 제 1 편광만을 투과시키게 된다.

이러한 액정패널(310)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에는 광을 공급하는 백라이트 유닛(320)이 구비된다.　　　

백라이트 유닛(320)은 광원인 LED 어셈블리(328)과, LED 어셈블리(328)에서 발생된 광을 가이드하는 도광판(323)을 포함하는 사이드라이트(side light)방식으로 이루어진다.

여기서, LED 어셈블리(328)는 도광판(323)의 입광면과 대면하도록 도광판(323)의 일측에 위치하는데, LED 어셈블리(328)는 다수개의 LED(100)와, 다수개의 LED(100)가 특정 간격 이격하여 장착되는 PCB(327)를 포함한다.　

이때, 다수의 LED(100)는 일방향으로 배열된 다수의 퀀텀로드(도 2b의 210)로 구성되는 퀀텀로드층(도 1의 200)이 LED칩(도 1의 111) 상부로 구성되어, LED칩(도 1의 111)으로부터 나온 광은 퀀텀로드층(도 1의 200)에 흡수된 후, 형광됨으로서 편광된 광을 방출하게 된다.

즉, 퀀텀로드층(도 1의 200)은 LED칩(도 1의 111)으로부터 방출되는 비편광상태의 광을 이용하여 편광상태의 제 2 편광을 방출하게 한다.

이때, 제 2편광은 편광판(330)의 제 1 방향의 편광축에 평행한 제 1 편광에 수직한 제 2 방향의 편광성분을 가져, 투명 액정표시장치(300)가 화상을 구현하는 과정에서 흑색 계조를 표현하고자 할 때 완전한 흑색 계조를 구현하도록 한다.

여기서, 제 2 편광은 다수의 LED(100) 각각이 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 갖는 광을 발하며, 이러한 다수개의 RGB LED(100)를 한꺼번에 점등시킴으로써 색섞임에 의한 백색광으로 이루어질 수 있다.

또는 RGB의 색을 모두 발하는 LED칩(도 1의 111)이 구성된 LED(100)를 사용하여, 각각의 LED(100)에서 백색광이 구현되도록 할 수도 있으며, 또는 백색을 발하는 칩을 포함하여 완전한 백색의 제 2 편광을 방출할 수도 있다.

LED 어셈블리(328)의 LED(100)로부터 출사되는 광이 입사되는 도광판(323)은 도광판(323) 내부로 입사된 광이 여러번의 전반사에 의해 도광판(323) 내를 진행하면서 도광판(323)의 넓은 영역으로 골고루 퍼져 액정패널(310)에 면광원을 제공한다.

이때, 도광판(323)은 균일한 면광원을 공급하기 위해 배면에 특정 모양의 패턴을 포함하는데, 패턴은 도광판(323) 내부로 입사된 광을 가이드하는 역할을 한다. 즉, LED 어셈블리(328)로부터 도광판(323) 내부로 입사된 광은 도광판(323)의 배면에 형성된 패턴에 의해 전반사된 후 액정패널(310)을 향해 면광원을 발생시키게 된다.

패턴은 타원형의 패턴(elliptical pattern), 다각형의 패턴(polygon pattern), 홀로그램 패턴(hologram pattern) 등 다양하게 구성할 수 있다.

반사판(321)은 도광판(323)의 배면에 위치하여, 도광판(323)의 배면을 통과한 제 1 편광을 액정패널(310) 쪽으로 반사시킴으로써 광의 휘도를 향상시킨다.

이때, 반사판(321)은 투명한 재질로 이루어져 투명성을 유지하게 되며, 제 1 편광을 액정패널(310) 쪽으로 반사시키는 특성을 갖는 광학필름으로 이루어진다.

그리고 도광판(323) 상부의 광학시트(325)는 확산시트와 적어도 하나의 집광시트 등을 포함하며, 도광판(323)을 통과한 광을 확산 또는 집광하여 액정패널(310)로 보다 균일한 면광원이 입사 되도록 한다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 투명 액정표시장치(300)는 액정패널(310)이 화상을 구동하는 구동모드일 때와 구동을 하지 않는 비구동모드일 때 모두 액정패널(310)의 배면 방향에서 입사되는 광은 전면으로 투과되는 투명 상태가 된다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 투명 액정표시장치(300)는 편광판(330)의 제 1 방향의 편광축에 수직한 편광성분을 갖는 제 2 편광이 LED(100)로부터 방출됨에 따라, 액정패널(310)은 노멀리 화이트(normally white) 모드로 동작하거나 노멀리 블랙(normally black) 모드로 동작하게 된다.

즉, 액정패널(310)이 구동하지 않을 경우에는, LED(100)로부터 방출되는 제 2 편광은 제 1 방향의 편광축을 갖는 편광판(330)을 투과하지 못하므로, 흑색 계조를 구현할 수 있다.

또한, 백라이트 유닛(320)으로부터 나온 광이 이미 편광특성을 가지므로, LED(100)로부터 나온 광의 대부분은 손실없이 액정패널(310)로 공급되어, 고휘도 특성을 구현할 수 있다.

즉, LED(100)의 퀀텀로드층(도 1의 200)은 실질적으로 비편광상태의 광 전부를 이용하여 편광상태의 제 2 광을 방출하므로, 액정층(315)에 입사되는 광량은 최대화 되어, 투명 액정표시장치(300)의 광효율 및 휘도가 개선된다.

그리고, 액정표시장치(300)의 휘도 증가를 통해 액정표시장치(300)의 소비전력을 절감할 수 있으며, 또한, 기존의 투명 액정표시장치에 비하여 편광판(330)의 개수가 감소되므로, 두께 및 무게를 감소시켜 경량 박형의 투명 액정표시장치(300)를 확보할 수 있다.

도 4a ~ 4b는 본 발명의 실시예에 따른 투명 액정표시장치의 광경로를 개략적으로 도시한 단면도이다.

먼저 도 4a에 도시한 바와 같이 액정패널(310)이 화상을 구현하지 않는 비구동모드 일 때에는, 투명 액정표시장치(300)의 배면으로부터 입사되는 비편광상태의 외부광은 그대로 투명한 반사판(321)과 도광판(323) 그리고 광학시트(325)와 액정패널(310)을 순차적으로 통과하게 된다.

그리고, 액정패널(310)을 통과한 비편광상태의 외부광은 편광판(330)을 투과하는 과정에서 편광판(330)의 제 1 방향의 편광축에 평행한 제 1 편광이 편광판(330)을 투과함으로써, 투명 액정표시장치(300)는 제 1 편광에 의해 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 볼 수 있다.

그리고, 도 4b에 도시한 바와 같이 액정패널(310)에서 화상을 구현하는 구동모드 일 때에는, 투명 액정표시장치(300)의 배면으로부터 입사되는 비편광상태의 외부광은 그대로 투명한 반사판(321)과 도광판(323) 그리고 광학시트(325)와 액정패널(310)을 순차적으로 통과하게 된다.

이와 동시에, 본 발명의 실시예 따른 투명 액정표시장치(300)는 백라이트 유닛(320)으로부터 출사되는 광이 액정패널(310)로 조사되어, 액정패널(310)은 백라이트 유닛(320)으로부터 조사되는 광의 투과율의 차이를 통해 화상을 구현하게 된다.

즉, LED어셈블리(328)의 다수의 LED(100)로부터 발광되는 제 2 편광은 도광판(323) 내부로 입사되어, 도광판(323) 내부에서 고르게 퍼져 면광원으로 도광판(323)으로부터 출광하게 되고, 제 2 편광의 면광원은 그대로 광학시트(325)를 통과한 후, 액정패널(310)로 공급되게 된다.

액정패널(310)로 공급된 제 2 편광의 면광원은 전압이 인가된 액정패널(310)의 액정층(도 3의 315)을 통과하면서 편광상태가 변경되어, 편광판(330)의 제 1 방향의 편광축에 평행한 편광상태의 제 1 편광으로 변화되고, 제 1 편광은 편광판(330)을 통과하여 투명 액정표시장치(310)로부터 방출되어, 투명 액정표시장치(300)는 화상을 구현하게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명 액정표시장치(300)는 백라이트 유닛(320)으로부터 편광된 광이 발광되도록 하고, 액정패널(310)의 상부로 하나의 편광판(330) 만을 위치시킴으로써, 액정패널(310)이 화상을 구동하는 구동모드일 때와 구동을 하지 않는 비구동모드일 때 모두 액정패널(310)의 배면 방향에서 입사되는 광은 전면으로 투과되는 투명 상태가 된다.

또한, LED(100)로부터 나온 광의 대부분은 손실없이 액정패널(310)로 공급되어, 광효율 및 휘도가 향상되게 된다.

그리고, 투명 액정표시장치(300)의 휘도 증가를 통해 투명 액정표시장치(300)의 소비전력을 절감할 수 있으며, 또한, 기존의 투명 액정표시장치에 비하여 편광판(330)의 개수가 감소되므로, 두께 및 무게를 감소시켜 경량 박형의 투명 액정표시장치(300)를 확보할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

100 : LED
300 : 투명 액정표시장치
310 : 액정패널(312, 314 : 어레이기판 및 컬러필터기판, 315 : 액정층, 317 : 블랙매트릭스, 318 : 컬러필터)
320 : 백라이트 유닛(321 : 반사판, 323 : 도광판, 325 : 광학시트, 327 : PCB, 328 : LED어셈블리)
330 : 편광판

Claims

액정패널과;
상기 액정패널의 상부로 위치하며, 제 1 방향의 편광축을 갖는 편광판과;
상기 액정패널의 배면에 배치되며, 도광판과, 상기 도광판의 입광면을 따라 배열되며, 퀀텀로드층이 구비된 LED를 포함하는 LED어셈블리로 이루어지는 백라이트 유닛
을 포함하며, 상기 LED로부터 상기 제 1 방향에 수직한 편광성분을 갖는 제 2 편광이 발광되는 투명 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 LED는 방열슬러그와, 상기 방열슬러그 상에 탑재된 LED칩과, 상기 방열슬러그 상에 위치하며, 상기 LED칩의 가장자리를 두르며 상향 돌출된 측벽이 구비된 케이스와, 상기 LED칩 상부에 위치하며 상기 측벽 내부에 채워지는 상기 퀀텀로드층을 포함하는 투명 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 퀀텀로드층은 장축이 일방향으로 배열된 다수의 퀀텀로드로 이루어진 투명 액정표시장치.
제 3 항에 있어서,
상기 퀀텀로드층은 경화 특성을 갖는 레진을 포함하여, 상기 다수의 퀀텀로드의 장축이 일 방향으로 배열된 후 상기 레진이 경화되어 일 방향으로 배열된 상태를 유지하는 투명 액정표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 백라이트 유닛은 상기 도광판의 하부로 반사판이 위치하며, 상기 도광판 상부로 광학시트가 위치하며, 상기 반사판과 상기 도광판 그리고 상기 광학시트는 모두 투명한 투명 액정표시장치.