KR20180044158A - 디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치 - Google Patents

디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20180044158A
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light
quantum dot
green
blue
pixel electrode
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KR1020160137915A
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이계훈
손상현
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삼성전자주식회사
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Abstract

적절한 색상의 화면을 출력할 수 있도록 색 재현력이 보다 개선된 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치를 제공 한다.
일 실시예에 따른 디스플레이 패널은, 제1화소 전극의 전면에 배치되는 광 투과부; 및 제2화소 전극의 전면에 배치되는 광 변환 소자;를 포함하고, 상기 광 변환 소자는, 상기 광 투과부와 나란히 배치되고, 상기 광 투과부 측으로 연장되어 상기 제1화소 전극의 일부를 커버한다.

Description

디스플레이 패널 및 상기 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치{DISPLAY PANNER AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
디스플레이 패널 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치는, 획득 또는 저장된 전기적 정보를 시각적 정보로 변환하여 사용자에게 표시하는 출력 장치의 일종으로, 가정이나 사업장 등 다양한 분야에서 이용되고 있다.
디스플레이 장치는, 각종 디스플레이 수단을 이용하여 화상을 외부에 출력할 수 있다. 디스플레이 수단으로는 음극선관(CRT, Cathode Ray Tube), 액정 디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display), 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode), 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diode), 능동형 유기 발광 다이오드(Active-Matrix Organic Light Emitting Diode), 또는 전자 종이 등이 있을 수 있다.
디스플레이 장치로는, 예를 들어, 텔레비전, 각종 오디오/비디오 시스템, 컴퓨터 모니터 장치, 내비게이션 단말 장치 또는 각종 휴대용 단말 장치 등을 포함할 수 있으며, 여기서 휴대용 단말 장치로는 노트북 컴퓨터 장치, 스마트 폰, 태블릿 피씨, 개인용 디지털 보조 장치(PDA), 또는 셀룰러 폰 등이 있을 수 있다. 이외에도 산업 현장에서 이용되고 정지 화상 또는 동화상을 표시할 수 있는 각종 장치 역시 디스플레이 장치의 일례가 될 수 있다.
적절한 색상의 화면을 출력할 수 있도록 색 재현력이 보다 개선된 디스플레이 패널 및 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치를 제공 한다.
일 실시예에 따른 디스플레이 패널은, 제1화소 전극의 전면에 배치되는 광 투과부; 및 제2화소 전극의 전면에 배치되는 광 변환 소자;를 포함하고, 상기 광 변환 소자는, 상기 광 투과부와 나란히 배치되고, 상기 광 투과부 측으로 연장되어 상기 제1화소 전극의 일부를 커버한다.
상기 제1화소 전극은, 청색 화소 전극이고, 상기 제2화소 전극은, 녹색 화소 전극일 수 있다.
상기 광 투과부는, 입사된 광을 투과시키는 광 투과 물질 및 상기 광 투과 물질에 분포되어 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함할 수 있다.
상기 광 투과부는, 청색 광 이외의 광을 흡수하는 염료 및 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함할 수 있다.
상기 광 투과부는, 적색 광 및 녹색 광 중 적어도 하나를 흡수하는 염료 및 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함할 수 있다.
상기 광 변환 소자는, 입사된 광을 녹색 계통의 광으로 변환시키는 녹색 광 양자점 입자를 포함할 수 있다.
상기 청색 화소 전극을 투과한 청색 광은, 상기 광 투과부 및 상기 연장된 광 변환 소자를 통과하여 청색 광 및 녹색 광이 혼합된 광으로 방출될 수 있다.
상기 광 변환 소자의 폭은, 1 내지 25% 연장될 수 있다.
상기 제1화소 전극의 1 내지 25%의 영역이 상기 광 변환 소자에 의해 커버될 수 있다.
상기 산란 입자는, 산화 아연, 산화 티타늄 및 산화 규소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광 투과 물질은, 천연 수지, 합성 수지, 및 유리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 제1화소 전극의 전면에 배치되는 광 투과부; 및 제2화소 전극의 전면에 배치되고, 상기 광 투과부 측으로 연장되어 상기 제1화소 전극의 일부를 커버하는 광 변환 소자;를 포함하는 디스플레이 패널; 및 상기 디스플레이 패널에 광을 출사하는 광원;을 포함한다.
상기 제1화소 전극은, 청색 화소 전극이고, 상기 제2화소 전극은, 녹색 화소 전극일 수 있다.
상기 광 투과부는, 입사된 광을 투과시키는 광 투과 물질 및 상기 광 투과 물질에 분포되어 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함할 수 있다.
상기 광 투과부는, 청색 광 이외의 광을 흡수하는 염료 및 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함할 수 있다.
상기 광 투과부는, 적색 광 및 녹색 광 중 적어도 하나를 흡수하는 염료 및 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함할 수 있다.
상기 광 변환 소자는, 입사된 광을 녹색 계통의 광으로 변환시키는 녹색 광 양자점 입자를 포함할 수 있다.
상기 청색 화소 전극을 투과한 청색 광은, 상기 광 투과부 및 상기 연장된 광 변환 소자를 통과하여 청색 광 및 녹색 광이 혼합된 광으로 방출될 수 있다.
상기 광 변환 소자의 폭은, 1 내지 25% 연장될 수 있다.
상기 제1화소 전극의 1 내지 25%의 영역이 상기 광 변환 소자에 의해 커버될 수 있다.
일 측면에 따른 디스플레이 패널 및 이를 포함하는 디스플레이 장치에 의하면, 출력되는 화면의 색 재현력이 보다 개선되어 디스플레이 장치가 보다 정확한 색상의 화상을 출력할 수 있다.
도 1은 디스플레이 어셈블리의 디스플레이 패널에 이용되는 양자점 변환부 및 광 투과부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 광 투과부를 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 3은 외부 광원의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 광원에서 방출되는 광의 세기와 파장 사이의 관계를 도시한 그래프이다.
도 5는 디스플레이 패널의 일 실시예에 대한 측단면도이다.
도 6은 액정층 내의 액정의 배치에 따른 광의 차단을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 액정층 내의 액정의 배치에 따른 광의 투과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제1전극과 광 투과부, 적색 광 양자점 소자 및 청색 광 양자점 소자 사이의 크기 관계의 일 예시를 측면에서 나타낸 도면이다.
도 9는 제1전극과 광 투과부, 적색 광 양자점 소자 및 청색 광 양자점 소자 사이의 크기 관계의 일 예시를 평면에서 나타낸 도면이다.
도 10은 제1전극과 광 투과부, 적색 광 양자점 소자 및 청색 광 양자점 소자 사이의 크기 관계의 다른 예시를 측면에서 나타낸 도면이다.
도 11은 제1전극과 광 투과부, 적색 광 양자점 소자 및 청색 광 양자점 소자 사이의 크기 관계의 다른 예시를 평면에서 나타낸 도면이다.
도 12a는 기존 디스플레이 패널에 의한 색재현율을 설명하기 위한 색 영역을 도시한 도면이다.
도 12b는 도 12a의 색 영역에서 청색 계통 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 12c는 도 12a의 색 영역에서 적색, 녹색 및 청색의 위치의 일례로 도시한 표이다.
도 13a는 광 변환 소자 또는 광원 내의 광 변환부를 이용한 디스플레이 패널에 의한 색재현율을 설명하기 위한 색 영역을 도시한 도면이다.
도 13b는 도 13a의 색 영역에서 청색 계통 영역을 확대하여 도시한 도면이다.
도 14은 도 13a의 색 영역에서 적색, 녹색 및 청색의 위치의 일례로 도시한 표이다.
도 15는 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 배치된 구조의 제1 예를 도시한 도면이다.
도 16은 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 배치된 구조의 제2 예를 도시한 도면이다.
도 17은 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 배치된 구조의 제3 예를 도시한 도면이다.
도 18은 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 배치된 구조의 제4 예를 도시한 도면이다.
도 19는 디스플레이 패널의 다른 일 실시예에 대한 측단면도이다.
도 20은 디스플레이 장치의 일 실시예의 외형을 도시한 사시도이다.
도 21은 디스플레이 장치의 일 실시예에 대한 구성도이다.
도 22는 디스플레이 장치의 제1 실시예에 대한 분해 사시도이다.
도 23은 디스플레이 장치의 제1 실시예에 대한 측단면도이다.
도 24는 디스플레이 장치의 광원의 일 실시예로 청색 광 발광 다이오드 조명등에 대한 도면이다.
도 25는 디스플레이 장치의 제1 실시예의 디스플레이 패널에 대한 측단면도이다.
도 26은 디스플레이 장치의 제2 실시예에 대한 분해 사시도이다.
도 27은 디스플레이 장치의 제2 실시예에 대한 측단면도이다.
도 28은 디스플레이 장치의 제3 실시예에 대한 분해 사시도이다.
도 29는 디스플레이 장치의 제3 실시예에 대한 측단면도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은, 디스플레이 어셈블리의 디스플레이 패널에 이용되는 양자점 변환부 및 광 투과부의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 광 투과부를 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바에 의하면, 디스플레이 어셈블리(1)는, 광원(2), 양자점 변환부(3) 및 광 투과부(6)를 포함할 수 있으며, 이들 중 양자점 변환부(3) 및 광 투과부(6)는 디스플레이 패널에서 이용된다. 한편 양자점 변환부(3) 및 광 투과부(6)에는 외부의 광원(2)에서 방출된 광이 입사된다.
광원(2)은 광(L)을 방출할 수 있으며, 방출된 광(L)은 양자점 변환부(3) 또는 광 투과부(6)로 전달될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 광원(2)은 청색 계통의 광을 방출할 수 있다. 이 경우, 청색 계통의 광은 일부 녹색에 치우쳐진 광일 수 있다. 광원(2)에 대해선 후술한다.
양자점 변환부(3)는, 광원(2)에서 방출되어 일 방향에서 입사된 광(L)의 색상을 변환하고, 상이한 색의 광(RL, GL)을 입사된 방향과 반대 방향으로 방출할 수 있다. 예를 들어 양자점 변환부(3)는, 광원(2)에서 방출되어 입사된 청색 광(BL)을 적색 광(RL) 또는 녹색 광(GL)으로 변환한 후 외부로 방출할 수 있다. 구체적으로 양자점 변환부(3)는, 입사된 광의 파장을 변화시켜 입사된 광과 상이한 색의 광을 방출할 수 있다(파장 시프트).
양자점 변환부(3)는, 양자점(QD, Quantum Dot)을 이용하여 광원(2)에서 출사된 광(L)의 색상을 변환할 수 있다.
양자점은, 수백에서 수천 개의 원자가 집합되어 형성된 반도체 결정체를 의미한다. 양자점의 크기는 예를 들어 수 나노미터에서 수십 나노미터 정도 사이일 수 있다. 이와 같이 양자점은, 그 크기가 매우 작기 때문에 양자 구속 효과(quantum confinement effect)가 발생하게 된다. 양자 구속 효과란, 입자가 매우 작은 경우에 입자 내의 전자가 입자의 외벽에 의해 불연속적인 에너지 상태를 형성하게 되는데, 입자 내의 공간의 크기가 작을수록 전자의 에너지 상태가 상대적으로 높아지고 에너지 띠 간격이 넓어지는 효과를 의미한다. 양자점은, 이와 같은 양자 구속 효과에 따라, 자외선이나 가시광선 등의 광이 입사되면, 다양한 범위의 파장의 광을 발생시킬 수 있다. 이 경우, 양자점은 입사된 광을 산란하여 방출하게 된다.
양자점에서 발생되는 광의 파장의 길이는 입자의 크기를 따를 수 있다. 구체적으로, 양자점에 에너지 띠 간격보다 큰 에너지를 갖는 파장의 광이 입사되면, 양자점은 광의 에너지를 흡수하여 여기되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 기저 상태가 된다. 이 경우 양자점의 크기가 작으면 작을수록 상대적으로 짧은 파장의 광, 일례로 청색 계통의 광 또는 녹색 계통의 광을 발생시키고, 양자점의 크기가 크면 클수록 상대적으로 긴 파장의 광, 일례로 적색 계통의 광을 발생시킬 수 있다. 따라서 양자점의 크기에 따라 다양한 색상의 광을 구현할 수 있다.
이하 광의 입사에 따라 녹색 계통의 광을 방출할 수 있는 양자점 입자를 녹색 광 양자점 입자(Green quantum dot particle)라 칭하고, 광의 입사에 따라 적색 계통의 광을 방출할 수 있는 양자점 입자를 적색 광 양자점 입자(Red quantum dot particle)라 칭한다. 녹색 광 양자점 입자는, 입자의 폭이 대략 2 나노미터에서 3 나노미터 정도인 입자일 수 있고, 적색 광 양자점 입자는, 입자의 폭이 대략 5 나노미터에서 6 나노미터 정도인 입자일 수 있다.
양자점 변환부(3)는 복수의 양자점을 포함할 수 있으며, 복수의 양자점은, 각각 그 크기에 따라서 다양한 색의 광을 방출하게 된다. 이에 따라 양자점 변환부(3)는, 양자점을 이용하여 입사된 광을 변환하여 상이한 색의 광을 방출할 수 있게 된다.
양자점 변환부(3)는, 광원(2)에서 조사된 광, 일례로 청색 광(BL)이 입사되는 일 면(3i, 이하 제1 입사면)과, 색이 변환된 광(RL, GL)이 방출되는 타면(3t, 이하 제1 출사면)을 포함할 수 있다. 제1 입사면(3i)은 광원(2)이 위치하는 방향에 위치하고, 제1 출사면(3t)는 광원(2)의 반대 방향에 위치한다.
제1 출사면(3t)은, 광 투과부(6)에서 광이 방출되는 면인 제2 출사면(6t)보다 그 넓이가 더 크게 설정될 수 있다. 따라서 단위 면적 당 방출되는 광량이 동일하다면, 제1 출사면(3t)에서는 광 투과부(6)의 제2 출사면(6t)에서보다 더 많은 광이 방출되게 된다. 제1 출사면(3t)이 제2 출사면(6t)보다 더 넓게 마련된 경우, 제1 입사면(3i) 역시 상응하여 제2 입사면(6i)보다 더 넓도록 마련될 수 있다.
양자점 변환부(3)의 제1 입사면(3i)은, 광원(2)에서 방출된 광, 일례로 청색 계통의 광이 각각 개별적으로 입사하는 제3 입사면(4i) 및 제4 입사면(5i)을 포함하고, 제1 출사면(3t)은 적색 계통의 광이 방출되는 제3 출사면(4t) 및 녹색 계통의 광이 방출되는 제4 출사면(5t)을 포함할 수 있다.
실시예에 따라서, 제1 출사면(3t)에는 여과부(도 13의 16e)가 더 설치될 수도 있다. 여과부(16e)에 대해선 후술한다.
양자점 변환부(3)는, 적어도 하나의 적색 광 양자점 소자(4) 및 적어도 하나의 녹색 광 양자점 소자(5)를 포함할 수 있다.
적색 광 양자점 소자(4)는, 양자 고립 효과에 따라 적색 계통의 광(RL)을 방출한다. 적색 광 양자점 소자(4)는, 복수의 적색 광 양자점 입자를 포함하여 형성되며, 적색 광 양자점 소자(4) 내의 적색 광 양자점 입자의 크기는 녹색 광 양자점 소자(4) 내의 녹색 광 양자점 입자의 크기보다 상대적으로 크게 마련된다.
녹색 광 양자점 소자(5)는, 입사된 청색 계통의 광(BL)보다 파장이 긴 녹색 계통의 광(GL)을 방출한다. 녹색 광 양자점 소자(5)는 복수의 녹색 광 양자점 입자를 포함하여 형성될 수 있으며, 상술한 바와 같이 녹색 광 양자점 입자의 크기는 적색 광 양자점 소자(4) 내의 적색 광 양자점 입자의 크기보다 상대적으로 작다.
적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5)는, 소정 두께의 얇은 판의 형태를 가질 수 있으며, 임의적으로 또는 미리 정의된 패턴에 따라 기판 등에 배치되도록 마련된다. 이 경우, 적색 광 양자점 소자(4)는, 광원(2)에서 조사된 광, 일례로 청색 광(BL)이 입사되는 제3 입사면(4i) 및 변환된 적색 광(RL)이 출사되는 제3 출사면(4t)을 포함할 수 있다. 동일하게 녹색 광 양자점 소자(5)는, 광원에서 조사된 광, 일례로 청색 광(BL)이 입사되는 제4 입사면(5i) 및 녹색 광(GL)이 출사되는 제4 출사면(5t)을 포함할 수 있다.
제3 출사면(4t)의 넓이는, 실시예에 따라서, 광 투과부(6)에서 광이 방출되는 면인 제2 출사면(6t)의 넓이와 동일할 수도 있고, 또는 더 클 수도 있다. 마찬가지로 제3 입사면(4i)의 넓이는 광 투과부(6)에 광(BL)이 입사되는 면인 제2 입사면(6i)의 넓이와 동일할 수도 있고 더 클 수도 있다. 동일하게 제4 출사면(5t)의 넓이는, 실시예에 따라서, 광 투과부(6)에서 광이 방출되는 면인 제2 출사면(6t)의 넓이와 동일할 수도 있고, 또는 더 클 수도 있으며, 마찬가지로 제4 입사면(5i)의 넓이는 제2 입사면(6i)의 넓이와 동일할 수도 있고 더 클 수도 있다. 또한 제3 출사면(4t) 및 제4 출사면(5t) 양자의 넓이가 모두 제2 출사면(6t)의 넓이보다 더 큰 것도 가능하다.
제3 입사면(4i)의 넓이 및 제4 입사면(5i)의 넓이가 제2 입사면(6i)의 넓이보다 더 큰 경우, 제3 입사면(4i) 및 제4 입사면(5i)에는 제2 입사면(6i)보다 더 많은 광(BL)이 입사될 수 있으며, 또한 제3 출사면(4t)의 넓이 및 제4 출사면(5t)의 넓이가 제2 출사면(6t)보다 더 큰 경우 제3 출사면(4t)의 넓이 및 제4 출사면(5t)에서는 제2 출사면(6t)보다 더 많은 광(RL, GL)이 방출될 수 있다.
이와 같이 제3 입사면(4i)의 넓이 및 제4 입사면(5i)의 넓이가 제2 입사면(6i)의 넓이보다 크거나, 또는 제3 출사면(4t)의 넓이 및 제4 출사면(5t)의 넓이가 제2 출사면(6t)보다 더 큰 경우에는, 적색 광 양자점 소자(4) 또는 녹색 광 양자점 소자(5)에 입사되거나 방출되는 광(RL, GL)의 양이, 광 투과부(6)에서 방출되는 광(TL)보다 더 많아 지게 되어, 방출되는 적색 계통의 광(RL), 녹색 계통의 광(GL) 및 청색 계통의 광(TL)의 비율이 서로 동일하거나 또는 유사하게 된다.
적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5)는 서로 인접하여 배치될 수 있으며, 이 경우 적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5)의 각각의 측면이 서로 접하도록 배치될 수도 있고, 또는 소정의 거리로 이격되도록 배치될 수도 있다. 적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5)의 각각의 측면이 서로 이격된 경우, 적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5) 사이에는 상호 간의 간섭을 방지하기 위한 소정의 물질이 삽입될 수도 있다.
한편 상술한 바와 같이 양자점에서는 광이 산란되므로 적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5)는 적색 광(RL) 및 녹색 광(GL)을 여러 방향으로 산란시켜 방출하게 된다.
일 실시예에 의하면, 적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5)의 제3 출사면(4t) 및 제4 출사면(5t)에는 출사된 광 중 일부의 광을 여과시키는 여과부가 더 마련될 수도 있다.
일 실시예에 의하면 여과부는 청색 계통의 광을 여과시킬 수 있다. 적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5)에 입사된 청색 계통의 광은 대체적으로 양자점에 의해 색이 변화되어 방출되나, 일부의 청색 계통의 광은 양자점과 접하지 않고 적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5)에서 방출될 수도 있는데, 여과부는 적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5)에서 방출되는 청색 계통의 광을 여과시켜 적절한 적색 계통의 광 및 녹색 계통의 광이 방출되도록 할 수 있다. 여과부가 청색 계통의 광을 여과시키는 경우, 여과부는 청색 광 컷 오프 필터(BCF, Blue Cut-off Filter)를 포함할 수 있다. 여과부는 생략 가능하다.
광 투과부(6)는, 광원(2)에서 입사되는 광을 투과시켜 입사 방향과 반대 방향으로 방출한다. 이 경우, 광 투과부(6)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 입사된 광(L) 중 일부는 그대로 투과시키거나(BLA1), 산란시켜 투과시키거나(BL1 내지 BL3) 또는 상이한 색의 광(GL1 내지 GL3)로 변환하여 방출할 수 있다. 만약 광원(2)에서 입사된 광이 청색 계통의 광(BL)이라면, 광 투과부(6)는 입사된 광과 동일한 색의 청색 광(BLA1, BL1 내지 BL3)과 상이한 계통의 색의 광, 일례로 녹색 계통의 광(GL1 내지 GL3)을 함께 방출하게 된다.
광 투과부(6)는, 적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5)와 동일하게 소정 두께의 얇은 판의 형태로 구현될 수 있으며, 얇은 판의 일 면(6i, 이하 제2 입사면)은 광이 입사되고, 얇은 판의 다른 면(6t, 이하 제2 출사면)은 광이 방출될 수 있다.
도 2에 도시된 바에 의하면, 광 투과부(6)는, 본체(8), 본체(8) 내부에 산포된 적어도 하나의 산란 입자(7a) 및 본체(8) 내부에 산포되고 소정 색의 광(BL)을 상이한 색으로 광으로 변환시키는 적어도 하나의 광 변환 소자(7b)를 포함할 수 있다.
본체(8)는 입사된 광의 전부 또는 일부를 투과시킬 수 있는 광 투과 물질로 마련된다. 여기서 광 투과 물질은 천연 수지나 합성 수지와 같은 레진, 또는 유리 등과 같이 일정 이상의 투명도를 가진 물질을 포함할 수 있다. 합성 수지는 에폭시 수지나, 우레탄 수지 또는 폴리 메틸 메타아크릴 수지(PMMA, Poly(methyl methacrylate)) 등을 포함할 수 있으며, 유리는 규산염 유리, 붕산염 유리 또는 인산염 유리 등을 포함할 수 있다. 이외에도 설계자가 고려할 수 있는 다양한 종류의 광을 투과시킬 수 있는 소재가 광 투과 물질로 이용될 수 있다.
본체(8)에는 소정 색상의 광, 일례로 청색 계통의 광(BL)이 입사면(6i)을 통해 입사된 후, 출사면(6t)을 통해 외부로 방출될 수 있다.
본체(8)에 입사된 광(BL) 중 일부(BLA)는 산란 입자(7a) 및 광 변환 소자(7b)를 만나지 않고 본체(8)를 투과하여 출사면(6t)을 통해 방향의 변화나 또는 색상의 변화 없이 방출될 수 있다(BLA1). 또한 본체(8)에 입사된 광(BL) 중 다른 일부(BLB, BLC)의 광은 산란 입자(7a) 또는 광 변환 소자(7b) 중 어느 하나와 만나 산란되거나 또는 색상이 변환된 후 방출될 수 있다(BL1 내지 BL3, GL1 내지 GL3).
산란 입자(7a)는 본체(8) 내부에 임의적으로 또는 미리 정의된 패턴에 따라 분포되며, 입사된 광을 일정한 범위 내에서 산란시킬 수 있다. 예를 들어 산란 입자(7a)는 입사된 청색 계통의 광(BLB)을 산란시킬 수 있다. 입사된 청색 계통의 광(BL) 중 일부의 광(BLA)은 산란 입자(7a)와 접하여 산란되어 방출된다. 이에 따라 광 투과부(6)에 입사된 광(BL) 중 일부(BLB)는 일정한 범위로 퍼지면서 광 투과부(6)를 투과하게 된다(BL1 내지 BL3).
일 실시예에 의하면, 산란 입자(7a)로는, 산화 아연(ZnxOx), 산화 티타늄(TixOx) 및 산화 규소(SixOx) 중 적어도 하나가 채용될 수 있으며, 이외에도 입사되는 광을 산란시킬 수 있는 다양한 종류의 입자가 상술한 산란 입자(7a)로 채용될 수 있다.
산란 입자(7a)에 의해 입사된 광(BL) 중 일부 광(BLB)은 산란되어 방출되기 때문에(BL1 내지 BL3), 광 투과부(6)을 통과한 광은, 적색 광 양자점 소자(4) 및 녹색 광 양자점 소자(5)에서 방출되는 광(RL, GL)과, 동일하거나 근사한 범위로 산란되어 퍼지면서 방출될 수 있게 된다.
만약 청색 계통의 광(BL)이 광 투과부(6)를 투과하는 경우, 산란 입자(7a)가 부재한 경우보다 입사된 청색 광(BL)이 확산되어 방출되므로, 정면 방향(d1)뿐만 아니라 비스듬한 방향(d2)으로도 청색 광(BL)이 방출될 수 있다. 청색 계통의 광(BLB)이 산란되는 범위는 산란 입자(7a)의 종류 등에 따라 상이하게 될 수 있다. 이와 같이 산란 입자(7a)에 의해 청색 계통의 광(BLB)이 산란됨으로써, 청색 계통의 광이 다른 계통의 색의 광보다 상대적으로 적게 퍼짐으로써 발생할 수 있는 색 시야각 열세가 해결될 수 있다.
광 변환 소자(7b)는 본체(8) 내부에 임의적으로 또는 미리 정의된 패턴에 따라 분포되며, 입사된 광의 색상을 변환시켜 방출할 수 있다. 예를 들어 입사된 광이 청색 계통의 광(BL)인 경우, 청색 계통의 광(BL)을 녹색 계통의 광(GL) 또는 적색 계통의 광(RL)으로 변환하여 방출할 수 있다.
광 변환 소자(7b)는, 예를 들어, 청색 계통의 광(BLC)을 녹색 계통의 광(GL)으로 변환시키는 녹색 광 변환 소자를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 녹색 광 변환 소자는, 녹색 광 양자점 입자 및 녹색 형광 입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다시 말해서 본체(8) 내에는 녹색 광 양자점 입자만 분포되어 있을 수도 있고, 녹색 형광 입자만 분포되어 있을 수도 있으며, 녹색 광 양자점 입자 및 녹색 형광 입자 양자 모두 분포되어 있을 수도 있다. 녹색 광 양자점 입자 및 녹색 형광 입자가 모두 분포된 경우, 양자는 동등한 비율로 본체(8) 내에 포함되어 있을 수도 있고, 서로 상이한 비율로 포함되어 있을 수도 있다.
녹색 광 양자점 입자는, 상술한 바와 같이 대략 2 나노미터에서 3 나노미터 크기의 반도체 결정체이다.
녹색 형광 입자는 입사된 광의 파장을 변경시킴으로써 소정 계통 색의 광을 녹색 계통의 광으로 색 전이시킬 수 있다. 예를 들어 녹색 형광 입자는 청색 계통의 광(BLC)을 녹색 계통의 광(GL1 내지 GL3)으로 전이시킬 수 있다.
녹색 형광 입자는 입사된 광(BLC)을 산란시켜 방출할 수도 있다. 이 경우 입사된 청색 계통의 광(BLC)은 녹색 계통의 광(GL1 내지 GL3)으로 변환된 후, 정면 방향(d3)뿐만 아니라 비스듬한 방향(d4)으로 녹색 계통의 광(GL1 내지 GL3)이 방출될 수 있게 된다.
녹색 형광 입자는, 수 나노미터에서 수십 나노미터 단위의 폭을 가진 입자일 수 있으며, 황화아연이나 황화카드뮴 등을 이용하여 구현 가능한 각종 무기 형광체(일례로 ZnS(Ag) 등)를 이용한 것일 수 있다. 이외에도 입사된 광, 일례로 청색 계통의 광의 파장을 변경시켜 녹색 계통의 광을 방출할 수 있는 다양한 종류의 수단이 녹색 형광 입자로 이용될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 녹색 형광 입자는 피크(peak)가 540 나노미터 이하의 녹색 형광체를 포함할 수 있다.
이와 같이 녹색 광 변환 소자가, 청색 계통의 광(BL)이 입사되는 광 투과부(6)의 본체(8) 내부에 마련된 경우, 광 투과부(6)를 투과한 청색 계통의 광 중 일부는 파장이 변화하여 녹색 계통의 광(GL1 내지 GL3)으로 변하게 된다. 따라서 광 투과부(6)에서는, 본체(8)를 투과한 청색 계통의 광(BLA1) 및 녹색 계통의 광(GL1 내지 GL3)이 혼합된 광을 방출하게 되므로, 녹색 광 변환 소자가 부재한 경우보다 보다 녹색이 추가된 청색 계통의 광(TL)을 방출하게 된다. 따라서 만약 입사되는 청색 계통의 광(BL)이 원래의 청색보다 더 탁한 경우라면, 광 투과부(6)에서는 보다 원색에 가까운 청색 계통의 광(TL)을 방출할 수 있게 된다.
산란 입자(7a) 및 광 변환 소자(7b)는, 본체(8) 내에 거의 동등한 비율로 분포될 수도 있고, 또는 서로 상이한 비율로 분포될 수도 있다. 다시 말해서 본체(8) 내에는 산란 입자(7a)와 광 변환 소자(7b)가 서로 거의 동일하게 포함되어 있을 수 있고, 산란 입자(7a) 가 광 변환 소자(7b)보다 더 많이 포함되어 있을 수도 있으며, 반대로 광 변환 소자(7b)가 산란 입자(7a)보다 더 많이 포함되어 있을 수도 있다.
산란 입자(7a) 및 광 변환 소자(7b)는, 액체 상태의 에폭시 수지 등와 같은 본체(8)를 경화시켜 제작할 때, 본체(8) 내부에 주입되어 본체(8) 내부에 분포되도록 마련될 수 있으며, 산란 입자(7a) 및 광 변환 소자(7b)는 본체(8)를 경화시키기 전에 또는 본체(8)를 경화시키는 과정에서 본체(8) 내부에 주입될 수 있다.
본체(8) 내부에는 미량의 산란 입자(7a) 및 광 변환 소자(7b)가 포함될 수 있으나, 본체(8) 내부에 포함되는 산란 입자(7a) 및 광 변환 소자(7b)의 양은 설계자의 임의적 선택에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 입사된 광(BL) 중 더 많은 광(BLB)이 산란되기를 원하는 경우, 설계자는 산란 입자(7a)를 본체(8) 내에 더 많이 주입시킬 수 있다. 또한 청색 계통의 광(BL)이 입사되는 경우, 녹색 계통의 광(GL1 내지 GL3)이 상대적으로 더 많이 방출되기를 원한다면, 설계자는 광 변환 소자(7b)를 본체(8) 내에 더 많이 주입시킬 수 있다.
산란 입자(7a)와 광 변환 소자(7b)는, 실시예에 따라서 생략될 수도 있다. 구체적으로 광원(2) 내에 광 변환부(2d)가 마련된 경우, 광 변환 소자(7b)는 생략될 수도 있다.
양자점 변환부(3) 및 광 투과부(6), 보다 구체적으로 적색 광 양자점 소자(4), 녹색 광 양자점 소자(5) 및 광 투과부(6)는, 디스플레이 패널 내에서 동일한 평면 상에 배치될 수 있으며, 이들은 하나의 얇은 판의 형태로 구현될 수 있다. 적색 광 양자점 소자(4), 녹색 광 양자점 소자(5) 및 광 투과부(6)가 안정적이며 고정적으로 배치될 수 있도록, 적색 광 양자점 소자(4), 녹색 광 양자점 소자(5) 및 광 투과부(6)는, 소정의 기판에 설치될 수 있다. 소정의 기판은 적색 광 양자점 소자(4), 녹색 광 양자점 소자(5) 및 광 투과부(6)에서 출광된 광을 투과시킬 수 있도록 투명 소재를 구현된 것일 수 있으며, 예를 들어 폴리 메틸 메타아크릴 수지 등의 투명 소재를 이용하여 구현된 것일 수 있다.
광원(2)은, 광을 생성하고, 생성된 광을 양자점 변환부(3) 및 광 투과부(6) 각각에 조사한다. 광원(2)은 외부에서 인가되는 전력에 따라 상응하는 세기나 밝기의 광을 발생시켜 양자점 변환부(3) 및 광 투과부(6)에 조사할 수 있다. 필요에 따라서 광원(2)에서 발생된 광은, 별도의 반사판(미도시)이나 애퍼처(미도시, Aperture) 등에 반사되어 양자점 변환부(3) 및 광 투과부(6) 방향으로 조사될 수 있다.
도 3은 외부 광원의 일례를 도시한 도면이고, 도 4는 광원에서 방출되는 광의 세기와 파장 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 도 4에서 y축은 광의 세기를 나타내고, x축은 파장을 나타낸다.
광원(2)은, 소정 색상의 광을 발생시킬 수 있으며, 일 실시예에 의하면 청색 계통의 광(BL)을 발생시킬 수 있다. 청색 계통의 광(BL)은 적색이나 녹색 계통의 광보다 상대적으로 파장이 짧은 광을 의미하며, 대략 400 나노미터에서 500 나노미터 파장의 광을 의미한다. 양자점 변환부(3)에 입사된 청색 광(BL)은 적색 광(RL) 또는 녹색 광(GL)으로 변환되어 외부로 방출된다. 광 투과부(6)에 입사된 청색 광(BL)은 광 투과부(6)를 투과하거나, 광 투과부(6) 내에서 산란되거나, 또는 녹색 계통의 광으로 변환되어 방출된다.
디스플레이 어셈블리(1)는, 하나의 광원(2)만을 포함할 수도 있고, 복수 개의 광원(2)을 포함할 수도 있으며, 디스플레이 어셈블리(1)가 복수 개의 광원(2)을 포함하는 경우, 광원(2)은 각각의 양자점 변환부(3)의 적색 광 양자점 소자(4), 녹색 광 양자점 소자(5) 및 광 투과부(6)마다 별도로 마련될 수 있다. 이 경우 광원(2)은, 적색 광 양자점 소자(4), 녹색 광 양자점 소자(5) 및 광 투과부(6)의 개수에 대응하여 개수만큼 디스플레이 어셈블리(1)에 마련될 수 있다.
광원(2)으로는, 백열 전구, 할로겐 램프, 형광 램프, 나트륨 램프, 수은 램프, 형광 수은 램프, 크세논 램프, 아크 조명등, 네온관 램프, 이엘 램프(EL lamp, electroluminescent lamp), 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode) 램프, 냉음극 형광 램프(CCFL, Cold Cathode Fluorescent Lamp), 또는 외부 전극 형광 램프(EEFL, External Electrode Fluorescent Lamp) 등을 이용하여 구현될 수 있으며, 이외에도 청색과 같은 소정 색의 광을 발생하여 조사할 수 있는 다양한 조명 장치가 광원(2)으로 채용될 수 있다.
도 3에 도시된 바에 의하면, 광원(2)은 하우징(2a), 내부 공간(2b), 발광부(2c), 광 변환부(2d) 및 광 방출부(2e)를 포함할 수 있다.
하우징(2a)은, 광원(2)의 외장을 형성하며, 내측에는 내부 공간(2b)이 형성되고, 내부 공간(2b) 내에는 발광부(2c)가 설치될 수 있도록 마련된다. 예를 들어 하우징(2a)은 내부 공간(2b)을 이루는 외벽 프레임과 저면 프레임을 포함하며, 저면 프레임의 내부 공간(2b) 방향 일 면에는 발광부(2c)가 설치될 수 있다. 저면 프레임의 내부 공간(2b) 방향 일 면 또는 반대 면에는 발광부(2c)에 전력을 공급하기 위한 각종 케이블이나 회로가 마련될 수 있다. 하우징(2a)은, 입사된 광이 외부로 방출되는 것을 차단하여, 발광부(2c)에서 방출되거나 또는 광 변환부(2d)에서 변환된 광이 소정의 방향으로만 방출될 수 있도록 할 수도 있다.
내부 공간(2b)은 하우징(2a) 및 광 방출부(2e)에 의해 형성되고, 광의 생성이나 또는 광의 변환과 관련된 기체나 입자 등이 부유할 수 있도록 마련된다. 내부 공간(2b)에는 적어도 하나의 광 변환부(2d)가 부유할 수 있다.
발광부(2c)는 외부 전원(9)에서 공급되는 전력에 따라서 소정 색의 광(BLD)을 생성하여 방출할 수 있다. 발광부(2c)는 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)를 이용하여 구현될 수 있다. 발광 다이오드는, 예를 들어, 청색 발광 다이오드일 수 있으며, 이 경우 발광부(2c)는 청색 계통의 광(BLD)을 방출할 수 있다.
광 변환부(2d)는, 발광부(2c)에서 방출된 광(BLD) 중 일부 광의 색을 변환하여 방출한다(GL0).
일 실시예에 의하면, 발광부(2c)에서 청색 계통의 광(BLD)이 방출된 경우, 광 변환부(2d)는 청색 계통의 광(BLD)을 녹색 계통의 광으로 변환하여 방출할 수 있다. 다시 말해서 광 변환부(2d)는 발광부(2c)에서 방출된 광(BLD)의 파장을 변화시킬 수 있으며, 예를 들어 방출된 광(BLD)의 파장이 더 길어지도록 변화시킬 수 있다.
이 경우, 광 변환부(2d)는 청색 계통의 광(BLD)을 녹색 계통의 광(GL0)으로 변환하는 녹색 광 변환 소자를 포함할 수 있다.
여기서 녹색 광 변환 소자는, 녹색 광 양자점 입자 및 녹색 형광 입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 녹색 광 양자점 입자는, 상술한 바와 같이 대략 2 나노미터에서 3 나노미터 크기의 반도체 결정체를 의미하고, 녹색 형광 입자는 입사된 광의 파장을 변경시킴으로써 소정 계통 색의 광을 녹색 계통의 광으로 색 전이시킬 수 있는 입자를 의미한다. 일 실시예에 의하면, 녹색 형광 입자는 피크가 540 나노미터 이하의 녹색 형광체를 포함할 수 있다. 녹색 광 양자점 입자 또는 녹색 형광 입자는 액적의 형태를 가질 수 있다.
발광부(2c)에서 청색 계통의 광(BLD)이 방출된 경우, 청색 계통의 광(BLD) 중 일부는 광 변환부(2d)에 의해 녹색 계통의 광(GL0)으로 변환되어 외부로 방출되거나, 또는 색상이 변화되지 않은 채로 외부로 방출될 수 있다(BLE). 따라서 발광부(2c)는 청색 계통의 광(BLE)과 녹색 계통의 광(GL0)을 함께 방출할 수 있으며, 방출되는 청색 계통의 광(BLE)과 녹색 계통의 광(GL0)은 서로 혼합되게 된다.
따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(2)에서 방출되는 광(L)은, 그래프 상으로 발광부(2c)인 청색 발광 다이오드에 의해 방출되고 파장이 변화되지 않은 광(BLE)에 의해 나타나는 제1 영역(z1) 및 광 변환부(2d)에서 변환된 녹색 계통의 광(GL0)에 의해 나타나는 제2 영역(z2)을 포함할 수 있다. 이 경우 광 변환부(2d)가 분포된 양에 따라서 제2 영역(z2)에서의 광의 세기가 달라질 수 있다. 구체적으로 광 변환부(2d)가 상대적으로 더 많이 내부 공간(2d)에 마련되면 제2 영역(z2)에서의 광의 세기는 더 커져 제2 영역(z2)에서의 그래프는 더욱 돌출된 형상을 가지며, 반대로 광 변환부(2d)가 상대적으로 더 적게 내부 공간(2d)에 마련되면 광의 세기는 더 작아져 제2 영역(z2)에서의 그래프는 보다 평평한 형상을 가지게 될 것이다. 따라서 설계자는 광 변환부(2d)의 양을 달리함으로써 방출되는 광(L)의 색상을 조절할 수 있게 된다. 한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(2)에서 방출되는 광(L)은, 청색 계통의 광이 녹색 계통의 광보다 그 세기가 현저하게 강할 수 있다.
따라서 광원(2)에서는 청색 발광 다이오드에서 방출되는 청색 계통의 광보다 좀더 녹색에 가까운 광(L)을 방출할 수 있기 때문에, 청색 발광 다이오드에서 탁한 청색 광이 방출되는 경우에도, 원래 의도한 청색 계통의 광 또는 청색에 근사한 색의 광을 방출할 수 있게 된다.
광원(2)에서 녹색 계통의 광이 혼합된 청색 계통의 광(L)이 방출되는 경우, 광 투과부(6) 내의 변환 소자(7b), 일례로 녹색 광 양자점 입자 또는 녹색 형광 입자는 생략될 수도 있다. 다시 말해서, 광원(2)이 녹색 계통의 광이 혼합된 청색 계통의 광을 방출하기 때문에, 광 투과부(6)에 입사되는 광은 녹색 계통의 광이 혼합된 청색 계통의 광일 수 있으며, 따라서 입사된 광(L)의 색상을 변화시키지 않아도 녹색이 추가된 청색 계통의 광(TL)을 방출할 수 있게 되기 때문이다. 물론 실시예에 따라서, 광원(2)에서 녹색 계통의 광이 혼합된 청색 계통의 광(L)이 방출되는 경우에도, 광 투과부(6) 내에는 변환 소자(7b)가 마련될 수 있다. 이 경우, 광 투과부(6) 내의 변환 소자(7b)는, 입사된 녹색 계통의 광이 혼합된 청색 계통의 광(L)에 녹색 계통의 광을 더 혼합시켜 방출하게 될 것이다(TL). 따라서 발광부(2c)인 청색 발광 다이오드에서 방출된 청색 계통의 광(BLD, BLE)이 원래의 청색보다 더 탁한 경우에도, 광원(2) 내의 광 변환부(2d) 및 광 투과부(6) 내의 변환 소자(7b)에 의해, 광 투과부(6)에서는 보다 원색에 가까운 청색 계통의 광(TL)이 방출될 수 있게 된다.
광 변환부(2d)는, 실시예에 따라서, 생략될 수 있다. 예를 들어, 광 투과부(6) 내의 변환 소자(7b)가 마련된 경우, 광원(2)은 광 변환부(2d)를 포함하지 않을 수도 있다.
광 방출부(2e)는, 하우징(2a)에 설치되며, 하우징(2a)과 더불어 내부 공간(2b)을 형성할 수 있다. 광 방출부(2e)는, 예를 들어, 하우징(2a)의 외벽 등에 설치될 수 있다. 광 방출부(2e)는, 발광부(2c)에서 방출된 광 또는 광 변환부(2d)에 의해 변환된 광이 소정 방향으로 방출될 수 있도록 한다. 광 방출부(2e)는 광이 투과될 수 있는 투명 소재를 이용하여 구현될 수 있다. 여기서 투명 소재는, 예를 들어, 유리나, 또는 아크릴 수지 등과 같은 합성 수지를 이용하여 구현될 수 있다. 이외에도 설계자가 고려할 수 있는 다양한 투명 소재를 이용하여 광 방출부(2e)는 구현될 수 있다.
도 3에는 광 방출부(2e)가 평면 형상을 구비한 일례에 대해 도시하였으나, 광 방출부(2e)의 형상은 이에 한정되지 않으며, 반구, 원통, 삼각뿔, 또는 반구가 상단에 배치된 원통 등 설계자가 고려할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.
이하 상술한 양자점 변환부 및 광 투과부를 채용한 디스플레이 패널에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 디스플레이 패널의 일 실시예에 대한 측단면도이다. 도 6은 액정층 내의 액정의 배치에 따른 광의 차단을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 액정층 내의 액정의 배치에 따른 광의 투과를 설명하기 위한 도면이다. 이하 설명의 편의를 위하여, 도 5 내지 도 7에서 도면의 상 방향을 전면 방향이라 칭하고, 도면의 하 방향을 배면 방향이라 칭한다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바에 의하면, 디스플레이 패널(10)은, 제1 편광 필터(11), 제1 기판(12), 제1 전극(13), 제2 전극(14), 액정층(15), 양자점 시트(16), 제2 기판(17) 및 제2 편광 필터(18)를 포함할 수 있다.
제1 편광 필터(11)는, 외부의 광원에서 입사되는 광(L)을 편광시켜, 편광 축과 동일한 방향으로 진동하는 광만을 제1 기판(12)에 전달할 수 있다. 제1 편광 필터(11)는, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 배면은 광원 방향을 향하고, 전면은 제1 기판(12)의 배면에 접하거나 또는 인접하도록 설치될 수 있다. 제1 편광 필터(11)는 필름의 형태로 구현될 수 있다. 일 실시예에 따라서 제1 편광 필터(11)는 수직 편광 필터 또는 수평 편광 필터일 수 있다.
제1 기판(12)은, 전면에는 제1 전극(13)이 설치되고, 배면에는 제1 편광 필터(11)가 설치될 수 있다. 제1 기판(12)은 배면 방향에서 조사된 광이 투과할 수 있도록 투명 소재로 구현될 수 있으며, 예를 들어 아크릴 등과 같은 합성 수지나, 또는 유리 등을 이용하여 구현될 수 있다. 제1 기판(12)은, 실시예에 따라서, 연성 인쇄 회로 기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)을 포함할 수도 있다.
제1 기판(12)에 설치된 제1 전극(13)은, 제2 전극(14)과 더불어 인가되는 전력에 따라서 액정층(15)에 전류를 인가함으로써, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 액정층(15) 내의 액정 분자(15a, 15b)의 배열을 조절할 수 있다. 액정 분자(15a, 15b)의 배열에 따라서, 제1 편광 필터(11)에 의해 편광된 광(PL)의 진동 방향은 변경되거나 또는 변경되지 않을 수 있다.
제1 전극(13)은, 일 실시예에 의하면, 박막 트랜지스터(TFT, Thin Film Transistor)를 이용하여 구현될 수 있다. 제1 전극(13)은 외부의 전원과 연결되어 전력을 공급받을 수 있다. 제1 기판(12)에는 복수 개의 제1 전극(13)이 설치될 수 있으며, 제1 전극(13)은 소정의 패턴으로 제1 기판(12)에 설치될 수 있다. 각각의 제1 전극(13)은 액정층(15) 내의 각각의 액정 분자(15a, 15b)에 대응하여 제1 기판(12)에 설치될 수도 있다.
제2 전극(14)은, 액정층(15)을 중심으로 제1 전극(13)에 대항하여 마련되고, 제1 전극(13)과 더불어 액정층(15)에 전류를 인가하는 기능을 수행할 수 있다. 제2 전극(14)은 일 면은 양자점 시트(16)와 접하도록 마련되고, 타면은 액정층(15)과 접하도록 마련될 수 있다. 제2 전극(14)은 공통 전극으로 구현될 수 있다.
제2 전극(14)과 제1 전극(13) 사이에는 액정층(15)이 마련되며, 액정층(15) 내에는 복수 개의 액정 분자가 배치된다.
액정이란, 액체와 결정의 중간 상태에 있는 물질로, 복수의 액정 분자(15a, 15b)를 포함할 수 있다. 액정 분자(15a, 15b)는 액정층(15) 내에서 복수 열로 배열되어 있을 수 있다. 액정층(15)은, 액정 분자(15a, 15b)의 배향에 따라서 제1 편광 필터(11)에 의해 편광된 광을 그대로 투과시키거나, 또는 진동 방향을 변경하여 투과시킬 수 있다.
구체적으로, 액정층(15) 내의 액정 분자는, 제2 전극(14) 및 제1 전극(13) 사이에 인가되는 전력에 따라서 서로 상이한 형태로 배열될 수 있다.
액정 분자(15a)는, 전기장이 생성되지 않은 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 나선형으로 비틀어지며 배열될 수 있다. 이 경우, 액정 분자(15a)는 제1 전극(13) 또는 제2 전극(14)을 연결하는 선분과 수직 방향으로 향하면서 나선형으로 배열될 수 있다. 액정 분자(15a)가 이와 같이 비틀어지며 배열된 경우, 액정층(15)에 진입한 편광된 광(PL)의 진동 방향은 대략 90도 정도로 비틀어지게 된다(PL1). 다시 말해서 편광된 광의 진동 방향이 변경된다.
반대로, 제1 전극(13) 및 제2 전극(14)에 의해 전기장이 형성되면, 형성된 전기장에 따라 액정 분자(15b)는, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 전극(13) 및 제2 전극(14)을 잇는 선분과 대략 평행한 방향으로 정렬되어 배향될 수 있다. 이 경우, 편광된 광(PL)의 진동 방향이 바뀌지 않고 그대로 액정층(15)을 통과하게 된다(PL2).
다시 말해서, 액정층(15)은, 제1 전극(13) 및 제2 전극(14)에 대한 전원의 인가 여부에 따라서 편광된 광의 진동 방향을 변경하거나 변경시키지 않을 수 있다.
만약 제1 편광 필터(11)가 수직 편광 필터이고 제2 편광 필터(18)가 수평 편광 필터이며, 액정 분자(15a)가 도 6에 도시된 바와 같이 나선형으로 비틀어지며 배열된 경우라면, 액정 분자(15a)는 제1 편광 필터(11)를 통과한 수직 방향의 광을 수평 방향으로 편광시키게 된다. 액정층(15)을 통과하며 수평 방향으로 편광된 광은, 제2 편광 필터(18)를 통과할 수 있게 되고, 따라서 액정층(15)에 입사된 광은 디스플레이 패널(10)에 의해 표시될 수 있게 된다.
만약 제1 편광 필터(11)가 수직 편광 필터이고 제2 편광 필터(18)가 수평 편광 필터이며 액정 분자(15b)가 도 7에 도시된 바와 같이 배향된 경우라면, 액정층(15)은 제1 편광 필터(11)에 의해 수직 방향으로 편광된 광을 그대로 통과시키므로, 액정층(15)을 통과한 광은 수평 편광 필터인 제2 편광 필터(18)에 의해 차단되게 된다. 따라서 액정층(15)을 통과한 광은 디스플레이 패널(10)에 의해 외부로 표현되지 않게 된다.
양자점 시트(16)는, 입사된 소정 색의 광을 다른 색의 광으로 변환시키거나 또는 다른 색의 광으로 변환시키지 않고 출력할 수 있다. 따라서 양자점 시트(16)는, 디스플레이 패널(10)이 다양한 색을 표현할 수 있도록 할 수 있다.
양자점 시트(16)는, 배면은 제2 전극(14)에 인접하고, 정면은 제1 기판(17)에 설치되도록 마련될 수 있다.
양자점 시트(16)에는, 예를 들어, 청색 계통의 광이 입사될 수 있으며, 양자점 시트(16)는, 입사된 청색 계통의 광을 투과시키는 광 투과부(16a), 입사된 청색 계통의 광을 변환하여 적색 계통의 광을 출사하는 적어도 하나의 적색 광 양자점 소자(16b), 및 입사된 청색 계통의 광을 변환하여 녹색 계통의 광을 출사하는 적어도 하나의 녹색 광 양자점 소자(16c)를 포함할 수 있다.
광 투과부(16a)는, 입사된 광 중 일부를 그대로 투과시켜 외부로 방출하거나, 또는 입사된 광 중 일부의 색상을 변화시키거나 또는 산란시켜 외부로 방출시킬 수 있다. 구체적으로, 광 투과부(16a)는, 도 1 및 도 2를 통해 설명한 바와 같이, 청색 계통의 광의 전부 또는 일부를 산란시켜 전면 방향으로 방출할 수 있다. 또한 광 투과부(16a)는, 입사된 청색 계통의 광의 일부를 녹색 계통의 광으로 변환하여 전면 방향으로 방출할 수 있다. 이에 따라 광 투과부(16a)는 청색 계통의 광 및 녹색 계통의 광이 혼합된 광을 제2 기판(17) 방향으로 방출할 수 있다. 이 경우, 녹색 계통의 광 역시 산란되어 제2 기판(17) 방향으로 방출될 수 있다.
구체적으로, 광 투과부(16a)는, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 본체, 본체 내에 분포된 산란 입자 및 변환 소자를 포함할 수 있다.
본체는 광 투과 물질로 이루어지며 광 투과 물질은 천연 수지나 합성 수지와 같은 레진, 또는 유리 등과 같이 일정 이상의 투명도를 가진 물질을 포함할 수 있다.
산란 입자는 입사된 청색 광을 산란시켜 제1 기판(17) 방향으로 방출되도록 한다. 따라서 제2 편광 필터(18) 및 제1 기판(17)을 투과하여 방출된 청색 광 역시 상술한 적색 광 및 녹색 광과 동일하거나 또는 유사한 시야각에서도 볼 수 있게 된다. 산란 입자는, 산화 아연, 산화 티타늄 및 산화 규소 등을 포함할 수 있다.
광 변환 소자는 본체 내부에 입사된 광의 색상을 변환시켜 방출할 수 있다. 예를 들어 입사된 광이 청색 계통의 광인 경우, 청색 계통의 광을 녹색 계통의 광 또는 적색 계통의 광으로 변환하여 방출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 광 변환 소자는 청색 계통의 광을 녹색 계통의 광으로 변환시키는 녹색 광 변환 소자를 포함할 수 있으며, 여기서 녹색 광 변환 소자는, 녹색 광 양자점 입자 및 녹색 형광 입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
적색 광 양자점 소자(16b)는, 양자점을 이용하여 입사된 청색 계통의 광의 파장을 변경하여, 파장이 긴 적색 계통의 광을 방출할 수 있다. 적색 광 양자점 소자(16b)는, 복수의 적색 광 양자점 입자를 포함하여 이루어지며, 적색 광 양자점 소자(16b) 내의 적색 광 양자점 입자의 크기는 녹색 광 양자점 소자(16c) 내의 녹색 광 양자점 입자의 크기보다 상대적으로 크게 마련된다.
녹색 광 양자점 소자(16c)는, 양자점을 이용하여 입사된 청색 계통의 광의 파장을 변경하여, 청색 계통의 광보다 파장이 긴 광인 녹색 계통의 광을 방출할 수 있다. 녹색 광 양자점 소자(16c)는 복수의 녹색 광 양자점 입자를 포함할 수 있으며, 녹색 광 양자점 입자의 크기는 녹색 광 양자점 소자(16c) 내의 적색 광 양자점 입자의 크기보다 상대적으로 작도록 마련된다.
적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)는, 양자점을 이용하여 액정층(15)에서 전달되는 청색 계통의 광을 적색 또는 녹색 계통의 광으로 변환시켜 제1 기판(17) 방향으로 방출할 수 있다. 이 경우 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)는 입사된 광을 변환시킨 후 산란시켜 방출할 수 있다. 이에 따라 제1 기판(17) 및 제2 편광 필터(18)를 투과하여 방출된 적색 계통의 광 또는 녹색 계통의 광은 상대적으로 넓은 범위에서 볼 수 있게 된다.
적색 광 양자점 소자(16b) 또는 녹색 광 양자점 소자(16c)는 소정의 크기를 가질 수 있으며, 예를 들어 액정층(15)의 액정 분자를 투과한 청색 계통의 광이, 모두 적색 계통의 광 또는 녹색 계통의 광으로 변환될 수 있도록 충분한 크기로 마련될 수 있다.
광 투과부(16a)는, 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c) 중 적어도 하나보다 상대적으로 더 작도록 마련될 수 있으며, 예를 들어 광 투과부(16a)는, 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c) 중 적어도 하나보다 상대적으로 작은 폭(WB)을 가지도록 마련될 수 있다. 다시 말해서, 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c) 중 적어도 하나는, 광이 입사되는 입사면 및 광이 방출되는 출사면 중 적어도 하나가, 광 투과부(16a)의 입사면 및 출사면 중 적어도 하나보다 더 넓도록 마련될 수 있다.
예를 들어 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)의 폭(WR, WG)이, 광 투과부(16a)의 폭(WB)보다 상대적으로 더 크게 마련될 수 있다. 이와 같이, 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 광 투과부(16a)보다 그 크기가 더 크게 마련됨으로써, 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)는, 적색 계통의 광 및 녹색 계통의 광을, 광 투과부(16a)보다 더 많이 전면 방향으로 방출할 수 있게 된다.
광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 액정층(15)의 일 집단의 액정 분자(15a, 15b)에 대응하는 위치에 배치되도록 마련될 수 있다. 구체적으로 하나의 광 투과부(16a)에 일 집단의 액정 분자가 대응되고, 하나의 적색 광 양자점 소자(16b)에 다른 일 집단의 액정 분자가 대응되며, 하나의 녹색 광 양자점 소자(16c)에 또 다른 일 집단의 액정 분자가 대응되도록 마련된다.
광 투과부(16a)가 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c) 중 적어도 하나보다 상대적으로 더 작은 경우에도, 대응되는 열의 액정 분자의 크기는 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c) 중 적어도 하나에 대응되는 열의 액정 분자의 크기와 동일할 수 있다. 따라서 입사된 청색광의 일부는 광 투과부(16a)를 거치지 않고, 차단벽 등에 의해 차단되어 전면 방향으로 방출되지 않을 수 있다. 따라서 광 투과부(16a)를 통과한 청색 광은, 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c) 중 적어도 하나에서 방출되는 적색 광 및 녹색 광 중 적어도 하나보다 상대적으로 그 양이 더 적을 수 있다. 따라서 상술한 바와 같이, 적색 광 또는 녹색 광보다 청색 광의 광량의 비중이 더 높은 문제를 해결할 수 있게 된다.
일 실시예에 의하면, 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)는, 광 투과부(16a)보다 양자점 시트(16) 내에 더 많이 배치될 수 있다.
광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)는 서로 접하고 있을 수도 있고, 어느 정도의 거리로 이격되어 있을 수도 있다. 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b), 녹색 광 양자점 소자(16c)가 서로 이격되어 있는 경우, 이들 사이에는 금속, 합성 수지 또는 합성 고무 등으로 이루어진 차단벽이 마련될 수도 있다.
제2 기판(17)은, 배면 방향 일 면에는 양자점 시트(16)가 설치되고, 전면 방향 일 면에는 제2 편광 필터(18)가 설치된다. 구체적으로 제2 기판(17)에는 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 각각 소정의 패턴으로 설치될 수 있다. 이 경우 제2 기판(17)은, 복수의 단위 구역으로 구획될 수 있으며, 각각의 단위 구역마다 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 동일한 패턴으로 설치되도록 마련된다. 각각의 단위 구역은 하나의 화소로 기능할 수 있다.
제2 기판(17)은, 양자점 시트(16)에서 방출되는 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 투과할 수 있도록 투명한 재질로 구현될 수 있다. 예를 들어 제2 기판(17)은 아크릴 수지와 같은 합성 수지나 유리 등을 이용하여 제작된 것일 수 있다.
광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b), 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 제2 기판(17)에 배치되는 일례에 대해선 후술하도록 한다.
제2 편광 필터(18)는, 제2 기판(17)의 정면 방향 일 면에 설치될 수 있으며, 입사된 광을 편광시킬 수 있다. 제2 편광 필터(18)는, 실시예에 따라서 수평 편광 필터 또는 수직 편광 필터일 수 있다.
제2 편광 필터(18)는, 제1 편광 필터(11)와 상이한 편광 축을 갖도록 마련된다. 구체적으로 제2 편광 필터(18)의 편광 축은, 제1 편광 필터(11)의 편광 축과 직교하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 만약 제1 편광 필터(11)가 수직 편광 필터인 경우, 제2 편광 필터(18)는 수평 편광 필터일 수 있다. 따라서 제1 편광 필터(11)를 통과한 광은 진동 방향이 변경되지 않으면, 제2 편광 필터(18)를 통과할 수 없게 되고, 결과적으로 광은 디스플레이 패널의 외부로 방출되지 않는다. 반대로 제1 편광 필터(11)를 통과한 광이 액정층(15)을 통과하면서 그 진동 방향이 제2 편광 필터(18)의 편광 축과 동일하게 변경된 경우라면, 제2 편광 필터(18)를 통과할 수 있게 된다. 이 경우, 광은 외부로 방출될 수 있게 된다.
이와 같이 제2 편광 필터(18)는, 제2 기판(17)을 투과하여 방출되는 광을 투과시키거나 또는 차단시킬 수 있게 된다. 따라서 광 투과부(16a)에서 방출된 청색 계통의 광과 녹색 계통의 광이 혼합된 광(TL), 적색 광 양자점 소자(16b)에서 방출되는 적색 계통의 광(RL) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)에서 방출되는 녹색 계통의 광(GL) 중 적어도 하나가 외부로 방출되거나 또는 차단될 수 있다.
도 8은 제1전극과 광 투과부, 적색 광 양자점 소자 및 청색 광 양자점 소자 사이의 크기 관계의 일 예시를 측면에서 나타낸 도면이고, 도 9는 제1전극과 광 투과부, 적색 광 양자점 소자 및 청색 광 양자점 소자 사이의 크기 관계의 일 예시를 평면에서 나타낸 도면이다. 도 8 및 도 9의 도면에서는 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 입자(16b) 및 녹색 광 양자점 입자(16c)와 제1전극(13) 사이의 관계를 나타내기 위해 나머지 구성요소의 도시를 생략하였다.
전술한 바와 같이, 제2전극(14)은 공통 전극으로 구현될 수 있고, 제1전극(13)은 소정의 패턴에 따라 화소 전극으로 구현될 수 있다. ㄴ
후술하는 바와 같이, 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 하나의 화소를 이룰 수 있고, 복수의 화소가 2차원으로 배열되어 하나의 화상을 이룰 수 있다. 예를 들어, 제1전극(13)은 제1화소 전극, 제2화소 전극 및 제3화소 전극을 포함할 수 있고, 제1화소 전극은 청색 화소 전극, 제2화소 전극은 녹색 화소 전극, 제3화소 전극은 적색 화소 전극일 수 있다.
도 8 및 도 9를 함께 참조하면, 하나의 화소(Px)에는 청색에 대응되는 청색 화소 전극(13T), 녹색에 대응되는 녹색 화소 전극(13G) 및 적색에 대응되는 적색 화소 전극(13R)이 포함될 수 있다.
청색 화소 전극(13T)은, 제2전극(14)과의 사이에 청색에 대응되는 전기장을 인가할 수 있고, 녹색 화소 전극(13G)은, 제2전극(14)과의 사이에 녹색에 대응되는 전기장을 인가할 수 있으며, 적색 화소 전극(13R)은, 제2전극(14)과의 사이에 적색에 대응되는 전기장을 인가할 수 있다.
이렇듯 각각의 색상에 대응되는 화소 전극(13T, 13G, 13R)이 각각의 색상을 구현하는데 필요한 전기장을 인가하므로, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 광 투과부(16a)의 크기는 청색 화소 전극(13T)에 대응되고, 녹색 광 양자점 소자(16c)의 크기는 녹색 화소 전극(13G)에 대응되며, 적색 광 양자점 소자(16b)의 크기는 적색 화소 전극(13R)에 대응될 수 있다.
구체적으로, 광 투과부(16a)의 폭(WB, 도 19 참조)은 청색 화소 전극(13T)의 폭(WB')을 초과하지 않고, 녹색 광 양자점 소자(16c)의 폭(WG, 도 19 참조)은 녹색 화소 전극(13G)의 폭(WG')을 초과하지 않으며, 적색 광 양자점 소자(16b)의 폭(WR, 도 19 참조)은 적색 화소 전극(13R)의 폭(WR')을 초과하지 않도록 구현될 수 있다.
따라서, 청색 화소 전극(13T)을 투과한 광(BL)은 광 투과부(16a)를 통과하여 청색 광(BL)으로 방출되고, 녹색 화소 전극(13G)을 투과한 광(BL)은 녹색 광 양자점 소자(16c)를 통과하여 녹색 광(GL)으로 방출되며, 적색 화소 전극(13R)을 투과한 광(BL)은 적색 광 양자점 소자(16b)를 통과하여 적색 광(RL)으로 방출될 수 있다. 다만, 전술한 바와 같이, 광 투과부(16a) 내에 녹색 광 양자점 입자 또는 녹색 형광 입자를 포함하여, 광 투과부(16a)에 입사된 광 중 일부를 녹색으로 변환하여 녹색 계통의 광이 혼합된 청색 광을 방출하거나, 광원(2)에서 청색 계통의 광 중 일부를 녹색 계통의 광으로 변환하여 광 투과부(16a)로부터 녹색 계통의 광이 혼합된 청색 광이 방출되도록 하는 것도 가능함은 물론이다.
도 10은 제1전극과 광 투과부, 적색 광 양자점 소자 및 청색 광 양자점 소자 사이의 크기 관계의 다른 예시를 측면에서 나타낸 도면이고, 도 9는 제1전극과 광 투과부, 적색 광 양자점 소자 및 청색 광 양자점 소자 사이의 크기 관계의 다른 예시를 평면에서 나타낸 도면이다. 도 10 및 도 11의 도면에서도 마찬가지로 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 입자(16b) 및 녹색 광 양자점 입자(16c)와 제1전극(13) 사이의 관계를 나타내기 위해 나머지 구성요소의 도시는 생략하였다.
전술한 도 1 내지 도 4의 실시예에서는 광 투과부(16a) 내에 녹색 광 양자점 입자 또는 녹색 형광 입자와 같은 변환 소자(7b)를 포함하거나, 광원(2)에 청색 계통의 광(BLD) 중 일부를 녹색 계통의 광(GL0)으로 변환시키는 광 변환부(2d)를 포함함으로써, 녹색 계통의 광이 혼합된 청색 광을 방출할 수 있도록 하였다.
도 10 및 도 11의 예시에 따르면, 녹색 광 양자점 소자(16c)가 청색 화소 전극(13T)의 일부를 커버하도록 그 폭(WG)이 연장될 수 있다. 일 예로, 녹색 광 양자점 소자(16c)의 폭(WG)이 광 투과부(16a)와 인접한 방향으로 1 내지 25 % 연장될 수 있다. 또는, 청색 화소 전극(13T)의 1 내지 25%의 영역이 녹색 광 양자점 소자(16c)에 의해 커버될 수 있다. 녹색 광 양자점 소자(16c)의 폭이 청색 화소 전극(13T) 방향으로 연장됨에 따라 광 투과부(16a)의 폭은 줄어들 수 있다.
이 경우, 청색 화소 전극(13T)을 투과한 청색 광(BL) 중 일부는 광 투과부(16a)를 통과하여 청색 광(BL)으로서 방출되고 나머지 일부는 그 폭(WG)이 연장된 녹색 광 양자점 소자(16c)를 통과하여 녹색 광(GL)으로서 방출될 수 있다. 즉, 광원(2)으로부터 방출되어 청색 화소 전극(13T)을 투과한 청색 광(BL) 중 녹색 광 양자점 소자(16c)의 커버리지에 속하는 청색 광(BL)은 녹색 광 양자점 소자(16c)를 거치면서 녹색 광(GL)으로 변환되어 방출된다.
따라서, 결과적으로는 광 투과부(16a) 내에 녹색 광 양자점 입자 또는 녹색 형광 입자와 같은 변환 소자(7b)를 포함하거나, 광원(2)에 청색 계통의 광(BLD) 중 일부를 녹색 계통의 광(GL0)으로 변환시키는 광 변환부(2d)를 포함한 경우와 마찬가지로, 청색 화소 전극(13T)을 투과한 광이 녹색이 추가된 청색 계통의 광으로 변환되어 방출될 수 있다.
즉, 청색 화소 전극(13T)을 투과한 광이 방출되는 영역을 청색 채널 영역, 녹색 화소 전극(13G)을 투과한 광이 방출되는 영역을 녹색 채널 영역, 적색 화소 전극(13R)을 투과한 광이 방출되는 영역을 적색 채널 영역이라 하면, 녹색 광 양자점 소자(16c)의 폭을 확장하여 청색 화소 전극(13T)의 일부를 커버하게 함으로써, 청색 채널 영역을 통해 녹색 계통의 광이 혼합된 청색 계통의 광을 방출할 수 있다. 이 경우에도, 나머지 구성요소들에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
예를 들어, 광 투과부(16a)는 입사된 광의 전부 또는 일부를 투과시킬 수 있는 광 투과 물질을 포함할 수 있다. 여기서 광 투과 물질은 천연 수지나 합성 수지와 같은 레진, 또는 유리 등과 같이 일정 이상의 투명도를 가진 물질을 포함할 수 있다. 합성 수지는 에폭시 수지나, 우레탄 수지 또는 폴리 메틸 메타아크릴 수지(PMMA, Poly(methyl methacrylate)) 등을 포함할 수 있으며, 유리는 규산염 유리, 붕산염 유리 또는 인산염 유리 등을 포함할 수 있다. 이외에도 설계자가 고려할 수 있는 다양한 종류의 광을 투과시킬 수 있는 소재가 광 투과 물질로 이용될 수 있다.
또한, 입사된 광을 일정한 범위 내에서 산란시키는 산란 입자가 광 투과 물질에 분포될 수 있다. 산란 입자로는 산화 아연, 산화 티타늄 및 산화 규소 등의 물질이 사용될 수 있다.
또는, 광 투과부(16a)에 적색 광 또는 녹색 광을 흡수하는 염료가 포함되는 것도 가능하다. 예를 들어, 광 투과부(16a)에 포함되는 염료는 청색은 투과시키고 청색 이외의 광은 모두 흡수하는 염료를 사용할 수 있다. 광 투과부(16a)에 청색은 투과시키고 적색 광과 녹색 광을 흡수하는 염료가 포함되면 외광 반사에 의한 아티팩트(artifact)를 감소시킬 수 있다.
광 투과부(16a)가 염료를 포함하는 경우에도 산란 입자가 함께 포함되어 입사된 광을 산란시킬 수 있음은 물론이다.
도 12a는 기존 디스플레이 패널에 의한 색재현율을 설명하기 위한 색 영역을 도시한 도면이고, 도 12b는 도 12a의 색 영역에서 청색 계통 영역을 확대하여 도시한 도면이다. 도 12c는 도 12a의 색 영역에서 적색, 녹색 및 청색의 위치의 일례로 도시한 표이다. 도 13a는 광 변환 소자 또는 광원 내의 광 변환부를 이용한 디스플레이 패널에 의한 색재현율을 설명하기 위한 색 영역을 도시한 도면이고, 도 13b는 도 13a의 색 영역에서 청색 계통 영역을 확대하여 도시한 도면이다. 도 14는 도 13a의 색 영역에서 적색, 녹색 및 청색의 위치의 일례로 도시한 표이다.
도 12a, 도 12b, 도 13a 및 도 13b의 삼각형은 색 영역을 의미하며, 각각 에스알쥐비(sRGB)에 의한 색 영역(A1, B1, 이하 제1 색 영역), 디씨아이-피3(DCI-P3)에 의한 색 영역(A2, B2, 이하 제2 색 영역), 양자점 시트를 이용하는 경우에 획득 가능한 색 영역(A3, 이하 제3 색 영역) 및 디스플레이 패널(10)의 양자점 시트(16)의 광 투과부(16a) 내에 녹색 광 변환 소자가 포함되거나, 광원에 광 변환부(도 3의 2d)가 마련되거나, 또는 녹색 광 양자점 소자(16c)의 폭이 확장되어 청색 화소 전극(13T)의 일부를 커버하는 경우 획득 가능한 색 영역(B3, 이하 제4 색 영역)를 의미한다. 각각의 삼각형의 내부는, 색의 표현 가능한 영역을 의미하고, 각각의 삼각형의 외부는 색의 표현이 불가능한 영역을 나타낸다.
도 13c 및 도 14의 도표는, 각각의 색 영역에서 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 색 영역 내에서의 색 좌표를 의미한다.
상술한 바와 같이 디스플레이 패널(10)의 양자점 시트(16)의 광 투과부(16a) 내에 녹색 광 변환 소자가 포함되거나, 광원에 광 변환부(도 3의 2d)가 마련되거나, 또는 녹색 광 양자점 소자(16c)의 폭이 확장되어 청색 화소 전극(13T)의 일부를 커버하는 경우, 광원으로 청색 발광 다이오드를 이용한다고 하더라도 청색 계통의 색을 표현하기 위해 청색 발광 다이오드에서 방출되는 청색 광을 그대로 사용하는 것이 아니라, 여기에 녹색 광을 적절하게 혼합하여 사용하기 때문에 청색 계통에 대한 색 재현력이 향상될 수 있다.
구체적으로 청색 발광 다이오드에서 방출된 청색 광이 별도의 변환 과정 없이 직접 광 투과부(16a)를 투과하여 외부로 방출되는 경우에는 일반적으로 이용되는 표준 색 좌표계인 에스알쥐비(A1, B1) 또는 디씨아이-피3(A2, B2)를 정확하게 표현하기 어렵다.
기존에 양자점 시트를 이용하는 디스플레이 패널을 이용하여 획득 가능한 제3 색 영역(A3)은, 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이 제1 영역(A1) 또는 제2 색 영역(A2)과 차이가 생길 수 있다. 이 경우, 제1 색 영역(A1) 또는 제2 색 영역(A2)의 일부 영역(z3)은 제3 색 영역(A3)의 외부에 존재하게 된다.
따라서 에스알쥐비(A1, B1) 또는 디씨아이-피3(A2, B2)에 의해 표현 가능한 일부 색상은 양자점 시트를 이용하는 디스플레이 패널에 의해서는 표현될 수 없게 된다. 특히 이는, 도 12a 내지 12c에 도시된 바와 같이 청색 계통에서 현저하다. 도 12c에 도시된 바를 참조하면, 양자점 시트를 이용하는 디스플레이 패널에서의 청색(B)을 나타내는 좌표의 y값은 0.019로, 대응되는 에스알쥐비의 y값 0.06 및 대응되는 디씨아이-피3의 y 값 0.06과 차이가 클 수 있으며, 따라서 양자점 시트를 이용하는 디스플레이 패널의 경우 청색이 보다 탁하게 표현될 수 있다.
만약 광 투과부(16a)에 녹색 광 변환 소자가 포함되거나, 광원에 광 변환부(도 3의 2d)가 마련되거나, 또는 녹색 광 양자점 소자(16c)의 폭이 확장되어 청색 화소 전극(13T)의 일부를 커버하는 경우라면, 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 기존에 양자점 시트를 이용하는 디스플레이 패널을 이용하여 획득 가능한 제3 색 영역(A3)과 상이한 제4 색 영역(B3)을 획득할 수 있게 된다.
구체적으로, 도 14에 도시된 바를 참조하면, 제4 영역(B3)에서의 적색(R) 및 녹색(G)의 각각의 좌표값은 제3 영역(A3)에서의 적색(R) 및 녹색(G)의 각각의 좌표값과 동일하나, 제4 영역(B3)에서의 청색(B)의 좌표값은 (0.153, 0.051)로, 제3 색 영역(A3)의 청색(B)의 좌표값 (0.157, 0.019)와 상이하게 됨을 알 수 있다. 다시 말해서 청색 계통에서의 색 영역이 변화하게 되고, 이에 따라 청색 계통에서의 색 재현율 역시 변화하게 된다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 바를 참조하면, 제3 색 영역(A3)의 외부에 존재하던 일부 영역(z3)이 제4 영역(B3)의 내부에 존재하게 됨을 알 수 있다. 따라서 광 투과부(16a)에 녹색 광 변환 소자가 포함되거나, 광원에 광 변환부가 포함되거나, 또는 녹색 광 양자점 소자의 폭이 확장되어 청색 화소 전극(13T)의 일부를 커버하는 디스플레이 패널(10)의 경우 기존에 양자점 시트를 이용하는 디스플레이 패널을 이용하는 경우에서 표현 불가능했던 색, 즉 일부 영역(z3)에 대응하는 색상도 표현할 수 있게 되어, 색 재현율이 개선될 수 있게 된다.
또한, 도 13a 내지 도 13b를 참조하면, 제4 색 영역(B3)이 에스알쥐비(A1, B1)에 의한 제1 색 영역(A1, B1)을 거의 대부분 포함하며, 또한 디씨아이-피3(A2, B2)에 의한 제2 색 영역(A2, B2)와 동일하거나 또는 거의 근사하게 된다. 따라서 일 실시예에 따른 디스플레이 패널(10)은 에스알쥐비(A1, B1) 및 디씨아이-피3(A2, B2)에 의한 색 영역을 모두 또는 거의 대부분 표현할 수 있게 된다. 이에 따라 양자점 시트를 이용하는 디스플레이 패널을 채용한 디스플레이 장치가 필요한 대부분의 색상을 자연스럽게 표현할 수 있게 된다.
이하 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 기판에 배치된 다양한 일례에 대해 설명한다.
도 15는 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 배치된 구조의 제1 예를 도시한 도면이다.
도 15에 도시된 바에 의하면, 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)는, 소정의 패턴에 따라 기판(17)의 일 구역(z0)에 배치될 수 있다. 일 구역(z0)은 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 결합되어 형성된 하나의 평면판 또는 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 배치되는 기판의 일부분을 의미한다.
일 구역(z0)은, 복수의 단위 구역(z1 내지 z9)으로 구획될 수 있으며, 각각의 단위 구역(z1 내지 z9)에는 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 배치될 수 있다.
각각의 단위 구역(z1 내지 z9)은, 화상에 있어서 하나의 화소를 이룰 수 있다. 화소는 화상을 이루는 최소 단위의 소자를 의미하며, 각각 화소에서 출력되는 광의 집합에 의해 화상이 형성될 수 있다. 하나의 화소에서는 서로 상이한 색의 광이 출력될 수 있으며, 출력된 서로 상이한 색의 광의 조합에 따라 다양한 색상의 광이 하나의 화소에서 표현될 수 있다.
광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 각각의 단위 구역(z1 내지 z9)에 배치된 패턴은 서로 동일할 수 있다. 다시 말해서 어느 하나의 단위 구역(z1 내지 z9)에서 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 배치된 형태는, 다른 단위 구역(z1 내지 z9)에서 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 배치된 형태와 동일할 수 있다.
단위 구역(z1 내지 z9)은, 각각 복수 개의 서브 구역(z11 내지 z93)을 포함할 수 있으며, 광 투과부(16a)는 복수 개의 서브 구역(z11 내지 z93) 중 적어도 하나의 서브 구역(z11, z21, z31, z41, z51, z61, z71, z81, z91)에 배치되고, 다른 서브 구역(z12, z13, z22, z23, z32, z33, z42, z43, z52, z53, z62, z63, z72, z73, z82, z83, z92, z93)에는 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c) 중 적어도 하나가 배치될 수 있다.
각각의 단위 구역(z1 내지 z9)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 세 개의 서브 구역(z11 내지 z93)을 포함할 수 있으며, 각각의 서브 구역(z11 내지 z93)마다 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 소정의 순서에 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 이 경우 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 배치되는 순서는 설계자의 임의적 선택에 따라 결정된 것일 수 있다.
각각의 단위 구역(z1 내지 z9)마다, 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 배치되고 청색 광이 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)에 입사된 경우, 각각의 단위 구역(z1 내지 z9)마다 청색 광, 적색 광 및 녹색 광이 방출될 수 있다. 방출된 청색 광, 적색 광 및 녹색 광은 단독적으로 색상을 형성하거나, 또는 둘 이상이 조합되어 다양한 색상을 형성할 수 있다. 따라서 각각의 단위 구역(z1 내지 z9)은, 다양한 색상의 광이 방출할 수 있게 된다.
도 16은 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 배치된 구조의 제2 예를 도시한 도면이다. 도 16에는 하나의 단위 구역(z1)에 대해서만 도시되어 있으나, 다른 단위 구역(z2 내지 z9) 역시 도 16에 도시된 바와 동일하게 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 배치되어 있을 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 하나의 단위 구역(z1)은 넷 이상의 서브 구역(z11 내지 z16)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단위 구역(z1)은, 서로 구획된 총 여섯 개의 서브 구역(z11 내지 z16)을 포함하고, 여섯 개의 서브 구역은, 각각 세 개씩 두 개의 열로 배열될 수 있다.
각각의 서브 구역(z11 내지 z16)에는 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b1, 16b2) 및 녹색 광 양자점 소자(16c1, 16c2, 16c3) 중 적어도 하나가 배치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 도 16에 도시된 바와 같이, 적색 광 양자점 소자(16b1, 16b2) 및 녹색 광 양자점 소자(16c1, 16c2, 16c3) 중 적어도 하나는 그 개수가 광 투과부(16a)의 개수보다 상대적으로 더 많도록 배치될 수 있다. 예를 들어 하나의 단위 구역(z1) 내에서 광 투과부(16a)는 하나가 배치되고, 적색 광 양자점 소자(16b1, 16b2)는 두 개가 배치되며, 녹색 광 양자점 소자(16c1, 16c2, 16c3)는 세 개가 배치될 수도 있다.
각각의 서브 구역(z11 내지 z16)에 설치된 적색 광 양자점 소자(16b1, 16b2), 녹색 광 양자점 소자(16c1, 16c2, 16c3) 및 광 투과부(16a)는 서로 접하도록 마련될 수도 있고, 서로 일정한 거리만큼 이격되도록 마련될 수도 있다.
광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b1, 16b2) 및 녹색 광 양자점 소자(16c1, 16c2, 16c3)는 설계자의 선택에 따라 다양하게 배치될 수 있다. 예를 들어 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 서브 구역(z11)에는 광 투과부(16a)가 배치되고, 제2 서브 구역(z12), 제4 서브 구역(z14) 및 제5 서브 구역(z15)에는 녹색 광 양자점 소자(16c1, 16c2, 16c3)가 배치되며, 제3 서브 구역(z13) 및 제6 서브 구역(z16)에는 적색 광 양자점 소자(16b1, 16b2)가 배치될 수도 있다.
제1 적색 광 양자점 소자(16b1), 제2 적색 광 양자점 소자(16b2), 제1 녹색 광 양자점 소자(16c1), 제2 녹색 광 양자점 소자(16c2), 제3 녹색 광 양자점 소자(16c3) 및 광 투과부(16a) 각각의 넓이는 서로 동일할 수도 있고, 일부는 서로 상이할 수도 있으며, 모두 서로 상이할 수도 있다. 이들의 크기의 차이는 방출되는 적색 광, 녹색 광 및 청색 광의 광량의 비중에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어 방출된 녹색 광의 광량이 다른 적색 광의 광량 및 청색 광의 광량보다 작은 경우, 녹색 광을 방출하는 녹색 광 양자점 소자(16c1, 16c2, 16c3)는 적색 광 양자점 소자(16b1, 16b2) 및 광 투과부(16a)보다 더 많이 단위 구역(z1)에 배치될 수도 있다.
다른 실시예에 의하면, 단위 구역(z1)에 배치된 적색 광 양자점 소자(16b1, 16b2) 및 녹색 광 양자점 소자(16c1, 16c2, 16c3)의 개수는, 단위 구역(z1)에 배치된 광 투과부(16a)의 개수와 동일하게 배치되는 것도 가능하다.
이상 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가 기판(17)에 배치된 다양한 일례에 대해 설명하였으나, 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)의 배치는 설명된 바에 한정되지 않는다. 설계자의 임의적 선택에 따라서 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)는 상술한 것보다 더욱 다양한 패턴으로 단위 구역(z1 내지 z9)에 배치될 수 있다.
도 17은 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 배치된 구조의 제3 예를 도시한 도면이고, 도 18은 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 배치된 구조의 제4 예를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 앞서 도 15에서 설명한 바와 마찬가지로, 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)가, 소정의 패턴에 따라 기판(17)의 일 구역(z0)에 배치될 수 있다. 이 때, 상기 도 10 및 도 11의 예시와 같이 녹색 광 양자점 소자(16c)가 광 투과부(16a) 방향으로 확장되어 청색 화소 전극(13T)의 일부 영역을 커버하도록 배치되는 것도 가능하다.
이 경우, 광 투과부(16a)에 녹색 광 변환 소자가 포함되지 않거나, 광원에 광 변환부가 마련되지 않더라도, 청색 화소 전극(13T)을 투과한 광의 일부가 녹색 광 양자점 소자(16c)를 통과하여 청색 채널 영역에서 녹색 계통의 광과 청색 계통의 광이 혼합된 광이 방출될 수 있다.
도 18을 참조하면, 앞서 도 16에서 설명한 바와 마찬가지로, 하나의 단위 구역(z1)은 넷 이상의 서브 구역(z11 내지 z16)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단위 구역(z1)은, 서로 구획된 총 여섯 개의 서브 구역(z11 내지 z16)을 포함하고, 여섯 개의 서브 구역은, 각각 세 개씩 두 개의 열로 배열될 수 있다.
각각의 서브 구역(z11 내지 z16)에는 광 투과부(16a), 적색 광 양자점 소자(16b1, 16b2) 및 녹색 광 양자점 소자(16c1, 16c2, 16c3) 중 적어도 하나가 배치될 수 있다. 이 때, 상기 도 10 및 도 11의 예시와 같이 녹색 광 양자점 소자(16c)가 광 투과부(16a) 방향으로 확장되어 청색 화소 전극(13T)의 일부 영역을 커버하도록 배치되는 것도 가능하다.
이 경우, 전술한 바와 마찬가지로, 광 투과부(16a)에 녹색 광 변환 소자가 포함되지 않거나, 광원에 광 변환부가 마련되지 않더라도, 청색 화소 전극(13T)을 투과한 광의 일부가 녹색 광 양자점 소자(16c)를 통과하여 청색 채널 영역에서 녹색 계통의 광과 청색 계통의 광이 혼합된 광이 방출될 수 있다.
도 19는 디스플레이 패널의 다른 일 실시예에 대한 측단면도이다.
도 19 도시된 바와 같이 디스플레이 패널(10)은 제1 편광 필터(11), 제1 기판(12), 제1 전극(13), 제2 전극(14), 액정층(15), 양자점 시트(16), 여과부(16e), 제2 기판(17) 및 제2 편광 필터(18)를 포함할 수 있다.
제1 편광 필터(11), 제1 기판(12), 제1 전극(13), 제2 전극(14), 액정층(15), 양자점 시트(16), 제2 기판(17) 및 제2 편광 필터(18)는, 기 설명한 바 있으므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
여과부(16e)는, 양자점 시트(16)에서 방출되는 광 중 일부의 광을 여과할 수 있다.
구체적으로 여과부(16e)는 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c) 중 적어도 하나의 출사면에 접하여 설치될 수 있다. 이 경우, 여과부(16e)는 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c) 양자 모두에 설치될 수도 있으며, 만약 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c) 모두에 여과부(16e)가 설치된다면, 하나의 여과부(16e)가 적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c) 양자 모두에 설치될 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 여과부(16e)는 청색 계통의 광을 여과시키는 청색 광 컷 오프 필터를 포함할 수 있다. 컷 오프 필터(cut-off filter)는 특정 파장 대역의 광을 여과하고, 특정 파장 이외의 광만을 통과하도록 하는 필터이고, 청색 광 컷 오프 필터는 청색 계통의 광을 여과하고, 녹색 계통 또는 적색 계통의 광을 통과시키는 필터이다. 여과부(16e)는 필름의 형태로 구현될 수 있다.
적색 광 양자점 소자(16b) 및 녹색 광 양자점 소자(16c)는 일부 청색 계통의 광을 방출할 수 있다. 구체적으로 적색 광 양자점 소자(16b)에 입사된 청색 계통의 광 중 일부는 적색 광 양자점 입자와 만나지 않고, 적색 광 양자점 소자(16b)를 투과하여 방출될 수도 있다. 이 경우, 투과되는 청색 계통의 광은 적색 광 양자점 소자(16b)에서 방출되는 적색 계통의 광의 색상을 청색 계통으로 변화시켜 색 재현율을 저하시킬 수 있다. 여과부(16e)는 적색 광 양자점 소자(16b)의 출사면에 배치됨으로써, 적색 광 양자점 소자(16b)에서 방출되는 청색 계통의 광을 제거하고, 적색 계통의 광이 적색 광 양자점 소자(16b)에서 방출되게 할 수 있다. 동일하게 여과부(16e)는 녹색 광 양자점 소자(16c)에서 방출되는 청색 계통의 광을 제거하고, 녹색 계통의 광이 녹색 광 양자점 소자(16c)에서 방출되게 할 수 있다.
이하 도 20 내지 도 28를 참조하여, 디스플레이 패널이 적용된 디스플레이 장치의 여러 실시예에 대해 설명하도록 한다.
도 20은 디스플레이 장치의 외형을 도시한 사시도이다.
도 20에 도시된 바에 의하면 디스플레이 장치(90)는 외형상, 일 실시예에 있어서, 외장 하우징(91)과, 화상 표시부(97)와, 지지대(98) 및 레그(99)를 포함할 수 있다.
외장 하우징(91)은 디스플레이 장치(90)의 외장을 형성하며, 내측에 디스플레이 장치(90)가 각종 화상을 표시하거나 또는 각종 기능을 수행할 수 있도록 하기 위한 부품을 내장시킨다. 외장 하우징(91)는 일체형으로 형성될 수도 있고, 복수의 하우징, 일례로 전면 하우징(도 16의 101 등) 및 배면 하우징(도 16의 102 등)의 조합으로 이루어진 것일 수도 있다. 외장 하우징(91) 내부에는, 중간 하우징(도 16의 103 등)이 더 마련될 수도 있다.
화상 표시부(97)는, 외장 하우징(91)의 정면에 설치되고 각종 화상을 외부에 표시할 수 있다. 구체적으로 화상 표시부(97)는 정지 화상 또는 동화상을 적어도 하나 이상 표시할 수 있다. 화상 표시부(97)는 디스플레이 패널(95)을 이용하여 구현될 수 있으며, 필요에 따라서 터치 패널 등과 같이 별도의 부품을 더 이용하여 구현될 수 있다.
지지대(98)는 외장 하우징(91)을 지지하면서 외장 하우징(91)과 레그(99)를 연결하는 기능을 수행한다. 지지대(98)는, 설계자의 선택에 따라서, 다양한 형상을 가질 수 있으며, 필요에 따라서 생략될 수도 있다. 지지대(98)는 필요에 따라서 외장 하우징(91)에 부착되거나 또는 이탈될 수 있다.
레그(99)는 지지대(98)와 연결되고 외장 하우징(91)이 안정적으로 바닥에 거치될 수 있도록 한다. 레그(99)는, 필요에 따라서 지지대(98)와 결합되거나 또는 분리될 수 있다. 레그(99)는, 외장 하우징(91)에 직접 연결되는 것도 가능하다. 레그(99)는, 실시예에 따라서, 생략 가능하다.
도 21은 디스플레이 장치의 일 실시예에 대한 구성도이다.
도 21에 도시된 바에 따르면, 디스플레이 장치(90)는, 일 실시예에 있어서, 제어부(92)와, 전력 공급부(93)와, 백 라이트 유닛(94)과, 디스플레이 패널(95)을 포함할 수 있다.
제어부(92)는 전력 공급부(93)와 디스플레이 패널(95) 등을 제어하여 디스플레이 패널(95)이 소정의 정지 화상 또는 동화상을 표시할 수 있도록 한다. 제어부(92)는 프로세서에 의해 구현될 수 있으며, 프로세서는 하나 또는 둘 이상의 반도체 칩 및 반도체 칩의 동작을 위한 각종 부품을 이용하여 구현될 수 있다. 한편, 디스플레이 장치(90)에는 프로세서의 동작을 보조하기 위하여 각종 데이터를 저장하는 저장 장치(미도시)가 더 마련될 수 있으며, 저장 장치는 램 또는 롬과 같은 반도체 저장 장치나, 하드 디스크와 같은 자기 디스크 저장 장치 등을 이용하여 구현될 수 있다.
전력 공급부(93)는 백 라이트 유닛(94)이나, 디스플레이 패널(95)에 화상의 출력에 필요한 전력을 공급할 수 있다. 전력 공급부(93)는 외부의 상용 전원(96)과 연결될 수 있다. 이 경우 전력 공급부(93)는, 상용 전원(96)에서 들어오는 교류 전원을 디스플레이 장치(90)의 동작에 필요한 직류 전원으로 정류하거나, 또는 전압을 필요한 수준으로 변화시키거나, 또는 직류 전원 내의 잡음을 제거할 수 있다. 전력 공급부(93)는, 실시예에 따라서, 전원을 저장할 수 있는 축전지를 포함하여 구현되는 것도 가능하다.
백 라이트 유닛(94)은 인가된 전력에 따라서 광을 생성하여 디스플레이 패널(95) 방향으로 조사시킨다. 백 라이트 유닛(94)은 인가된 전력에 따라 광을 방출하는 발광 다이오드와 같은 발광 수단, 방출된 광이 디스플레이 패널(95)의 모든 면에 충분히 입사되도록 하기 위한 확산 시트나 도광판 등을 이용하여 구현될 수 있다. 디스플레이 패널(95)이, 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 패널과 같이 자체적으로 광을 발생시킬 수 있는 경우라면, 백 라이트 유닛(94)은 생략될 수도 있다. 백 라이트 유닛(94)에 대한 자세한 설명은 후술한다.
디스플레이 패널(95)은, 입사된 광을 이용하여 화상을 생성할 수 있다. 디스플레이 패널(95)은, 실시예에 따라서, 액정(Liquid Crystal)을 이용하여 방출되는 광을 조절할 수 있으며, 또한 양자점 시트(도 18의 120)를 더 이용하여 특정 색상의 광을 방출할 수도 있다. 또한 디스플레이 패널(95)은 자체적으로 광을 생성하여 방출할 수도 있으며, 이 경우 백 라이트 유닛(94)은 생략될 수도 있다. 디스플레이 패널(95)이 자체적으로 광을 생성하는 경우, 디스플레이 패널(95)은 유기 발광 다이오드나 능동형 유기 발광 다이오드(Active-Matrix Organic Light Emitting Diode)를 이용하여 자체적으로 광을 생성할 수 있다. 디스플레이 패널(95)의 자세한 내용에 대해선 후술하도록 한다.
도 22는 디스플레이 장치의 제1 실시예에 대한 분해 사시도이고, 도 23은 디스플레이 장치의 제1 실시예에 대한 측단면도이다. 도 24는 디스플레이 장치의 광원의 일 실시예로 청색 광 발광 다이오드 조명등에 대한 도면이고, 도 25는 디스플레이 장치의 제1 실시예의 디스플레이 패널에 대한 측단면도이다. 이하 설명의 편의를 위하여 도 22 및 도 23의 상 방향을 전면 방향이라 칭하고, 하 방향을 배면 방향이라 칭한다.
제1 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(100)는, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 외장을 형성하는 하우징(101, 102)과, 화상을 생성하기 위한 디스플레이 패널(110)과, 패널에 광을 공급하는 백 라이트 유닛(BLU, Back Light Unit, 120)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 하우징(101, 102)은 전면 방향에 설치되는 전면 하우징(101)과, 배면 방향에 설치되는 배면 하우징(102)을 포함할 수 있고, 디스플레이 패널(110)은 제2 편광 필터(111), 제2 기판(112), 양자점 시트(120), 제2 전극(113), 제1 전극(115), 제1 기판(116) 및 제1 편광 필터(117)를 포함할 수 있으며, 백 라이트 유닛(120)은 광학판(121), 확산판(125), 반사판(130) 및 발광부(140)를 포함할 수 있다. 설계자의 선택에 따라서 이들 중 일부는 생략될 수도 있고, 또한 이들 외에 다른 부품, 예를 들어 터치 스크린 패널 등이 더 추가될 수도 있다.
전면 하우징(101)은, 디스플레이 장치(100)의 가장 전면 방향에 위치하고, 디스플레이 장치(100) 전면 및 측면의 외장을 형성할 수 있다. 전면 하우징(101)은, 하부 하우징(102)과 결합하여 디스플레이 장치(100)의 각종 부품이 디스플레이 장치(100)에 내장 및 고정되도록 할 수 있다. 전면 하우징(101)은, 디스플레이 장치(100)에 내장된 각종 부품들을 안정적으로 고정시키면서, 동시에 외부의 직접적인 충격으로부터 보호할 수 있다.
전면 하우징(101)은, 베젤을 이루는 고정부(101b)와, 고정부(101b)의 단부에서 하부 하우징(102) 방향으로 연장되는 측면부(101a)를 포함할 수 있다. 전면 하우징(101)의 전면에는 개구(101b)가 형성된다.
측면부(101a)는, 하부 하우징(102)과 결합되어 전면 하우징(101)과 하부 하우징(102)을 서로 결합시킬 수 있다. 측면부(101a)는, 각종 부품을 디스플레이 장치(100) 내측에 고정시킬 수 있으며, 측면 방향에서 전달되는 충격으로부터 디스플레이 장치(100)에 내장된 각종 부품을 보호할 수 있다.
고정부(101b)는 개구(101c) 방향으로 돌출되어 제2 편광 필터(111), 제2 기판(112) 및 양자점 시트(120) 등과 같은 각종 부품을 고정시켜 관련 부품이 외부로 이탈되거나, 또는 일부 노출되는 것을 방지할 수 있다.
개구(101c)는 제2 편광 필터(111)를 통과한 광에 의해 형성되는 화상이 외부에 표시될 수 있도록 함으로써, 사용자가 화상을 시청할 수 있도록 한다.
하부 하우징(102)은 디스플레이 장치(100)의 가장 배면 방향에 위치하고, 디스플레이 장치(100) 배면 및 측면의 외장을 형성할 수 있다. 하부 하우징(102)은, 전면 하우징(101)과 결합하여 디스플레이 장치(100)의 각종 부품이 디스플레이 장치(100)에 내장될 수 있도록 한다. 실시예에 따라서, 전면 하우징(101) 및 하부 하우징(102)은 일체형으로 형성된 것일 수도 있다.
하부 하우징(102) 내측면에는 발광부(140) 및 반사판(130)이 고정되어 설치될 수 있다.
발광부(140)는 광을 방출하는 광원(142)과, 광원(142)이 실장되는 제3 기판(141)을 포함할 수 있다.
제3 기판(141)에는, 복수의 광원(11)이 소정의 패턴으로 실장될 수 있다. 예를 들어 제3 기판(141)에는 복수의 광원(11)이 일렬로 또는 다양한 형태로 실장될 수 있다. 또는 기판(12)에는 하나의 광원(11)이 실장될 수 있다. 기판(12)에는 광원(11)에 구동 전원을 공급하기 위한 구동 전원 라인 등이 형성될 수 있으며, 신호 케이블(미도시) 및 백라이트 구동 회로(미도시)에 연결될 수 있다. 제3 기판(141)은 합성 수지 등과 같은 각종 소재를 이용하여 제작된 것일 수 있으며, 실시예에 따라 폴리 메틸 메타아크릴 수지나 유리판과 같은 투명한 소재로 이루어질 수도 있다.
광원(142)은, 제3 기판(141)에 소정의 패턴으로 배열되어 설치될 수 있으며, 적어도 하나 이상이 마련될 수 있다. 이 경우 광원(142)이 배치된 소정의 패턴은 양자점 시트(120) 내의 양자점 소자의 배치 패턴에 대응하는 것일 수 있다. 그러나 광원(142)의 배치 패턴은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 설계자가 고려할 수 있는 다양한 패턴으로 광원(142)이 제3 기판(141)에 배치될 수 있다.
광원(142)은, 소정 색의 광을 다양한 방향으로 조사할 수 있다. 여기서 소정 색의 광은, 청색 계통의 광을 포함할 수 있다. 청색 계통의 광은, 파장이 약 400nm에서 500nm 사이의 값을 가지고, 시각적으로 청색으로 보이는 광을 의미한다. 광원(142)은 청색 계통의 광을 방출하기 위하여 청색 발광 다이오드를 이용하여 구현된 것일 수 있다.
광원(142)은, 예를 들어, 백열 전구, 할로겐 램프, 형광 램프, 나트륨 램프, 수은 램프, 형광 수은 램프, 크세논 램프, 아크 조명등, 네온관 램프, 이엘 램프, 또는 발광 다이오드 램프 등을 이용하여 구현될 수 있다. 이외에도 설계자가 고려할 수 있는 다양한 조명 장치가 광원(142)으로 채용되는 것도 가능하다.
이하 광원(142)의 일례에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
일 실시예에 의하면, 도 24에 도시된 바와 같이, 광원(142)은 발광 소자(144) 및 투명체(145)를 포함할 수 있다.
발광 소자(144)는, 양극 프레임(144a), 엘이디 반사판(144b), 음극 프레임(144c) 및 발광 칩(미도시)을 포함할 수 있다.
양극 프레임(144a)과 음극 프레임(144c)은 각각 외부의 전원과 외부로 노출된 일 부분(146a, 146b)을 통해 전기적으로 연결된다 외부의 전원에서 전압이 인가되면 양극 프레임(144a)에서 음극 프레임(144c)으로 전류가 흐르게 되고, 음극 프레임(144c)에 엘이디 반사판(144b)과 함께 설치된 발광 칩에 전류가 흐르게 된다. 이와 같은 전류의 흐름에 따라 발광 칩은 광을 생성하여 방출하게 된다.
발광 칩은 PN 접합된 반도체를 이용하여 구현될 수 있다. 발광 칩은, 복수의 전극을 통하여 양극 프레임(144a)과 음극 프레임(144c)과 각각 전기적으로 연결되고, 양극 프레임(144a)과 음극 프레임(144c)에 인가된 전류에 따라서 광을 생성하여 방출할 수 있다. 이 경우 방출되는 광은 청색 계통의 광일 수 있다. 일 실시예에 의하면, 발광 칩은 청색 계통의 광을 생성 및 방출할 수 있도록, 질화 갈륨(GaN), 알루미늄 질화 갈륨(AlGaN), 및 인듐 갈륨 질소(InGaN) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 발광 칩은, 엘이디 반사판(144b)의 내측면에 설치될 수 있다.
엘이디 반사판(144b)은 발광 칩에서 방출된 광을 반사시켜 방출된 광이 소정 방향으로 진행하도록 할 수 있다. 예를 들어 엘이디 반사판(144b)은 광이 투명체(145) 방향으로 이동하도록 할 수 있다. 엘이디 반사판(144b)은 발광 칩에서 방출된 광을 용이하게 반사시킬 수 있는 소재로 구현될 수 있다.
투명체(145)는, 아크릴 수지 등과 같은 합성 수지나, 유리 등과 같이 광을 투과시킬 수 있는 물질로 구현될 수 있으며, 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 구체적으로 도 24에 도시된 바와 같이, 투명체(145)는 원통 위에 반구가 형성된 형태를 가질 수 있다. 투명체(145)의 일 말단에는 렌즈가 마련될 수 있으며, 렌즈는 반구의 형상을 가질 수 있다.
투명체(145) 내부에는, 양극 프레임(144a), 엘이디 반사판(144b), 음극 프레임(144c) 및 발광 칩 등이 고정 및 내장될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 투명체(145) 내부에는 방출된 광의 색을 상이한 색으로 변화시키는 광 변환부(145a)가 마련될 수 있다.
상술한 바와 같이 광 변환부(145a)는 녹색 광 변환 소자를 포함할 수 있으며, 녹색 광 변환 소자는, 예를 들어 녹색 광 양자점 입자이거나, 또는 녹색 형광 입자일 수 있다. 녹색 광 양자점 입자 또는 녹색 형광 입자는 액적의 형태로 투명체(145) 내부에 부유할 수 있다.
녹색 광 양자점 입자는, 상술한 바와 같이 대략 2 나노미터에서 3 나노미터 크기의 반도체 결정체를 의미하고, 녹색 형광 입자는 입사된 광의 파장을 변경시킴으로써 소정 계통 색의 광을 녹색 계통의 광으로 색 전이시킬 수 있는 입자를 의미한다. 일 실시예에 의하면, 녹색 형광 입자는 피크가 540 나노미터 이하의 녹색 형광체를 포함할 수 있다.
실시예에 따라서, 녹색 광 양자점 입자와 녹색 형광 입자 모두를 녹색 광 변환 소자로 이용할 수 있으며, 이 경우 녹색 광 양자점 입자와 녹색 형광 입자는 소정의 비율로 투명체(145) 내부에 존재할 수 있다. 소정의 비율은 설계자의 임의적 선택에 따라 변경될 수 있다.
발광 칩에서 청색 계통의 광이 방출되면, 광 변환부(145a)는 청색 계통의 광의 일부를 녹색 계통의 광으로 변환할 수 있으며, 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 광원(142)에서는 청색 계통의 광과 녹색 계통의 광이 혼합되어 방출될 수 있다. 따라서 광 변환부(145a)에 의해 광원(142)에서 방출되는 광은, 기존의 청색 발광 다이오드에서 방출되는 청색 계통의 광보다 좀더 녹색에 가까운 광(L)을 방출할 수 있게 된다. 이에 따라, 상술한 바와 같이, 청색 발광 다이오드에서 발광되는 광의 색상 때문에 발생될 수 있는 색 재현율을 개선할 수 있게 된다.
실시예에 따라서 광 변환부(145a)는 생략될 수도 있다. 이 경우, 광 투과부(도 25의 121) 내에는 상술한 광 변환 소자가 마련되어 있을 수 있다.
광원(142)에서 조사된 광은, 정면 방향, 즉 제1 편광 필터(125) 방향으로 직접 조사되거나, 또는 반사판(130)에 반사된 후 정면 방향으로 조사될 수 있다.
반사판(130)은, 배면 하우징(102)에 설치될 수 있으며, 광원(142)에서 방출된 후 배면 방향 또는 측면 방향으로 진행하는 광을 정면 방향 또는 이와 근사한 방향으로 반사시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 반사판(130)에는 광원(142)이 삽입 설치되는 적어도 하나의 관통홀(132)이 마련될 수 있으며, 이 경우 광원(142)은 반사판(130)의 배면 방향에서 관통홀(132)에 삽입되어 반사면(131) 방향으로 노출되도록 설치될 수 있다. 물론 실시예에 따라서 반사판(130)에 관통홀(132)이 설치되지 않을 수도 있으며, 이 경우 광원(142)은, 반사판(130)의 반사면(131)에 설치되고, 광을 투과시킬 수 있는 투명 소재로 이루어진 별도의 기판 위에 설치될 수도 있다.
반사판(130)은, 폴리 카보네이트(PC, Polycarbonate) 또는 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET, Polyethylene Terephthalate) 등과 같은 합성 수지를 이용하여 제작된 것일 수 있으며, 또한 다양한 금속 소재를 이용하여 제작된 것일 수도 있다. 이외에도 반사판(130)은 설계자가 고려할 수 있는 다양한 소재를 이용하여 제작될 수 있다.
반사판(130)의 정면 방향에는, 적어도 하나의 광학판(121) 및 적어도 하나의 확산판(125)이 마련될 수 있다. 광원(142)에서 방출되거나, 반사판(130)에서 반사된 광은 적어도 하나의 확산판(125)에 입사될 수 있다.
확산판(125)은 입사된 광을 확산시키는 기능을 수행할 수 있다. 확산 시트는 입사된 광을 확신시켜 광원(142)에서 조사된 광을 여러 방향으로 고르게 퍼트리는 기능을 수행할 수 있다. 광원(142)에서 조사된 광은, 확산판(125)을 통과한 후, 광학판(121)에 입사될 수 있다.
광학판(121)은, 예를 들어, 적어도 하나의 확산 시트(122), 적어도 하나의 프리즘 시트(123) 및 적어도 하나의 보호 시트(124)을 포함할 수 있다. 확산 시트(122)와, 프리즘 시트(123)와, 보호 시트(124)는 필름의 형태로 구현될 수 있다.
확산 시트(122)는 확산판(125)의 패턴을 상쇄시키는 기능을 수행할 수 있다.
프리즘 시트(123)는, 확신 시트(122)에서 확산된 광을 굴절시킴으로써 광이 제1 기판(117)에 수직 방향으로 입사하도록 할 수 있다. 프리즘 시트(123)의 일 면에는 프리즘이 소정의 패턴으로 배열될 수 있다. 프리즘 시트(123)는, 실시예에 따라서, 복수 개가 마련될 수도 있다.
보호 시트(124)는, 제1 편광 필터(117)와 인접하여 배치될 수 있으며, 확산 시트나 프리즘 필름 등을 외부의 자극이나 이물질로부터 보호할 수 있다.
광학판(121)은 상술한 바와 같이, 확산 시트(122)와, 프리즘 시트(123)와, 보호 시트(124)를 각각 하나씩 포함하여 형성된 것일 수도 있고, 이들 중 하나 이상이 생략되어 형성된 것일 수도 있으며, 이외에 더 많은 시트를 포함하여 형성된 것일 수도 있다. 또한 광학판(121)은 각각의 시트의 기능이 복합된 복합 시트를 이용하여 형성된 것일 수도 있다.
광학판(121)을 투과한 광은 제1 편광 필터(117)에 입사될 수 있다.
광학판(121)과 제1 편광 필터(117) 사이에는 중간 하우징(103)이 마련될 수 있다. 중간 하우징(130)은 백 라이트 유닛(120)을 고정하거나, 또는 디스플레이 패널(110)과 백 라이트 유닛(120)을 서로 구획시킬 수 있다. 중간 하우징(103)은 디스플레이 패널(110) 및 백 라이트 유닛(120) 방향으로 돌출된 돌기를 포함할 수 있으며, 돌기에 의해 백 라이트 유닛(120)은 고정될 수 있다. 중간 하우징(103)은 전면 하우징(101)이나 배면 하우징(102)과 일체형으로 형성된 것일 수 있다. 중간 하우징(103)은 실시예에 따라서 생략될 수도 있다.
제1 편광 필터(117)는, 광원(142)에서 제1 기판(117)에 입사되는 광을 편광시켜, 소정의 편광 축과 동일한 방향으로 진동하는 광만을 제1 기판(117)에 입사시킬 수 있다. 제1 편광 필터(117)는, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 일 면이 제1 기판(117)의 배 면에 접하거나 또는 인접하도록 설치될 수 있다. 제1 편광 필터(117)는 필름의 형태로 구현될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 제1 편광 필터(117)는 수직 편광 필터 또는 수평 편광 필터를 포함할 수 있다. 여기서 수직 방향은 디스플레이 장치(100)의 상부 경계선과 하부 경계선을 수직으로 관통하는 선분과 수평한 방향을 의미하고, 수평 방향은 상부 경계선과 하부 경계선과 수평한 방향을 의미한다.
제1 기판(117)은, 정면 방향의 일 면에는 제1 전극(115)이 설치되고, 배면 방향의 일 면에는 제1 편광 필터(117)가 설치될 수 있다. 제1 기판(117)은 배면 방향에서 제1 편광 필터(117)를 통과한 광이 투과될 수 있도록 투명 소재로 구현될 수 있다. 예를 들어 제1 기판(117)은, 아크릴 등과 같은 합성 수지나, 또는 유리 등을 이용하여 구현될 수 있다. 제1 기판(117)은, 실시예에 따라서, 연성 인쇄 회로 기판(FPCB, Flexible Printed Circuit Board)을 포함할 수도 있다.
제1 전극(115)은, 제2 전극(113)과 함께 액정층(114)에 전류를 인가하여 액정층(114) 내의 액정 분자의 배열을 조절하도록 한다. 액정 분자의 배열에 따라 디스플레이 패널(110)은 다양한 화상을 출력할 수 있게 된다.
제1 전극(115)은, 일 실시예에 의하면, 박막 트랜지스터(TFT, Thin Film Transistor)를 이용하여 구현될 수 있다. 제1 전극(115)은 외부의 전원과 연결되어 전력을 공급받을 수 있다. 제1 기판(117)에는 복수 개의 제1 전극(115)이 설치될 수 있으며, 제1 전극(115)은 소정의 패턴으로 제1 기판(117)에 설치될 수 있다. 제1 전극(115)이 배치된 패턴은 설계자의 선택에 따라서 임의적으로 결정될 수 있다.
제2 전극(113)은, 액정층(114)을 중심으로 제1 전극(115)에 대항하여 마련되고, 제1 전극(115)과 더불어 액정층(114)에 전류를 인가하는 기능을 수행할 수 있다. 제2 전극(113)은 정면 방향 일 면은 양자점 시트(120)와 접하도록 마련되고, 배면 방향 일면은 액정층(114)과 접하거나 또는 근접하도록 마련될 수 있다. 제2 전극(113)은 공통 전극일 수 있다.
제2 전극(113)과 제1 전극(115) 사이에는 액정층(114)이 마련되며, 액정층(114)은 복수 개의 액정 분자(114a)를 포함할 수 있다.
액정 분자(114a)는, 상술한 바와 같이, 액정층(114) 내에서 복수 열로 배열되어 있으며, 전기장에 따라 소정의 방향으로 일렬로 정렬되거나, 또는 나선형으로 비틀어지며 배열될 수 있다.
액정 분자(114a)가 일렬로 정렬된 경우 제1 편광 필터(117)에 의해 편광된 광은 진동 방향이 바뀌지 않고 액정층(114)을 통과하게 되고, 액정 분자(114a)가 나선형으로 비틀어지며 배열된 경우 편광된 광은 진동 방향이 원래의 진동 방향과 수직인 방향으로 변화하면서 액정층(114)을 통과하게 된다. 제2 편광 필터(111)가 제1 편광 필터(117)와 편광축이 상이한 경우, 액정층(114)을 진동 방향의 변화 없이 투과한 광은 제2 편광 필터(111)를 투과하지 못하게 되고, 반대로 액정층(114)을 통과하며 수평 방향으로 편광된 광은 제2 편광 필터(111)를 통과할 수 있게 된다. 액정층(114)을 통과한 광 중 일부의 광은 제2 편광 필터(111)를 통과하면서 외부로 방출될 수 있으나, 다른 일부의 광은 제2 편광 필터(111)에 의해 차단되어 외부로 방출되지 않게 된다.
양자점 시트(120)는, 입사된 소정 색의 광을 다른 색의 광으로 변환시키거나 또는 다른 색의 광으로 변환시키지 않고 출력할 수 있다. 청색 계통의 광이 입사된 경우, 양자점 시트(120)는 청색 계통의 광을 그대로 투과시켜 방출하거나, 또는 적색 계통의 광 또는 녹색 계통의 광으로 변환하여 방출할 수 있다. 양자점 시트(120)에 의해 디스플레이 패널(110)은 다양한 색의 광을 외부에 방출할 수 있게 되며, 이에 따라 디스플레이 장치(100)는 다양한 색상의 화면을 표시할 수 있게 된다.
양자점 시트(120)는, 일 실시예에 의하면, 배면 방향 일 면은 제2 전극(113)에 인접하고, 정면 방향 일면은 제2 기판(112)에 접하여 설치되도록 마련될 수 있다.
양자점 시트(120)는, 청색 광을 투과시키는 광 투과부(121)와, 입사된 청색 광을 변환하여 적색 광을 출사하는 적어도 하나의 적색 광 양자점 소자(122)와, 입사된 청색 광을 변환하여 녹색 광을 출사하는 적어도 하나의 녹색 광 양자점 소자(123)를 포함할 수 있다.
광 투과부(121), 적색 광 양자점 소자(122), 및 녹색 광 양자점 소자(123)는, 도 19에 도시된 바와 같이, 액정층(114)의 일 집단의 액정 분자에 대응하도록 마련될 수 있다. 구체적으로 하나의 광 투과부(121)에 일 집단의 액정 분자가 대응되고, 하나의 적색 광 양자점 소자(122)에 다른 일 집단의 액정 분자가 대응되며, 하나의 녹색 광 양자점 소자(123)에 또 다른 일 집단의 액정 분자가 대응되도록 마련된다.
광 투과부(121)는, 입사된 청색 계통의 광 중 일부는 변환시키지 않고, 그대로 외부로 방출하고, 다른 일부는 녹색 계통의 광을 변환하여 방출하도록 할 수 있다. 구체적으로 광 투과부(121)는, 본체 및 본체 내에 분포된 광 변환 소자를 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서 본체 내에 분포된 산란 입자를 더 포함할 수 있다.
광 변환 소자는 본체 내부에 입사된 광의 색상을 변환시켜 제2 기판(112) 방향으로 방출할 수 있다. 예를 들어 입사된 광이 청색 계통의 광인 경우, 청색 계통의 광을 녹색 계통의 광 또는 적색 계통의 광으로 변환하여 방출할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 광 변환 소자는 청색 계통의 광을 녹색 계통의 광으로 변환시키는 녹색 광 변환 소자를 포함할 수 있으며, 여기서 녹색 광 변환 소자는, 상술한 녹색 광 양자점 입자 및 녹색 형광 입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 광 변환 소자는, 광원(145)에 광 변환부(145a)가 마련된 경우 생략될 수도 있다.
산란 입자는 입사된 청색 계통의 광을 산란시켜 제2 기판(112) 방향으로 방출되도록 한다. 따라서 제2 편광 필터(111) 및 제2 기판(112)을 투과하여 방출된 청색 광 역시 상술한 적색 계통의 광 및 녹색 계통의 광과 동일하거나 또는 유사한 시야각에서도 볼 수 있게 된다. 산란 입자로는, 산화 아연, 산화 티타늄 및 산화 규소 등이 이용될 수 있다.
변환 소자 및 산란 입자에 대해선 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바 있으므로, 구체적은 설명은 생략하도록 한다.
적색 광 양자점 소자(122) 및 녹색 광 양자점 소자(123)는, 양자점을 이용하여 광원(142)에서 조사된 청색 계통의 광의 색상을 적색 계통 또는 녹색 계통의 광으로 변환시켜 제2 기판(112) 방향으로 방출할 수 있다. 적색 광 양자점 소자(122)의 양자점은 녹색 광 양자점 소자(123)의 양자점보다 상대적으로 크게 마련된다. 적색 광 양자점 소자(122) 및 녹색 광 양자점 소자(123)에서 방출되는 광은 산란되면서 방출될 수도 있다.
광 투과부(121)는, 적색 광 양자점 소자(122) 및 녹색 광 양자점 소자(123) 중 적어도 하나보다 상대적으로 더 작도록 마련될 수 있으며, 예를 들어 광 투과부(121)는, 적색 광 양자점 소자(122) 및 녹색 광 양자점 소자(123) 중 적어도 하나보다 상대적으로 작은 폭을 가지도록 마련될 수 있다.
광 투과부(121), 적색 광 양자점 소자(122), 및 녹색 광 양자점 소자(123)는 서로 접하고 있을 수도 있고, 어느 정도의 거리로 이격되어 있을 수도 있다. 광 투과부(121), 적색 광 양자점 소자(122), 녹색 광 양자점 소자(123)가 서로 이격되어 있는 경우, 이들 사이에는 차단벽이 마련될 수도 있다.
적색 광 양자점 소자(122) 및 녹색 광 양자점 소자(123)는, 광 투과부(121)보다 양자점 시트(120) 내에 더 많이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 양자점 시트(120) 내의 적어도 하나의 단위 구역 내에서 적색 광 양자점 소자(122) 및 녹색 광 양자점 소자(123)는, 광 투과부(121)보다 더 많이 배치될 수 있다.
적색 광 양자점 소자(122), 녹색 광 양자점 소자(123) 및 광 투과부(121)에 대해서는, 이미 설명한 바 있으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
일 실시예에 따르면, 적색 광 양자점 소자(122) 및 녹색 광 양자점 소자(123)의 정면 방향 일 면에는 출사된 광 중 일부의 광을 여과시키는 여과부(123)가 더 마련될 수 있다. 여과부(123)는 필름의 형태로 구현될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 여과부(123)는 적색 광 양자점 소자(122) 및 녹색 광 양자점 소자(123)에서 미쳐 변환되지 않고 방출되는 청색 계통의 광을 여과시킬 수 있다. 여과부가 청색 계통의 광을 여과시키는 경우, 여과부는 청색 광 컷 오프 필터를 이용하여 구현될 수 있다. 여과부(123)는 배면 방향 일면은 적색 광 양자점 소자(122) 및 녹색 광 양자점 소자(123) 중 적어도 하나와 접하거나 근접하고, 정면 방향 일면은 제2 기판(112)에 접하거나 근접하도록 설치될 수 있다.
제2 기판(112)은, 배면 방향 일 면에는 양자점 시트(120)가 설치되고, 전면 방향 일 면에는 제2 편광 필터(111)가 설치될 수 있다. 실시예에 따라서 제2 기판(112)의 배면 방향 일 면에는 여과부(124)가 설치될 수도 있다.
구체적으로 제2 기판(112)에는 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 각각 소정의 패턴으로 설치될 수 있다. 이 경우 제2 기판(112)은, 복수의 단위 구역으로 구획될 수 있으며, 각각의 단위 구역마다 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 동일한 패턴으로 설치되도록 마련된다. 각각의 단위 구역은 복수의 서브 구역을 포함할 수 있다. 각각의 서브 구역에는 적색 광 양자점 소자, 녹색 광 양자점 소자 및 광 투과부가 설치될 수 있다.
제2 기판(112)은, 양자점 시트(120)에서 방출되는 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 투과할 수 있도록 투명한 재질로 구현될 수 있으며, 예를 들어 아크릴 수지와 같은 합성 수지나 유리 등을 이용하여 제작된 것일 수 있다.
제2 편광 필터(111)는, 제2 기판(112)의 정면 방향 일 면에 설치되며, 입사된 광을 편광시킬 수 있다. 제2 기판(112)을 투과하여 방출되는 광, 일례로 적색 계통의 광, 녹색 계통의 광 및 청색 계통의 광은 제2 편광 필터(111)에 입사되며, 진동 방향에 따라서 제2 편광 필터(111)를 통과하거나 또는 제2 편광 필터(111)에 의해 차단될 수 있다.
제2 편광 필터(111)의 편광 축은, 제1 편광 필터(117)의 편광 축과 직교하도록 마련될 수 있으며, 따라서 만약 제1 편광 필터(117)가 수직 편광 필터인 경우, 제2 편광 필터(111)는 수평 편광 필터일 수 있다.
제2 편광 필터(111)의 편광 축이 제1 편광 필터(117)의 편광 축과 직교하고 액정층(114)의 액정 분자(114a)가 일렬로 정렬되어 제1 편광 필터(117)를 통과한 광을 투과시킨 경우, 제1 편광 필터(117)를 투과한 광의 진동 방향은 변경되지 않았으므로 제2 편광 필터(111)를 투과할 수 없게 되고, 따라서 제2 기판(112)을 투과한 광은 외부로 방출되지 않는다. 반대로 액정층(114)의 액정 분자(114a)가 나선형으로 정렬되어 제1 편광 필터(117)를 통과한 광을 투과시킨 경우, 제1 편광 필터(117)를 투과한 광의 진동 방향은 변경되었으므로 제2 편광 필터(111)를 투과할 수 있게 되고, 따라서 제2 기판(112)을 투과한 광, 일례로 적색 계통의 광, 녹색 계통의 광 및 청색 계통의 광 중 적어도 하나는 외부로 방출될 수 있게 된다.
적색 계통의 광, 녹색 계통의 광 및 청색 계통의 광 중 적어도 하나는 외부로 방출되면서 조합되거나 또는 조합되지 않음으로써 소정의 색상을 형성하게 되고, 디스플레이 장치(100)는 이와 같은 적색 계통의 광, 녹색 계통의 광 및 청색 계통의 광 중 적어도 하나를 이용하여 소정의 화상을 표시할 수 있게 된다.
이상 디스플레이 장치(100)의 일 실시예에 대해 설명하였으나, 설명된 부품들 이외에도, 필요에 따라 다양한 부품이 더 추가될 수도 있다. 예를 들어 광원(142)의 광 조사와 같이 디스플레이 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 각종 부품이 설치되는 제4 기판이 더 마련될 수 있다. 여기서 각종 부품은, 예를 들어, 하나 또는 둘 이상의 반도체 칩으로 구현 가능한 프로세서나 저장 장치, 각종 회로, 또는 프로세서의 동작을 보조하기 위한 다양한 부품을 포함할 수 있다. 제4 기판은 다양한 위치에 설치될 수 있으며, 예를 들어 배면 하우징(102) 내측에 고정되어 설치될 수 있다. 이외에도 설계자가 고려할 수 있는 다양한 부품이 디스플레이 장치(100)에 마련될 수 있다.
도 26은 디스플레이 장치의 제2 실시예에 대한 분해 사시도이고, 도 27은 디스플레이 장치의 제2 실시예에 대한 측단면도이다.
도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이 디스플레이 장치(200)의 제2 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(200)는 외장을 형성하는 하우징(201, 202)과, 화상을 생성하기 위한 디스플레이 패널(210)과, 패널에 광을 공급하는 백 라이트 유닛(220)을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 하우징(201, 202)은 전면 방향에 설치되는 전면 하우징(201)과, 배면 방향에 설치되는 배면 하우징(202)을 포함할 수 있고, 디스플레이 패널(210)은 제2 편광 필터(211), 제2 기판(212), 양자점 시트(220), 제2 전극(213), 제1 전극(215), 제1 기판(216) 및 제1 편광 필터(217)를 포함할 수 있으며, 백 라이트 유닛(220)은 광학판(221), 확산판(225), 제5 기판(230), 광원(231), 도광판(232) 및 반사판(233)을 포함할 수 있다. 설계자의 선택에 따라서 이들 중 일부는 생략될 수도 있다.
상부 하우징(201)은, 디스플레이 장치(100)의 가장 전면 방향에 위치하고, 하부 하우징(202)은 디스플레이 장치(100)의 가장 배면 방향에 위치하며, 이둘은 결합되어 디스플레이 장치(100)의 외장을 형성한다. 상부 하우징(201)은, 베젤을 이루는 고정부(201b)와, 고정부(201b)의 단부에서 하부 하우징(202) 방향으로 연장되는 측면부(201a)를 포함할 수 있다. 상부 하우징(201)의 전면에는 개구(201c)가 형성될 수 있다.
하부 하부징(202)의 내측에는 제4 기판(230)이 설치될 수 있다. 제4 기판(230)은 광원(231)에 전기적 신호를 인가하여 광원(231)이 소정 파장의 광을 조사하도록 한다. 제4 기판(230)에는 광원(231)을 제어하기 위한 각종 부품이 마련될 수 있다. 또한 제4 기판(230)에는 광원(231) 이외에도 디스플레이 장치(200)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 프로세서 등이 설치될 수 있다. 프로세서는 하나 또는 둘 이상의 반도체 칩 및 관련 부품으로 구현될 수 있다.
기판(230)에는 기판(230)의 일면을 보호하기 위한 스페이서(미도시)가 더 마련될 수 있다. 스페이서의 정면 방향에는 반사판(233)과 도광판(232)이 순차적으로 설치될 수 있다.
광원(231)은, 기판(230)에 설치되고 소정 색의 광을 도광판(232)의 측면 방향으로 방출할 수 있다. 여기서 소정 색의 광은 청색 계통의 광을 포함할 수 있다. 광원(231)은, 도광판(232)의 측면에 도광판(232)과 소정의 거리로 이격되어 설치될 수 있다. 광원(231)은, 기판(230)의 적어도 하나의 말단에 도광판(232)의 측면을 따라 일렬로 설치될 수 있으며, 또한 도광판(232)의 양 측면을 따라 두 개의 열로 배치되어 설치될 수도 있다.
실시예에 따라서 광원(231)은 기판(230)에 직접 설치될 수도 있고, 기판(230) 상에 별도로 마련된 거치대에 설치될 수도 있다.
각각의 광원(231)에서 조사된 광은 도광판(232)의 측면을 통해 도광판(232) 내부로 입사된다(RL1, RL2). 도광판(232) 내부로 입사된 광은, 도광판(232) 내부에서 전반사하며 이동하며, 이에 따라 디스플레이 패널(210)의 일 면에 광이 고르게 입사될 수 있게 된다.
광원(231)으로는 백열 전구, 할로겐 램프, 형광 램프, 나트륨 램프, 수은 램프, 형광 수은 램프, 크세논 램프, 아크 조명등, 네온관 램프, 이엘 램프, 또는 발광 다이오드 램프 등이 이용될 수 있으며, 이외에도 설계자가 고려할 수 있는 다양한 조명 수단이 광원(231)으로 이용될 수 있다.
도 24를 통해 설명한 바와 같이, 광원(231)은 광 변환부(145a)을 포함할 수 있으며, 광원(231)이 청색 발광 다이오드를 이용하는 경우 광 변환부(145a)는 녹색 광 변환 소자를 포함할 수 있다. 녹색 광 변환 소자는, 예를 들어 녹색 광 양자점 입자이거나, 또는 녹색 형광 입자일 수 있다. 이 경우 광원(231)에서는 청색 계통의 광과 녹색 계통의 광이 혼합되어 방출될 수 있으며, 이에 따라 청색 발광 다이오드에서 발광되는 광의 색상 때문에 발생될 수 있는 색 재현율을 개선할 수 있게 된다. 실시예에 따라서, 광원(231)은 광 변환부(145a)을 포함하지 않을 수도 있다. 광원(231)에 대해서는 도 24를 통해 구체적으로 설명하였으므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
스페이서는 기판(230)의 일 면에 설치될 수 있으며, 정면 방향으로 돌출되고 기판(230)에 설치된 각종 부품, 일례로 반도체 칩이 직접적으로 반사판(233)에 접촉되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라 기판(230)에 설치된 부품이나 반사판(170) 등이 훼손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
스페이서의 정면 방향 일 면에는 반사판(233)이 설치될 수 있으며, 반사판(233)은 도광판(232) 내부에서 진행하는 광 중 배면 방향을 향하는 광을 정면 방향 또는 정면에 근사한 방향으로 반사시켜(RL1, RL2), 광원(231)에서 조사된 광이 디스플레이 패널(210) 방향으로 향하게 할 수 있다. 반사판(233)은, 상술한 바와 같이, 폴리 에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리 카보네이트 등과 같은 합성 수지를 이용하여 제작된 것일 수 있다. 이외에도 반사판(233)은 설계자가 고려할 수 있는 다양한 소재를 이용하여 제작될 수도 있다.
도광판(232)은, 광원(231)에서 발산된 광(RL1, RL2)을 내부에서 일 회 이상 반사시키며, 광원(231)에서 발산된 광이 디스플레이 패널(210)에 균일하게 공급되도록 할 수 있다. 도광판(232)의 측면으로는 광원(231)에서 조사된 광이 입사된다. 도광판(232)의 전면 방향 일 면에는 디스플레이 패널(210), 확산판(225) 또는 광학판(221)이 접하도록 배치되고, 배면 방향 일 면에는 반사판(274)이 부착되어 배치될 수 있다. 도광판(232)은 광 투과율이 높은 소재를 이용하여 제조될 수 있으며, 예를 들어 폴리 메틸 메타아크릴 수지 등을 이용하여 제작될 수 있다.
디스플레이 패널(210)과 도광판(232) 사이에는 확산판(225) 및 광학판(221) 중 적어도 하나가 배치될 수 있다.
확산판(225)은 입사된 광을 확산시키는 기능을 수행할 수 있다. 확산 시트는 입사된 광을 확신시켜 광원(231)에서 조사된 광을 여러 방향으로 고르게 퍼트리는 기능을 수행할 수 있다.
광학판(221)은, 예를 들어, 적어도 하나의 확산 시트(222), 적어도 하나의 프리즘 시트(223) 및 적어도 하나의 보호 시트(224)을 포함할 수 있다. 확산 시트(122)와, 프리즘 시트(123)와, 보호 시트(124)에 대해선 이미 설명한 바 있으므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
확산판(225) 및 광학판(221)은 실시예에 따라서 생략되는 것도 가능하며, 다른 종류의 필름이나 기판을 이용하여 대체되는 것도 가능하다.
확산판(225) 및 광학판(221)을 통과한 광을, 디스플레이 패널(210)의 배면에 입사될 수 있다.
디스플레이 패널(210)과 백 라이트 유닛(220) 사이에는 디스플레이 패널(210) 또는 백 라이트 유닛(220)을 고정시키거나, 또는 디스플레이 패널(210)과 백 라이트 유닛(220)을 구획하기 위한 중간 하우징(203)이 더 마련될 수도 있다. 중간 하우징(203)은 실시예에 따라 생략 가능하다.
디스플레이 패널(210)는 입사된 소정 색의 광을 다른 색의 광으로 변환시키거나 또는 다른 색의 광으로 변환시키지 않고 출력할 수 있으며, 디스플레이 패널(210)은, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 제1 편광 필터(217), 제1 기판(216), 제1 전극(215), 제2 전극(213), 액정층(214), 양자점 시트(220), 제2 기판(212) 및 제2 편광 필터(211)를 포함할 수 있다.
제1 편광 필터(217)는, 광원(142)에서 제1 기판(117)에 입사되는 광을 편광시켜, 소정의 편광 축과 동일한 방향으로 진동하는 광만을 제1 기판(117)에 입사시킬 수 있다.
제1 기판(216)에는 제1 전극(215)이 설치될 수 있다. 제1 기판(216)은 제1 편광 필터(217)를 통과한 광을 투과시켜 액정층(214)으로 전달할 수 있다.
액정층(214)은 액정 분자의 배열에 따라서 제1 편광 필터(217)를 투과한 광을 양자점 시트(220) 방향으로 전달할 수 있다.
제1 전극(215)과 제2 전극(213)은 액정층(214)에 전기장을 생성시킬 수 있으며, 생성된 전기장에 따라 액정층(214) 내의 액정 분자는 일렬로 배열되거나, 또는 나선형으로 배열되게 된다.
양자점 시트(220)는, 입사된 소정 색의 광, 일례로 청색 계통의 광을 다른 색의 광으로 변환시키거나 또는 다른 색의 광으로 변환시키지 않고 출력하도록 마련된다. 양자점 시트(220)는 청색 광을 투과시키는 광 투과부와, 입사된 청색 계통의 광을 변환하여 적색 계통의 광을 출사하는 적어도 하나의 적색 광 양자점 소자와, 입사된 청색 계통의 광을 변환하여 녹색 계통의 광을 출사하는 적어도 하나의 녹색 광 양자점 소자를 포함할 수 있다.
광 투과부는, 입사된 광 중 일부는 색을 변환시키지 않고 제2 기판(212) 방향으로 방출하고, 또한 다른 일부는 색을 변화시킨 후 제2 기판(212) 방향으로 방출할 수 있다. 구체적으로 광 투과부(221)는, 광 투과 물질로 이루어진 본체 및 본체 내에 분포된 광 변환 소자를 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서 본체 내에 분포된 산란 입자를 더 포함할 수 있다.
또는, 녹색 광 양자점 소자의 폭이 광 투과부 측으로 확장되어 제1전극(215)의 청색 화소 전극에 해당되는 영역을 일부 커버할 수 있고, 이로 인해 청색 화소 전극을 투과한 광의 일부가 녹색 광 양자점 소자를 통과함으로써 청색 채널 영역을 통해 청색 계통의 광과 녹색 계통의 광이 혼합된 광이 방출될 수 있다.
이 경우, 광 투과부나 광원은 녹색 광 변환 소자를 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다.
광 변환 소자는, 본체 내부로 입사된 광의 색상을 변환시켜 제2 기판(212) 방향으로 방출할 수 있다. 예를 들어 입사된 광이 청색 계통의 광인 경우, 청색 계통의 광을 녹색 계통의 광 또는 적색 계통의 광으로 변환하여 방출할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 광 변환 소자는 청색 계통의 광을 녹색 계통의 광으로 변환시키는 녹색 광 변환 소자를 포함할 수 있으며, 여기서 녹색 광 변환 소자는, 녹색 광 양자점 입자 및 녹색 형광 입자 중 적어도 하나를 이용하여 구현된 것일 수 있다. 광 변환 소자는, 광원(231)에 광 변환부가 마련된 경우에는 생략되는 것도 가능하다.
광 변환 소자에 의해 광 투과부가 일부 녹색 계통의 광이 혼합된 청색 계통의 광을 방출할 수 있게 됨으로써, 디스플레이 장치(200)는 청색 부분에 대한 표현력이 증가하고, 이에 따라 디스플레이 장치(200)의 색 재현율이 개선될 수 있게 된다.
산란 입자는 입사된 청색 계통의 광을 산란시켜 제2 기판(212) 방향으로 방출되도록 한다. 산란 입자로는, 산화 아연, 산화 티타늄 및 산화 규소 등이 이용될 수 있다.
적색 광 양자점 소자 및 녹색 광 양자점 소자는, 양자점을 이용하여 도광판(232)을 통과하여 디스플레이 패널(210) 방향으로 방출된 청색 계통의 광의 색상을 적색 계통의 광 또는 녹색 계통의 광으로 변환시켜 제2 기판(212) 방향으로 방출할 수 있다.
적색 광 양자점 소자 및 녹색 광 양자점 소자에는 청색 광 컷 오프 필터와 같은 여과부가 설치될 수 있다. 여과부는 적색 광 양자점 소자 및 녹색 광 양자점 소자의 정면 방향 일 면에 설치되며, 적색 광 양자점 소자 및 녹색 광 양자점 소자에서 방출되는 광 중에서 청색 계통의 광을 여과시킬 수 있다.
제2 기판(212)은 양자점 시트(220)에서 방출되는 광을 투과시킬 수 있다. 제2 기판(212)에는 양자점 시트(220)가 설치될 수 있으며, 필요에 따라서 여과부가 더 설치될 수 있다.
제2 편광 필터(211)는, 디스플레이 패널(210)에서 방출되는 적색 계통의 광, 녹색 계통의 광 및 청색 계통의 광 중 일부를 차단하거나 또는 통과시킬 수 있다. 제2 편광 필터(211)의 편광축은, 도광판(232)과 디스플레이 패널(210) 사이에 마련된 제1 편광 필터(217)의 편광축과 상이할 수 있으며, 구체적으로는 양자(240, 269)의 편광축은 서로 수직일 수 있다.
이상 디스플레이 장치(200)의 제2 실시예에 대해 설명하였으나, 이외에도 설계자의 선택에 따라서 다양한 부품이 더 추가될 수도 있다. 예를 들어 디스플레이 장치(200)에 대한 터치 조작이 가능하도록 터치스크린 패널이 더 추가될 수도 있고, 별도의 보호 필름이 디스플레이 패널(210)에 더 부착되어 설치될 수도 있다.
도 28은 디스플레이 장치의 제3 실시예에 대한 분해 사시도이고, 도 29는 디스플레이 장치의 제3 실시예에 대한 측단면도이다.
도 28 및 도 29에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(300)는, 유기 발광 다이오드(OLED, Organic Light-Emitting Diode)를 이용하여 광을 출력함으로써 화상을 화면 상에 표시할 수 있다. 구체적으로 제3 실시예에 따르면, 디스플레이 장치(300)는, 상부 하우징(301), 제1 기판(340), 전극(351, 352), 유기 발광 다이오드 어셈블리(360), 제2 기판(370) 및 하부 하우징(390)을 포함할 수 있다. 설계자의 선택에 따라서 이들 중 일부는 생략될 수도 있다.
상부 하우징(301)은, 디스플레이 장치(100)의 가장 전면 방향에 위치하고, 하부 하우징(390)은 디스플레이 장치(100)의 가장 배면 방향에 위치하며, 이 둘은 결합되어 디스플레이 장치(100)의 외장을 형성한다.
상부 하우징(301)과 하부 하우징(390)은 디스플레이 장치(300)의 각종 부품이 디스플레이 장치(300)에 내장하여, 디스플레이 장치(100)의 각종 부품을 안정적으로 고정시키면서 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다.
상부 하우징(301)은, 베젤을 이루는 고정부(303)와, 고정부(303)의 단부에서 하부 하우징(391) 방향으로 연장되어 형성된 측면부(302)를 포함할 수 있다. 측면부(302)는 하부 하우징(391)과 결합될 수 잇다. 상부 하우징(301)의 전면에는 개구(304)가 형성될 수 있다.
제1 기판(340)은, 전면 방향은 외부에 노출되고, 배면 방향에는 전극(350)과, 유기 발광 다이오드 어셈블리(360)가 설치되도록 마련된다. 제1 기판(340)의 전면 방향의 일 면에는 보호 필름이나 편광 필름과 같은 각종 광학 시트가 더 설치될 수 있다.
제1 기판(150)은, 유기 발광 다이오드 어셈블리(360)에서 방출되는 적색 계통의 광, 녹색 계통의 광 및 청색 계통의 광이 투과할 수 있도록 투명한 재질로 구현될 수 있으며, 예를 들어 폴리 메틸 메타아크릴 수지 등과 같은 합성 수지나, 유리 등을 이용하여 제작된 것일 수 있다.
전극(350)은 제1 전극(351) 및 제2 전극(352)을 포함하며, 제1 전극(351) 및 제2 전극(352) 사이에는 유기 발광 다이오드 어셈블리(360)가 마련된다. 제1 전극(351) 및 제2 전극(352)은 외부의 전원과 전기적으로 연결되며, 외부의 전원에 따라서 음극 또는 양극을 띄게 된다. 제1 전극(351) 및 제2 전극(352)이 음극 또는 양극을 띄면, 유기 발광 다이오드 어셈블리(360)의 형광성 유기 화합물로 이루어진 발광부(364)에 전류가 흐르게 되고, 발광부(364)에서는 전자와 정공이 결합하면서 광이 방출된다.
제1 전극(351)은, 공통 전극일 수 있다. 제2 전극(352)은 각각의 발광부(364)에 대응하여 마련될 수 있다. 따라서 발광부(364)의 개수에 따라서 복수 개의 제2 전극(352)이 마련될 수 있다.
제1 전극(351) 및 제2 전극(352) 중 적어도 하나는 알루미늄, 은, 마그네슘, 칼슘 또는 이들의 조합 등으로 형성된 금속 박막으로 구현되고, 다른 하나는 산화 인듐 주석(ITO, Indium Tin Oxide)을 이용하여 구현될 수 있다.
유기 발광 다이오드 어셈블리(360)는, 소정 색의 광을 출력하는 광 출력부(362) 및 광 출력부(362)가 설치되는 기판(361)을 포함할 수 있으며, 광 출력부(362)는, 색상 결정부(363) 및 발광부(364)를 포함할 수 있다.
발광부(364)는, 제1 전극(351) 및 제2 전극(352)에 인가된 전압에 따라 전자 및 정공을 주입 받고, 주입 받은 전자와 정공의 결합에 따라 광을 방출할 수 있다. 발광부(364)는, 일 실시예에 의하면, 청색 계통의 광을 방출하는 청색 인광소자일 수 있다.
각각의 발광부(364)는, 도 23에 도시된 바와 같이, 색상 결정부(363)의 적색 광 양자점 소자(363r), 녹색 광 양자점 소자(363g) 및 광 투과부(363t) 각각마다 대응하여 설치될 수 있다. 다시 말해서 적색 광 양자점 소자(363r), 녹색 광 양자점 소자(363g) 및 광 투과부(363t)에는 각각 별도의 발광부(364)에서 발생된 광이 입사하게 된다.
색상 결정부(363)는 발광부(364)에서 방출된 소정 색의 광을 다른 색의 광으로 변환시키거나 또는 다른 색의 광으로 변환시키지 않고 출력할 수 있다. 색상 결정부(363)는, 청색 계통의 광을 적색 계통의 광 또는 녹색 계통의 광으로 변환시키거나, 또는 청색 계통의 광 중 일부를 변환 없이 방출하도록 마련될 수 있다.
구체적으로 색상 결정부(363)는, 청색 계통의 광을 변환하여 적색 계통의 광을 출사하는 적어도 하나의 적색 광 양자점 소자(363r), 청색 계통의 광을 변환하여 녹색 계통의 광을 출사하는 적어도 하나의 녹색 광 양자점 소자(363g) 및 청색 계통의 광을 투과시키는 광 투과부(363t)를 포함할 수 있다.
광 투과부(363t)는, 청색 계통의 광 중 일부는 변환시키지 않고 외부로 방출하고, 청색 계통의 광 중 다른 일부는 색상을 변환시켜 방출할 수 있다. 또한 광 투과부(363t)는 청색 계통의 광의 전부 또는 일부를 산란시켜 방출할 수도 있다.
광 투과부(363t)는, 광 투과 물질로 이루어진 본체 및 본체 내부에 산포되고 소정 색의 광을 상이한 색으로 광으로 변환시키는 적어도 하나의 광 변환 소자(363a)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서 광 투과부(363t)는 본체 내에 분포된 산란 입자(363b)를 더 포함할 수도 있다. 또는, 적색 광 및 녹색 광을 흡수하는 염료 또는 청색 광 이외의 광을 모두 흡수하는 염료를 더 포함할 수도 있다.
광 변환 소자(363a)는, 본체 내부로 입사된 광의 색상을 변환시켜 제2 기판(340) 방향으로 방출할 수 있다. 예를 들어 발광부(364)에서 방출된 광이 청색 계통의 광인 경우, 광 변환 소자(363a)는, 청색 계통의 광을 녹색 계통의 광 또는 적색 계통의 광으로 변환하여 방출할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 광 변환 소자(363a)는 청색 계통의 광을 녹색 계통의 광으로 변환시키는 녹색 광 변환 소자를 포함할 수 있으며, 녹색 광 변환 소자는, 녹색 광 양자점 입자 및 녹색 형광 입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 광 변환 소자(363a)에 의해 광 투과부(363t)에서 방출되는 청색 계통의 광에 일부 녹색 계통의 광이 혼합됨으로써 디스플레이 장치(300)는 청색 부분을 좀더 정확하게 표현할 수 있게 되고, 이에 따라 디스플레이 장치(300)의 색 재현율이 개선될 수 있게 된다.
산란 입자(363b)는 입사된 광을 산란시켜 제2 기판(340) 방향으로 방출할 수 있다. 예를 들어 발광부(364)에서 방출된 광이 청색 계통의 광인 경우, 산란 입자(363b)는 청색 계통의 광을 산란시켜 제2 기판(340) 방향으로 방출할 수 있다. 산란 입자로는, 산화 아연, 산화 티타늄 및 산화 규소 등이 이용될 수 있다.
적색 광 양자점 소자(363r), 녹색 광 양자점 소자(363g) 및 광 투과부(363t)에 대해선 이미 설명한 바 있으므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
일 실시예에 의하면 적색 광 양자점 소자(363r) 및 녹색 광 양자점 소자(363g) 중 적어도 하나는, 적색 계통의 광 또는 녹색 계통의 광이 출사되는 각각의 출사면이 광 투과부(363t)의 청색 계통의 광이 출사되는 출사면보다 더 넓도록 설계될 수도 있다. 다른 실시예에 의하면 유기 발광 다이오드 어셈블리(360)는, 적색 광 양자점 소자(363r) 및 녹색 광 양자점 소자(363g) 중 적어도 하나를, 광 투과부(363t)보다 상대적으로 더 많이 포함할 수도 있다.
또는, 녹색 광 양자점 소자(363g)의 폭이 광 투과부(363t) 측으로 확장되어 제1전극(351)의 청색 화소 전극에 해당되는 영역을 일부 커버할 수 있고, 청색 화소 전극을 투과한 광의 일부가 녹색 광 양자점 소자(363g)를 통과함으로써 청색 채널 영역을 통해 청색 계통의 광과 녹색 계통의 광이 혼합된 광이 방출될 수 있다.
이 경우, 광 투과부나 광원은 녹색 광 변환 소자를 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있다.
제2 기판(370)에는, 제2 전극(352)이 설치될 수 있으며, 또한 디스플레이 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 각종 부품이 설치될 수 있다. 제2 기판(370)에 설치된 각종 부품은 프로세서 등을 포함할 수 있으며, 프로세서는 하나 또는 둘 이상의 반도체 칩 및 관련 부품으로 구현될 수 있다. 제2 기판(370)에 마련된 프로세서는 제1 전극(351) 및 제2 전극(352)에 전원의 인가를 제어하여 광 출력부(364)가 광을 출력하도록 한다.
이상 유기 발광 다이오드가 적용된 디스플레이 장치(300)의 제3 실시예에 대해 설명하였으나, 설명된 부품 이외에도 설계자의 선택에 따라서 다양한 부품이 더 추가될 수도 있다. 예를 들어 디스플레이 장치(300)에는, 터치스크린 패널이나, 보포 필름, 반사판, 편광판 등의 부품이 더 추가될 수도 있을 것이다.
1: 디스플레이 어셈블리 2: 광원
3: 양자점 변환부 4: 적색 광 변환 소자
5: 녹색 광 변환 소자 6: 광 투과부
7a: 산란 입자 7b: 광 변환 소자
10: 디스플레이 패널 11: 제1 편광 필터
12: 제1 기판 13: 제1 전극
14: 제2 전극 15: 액정층
16: 양자점 시트 17: 제2 기판
18: 제2 편광 필터 90: 디스플레이 장치
92: 제어부 93: 전력 공급부
94: 백 라이트 유닛 95: 디스플레이 패널
96: 전원
100: 제1 실시예에 따른 디스플레이 장치
200: 제2 실시예에 따른 디스플레이 장치
300: 제3 실시예에 따른 디스플레이 장치

Claims (20)

  1. 제1화소 전극의 전면에 배치되는 광 투과부; 및
    제2화소 전극의 전면에 배치되는 광 변환 소자;를 포함하고,
    상기 광 변환 소자는,
    상기 광 투과부와 나란히 배치되고, 상기 광 투과부 측으로 연장되어 상기 제1화소 전극의 일부를 커버하는 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1화소 전극은, 청색 화소 전극이고,
    상기 제2화소 전극은, 녹색 화소 전극인 디스플레이 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광 투과부는,
    입사된 광을 투과시키는 광 투과 물질 및 상기 광 투과 물질에 분포되어 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함하는 디스플레이 패널.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광 투과부는,
    청색 광 이외의 광을 흡수하는 염료 및 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함하는 디스플레이 패널.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 광 투과부는,
    적색 광 및 녹색 광 중 적어도 하나를 흡수하는 염료 및 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함하는 디스플레이 패널.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 광 변환 소자는,
    입사된 광을 녹색 계통의 광으로 변환시키는 녹색 광 양자점 입자를 포함하는 디스플레이 패널.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 청색 화소 전극을 투과한 청색 광은,
    상기 광 투과부 및 상기 연장된 광 변환 소자를 통과하여 청색 광 및 녹색 광이 혼합된 광으로 방출되는 디스플레이 패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 변환 소자의 폭은,
    1 내지 25% 연장되는 디스플레이 패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1화소 전극의 1 내지 25%의 영역이 상기 광 변환 소자에 의해 커버되는 디스플레이 패널.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 산란 입자는,
    산화 아연, 산화 티타늄 및 산화 규소 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 패널.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 광 투과 물질은,
    천연 수지, 합성 수지, 및 유리 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 패널.
  12. 제1화소 전극의 전면에 배치되는 광 투과부; 및 제2화소 전극의 전면에 배치되고, 상기 광 투과부 측으로 연장되어 상기 제1화소 전극의 일부를 커버하는 광 변환 소자;를 포함하는 디스플레이 패널; 및
    상기 디스플레이 패널에 광을 출사하는 광원;을 포함하는 디스플레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1화소 전극은, 청색 화소 전극이고,
    상기 제2화소 전극은, 녹색 화소 전극인 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광 투과부는,
    입사된 광을 투과시키는 광 투과 물질 및 상기 광 투과 물질에 분포되어 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함하는 디스플레이 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 광 투과부는,
    청색 광 이외의 광을 흡수하는 염료 및 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함하는 디스플레이 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 광 투과부는,
    적색 광 및 녹색 광 중 적어도 하나를 흡수하는 염료 및 입사된 광을 산란시키는 산란 입자를 포함하는 디스플레이 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 광 변환 소자는,
    입사된 광을 녹색 계통의 광으로 변환시키는 녹색 광 양자점 입자를 포함하는 디스플레이 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 청색 화소 전극을 투과한 청색 광은,
    상기 광 투과부 및 상기 연장된 광 변환 소자를 통과하여 청색 광 및 녹색 광이 혼합된 광으로 방출되는 디스플레이 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 광 변환 소자의 폭은,
    1 내지 25% 연장되는 디스플레이 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제1화소 전극의 1 내지 25%의 영역이 상기 광 변환 소자에 의해 커버되는 디스플레이 장치.
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