KR20180112888A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20180112888A
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김영천
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 패널; 및 표시 패널에 제1 피크 파장을 갖는 광 및 제2 피크 파장을 갖는 광이 혼합된 제1 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 표시 패널은 제1 광의 피크 파장을 변환하는 파장 변환층을 포함하며, 백라이트 유닛은 제2 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레이저 다이오드를 포함하고, 파장 변환층은 퀀텀 도트 및 형광체 중 하나를 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
표시 장치 중 액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에서 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치는 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 색 재현성을 향상시킬 수 있는 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 패널; 및 상기 표시 패널에 제1 피크 파장을 갖는 광 및 제2 피크 파장을 갖는 광이 혼합된 제1 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 표시 패널은 상기 제1 광의 피크 파장을 변환하는 파장 변환층을 포함하며, 상기 백라이트 유닛은 상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 파장 변환층은 퀀텀 도트(quantum dot) 및 형광체 중 하나를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 패널; 및 상기 표시 패널에 제1 피크 파장을 갖는 광 및 제2 피크 파장을 갖는 광이 혼합된 제1 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 표시 패널은 상기 제1 광의 피크 파장을 변환하여 상기 제2 피크 파장보다 파장이 긴 제3 피크 파장을 갖는 적색 광을 방출하는 파장 변환층을 포함하며, 상기 파장 변환층은 퀀텀 도트(quantum dot) 및 형광체 중 하나를 포함하고, 상기 제2 피크 파장은 528nm 내지 534nm이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 색 재현성을 향상시킬 수 있다.
또한, 색 규격 BT2020의 색 재현성의 만족 정도를 높일 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 보다 상세히 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 제1 서브 화소부의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2에 도시한 백라이트 유닛 중 일부 구성의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 보다 상세히 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다.
도 10 및 도 11은 도 2에 도시한 백라이트 유닛 중 일부 구성의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(on)", "상(on)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위"에 놓여질 수 있다. 또한 도면을 기준으로 다른 소자의 "좌측"에 위치하는 것으로 기술된 소자는 시점에 따라 다른 소자의 "우측"에 위치할 수도 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
명세서 전체를 통하여 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 백라이트 유닛(100) 및 표시 패널(200)을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(100)은 표시 패널(200)에 제1 광(L1)을 제공할 수 있다. 제1 광(L1)은 백라이트 유닛(100)으로부터 방출되는 광으로 정의된다. 여기서, 제1 광(L1)의 '제1' 표현은 후술하는 제2 광(L2)과 구분을 위한 것이다.
보다 상세히 설명하면, 백라이트 유닛(100)은 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광을 방출하는 엘이디(도 2 참조, LED)를 포함할 수 있다. 여기서, 엘이디는 청색 엘이디일 수 있다. 또한, 제1 피크 파장(c1)의 범위는 약 420nm 내지 480nm 이내일 수 있다. 즉, 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광은 청색 광일 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(100)은 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 방출하는 레이저 다이오드(도 2 참조, LD, Laser Diode)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 레이저 다이오드(LD)는 일 실시예로 녹색 레이저 다이오드일 수 있다. 또한, 제2 피크 파장(c2)의 범위는 약 528nm 내지 534nm일 수 있다. 즉, 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광은 녹색 광일 수 있다.
제2 피크 파장(c2)은 제1 피크 파장(c1)보다 파장 범위가 상대적으로 좁다. 여기서, 제2 피크 파장(c2)의 반치 폭(hw1, half-width)은 약 2nm일 수 있다. 본 명세서에서의 반치 폭은 산 모양으로 된 분포를 나타내는 곡선에 있어서, 최대치의 1/2에 대응하는 분포의 폭으로 정의된다.
즉, 백라이트 유닛(100)은 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광 및 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광이 혼합된 제1 광(L1)을 표시 패널(200)로 제공할 수 있다. 따라서, 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광과 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광이 혼합된 제1 광(L1)은 일 실시예로 시안(cyan) 광일 수 있다.
표시 패널(200)은 화상을 표시하는 패널이다. 표시 패널(200)은 외부로 제2 광(L2)을 방출할 수 있다. 제2 광(L2)은 표시 패널(200)로부터 외부로 방출되는 광으로 정의된다. 보다 상세하게는, 표시 패널(200)은 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광, 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광 및 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광이 혼합된 제2 광(L2)을 외부로 방출할 수 있다. 여기서, 제3 피크 파장(c3)의 범위는 약 580nm 내지 680nm 이내일 수 있다. 즉, 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광은 적색 광일 수 있다. 따라서, 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광, 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광 및 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광이 혼합된 제2 광(L2)은 일 실시예로 화이트(white) 광일 수 있다.
한편, 제2 피크 파장(c2)은 제1 피크 파장(c1) 및 제3 피크 파장(c3)보다 파장 범위가 상대적으로 좁다. 제2 피크 파장(c2)의 반치 폭(hw2)은 약 2nm일 수 있다.
표시 패널(200)은 서로 이웃하는 제1 투과층(PR1), 제2 투과층(PR2), 제1 파장 변환층(WC1), 제1 필터(GC) 및 제2 필터(BC)를 포함할 수 있다.
제1 필터(GC)는 제1 투과층(PR1)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 제1 필터(GC)는 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광을 투과하고, 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 차단할 수 있다. 즉, 제1 필터(GC)는 청색 광을 투과하고, 녹색 광을 차단할 수 있다.
제2 필터(BC)는 제2 투과층(PR2)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 제2 필터(BC)는 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 투과하고, 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광을 차단할 수 있다. 즉, 제2 필터(BC)는 녹색 광을 투과하고, 청색 광을 차단할 수 있다.
제1 투과층(PR1)은 제1 필터(GC)를 통과한 광을 산란시켜 외부로 방출할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 투과층(PR1)은 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광, 즉 청색 광을 산란시켜 외부로 방출할 수 있다. 제2 투과층(PR2)은 제2 필터(BC)를 통과한 광을 산란시켜 외부로 방출할 수 있다. 보다 상세하게는, 제2 투과층(PR2)은 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광, 즉 녹색 광을 산란시켜 외부로 방출할 수 있다.
제1 파장 변환층(WC1)은 백라이트 유닛(100)으로부터 제공받은 제1 광(L1)의 파장을 변환 또는 시프트(shift)시켜 외부로 방출할 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광 또는 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광으로 변환 또는 시프트시킬 수 있다. 즉, 제1 파장 변환층(WC1)은 청색 광 또는 녹색 광을 적색 광으로 변환 또는 시프트시킬 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)으로부터 방출되는 광은 편광이 해소되어 비편광(unpolarized) 상태일 수 있다. 여기서, 비편광된 광은 특정 방향의 편광 성분만으로 이루어지지 않은 광, 즉 특정 방향만으로 편광되지 않은 무작위화된 편광(random polarization) 성분으로 이루어진 광을 의미한다. 비편광된 광은 일 실시예로 자연광(natural light)일 수 있다.
제1 투과층(PR1), 제2 투과층(PR2) 및 제1 파장 변환층(WC1)에 포함되는 물질에 대해서는 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 보다 상세히 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하면, 백라이트 유닛(100)은 도광판(110), 광원 모듈(120), 반사 시트(130), 미들 몰드(140), 광학 시트(150) 및 바텀 샤시(160)를 포함할 수 있다.
도광판(110)은 광원 모듈(120)로부터 제공받은 광을 표시 패널(200)에 제공한다. 도광판(110)은 일 실시예로 사각형의 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도광판(110)의 형상은 표시 패널(200)의 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 도광판(110)은 투광성 재질로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 도광판(110)은 폴리카보네이트 계열, 폴리술폰 계열, 폴리아크릴레이트 계열, 폴리스틸렌 계열, 폴리비닐알코올 계열, 폴리비닐클로라이드 계열 및 폴리에스테르 등으로 형성될 수 있다.
광원 모듈(120)은 제1 서브 광원 모듈(120a) 및 제2 서브 광원 모듈(120b)을 포함할 수 있다.
제1 서브 광원 모듈(120a)은 일 실시예로 도광판(110)의 일 측면에 광을 제공할 수 있다. 제1 서브 광원 모듈(120a)은 복수의 제1 광원(121a), 제1 인쇄 회로 기판(122a) 및 제1 방열판(123a)을 포함할 수 있다.
복수의 제1 광원(121a)은 일 실시예로 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 방출하는 레이저 다이오드(LD)일 수 있다. 즉, 복수의 제1 광원(121a)은 녹색 레이저 다이오드일 수 있다. 복수의 제1 광원(121a)은 도광판(110)의 일 측면을 따라 배치될 수 있다. 제1 인쇄 회로 기판(122a)에는 도전성 패턴이 형성된다. 이에 따라, 복수의 제1 광원(121a)은 상기 도전성 패턴을 통해 전기적 신호를 제공받아, 도광판(110)의 일 측면에 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 제공할 수 있다. 제1 인쇄 회로 기판(122a)은 제1 방열판(123a) 상에 배치될 수 있다. 제1 방열판(123a)은 제1 인쇄 회로 기판(122a) 또는 복수의 제1 광원(121a)으로부터 발생된 열을 바텀 샤시(160) 등으로 방열시킬 수 있다.
제2 서브 광원 모듈(120b)은 일 실시예로 도광판(110)의 타 측면에 광을 제공할 수 있다. 제2 서브 광원 모듈(120b)은 복수의 제2 광원(121b), 제2 인쇄 회로 기판(122b) 및 제2 방열판(123b)을 포함할 수 있다. 이하, 제1 서브 광원 모듈(120a)에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
복수의 제2 광원(121b)은 일 실시예로 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광을 방출하는 엘이디(LED, Light Emitting Diode)일 수 있다. 즉, 복수의 제2 광원(121b)은 청색 엘이디일 수 있다. 복수의 제2 광원(121b)은 도광판(110)의 타 측면을 따라 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 제1 광원(121a)은 복수의 제2 광원(121b)과 도광판(110)을 중심으로 대칭되도록 형성될 수 있다.
반사 시트(130)는 도광판(110)의 하부에 배치될 수 있다. 반사 시트(130)는 도광판(110)의 하부면을 통해 출사되는 광을 다시 도광판(110)으로 반사시킬 수 있다. 본 명세서에서, 하부 및 상부는 도 2를 기준으로 정의된다. 반사 시트(130)는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 반사 시트(130)는 폴리에틸렌테레프랄레이트(PET) 또는 폴리카보네이트(PC) 등으로 형성될 수 있다.
미들 몰드(140)는 표시 패널(200)과 백라이트 유닛(100) 사이에 위치할 수 있다. 미들 몰드(140)는 일 실시예로 내측에 개구부를 갖는 직사각형의 프레임(frame)일 수 있다. 미들 몰드(140)는 표시 패널(200)의 하부에서 표시 패널(200)을 지지할 수 있다. 또한, 미들 몰드(140)는 광학 시트(150)를 지지할 수도 있다. 미들 몰드(140)의 형태는 도 2에 도시된 것으로 제한되지는 않는다. 또한, 미들 몰드(140)는 생략될 수도 있다.
광학 시트(150)는 도광판(110) 상에 배치될 수 있다. 광학 시트(150)는 도광판(110)과 표시 패널(200) 사이에 배치될 수 있다. 광학 시트(150)는 일 실시예로 확산 시트(161) 및 프리즘 시트(152)를 포함할 수 있다. 확산 시트(151)는 도광판(110)으로부터 제공받은 광을 확산시켜, 표시 패널(200)에 제공할 수 있다. 프리즘 시트(152)는 확산 시트(151) 상에 배치될 수 있다. 프리즘 시트(152)는 확산 시트(151)에 의해 확산된 광을 표시 패널(200)의 하부면에 실질적으로 수직한 방향으로 집광할 수 있다. 이를 위해, 프리즘 시트(152)는 일 실시예로 복수의 프리즘 패턴을 포함할 수 있다.
광학 시트(150)는 보호 시트(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 보호 시트는 프리즘 시트(152) 상에 배치될 수 있으며, 먼지 등의 이물질로부터 프리즘 시트(152)를 보호할 수 있다.
바텀 샤시(160)는 후술하는 탑 샤시(300)와 결합될 수 있다. 바텀 샤시(160)는 일 실시예로 열 전도성 재질로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 시시예에 따른 표시 장치는 탑 샤시(300)를 더 포함할 수 있다. 탑 샤시(300)는 표시 패널(200) 상에 배치될 수 있다. 탑 샤시(300)는 표시 패널(200)의 둘레를 감싸도록 형성되어, 바텀 샤시(160)와 결합될 수 있다.
표시 패널(200)은 일 실시예로 액정 표시 패널일 수 있다. 이하, 표시 패널(200)이 액정 표시 패널인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 표시 패널(200)은 서로 대향되도록 배치되는 제1 표시판(210) 및 제2 표시판(220)을 포함할 수 있다. 제1 표시판(210)과 제2 표시판(220) 사이에는 액정층(230, 도 3 참조)이 배치될 수 있다. 표시 패널(200)은 백라이트 유닛(100)으로부터 제공받은 제1 광(L1)을 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
제2 표시판(220)의 일부 영역(A)을 참조하면, 제2 표시판(220)에는 제1 투과층(PR1), 제2 투과층(PR2), 제1 파장 변환층(WC1), 제1 필터(GC) 및 제2 필터(BC)가 배치될 수 있다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 도 2에 도시한 I-I'선을 따라 자른 단면도이다. 도 4는 도 3에 도시한 제1 서브 화소부의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 제1 표시판(210)은 제2 표시판(220)과 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 액정층(230)은 제1 표시판(210) 및 제2 표시판(220) 사이에 개재될 수 있으며, 복수의 액정 분자(231)를 포함할 수 있다. 제1 표시판(210)은 일 실시예로 제2 표시판(220)과 실링(sealing)을 통해 합착될 수 있다.
먼저 제1 표시판(210)에 대해 설명하기로 한다.
제1 기판(211)은 일 실시예로 투명 절연 기판일 수 있다. 여기서 투명 절연 기판은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등을 포함할 수 있다.
제1 편광층(212)은 제1 기판(211)의 하부에 배치될 수 있다. 여기서, 하부는 도 3을 기준으로 설명한다. 제1 기판(211)은 제2 기판(221)과 마주보는 일면 및 이에 대향되는 타면을 포함할 수 있다. 제1 편광층(212)은 일 실시예로 제1 기판(211)의 타면 아래에 배치될 수 있다. 제1 편광층(212)은 백라이트 유닛(100)으로부터 제공받은 제1 광(L1) 중 투과축과 평행한 편광 성분은 투과시키고, 나머지 광을 흡수하거나 반사할 수 있다. 제1 편광층(212)은 유기 물질 또는 무기 물질로 형성될 수 있다. 제1 편광층(212)은 일 실시예로 반사형 편광층일 수 있다.
한편, 제1 편광층(212)은 다른 실시예로 제1 기판(211) 상에 배치될 수도 있다. 즉, 제1 편광층(212)은 제1 기판(211)과 후술하는 절연층(213) 사이에 배치될 수도 있다.
제1 화소부(PX1)를 포함하는 복수의 화소부는 제1 기판(211) 상에 배치될 수 있다. 제1 화소부(PX1)는 제1 내지 제3 서브 화소부(SPX1 내지 SPX3)를 포함할 수 있다.
제1 서브 화소부(SPX1)는 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제1 스위칭 소자(Q1)와 전기적으로 연결되는 제1 서브 화소 전극(SPE1)을 포함할 수 있다. 제2 서브 화소부(SPX2)는 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제2 스위칭 소자(Q2)와 전기적으로 연결되는 제2 서브 화소 전극(SPE2)을 포함할 수 있다. 제3 서브 화소부(SPX3)는 제3 스위칭 소자(Q3) 및 제3 스위칭 소자(Q3)와 전기적으로 연결되는 제3 서브 화소 전극(SPE3)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)은 서로 이웃할 수 있다.
스위칭 소자와 서브 화소 전극에 대해 도 4를 참조하여, 제1 서브 화소부(SPX1)를 기준으로 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 제1 스위칭 소자(Q1)는 일 실시예로 박막 트랜지스터와 같은 삼 단자 소자일 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q1)는 제어 전극이 제1 스캔 라인(GL1)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 일 전극이 제1 데이터 라인(DL1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q1)의 타 전극은 제1 서브 화소 전극(SPE1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 스캔 라인(GL1)은 일 실시예로 제1 방향(d1)으로 연장될 수 있다. 제1 데이터 라인(DL1)은 일 실시예로 제1 방향(d1)과 다른 제2 방향(d2)으로 연장될 수 있다. 제1 방향(d1)은 제2 방향(d2)과 일 실시예로 교차될 수 있다.
제1 스위칭 소자(Q1)는 제1 스캔 라인(GL1)으로부터 제공받은 스캔 신호에 따라 턴 온 되어, 제1 데이터 라인(DL1)으로부터 제공받은 데이터 신호를 제1 서브 화소 전극(SPE1)에 제공할 수 있다. 제1 서브 화소 전극(SPE1)은 후술하는 공통 전극(CE)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 한편, 본 명세서에서는 제1 서브 화소부(SPX1)가 스위칭 소자를 제1 스위칭 소자(Q1) 하나만 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지는 않고 두 개 이상의 스위칭 소자가 포함될 수도 있다.
제1 서브 화소 전극(SPE1)은 일 실시예로 제1 표시판(210)에 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 서브 화소 전극(SPE1)은 제1 기판(211) 상에 위치하는 절연층(213, 도 3 참조) 상에 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 일 실시예로 제2 표시판(220)에 위치할 수 있다. 제1 서브 화소 전극(SPE1)은 공통 전극(CE)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 이에 따라, 제1 서브 화소부(SPX1)는 제1 서브 화소 전극(SPE1)과 공통 전극(CE)이 중첩됨에 따라 형성되는 제1 액정 커패시터(Clc1)를 더 포함할 수 있다. 본 명세서에서 '두 구성이 중첩되는 경우'는, 제1 기판(211)을 기준으로 수직 방향으로 중첩되는 것을 의미한다.
다시 도 3을 참조하면, 절연층(213)은 제1 내지 제3 스위칭 소자(Q1 내지 Q3) 상에 배치될 수 있다. 절연층(213)은 일 실시예로 질화 규소와 산화 규소 등의 무기 절연물로 형성될 수 있다. 절연층(213)은 다른 실시예로 평탄화 특성이 우수하며, 감광성(photosensitivity)을 갖는 유기 물질을 포함할 수 있다. 절연층(213)은 제1 내지 제3 스위칭 소자(Q1 내지 Q3)와 제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3) 각각을 전기적으로 연결시키기 위한 복수의 컨택홀을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)은 절연층(213) 상에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)은 일 실시예로 ITO 및 IZO 등의 투명 도전 물질이나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)은 공통 전극(CE)과 각각 중첩될 수 있다.
한편, 제1 서브 화소 전극(SPE1)은 제1 투과층(PR1)과 중첩될 수 있다. 제2 서브 화소 전극(SPE2)은 제2 투과층(PR2)과 중첩될 수 있다. 제3 서브 화소 전극(SPE3)은 제1 파장 변환층(WC1)과 중첩될 수 있다. 이에 대해서는, 후술하기로 한다.
제1 배향막(214)은 제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3) 상에 배치될 수 있다. 제1 배향막(214)은 폴리이미드 등으로 형성될 수 있다.
다음으로, 제2 표시판(220)에 대해 설명하기로 한다.
제2 기판(221)은 제1 기판(211)과 대향되도록 배치될 수 있다. 제2 기판(221)은 투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 형성될 수 있으며, 일 실시예로 제1 기판(211)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
블랙 매트릭스(BM: Black matrix)는 제2 기판(221) 상에 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 광이 투과되는 것을 차단시킬 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 일 실시예로 유기물 또는 크롬을 포함하는 금속성 물질로 형성될 수 있다. 본 명세서에서는 블랙 매트릭스(BM)가 제2 표시판(220)에 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 블랙 매트릭스(BM)는 제1 표시판(210)에도 배치될 수도 있다.
제3 필터(222)는 블랙 매트릭스(BM)의 적어도 일부 영역 및 제2 기판(221) 중 블랙 매트릭스(BM)가 배치되지 않은 일부 영역 상에 배치될 수 있다. 제3 필터(222)는 후술하는 제1 파장 변환층(WC1)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 제3 필터(222)에 대해서는 제1 파장 변환층(WC1)과 함께 후술하기로 한다.
제1 투과층(PR1)은 블랙 매트릭스(BM)의 적어도 일부 영역 및 제2 기판(221) 중 블랙 매트릭스(BM)가 배치되지 않은 일부 영역 상에 배치될 수 있다. 제1 투과층(PR1)은 제1 서브 화소 전극(SPE1)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
제1 투과층(PR1)은 제1 광 산란 물질(PR1a) 및 제1 광 투과성 수지(PR1b)를 포함할 수 있다.
제1 광 산란 물질(PR1a)은 제1 광 투과성 수지(PR1b) 내에 분산되어 배치될 수 있다. 제1 광 산란 물질(PR1a)은 제1 투과층(PR1)으로 제공되는 광을 산란시켜 외부로 방출할 수 있다. 제1 광 산란 물질(PR1a)은 제1 투과층(PR1)으로 제공되는 광을 입사각과 무관하게 여러 방향으로 산란시켜 방출할 수 있다. 여기서, 방출광은 편광이 해소되어 비편광 상태일 수 있다.
제1 광 산란 물질(PR1a)은 일 실시예로 제1 광 투과성 수지(PR1b)와 상이한 굴절률을 갖는 물질일 수 있다. 예를 들어, 제1 광 산란 물질(PR1a)은 TiO2, ZrO2, Al2O3, In2O3, ZnO, SnO2, Sb2O3 및 ITO 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 입사되는 광을 산란시키는 어떠한 물질도 가능하다.
제1 광 투과성 수지(PR1b)는 제1 광 산란 물질(PR1a)의 광 산란에 영향을 미치지 않으면서, 광 흡수를 일으키지 않는 범위 내의 투명한 매질이라면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 광 투과성 수지(PR1b)는 에폭시(epoxy), 폴리스틸렌(polystyrene) 및 아크릴레이트(acrylate)를 포함할 수 있다. 제1 투과층(PR1)은 제1 광 투과성 수지(PR1b) 대신 유기 용매를 포함할 수 있다. 유기 용매는 일 실시예로 톨루엔(toluene), 클로로포름(chloroform) 및 에탄올(ethanol)을 포함할 수 있다.
제2 투과층(PR2)은 블랙 매트릭스(BM)의 적어도 일부 영역 및 제2 기판(221) 중 블랙 매트릭스(BM)가 배치되지 않은 일부 영역 상에 배치될 수 있다. 제2 투과층(PR2)은 제2 서브 화소 전극(SPE2)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
제2 투과층(PR2)은 제2 광 산란 물질(PR2a) 및 제2 광 투과성 수지(PR2b)를 포함할 수 있다.
제2 광 산란 물질(PR2a)은 제2 광 투과성 수지(PR2b) 내에 분산되어 배치될 수 있다. 제2 광 산란 물질(PR2a)은 제2 투과층(PR2)으로 제공되는 광을 산란시켜 외부로 방출할 수 있다. 제2 광 산란 물질(PR2a)은 제2 투과층(PR2)으로 제공되는 광을 입사각과 무관하게 여러 방향으로 산란시켜 방출할 수 있다. 여기서, 방출광은 편광이 해소되어 비편광 상태일 수 있다.
제2 광 산란 물질(PR2a)은 일 실시예로 제2 광 투과성 수지(PR2b)와 상이한 굴절률을 갖는 물질일 수 있다. 예를 들어, 제2 광 산란 물질(PR2a)은 TiO2, ZrO2, Al2O3, In2O3, ZnO, SnO2, Sb2O3 및 ITO 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 입사되는 광을 산란시키는 어떠한 물질도 가능하다.
제2 광 투과성 수지(PR1b)는 일 실시예로 제1 광 투과성 수지(PR1a)와 동일한 매질을 포함할 수 있다.
제1 파장 변환층(WC1)은 제3 필터(222) 상에 배치될 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)은 제3 서브 화소 전극(SPE3)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다.
제1 파장 변환층(WC1)은 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공된 광의 피크 파장을 변환 또는 시프트시킬 수 있다. 보다 상세하게는, 제1 파장 변환층(WC1)은 제1 파장 변환 물질(WC1a) 및 제3 광 투과성 수지(WC1b)를 포함할 수 있다.
제1 파장 변환 물질(WC1a)은 제3 광 투과성 수지(WC1b) 내에 분산될 수 있다. 제1 파장 변환 물질(WC1a)은 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공되는 광을 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광으로 변환 또는 시프트시킬 수 있다.
제1 파장 변환 물질(WC1a)은 일 실시예로 제1 퀀텀 도트(quantum dot)를 포함할 수 있다. 제1 퀀텀 도트의 입자 크기는 제1 파장 변환 물질(WC1a)이 외부로부터 제공받은 광을 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광으로 변환시킬 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않는다.
제1 퀀텀 도트는 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
II-VI족 화합물은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
III-V족 화합물은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
IV-VI족 화합물은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물; SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 삼원소 화합물; 및 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 사원소 화합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 원소로는 Si, Ge 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. IV족 화합물로는 SiC, SiGe 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 이원소 화합물일 수 있다.
여기서, 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재하는 것일 수 있다. 또한 하나의 퀀텀 도트가 다른 퀀텀 도트를 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
제1 퀀텀 도트는 약 45nm 이하, 바람직하게는 약 40nm 이하, 더욱 바람직하게는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼의 반치폭을 가질 수 있으며, 이 범위에서 색 순도나 색 재현성을 향상시킬 수 있다. 또한 이러한 제1 퀀텀 도트를 통해 발광되는 광은 전 방향으로 방출되는바, 광 시야각이 향상될 수 있다.
또한, 제1 퀀텀 도트의 형태는 일 실시예로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태일 수 있다.
제1 파장 변환 물질(WC1a)은 다른 실시예로 퀀텀 도트 외에도 형광체, 양자 막대(quantum rod) 또는 포스퍼(phosphor) 물질을 포함할 수도 있다. 여기서, 형광체는 일 실시예로 약 100 내지 3000nm의 크기를 가질 수 있다. 또한, 형광체는 노란색, 녹색, 적색의 형광 물질을 포함할 수 있다.
즉, 제1 파장 변환 물질(WC1a)은 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공되는 광의 피크 파장을 변화시켜, 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광을 방출할 수 있다. 제1 파장 변환 물질(WC1a)은 각각 제1 파장 변환층(WC1)으로 입사되는 광을 입사각과 무관하게 여러 방향으로 산란시켜 방출할 수 있다.
제1 파장 변환 물질(WC1a)은 제3 광 투과성 수지(WC1b) 내에서 자연스럽게 배위된 형태로 분산될 수 있다. 제3 광 투과성 수지(WC1b)는 제1 파장 변환 물질(WC1a)의 파장 변환 성능에 영향을 미치지 않으면서, 광 흡수를 일으키지 않는 범위 내의 투명한 매질이라면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 제3 광 투과성 수지(WC1b)는 에폭시(epoxy), 폴리스틸렌(polystyrene) 및 아크릴레이트(acrylate)를 포함할 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)은 제3 광 투과성 수지(WC1b) 대신 유기 용매를 포함할 수 있다.
한편, 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공된 광은 대부분 제1 파장 변환 물질(WC1a)에 의해 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광으로 변환되나, 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공된 광 중 일부는 제1 파장 변환 물질(WC1a)과 만나지 못할 수 있다. 이 경우, 제1 파장 변환층(WC1)으로 제공된 광과 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광이 서로 섞여 혼색이 발생될 수 있다. 제3 필터(222)는 제1 파장 변환층(WC1)을 통과했음에도 피크 파장이 변하지 않은 광을 차단함으로써, 혼색을 방지하고 색 순도를 향상시킬 수 있다.
제1 필터(GC, 도 1 참조)는 제1 투과층(PR1)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 제1 필터(GC, 도 1 참조)는 일 실시예로 그린 컷 오프(green cut off) 필터일 수 있다. 이하, 도 3에서는 제1 필터(GC, 도 1 참조)를 그린 컷 오프 필터(223)인 것으로 예를 들어 설명하기로 한다.
그린 컷 오프 필터(223)는 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광을 투과하고, 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 차단한다. 즉, 그린 컷 오프 필터(223)는 청색 광을 투과할 수 있으며, 녹색 광을 차단할 수 있다. 이를 통해, 녹색 광이 제1 투과층(PR1)을 통해 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 그린 컷 오프 필터(223)는 일 실시예로 제1 투과층(PR1)을 감싸도록 형성될 수 있다. 그린 컷 오프 필터(223)는 단일 막으로 형성되거나, 또는 다중 막으로 형성될 수 있다.
제2 필터(BC, 도 1 참조)는 제2 투과층(WC2)과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 제2 필터(BC, 도 1 참조)는 일 실시예로 블루 컷 오프(blue cut off) 필터일 수 있다. 이하, 도 3에서는 제2 필터(BC, 도 1 참조)를 블루 컷 오프 필터(224)인 것으로 예를 들어 설명하기로 한다.
블루 컷 오프 필터(224)는 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광을 차단하고, 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 투과한다. 즉, 블루 컷 오프 필터(224)는 청색 광을 차단할 수 있으며, 녹색 광을 투과할 수 있다. 이를 통해, 블루 광이 제2 투과층(PR2)을 통해 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 블루 컷 오프 필터(224)는 일 실시예로 제2 투과층(PR2)을 감싸도록 형성될 수 있다. 블루 컷 오프 필터(224)는 단일 막으로 형성되거나, 또는 다중 막으로 형성될 수 있다.
한편, 블루 컷 오프 필터(224)는 일 실시예로 제1 파장 변환층(WC1) 상에도 배치될 수 있다. 블루 컷 오프 필터(224)는 일 실시예로 제1 파장 변환층(WC1)을 감싸도록 배치될 수 있다. 블루 컷 오프 필터(224)는 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광을 반사할 수 있다. 즉, 블루 컷 오프 필터(224)는 적색 광을 반사할 수 있다.
예를 들어 설명하기로 한다. 블루 컷 오프 필터(224)는 제1 파장 영역(c1)의 광 및 제2 파장 영역(c2)의 광을 포함하는 제1 광(L1)에서 제1 파장 영역(c1)의 광을 차단시키고, 제2 파장 영역(c2)의 광을 투과시킬 수 있다. 즉, 블루 컷 오프 필터(224)는 녹색 광을 투과시킬 수 있다. 따라서, 녹색 광이 제1 파장 변환층(WC1)에 제공될 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)에 제공된 녹색 광은 제1 파장 변환 물질(WC1a)에 의해 피크 파장이 변환되어, 적색 광으로 변환될 수 있다.
여기서, 변환된 적색 광은 외부로 방출되나, 외부로 방출되지 않고 제1 표시판(210) 방향으로 향할수도 있다. 이 경우, 블루 컷 오프 필터(224)는 적색 광을 다시 제2 기판(221) 방향으로 반사시킬 수 있다. 이를 통해, 광의 출광 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 것과는 달리, 그린 컷 오프 필터(223)가 제1 파장 변환층(WC1) 상에 배치될 수도 있다.
평탄화층(225)은 그린 컷 오프 필터(223) 및 블루 컷 오프 필터(224) 상에 배치될 수 있다. 평탄화층(225)은 일 실시예로 유기 물질로 이루어질 수 있다. 평탄화층(225)은 제2 기판(221)의 일면 상에 적층된 구성 요소 간의 높이를 균일하게 만들 수 있다.
제2 편광층(226)은 평탄화층(225) 상에 배치될 수 있다. 제2 편광층(226)은 일 실시예로 전류가 흐르는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 전도성 물질은 일 실시예로 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)을 포함하는 금속을 포함할 수 있다. 또한, 전도성 물질은 티타늄(Ti) 및 몰리브덴(Mo)을 더 포함할 수 있다.
제2 편광층(226)은 일 실시예로, 와이어 그리드 편광자(wire grid polarizer)일 수 있다. 이에 따라, 제2 편광층(226)은 제1 기판(211) 방향으로 돌출된 복수의 선 격자 패턴을 포함할 수 있다. 제2 편광층(226)은 일 실시예로 알루미늄, 은, 구리, 또는 니켈 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제2 편광층(226)으로 제공되는 광이 제2 편광층(226)을 통과하는 경우, 제2 편광층(226)에 평행한 성분은 흡수 또는 반사되며, 수직인 성분만 투과광으로 편광을 이룰 수 있다. 여기서, 제2 편광층(226)의 선 격자 패턴 간의 간격이 클수록 효율적인 편광이 이루어질 수 있다. 제2 편광층(226)은 일 실시예로 나노 임프린팅(nanoimprinting) 등의 방법을 통해 형성될 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 평탄화층(225)과 제2 편광층(226) 사이에는 별도의 절연층이 배치될 수도 있다. 상기 별도의 절연층은 일 실시예로 질화 규소와 산화 규소 등의 무기 절연물로 형성될 수 있다.
캡핑층(227)은 제2 편광층(226) 상에 배치될 수 있다. 캡핑층(227)은 제2 편광층(226)의 부식 등의 불량을 억제할 수 있으며, 제2 편광층(226)의 상면을 평탄화할 수 있다.
공통 전극(CE)은 캡핑층(227) 상에 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 제1 내지 제3 서브 화소 전극(SPE1 내지 SPE3)과 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 일 실시예로 통판 형태일 수 있다. 공통 전극(CE)은 일 실시예로 ITO 및 IZO 등의 투명 도전 물질이나, 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 형성될 수 있다.
제2 배향막(228)은 공통 전극(CE) 상에 배치될 수 있다. 제2 배향막(228)은 폴리이미드 등으로 형성될 수 있다.
이하, 액정층(230)에 대하여 설명하기로 한다.
액정층(230)은 복수의 액정 분자(231)를 포함한다. 복수의 액정 분자(231)는 일 실시예로 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 이 경우, 복수의 액정 분자(231)는 액정층(230)에 전계(electric filed)가 형성되지 않은 경우, 제1 기판(211)에 수직 방향으로 배열될 수 있다. 또한, 복수의 액정 분자(231)는 제1 기판(211)과 제2 기판(2210) 사이에 전계가 형성되면, 특정 방향으로 회전하거나 기울어짐으로써 액정층(230)으로 제공되는 광의 편광을 변화시킬 수 있다.
도 5는 도 2에 도시한 백라이트 유닛 중 일부 구성의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5를 참조하면, 백라이트 유닛(100)은 제1 광원 유닛(120a) 및 제2 광원 유닛(120b)을 포함할 수 있다. 제1 광원 유닛(120a)은 일 실시예로 복수의 제1 광원(121a)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 제1 광원(121a)은 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 방출하는 녹색 레이저 다이오드(LD)일 수 있다. 즉, 복수의 제1 광원(121a)은 도광판(110)의 일 측면에 제2 피크 파장(c2)을 갖는 녹색 광을 방출할 수 있다.
제2 광원 유닛(120b)은 일 실시예로 복수의 제2 광원(121b)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 제1 광원(121b)은 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광을 방출하는 청색 엘이디(LED)일 수 있다. 즉, 복수의 제2 광원(121b)은 도광판(110)의 타 측면에 제1 피크 파장(c1)을 갖는 청색 광을 방출할 수 있다.
한편, 복수의 제1 광원(121a) 및 복수의 제2 광원(121b) 각각의 개수, 배치 및 형태 등은 도 5에 도시된 것으로 제한되지 않는다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 보다 상세히 나타낸 단면도이다. 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 광 경로를 따라 설명하기로 한다. 다만, 백라이트 유닛(100)에서 방출된 제1 광(L1)과 표시 패널(200)에서 방출된 제2 광(L2)의 강도(intensity)는 실질적으로 동일한 것으로 가정한다.
먼저, 백라이트 유닛(100)은 하부 표시판(210), 보다 상세하게는 제1 편광층(212)에 제1 광(L1)을 제공할 수 있다. 제1 광(L1)은 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광 및 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광이 혼합된 상태일 수 있다. 전술한 바와 같이, 백라이트 유닛(100)은 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광을 방출하는 청색 엘이디(도 5 참조, LED)를 포함할 수 있다. 또한, 백라이트 유닛(100)은 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 방출하는 녹색 레이저 다이오드(도 5 참조, LD)를 포함할 수 있다. 제2 피크 파장(c2)의 경우, 녹색 레이저 다이오드(LD)에 의해 피크 파장의 범위가 상대적으로 좁다. 한편, 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광과 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광이 혼합된 제1 광(L1)은 일 실시예로 시안(cyan) 광일 수 있다.
제1 편광층(212)에 제공된 제1 광(L1) 중 제1 편광층(212)의 투과축과 평행한 편광 성분은 제1 편광층(212)을 투과할 수 있다. 제1 편광층(212)을 투과한 광은 제2 표시판(220)으로 제공될 수 있다.
제1 투과층(PR1)의 경우를 먼저 설명하기로 한다. 제2 표시판(220)으로 제공된 광 중 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광은 그린 컷 오프 필터(223)에 의해 차단될 수 있다. 이에 반해, 제2 표시판(220)으로 제공된 광 중 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광은 그린 컷 오프 필터(223)를 투과하여, 제1 투과층(PR1)에 제공될 수 있다. 즉, 제1 투과층(PR1)에는 청색 광이 제공될 수 있다. 제1 투과층(PR1)에 제공된 청색 광은 제1 광 산란 물질(PR1a)에 의해 산란되어 외부로 방출될 수 있다.
제2 투과층(PR2)의 경우, 제2 표시판(220)으로 제공된 광 중 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광은 블루 컷 오프 필터(224)에 의해 차단될 수 있다. 이에 반해, 제2 표시판(220)으로 제공된 광 중 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광은 블루 컷 오프 필터(224)를 투과하여, 제2 투과층(PR2)에 제공될 수 있다. 즉, 제2 투과층(PR2)에는 녹색 광이 제공될 수 있다. 제2 투과층(PR2)에 제공된 녹색 광은 제2 광 산란 물질(PR2a)에 의해 산란되어 외부로 방출될 수 있다.
제1 파장 변환층(WC1)의 경우, 제2 표시판(220)으로 제공된 광 중 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광은 블루 컷 오프 필터(224)에 의해 차단될 수 있다. 이에 반해, 제2 표시판(220)으로 제공된 광 중 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광은 블루 컷 오프 필터(224)를 투과하여, 제1 파장 변환층(WC1)에 제공될 수 있다. 즉, 제1 파장 변환층(WC1)에는 녹색 광이 제공될 수 있다. 제1 파장 변환층(WC1)에 제공된 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광은 제1 파장 변환 물질(WC1a)에 의해 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광으로 변환될 수 있다. 즉, 적색 광으로 변환될 수 있다.
제1 파장 변환 물질(WC1a)은 적색 광을 입사각과 무관하게 여러 방향으로 산란시켜 방출할 수 있다. 그 중, 제1 표시판(210) 방향으로 방출되는 광은 블루 컷 오프 필터(224)에 의해 다시 제2 기판(221) 방향으로 반사될 수 있다. 한편, 제3 필터(222)는 제1 파장 변환층(WC1)을 통과했음에도 피크 파장이 변하지 않은 광을 차단함으로써, 혼색을 방지하고 색 순도를 향상시킬 수 있다.
제2 광(L2)은 제1 투과층(PR1)에 의해 방출된 청색 광, 제2 투과층(PR2)에 의해 방출된 녹색 광 및 제1 파장 변환층(WC1)에 의해 방출된 적색 광이 혼합된 상태일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 표시 장치에서 방출되는 광은 도 6의 제2 광(L2)에 대응된다. 또한, 도 8의 제1 삼각형(T1)은 색 규격 BT2020의 색 재현성을 나타내며, 도 8의 제2 삼각형(T2)은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 색 재현성을 나타낸다. 색 규격 BT2020은 국제 방송 표준 단체인 ITU에 권고한 4K/UHD의 규격에 해당된다. 즉, 색 규격 BT2020을 나타내는 제1 삼각형(T1)과 형상이 가까울수록 색 재현성이 높다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제2 광(L2)은 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광, 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광 및 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광이 혼합된 상태일 수 있다.
여기서, 제2 피크 파장(c2)은 약 528nm 내지 534nm일 수 있다. 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광은 전술한 레이저 다이오드(LD)에 의해 방출된 광이다. 이에 따라, 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광의 반치폭은 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광의 반치폭에 비해 더 좁을 수 있다. 보다 상세하게는, 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광의 반치폭은 약 2nm 일 수 있다.
한편, 하기의 표 1은 종래 표시 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치 각각의 경우에서의 색 규격 BT2020의 색 재현성 만족 정도를 %로 나타낸 것이다. 여기서, 종래 표시 장치는 엘이디를 포함하는 백라이트 유닛과, 통상의 컬러 필터를 포함하는 표시 패널을 갖는 장치로 정의된다. 색 규격 BT2020의 색 재현성 만족 정도는 도 8에 도시된 제1 삼각형(T1)과 얼마나 일치하는지로 정의된다.
BT2020 만족 정도(%)
종래 표시 장치 54.7
본 발명 95.1
도 8 및 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 색 규격 BT2020의 색 재현성을 약 95.1% 만족할 수 있다. 이에 반해, 종래 표시 장치는 색 규격 BT2020의 색 재현성을 약 54.7% 만족할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 종래 표시 장치에 비해, 색 재현성이 향상된 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 레이저 다이오드(LD)를 갖는 백라이트 유닛(100)으로부터 방출된 광을, 제1 파장 변환층(WC1)을 갖는 표시 패널(200)을 제공함으로써, 색 재현성을 향상시킬 수 있으며, 색 규격 BT2020에 부합한 색 재현성을 구현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 단면도이다. 다만, 도 1 내지 도 8에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 한편, 도 9에서는 도 3에서 설명한 그린 컷 오프 필터(223, 도 3)를 223a로 표기하기로 한다.
도 9를 참조하면, 그린 컷 오프 필터(223a)는 제1 투과층(PR1)과 중첩될 수 있다. 블루 컷 오프 필터(224a)는 제2 투과층(PR2)과 중첩될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제4 필터(223b)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제4 필터(223b)는 제1 파장 변환층(WC1)을 감싸도록 배치될 수 있다.
제4 필터(223b)는 제1 피크 파장(c1) 및 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광 중 적어도 하나를 투과시킬 수 있다. 또한, 제4 필터(223b)는 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광을 반사할 수 있다. 이에 따라, 제4 필터(223b)는 제1 파장 변환층(WC1)에서 제1 기판(211) 방향으로 향하는 제3 피크 파장(c3)을 갖는 광을 반사시켜 다시 제2 기판(221) 방향으로 향하게 할 수 있다. 예를 들어 설명하면, 제4 필터(223b)는 제1 파장 변환층(WC1)에서 피크 파장이 변환된 적색 광 중 제1 기판(211) 방향으로 향하는 적색 광을 반사시켜 다시 제2 기판(221) 방향으로 방출되도록 할 수 있다. 이를 통해, 제1 파장 변환층(WC1)에서 외부로 방출되는 광의 출광 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 블루 컷 오프 필터(224a)는 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광을 차단하고, 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 투과한다. 즉, 블루 컷 오프 필터(224)는 청색 광을 차단할 수 있으며, 녹색 광을 투과할 수 있다.
도 10 및 도 11은 도 2에 도시한 백라이트 유닛 중 일부 구성의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 10을 참조하면, 백라이트 유닛(100)은 제3 광원 유닛(120c) 및 제4 광원 유닛(120d)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제3 광원 유닛(120c)은 복수의 제1 광원(121a)을 더 포함할 수 있다. 즉, 제3 광원 유닛(120c)은 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 방출하는 녹색 레이저 다이오드(LD)를 복수 개 포함할 수 있다. 제4 광원 유닛(120d)은 복수의 제2 광원(121b)을 더 포함할 수 있다. 즉, 제4 광원 유닛(120d)은 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광을 방출하는 청색 엘이디(LED)를 복수 개 포함할 수 있다. 한편, 제1 내지 제4 광원 유닛(120a 내지 120d) 간의 배치, 형태 및 광원의 개수는 도 10에 도시된 것으로 제한되지 않는다.
도 11을 참조하면, 백라이트 유닛(100)은 제5 광원 유닛(120e)을 포함할 수 있다. 제5 광원 유닛(120e)은 복수의 제1 광원(121a) 및 복수의 제2 광원(121b)을 포함할 수 있다. 즉, 제5 광원 유닛(120e)은 제2 피크 파장(c2)을 갖는 광을 방출하는 복수의 녹색 레이저 다이오드(LD) 및 제1 피크 파장(c1)을 갖는 광을 방출하는 복수의 청색 엘이디(LED)를 포함할 수 있다. 복수의 제1 광원(121a) 및 복수의 제2 광원(121b)은 일 실시예로 교대로 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 제1 광원(121a) 및 복수의 제2 광원(121b)간의 배치, 형태 및 광원의 개수는 도 11에 도시된 것으로 제한되지 않는다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 다만, 도 1 내지 도 11에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
도 12를 참조하면, 백라이트 유닛(100)은 표시 패널(200)에 제3 광(L3)을 제공할 수 있다. 여기서, 제3 광(L3)은 제4 피크 파장(c4)을 갖는 광 및 제5 피크 파장(c5)을 갖는 광이 혼합된 광일 수 있다. 제4 피크 파장(c4)을 갖는 광은 청색 광일 수 있다. 제5 피크 파장(c5)을 갖는 광은 녹색 광일 수 있다.
이에 따라, 백라이트 유닛(100)은 제4 피크 파장(c4)을 갖는 광을 방출하는 청색 레이저 다이오드 및 제5 피크 파장(c5)을 갖는 광을 방출하는 녹색 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 여기서, 제4 피크 파장(c4)의 반치 폭 및 제5 피크 파장(c5)의 반치 폭은 각각 약 2nm일 수 있다.
표시 패널(200)에 제공된 제3 광(L3)은 제1 투과층(PR1), 제2 투과층(PR2), 제1 파장 변환층(WC1), 제1 필터(GC) 및 제2 필터(BC)를 통과한다. 즉, 제4 광(L4)은 제2 광(L2)은 제1 투과층(PR1)에 의해 방출된 청색 광, 제2 투과층(PR2)에 의해 방출된 녹색 광 및 제1 파장 변환층(WC1)에 의해 방출된 적색 광이 혼합된 상태일 수 있다.
하기의 표 2는 종래 표시 장치와 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치 각각의 경우에서의 색 규격 BT2020의 색 재현성 만족 정도를 %로 나타낸 것이다. 여기서, 종래 표시 장치는 엘이디를 포함하는 백라이트 유닛과, 통상의 컬러 필터를 포함하는 표시 패널을 갖는 장치로 정의된다.
BT2020 만족 정도(%)
종래 표시 장치 54.7
본 발명 95.5
표 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 색 규격 BT2020의 색 재현성을 약 95.5% 만족할 수 있다. 이에 반해, 종래 표시 장치는 색 규격 BT2020의 색 재현성을 약 54.7% 만족할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치가 종래 표시 장치에 비해, 색 재현성이 향상된 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 녹색 및 청색 레이저 다이오드(LD)를 모두 갖는 백라이트 유닛(100)으로부터 방출된 광을, 제1 파장 변환층(WC1)을 갖는 표시 패널(200)을 제공함으로써, 색 재현성을 향상시킬 수 있으며, 색 규격 BT2020에 부합한 색 재현성을 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 백라이트 유닛;
200: 표시 패널;
210: 제1 표시판;
220: 제2 표시판;
230: 액정층;
GC: 제1 필터;
BC: 제2 필터;
BM: 블랙 매트릭스;
CE: 공통 전극;
TR1 내지 TR3: 제1 내지 제3 스위칭 소자;

Claims (20)

  1. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널에 제1 피크 파장을 갖는 광 및 제2 피크 파장을 갖는 광이 혼합된 제1 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 표시 패널은 상기 제1 광의 피크 파장을 변환하는 파장 변환층을 포함하며, 상기 백라이트 유닛은 상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레이저 다이오드를 포함하고,
    상기 파장 변환층은 퀀텀 도트(quantum dot) 및 형광체 중 하나를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 피크 파장은 528nm 내지 534nm인 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 피크 파장을 갖는 광의 반치폭은 상기 제1 피크 파장을 갖는 광의 반치폭보다 좁은 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 피크 파장을 갖는 광의 반치폭은 2nm 인 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 피크 파장을 갖는 광은 녹색 광인 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 파장 변환층은 상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 제공받아 제3 피크 파장을 갖는 광으로 변환하며,
    상기 제3 피크 파장을 갖는 광은 적색 광인 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 표시 패널은,
    상기 제1 피크 파장을 갖는 광을 투과시키는 제1 투과층; 및
    상기 제1 투과층과 중첩되며, 상기 제1 피크 파장을 갖는 광을 투과시키며, 상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 차단하는 제1 필터를 더 포함하는 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 표시 패널은,
    상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 투과시키는 제2 투과층; 및 상기 제2 투과층과 중첩되며, 상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 투과시키며, 상기 제1 피크 파장을 갖는 광을 차단하는 제2 필터를 더 포함하는 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은 상기 파장 변환층이 배치되는 기판 및 상기 파장 변환층과 중첩되는 제3 필터를 더 포함하며,
    상기 제3 필터는 상기 기판 및 상기 파장 변환층 사이에 배치되며, 상기 제1 피크 파장을 갖는 광 또는 상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 차단하는 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은 상기 파장 변환층과 중첩되는 제4 필터를 더 포함하며,
    상기 제4 필터는 상기 제1 피크 파장을 갖는 광 및 상기 제2 피크 파장을 갖는 광 중 적어도 하나를 투과시키며, 제3 피크 파장을 갖는 적색 광을 반사하는 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레이저 다이오드를 더 포함하는 표시 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 피크 파장을 갖는 광의 반치폭은 2nm 인 표시 장치.
  13. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널에 제1 피크 파장을 갖는 광 및 제2 피크 파장을 갖는 광이 혼합된 제1 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 표시 패널은 상기 제1 광의 피크 파장을 변환하여 상기 제2 피크 파장보다 파장이 긴 제3 피크 파장을 갖는 적색 광을 방출하는 파장 변환층을 포함하며, 상기 파장 변환층은 퀀텀 도트(quantum dot) 및 형광체 중 하나를 포함하고,
    상기 제2 피크 파장은 528nm 내지 534nm인 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레이저 다이오드를 포함하는 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 피크 파장을 갖는 광의 반치폭은 상기 제1 피크 파장을 갖는 광의 반치폭보다 좁은 표시 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제2 피크 파장을 갖는 광의 반치폭은 2nm 인 표시 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 표시 패널은,
    상기 제1 피크 파장을 갖는 광을 투과시키는 제1 투과층;
    상기 제1 투과층과 중첩되며, 상기 제1 피크 파장을 갖는 광을 투과시키며, 상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 차단하는 제1 필터;
    상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 투과시키는 제2 투과층; 및
    상기 제2 투과층과 중첩되며, 상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 투과시키며, 상기 제1 피크 파장을 갖는 광을 차단하는 제2 필터를 더 포함하는 표시 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 표시 패널은 상기 파장 변환층이 배치되는 기판 및 상기 파장 변환층과 중첩되는 제3 필터를 더 포함하며,
    상기 제3 필터는 상기 기판 및 상기 파장 변환층 사이에 배치되며, 상기 제1 피크 파장을 갖는 광 또는 상기 제2 피크 파장을 갖는 광을 차단하는 표시 장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 표시 패널은 상기 파장 변환층과 중첩되는 제4 필터를 더 포함하며,
    상기 제4 필터는 상기 제1 피크 파장을 갖는 광 및 상기 제2 피크 파장을 갖는 광 중 적어도 하나를 투과시키며, 상기 제3 피크 파장을 갖는 적색 광을 반사하는 표시 장치.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은 상기 제1 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 레이저 다이오드를 포함하는 표시 장치.
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