KR101270165B1 - 반사 투과형 디스플레이 패널 및 이를 채용한 디스플레이장치 - Google Patents

반사 투과형 디스플레이 패널 및 이를 채용한 디스플레이장치 Download PDF

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Abstract

디스플레이 패널 및 디스플레이 장치가 개시된다.
개시된 디스플레이 패널은, 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널에 있어서, 상기 서브 화소는, 회절 격자를 구비한 반사 영역과, 투과 영역을 가지는 반사 투과부; 전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있는 액정층; 입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터;를 포함한다.
본 발명의 디스플레이 패널은 회절 격자를 구비한 반사 영역을 포함하여 밝은 외부에서나 조명 광에서도 고효율이고 화이트 밸런스를 만족시키는 영상을 제공한다.

Description

반사 투과형 디스플레이 패널 및 이를 채용한 디스플레이 장치{Reflection and transmission type of display panel and display apparatus employing the same}
도 1은 종래의 반사 투과형 디스플레이 장치의 층 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 반사 패턴이 있는 층의 일반적인 형상이다.
도 3a는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 색 좌표를 도시한 것이다.
도 3b는 도 1에 도시된 디스플레이 장치에 구비된 라이트 홀의 직경 변화에 따른 색 좌표의 변화를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널의 층 구조를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널에 구비된 칼라 필터의 파장에 따른 투과율과 LED의 정규화된 광 파워 밀도의 일 예를 나타낸 그래프이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널의 반사 영역을 도시한 것이다.
도 7은 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널에 구비된 회절 격자에 광이 입사된 후 반사될 때, 입사각에 따른 회절각의 변화를 회절 격자 패턴에 대한 방위각(delta) 별로 나타낸 것이다.
도 8a는 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널에 구비된 청색을 위한 회절 격자의 패턴 깊이에 따른 회절 효율의 변화를 나타낸 것이다.
도 8b는 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널에 구비된 녹색을 위한 회절 격자의 패턴 깊이에 따른 회절 효율의 변화를 나타낸 것이다.
도 8c는 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널에 구비된 적색을 위한 회절 격자의 패턴 깊이에 따른 회절 효율의 변화를 나타낸 것이다.
도 9는 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널의 각 서브 화소별로 구비된 회절 격자 패턴의 깊이에 따른 -1차광 회절 효율의 변화를 입사광의 파장별로 도시한 것이다.
도 10은 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널의 각 서브 화소별로 구비된 회절 격자에 대해 입사할 때 입사광의 입사각에 따른 광 결합 효율과, 도 1에 도시된 디스플레이 장치에서의 광 결합 효율을 비교하여 나타낸 것이다.
도 11은 제1 실시예에 따른 디스플레이 패널의 색좌표와 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 색좌표를 나타낸 것이다.
도 12는 제2 실시예에 따른 디스플레이 패널의 층 구조를 도시한 것이다.
도 13은 제3 실시예에 따른 디스플레이 패널의 층 구조를 도시한 것이다.
도 14는 제4 실시예에 따른 디스플레이 패널의 층 구조를 도시한 것이다.
도 15a 내지 제 도 15d는 본 발명에 따른 디스플레이 패널에 구비되는 회절 격자 패턴의 여러 가지 예들을 도시한 것이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명에 따른 디스플레이 패널에 구비되는 회절 격자 가 동심원 패턴을 가지는 경우를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한 것이다.
<도면 중 주요 부분에 대한 설명>
100...디스플레이 패널, 120...반사 투과부
122...지지층, 123a,123b,123c...회절 격자
125...액정층, 130...칼라 필터층
130a,130b,130c...서브 칼라 필터, 222,255...반사층
233...투과형 회절 격자, 265a...입사각 조절 셀
265...입사각 조절 어레이, RM...반사 영역
TM...투과 영역, px1,px2,px3...서브 화소
본 발명은 디스플레이 패널 및 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 조명되는 자연광이나 인공 조명에 대해 화이트 밸런스와 결합 효율을 향상하여 시인성을 확보한 디스플레이 패널 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
근래에는 통신 기술 및 디스플레이 장치의 발달로 휴대용 단말기가 많이 개발되고 있다. 휴대용 단말기로는 예를 들어 PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 등이 있다. 이러한 휴대용 단말기에 사용되는 수광형 평판 디스플레이의 일종인 액정 표시 장치는 자체적인 발광 능력이 없기 때문에, 광원으로부터 조사된 조명 광을 화소마다 투과율을 조절하여 영상을 형성한다. 이를 위하여 액정 표시 장치의 배면에는 광을 조명하는 백라이트 유닛이 설치된다.
백라이트 유닛은 광원의 배치 형태에 따라서 직하형(direct light type)과, 측광형(edge light type)으로 분류된다. 직하형은 액정 패널의 바로 아래에 설치된 램프가 광을 액정 패널에 직접 조사하는 방식이다. 직하형은 광원을 넓은 면적에 자유롭고 효과적으로 배치할 수 있기 때문에 LCD TV와 같은 30인치 이상의 대형 디스플레이에 적합하고, 측광형은 광원이 도광판의 측면이라는 제한된 위치에 배치되므로 휴대용 단말기의 디스플레이에 적합하다.
그런데, 휴대용 단말기는 휴대성의 특성 상 사용 장소에 제한 없이 어느 곳에서나 사용할 수 있으며, 태양 광이 비추는 외부에서 사용하는 경우도 많다. 이때, 화면 밝기가 상대적으로 어두워 디스플레이의 시인성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 사용 장소에 제한 없이 사용할 수 있다는 휴대용 단말기의 이점을 충분히 활용할 수 없다.
또한, 옥외 광고판이나 조명이 밝게 비치는 공공 장소에서의 전시 디스플레이에 액정 디스플레이가 채용되는 경우에도 시인성이 확보되지 않는 한 그 활용도가 크지 않다.
이러한 문제를 해결하기 위해 외부광을 이용하는 반사 모드와 백라이트를 이 용하는 투과 모드를 구비한 디스플레이 장치가 개발되고 있다.
도 1은 종래의 반사 모드와 투과 모드를 구비한 디스플레이 장치를 도시한 것으로, 이 디스플레이 장치는 광원(10)과, 광원(10)으로부터 조사된 광을 안내하는 도광판(15)과, 광의 투과율을 조절하기 위한 액정층(47)을 포함한다. 도 2는 청색광 서브 화소(B), 녹색광 서브 화소(G), 적색광 서브 화소(R)로 구성된 하나의 화소를 나타낸 것으로, 각 서브 화소는 액정층(47)의 일부 영역에 형성된 반사부(TM)와 투과부(TM)를 포함한다. 반사부(TM)는 액정층(47)의 일부 영역에 산란 패턴(45)이 형성됨으로써 구비되고, 투과부는 액정층(47)의 일부로 구성된다. 산란 패턴(45)의 하부에는 지지층(43)이 구비된다. 액정층(47)의 상부에 칼라 필터(50)가 구비되며, 칼라 필터(50)의 일부 영역에 라이트 홀(h)이 형성된다. 상기 라이트 홀(h)은 상기 산란 패턴(45)의 상부 영역 중 일부에 형성된다.
도광판(15)과 액정층(47) 사이에 제1 선편광 필름(33), 제1 1/4파장판(35), 제1글라스 기판(38), TFT 층(40)이 구비되고, 상기 칼라 필터(50) 상부에는 제2 글라스 기판(58), 제2 1/4파장판(58), 제2 선편광 필름(60)이 구비된다. 상기 도광판(15)과 제1 선편광 필름(33) 사이에는 광 효율을 높이기 위한 복수층(20)이 구비된다. 복수층(20)은 예를 들어, 광을 확산시키기 위한 확산판, 광의 진행 경로를 보정하기 위한 프리즘 시트, 프리즘 시트를 통과한 광을 디스플레이 패널을 향해 직진하도록 방향성을 향상시키는 밝기 향상 필름(BEF; Bright Enhancement Film) 등을 구비할 수 있다.
도광판(15)으로부터 조명된 광(Lb)은 투과부에 해당되는 영역의 액정층으로 입사되고, 상기 TFT 층(40)의 전압에 따라 투과율이 조절되어 액정층(47)을 통과한 다음, 칼라 필터(50)에서 특정 파장 대역의 칼라 광만이 투과된다. 도광판(15)으로부터 상기 산란 패턴(45)이 있는 쪽으로 입사되는 광은 반사되어 영상을 형성하는데 기여하지 못한다. 이런 점에서 광 효율이 저하되는 단점을 외부광을 이용하여 조명이 밝은 외부에서도 사용할 수 있는 이점으로 보완한다. 한편, 외부광(Ls)은 칼라 필터(50)를 통해 특정 파장 대역의 칼라 광만이 투과되어 산란 패턴(45)으로 입사된다. 상기 산란 패턴(45)에서 반사된 광은 칼라 필터(50)를 통과하여 외부로 출사되어 영상을 형성한다. 그런데, 상기 칼라 필터(50)는 백색 LED를 사용하는 투과 영역에 대해 최적화되어 설계되기 때문에 태양 광이나 외부 조명광에 대해서는 색 재현율이 떨어지는 문제점이 있다. 더욱이, 외부광을 이용하여 반사 모드를 구현하는 경우 칼라 필터를 두 번 통과하게 되므로 광 효율이 저하된다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 칼라 필터(50)에 라이트 홀(h)을 구비하여 칼라 필터를 통과하지 않고 산란 패턴(45)으로 바로 입사되도록 함으로써 색 재현율을 높이고, 화이트 밸런스를 맞추고자 하였다.
도 3a는 상기 투과부를 통과한 광과 반사부에서 반사된 광의 색 좌표를 나타낸 것이며, 도 3b는 라이트 홀(h)의 직경의 변화에 따른 색 좌표의 변화를 나타낸 것이다. 이 경우 반사모드에서의 색좌표와 투과모드에서의 색좌표가 비슷하게 나옴을 알 수 있다. 이와 같이 라이트 홀을 이용하여 색 재현율을 보완하였다.
하지만, 상기 산란 패턴(45)은 입사광을 산란시켜 반사하므로 반사광의 방향이 제어되지 않고 확산된다. 따라서, 시청자의 시야각으로 집광되는 광이 적어 정 면 휘도가 낮다. 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소 별로 상기 라이트 홀(h)의 크기를 다르게 조절하여 화이트 밸런스를 맞추는 것은 가능하나 고반사 정면 휘도를 높이는데는 한계가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 반사 휘도를 높이고, 화이트 밸런스를 맞추어 고휘도의 색 재현성을 구현한 디스플레이 패널 및 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 디스플레이 패널은, 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널에 있어서, 상기 서브 화소는,
회절 격자를 구비한 반사 영역과, 투과 영역을 가지는 반사 투과부;
전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있는 액정층;
입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 회절 격자는 상기 서브 화소마다 동일한 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 회절 격자는 서브 화소마다 대응되는 서브 칼라 필터의 투과율에 따라 서로 다른 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 서브 화소의 각 회절 격자는 서브 칼라 필터의 투과율과 회절 격자의 회절 효율의 곱으로부터 얻어지는 결합 효율이 일정하게 나오도록 된 패턴을 가질 수 있다.
상기 서브 칼라 필터의 투과율과 회절 격자의 회절 효율의 곱은 서브 칼라 필터 중 가장 작은 투과율을 가지는 서브 칼라 필터와 이에 대응되는 회절 격자를 기준으로 정해질 수 있다.
상기 회절 격자는 반사형 회절 격자로 구성될 수 있다.
상기 반사 영역은 상기 서브 칼라 필터의 일부 영역에 구비된 투과형 회절 격자와, 상기 액정층 하부의 일부 영역에 구비된 반사층을 포함할 수 있다.
상기 회절 격자의 상부에 상기 액정층과 다른 굴절률을 가지는 입사각 조절층이 더 구비될 수 있다.
상기 회절 격자가 복수의 영역으로 분할되고, 상기 복수의 영역의 격자 패턴의 배열 방향이 각각 다르게 형성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 디스플레이 패널은, 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널에 있어서, 상기 서브 화소는,
반사 영역과, 투과 영역을 가지는 반사 및 투과부;
상기 반사 및 투과부 위에 구비된 것으로, 전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있는 액정층;
입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터;를 포함하고,
상기 반사 영역에는 상기 액정층 하부에 마련되는 반사층과, 상기 액정층과 반사층 사이에 구비되는 것으로 액정층의 굴절률과 다른 굴절률을 가지는 물질로 이루어진 입사각 조절셀이 일정한 간격으로 배열된 입사각 조절 어레이가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 광을 조사하는 백라이트 유닛;
상기 백라이트 유닛 위에 구비된 것으로, 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열되어 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하고,
상기 서브 화소는,
회절 격자를 구비한 반사 영역과, 투과 영역을 가지는 반사 및 투과부;
전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있는 액정층;
입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터;를 포함하여, 상기 백라이트 유닛으로부터 조사된 광이 상기 투과 영역을 통과하여 영상을 형성하고, 외부로부터 입사된 광이 상기 반사 영역에서 반사되어 영상을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 디스플레이 장치는,
광을 조사하는 백라이트 유닛;
상기 백라이트 유닛 위에 구비된 것으로, 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열되어 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하고,
상기 서브 화소는,
반사 영역과, 투과 영역을 가지는 반사 및 투과부;
상기 반사 및 투과부 위에 구비된 것으로, 전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있는 액정층;
입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터;를 포함하고,
상기 반사 영역에는 상기 액정층 하부에 마련되는 반사층과, 상기 액정층과 반사층 사이에 구비되는 것으로 액정층의 굴절률과 다른 굴절률을 가지는 물질로 이루어진 입사각 조절셀이 일정한 간격으로 배열된 입사각 조절 어레이가 구비되며, 상기 백라이트 유닛으로부터 조사된 광이 상기 투과 영역을 통과하여 영상을 형성하고, 외부로부터 입사된 광이 상기 반사 영역에서 반사되어 영상을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 패널 및 디스플레이 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 서로 다른 칼라광을 출사하는 복수의 서브 화소를 포함하는 하나의 화소를 도시한 것으로, 예를 들어 화소는 제1, 제2 및 제3 서브 화소(px1)(px2)(px3)를 포함한다. 그리고, 이러한 화소들이 메트릭스 형태로 배열되어 있다. 본 발명에 따른 반사 투과형 디스플레이 패널은 각 서브 화소에 반사 영역(RMa)(RMb)(RMc)과 투과 영역(TMa)(TMb)(TMc)이 구비된 반사 투과부(120)를 포함하다. 상기 반사 영역(RMa)(RMb)(RMc)은 회절 격자(123a)(123b)(123c)를 가진다. 상기 반사 영역에서는 외부광(Ls)을 이용하여 영상을 형성하는 반사 모드가 구현되고, 투과 영역에서는 디스플레이 장치의 광원으로부터 출사되는 광을 이용하여 영 상을 형성하는 투과 모두가 구현된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 패널을 도시한 것으로, 각 서브 화소는 반사 영역(RMa)(RMb)(RMc)과 투과 영역(TMa)(TMb)(TMc)을 가지는 반사 투과부(120)와, 상기 반사 투과부(120) 위에 적층된 액정층(125)과 입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터(130a)(130b)(130c)를 포함한다. 상기 반사 영역(RMa)(RMb)(RMc)은 각 서브 화소의 일부 영역에 회절 격자(123a)(123b)(123c)를 형성하여 구성되고, 나머지 회절 격자 패턴이 형성되지 않은 영역이 투과 영역(TMa)(TMb)(TMc)으로 구성된다. 상기 회절 격자(123a)(123b)(123c)는 반사형으로 형성되어 있어 외부광(Ls)이 이 반사 영역에서 외부로 반사된다. 상기 투과 영역(TMa)(TMb)(TMc)은 액정층(125)으로부터 연장되어 형성되어 광을 투과시킨다.
상기 회절 격자의 하부에는 회절 격자를 지지하기 위한 지지층(122)이 형성되고, 상기 칼라 필터층(130) 상부에는 글라스 기판(140), 1/4 파장판(145) 및 선편광 필름(143)이 적층되어 있다. 반사 투과부(120)의 하부에는 TFT층과, 상기 칼라 필터층 위에 구비된 층들과 대칭되게 글라스 기판, 1/4파장판 및 선편광 필름이 적층되어 있으며 이에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 액정층(125)은 TFT층(Thin Film Transistor)의 전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있다. 상기 액정층(125) 상에 상기 각 서브 화소에 대응되는 서브 칼라필터(130a)(130b)(130c)가 구비된 칼라필터층(130)이 구비된다. 예를 들어, 복수의 서브 화소는 제1 내지 제3 서브 화소(px1)(px2)(px3)를 포함하 고, 상기 제1 내지 제3 서브 화소(px1)(px2)(px3)에 대향하여 제1 내지 제3 서브 칼라필터(130a)(130b)(130c)가 배치될 수 있다. 상기 제1 서브 칼라필터(130a)는 예를 들어 적색광을 투과시키고, 제2 서브 칼라필터(130b)는 녹색광을 투과시키고, 제3 서브 칼라필터(130c)는 청색광을 투과시킨다.
반사 투과부(120)에는 제1 화소(px1)에 제1 회절 격자(123a)가 형성된 제1 반사 영역(RMa)과, 액정으로 이루어진 제1 투과 영역(TMa)이 구비되고, 제2 화소(px2)에 제2 회절 격자(123b)가 형성된 제2 반사 영역(RMa)과, 액정으로 이루어진 제2 투과 영역(TMb)이 구비되고, 제3 화소(px3)에 제3 회절 격자(123c)가 형성된 제3 반사 영역(RMc)과, 액정으로 이루어진 제3 투과 영역(TMc)이 구비된다. 상기 제1 내지 제3 회절 격자(123a)(123b)(123c)는 모두 동일한 패턴으로 구성될 수 있다. 외부광(Ls)이 칼라 필터층(130)을 통과하여 회절 격자에서 반사될 때, 회절이 일어난다. 회절광 중 회절 효율이 높고 회절각이 작은 차수의 광을 이용하여 영상을 형성함으로써 고효율의 화이트 밸런스를 가진 영상을 구현할 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 회절 격자(123a)(123b)(123c)가 각각 다른 패턴을 가지도록 형성하는 것도 가능하다. 일반적으로 칼라 필터는 투과 파장 대역에 따라 투과율이 다르게 형성된다. 따라서, 투과 파장 대역에 따라 영상을 형성하는데 사용되는 광량이 달라지게 되기 때문에 화이트 밸런스가 맞지 않는 문제가 발생한다. 화이트 밸런스를 맞추기 위해 상기 제1 내지 제3 서브 화소에서의 결합 효율(out coupling efficiency)을 조절한다. 결합 효율은 칼라 필터의 투과율과 회절 격자의 회절효율로 조절될 수 있다. 제1 내지 제3 서브 칼라필터(130a)(130b)(130c)의 투 과율을 각각 TR, TG, TB라고 하고, 제1 내지 제3 회절 격자의 회절 효율을 각각 η(R), η(G), η(B)라고 할 때, 투과율과 회절 효율의 곱에 의해 정의되는 결합 효율이 다음과 같은 식을 만족하는 경우에 화이트 밸런스를 맞출 수 있다.
Figure 112006098537114-pat00001
화이트 밸런스를 맞추기 위해 상기 제1 내지 제3 회절 격자(123a)(123b)(123c)의 패턴을 변형시켜 결합 효율을 조절한다. 예를 들어, 제1 내지 제3 서브 칼라 필터의 투과율이 TR > TG >TB 일 때, 회절 효율을 η(R) < η(G) < η(B)로 조절한다.
다음은 제1 내지 제3 서브 화소의 결합 효율을 일정하게 만들기 위해 회절 격자의 패턴을 결정하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 5는 제1 내지 제3 서브 칼라 필터(123a)(123b)(123c)의 투과율을 예시한 것이다. 제1 내지 제3 서브 칼라 필터의 투과율은 각각 TR=33%, TG=27%, TB=26%이고, 제1 내지 제3 서브 칼라 필터를 각각 투과한 제1 칼라광 내지 제3 칼라광(Rf)(Gf)(Bf)의 제1 내지 제3 피크 파장이 λp1=450nm, λp2=540nm, λp3=650mm이고, 대역폭은 100nm이다. 도 5에서 RL,GL,BL은 각각 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED의 정규화된 광파워 밀도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에서의 회절 격자의 작용을 설명하기 위해 제1 서브 화소의 제1 회절 격자(123a)를 예로 들어 나타낸 것이다. 외부광이 제1 서브 칼라 필터(130a)를 통과할 때 제1피크파장(λp1)을 가지는 광이 투과되어 제1 회절 격자(123a)로 입사된다. 여기서, s는 s 편광을, p는 p 편광을 각각 나타낸다. 제1피크파장을 가지는 광은 제1 회절 격자(123a)에서 0차광과 ±1차광으로 회절 반사된다. 0차광은 입사광(Li)이 반사 법칙에 따라 입사각(i)과 같은 반사각(ir)으로 반사되며, -1차광은 상기 입사각보다 작은 회절각(θ)을 가지고 반사된다. 여기서, 입사각, 반사각, 회절각은 모두 광의 입사면에 대한 법선을 기준으로 측정된 각도이다. 일반적으로 회절각이 작을 때 수직 출사량이 증가하고, 회절각이 작은 차수의 광의 회절 효율이 높을 때 고효율의 광을 얻을 수 있다. 수직 출사량이 증가할 때 화면 정면으로의 광량이 증가하여 화면을 선명하게 볼 수 있다. 따라서, 회절각이 작은 -1차광을 유효광으로 사용한다.
일반적으로 회절각은 회절 격자 패턴의 피치(w)에 따라 변하며, 회절 효율은 패턴의 깊이와 형상에 따라 변한다. 도 7은 입사각(i)에 대한 -1차광의 회절각(θ)의 변화를 입사광의 방위각(delta)별로 나타낸 것이다. 입사광의 방위각은 도 15a를 참조하면 입사광을 회절 격자면에 투영시켰을 때 회절 격자 패턴에 대해 수직인 선(ci)을 기준으로 투영된 광선(ip)에 대해 측정된 각도(delta)를 나타낸다. 먼저, 입사각이 30도일 때의 반사를 스폿 반사라고 하고, 이 입사각에서의 출사 회절각이 0도가 되도록 하는 회절 격자 패턴의 피치를 구한다. 도 7을 참조하면, 방위각이 0이고, 입사각이 30도일 때 회절각이 0도가 되며, 이러한 조건을 만족시키는 회절 격자 패턴의 피치는 회절 격자 방정식을 이용하여 구할 수 있다. 다음은 회절 격자 의 회절각을 구하기 위한 회절광의 파수 벡터의 x성분을 나타낸 격자 방정식(Grating Equation)이다.
Figure 112006098537114-pat00002
여기서, kx'는 회절광의 파수 벡터의 x 성분을 나타내고, kx는 입사광의 파수 벡터의 x성분을 나타내고, h는 회절 차수를 나타내며, w는 회절 격자 패턴의 피치를 나타내며, 상기 방정식을 이용하여 회절 격자 패턴의 피치를 구하면, 피치(w)는 w/λp=1.33으로 설정된다.
한편, -1차광의 입사각(i)에 따른 회절각의 변화를 살펴보면 입사광의 방위각이 클수록 회절각이 커지는 경향이 있다. 칼라 필터를 통과한 광을 정면에서 볼 때 회절각이 대략 0-10도 범위 내의 광이 관찰 가능하다. 도 7을 참조하면, 방위각이 0도인 광과 방위각이 10도인 광이 모두 20-40도 범위의 입사각을 가지고 입사될 때 0-10도 범위의 회절각 분포를 가지고 반사된다.
이와 같이 회절 격자 패턴의 피치(w)가 결정된 후에는 회절 격자 패턴의 깊이(d)를 결정한다. 회절 격자 패턴의 깊이(d)는 회절 효율이 크게 나타나는 깊이로 결정된다. 450nm, 540nm, 650nm 피크 파장을 가지는 광 중 투과율이 가장 작은 파장에 대해 회절 효율이 크게 되는 패턴의 깊이를 먼저 구한다. 그럼으로써, 투과율이 작은 것을 회절 효율로 보상할 수 있도록 한다. 여기서, 450nm 파장의 광이 투과율이 가장 작으므로 450nm 파장 영역의 패턴의 -1차 회절 효율이 최대인 깊이를 구한다. 도 8a는 피크 파장이 450nm인 광에 대한 회절 격자 패턴의 깊이(d)에 따른 회절 효율의 변화를 나타낸 것으로, -1차광의 최대 회절 효율은 0.332이다.
도 8b는 피크 파장이 550nm인 광에 대한 회절 격자 패턴의 깊이(d)에 따른 회절 효율의 변화를 나타낸 것이고, 도 8c는 피크 파장이 620nm인 광에 대한 회절 격자 패턴의 깊이(d)에 따른 회절 효율의 변화를 나타낸 것이다.
피크 파장이 550nm인 회절 패턴과 620nm인 회절 패턴의 깊이는 화이트 밸런스를 고려하여 계산된다. 서브 칼라 필터의 투과율과 회절 효율의 곱에 의해 정해지는 결합 효율을 일정하게 조절함으로써 화이트 밸런스를 맞출 수 있다. 더욱 구체적으로 설명하면, 결합 효율은 회절각이 ±10도 범위에 들어오는 광량의 효율과 서브 칼라 필터의 투과율의 곱으로 결정된다. 청색 칼라 필터에 대한 결합 효율을 계산하면, -1차 회절 효율은 0.332이고, 투과율이 0.26이므로 0.332×0.26×100=8.65%이다.
화이트 밸런스를 맞추기 위해 녹색 칼라와 적색 칼라가 청색 칼라에 대한 결합 효율을 8.65%가 되도록 조절한다. 녹색 칼라 필터의 투과율이 27%일 때, 결합 효율이 8.65%를 가지기 위해서는 -1차 회절 효율이 0.320이어야 하고, 적색 칼라 필터의 투과율이 33%일 때, -1차 회절 효율이 0.262이어야 한다. 도 9는 도 8a 내지 도 8c로부터 각 파장별로 패턴 깊이에 따른 -1차광의 회절 효율을 함께 도시한 것이다. 도 9를 참조하면, 청색 칼라에 대한 회절 격자의 깊이(d)는 -1차 회절 효율이 0.332가 되도록 100nm로 설정되고, 녹색 칼라에 대한 회절 격자의 깊이(d)는 -1차 회절 효율이 0.320이 되도록 130nm로 설정되고, 적색 칼라에 대한 회절 격자 의 깊이(d)는 -1차 회절 효율이 0.262가 되도록 100nm로 설정된다.
상술한 바에 기초하면, 제1 회절 격자는 피치(w)가 824nm이고, 깊이는 100nm 패턴을 가지도록 설계된다. 제2 회절 격자는 피치(w)가 731nm이고, 깊이는 130nm 패턴을 가지도록 설계된다. 제3 회절 격자는 피치(w)가 598nm이고, 깊이는 100nm 패턴을 가지도록 설계된다. 그럼으로써 각 칼라에 대해 결합 효율을 동일하게 맞추고, 화이트 밸런스를 구현할 수 있다.
이와 같이 설계된 반사형 회절 격자를 가지는 반사 영역에서의 광의 동작에 대해 기술하면, 외부광이 칼라필터를 통과하여 소정 파장의 광이 액정층을 지나 회절 격자로 입사된다. 회절 격자에서는 설계된 패턴에 따라 특정의 회절 효율과 회절각을 가지고 광이 반사된다. 그리고, 후술될 TFT층에서의 전기적 제어에 의해 액정층(255)에서의 투과율이 조절되어 각 화소마다 영상 신호에 따른 칼라를 형성함으로써 칼라 영상을 구현한다. 이때, 광이 회절 격자에서 반사될 때 고효율이 광이 10도 범위 내의 회절각을 가지고 반사되므로 밝은 조명 아래 또는 태양광에서도 화면을 선명하게 볼 수 있다.
도 10은 입사각(i)에 따른 결합 효율을 본 발명에 따른 디스플레이 패널과 도 1에 도시된 종래의 디스플레이 패널에 대해 비교하여 나타낸 것이다. 이것은 액정층의 법선에 대해 ±10도 범위 내의 콘 엥글로 출사되는 광을 기준으로 나타낸 것이다. 이 그래프에 따르면 본 발명에 따른 디스플레이 패널은 대략 30% 전후의 결합 효율을 가지는데 반해, 종래의 결합 효율은 2%정도에 불과하다. 이것으로 보아, 본 발명에 따른 디스플레이 패널의 광효율이 종래에 비해 향상되었음을 알 수 있다.
다음, 도 11은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 색좌표와 백라이트 유닛의 색좌표를 대비하여 나타낸 것이다. 여기서, 입사각이 30도, x=0.328, y=0.345일 때, 본 발명의 색좌표에서는 Δx=0.025, Δy=0.018인데 비해, 백라이트 유닛의 색좌표에서는 Δx=0.083, Δy=0.068이다. △x와 △y 값이 작을수록 화이트 밸런스가 우수한 것이므로, 본 발명의 화이트 밸런스가 우수함을 알 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 디스플레이 패널은 반사 영역(RM)과 투과 영역(TM)으로 구성된 반사 투과부(210)를 포함한다. 도 12에서는 하나의 서브 화소에 대해서만 도시하였으며, 다른 칼라를 위한 서브 화소들도 동일한 구조를 가진다. 반사 영역(RM)은 상기 반사 서브 칼라 필터(230)의 일부 영역 위에 형성된 투과형 회절 격자(233)와, 상기 투과형 회절 격자(233)에 대향되는 위치의 액정층(225) 하부에 배치된 반사층(223)을 포함한다. 상기 투과형 회절 격자(233)는 상기 서브 칼라 필터(230)의 하부에 배치되는 것도 가능하다. 상기 투과형 회절 격자(233) 위에는 글라스 기판(240)과, 1/4파장판(243)과, 선편광필름(245)이 적층되어 있다. 투과형 회절 격자(233)는 외부광(Ls)을 회절 투과시키고, 회절된 광은 서브 칼라 필터(230)를 투과하여 액정층(225)으로 입사된다. 액정층(225)을 통과한 광은 반사층(223)에서 반사되어 상기 서브 칼라 필터(230)와 투과형 회절 격자(233)를 투과하여 외부로 출력된다.
칼라필터층은 서로 다른 칼라의 광을 투과시키는 복수의 서브 칼라필터가 반복적으로 배열되어 구성되며, 투과광의 파장 대역에 따라 서브 칼라필터의 투과율 이 다르다. 투과형 회절 격자(233)는 각 서브 칼라필터의 일부 영역에 배치되며, 반사층(223)이 상기 투과형 회절 격자(233)에 대응되는 위치에 배치된다. 반사층(233)의 하부에는 지지층(220)이 구비된다. 상기 투과형 회절 격자(233)는 서브 칼라필터의 투과율에 관계없이 동일한 패턴을 가질 수 있다. 투과형 회절 격자의 패턴이 동일한 경우 화이트 밸런스를 최적으로 맞추는 데는 한계가 있지만, 회절광의 회절각을 조절하여 수직 출사량을 증대시킴으로써 고효율의 영상을 얻을 수 있다.
또는, 화이트 밸런스를 맞추기 위해 서브 칼라필터의 투과율에 따라 투과형 회절 격자의 결합 효율이 달라지도록 회절 격자의 패턴을 서브 칼라필터마다 다르게 구성할 수 있다. 회절 격자 패턴의 피치와 깊이는 제1실시예에 대해 설명한 바와 동일한 방식으로 각 서브 화소의 결합 효율이 일정하게 나오도록 계산하여 구해질 수 있다. 다만, 반사형 회절 격자에 광이 한번 반사되는데 비해, 투과형 회절 격자는 광이 두 번 투과하는 점에 차이가 있다. 여기서는 투과형 회절 격자와 반사층이 제1실시예에서의 반사형 회절 격자의 작용을 한다.
외부광(Ls)은 상기 투과형 회절 격자(233)를 통과하여 반사층(223)에서 반사된 후 다시 투과형 회절 격자(233)를 통과하여 외부로 출사됨으로써 반사 모드가 구현된다. 그리고, 디스플레이 장치의 내부광은 상기 반사층(223)이 없는 투과 영역(TM)을 통과한 다음, 서브 칼라 필터(230)에서 소정 파장 대역의 광만이 투과되고 투과형 회절 격자(233)가 없는 부분을 통해 외부로 출사됨으로써 투과 모드가 구현된다.
도 13은 제3 실시예에 따른 디스플레이 패널을 도시한 것으로, 반사형 회절 격자(253)와, 이 회절 격자(253) 위에 구비된 입사각 조절층(255)이 구비된 반사 영역(RM)과, 광을 투과시키는 투과 영역(TM)으로 구성된 반사 투과부(250)를 포함한다. 도 13에서 도 12에서 사용된 부재 번호와 동일한 부재 번호를 사용하는 요소는 도 12에서 설명한 것과 실질적으로 동일한 작용을 하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 상기 투과 영역(TM)은 액정층(225)으로 연장되어 형성될 수 있다. 상기 입사각 조절층(255)은 액정층(225)과 다른 굴절률을 가지는 물질로 형성된다. 입사각 조절층(255)은 액정층의 굴절률보다 크거나 작은 굴절률을 가진다. 이러한 굴절률차로 인해 입사각 조절층(255)을 통과하여 상기 반사형 회절 격자(253)로 입사될 때 입사각이 변한다. 입사각을 조절함으로써 회절 격자(255)에서 회절 반사되는 광의 수직 출사량을 증가시킬 수 있다. 상기 반사형 회절 격자(253)는 제1 실시예에서의 회절 격자(123a)(123b)(123b)와 실질적으로 동일한 기능 및 작용을 한다.
다음, 도 14는 제4 실시예에 따른 디스플레이 패널을 도시한 것으로, 도 12와 비교할 때 반사 투과부의 구성에만 차이가 있으므로 반사 투과부에 대해서만 설명하기로 한다.
반사 투과부(260)는 반사 영역(RM)과 투과 영역(TM)을 가지며, 상기 반사 영역(RM)은 액정층(225)의 하부에 마련되는 반사층(253)과, 반사층(253) 위에 구비되는 것으로 입사각 조절셀(265a)이 일정한 간격으로 배열된 입사각 조절 어레이(265)를 포함한다. 상기 입사각 조절셀(265a)은 액정층(225)의 굴절률과 다른 굴 절률을 가지는 물질로 이루어진다. 상기 투과 영역(TM)은 투과 물질로 형성되어 백라이트에서 공급되는 광을 투과시킨다. 투과 영역(TM)은 액정층(225)과 다른 투과 물질로 형성되는 것도 가능하며, 액정층(225)과 같은 물질로 형성되는 것도 가능하다.
입사각 조절 어레이(265)는 입사각 조절셀(265a)이 일정한 간격으로 이격되어 배치되어 이루어진다. 입사각 조절셀(265a)을 통해 반사층(253)으로 입사되는 경우와 입사각 조절셀(265a)들 사이로 입사되는 경우 각각 입사각이 달라지므로 반사층(253)에서의 반사각이 달라진다. 따라서, 입사각 조절 어레이와 반사층이 협동하여 회절 격자와 같은 작용을 한다. 입사각 조절 어레이의 간격과 두께를 조절하고 굴절률을 조절함으로써 수직 출사량을 증대시켜 광효율을 향상할 수 있다. 더 나아가 서브 화소에 따라 입사각 조절 어레이의 간격과 두께를 달리하여 화이트 밸런스를 맞출 수 있다.
다음은 제1 내지 제3 실시예에서 사용된 회절 격자의 패턴 형상에 대해 설명한다.
도 15a는 회절 격자 패턴의 피치가 일정한 회절 격자(323)를 도시한 것이다. 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이 회절 격자 패턴에 대해 수직한 선(ci)을 기준으로 작은 방위각(ip)으로 입사될수록 10도 범위 내의 회절각을 가지고 반사되는 광량이 많다. 이러한 점을 고려할 때, 화면을 바라보는 방향에 따라 시청자의 눈에 들어오는 유효광의 방위각 범위가 달라지므로 큰 범위의 방위각을 가지고 입사되는 광이 많은 방향에서 화면을 볼 때에는 10도 범위 내로 반사되는 광량이 적어 화면 이 잘 보이지 않는 경우가 생길 수 있다. 즉, 화면의 정면에서는 잘 볼 수 있으나 다른 방향에서 화면을 볼 때에는 잘 보이지 않는 경우가 생길 수 있다. 이러한 점을 보완하기 위해 도 15b에 도시된 바와 같이 회절 격자(324)를 복수의 영역으로 구획하고, 각 영역마다 회절 패턴의 배열 방향을 다르게 구성할 수 있다.
예를 들어 상기 회절 격자(324)는 제1 내지 제6 영역(324a)(324b)(324c)(324d)(324e)(324f)으로 구획되고, 각 영역의 패턴 배열 방향이 다르게 구성되어 있다. 회절 격자의 패턴 배열 방향으로 다양하게 구성하는 경우 어느 한 방향에서 바라볼 때의 광량은 줄지만, 화면을 여러 방향에서 시청하는 것이 가능해진다.
도 15c에 도시된 회절 격자(325)는 복수의 영역(325a)(325b)(325c)(325d)(325e)(325f)으로 구획되고, 각 영역의 회절 패턴의 피치가 다르게 구성된다. 회절 패턴의 피치가 다르면 동일 입사각에 대해 회절각이 달라진다. 회절각이 다르면 시청자가 화면을 볼 수 있는 방향도 다양해지는 이점이 있다.
도 15d에 도시된 회절 격자(326)는 복수의 영역으로 구획되되, 각 영역의 면적이 다르게 구성되고, 패턴의 배열 방향도 다르게 구성된다. 이는 사용자가 원하는 방향을 고려하여 그 방향에 대한 광효율을 높이기 위해 다른 곳에 비해 면적을 크게 한다.
한편, 도 16a에 도시된 회절 격자(350)가 복수개의 영역으로 구획되고, 각 영역에 동심원 형태의 회절 패턴이 형성되어 있다. 동심원 형태의 회절 패턴은 어 느 방향에서 화면을 보더라도 동일한 조건으로 광이 회절되어 나오므로 시청자가 모든 방향에 대해 화면을 시청할 수 있다.
도 16b에 도시된 회절 격자(355)는 동심원의 회절 패턴을 더욱 많이 배열할 수 있도록 회절 격자가 벌집 형상으로 구획된 예를 도시한 것이다. 회절 패턴이 많이 배열될수록 광 효율이 증가되는 효과가 있다.
도 17은 본 발명에 따른 디스플레이 장치를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 제1 내지 제4 실시예에 따른 디스플레이 패널을 채용하여 칼라 영상을 표시한다. 도 17은 제1실시예에 따른 디스플레이 패널을 채용한 예를 도시한 것이며, 디스플레이 장치에서 상기 여러 실시예에 따른 디스플레이 패널을 교체하여 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 광을 조사하는 백라이트 유닛과, 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열되어 영상을 형성하는 디스플레이 패널(100)을 포함한다.
백라이트 유닛은 직하형으로 구성되거나 측광형으로 구성될 수 있다. 도 17은 측광형을 도시한 것으로 광원(310)과, 광원(310)으로부터 출사된 광을 디스플레이 패널(100)을 향해 진행하도록 안내하기 위한 도광판(315)이 구비된다. 소형 디스플레이 장치의 경우에는 측광형이 적합하며, 대형 디스플레이 장치의 경우에는 직하형이 적합하다.
상기 도광판(315)과 디스플레이 패널(100) 사이에는 광효율을 향상시키기 위한 복수 층(320)이 구비된다. 상기 복수 층(320)으로는 예를 들어 광을 확산시키기 위한 확산판, 광의 진행 경로를 보정하기 위한 프리즘 시트, 프리즘 시트를 통과한 광을 디스플레이 패널을 향해 직진하도록 방향성을 향상시키는 밝기 향상 필름(BEF; Bright Enhancement Film) 등을 구비할 수 있다.
디스플레이 패널(100)은 입사광을 화소마다 투과율을 제어하여 칼라 영상을 형성한다. 본 발명에서는 상기 디스플레이 패널(100)이 백라이트 유닛으로부터 입사된 광은 투과시켜 투과 모드를 구현하고, 외부로부터 입사된 광은 반사시켜 반사 모드를 구현하는 반사 투과부(120)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사 투과부(120)는 반사형 회절 격자(123a)(123b)(123c)를 포함한다. 반사 투과부는 제1 내지 제4 실시예에서 설명한 바와 같이 발명의 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 구성될 수 있다.
상기 반사 투과부(120)와 복수층(320) 사이에 선편광 필름(333), 1/4파장판(335), 글라스 기판(338) 및 TFT층(340)이 구비된다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치에서는 회절 격자를 이용하여 외부광을 반사시킴으로써 외부나 밝은 조명 아래서도 화면을 잘 볼 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디스플레이 패널은 회절 격자를 구비한 반사 영역을 포함하여 밝은 외부에서나 조명 광에서도 고효율이고 화이트 밸런스를 만족시키는 영상을 제공한다. 회절 격자를 이용하여 칼라에 따른 결합 효율을 일정하게 조절함으로써 화이트 밸런스를 맞추고, 회절각을 조절하여 시청자가 화면을 볼 수 있는 시야각 범위 내로 고효율의 광이 공급되도록 한다.
또한, 회절 격자를 복수 개의 영역으로 구획하고, 각 영역마다 회절 패턴을 다르게 구성함으로써 여러 방향에서 화면을 시청할 수 있도록 한다.
이와 같이 고효율의 반사 영역을 통해 외부 광을 이용하여 영상을 형성함으로써 휴대용 디스플레이 장치를 사용 장소에 제한 없이 사용할 수 있도록 하여 휴대성의 이익을 증대할 수 있다. 더 나아가 외부에 설치되는 대형 광고판이나 밝은 조명 아래 설치되는 전시용 디스플레이 등에도 응용 가능하다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims (34)

  1. 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널에 있어서, 상기 서브 화소는,
    회절 격자를 구비한 반사 영역과, 투과 영역을 가지는 반사 투과부;
    전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있는 액정층;
    입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터;를 포함하고,
    상기 회절 격자는 서브 화소마다 대응되는 서브 칼라 필터의 투과율에 따라 서로 다른 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널에 있어서, 상기 서브 화소는,
    회절 격자를 구비한 반사 영역과, 투과 영역을 가지는 반사 투과부;
    전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있는 액정층;
    입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터;를 포함하고,
    상기 서브 화소의 각 회절 격자는 서브 칼라 필터의 투과율과 회절 격자의 회절 효율의 곱으로부터 얻어지는 결합 효율이 일정하게 나오도록 된 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 서브 칼라 필터의 투과율과 회절 격자의 회절 효율의 곱은 서브 칼라 필터 중 가장 작은 투과율을 가지는 서브 칼라 필터와 이에 대응되는 회절 격자를 기준으로 정해지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 회절 격자는 반사형 회절 격자로 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 반사 영역은 상기 서브 칼라 필터의 일부 영역에 구비된 투과형 회절 격자와, 상기 액정층 하부의 일부 영역에 구비된 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 회절 격자의 상부에 상기 액정층과 다른 굴절률을 가지는 입사각 조절층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  9. 제 1항, 제4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자가 복수의 영역으로 분할되고, 상기 복수의 영역의 격자 패턴의 배열 방향이 각각 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  10. 제 1항, 제4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자가 복수의 영역으로 분할되고, 상기 복수의 영역의 격자 패턴의 피치가 각각 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  11. 제 1항, 제4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자가 면적이 서로 다른 복수의 영역으로 분할되고, 각 영역의 격자 패턴이 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  12. 제 1항, 제4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자가 동심원 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  13. 제 1항, 제4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자가 복수의 영역으로 분할되고, 각 영역에 동심원 형태의 격자 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 복수의 영역이 벌집 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  15. 제 1항, 제4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서브 칼라 필터는 적색 서브 칼라 필터, 녹색 서브 칼라 필터, 청색 서브 칼라 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 청색 서브 칼라 필터의 투과율과 청색 서브 칼라 필터에 대응되는 회절 격자의 -1차 회절광의 회절 효율의 곱으로부터 얻어지는 결합 효율을 기준으로 녹색 서브 칼라 필터와 청색 칼라 필터의 결합 효율이 일정하게 나오도록 결정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  17. 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널에 있어서, 상기 서브 화소는,
    반사 영역과, 투과 영역을 가지는 반사 및 투과부;
    상기 반사 및 투과부 위에 구비된 것으로, 전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있는 액정층;
    입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터;를 포함하고,
    상기 반사 영역에는 상기 액정층 하부에 마련되는 반사층과, 상기 액정층과 반사층 사이에 구비되는 것으로 액정층의 굴절률과 다른 굴절률을 가지는 물질로 이루어진 입사각 조절셀이 일정한 간격으로 배열된 입사각 조절 어레이가 구비된 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  18. 광을 조사하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 위에 구비된 것으로, 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열되어 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하고,
    상기 서브 화소는,
    회절 격자를 구비한 반사 영역과, 투과 영역을 가지는 반사 및 투과부;
    전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있는 액정층;
    입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터;를 포함하여, 상기 백라이트 유닛으로부터 조사된 광이 상기 투과 영역을 통과하여 영상을 형성하고, 외부로부터 입사된 광이 상기 반사 영역에서 반사되어 영상을 형성하며,
    상기 회절 격자는 서브 화소마다 대응되는 서브 칼라 필터의 투과율에 따라 서로 다른 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 광을 조사하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 위에 구비된 것으로, 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열되어 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하고,
    상기 서브 화소는,
    회절 격자를 구비한 반사 영역과, 투과 영역을 가지는 반사 및 투과부;
    전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있는 액정층;
    입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터;를 포함하여, 상기 백라이트 유닛으로부터 조사된 광이 상기 투과 영역을 통과하여 영상을 형성하고, 외부로부터 입사된 광이 상기 반사 영역에서 반사되어 영상을 형성하며,
    상기 서브 화소의 각 회절 격자는 서브 칼라 필터의 투과율과 회절 격자의 회절 효율의 곱으로부터 얻어지는 결합 효율이 일정하게 나오도록 된 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 서브 칼라 필터의 투과율과 회절 격자의 회절 효율의 곱은 서브 칼라 필터 중 가장 작은 투과율을 가지는 서브 칼라 필터와 이에 대응되는 회절 격자를 기준으로 정해지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  23. 제 18항에 있어서,
    상기 회절 격자는 반사형 회절 격자로 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  24. 제 18항에 있어서,
    상기 반사 영역은 상기 서브 칼라 필터의 일부 영역에 구비된 투과형 회절 격자와, 상기 액정층 하부의 일부 영역에 구비된 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  25. 제 18항에 있어서,
    상기 회절 격자의 상부에 상기 액정층과 다른 굴절률을 가지는 입사각 조절층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  26. 제 18항, 제21항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자가 복수의 영역으로 분할되고, 상기 복수의 영역의 격자 패턴의 배열 방향이 각각 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  27. 제 18항, 제21항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자가 복수의 영역으로 분할되고, 상기 복수의 영역의 격자 패턴의 피치가 각각 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  28. 제 18항, 제21항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자가 면적이 서로 다른 복수의 영역으로 분할되고, 각 영역의 격자 패턴이 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  29. 제 18항, 제21항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자가 동심원 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  30. 제 18항, 제21항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자가 복수의 영역으로 분할되고, 각 영역에 동심원 형태의 격자 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 복수의 영역이 벌집 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  32. 제 18항, 제21항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서브 칼라 필터는 적색 서브 칼라 필터, 녹색 서브 칼라 필터, 청색 서브 칼라 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 청색 서브 칼라 필터의 투과율과 청색 서브 칼라 필터에 대응되는 회절 격자의 -1차 회절광의 회절 효율의 곱으로부터 얻어지는 결합 효율을 기준으로 녹색 서브 칼라 필터와 청색 칼라 필터의 결합 효율이 일정하게 나오도록 결정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  34. 광을 조사하는 백라이트 유닛;
    상기 백라이트 유닛 위에 구비된 것으로, 서로 다른 칼라광을 출력하는 복수 개의 서브 화소로 이루어진 화소가 메트릭스 형태로 배열되어 영상을 형성하는 디스플레이 패널;을 포함하고,
    상기 서브 화소는,
    반사 영역과, 투과 영역을 가지는 반사 및 투과부;
    상기 반사 및 투과부 위에 구비된 것으로, 전기적 제어에 의해 입사광의 투과율을 조절할 수 있는 액정층;
    입사광 중 소정 파장 대역의 광을 투과시키는 서브 칼라 필터;를 포함하고,
    상기 반사 영역에는 상기 액정층 하부에 마련되는 반사층과, 상기 액정층과 반사층 사이에 구비되는 것으로 액정층의 굴절률과 다른 굴절률을 가지는 물질로 이루어진 입사각 조절셀이 일정한 간격으로 배열된 입사각 조절 어레이가 구비되며, 상기 백라이트 유닛으로부터 조사된 광이 상기 투과 영역을 통과하여 영상을 형성하고, 외부로부터 입사된 광이 상기 반사 영역에서 반사되어 영상을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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