KR20200053869A - 백 라이트 유닛, 이를 포함하는 디스플레이장치 및 그 제어방법 - Google Patents

백 라이트 유닛, 이를 포함하는 디스플레이장치 및 그 제어방법 Download PDF

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KR20200053869A
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Abstract

백 라이트 유닛, 이를 포함하는 디스플레이장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 퀀텀닷 필터층의 색변환 효율을 증가시키고 디스플레이장치의 색재현성을 높이는 기술에 관한 것이다.
일 실시예에 따른 디스플레이장치는, 제 1광을 방출하는 제1광원, 제1광보다 파장이 짧은 제2광을 방출하는 제2광원, 외부로부터 입력되는 영상 신호를 수신하는 영상 신호 수신부, 제1광원 또는 제2광원 중 적어도 하나를 동작시키는 스위칭부, 수신된 영상 신호의 밝기에 기초하여, 제1광원 또는 제2광원 중 적어도 하나가 광을 방출하도록 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

백 라이트 유닛, 이를 포함하는 디스플레이장치 및 그 제어방법{BACK LIGHT UNIT, DISPLAY APPARATUS HAVING THE BACK LIGHT UNIT AND CONTROL METHOD FOR THE DISPLAY APPARATUS}
백 라이트 유닛, 이를 포함하는 디스플레이장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 퀀텀닷 필터층의 색변환 효율을 증가시키고 디스플레이장치의 색재현성을 높이는 기술에 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 장치로는, 개인용 컴퓨터 또는 서버용 컴퓨터 등에 연결된 모니터 장치나, 휴대용 컴퓨터 장치나, 내비게이션 단말 장치나, 일반 텔레비전 장치나, 인터넷 프로토콜 텔레비전(IPTV, Internet Protocol television) 장치나, 스마트 폰, 태블릿 피씨, 개인용 디지털 보조 장치(PDA, Personal Digital Assistant), 또는 셀룰러 폰 등의 휴대용 단말 장치나, 산업 현장에서 광고나 영화 같은 화상을 재생하기 위해 이용되는 각종 디스플레이 장치나, 또는 이외 다양한 종류의 오디오/비디오 시스템 등이 있다.
디스플레이 패널은 스스로 발광하는 발광형 디스플레이 패널과 별도의 광원을 필요로 하는 비발광형 디스플레이 패널로 구분될 수 있다. 발광형 디스플레이 패널로는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 패널, 전계발광소자(Electro Luminescence, EL) 패널, 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diode, OLED) 패널, 진공형광 디스플레이(Vacuum Fluorescence Display, VFD) 패널, 전계방출 디스플레이(Field Emission Display, FED) 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 등을 포함하며, 비발광형 디스플레이 패널은 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 패널 등을 포함한다.
액정 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 패널의 후방에 광을 방출하는 백 라이트 유닛을 더 포함하고, 백 라이트 유닛으로부터 방출되는 광은 액정 디스플레이 패널에 마련된 컬러 필터를 통과하면서 색을 나타내게 된다.
또한, 백 라이트 유닛은 광원으로부터 방출되는 광에 대해 양자점(Quantumn dot)을 이용하여 색을 변환시킴으로써 필터링하는 방식을 채택하고 있다. 기존에는 백 라이트 유닛의 광원이 단일 소스로 채택되어 양자점의 자체 특성에 따라 색재현성이 확정됨으로써, 디스플레이장치가 깊이 감 있고 다양한 색상을 구현하는데 제한이 있었다.
백 라이트 유닛의 광원에 대한 설계를 통해 양자점에 의한 색변환 효율을 증가시키고 디스플레이장치의 색재현성을 높이는 백 라이트 유닛, 이를 포함하는 디스플레이장치 및 그 제어방법을 제공한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 디스플레이장치는,
제 1광을 방출하는 제1광원, 상기 제1광보다 파장이 짧은 제2광을 방출하는 제2광원, 외부로부터 입력되는 영상 신호를 수신하는 영상 신호 수신부, 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나를 동작시키는 스위칭부, 상기 수신된 영상 신호의 밝기에 기초하여, 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나가 광을 방출하도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 스위칭부는, 상기 제1광을 방출하도록 상기 제1광원을 동작시키는 제1스위치 및 상기 제2광을 방출하도록 상기 제2광원을 동작시키는 제2스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1광원이 방출하는 상기 제1광은, 청색 광(BL)을 포함하고, 상기 제2광원이 방출하는 상기 제2광은, 미리 정해진 파장의 자외선 광(UV)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 수신된 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 미만이면 상기 제1광원을 동작시켜 상기 제1광을 방출하도록 상기 제1스위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 수신된 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 이상이면 상기 제2광원을 동작시켜 상기 제2광을 방출하도록 상기 제2스위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 수신된 영상 신호가 미리 정해진 색을 포함하는 신호이면, 상기 제1광원 및 상기 제2광원을 동작시켜 상기 제1광 및 상기 제2광을 방출하도록 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1광원 및 상기 제2광원을 고정하는 지지체를 포함하고, 상기 제1광원 및 상기 제2광원은 미리 정해진 거리에 따라 상기 지지체에 이격되어 마련될 수 있다.
또한, 광을 반사시키는 반사 시트를 포함하고, 상기 반사 시트는, 상기 제1광원 및 상기 제2광원에 대응하는 위치에 형성된 관통 홀을 포함하고, 상기 제1광원 및 상기 제2광원은 상기 관통 홀을 통과하여 상기 반사 시트의 전방으로 돌출될 수 있다.
또한, 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출된 광의 색을 변환하는 양자점 컬러 필터층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 양자점 컬러 필터층은, 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 적색으로 변환시키는 적색광 변환부, 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 적색으로 변환시키는 녹색광 변환부 및 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 투과시키는 광 투과부를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛은,
제 1광을 방출하는 제1광원, 상기 제1광보다 파장이 짧은 제2광을 방출하는 제2광원, 상기 제1광원 및 상기 제2광원을 고정하는 지지체 및 상기 제1광 또는 상기 제2광 중 적어도 하나의 광을 반사시키는 반사 시트를 포함하고, 상기 반사 시트는, 상기 제1광원 및 상기 제2광원에 대응하는 위치에 형성된 관통 홀을 포함하고, 상기 제1광원 및 상기 제2광원은 상기 관통 홀을 통과하여 상기 반사 시트의 전방으로 돌출된다.
또한, 상기 제1광원이 방출하는 상기 제1광은, 청색 광을 포함하고, 상기 제2광원이 방출하는 상기 제2광은, 미리 정해진 파장의 자외선 광을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출된 광의 색을 변환하는 양자점 컬러 필터층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 양자점 컬러 필터층은, 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 적색으로 변환시키는 적색광 변환부, 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 적색으로 변환시키는 녹색광 변환부 및 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 투과시키는 광 투과부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1광원 및 상기 제2광원은 미리 정해진 거리에 따라 상기 지지체에 이격되어 마련될 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 디스플레이장치 제어방법은,
제1광을 방출하는 제1광원, 제2광을 방출하는 제2광원 및 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나를 동작시키는 스위칭부를 포함하는 디스플레이장치 제어방법에 있어서, 외부로부터 입력되는 영상 신호를 수신하고, 상기 수신된 영상 신호의 밝기를 미리 정해진 값과 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나가 광을 방출하도록 상기 스위칭부를 제어한다.
또한, 상기 스위칭부를 제어하는 것은, 상기 수신된 영상 신호의 밝기가 상기 미리 정해진 값 미만이면 상기 제1광원을 동작시켜 상기 제1광을 방출하도록 제1스위치를 제어하는 것을 포함한다.
또한, 상기 스위칭부를 제어하는 것은, 상기 수신된 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 이상이면 상기 제2광원을 동작시켜 상기 제2광을 방출하도록 제2스위치를 제어하는 것을 포함한다.
또한, 상기 스위칭부를 제어하는 것은, 상기 수신된 영상 신호가 미리 정해진 색을 포함하는 신호이면, 상기 제1광원 및 상기 제2광원을 동작시켜 상기 제1광 및 상기 제2광을 방출하도록 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치를 제어하는 것을 포함한다.
백 라이트 유닛의 광원에 대한 설계를 통해 양자점에 의한 색변환 효율을 증가시키고, 기존에 표현하지 못했던 깊이감 있는 색을 표현하여 디스플레이장치의 색재현성을 높이는 효과가 있다. 또한, HDR(High Dynamic Range) 명암비가 향상된 색을 구현하여 좀 더 현실에 가까운 화질을 구현할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 영상 형성부에 포함된 하나의 화소의 측-단면을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 분해하여 도시한 것이다.
도 5는 일 실시예에 따른 양자점 컬러 필터층의 내부 구성을 도시한 것이다.
도 6은 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛의 측-단면을 도시한 것이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 분해하여 도시한 것이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 백 라이트 유닛의 측-단면을 도시한 것이다.
도 9는 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 제어 블록도이다.
도 10은 일 실시예에 따라 제1광원이 제1광을 방출하는 것이다.
도 11은 일 실시예에 따라 제2광원이 제2광을 방출하는 것이다.
도 12는 일 실시예에 따라 제1광원 및 제2광원이 제1광 및 제2광을 동시에 방출하는 것이다.
도 13은 일 실시예에 따른 양자점 컬러 필터층이 제1광 및 제2광을 흡수하고 방출하는 스펙트럼을 도시한 것이다.
도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 색 영역이 변경되는 것을 도시한 것이다.
도 15 내지 도 16은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
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.
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.
개시된 명세서에서 이용되는 용어를 간단히 정의하면, 백색 광은 적색 광, 녹색 광 및 청색 광이 혼합되거나 청색광과 황색 광이 혼합된 광을 나타낸다. 또한, 자연광은 가시광선 영역에 해당하는 모든 파장의 광이 혼합된 광을 나타낸다
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 외관을 도시한다.
디스플레이 장치(100)는 외부로부터 수신되는 영상 신호를 처리하고, 처리된 영상을 시각적으로 표시할 수 있는 장치이다. 이하에서는 디스플레이 장치(100)가 텔레비전(Television, TV)인 경우를 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 모니터(Monitor), 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 통신장치 등 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 디스플레이 장치(100)는 영상을 시각적으로 표시하는 장치라면 그 형태가 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이 디스플레이 장치(100)는 본체(101), 영상(I)을 표시하는 스크린(102), 본체(101)의 하부에 마련되어 본체(103)를 지지하는 지지대(103)를 포함할 수 있다.
본체(101)는 디스플레이 장치(100)의 외형을 형성하며, 그 내부에는 디스플레이 장치(100)가 영상(I)을 표시하거나 각종 기능을 수행하기 위한 부품을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 본체(101)는 평평한 판 형상이나, 본체(101)의 형상이 도 1에 도시된 바에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본체(101)는 좌우 양단이 전방으로 돌출되고 중심부가 오목하도록 휘어진 형상일 수 있다.
스크린(102)은 본체(101)의 전면에 형성되며, 시각 정보인 영상(I)을 표시할 수 있다. 예를 들어, 스크린(102)은 정지 영상 또는 동영상을 표시할 수 있으며, 2차원 평면 영상 또는 사용자의 양안의 시차를 이용한 3차원 입체 영상을 표시할 수 있다.
또한, 스크린(102)에는 복수의 화소(P)가 형성되며, 스크린(102)에 표시되는 영상(I)은 복수의 화소(P)가 방출하는 광의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 모자이크(mosaic)와 같이, 복수의 화소(P)가 방출하는 광이 조합됨으로써 스크린(102) 상에 하나의 정지 영상(I)이 형성될 수 있다.
복수의 화소(P) 각각은 다양한 밝기 및 색상의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 복수의 화소(P)는 다양한 색상의 영상(I)을 형성하기 위하여 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)을 포함할 수 있다. 이때, 적색 화소(R)은 다양한 밝기의 적색 광을 방출할 수 있으며, 녹색 화소(G)은 다양한 밝기의 녹색 광을 방출할 수 있고, 청색 화소(B)은 다양한 밝기의 청색 광을 방출할 수 있다. 적색 광은 대략 620nm(nano-meter, 10억분의 1미터) 내지 750nm 범위의 파장을 갖는 광을 나타내고, 녹색 광은 대략 495nm 내지 570nm 범위의 파장을 갖는 광을 나타내며, 청색 광은 대략 450nm 내지 495nm 범위의 파장을 갖는 광을 나타낸다.
적색 화소(R)의 적색 광, 녹색 화소(G)의 녹색 광 및 청색 화소(B)의 청색 광의 조합에 의하여, 화소(P) 각각은 다양한 밝기 및 색상의 광을 생성할 수 있다.
지지대(103)는 본체(101)의 하부에 설치되어, 본체(101)가 바닥 면에서 안정적으로 자세를 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 선택적으로, 지지대(103)는 본체(101)의 후면에 설치되어, 본체(101)가 벽면에 고정되도록 할 수 있다.
도 1에 도시된 지지대(103)는 본체(101)의 하부로부터 전방으로 돌출된 바(bar)의 형상이나, 지지대(103)의 형상의 도 1에 도시된 바에 의하여 한정되는 것은 아니며 지지대(103)는 본체(101)를 안정적으로 지지할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 분해 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본체(101)는 그 내부에 스크린(102)에 영상(I)을 생성하기 위한 각종 구성 부품들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본체(101)는 그 내부에 면광(面光)을 방출하는 백 라이트 유닛(300), 백 라이트 유닛(300)으로부터 방출된 광을 투과 또는 차단함으로써 영상(I)을 생성하는 영상 형성부(110)를 포함할 수 있다.
또한, 본체(101)는 영상 형성부(110)와 백 라이트 유닛(300)을 고정하기 위하여 전방 샤시(101a), 후방 샤시(101b) 및 몰드프레임(101c)을 포함할 수 있다.
전방 샤시(101a)는 전면에 개구가 형성된 판의 형상을 가질 수 있다. 사용자는 영상 형성부(110)에서 생성된 영상을 전방 샤시(101a)의 전면의 개구를 통하여 볼 수 있다.
후방 샤시(101b)는 전면이 개방된 박스 형상이며, 디스플레이 장치(100)를 구성하는 영상 형성부(110)와 백 라이트 유닛(300)을 수용한다.
몰드프레임(101c)은 전방 샤시(101a)와 후방 샤시(101b) 사이에 마련될 수 있다. 특히, 몰드프레임(101c)은 영상 형성부(110)과 백 라이트 유닛(300) 사이에 마련되어 영상 형성부(110)와 백 라이트 유닛(300)를 각각 고정할 수 있다.
백 라이트 유닛(300)은 단색광 또는 백색광을 방출하는 점 광원을 포함할 수 있으며, 점 광원으로부터 방출되는 광을 균일한 면광으로 변환하기 위하여 광을 굴절, 반사 및 산란시킬 수 있다. 이처럼, 광을 굴절, 반사 및 산란시킴으로써, 백 라이트 유닛(300)은 전방을 향하여 균일한 면광을 방출할 수 있다.
백 라이트 유닛(300)의 구성 및 동작에 대해서는 아래에서 자세하게 설명하기로 한다.
영상 형성부(110)은 백 라이트 유닛(300)의 전방에 마련되며, 영상(I)을 형성하기 위하여 백 라이트 유닛(300)으로부터 방출되는 광을 차단 또는 투과시킨다.
영상 형성부(110)의 전면은 앞서 설명한 디스플레이 장치(100)의 스크린(102)을 형성하며, 복수의 화소(P)로 구성된다.
영상 형성부(110)에 포함된 복수의 화소(P)는 각각 독립적으로 백 라이트 유닛(300)의 광을 차단하거나 투과시킬 수 있다. 복수의 화소(P)에 의하여 투과된 광이 디스플레이 장치(100)가 표시하는 영상(I)을 형성한다.
이러한, 영상 형성부(110)는 전기장에 따라 광학적 성질이 변하는 액정 패널을 이용할 수 있다.
이하에서는 영상 형성부(110)의 일 예로 액정 패널에 대하여 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 영상 형성부에 포함된 하나의 화소의 측-단면을 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이 영상 형성부(110)는 제1 편광 필름(111), 제1 투명 기판(112), 박막 트랜지스터(113), 화소 전극(114), 액정층(115), 공통 전극(116), 컬러 필터(117), 제2 투명 기판(118), 제2 편광 필름(119)를 포함할 수 있다. 개시된 실시예에 따른 액정 패널은 제1 투명 기판(112), 박막 트랜지스터(113), 화소 전극(114), 액정층(115), 공통 전극(116), 컬러 필터(117), 제2 투명 기판(118)을 포함하는 것으로 정의할 수 있다.
제1 투명 기판(112) 및 제2 투명 기판(118)은 영상 형성부(110)의 외관을 형성하며, 제1 투명 기판(112) 및 제2 투명 기판(118) 사이에 마련되는 액정층(114) 및 컬러 필터(117)를 보호할 수 있다. 이러한, 제1 및 제2 투명 기판(112, 118)은 강화 유리 또는 투명 수지로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 투명 기판(112, 118)의 외측에는 제1 편광 필름(111) 및 제2 편광 필름(119)이 마련된다.
광은 진행 방향과 직교하는 방향으로 진동하는 전기장과 자기장의 쌍으로 이루어진다. 또한, 전기장과 자기장의 진동 방향은 광의 진행 방향과 직교하는 모든 방향으로 진동할 수 있다. 이때, 전기장 또는 자기장이 특정한 방향으로만 진동하는 현상을 편광이라 하며, 미리 정해진 방향으로 진동하는 전기장 또는 자기장을 포함하는 광을 투과시키고 미리 정해진 방향 이외의 방향으로 진동하는 전기장과 자기장을 포함하는 광을 차단하는 필름을 편광 필름이라 한다. 다시 말해, 편광 필름은 미리 정해진 방향으로 진동하는 광은 투과시키고, 다른 방향으로 진동하는 광은 차단할 수 있다.
제1 편광 필름(111)은 제1 방향으로 진동하는 전기장 및 자기장을 갖는 광을 투과시키고, 다른 광을 차단한다. 또한, 제2 편광 필름(119)은 제2 방향으로 진동하는 전기장 및 자기장을 갖는 광을 투과시키고, 다른 광을 차단한다. 이때, 제1 방향과 제2 방향은 서로 직교한다. 다시 말해, 제1 편광 필름(111)이 투과시키는 광의 편광 방향과 제2 편광 필름(119)이 투과시키는 광의 진동 방향은 서로 직교한다. 그 결과, 일반적으로 광은 제1 편광 필름(111)와 제2 편광 필름(119)를 동시에 투과할 수 없다.
제2 투명 기판(118)의 내측에는 컬러 필터(117)가 마련될 수 있다.
컬러 필터(117)는 적색 광을 투과시키는 적색 필터(117r), 녹색 광을 투과시키는 녹색 필터(117g), 청색 광을 투과시키는 청색 필터(117b)를 포함할 수 있으며, 적색 필터(117r), 녹색 필터(117g) 및 청색 필터(117b)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 그리고, 컬러 필터(117)는 적색 필터(117r), 녹색 필터(117g) 및 청색 필터(117b) 간의 색 간섭을 방지하고 상기 적색 필터(117r), 녹색 필터(117g) 및 청색 필터(117b) 부분을 제외한 다른 부분으로는 백 라이트 유닛의 광이 새어 나가지 않도록 광을 차단하는 블랙 매트릭스(Black matrix)를 포함한다. 블랙 매트릭스(120)는 적색 필터(117r), 녹색 필터(117g) 및 청색 필터(117b) 사이에 마련된다.
컬러 필터(117)가 형성된 영역은 앞서 설명한 화소(P)에 대응된다. 또한, 적색 필터(117r)가 형성된 영역은 적색 화소(R)에 대응되고, 녹색 필터(117g)가 형성된 영역은 녹색 화소(G)에 대응되고, 청색 필터(117b)가 형성된 영역은 청색 화소(B)에 대응된다. 다시 말해, 적색 필터(117r), 녹색 필터(117g) 및 청색 필터(117b)에 의하여 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B)가 형성되고, 적색 필터(117r), 녹색 필터(117g) 및 청색 필터(117b)의 조합에 의하여, 화소(P)가 형성된다.
제1 투명 기판(112)의 내측에는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) (113)가 형성된다.
구체적으로, 박막 트랜지스터(113)는 적색 필터(117r), 녹색 필터(117g) 및 청색 필터(117b)의 사이에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 다시 말해, 박막 트랜지스터(113)는 적색 화소(R), 녹색 화소(G) 및 청색 화소(B) 사이에 위치할 수 있다.
박막 트랜지스터(113)는 아래에서 설명할 화소 전극(114)에 흐르는 전류를 통과시키거나 차단할 수 있다. 구체적으로, 박막 트랜지스터(113)의 턴온(폐쇄) 또는 턴오프(개방)에 따라, 화소 전극(114)과 공통 전극(116) 사이에 전기장이 형성되거나 제거될 수 있다. 이러한, 박막 트랜지스터는 폴리 실리콘(Poly-Slicon)으로 구성될 수 있으며, 리소그래피(lithography), 증착(deposition), 이온 주입(ion implantation) 공정 등 반도체 공정을 이용하여 제조될 수 있다.
제1 투명 기판(112)의 박막 트랜지스터(113)의 내측에는 화소 전극(114)이 형성되고, 제2 투명 기판(118)의 컬러 필터(117)의 내측에는 공통 전극(116)이 형성될 수 있다.
화소 전극(114)과 공통 전극(116)은 전기가 도통되는 금속 재질로 구성되며, 아래에서 설명할 액정층(115)을 구성하는 액정 분자(115a)의 배치를 변화시키기 위한 전기장을 생성할 수 있다.
이때, 화소 전극(114)는 적색 필터(117r), 녹색 필터(117g) 및 청색 필터(117b)에 대응하는 영역에 형성되고, 공통 전극(116)은 패널 전체에 형성될 수 있다. 그 결과, 아래에서 설명한 액정 층(115) 중에 적색 필터(117r), 녹색 필터(117g) 및 청색 필터(117b)에 대응하는 영역에 선택적으로 전기장이 형성될 수 있다.
또한, 화소 전극(114)과 공통 전극(116)은 투명한 재질로 구성되며, 외부로부터 입사되는 광을 투과시킬 수 있다. 이러한, 화소 전극(114)과 공통 전극(116)은 인듐산화주석(Indium Tin Oxide: ITO), 인듐산화아연(Indium Zinc Oxide: IZO), 은나노와이어(Ag nano wire), 탄소나노튜브(carbon nano tube: CNT), 그래핀(graphene) 또는 PEDOT(3,4-ethylenedioxythiophene) 등으로 구성될 수도 있다.
화소 전극(114)과 공통 전극(116) 사이에는 액정 층(115)이 형성되며, 액정 층(115)은 액정 분자(115a)를 포함한다.
액정이란 고체(결정)과 액체의 중간 상태를 의미한다. 일반적인 물질은 고체 상태의 물질에 열을 가하면, 용융 온도에서 고체 상태에서 투명한 액체 상태로 변화한다. 이에 비하여, 고체 상태의 액정 물질에 열을 가하면, 액정 물질은 용융 온도에서 불투명하고 혼탁한 액체로 변화한 이후 투명한 액체 상태로 변화한다. 액정이란 명칭은 고체상과 액체상의 중간상태인 액정 상태를 나타내거나 이러한 액정 상태를 갖는 물질 그 자체를 나타내기도 한다.
이와 같은 액정 물질의 대부분은 유기화합물이며 분자형상은 가늘고 긴 막대 모양을 하고 있으며, 분자의 배열이 어떤 방향으로는 불규칙한 상태와 같지만, 다른 방향에서는 규칙적인 결정의 형태를 가질 수 있다. 그 결과, 액정은 액체의 유동성과 결정(고체)의 광학적 이방성을 모두 갖는다.
또한, 액정은 전기장의 변화에 따라 광학적 성질을 나타내기도 한다. 예를 들어, 액정은 전기장의 변화에 따라 액정을 구성하는 분자 배열의 방향이 변화할 수 있다. 액정 층(115)에 전기장이 생성되면 액정 층(115)의 액정 분자(115a)는 전기장의 방향에 따라 배치되고, 액정 층(115)에 전기장이 생성되지 않으면 액정 분자(115a)는 불규칙하게 배치되거나 배향막(미도시)을 따라 배치될 수 있다.
그 결과, 액정 층(115)의 전기장의 존부에 따라 영상 형성부(110)의 광학적 성질이 달라질 수 있다.
예를 들어, 액정 층(115)에 전기장이 형성되지 않으면 액정 층(115)의 액정 분자(115a)의 배치로 인하여 제1 편광 필름(111)에 의하여 편광된 광이 제2 평광 필름(119)를 통과할 수 있다. 다시 말해, 액정 층(115)에 전기장이 형성되지 않은 화소(P)에서 광이 영상 형성부(110)을 투과할 수 있다.
반면, 액정 층(115)에 전기장이 형성되면 액정 층(115)의 액정 분자(115a)의 배치로 인하여 제1 편광 필름(111)에 의하여 편광된 광이 제2 편광 필름(119)를 통과하지 못한다. 다시 말해, 액정 층(115)에 전기장이 형성된 화소(P)에서 광이 영상 형성부(110)에 의하여 차단된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 영상 형성부(110)는 화소(P)(더욱 상세하게는 화소에 포함된 적색 화소, 녹색 화소, 청색 화소) 별로 독립적으로 광 투과성을 제어할 수 있다. 그 결과, 복수의 화소(P)에 의한 광이 조합되어, 디스플레이 장치(100)의 스크린(102)에 영상(I)이 표시될 수 있다.
이하에서는 백 라이트 유닛(300)에 대하여 설명한다.
백 라이트 유닛(300)은 광원의 위치에 따라 직하형 백 라이트 유닛(direct-tyep back light unit)과 엣지형 백 라이트 유닛(edge-type back light unit)으로 구분될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 분해하여 도시한 것이다. 도 5는 일 실시예에 따른 양자점 컬러 필터층의 내부 구성을 도시한 것이다. 도 6은 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛의 측-단면을 도시한 것이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 직하형 백 라이트 유닛(300)은 광을 생성하는 발광 모듈(310), 광을 반사시키는 반사 시트(320), 광을 분산시키는 확산판(diffuser plate) (330), 광원으로부터 조사된 광의 색을 변환하는 양자점 컬러 필터층(360), 광 휘도를 향상시키는 광학 시트(340)를 포함한다.
발광 모듈(310)은 광을 방출하는 복수의 광원(311), 복수의 광원(311)을 지지/고정하는 지지체(312)를 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛(300)의 복수의 광원(311)은 제1광을 방출하는 제1광원(311a) 및 제2광을 방출하는 제2광원(311b)을 포함할 수 있다.
기존의 백 라이트 유닛(300)에 마련되는 복수의 광원(311)은 특정한 단파장의 광을 방출하는 단일 광원으로 구성된다. 따라서, 단일 광원으로부터 조사된 광이 양자점 컬러 필터층(360)을 통과하면서 색이 변환될 때 양자점의 자체 특성에 따라 색재현성이 확정되므로, 디스플레이장치(100)가 다양하고 깊은 색의 영상을 구현하는데 있어서 제한이 있었다.
따라서, 개시된 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛(300)은 서로 다른 파장의 광이 조사되도록 서로 다른 두 종류의 광원을 포함할 수 있다.
즉, 제1광원(311a)은 청색 광(blue light)을 방출하고, 제2광원(311b)은 청색 광보다 파장이 짧은 자외선(ultra violet light)을 방출할 수 있다. 예를 들어, 제1광원(311a)이 방출하는 청색 광의 파장은 440nm ~ 450nm이며 제2광원(311b)이 방출하는 자외선 광의 파장은 더 짧은 파장으로서 청색 광보다 더 큰 에너지를 포함한다.
이와 같이, 광원으로부터 파장이 짧고 에너지가 큰 광이 방출되면, 양자점 컬러 필터층(360)이 흡수하는 에너지가 크고, 그에 따라 양자점 컬러 필터층(360)으로부터 방출되는 에너지도 크므로 디스플레이장치(100)의 색 재현성을 높일 수 있다.
즉, 외부로부터 입력된 영상 신호에 기초할 때 디스플레이장치(100)에 밝고 진한 영상이 표시되어야 하는 경우에는, 파장이 짧고 에너지가 큰 제2광원(311b)이 광을 방출하여 양자점 컬러 필터층(360)을 통해 녹색과 적색을 표현하는 빛의 세기를 증가시킴으로써 깊이감 있는 색상과 선명한 색상을 구현할 수 있다.
이와 같이, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛(300)과 이를 포함하는 디스플레이장치(100)에 의하면 외부로부터 입력되는 영상 신호의 밝기에 따라서 광이 방출되는 광원의 종류를 선택함으로써 디스플레이장치(100)의 색 재현성을 넓히고 소비자는 명암비가 극대화된 고색을 제공 받을 수 있다.
복수의 광원(311)에 포함되는 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)은 도 4에 도시된 바와 같이 백 라이트 유닛(300)의 최후방에 균일하게 배치될 수 있으며, 전방을 향하여 광을 방출할 수 있다.
제1광원(311a) 및 제2광원(311b)은 도 4에 도시된 바와 같이 복수 개로 마련될 수 있으며 지지체(312)에 배치되는 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)의 개수에 대한 제한은 없다.
또한, 제1광원(311a)과 제2광원(311b)은 미리 정해진 거리에 따라 지지체(312)에 이격되어 마련될 수 있다.
제1광원(311a) 및 제2광원(311b)으로부터 방출되는 광이 가능한 한 균일한 휘도를 갖도록 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)은 미리 정해진 패턴으로 배치될 수 있다.
구체적으로, 복수의 제1광원(311a)들 사이의 거리가 동일해지도록 제1광원(311a)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 인접한 4개의 광원에 의하여 정사각형이 형성되도록 복수의 제1광원(311a)의 행과 열을 맞추어 배치될 수 있다. 다만, 복수의 제1광원(311a)이 배치되는 패턴은 이상에서 설명한 패턴에 한정되지 않으며, 복수의 제1광원(311a)이 방출한 광이 가능한 한 균일한 휘도를 갖도록 복수의 제1광원(311a)은 다양한 패턴으로 배치될 수 있다.
마찬가지로, 복수의 제2광원(311b)들 사이의 거리가 동일해지도록 제2광원(311b)이 배치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 인접한 4개의 광원에 의하여 정사각형이 형성되도록 복수의 제2광원(311b)의 행과 열을 맞추어 배치될 수 있다. 다만, 복수의 제2광원(311b)이 배치되는 패턴은 이상에서 설명한 패턴에 한정되지 않으며, 복수의 제2광원(311b)이 방출한 광이 가능한 한 균일한 휘도를 갖도록 복수의 제2광원(311b)은 다양한 패턴으로 배치될 수 있다.
제1광원(311a) 및 제2광원(311b)은 전력이 공급되면 단색광(특정한 파장의 광, 예를 들어 청색 광) 또는 백색광(다양한 파장의 광이 혼합된 광)을 다양한 방향으로 방출할 수 있는 소자를 채용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1광원(311a)은 청색 광을 방출하고 제2광원(311b)은 청색 광보다 파장이 짧은 자외선 광을 방출하도록 구현될 수 있다.
지지체(312)는 광원(311)의 위치가 변경되지 않도록 복수의 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)을 고정할 수 있다. 또한, 지지체(312)는 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)이 광을 방출하기 위한 전력을 각각의 광원(311)에 공급할 수 있다.
또한, 지지체(312)는 복수의 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)의 배치에 따라 복수 개가 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)이 행을 맞추어 배치된 경우, 지지체(312)는 복수의 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)의 행과 동일한 개수가 마련되고, 복수의 지지체(312) 각각은 동일한 행에 속하는 복수의 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)을 고정할 수 있다. 이러한 지지체(312)는 복수의 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)을 고정하고, 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)에 전력을 공급하기 위한 전도성 전력 공급 라인이 형성된 합성 수지로 구성되거나, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)로 구성될 수 있다.
반사 시트(320)는 발광 모듈(310)의 전방에 마련되며, 후방을 향하여 진행하는 광을 전방으로 또는 전방과 근사한 방향으로 반사할 수 있다.
반사 시트(320)에는 복수의 제1광원(311a)에 대응하는 위치에 복수의 제1관통 홀(320a)이 형성될 수 있고, 복수의 제2광원(311b) 에 대응하는 위치에 복수의 제2관통 홀(320b)이 형성될 수 있다.
또한, 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)은 도 6에 도시된 바와 같이 제1관통 홀(320a) 및 제2관통 홀(320b)을 각각 통과하여, 반사 시트(320) 전방으로 돌출될 수 있다.
이러한 반사 시트(320)는 모재(base materials)에 반사율이 높은 물질을 코팅하여 제조될 수 다. 예를 들어, 페트(polyethylene terephthalate, PET) 등의 모재 상에 고반사율을 갖는 폴리머(polymer)를 코팅함으로써 반사 시트(230)가 제조될 수 있다.
확산판(330)은 발광 모듈(310) 및 반사 시트(320)의 전방에 마련될 수 있으며, 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)으로부터 방출된 광을 고르게 분산시킬 수 있다.
비록, 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)이 등간격으로 배치되나, 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)의 위치에 따라 휘도의 불균일이 발생할 수 있다. 확산판(330)은 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)으로 인한 휘도의 불균일을 제거하기 위하여 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)으로부터 방출된 광을 확산판(330) 내에서 확산시킬 수 있다. 다시 말해, 확산판(330)은 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)으로부터 불균일한 광을 입사 받고, 전면으로 균일한 광을 방사할 수 있다.
이러한 확산판(330)은 광 확산을 위한 확산제가 첨가된 폴리 메틸 메타아크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA) 또는 폴리 카보네이트(polycarbonate, PC) 등을 채용할 수 있다.
광학 시트(340)는 휘도 및 휘도의 균일성을 향상시키기 위한 다양한 시트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(340)는 확산 시트(341), 제1 프리즘 시트(342), 보호 시트(343), 휘도 향상 시트(344)를 포함할 수 있다.
광학 시트(340)는 휘도 및 휘도의 균일성을 향상시키기 위한 다양한 시트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 시트(340)는 확산 시트(341), 프리즘 시트(342), 보호시트(343), 휘도향상시트(344)를 포함할 수 있다.
확산 시트(341)은 휘도의 균일성을 위하여 광을 확산시킨다. 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)으로부터 방출된 광은 광학 시트(340)에 포함된 확산 시트(341)에 의하여 확산될 수 있다.
다른 실시예로, 확산 시트(341) 대신 확산 시트(341)처럼 광을 확산시키고 시야각을 넓혀주는 마이크로 렌즈시트(microlens sheet)가 이용될 수도 있다.
확산 시트(341)를 통과한 광은 확산 시트(341)와 평행한 방향으로 확산되며, 그로 인하여 휘도가 감소할 수 있다.
프리즘 시트(342)는 확산 시트(341)에 의하여 확산된 광을 집광시킴으로써 휘도를 증가시킨다.
프리즘 시트(342)는 삼각 프리즘 형상의 프리즘 패턴을 포함하고, 이 프리즘 패턴은 복수 개가 인접 배열되어 복수 개의 띠 모양을 이룬다. 프리즘 시트는 제1프리즘 시트와 제2프리즘 시트를 포함할 수 있고, 이때, 제1 프리즘 시트의 프리즘 패턴이 배열되는 방향과 제2 프리즘 시트의 프리즘 패턴이 배열되는 방향은 서로 직교할 수 있다.
프리즘 시트(342)를 통과한 광은 대략 70도의 시야각을 가지며, 백 라이트 유닛(300)의 전방으로 진행함으로 인하여 휘도가 개선된다.
보호 시트(243)는 백 라이트 유닛(300)에 포함된 각종 구성 부품을 외부의 충격이나 이물질의 유입으로부터 보호한다. 특히, 프리즘 시트(342)는 스크래치(scratch)가 발생하기 쉬우며, 보호 시트(243)는 프리즘 시트(342)의 스크래치를 방지할 수 있다.
휘도 향상 시트(344)는 편광 필름의 일종으로 반사형 편광 필름이라고도 한다. 휘도 향상 시트는 휘도 향상을 위하여 입사된 광 중 일부를 투과시키고, 다른 일부를 반사할 수 있다. 예를 들어, 휘도 향상 시트(344)는 미리 정해진 편광 방향의 광을 투과시키고, 다른 광을 반사할 수 있다. 이때, 휘도 향상 시트(344)의 편광 방향은 앞서 설명한 제1 편광 필름(111)의 편광 방향과 동일할 수 있다. 그 결과, 휘도 향상 시트(344)를 투과한 광은 영상 형성 유닛(110)에 포함된 제1 편광 필름(111)도 투과할 수 있다.
또한, 휘도 향상 시트(344)에 의하여 반사된 광은 백 라이트 유닛(300) 내부에서 재활용되며, 이러한 광 재활용(light recycle)에 의하여 디스플레이 장치(100)의 휘도가 향상될 수 있다.
광학 시트(340)는 도 4에 도시된 시트 또는 필름에 한정되지 않으며, 더욱 다양한 시트 또는 필름을 포함할 수 있다.
양자점 컬러 필터층(360)은 확산판(330)과 광학 시트(340) 사이에 마련된다.
도 5를 참조하면, 양자점 컬러 필터층(360)은 양자점을 이용하여 입사된 광을 적색으로 변환시키는 적색광 변환부(360R), 녹색으로 변환시키는 녹색광 변환부(360G) 및 입사된 광을 투과시키는 광 투과부(360T)를 포함할 수 있다. 각각의 변환부 및 투과부가 배열되는 순서는 도 5의 예시와 다를 수 있다.
제1광원(311a) 또는 제2광원(311b) 중 적어도 하나로부터 방출되어 양자점 컬러 필터층(360)에 입사된 광은 적색광 변환부(360R)에서 적색광(RL)으로 변환되고, 녹색광 변환부(360G)에서 녹색광(GL)으로 변환될 수 있다. 광 투과부(360T)로 입사된 광은 색 변환되지 않고 투과된다.
예를 들어, 제1광원(311a)로부터 방출되어 양자점 컬러 필터층(360)에 입사된 청색광(BL)은 적색광 변환부(15R)에서 적색광(RL)으로 변환되고, 녹색광 변환부(15G)에서 녹색광(GL)으로 변환된다. 광 투과부(15T)로 입사된 청색광(BL)은 색 변환되지 않고 투과된다.
양자점 컬러 필터층(360)을 투과하거나, 양자점 컬러 필터층(360)에서 색 변환된 광은 양자점 컬러 필터층(360)의 전면에 배치된 광학 시트(340)에 입사되고, 결과적으로 영상 형성부(110)를 통해 외부로 방출된 광은 뷰어에게 영상으로서 보여지게 된다.
적색광 변환부(360R)와 녹색광 변환부(360G)는 각각 양자점(Quantum Dot)을 이용하여 광의 색을 변환할 수 있다. 광 투과부(360T)는 입사광이 그대로 통과하도록 비어있는 형태일 수도 있고, ABS(Acryl-nitrile butadiene styrene), PMMA(Poly methyl methacrylate), PC(Poly carbonate) 등의 투명한 수지로 이루어질 수도 있다.
여기서 양자점은, 나노미터 크기의 작은 구 형태의 반도체 입자를 의미하며, 대략 수 나노미터에서 수십 나노미터 크기의 중심체와 황화아연(ZnS)으로 이루어진 껍질로 구성될 수 있다. 여기서, 양자점의 중심체로는 카드뮴 셀레나이트(CdSe), 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 또는 황화카드뮴(CdS)을 이용할 수 있다.
이와 같이 양자점은, 그 크기가 매우 작기 때문에 양자 구속 효과(quantum confinement effect)가 발생하게 된다. 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 밴드 간격이 넓어지는 효과를 양자 구속 효과라 한다. 이와 같은 양자 구속 효과에 따라, 자외선이나 가시광선 등의 광이 양자점에 입사되면, 다양한 범위의 파장의 광이 발생될 수 있다.
양자점에서 발생되는 광의 파장은 입자의 크기에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 양자점에 에너지 밴드 간격보다 큰 에너지를 갖는 파장의 광이 입사되면, 양자점은 광의 에너지를 흡수하여 여기(excitation)되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 기저 상태가 된다. 이 경우 양자점의 크기가 작을수록 상대적으로 짧은 파장의 광, 일례로 청색 계통의 광 또는 녹색 계통의 광을 발생시키고, 양자점의 크기가 클수록 상대적으로 긴 파장의 광, 일례로 적색 계통의 광을 발생시킬 수 있다. 따라서 양자점의 크기에 따라 다양한 색상의 광을 구현할 수 있다.
녹색 계통의 광을 방출할 수 있는 양자점 입자를 녹색광 양자점 입자(Green quantum dot particle)라 하고, 적색 계통의 광을 방출할 수 있는 양자점 입자를 적색광 양자점 입자(Red quantum dot particle)라 하기로 한다.
예를 들어, 녹색광 양자점 입자는, 입자의 폭이 대략 2 나노미터에서 3 나노미터 정도인 입자일 수 있고, 적색광 양자점 입자는, 입자의 폭이 대략 5 나노미터에서 6 나노미터 정도인 입자일 수 있다.
도 5를 참조하면, 적색광 변환부(16R)는 적색광 양자점 입자들을 포함하고, 녹색광 변환부(360G)는 녹색광 양자점 입자들을 포함할 수 있다. 일 예로, 적색광 변환부(360R)는 수지(resin)에 적색광 양자점 입자들이 분산된 형태로 마련될 수 있고, 녹색광 변환부(360G)는 수지에 녹색광 양자점 입자들이 분산된 형태로 마련될 수 있다.
한편, 적색광 변환부(360R), 녹색광 변환부(360G) 및 광 투과부(360T)를 형성하는 각 셀을 구분하기 위해, 격벽(미 도시)이 마련될 수 있고, 격벽은 블랙 매트릭스일 수 있다. 격벽은 셀들 사이에서의 광의 이동을 차단할 수 있으며, 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
적색광 변환부(360R), 녹색광 변환부(360G) 및 광 투과부(360T)는 하나의 화소(P)를 구성할 수 있는바, 적색광 변환부(360R), 녹색광 변환부(360G) 및 광 투과부(360T)로 이루어지는 하나의 화소(P)가 2차원으로 배열되어 2차원 영상의 색을 구현할 수 있다.
전술한 바와 같이, 광원으로부터 파장이 짧고 에너지가 큰 광이 방출되면, 양자점 컬러 필터층(360)이 흡수하는 에너지가 크고, 그에 따라 양자점 컬러 필터층(360)으로부터 방출되는 에너지도 크므로 디스플레이장치(100)의 색 재현성을 높일 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 백 라이트 유닛을 분해하여 도시한 것이다. 도 8은 다른 실시예에 따른 백 라이트 유닛의 측-단면을 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)의 배치 형태는 도 4에 도시된 배치형태와 다른 형태로 구현될 수 있다.
즉, 도 4 및 도 6에 도시된 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)은 지지체(312)에 미리 정해진 거리만큼 이격되어 마련되었으나, 도 7 및 도8에 도시된 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)은 하나의 광원(311) 안에 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)이 포함된 것으로 구현될 수 있다.
제1광원(311a) 및 제2광원(311b)을 포함하는 복수의 광원(311)은 지지체(312)에 미리 정해진 패턴에 따라 배치될 수 있다.
구체적으로, 복수의 광원(311)들 사이의 거리가 동일해지도록 광원(311)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 인접한 4개의 광원(311)에 의하여 정사각형이 형성되도록 복수의 광원(311)의 행과 열을 맞추어 배치될 수 있다. 다만, 복수의 광원(311)이 배치되는 패턴은 이상에서 설명한 패턴에 한정되지 않으며, 복수의 광원(311)이 방출한 광이 가능한 한 균일한 휘도를 갖도록 복수의 광원(311)은 다양한 패턴으로 배치될 수 있다.
광원(311)에 포함되는 제1광원(311a)은 청색 광을 방출할 수 있고, 제2광원(311b)은 자외선 광을 방출할 수 있다.
반사 시트(320)에는 복수의 광원(311)과 대응하는 위치에 복수의 관통 홀(320a)이 형성될 수 있다.
도 7에 도시된 관통 홀(320a)은 도 4에 도시된 제1관통 홀(320a) 및 제2관통 홀(320b)보다 넓은 면적의 홀로 구현될 수 있다. 즉, 도 8을 참고하면 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)을 포함하는 광원(311)은 반사 시트(320)의 관통 홀(320a)을 통과하여 반사 시트(320) 전방으로 돌출될 수 있다.
이와 같이, 개시된 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛(300)에 포함되는 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)은 도 4 및 도 7에 도시된 형태로 구현될 수 있으며, 이 외에도 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 제어 블록도이다. 도 10은 일 실시예에 따라 제1광원이 제1광을 방출하는 것이고, 도 11은 일 실시예에 따라 제2광원이 제2광을 방출하는 것이다. 도 12는 일 실시예에 따라 제1광원 및 제2광원이 제1광 및 제2광을 동시에 방출하는 것이다. 도 13은 일 실시예에 따른 양자점 컬러 필터층이 제1광 및 제2광을 흡수하고 방출하는 스펙트럼을 도시한 것이고, 도 14는 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 색 영역이 변경되는 것을 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이장치(100)는 영상 형성부(110), 백 라이트 유닛(300), 스위칭부(400), 영상 신호 수신부(500), 제어부(600) 및 저장부(700)를 포함할 수 있다.
영상 형성부(110)는 백 라이트 유닛(300)으로부터 방출된 광을 투과 또는 차단함으로써 영상(I)을 생성할 수 있다.
백 라이트 유닛(300)은 제1광을 방출하는 제1광원(311a) 및 제2광을 방출하는 제2광원(311b)을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1광원(311a)은 청색 광(BL)을 방출하고, 제2광원(311b)은 청색 광보다 파장이 짧은 자외선(UV)을 방출할 수 있다. 예를 들어, 제1광원(311a)이 방출하는 청색 광의 파장은 440nm ~ 450nm이며 제2광원(311b)이 방출하는 자외선 광의 파장은 더 짧은 파장으로서 청색 광보다 더 큰 에너지를 포함한다.
스위칭부(400)는 제1광원(311a)이 제1광을 방출하도록 제1광원(311a)을 동작시키는 제1스위치(401) 및 제2광원(311b)이 제2광을 방출하도록 제2광원(311b)을 동작시키는 제2스위치(402)를 포함할 수 있다.
제1스위치(401)는 제1광원(311a)을 턴 온 시키거나 턴 오프 시킬 수 있고, 제2스위치(402)는 제2광원(311b)을 턴 온 시키거나 턴 오프 시킬 수 있다.
제1스위치(401) 및 제2스위치(402)는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)으로 구현되는 지지체(312)에 연결되어 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)을 동작시킬 수 있다. 또한, 제1스위치(401) 및 제2스위치(402)는 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)에 각각 직접 연결되어 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)의 턴 온 및 턴 오프를 제어할 수 있다.
제1스위치(401) 및 제2스위치(402)를 포함하는 "스위칭부(400)"는 전기 전자 기기에서 전류를 연결해 주거나 차단해 주는 배선 소자를 의미한다. 이러한 스위칭부(400)는, 제어 신호에 따라 전류를 연결하는 트랜지스터를 포함하고, 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT), 및 전계효과 트랜지스터(FET)를 포함하나 반드시 이에 한정되지는 아니한다.
다만, 스위칭부(400)가 예를 들어 전계효과 트랜지스터(FET)로서 동작하는 경우, 스위칭부(400)가 게이트(gate) 단자, 드레인(drain) 단자, 소스(source) 단자를 포함하고, 입력된 신호에 따라 드레인 단자가 소스 단자로서 기능할 수 있고, 소스 단자가 드레인 단자로 기능할 수 있음은 자명한 사항이다.
또한, 스위칭부(400)는 동작하는 전압에 따라, 저전압에서 동작하는 저전압 스위칭 소자(LN)와 고전압에서 동작하는 고전압 스위칭 소자(HN)로 구분될 수 있다. 특히, 고전압 스위칭 소자(HN)는 드레인 단자에 고전압을 인가해도 견딜 수 있는 스위칭 소자로서 통상적으로 각종 전력용 소자에서 사용되고 있다.
이러한 고전압 스위칭 소자들로는 DMOSFET(Double-diffused MOSFET), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT), EDMOSFET(Extended Drain MOSFET), LDMOSFET(Lateral Double-diffused MOSFET) 및 질화 갈륨(GaN) 트랜지스터 등이 있으나 반드시 이에 한정되지는 아니한다.
또한, 일 실시예에서 "턴 온(turn on)"이라 함은, 스위칭 소자를 비전도 상태에서 전도 상태로 변화시키는 것을 의미한다. 특히 스위칭 소자에 전류가 흐르도록 게이트에 신호를 공급하는 것을 의미한다. 반면, "턴 오프(turn off)"라 함은, 스위칭 소자를 전도 상태에서 비전도 상태로 변화시키는 것을 의미한다.
영상 신호 수신부(500)는 디스플레이장치(100)에 입력되는 영상 신호를 수신할 수 있다.
즉, 영상 신호 수신부(500)는 디스플레이장치(100)에서 출력되기 위한 영상에 대해 외부로부터 입력되는 영상 소스나 미리 저장되어 있는 영상 컨텐츠에 대한 신호를 수신할 수 있다.
영상 신호 수신부(500)는 디스플레이장치(100)에 마련된 안테나 케이블을 통해 수신되는 각종 신호 가운데 특정 주파수 별 방송 신호를 추출하고, 추출된 방송 신호를 적절히 변환할 수 있다.
영상 신호 수신부(500)는 무선으로 영상 신호를 수신하고, 수신된 영상 신호를 적절히 변환하여 디스플레이장치(100)를 통해 이미지를 표시할 수 있다. 영상 신호 수신부(500)가 수신하는 영상 신호는 방송 프로그램과 관련된 방송 데이터가 포함된 신호일 수도 있고, 셋 톱 박스에 저장된 영상 컨텐츠일 수도 있다.
여기서, 영상 신호는 다양한 방식에 의해 변조 및 압축되어 송신될 수 있으며, 하나의 채널정보만을 포함하거나, 또는 복수의 채널정보를 포함할 수도 있다. 일 실시예로, 영상 신호는 ATSC(Advanced Television System Committee) 방식에 따른 단일 캐리어의 신호 또는 DVB(Digital Video Broadcasting) 방식에 따른 복수 캐리어의 신호일 수 있다.
여기서, DVB 방식은 DVB-T(Digital Video Broadcasting- Terrestrial version), DVB-T2(Digital Video Broadcasting- Terrestrial version T2) 방식 등 기 공지된 다양한 방식을 포함한다. 그러나, 영상 신호가 전술한 일 실시예로 한정되는 것은 아니고, 다양한 방식에 따라 영상 컨텐츠가 포함된 신호를 전부 포함할 수 있다.
영상 신호 수신부(500)가 수신하는 영상 신호는 영상 신호의 밝기가 밝은 신호를 포함할 수 있고, 반면 영상 신호의 밝기가 어두운 신호를 포함할 수도 있다.
즉, 디스플레이장치(100)는 수신된 영상 신호에 기초하여 디스플레이장치(100)에 표시되는 영상을 구현하는 경우 밝고 진한 영상이 출력되기 위한 고계조 영상 신호와 어둡고 흐린 영상이 출력되기 위한 저계조 영상 신호를 구별하여 영상을 출력한다.
이 경우, 영상 신호 수신부(500)에 의해 수신된 영상 신호의 밝기 값에 따라 백 라이트 유닛(300)이 방출하는 광을 제어하여, 밝고 진한 영상이 출력되어야 하는 경우에는 양자점 컬러 필터층(360)으로부터 출력되는 녹색 및 적색의 밝기 값이 커야 하고, 어둡고 흐린 영상이 출력되어야 하는 경우에는 양자점 컬러 필터층(360)으로부터 출력되는 녹색 및 적색의 밝기 값이 작아야 한다.
즉, 수신되는 영상 신호의 밝기 값에 따라 백 라이트 유닛(300)이 방출하는 광을 달리하여 양자점 컬러 필터층(360)에서 변환되는 색의 밝기 값을 높임으로써, 디스플레이장치(100)가 출력할 수 있는 영상의 색재현성을 높일 수 있다.
도 9를 참조하면, 디스플레이장치(100)는 디스플레이장치(100)의 각 구성을 제어할 수 있는 제어부(600)를 포함할 수 있다.
제어부(600)는 영상 신호 수신부(500)가 수신한 영상 신호의 밝기에 기초하여 제1광원(311a) 또는 제2광원(311b) 중 적어도 하나가 광을 방출하도록 스위칭부(400)를 제어할 수 있다.
제어부(600)는 영상 신호 수신부(500)가 수신한 영상 신호를 분석하여 높은 휘도로 출력되어야 할 색상과 낮은 휘도로 출력되어야 할 색상을 결정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(600)는 수신된 영상 신호에 기초할 때, 출력되는 영상에 포함된 녹색 또는 적색 색상이 밝고 진하게 출력되어야 하는지 어둡고 흐리게 출력되어야 하는지 결정할 수 있다.
저장부(700)는 영상 신호 수신부(500)가 수신한 영상 신호의 밝기 값에 대한 비교 기준 데이터를 저장할 수 있다.
제어부(600)는 수신된 영상 신호의 밝기 값을 저장부(700)에 저장된 기준 데이터와 비교하여 디스플레이장치(100)에 출력될 영상의 밝기를 결정할 수 있다.
이러한 저장부(700)는, 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 저장부(700)는 제어부와 관련하여 전술한 프로세서와 별개의 칩으로 구현된 메모리일 수 있고, 프로세서와 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
제어부(600)는 판단 결과 수신된 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 미만이면 제1광원(311a)을 동작시켜 제1광을 방출하도록 제1스위치(401)를 제어할 수 있다.
즉, 제어부(600)의 판단 결과, 수신된 영상 신호의 밝기 값에 기초할 때 디스플레이장치(100)에 출력될 영상 신호의 밝기가 상대적으로 어둡고 흐린 경우, 청색 광(BL)을 방출하는 제1광원(311a)이 동작되도록 제1스위치(401)를 제어할 수 있다.
도 10을 참고하면, 제어부(600)의 제1스위치(401) 제어에 따라 제1광원(311a)은 청색 광(BL)을 방출할 수 있고, 방출된 청색 광은 양자점 컬러 필터층(360)에 입사되어 녹색 광 및 적색 광으로 변환될 수 있다. 또한, 양자점 컬러 필터층(360)에 입사된 광의 일부는 색 변환되지 않고 청색 광으로 방출될 수 있다.
반면, 제어부(600)는 판단 결과 수신된 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 이상이면 제2광원(311b)을 동작시켜 제2광을 방출하도록 제2스위치(402)를 제어할 수 있다.
즉, 제어부(600)의 판단 결과, 수신된 영상 신호의 밝기 값에 기초할 때 디스플레이장치(100)에 출력될 영상 신호의 밝기가 상대적으로 밝고 진한 경우, 자외선 광(UV)을 방출하는 제2광원(311b)이 동작되도록 제2스위치(402)를 제어할 수 있다.
도 11를 참고하면, 제어부(600)의 제2스위치 제어에 따라 제2광원(311b)은 자외선 광(UV)을 방출할 수 있고, 방출된 자외선 광은 양자점 컬러 필터층(360)에 입사되어 녹색 광 및 적색 광으로 변환될 수 있다. 또한, 양자점 컬러 필터층(360)에 입사된 광의 일부는 자외선 광 그대로 출력될 수 있다.
이 경우, 제2광원(311b)에서 방출되는 자외선 광은 제1광원(311a)에서 방출되는 청색 광보다 파장이 짧고 에너지가 크므로, 양자점 컬러 필터층(360)이 흡수하는 에너지가 크고 그에 따라 양자점 컬러 필터층(360)에서 색 변환되어 방출되는 에너지가 크다.
즉, 제2광원(311b)에서 방출되는 자외선 광이 양자점 컬러 필터층(360)에서 색 변환되어 더 밝고 진한 녹색 광 및 적색 광이 출력됨으로써 디스플레이장치(100)에 고계조 영상이 출력되도록 제어할 수 있다.
제어부(600)는 디스플레이장치(100)에 출력될 영상 신호의 밝기에 따라 제1스위치(401) 및 제2스위치(402)의 스위칭을 선택적으로 제어함으로써 디스플레이장치(100)에 출력되는 영상의 색재현성을 높일 수 있다.
즉, 영상 신호 수신부(500)가 수신하는 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 미만이면 제1스위치(401)를 제어하여 제1광원(311a)이 청색 광을 방출하도록 제어하고, 영상 신호 수신부(500)가 수신하는 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 이상이면 제2스위치(402)를 제어하여 제1광원(311b)이 자외선 광을 방출하도록 제어하여 디스플레이장치(100)에 출력될 영상의 밝기 및 색상의 선명도 등을 조절할 수 있다.
도 12를 참조하면, 제어부(600)는 제1스위치(401) 및 제2스위치(402)를 동시에 제어하여 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)이 제1광 및 제2광을 동시에 방출하도록 제어할 수 있다. 즉, 영상 신호 수신부(500)가 수신한 영상 신호에 기초할 때, 디스플레이장치(100)에 출력될 영상 이미지에 청색이 포함된 경우에는 제1광원(311a)이 청색 광을 출력하도록 제어할 수 있다.
즉, 제어부(600)는 제1광원(311a) 및 제2광원(311b)을 동시에 제어함으로써, 양자점 컬러 필터층(360)을 통과하여 방출되는 광이 청색 광을 포함하도록 함과 동시에, 제2광원(311b)에서 방출된 자외선 광에 의해 높은 에너지의 녹색 광 및 적색 광이 방출되도록 제어할 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제1광원(311a)으로부터 방출된 청색 광은 양자점 컬러 필터층(360)을 통과하여 상대적으로 작은 에너지의 녹색 광 및 적색 광으로 출력되고, 제2광원(311b)으로부터 방출된 자외선 광은 양자점 컬러 필터층(360)을 통과하여 상대적으로 큰 에너지의 녹색 광 및 적색 광으로 출력될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제2광원(311b)로부터 방출되는 제2광이 제1광원(311a)으로부터 방출되는 제1광에 비해 양자점 컬러 필터층(360)에 흡수되는 정도가 큰 것을 알 수 있다. 즉, 제2광이 제1광에 비해 파장이 짧고 에너지가 크므로 양자점 컬러 필터층(360)에 흡수되는 에너지는 상대적으로 크다.
이에 따라, 제1광원(311a)에서 방출된 제1광이 흡수되어 양자점 컬러 필터층(360)으로부터 방출되는 광의 세기(①)보다, 제2광원(311b)에서 방출된 제2광이 흡수되어 양자점 컬러 필터층(360)으로부터 방출되는 광의 세기(②)가 크다.
이와 같이, 청색 광보다 에너지가 큰 자외선 광을 방출하는 제2광원(311b)을 동작시킴으로써 도 14에 도시된 바와 같이 디스플레이장치(100)의 색 영역(CG)이 확장된다.
도 14에 도시된 그래프(GR)는 디스플레이의 색 영역(color gamut)을 나타내며, 그래프(GR)의 상부는 녹색(G)을 나타내고, 그래프(GR)의 하부 좌측은 청색(B)을 나타내고, 그래프(GR)의 하부 우측은 적색(R)을 나타낸다.
또한, 디스플레이장치(100) 가 재현할 수 있는 색 영역은 그래프(GR) 내부의 삼각형 형태로 나타낸다.
도 14를 참고하면, 디스플레이장치(100)에 출력될 영상에 대한 영상 신호의 밝기 값에 기초하여 제1광원(311a) 또는 제2광원(311b)을 선택적으로 제어함으로써 자외선 광이 방출되도록 하는 디스플레이장치(100)의 제1색 영역(CG1)은, 디스플레이장치(100)에 출력될 영상에 대한 영상 신호의 밝기 값에 상관 없이 청색 광을 방출하는 제1광원(311a)만을 사용하는 종래 기술에 의한 디스플레이장치(100)의 제2색 영역(CG2)에 비해 확장된 것을 알 수 있다.
예를 들어, 디스플레이장치(100)의 색 영역에 대한 지표가 되는 DCI(Digital Cinema Instrument) 값에 따른 색 영역과 비교할 때, 종래 기술에 의한 경우에는 DCI 값에 따른 색 영역의 면적 대비 95% 만큼의 색 영역만 확보될 수 있는 반면, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이장치(100)에 의한 경우에는 DCI 값에 따른 색 영역의 면적 대비 110%의 색 영역이 확보될 수 있다.
따라서, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이장치(100)는 제2광원(311b)에서 방출되는 제2광이 양자점 컬러 필터층(360)에서 색 변환 되어 더 밝고 진한 녹색 광 및 적색 광을 방출함으로써, 디스플레이장치(100)에 표시되는 영상의 색재현성이 확대될 수 있다.
도 15 내지 도 16은 일 실시예에 따른 디스플레이장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 15를 참조하면, 영상 신호 수신부(500)는 외부로부터 디스플레이장치(100)에 입력되는 영상 신호를 수신할 수 있다(1000). 즉, 영상 신호 수신부(500)는 디스플레이장치(100)에서 출력되기 위한 영상에 대해 외부로부터 입력되는 영상 소스나 미리 저장되어 있는 영상 컨텐츠에 대한 신호를 수신할 수 있다.
제어부(600)는 영상 신호 수신부(500)가 수신한 영상 신호의 밝기 값을 저장부(700)에 저장된 기준 데이터와 비교하여 디스플레이장치(100)에 출력될 영상의 밝기를 결정할 수 있다.
제어부(600)는 비교 결과 수신된 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 미만이면 제1스위치(401)를 제어할 수 있고(1200), 제1스위치(401)에 의해 제1광원(311a)이 턴 온 되어 제1광을 방출할 수 있다(1300).
즉, 제어부(600)의 제1스위치(401) 제어에 따라 제1광원(311a)은 청색 광(BL)을 방출할 수 있고, 방출된 청색 광은 양자점 컬러 필터층(360)에 입사되어 녹색 광 및 적색 광으로 변환될 수 있다. 또한, 양자점 컬러 필터층(360)에 입사된 광의 일부는 색 변환되지 않고 청색 광으로 방출될 수 있다.
제어부(600)는 비교 결과 수신된 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 이상이면 제2스위치(402)를 제어할 수 있고(1400), 제2스위치(402)에 의해 제2광원(311b)이 턴 온 되어 제2광을 방출할 수 있다(1500).
즉, 제어부(600)의 제2스위치 제어에 따라 제2광원(311b)은 자외선 광(UV)을 방출할 수 있고, 방출된 자외선 광은 양자점 컬러 필터층(360)에 입사되어 녹색 광 및 적색 광으로 변환될 수 있다. 또한, 양자점 컬러 필터층(360)에 입사된 광의 일부는 자외선 광 그대로 방출될 수 있다.
제2광원(311b)에서 방출되는 자외선 광은 제1광원(311a)에서 방출되는 청색 광보다 파장이 짧고 에너지가 크므로, 양자점 컬러 필터층(360)이 흡수하는 에너지가 크고 그에 따라 양자점 컬러 필터층(360)에서 색 변환되어 방출되는 에너지가 크다.
즉, 제2광원(311b)에서 방출되는 자외선 광이 양자점 컬러 필터층(360)에서 색 변환되어 더 밝고 진한 녹색 광 및 적색 광이 출력됨으로써 디스플레이장치(100)에 고계조 영상이 출력될 수 있다.
제어부(600)는 영상 신호 수신부(500)가 수신한 영상 신호에 미리 정해진 색(예를 들어, 청색)이 포함되었는지 판단할 수 있고(1150), 판단 결과 디스플레이장치(100)에 출력될 영상 이미지에 미리 정해진 색이 포함된 경우에는 제1스위치(401) 및 제2스위치(402)를 동시에 제어하여(1250) 제1광원(311a)이 제1광을 방출하고 제2광원(311b)이 제2광을 방출하도록 제어할 수 있다(1350).
이에 따라, 제1광원(311a)으로부터 방출된 청색 광은 양자점 컬러 필터층(360)을 통과하여 상대적으로 작은 에너지의 녹색 광 및 적색 광으로 출력되고, 제2광원(311b)으로부터 방출된 자외선 광은 양자점 컬러 필터층(360)을 통과하여 상대적으로 큰 에너지의 녹색 광 및 적색 광으로 출력될 수 있다.
개시된 발명의 일 실시예에 따른 백 라이트 유닛(300), 디스플레이장치(100) 및 그 제어방법에 의하면, 백 라이트 유닛(300)에 포함되는 광원(311)에 대한 설계를 통해 양자점에 의한 색변환 효율을 증가시키고, 기존에 표현하지 못했던 깊이감 있는 색을 표현하여 디스플레이장치(100)의 색재현성을 높이는 효과가 있다. 또한, HDR(High Dynamic Range) 명암비가 향상된 색을 구현하여 좀 더 현실에 가까운 화질을 구현할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
100 : 디스플레이장치
110 : 영상 형성부
300 : 백 라이트 유닛
311a : 제1광원
311b : 제2광원
360 : 양자점 컬러 필터층
400 : 스위칭부
401 : 제1스위치
402 : 제2스위치
500 : 영상 신호 수신부
600 : 제어부
700 : 저장부

Claims (19)

  1. 제 1광을 방출하는 제1광원;
    상기 제1광보다 파장이 짧은 제2광을 방출하는 제2광원;
    외부로부터 입력되는 영상 신호를 수신하는 영상 신호 수신부;
    상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나를 동작시키는 스위칭부;
    상기 수신된 영상 신호의 밝기에 기초하여, 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나가 광을 방출하도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부;를 포함하는 디스플레이장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 제1광을 방출하도록 상기 제1광원을 동작시키는 제1스위치; 및
    상기 제2광을 방출하도록 상기 제2광원을 동작시키는 제2스위치;를 포함하는 디스플레이장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1광원이 방출하는 상기 제1광은, 청색 광(BL)을 포함하고,
    상기 제2광원이 방출하는 상기 제2광은, 미리 정해진 파장의 자외선 광(UV)을 포함하는 디스플레이장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신된 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 미만이면 상기 제1광원을 동작시켜 상기 제1광을 방출하도록 상기 제1스위치를 제어하는 디스플레이장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신된 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 이상이면 상기 제2광원을 동작시켜 상기 제2광을 방출하도록 상기 제2스위치를 제어하는 디스플레이장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수신된 영상 신호가 미리 정해진 색을 포함하는 신호이면, 상기 제1광원 및 상기 제2광원을 동작시켜 상기 제1광 및 상기 제2광을 방출하도록 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치를 제어하는 디스플레이장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1광원 및 상기 제2광원을 고정하는 지지체;를 포함하고,
    상기 제1광원 및 상기 제2광원은 미리 정해진 거리에 따라 상기 지지체에 이격되어 마련되는 디스플레이장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    광을 반사시키는 반사 시트;를 포함하고,
    상기 반사 시트는,
    상기 제1광원 및 상기 제2광원에 대응하는 위치에 형성된 관통 홀;을 포함하고, 상기 제1광원 및 상기 제2광원은 상기 관통 홀을 통과하여 상기 반사 시트의 전방으로 돌출되는 디스플레이 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출된 광의 색을 변환하는 양자점 컬러 필터층;을 포함하는 디스플레이장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 양자점 컬러 필터층은,
    상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 적색으로 변환시키는 적색광 변환부;
    상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 적색으로 변환시키는 녹색광 변환부; 및
    상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 투과시키는 광 투과부;를 포함하는 디스플레이장치.
  11. 제 1광을 방출하는 제1광원;
    상기 제1광보다 파장이 짧은 제2광을 방출하는 제2광원;
    상기 제1광원 및 상기 제2광원을 고정하는 지지체; 및
    상기 제1광 또는 상기 제2광 중 적어도 하나의 광을 반사시키는 반사 시트;를 포함하고,
    상기 반사 시트는,
    상기 제1광원 및 상기 제2광원에 대응하는 위치에 형성된 관통 홀;을 포함하고, 상기 제1광원 및 상기 제2광원은 상기 관통 홀을 통과하여 상기 반사 시트의 전방으로 돌출되는 백 라이트 유닛.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1광원이 방출하는 상기 제1광은, 청색 광을 포함하고,
    상기 제2광원이 방출하는 상기 제2광은, 미리 정해진 파장의 자외선 광을 포함하는 백 라이트 유닛.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출된 광의 색을 변환하는 양자점 컬러 필터층;을 포함하는 백 라이트 유닛.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 양자점 컬러 필터층은,
    상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 적색으로 변환시키는 적색광 변환부;
    상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 적색으로 변환시키는 녹색광 변환부; 및
    상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나로부터 방출되어 입사된 광을 투과시키는 광 투과부;를 포함하는 백 라이트 유닛.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제1광원 및 상기 제2광원은 미리 정해진 거리에 따라 상기 지지체에 이격되어 마련되는 백 라이트 유닛.
  16. 제1광을 방출하는 제1광원, 제2광을 방출하는 제2광원 및 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나를 동작시키는 스위칭부를 포함하는 디스플레이장치 제어방법에 있어서,
    외부로부터 입력되는 영상 신호를 수신하고;
    상기 수신된 영상 신호의 밝기를 미리 정해진 값과 비교하고;
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 제1광원 또는 상기 제2광원 중 적어도 하나가 광을 방출하도록 상기 스위칭부를 제어하는 디스플레이장치 제어방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 스위칭부를 제어하는 것은,
    상기 수신된 영상 신호의 밝기가 상기 미리 정해진 값 미만이면 상기 제1광원을 동작시켜 상기 제1광을 방출하도록 제1스위치를 제어하는 디스플레이장치 제어방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 스위칭부를 제어하는 것은,
    상기 수신된 영상 신호의 밝기가 미리 정해진 값 이상이면 상기 제2광원을 동작시켜 상기 제2광을 방출하도록 제2스위치를 제어하는 디스플레이장치 제어방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 스위칭부를 제어하는 것은,
    상기 수신된 영상 신호가 미리 정해진 색을 포함하는 신호이면, 상기 제1광원 및 상기 제2광원을 동작시켜 상기 제1광 및 상기 제2광을 방출하도록 상기 제1스위치 및 상기 제2스위치를 제어하는 디스플레이장치 제어방법.
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