KR20210021229A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20210021229A
KR20210021229A KR1020190100491A KR20190100491A KR20210021229A KR 20210021229 A KR20210021229 A KR 20210021229A KR 1020190100491 A KR1020190100491 A KR 1020190100491A KR 20190100491 A KR20190100491 A KR 20190100491A KR 20210021229 A KR20210021229 A KR 20210021229A
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KR
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light
display panel
guide plate
disposed
light guide
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KR1020190100491A
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방종욱
박장식
이주영
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치가 제공된다. 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 표시 패널, 제1 표시 패널의 일 측부에 제공된 제1 집광 소자, 제1 표시 패널의 하부에 배치된 도광판, 및 제1 표시 패널 및 도광판 사이에 배치된 제2 표시 패널을 포함하고, 제1 표시 패널은 발광 소자를 포함하고, 제2 표시 패널은 액정층을 포함하며, 제1 집광 소자는 외부 광을 도광판으로 전송한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 점차 커지고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting diode Display Device, OLED) 등과 같은 다양한 표시 장치가 개발되고 있다.
최근의 표시장치는 조도 센서를 탑재하여 외부 조도 환경에 따라 표시장치의 휘도를 조절하는 기능을 가지고 있다. 이는 외부 조도 환경에 따른 사용자의 시인성을 고려한 것으로, 표시 장치는 외부 조도가 높은 경우 휘도를 상승시키고 외부 조도가 낮은 경우엔 휘도를 감소시킨다.
유기 발광 표시 장치는 외부 조도가 높은 경우, 시인성을 높이기 위해 표시 패널의 구동 전류를 높여 표시 휘도를 상승시킨다. 이에 따라 표시 장치의 소비 전류가 높아질 수 있으며, 높아진 소비 전류로 인해 표시 장치의 배터리 사용 시간이 줄어들 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 외부 광을 이용하여 소비 전류의 증가 없이 표시 장치의 표시 휘도를 상승시킬 수 있는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 표시 패널, 상기 제1 표시 패널의 일 측부에 제공된 제1 집광 소자, 상기 제1 표시 패널의 하부에 배치된 도광판, 및 상기 제1 표시 패널 및 상기 도광판 사이에 배치된 제2 표시 패널을 포함하고, 상기 제1 표시 패널은 발광 소자를 포함하고, 제2 표시 패널은 액정층을 포함하며, 상기 제1 집광 소자는 외부 광을 상기 도광판으로 전송한다.
상기 표시 장치는 상기 도광판의 하부에 배치된 반사판을 더 포함할 수 있다.
상기 반사판은 평탄부 및 상기 평탄부로부터 돌출된 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부는 상기 제1 집광 소자와 중첩하여 배치될 수 있다.
상기 돌출부는 상기 제1 집광 소자로부터 상기 외부 광을 전송받고, 상기 외부 광을 상기 도광판 측으로 반사할 수 있다.
상기 평탄부 및 상기 돌출부는 일체로 형성될 수 있다.
상기 도광판은 상기 도광판의 하면 및 상기 도광판의 측면 사이에 형성된 경사면을 포함하되, 상기 경사면은 상기 반사판의 상기 돌출부의 형상에 대응할 수 있다.
상기 제1 표시 패널은 상기 발광 소자와 전기적으로 연결된 데이터 라인을 포함하되, 상기 제2 표시 패널은 상기 데이터 라인 및 상기 반사판 사이에 형성된 전계에 대응하여 광 투과율이 변화할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제2 표시 패널 및 상기 도광판 사이에 배치된 확산판을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 표시 패널 및 상기 제2 표시 패널과 중첩하여 배치된 색 변환층을 더 포함하되, 상기 색 변환층은 컬러 필터를 포함할 수 있다.
상기 색 변환층은 상기 제1 표시 패널 및 상기 제2 표시 패널 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 표시 패널은 적색광을 방출하는 적색 발광 소자, 녹색광을 방출하는 녹색 발광 소자, 및 청색광을 방출하는 청색 발광 소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 색 변환층은 상기 제1 표시 패널의 상부에 배치될 수 있다.
상기 제1 표시 패널은 적색광을 방출하는 적색 발광 소자, 녹색광을 방출하는 녹색 발광 소자, 청색광을 방출하는 청색 발광 소자, 및 백색광을 방출하는 백색 발광 소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 색 변환층은 상기 제1 표시 패널 및 상기 컬러 필터 사이에 배치되는 파장 변환 부재를 더 포함하되, 상기 파장 변환 부재는 양자점을 포함할 수 있다.
상기 제1 표시 패널은 청색광을 방출하는 청색 발광 소자를 포함할 수 있다.
상기 파장 변환 부재는 산란 입자를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 제1 표시 패널의 타 측부에 제2 집광 소자를 더 포함하되, 상기 제2 집광 소자는 외부 광을 상기 도광판으로 전송할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치는 액정 표시 패널, 상기 액정 표시 패널의 측부에 제공된 집광 소자, 상기 액정 표시 패널의 하부에 배치된 도광판, 및 상기 도광판의 일 측에 인접하여 배치된 광원을 포함하되, 상기 액정 표시 패널은 액정층을 포함하고, 상기 집광 소자는 외부 광을 상기 도광판으로 전송한다.
상기 표시 장치는 상기 도광판의 하부에 배치된 반사판을 더 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 액정 표시 패널의 상부에 배치된 색 변환층을 더 포함하되, 상기 색 변환층은 컬러 필터를 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 표시 영역에 인접한 입광 영역에 배치된 집광 소자를 통해 표시 장치의 내부로 외부 광을 입사시키고, 입사된 외부 광을 도광판 및 액정 패널을 통해 외부로 출사시킬 수 있다. 이에 따라, 소비 전류의 증가 없이 표시 휘도를 상승시킬 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 도 1의 A-A' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 도 3의 Q 영역을 확대한 단면도로서, 일 실시예에 따른 화소 유닛을 나타내는 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도로서, 도 1의 A-A' 선에 대응하는 단면도이다.
도 6은 도 5의 Q1 영역을 확대한 확대 단면도로서, 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 나타내는 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도로서, 도 1의 A-A' 선에 대응하는 단면도이다.
도 8은 도 7의 Q2 영역을 확대한 확대 단면도로서, 또 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 나타내는 도면이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9의 B-B' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 11은 도 10의 Q3 영역을 확대한 확대 단면도로서, 또 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 나타내는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 다양한 실시예들에 따른 표시 장치의 개략적인 사시도들이다.
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 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
본 명세서에서, “상부”, “탑”, “상면”은 제3 방향(D3)을 가리키고, “하부”, “바텀”, “하면”은 제3 방향(D3)의 반대 방향을 가리킨다. 또한, “우”, “좌”, “상”, “하”는 표시 장치(1000)를 평면에서 바라보았을 때의 방향을 가리킨다. 예를 들어, “상”은 제1 방향(D1), “하”는 제1 방향(D1)의 반대 방향, “우”는 제2 방향(D2), “좌”는 제2 방향(D2)의 반대 방향을 가리킨다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 평면상 직사각형 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1000)는 제1 방향(D1)의 장변과 제2 방향(D2)의 단변을 갖는 직사각형의 평면 형태를 가질 수 있다. 제1 방향(D1)의 장변과 제2 방향(D2)의 단변이 만나는 모서리는 직각으로 형성되거나 소정의 곡률을 갖도록 둥글게 형성될 수 있다. 표시 장치(1000)의 평면 형태는 직사각형에 한정되지 않고, 다른 다각형, 원형 또는 타원형으로 형성될 수도 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 표시 영역(DA), 비표시 영역(NDA), 및 입광 영역(LA)을 포함할 수 있다.
표시 영역(DA)은 영상을 표시하는 영역이고, 비표시 영역(NDA)은 영상을 표시하지 않는 영역일 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 주변에 위치할 수 있으며 표시 영역(DA)을 둘러쌀 수 있다.
입광 영역(LA)은 비표시 영역(NDA)에 포함되는 영역일 수 있고, 표시 영역(DA)의 적어도 일 측에 인접하여 위치할 수 있다. 도 1에서는 입광 영역(LA)이 표시 영역(DA)의 상측 단변에 인접하여 위치한 구조가 예시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 입광 영역(LA)은 표시 영역(DA)의 적어도 하나의 장변에 인접하여 위치할 수 있다. 또한, 표시 장치(1000)는 하나 이상의 입광 영역(LA)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입광 영역(LA)은 표시 영역(DA)의 일 장변 및 일 단변 모두에 인접하여 위치할 수도 있다.
입광 영역(LA)은 외부 광이 표시 장치(1000)의 내부로 입사되는 영역일 수 있다. 입광 영역(LA)에서 표시 장치(1000)의 내부로 입사된 외부 광은 입광 영역(LA) 및 표시 영역(DA)에 배치된 구성들에 의해 외부로 출사될 수 있다.
표시 장치(1000)는 영상을 표시하기 위한 소자 및 회로들, 예컨대 자발광 소자(self-light emitting element) 및 스위칭 소자 등과 같은 화소 회로를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서 상기 자발광 소자는 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode), 양자점 발광소자(Quantum dot Light Emitting Diode), 무기물 기반의 마이크로 발광 다이오드(예컨대 Micro LED), 무기물 기반의 나노 발광 다이오드(예컨대 nano LED) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 자발광 소자가 유기발광소자인 경우를 예로서 설명한다.
한편, 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 표시 영역(DA)에 인접하여 배치된 게이트 구동부(GDR), 데이터 구동부(DDR), 및 타이밍 제어부(TCON)를 포함할 수 있다.
표시 영역(DA)에는 스캔 라인들(GL1 내지 GLn, n은 양의 정수), 데이터 라인들(DL1 내지 DLm, m은 양의 정수), 및 화소(PX)가 위치할 수 있다. 스캔 라인들(GL1 내지 GLn)은 표시 영역(DA) 상에 일 방향(예컨대, 가로 방향)을 따라 연장되어 배치될 수 있고, 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)은 스캔 라인들(GL1 내지 GLn)과 교차하는 방향(예컨대, 세로 방향)을 따라 연장되어 배치될 수 있다.
화소(PX)는 가로 및 세로 방향을 따라 배치된 스캔 라인들(GL1 내지 GLn) 및 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 의해 구획된 영역(예를 들어, 화소 영역)에 배치될 수 있다.
화소(PX)는 표시 영역(DA) 내에 복수의 행 및 복수의 열을 가지는 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 화소(PX)는 스캔 라인들(GL1 내지 GLn) 중 적어도 하나 및 데이터 라인들(DL1 내지 DLm) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.
또한, 화소(PX)에는 제1 및 제2 전원들(VDD, VSS)이 제공될 수 있다. 제1 및 제2 전원들(VDD, VSS)은 화소(PX)의 동작에 필요한 전압들이며, 제1 전원(VDD)은 제2 전원(VSS)의 전압 레벨보다 높은 전압 레벨을 가질 수 있다.
게이트 구동부(GDR)는 타이밍 제어부(TCON)로부터 스캔 스타트 신호 및 클럭 신호와 같은 게이트 구동 제어 신호(GCS)를 수신할 수 있다. 게이트 구동부(GDR)에는 게이트 구동부(GDR)의 동작에 필요한 제3 전원 및 제4 전원이 더 제공될 수 있다. 예를 들어, 제3 전원은 논리 하이(logic high) 레벨의 전압이고, 제4 전원은 논리 노우(logic low) 레벨의 전압일 수 있다.
게이트 구동부(GDR)는 스캔 신호를 생성하고, 스캔 신호를 스캔 라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 제공할 수 있다. 게이트 구동부(GDR)는 게이트 구동 제어 신호(GCS)의 클럭 신호를 이용하여 펄스 형태의 개시 신호에 대응하는 펄스 형태의 스캔 신호를 순차적으로 생성 및 출력하는 시프트 레지스터(shift register)(또는, 스테이지)를 포함할 수 있다. 게이트 구동부(GDR)에서 생성된 펄스 형태의 스캔 신호는 각 화소(PX)에 인가될 수 있다.
데이터 구동부(DDR)는 타이밍 제어부(TCON)로부터 제공되는 영상 데이터(DATA2) 및 데이터 제어 신호(DCS)에 기초하여 데이터 신호들을 생성하고, 데이터 신호들을 화소(PX)에 제공할 수 있다. 여기서, 데이터 제어 신호(DCS)는 데이터 구동부(DDR)의 동작을 제어하는 신호이며, 유효 데이터 신호의 출력을 지시하는 로드 신호(또는, 데이터 인에이블 신호) 등을 포함할 수 있다. 화소(PX)는 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)을 통해 데이터 신호를 전달받을 수 있고, 데이터 신호에 대응하는 휘도로 발광할 수 있다.
타이밍 제어부(TCON)는 외부(예를 들어, 그래픽 프로세서)로부터 입력 영상 데이터(DATA1) 및 제어 신호(CS)를 수신하고, 제어 신호(CS)에 기초하여 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성하며, 입력 영상 데이터(DATA1)를 변환하여 영상 데이터(DATA2)를 생성할 수 있다.
도 3은 도 1의 A-A' 선을 따라 자른 단면도이다. 도 4는 도 3의 Q 영역을 확대한 단면도로서, 일 실시예에 따른 화소 유닛을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 표시 장치(1000)는 윈도우(100), 집광 소자(200), 제1 표시 패널(300), 색 변환층(400), 제2 표시 패널(500), 확산판(600), 도광판(700), 반사판(800), 및 브라켓(900)을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 표시 장치(1000)는 표시 영역(DA), 입광 영역(LA), 및 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 제1 표시 패널(300), 색 변환층(400), 제2 표시 패널(500), 및 확산판(600)은 표시 영역(DA)에 배치될 수 있고, 집광 소자(200)는 입광 영역(LA)에 배치될 수 있으며, 윈도우(100), 도광판(700), 및 반사판(800)은 표시 영역(DA) 및 입광 영역(LA)에 연장되어 배치될 수 있다.
한편, 브라켓(900)은 상술한 구성들이 배치될 공간을 마련하고, 외부 충격으로부터 보호할 수 있다. 구체적으로, 브라켓(900)은 윈도우(100), 집광 소자(200), 제1 표시 패널(300), 색 변환층(400), 제2 표시 패널(500), 확산판(600), 도광판(700), 반사판(800)을 지지할 수 있다. 브라켓(900)은 합성 수지 재질, 금속 재질 또는 이종의 재질이 결합된 결합체로 이루어질 수 있다.
윈도우(100)는 제1 표시 패널(300)의 상부에 배치될 수 있다. 이로 인해, 윈도우(100)는 제1 표시 패널(300)의 상면을 보호하는 기능을 할 수 있다. 윈도우(100)는 도 3과 같이 접착층(ADH)을 통해 제1 표시 패널(300) 및/또는 브라켓(900)에 부착될 수 있다. 접착층(ADH)은 투명 접착 필름(optically cleared adhesive film, OCA) 또는 투명 접착 레진(optically cleared resin, OCR)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
윈도우(100)는 투광성 재료로 이루어질 수 있으며, 예컨대 유리, 사파이어, 및/또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 윈도우(100)는 리지드(rigid)하거나 플렉시블(flexible)하게 형성될 수 있다.
집광 소자(200)는 입광 영역(LA) 내에 배치될 수 있다. 즉, 집광 소자(200)는 후술할 제1 표시 패널(300)의 측부에 제공될 수 있다. 일 실시예로 집광 소자(200)는 입광 영역(LA) 내에서 윈도우(100)의 하부에 배치될 수 있다. 집광 소자(200)가 윈도우(100)의 하부에 배치될 경우, 접착층(ADH)에 의해 부착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예로 집광 소자(200)는 윈도우(100) 내에 배치될 수 있다.
표시 장치(1000)의 입광 영역(LA)에 입사된 외부 광(EXL)은 윈도우(100)를 투과하여 집광 소자(200)에 입사될 수 있다. 집광 소자(200)는 입사된 외부 광(EXL)을 집광하여 제1 표시 패널(300) 하부의 도광판(700) 및 반사판(800)의 일 단부 측으로 전송할 수 있다. 여기서 외부 광(EXL)은 적색광, 녹색광, 및 청색광을 모두 포함하는 백색광일 수 있다.
도광판(700)은 빛의 진행 경로를 인도할 수 있다. 예컨대, 도광판(700)의 일 측에 입사된 빛은 도광판(700) 내부에서 전반사를 통해 도광판(700)에 전체적으로 분산될 수 있다.
도광판(700)은 대체로 다각 기둥 형상을 가질 수 있다. 표시 영역(DA)에서 도광판(700)의 상면이 위치하는 평면과 도광판(700)의 하면이 위치하는 평면은 대체로 평행할 수 있다. 즉, 표시 영역(DA)에서 도광판(700)은 대체로 균일한 두께를 가질 수 있다.
한편, 입광 영역(LA)에서 도광판(700)은 도광판(700)의 하면과 도광판(700)의 일 측면 사이에 위치한 경사면을 포함할 수 있다. 즉, 도광판(700)은 하면과 측면이 만나는 모서리를 깎아 형성된 챔퍼(chamfer)를 포함할 수 있으며, 형성된 챔퍼의 형상은 후술할 반사판(800)의 돌출부(820)의 형상과 대응할 수 있다.
도광판(700)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도광판(700)은 유리로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 플라스틱으로 이루어질 수도 있다.
반사판(800)은 도광판(700)의 하부에 배치될 수 있다. 반사판(800)은 반사율이 높은 금속 물질로 이루어질 수 있다. 일 실시예로, 반사판(800)은 은(Ag)을 포함하는 금속층일 수 있다. 반사판(800)은 평탄부(810) 및 돌출부(820)를 포함할 수 있다. 반사판(800)의 평탄부(810)는 표시 영역(DA) 및 입광 영역(LA)에 전체적으로 배치되고, 돌출부(820)는 입광 영역(LA)에서 평탄부(810)의 상면의 일 단부에 위치할 수 있다. 평탄부(810)와 돌출부(820)는 일체로 형성될 수 있다. 즉, 돌출부(820)는 평탄부(810)의 일 단부에서 경사면을 갖도록 돌출된 영역일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 평탄부(810)와 돌출부(820)는 서로 별개로 형성되어 부착될 수도 있다.
반사판(800)의 평탄부(810)는 도광판(700)의 하부로 출사된 빛을 반사하여 다시 도광판(700)의 내부로 진입시킬 수 있다. 예를 들어, 도광판(700)을 통해 표시 영역(DA) 측으로 진행하는 입사광(EXIL)을 반사하여 상측으로 출사시킬 수 있다.
반사판(800)의 돌출부(820)는 집광 소자(200)에 의해 집광되어 입사된 외부 광(EXL)을 표시 영역(DA) 측으로 진행하도록 반사할 수 있다. 다시 말해, 외부 광(EXL)은 반사판(800)의 돌출부(820)에 의해 반사되어 입사광(EXIL)으로서 도광판(700)을 따라 표시 영역(DA) 측으로 입사될 수 있다. 돌출부(820)의 경사면은 평탄부(810)와 소정의 각도를 이룰 수 있다. 예컨대, 돌출부(820)의 경사면은 평탄부(810)와 30도 내지 60도의 경사각을 가질 수 있다.
표시 영역(DA)의 일 부분을 확대한 도 4를 더 참조하여, 제1 표시 패널(300), 색 변환층(400), 제2 표시 패널(500), 및 확산판(600)에 대해 구체적으로 설명한다.
표시 영역(DA)에는 복수의 화소들(PX1, PX2, PX3)이 위치할 수 있고, 각 화소들(PX1, PX2, PX3)은 서로 다른 색상을 빛을 출사할 수 있다. 예를 들어, 제1 화소(PX1)는 적색광을 출사하는 적색 화소이고, 제2 화소(PX2)는 녹색광을 출사하는 녹색 화소이며, 제3 화소(PX3)는 청색광을 출사하는 청색 화소일 수 있다. 다만, 각 화소들(PX1, PX2, PX3)이 출사하는 광의 색상은 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예로, 각 화소들(PX1, PX2, PX3)이 출사하는 광의 색은 노랑(yellow), 마젠타(magenta), 및 시안(cyan)일 수도 있다. 서로 다른 색상의 빛을 출사하는 각 화소들(PX1, PX2, PX3)은 하나의 화소 유닛(PXU)을 구성할 수 있다.
표시 영역(DA)에서 제1 표시 패널(300)은 제1 베이스 기판(310), 제1 내지 제3 스위칭 소자들(T1 내지 T3), 절연막(320), 뱅크층(330), 제1 내지 제3 발광 소자들(ED1, ED2, ED3), 및 박막 봉지층(340)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED1, ED2, ED3)은 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 소자들일 수 있으며, 제1 표시 패널(300)은 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 패널일 수 있다.
제1 베이스 기판(310)은 광 투과성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 제1 베이스 기판(310)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
제1 베이스 기판(310) 상에는 각 화소들(PX1, PX2, PX3)마다 적어도 하나의 스위칭 소자들(T1, T2, T3)이 배치될 수 있다. 또한, 제1 베이스 기판(310) 상에는 각 스위칭 소자들(T1, T2, T3)에 구동 신호를 전달하는 데이터 라인들(DLa, DLb, DLc), 스캔 라인들(미도시), 및 전원 라인들(미도시)이 더 배치될 수 있다.
제1 내지 제3 스위칭 소자들(T1, T2, T3) 상에는 절연막(320)이 배치될 수 있다. 절연막(320)은 유기막으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 절연막(320)은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 이미드계 수지, 에스테륵셰 수지 등을 포함할 수 있다.
절연막(320) 상에는 각 화소들(PX1, PX2, PX3) 별로 화소 전극들(AE1, AE2, AE3)이 배치될 수 있다. 각 화소 전극들(AE1, AE2, AE3)은 절연막(320)을 관통하는 비아홀(via-hole)을 통해 스위칭 소자들(T1, T2, T3)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 화소 전극들(AE1, AE2, AE3)은 유기 발광 소자의 애노드 전극일 수 있다. 화소 전극들(AE1, AE2, AE3)은 정공 주입이 용이한 일함수가 높은 물질, 예컨대, 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide: ITO), 인듐-아연-산화물(Indium-Zinc-Oxide: IZO), 산화아연(Zinc Oxide: ZnO), 산화인듐(Induim Oxide: In2O3) 등을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 화소 전극들(AE1, AE2, AE3)은 ITO/Ag, Ag/ITO, ITO/Mg, ITO/MgF의 2층 구조 또는 ITO/Ag/ITO와 같은 다중층의 구조를 가질 수도 있다.
화소 전극들(AE1, AE2, AE3) 상에는 뱅크층(330)이 위치할 수 있다. 뱅크층(330)은 각 화소들(PX1, PX2, PX3)의 경계를 따라 배치될 수 있다. 뱅크층(330)은 격자 형상으로 형성되고 화소 전극들(AE1, AE2, AE3)을 적어도 부분적으로 노출하는 개구부를 포함할 수 있다.
각 화소들(PX1, PX2, PX3)은 발광 영역과 비발광 영역을 포함할 수 있고, 뱅크층(330)에 의해 각 영역들이 서로 구분될 수 있다. 즉, 뱅크층(330)에 의해 커버된 영역은 비발광 영역이고, 뱅크층(330)의 개구부에 의해 화소 전극들(AE1, AE2, AE3)이 노출된 영역이 발광 영역일 수 있다.
상기 개구부가 노출하는 영역의 크기는 서로 상이할 수 있다. 즉, 각 화소들(PX1, PX2, PX3)의 발광 영역의 면적은 서로 상이할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 각 발광 영역의 면적은 서로 동일할 수도 있다.
몇몇 실시예에서 뱅크층(330)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(polyphenylenesulfides resin) 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
뱅크층(330)의 개구부에 의해 노출된 화소 전극들(AE1, AE2, AE3) 상에는 유기층들(OL1, OL2, OL3)이 배치될 수 있다.
각 유기층들(OL1, OL2, OL3)은 서로 다른 색의 광을 방출하는 발광층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 유기층(OL1)은 적색광을 방출하는 적색 발광층을 포함하고, 제2 유기층(OL2)은 녹색광을 방출하는 녹색 발광층을 포함하며, 제3 유기층(OL3)은 청색광을 방출하는 청색 발광층을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 실시예로 각 유기층들(OL1, OL2, OL3)은 서로 동일한 색의 광을 방출하는 발광층을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 각 유기층들(OL1, OL2, OL3)은 정공 수송층(Hole Transport Layer; HTL) 또는 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 각 유기층들(OL1, OL2, OL3)은 복수의 발광층들을 포함하고, 발광층들 사이에 배치되는 전하 생성층(Charge Generation Layer; CGL)을 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 전하 생성층은 n형 전하 생성층 및 p형 전하 생성층을 포함할 수 있다.
유기층들(OL1, OL2, OL3) 상에는 공통 전극(CE)이 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 화소들(PX1, PX2, PX3)과 무관하게 전면(whole surface)적으로 배치될 수 있다.
화소 전극들(AE1, AE2, AE3)이 유기 발광 소자의 애노드 전극인 경우, 공통 전극(CE)은 유기 발광 소자의 캐소드 전극이 되며, 공통 전극(CE)은 전자 주입이 용이한 일함수가 낮은 물질, 예컨대 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag, Pt, Pd, Ni, Au Nd, Ir, Cr, BaF, Ba 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물 등)을 포함할 수 있다.
공통 전극(CE)은 투과성 또는 반투과성을 가질 수 있다. 상기한 일함수가 낮은 물질을 두께가 수십 내지 수백 옹스트롬 정도로 얇게 형성하는 경우, 공통 전극(CE)은 투과성 또는 반투과성을 가질 수 있다. 일함수가 낮은 금속 박막을 사용하는 경우, 투과성을 확보하면서 저항을 낮추기 위해, 공통 전극(CE)은 상기 금속 박막 상에 적층된 WxOx(tungsten oxide), TiO2(Titanium oxide), ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide), MgO(magnesium oxide) 등의 투명 도전성 물질층을 더 포함할 수 있다.
상술한 제1 화소 전극(AE1), 제1 유기층(OL1) 및 공통 전극(CE)은 제1 발광 소자(ED1)를 이루고, 제2 화소 전극(AE2), 제2 유기층(OL2) 및 공통 전극(CE)은 제2 발광 소자(ED2)를 이루고, 제3 화소 전극(AE3), 제3 유기층(OL3) 및 공통 전극(CE)은 제3 발광 소자(ED3)를 이룰 수 있다.
공통 전극(CE) 상에는 박막 봉지층(340)이 배치될 수 있다. 박막 봉지층(340)은 외부로부터 불순물 또는 수분 등이 침투하는 것을 방지하기 위해 발광 소자들(ED1, ED2, ED3) 상부에 배치되어 제1 표시 패널(300)을 밀봉하도록 배치될 수 있다.
박막 봉지층(340)은 화소들(PX1, PX2, PX3)과 무관하게 전면(whole surface)적으로 배치될 수 있다. 도면상 도시하지는 않았으나, 박막 봉지층(340)과 공통 전극(CE) 사이에 공통 전극(CE)을 커버하는 캡핑층이 더 배치될 수 있으며, 이러한 경우 박막 봉지층(340)은 캡핑층을 직접 커버할 수 있다.
박막 봉지층(340)은 공통 전극(CE) 상에 순차적으로 적층된 제1 봉지 무기막(341), 봉지 유기막(342) 및 제2 봉지 무기막(343)을 포함할 수 있다.
제1 봉지 무기막(341) 및 제2 봉지 무기막(343)은 각각 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물, 실리콘 산질화물(SiON), 리튬 플로라이드 등으로 이루어질 수 있다.
봉지 유기막(342)은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지 및 페릴렌계 수지 등으로 이루어질 수 있다.
제1 봉지 무기막(341)은 공통 전극(CE)의 일면 상에 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 하부의 단차를 반영하여 표면에 요철 형상을 포함할 수 있다. 제1 봉지 무기막(341)은 무기 물질로 이루어져 하부의 공통 전극(CE)의 요철 형상을 적어도 일부를 반영할 수 있다. 즉, 제1 봉지 무기막(341)은 공통 전극(CE)과 마찬가지로 표면에 요철 형상을 포함할 수 있다.
봉지 유기막(342)은 제1 봉지 무기막(341)의 일면 상에 배치될 수 있다. 봉지 유기막(342)은 제1 봉지 무기막(341)의 표면의 요철 형상을 채워 하부 단차를 완화하거나 평탄화할 수 있다.
제2 봉지 무기막(343)은 봉지 유기막(342)의 일면 상에 배치될 수 있다. 제2 봉지 무기막(343)은 봉지 유기막(342)의 표면 형상에 따라 대체적으로 평탄하게 형성될 수 있다.
박막 봉지층(340)의 구조가 상술한 예에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 박막 봉지층(340)의 적층 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
제1 표시 패널(300)의 하부에는 색 변환층(400)이 배치될 수 있다. 색 변환층(400)은 제2 베이스 기판(410), 차광 부재(420), 컬러 필터들(431, 432, 433), 및 오버 코트(440)를 포함할 수 있다.
제2 베이스 기판(410)은 광 투과성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 제2 베이스 기판(410)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
제2 베이스 기판(410) 상에는 차광 부재(420)가 배치될 수 있다. 차광 부재(420)는 각 화소들(PX1, PX2, PX3)의 경계를 따라 배치되고, 광의 투과를 차단할 수 있다. 예를 들어, 차광 부재(420)는 평면상 격자 형상으로 형성되고, 인접한 화소들(PX1, PX2, PX3) 간에 광이 침범하여 혼색이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
차광 부재(420)는 그라파이트(graphite), 카본 블랙(carbon black), 흑색 안료(black pigment), 또는 흑색 염료(black dye) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기물로 형성되거나 크롬(Cr)을 포함하는 금속 물질로 형성될 수 있으나, 광 투과를 차단하고 흡수할 수 있는 물질이라면 제한되지 않는다.
제2 베이스 기판(410) 및 차광 부재(420) 상에는 컬러 필터들(431, 432, 433)이 배치될 수 있다. 제1 컬러 필터(431)는 제1 화소(PX1)에 배치되고, 제2 컬러 필터(432)는 제2 화소(PX2)에 배치되며, 제3 컬러 필터(433)는 제3 화소(PX3)에 배치될 수 있다.
각 컬러 필터들(431, 432, 433)은 서로 다른 색의 광을 선택적으로 투과하되, 다른 색의 광을 흡수하여 진행을 차단할 수 있는 광 흡수형 필터일 수 있다. 예컨대, 제1 컬러 필터(431)는 적색광을 투과하되, 녹색광 및 청색광은 차단하고, 제2 컬러 필터(432)는 녹색광을 투과하되, 적색광 및 청색광은 차단하며, 제3 컬러 필터(433)는 청색광을 투과하되, 적색광 및 녹색광은 차단할 수 있다.
도 4는 각 컬러 필터들(431, 432, 433)이 서로 중첩하지 않는 구조를 예시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 컬러 필터들(431, 432, 433)은 차광 부재(420) 상에서 서로 적어도 일부가 중첩할 수 있다.
차광 부재(420) 및 컬러 필터들(431, 432, 433) 상에는 오버 코트(440)가 배치될 수 있다. 오버 코트(440)는 차광 부재(420) 및 컬러 필터들(431, 432, 433)에 의해 제2 베이스 기판(410) 상에 형성된 단차를 완화하여 평탄화할 수 있다.
색 변환층(400)의 하부에는 제2 표시 패널(500)이 배치될 수 있다. 제2 표시 패널(500)은 제1 액정 기판(510), 제2 액정 기판(520), 액정층(530), 및 편광판들(POL1, POL2)을 포함할 수 있다. 즉, 제2 표시 패널(500)은 액정층을 포함하는 액정 표시 패널일 수 있다.
제1 액정 기판(510) 및 제2 액정 기판(520)은 서로 대향하여 배치될 수 있고, 광 투과성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 액정 기판(510) 및 제2 액정 기판(520)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
제1 액정 기판(510) 및 제2 액정 기판(520)의 사이에는 액정층(530)이 개재될 수 있고, 액정층(530)은 액정(LC)을 포함할 수 있다. 액정층(530)에 전계가 형성될 경우, 형성된 전계에 따라 액정(LC)이 회전할 수 있다.
제1 편광판(POL1)은 제2 액정 기판(520)의 상부에는 배치될 수 있고, 제2 편광판(POL2)은 제1 액정 기판(510)의 하부에는 배치될 수 있다. 다만, 편광판들(POL1, POL2)의 배치는 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 편광판(POL1)이 제2 액정 기판(520) 및 액정층(530) 사이에 배치되거나, 제2 편광판(POL2)이 제1 액정 기판(510) 및 액정층(530) 사이에 배치될 수도 있다. 제1 및 제2 편광판들(POL1, POL2)은 반사형 편광판일 수 있다. 제1 및 제2 편광판들(POL1, POL2)은 투과축과 평행한 편광 성분의 광은 투과하되, 반사축과 평행한 편광 성분의 광은 반사할 수 있다. 제1 편광판(POL1) 및 제2 편광판(POL2)의 투과축은 서로 교차할 수 있다.
제2 표시 패널(500)을 투과하는 광은 제2 표시 패널(500)에 형성된 전계에 따라 투과율이 달라질 수 있다.
제2 표시 패널(500)의 하부에는 확산판(600)이 배치될 수 있다. 확산판(600)은 광 확산 입자를 포함하는 필름 또는 수지일 수 있다. 확산판(600)은 확산판(600)에 입사된 광을 확산시켜 전체적으로 균일한 광이 출사되도록 할 수 있다.
확산판(600)의 하부에는 상술한 도광판(700) 및 반사판(800)이 배치될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 입광 영역(LA)의 집광 소자(200)를 통해 표시 장치(1000)의 내부에 입사된 외부 광(EXL)은 도광판(700) 및 반사판(800)의 일 단부로 입사될 수 있다. 특히, 집광 소자(200)는 외부 광(EXL)이 반사판(800)의 돌출부(820) 측을 향하도록 집광할 수 있다.
이에 따라, 외부 광(EXL)은 반사판(800)의 일 단부에 마련된 돌출부(820)에 의해 반사되어 입사광(EXIL)으로서 도광판(700)을 통해 표시 영역(DA) 측으로 진행할 수 있다.
입사광(EXIL)은 도광판(700)을 따라 표시 영역(DA)에 전체적으로 분산될 수 있다. 도광판(700)의 내부 광로를 따라 진행하는 입사광(EXIL) 중 도광판(700)의 하면을 향하는 입사광(EXIL)은 도광판(700)의 하부에 배치된 반사판(800)에 의해 상부로 반사될 수 있고, 도광판(700)의 상면을 향하는 입사광(EXIL)은 입사각에 따라 도광판(700)의 상면에서 반사되어 도광판(700) 내부로 다시 진입하거나, 굴절되어 확산판(600) 측으로 투과할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 도광판(700)의 하면에서 반사판(800)에 의해 반사되거나, 상면에서 굴절되어 도광판(700)을 투과하는 입사광(EXIL)은 투과광들(RL1, RL2, RL3)로서 확산판(600) 측으로 진행할 수 있다.
제1 내지 제3 투과광들(RL1, RL2, RL3)은 확산판(600)에 의해 표시 영역(DA)에 고르게 분산될 수 있다. 제1 투과광(RL1)은 제1 화소(PX1)에서 제2 표시 패널(500) 측으로 투과하는 광이고, 제2 투과광(RL2)은 제2 화소(PX2)에서 제2 표시 패널(500) 측으로 투과하는 광이며, 제3 투과광(RL3)은 제3 화소(PX3)에서 제2 표시 패널(500) 측으로 투과하는 광일 수 있다.
제1 표시 패널(300)의 데이터 라인들(DLa, DLb, DLc)과 반사판(800) 사이에 전계가 형성될 수 있다. 이에 따라 액정층(530)의 액정(LC)이 회전하여 제2 표시 패널(500)의 투과율이 달라질 수 있고, 투과광들(RL1, RL2, RL3)이 제2 표시 패널(500)을 투과하여 외부로 출사될 수 있다.
예를 들어, 제1 화소(PX1)의 제1 발광 소자(ED1)가 구동하지 않는 경우, 제2 표시 패널(500)에 전계가 형성되지 않아 제1 투과광(RL1)이 제2 표시 패널(500)에 의해 차단될 수 있다. 한편, 제1 화소(PX1)의 제1 발광 소자(ED1)를 구동하기 위해, 제1 데이터 라인(DLa)에 데이터 신호가 인가되면, 제1 데이터 라인(DLa)과 반사판(800) 사이에 전계가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 화소(PX1)에서의 제2 표시 패널(500)의 투과율은 변화하여 제1 투과광(RL1)이 제2 표시 패널(500)을 투과할 수 있고, 색 변환층(400) 및 제1 표시 패널(300)을 투과하여 외부로 출사될 수 있다.
일 실시예로, 반사판(800)에는 별도의 전압이 인가되지 않을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예로, 반사판(800)에는 별도의 전압을 인가될 수 있다. 이 경우, 제1 표시 패널(300)의 데이터 라인들(DLa, DLb, DLc)과 반사판(800) 사이에 강한 전계가 형성될 수 있고, 제2 표시 패널(500)의 액정(LC)이 충분히 회전할 수 있다.
제2 표시 패널(500)을 투과한 투과광들(RL1, RL2, RL3)은 색 변환층(400)에 입사될 수 있다. 색 변환층(400)은 컬러 필터들(431, 432, 433)을 포함할 수 있고, 컬러 필터들(431, 432, 433)에 의해 투과광들(RL1, RL2, RL3)의 색이 변화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 표시 장치(1000)에 입사된 외부 광(EXL)은 적색광, 녹색광, 및 청색광을 모두 포함하는 백색광일 수 있고, 이에 따라 도광판(700) 내부로 입사된 입사광(EXIL) 및 도광판(700)을 투과한 투과광들(RL1, RL2, RL3)도 적색광, 녹색광, 및 청색광을 모두 포함하는 백색광일 수 있다.
투과광들(RL1, RL2, RL3)은 컬러 필터들(431, 432, 433)에 의해 각각 일부 색의 광만 투과하고, 나머지 색의 광은 흡수될 수 있다.
예를 들어, 제1 화소(PX1)의 제1 컬러 필터(431)는 제2 표시 패널(500)을 투과한 제1 투과광(RL1)의 적색광만 투과하고, 녹색광 및 청색광은 흡수할 수 있다. 즉, 제1 컬러 필터(431)를 투과한 제1 투과광(RL1)은 적색광일 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 컬러 필터(432)를 투과한 제2 투과광(RL2)은 녹색광이고, 제3 컬러 필터(433)를 투과한 제3 투과광(RL3)은 청색광일 수 있다.
색 변환층(400)을 투과한 투과광들(RL1, RL2, RL3)은 제1 표시 패널(300)의 제1 내지 제3 발광 소자들(ED1, ED2, ED3)에서 방출된 광들과 함께 외부로 출사될 수 있다.
구체적으로, 제1 발광 소자(ED1)는 적색 발광층을 포함하는 제1 유기층(OL1)에 의해 적색광을 방출할 수 있고, 제1 컬러 필터(431)를 투과한 적색의 제1 투과광(RL1)은 제1 발광 소자(ED1)에서 방출된 적색광과 함께 외부로 출사될 수 있다. 제2 발광 소자(ED2)는 녹색 발광층을 포함하는 제2 유기층(OL2)에 의해 녹색광을 방출할 수 있고, 제2 컬러 필터(432)를 투과한 녹색의 제2 투과광(RL2)은 제2 발광 소자(ED2)에서 방출된 녹색광과 함께 외부로 출사될 수 있다. 제3 발광 소자(ED3)는 청색 발광층을 포함하는 제3 유기층(OL3)에 의해 청색광을 방출할 수 있고, 제3 컬러 필터(433)를 투과한 청색의 제3 투과광(RL3)은 제3 발광 소자(ED3)에서 방출된 청색광과 함께 외부로 출사될 수 있다.
이에 따라, 제1 내지 제3 화소들(PX1, PX2, PX3)이 외부로 출사하는 광의 휘도는 발광 소자들(ED1, ED2, ED3)만이 방출하는 광의 휘도보다 높을 수 있다.
상술한 바와 같이, 표시 장치(1000)의 입광 영역(LA)에 배치된 집광 소자(200)에 의해, 외부 광(EXL)이 도광판(700) 및 반사판(800)의 일 단부로 집광되어 입사될 수 있고, 반사판(800)의 돌출부(820)에 의해 표시 영역(DA) 측으로 입사광(EXIL)으로서 진행할 수 있다. 입사광(EXIL)은 도광판(700)에 고르게 분산되어 확산판(600) 측으로 투과광들(RL1, RL2, RL3)로서 진행할 수 있다. 투과광들(RL1, RL2, RL3)은 확산판(600)에 의해 전체적으로 균일하게 확산되어 제2 표시 패널(500) 측으로 진행할 수 있다.
제1 표시 패널(300)의 각 발광 소자들(ED1, ED2, ED3)을 구동하기 위해, 데이터 라인들(DLa, DLb, DLc)에는 데이터 신호가 인가될 수 있고, 데이터 라인들(DLa, DLb, DLc)에 인가된 데이터 신호에 따라 데이터 라인들(DLa, DLb, DLc)과 반사판(800) 사이에 전계가 형성될 수 있다. 형성된 전계에 의해 제2 표시 패널(500) 내부의 액정(LC)은 회전할 수 있고, 이에 따라 제2 표시 패널(500)의 광 투과율이 변화하여, 확산판(600)에서 출사된 광들이 제2 표시 패널(500)을 투과할 수 있다.
발광 소자들(ED1, ED2, ED3)의 동작에 따라 제2 표시 패널(500)을 투과한 광들은 색 변환층(400)에 입사할 수 있고, 색 변환층(400)의 컬러 필터들(431, 432, 433)에 의해 각각 적색광, 녹색광, 및 청색광이 투과되어 외부로 출사될 수 있다. 즉, 색 변환층(400)을 투과한 광들은 각 화소들(PX1, PX2, PX3)의 각 발광 소자들(ED1, ED2, ED3)이 방출하는 광들과 함께 외부로 출사될 수 있다.
이처럼 표시 장치(1000)는 외부 광(EXL)을 이용하여 도광판(700) 및 제2 표시 패널(500)을 통해 발광 소자들(ED1, ED2, ED3)의 소비 전류의 증가 없이 표시 휘도를 증가시킬 수 있다. 외부 광(EXL)의 광량이 높아질수록 더욱 많은 광들이 표시 장치(1000)의 내부로 입사될 수 있으며, 이에 따라 제2 표시 패널(500)을 투과하여 외부로 출사되는 광도 증가할 수 있다. 즉, 표시 장치(1000)는 외부 광의 광량에 대응하여 표시 장치(1000)의 표시 휘도를 조절할 수 있다.
이하, 표시 장치의 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호로 지칭하고, 그 설명을 생략하거나 간략화하고, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 5는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도로서, 도 1의 A-A' 선에 대응하는 단면도이다. 도 6은 도 5의 Q1 영역을 확대한 확대 단면도로서, 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6의 실시예는 앞서 설명한 도 3 및 도 4의 실시예와 비교하여 각 발광 소자들(ED1_1, ED2_1, ED3_1)이 동일한 유기층(OL4)을 포함하여 동일한 색의 광을 방출하는 점 및 색 변환층(400_1)이 제1 표시 패널(300_1)의 상부에 배치되는 점에서 차이가 있다.
도 3 및 도 4에 결부하여 도 5 및 도 6을 더 참조하면, 표시 장치(1001)는 집광 소자(200), 제1 표시 패널(300_1), 색 변환층(400_1), 제2 표시 패널(500), 확산판(600), 도광판(700), 및 반사판(800)을 포함할 수 있다.
제1 표시 패널(300_1), 색 변환층(400_1), 제2 표시 패널(500), 및 확산판(600)은 표시 영역(DA)에 배치될 수 있고, 집광 소자(200)는 입광 영역(LA)에 배치될 수 있으며, 도광판(700), 및 반사판(800)은 표시 영역(DA) 및 입광 영역(LA)에 연장되어 배치될 수 있다.
입광 영역(LA)의 집광 소자(200)를 통해 표시 장치(1001)의 내부로 입사된 외부 광은 도광판(700) 및 확산판(600)에 의해 고르게 분산되어 제2 표시 패널(500) 측으로 진행할 수 있다. 제1 표시 패널(300_1)의 각 발광 소자들(ED1_1, ED2_1, ED3_1)의 동작에 따라, 데이터 라인들(DLa, DLb, DLc)과 반사판(800) 사이에 전계가 형성될 수 있고, 제2 표시 패널(500)의 광 투과율이 변화할 수 있다. 제2 표시 패널(500)의 투과율 변화에 따라 표시 장치(1001)의 내부로 입사된 외부 광들은 제2 표시 패널(500)을 투과할 수 있고, 제1 표시 패널(300_1) 및 색 변환층(400_1)을 투과하여 외부로 출사될 수 있다.
제1 표시 패널(300_1)의 각 발광 소자들(ED1_1, ED2_1, ED3_1)은 서로 동일한 색의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자들(ED1_1, ED2_1, ED3_1)이 각각 포함하는 제4 유기층(OL4)은 백색 발광층을 포함할 수 있고, 각 발광 소자들(ED1_1, ED2_1, ED3_1)이 방출하는 광은 백색광일 수 있다. 일 실시예로, 제4 유기층(OL4)은 다중층 구조를 포함할 수 있으며, 복수의 발광층을 포함할 수 있다.
각 발광 소자들(ED1_1, ED2_1, ED3_1)에서 방출된 백색광은 제1 표시 패널(300_1)의 상부에 배치된 색 변환층(400_1)에 입사될 수 있다. 색 변환층(400_1)에 입사된 백색광은 색이 변환되어 외부로 출사될 수 있다. 예를 들어, 색 변환층(400_1)의 제1 내지 제3 컬러 필터들(431, 432, 433)에 의해, 제1 컬러 필터(431)를 투과한 백색광은 적색광으로, 제2 컬러 필터(432)를 투과한 백색광은 녹색광으로, 제3 컬러 필터(433)를 투과한 백색광은 청색광으로 변환되어 외부로 출사될 수 있다. 또한, 제2 표시 패널(500)을 투과한 외부 광들도 색 변환층(400_1)에 의해 색이 변환되어 외부로 출사될 수 있다.
이에 따라, 표시 장치(1001)의 각 화소들(PX1, PX2, PX3)은 서로 다른 색의 광을 외부로 출사할 수 있고, 각 화소들(PX1, PX2, PX3)은 하나의 화소 유닛(PXU1)을 구성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 표시 장치(1001)가 외부로 출사하는 광은 발광 소자들(ED1_1, ED2_1, ED3_1)에서 방출된 광 및 집광 소자(200)에 의해 표시 장치(1001)의 내부로 입사된 외부 광을 포함할 수 있으며, 발광 소자들(ED1_1, ED2_1, ED3_1)의 소비 전류의 증가 없이, 외부 밝기에 대응하여 표시 장치(1001)의 표시 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도로서, 도 1의 A-A' 선에 대응하는 단면도이다. 도 8은 도 7의 Q2 영역을 확대한 확대 단면도로서, 또 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6의 실시예는 앞서 설명한 도 3 및 도 4의 실시예와 비교하여 각 발광 소자들(ED1_1, ED2_1, ED3_1)이 동일한 유기층(OL4)을 포함하여 동일한 색의 광을 방출하는 점 및 색 변환층(400_1)이 제1 표시 패널(300_1)의 상부에 배치되는 점에서 차이가 있다.
도 7 및 도 8의 실시예는 도 5 및 도 6의 실시예와 비교하여, 색 변환층(400_2)이 파장 변환 부재들(451, 452) 및 광 산란 부재(453)를 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 이하, 상술한 실시예와 차이점 위주로 설명한다.
제1 표시 패널(300_2)의 각 발광 소자들(ED1_2, ED2_2, ED3_2)은 동일한 유기층(OL5)을 포함할 수 있다. 예컨대, 발광 소자들(ED1_2, ED2_2, ED3_2)이 각각 포함하는 제5 유기층(OL5)은 청색 발광층을 포함할 수 있고, 각 발광 소자들(ED1_2, ED2_2, ED3_2)이 방출하는 광은 청색광일 수 있다. 일 실시예로, 제5 유기층(OL5)은 다중층 구조를 포함할 수 있으며, 복수의 발광층을 포함할 수 있다.
각 발광 소자들(ED1_2, ED2_2, ED3_2)에서 방출된 청색광은 제1 표시 패널(300_2)의 상부에 배치된 색 변환층(400_2)에 입사될 수 있다. 색 변환층(400_2)에 입사된 청색광은 색이 변환되어 외부로 출사될 수 있다.
색 변환층(400_2)은 제1 내지 제3 컬러 필터들(431, 432, 433)을 포함할 수 있다. 또한, 색 변환층(400_2)은 컬러 필터들(431, 432, 433)과 제1 표시 패널(300_2) 사이에 배치된 파장 변환 부재들(451, 452) 및 광 산란 부재(453)를 더 포함할 수 있다.
제1 파장 변환 부재(451)는 제1 화소(PX1)에 배치되고, 제2 화소(PX2) 및 제3 화소(PX3)에는 배치되지 않을 수 있다. 제1 파장 변환 부재(451)는 입사광의 파장을 변환하여 출사할 수 있다. 즉, 제1 파장 변환 부재(451)는 입사광의 색을 변환하여 출사할 수 있다. 예를 들어, 제1 파장 변환 부재(451)는 청색광을 적색광으로 변환하여 출사할 수 있다.
제1 파장 변환 부재(451)는 베이스 수지(BS) 및 베이스 수지(BS) 내에 분산된 제1 파장 변환 입자(QD1)를 포함할 수 있으며, 베이스 수지(BS) 내에 분산된 산란 입자(SC)를 더 포함할 수 있다.
베이스 수지(BS)는 광 투과율이 높고, 제1 파장 변환 입자(QD1) 및 산란 입자(SC)에 대한 분산 특성이 우수한 재료이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 베이스 수지(BS)는 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 카도계 수지, 또는 이미드계 수지 등의 유기 재료를 포함할 수 있다.
제1 파장 변환 입자(QD1)는 입사광의 파장을 변환할 수 있다. 제1 파장 변환 입자(QD1)의 예로는 양자점, 양자 막대, 또는 형광체 등을 들 수 있다. 양자점은 전자가 전도대에서 가전자대로 전이하면서 특정 파장의 광을 방출하는 입자상 물질일 수 있다.
양자점은 반도체 나노 결정 물질일 수 있다. 양자점은 조성 및 크기에 따라 특정 밴드갭을 가져 빛을 흡수한 후 고유의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 양자점의 반도체 나노 결정의 예로는 나노 결정, II-VI족계 화합물 나노 결정, III-V족계 화합물 나노 결정, IV-VI족계 나노 결정 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, IV족계 나노 결정은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 또는 탄화규소(silicon carbide, SiC), 규소-게르마늄(SiGe) 등의 이원소 화합물 등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, II-VI족계 화합물 나노 결정은 CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, MgSe, MgS 및 이들의 혼합물 등의 이원소 화합물, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, HgZnTe, MgZnSe, MgZnS 및 이들의 혼합물 등의 삼원소 화합물, 또는 HgZnTeS, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe 및 이들의 혼합물 등의 사원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, III-V족계 화합물 나노 결정은 GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb 및 이들의 혼합물 등의 이원소 화합물, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InGaP, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb 및 이들의 혼합물 등의 삼원소 화합물, 또는 GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb 및 이들의 혼합물 등의 사원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
IV-VI족계 나노 결정은 SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe 및 이들의 혼합물 등의 이원소 화합물, SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe 및 이들의 혼합물 등의 삼원소 화합물, 또는 SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe 및 이들의 혼합물 등의 사원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
양자점의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 형태의 것으로 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm) 또는 큐빅 형태의 나노 입자, 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등을 들 수 있다. 전술한 이원소 화합물, 삼원소 화합물 또는 사원소 화합물은 균일한 농도로 입자 내에 존재하거나, 농도 분포가 부분적으로 다른 상태로 나누어져 동일 입자 내에 존재할 수 있다.
양자점은 전술한 나노 결정을 포함하는 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 코어와 쉘의 계면은 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다. 양자점의 쉘은 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층의 역할 및/또는 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 챠징층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다. 상기 쉘은 단일층 또는 다중층일 수 있다. 양자점의 쉘의 예로는 금속 또는 비금속의 산화물, 반도체 화합물 또는 이들의 조합 등을 들 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 또는 비금속의 산화물은 SiO2, Al2O3, TiO2, ZnO, MnO, Mn2O3, Mn3O4, CuO, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CoO, Co3O4, NiO 등의 이원소 화합물, 또는 MgAl2O4, CoFe2O4, NiFe2O4, CoMn2O4등의 삼원소 화합물을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또, 상기 반도체 화합물은 CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSeS, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, InSb, AlAs, AlP, AlSb등을 예시할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 파장 변환 입자(QD1)가 방출하는 광은 약 45nm 이하, 또는 약 40nm 이하, 또는 약 30nm 이하의 발광 파장 스펙트럼 반치폭(full width of half maximum, FWHM)을 가질 수 있으며, 이를 통해 표시 장치가 표시하는 색의 색 순도와 색 재현성은 개선될 수 있다. 또한, 제1 파장 변환 입자(QD1)가 방출하는 광은 입사광의 입사 방향과 무관하게 여러 방향을 향하여 방출될 수 있다. 이를 통해 표시 장치의 측면 시인성이 개선될 수 있다.
제1 발광 소자(ED1_2)에서 제공된 청색광 중 일부는 제1 파장 변환 입자(QD1)에 의해 적색광으로 변환되지 않을 수 있다. 제1 파장 변환 부재(451)에 의해 변환되지 않고 제1 컬러 필터(431)에 입사한 광은 차단될 수 있다. 반면, 제1 파장 변환 부재(451)에 의해 변환된 적색광은 제1 컬러 필터(431)를 투과하여 외부로 출사될 수 있다. 이에 따라 제1 화소(PX1)에서 외부로 출사되는 광은 적색광일 수 있다.
산란 입자(SC)는 베이스 수지(BS)와 상이한 굴절률을 가지고 베이스 수지(BS)와 광학 계면을 형성할 수 있다. 산란 입자(SC)는 투과광의 적어도 일부를 산란시킬 수 있는 재료이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 금속 산화물 입자 또는 유기 입자일 수 있다. 상기 금속 산화물로는 산화 티타늄(TiO2), 산화 지르코늄(ZrO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 인듐(In2O3), 산화 아연(ZnO) 또는 산화 주석(SnO2) 등을 예시할 수 있고, 상기 유기 입자 재료로는 아크릴계 수지 또는 우레탄계 수지 등을 예시할 수 있다. 산란 입자(SC)는 제1 파장 변환 부재(451)를 투과하는 광의 파장을 실질적으로 변환시키지 않으면서 입사광의 입사 방향과 무관하게 무작위한 방향으로 광을 산란시킬 수 있다. 이를 통해 제1 파장 변환 부재(451)를 투과하는 광의 경로 길이를 증가시킬 수 있고, 제1 파장 변환 입자(QD1)에 의한 색 변환 효율을 증가시킬 수 있다.
제2 파장 변환 부재(452)는 제2 화소(PX2)에 배치되고, 제1 화소(PX1) 및 제3 화소(PX3)에는 배치되지 않을 수 있다. 제2 파장 변환 부재(452)는 입사광의 파장을 변환하여 출사할 수 있다. 즉, 제2 파장 변환 부재(452)는 입사광의 색을 변환하여 출사할 수 있다. 예를 들어, 제2 파장 변환 부재(452)는 청색광을 녹색광으로 변환하여 출사할 수 있다.
제2 파장 변환 부재(452)는 베이스 수지(BS) 및 베이스 수지(BS) 내에 분산된 제2 파장 변환 입자(QD2)를 포함할 수 있으며, 베이스 수지(BS) 내에 분산된 산란 입자(SC)를 더 포함할 수 있다.
제2 파장 변환 부재(452)가 포함하는 베이스 수지(BS) 및 산란 입자(SC)는 제1 파장 변환 부재(451)와 실질적으로 동일할 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략한다.
제2 파장 변환 입자(QD2)의 예로는 양자점, 양자 막대 또는 형광체 등을 들 수 있다. 제2 파장 변환 입자(QD2)에 대한 보다 구체적인 설명은 제1 파장 변환 부재(451)의 설명에서 상술한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 바, 구체적인 설명은 생략한다.
제2 파장 변환 부재(452)에는 제2 발광 소자(ED2_2)에서 방출된 청색광이 제공될 수 있으며, 제2 파장 변환 입자(QD2)는 제2 발광 소자(ED2_2)에서 제공된 광을 녹색광으로 변환하여 방출할 수 있다.
제2 발광 소자(ED2_2)에서 제공된 광 중 일부는 제2 파장 변환 입자(QD2)에 의해 녹색광으로 변환되지 않을 수 있으며, 이는 제2 컬러 필터(432)에 의해 차단될 수 있다. 반면, 제2 발광 소자(ED2_2)에서 제공된 광 중 제2 파장 변환 부재(452)에 의해 변환된 녹색광은 제2 컬러 필터(432)를 투과하여 외부로 출사된다. 이에 따라 제2 화소(PX2)에서 외부로 출사되는 광은 녹색광일 수 있다.
광 산란 부재(453)는 제3 화소(PX3) 내에 위치하고 제1 화소(PX1) 및 제2 화소(PX2)에는 위치하지 않을 수 있다. 광 산란 부재(453)는 입사광을 투과시킬 수 있다.
광 산란 부재(453)는 베이스 수지(BS) 및 베이스 수지(BS) 내에 분산된 산란 입자(SC)를 더 포함할 수 있다.
광 산란 부재(453)의 베이스 수지(BS) 및 산란 입자(SC)는 상술한 제1 및 제2 파장 변환 부재들(451, 452)과 실질적으로 동일할 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략한다.
산란 입자(SC)는 광 산란 부재(453)를 투과하는 광의 파장을 실질적으로 변환시키지 않으면서 입사광의 입사 방향과 무관하게 무작위한 방향으로 광을 산란시킬 수 있다. 이를 통해 광 산란 부재(453)를 투과하는 광의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
제3 발광 소자(ED3_2)으로부터 제공된 청색광은 광 산란 부재(453) 및 제3 컬러 필터(433)를 투과하여 외부로 출사된다. 즉, 제3 화소(PX3)에서 출사되는 광은 제3 발광 소자(ED3_2)에서 방출된 광과 동일한 파장을 가질 수 있다. 실시예에 따라, 제3 컬러 필터(433)는 생략될 수 있다. 이 경우, 제3 발광 소자(ED3_2)에서 방출된 광은 광 산란 부재(453)에 의해 산란되어 외부로 출사될 수 있다.
제1 파장 변환 부재(451), 제2 파장 변환 부재(452), 및 광 산란 부재(453)의 면적은 각 화소들(PX1, PX2, PX3)에 대응하여 서로 면적이 상이할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 제1 파장 변환 부재(451), 제2 파장 변환 부재(452), 및 광 산란 부재(453)의 면적이 서로 동일할 수도 있다.
한편, 제1 파장 변환 부재(451), 제2 파장 변환 부재(452) 및 광 산란 부재(453)의 높이(두께)는 실질적으로 동일할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 이들의 높이는 각각 상이하거나 이들 중 두 구성의 높이는 동일하나 다른 구성의 높이는 상이할 수 있다.
상술한 바와 같이, 색 변환층(400_2)의 제1 파장 변환 부재(451), 제2 파장 변환 부재(452), 및 광 산란 부재(453)에 의해, 제1 파장 변환 부재(451)를 투과한 청색광은 적색광으로, 제2 파장 변환 부재(452)를 투과한 청색광은 녹색광으로 변환되어 외부로 출사될 수 있다. 또한, 색 변환층(400_2)에 입사된 광은 제1 파장 변환 부재(451), 제2 파장 변환 부재(452), 및 광 산란 부재(453)에 포함된 산란 입자(SC)에 의해 산란되어 외부로 출사될 수 있다.
표시 장치(1002)의 각 화소들(PX1, PX2, PX3)은 서로 다른 색의 광을 외부로 출사할 수 있고, 각 화소들(PX1, PX2, PX3)은 하나의 화소 유닛(PXU2)을 구성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 표시 장치(1002)가 외부로 출사하는 광은 발광 소자들(ED1_2, ED2_2, ED3_2)에서 방출된 광 및 집광 소자(200)에 의해 표시 장치(1002)의 내부로 입사된 외부 광을 포함할 수 있으며, 발광 소자들(ED1_2, ED2_2, ED3_2)의 소비 전류의 증가 없이, 외부 밝기에 대응하여 표시 장치(1002)의 표시 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 표시 장치(1002)는 색 변환층(400_2) 내부에 포함된 제1 파장 변환 부재(451), 제2 파장 변환 부재(452), 및 광 산란 부재(453)를 통해, 색 재현성 및 측면 시인성이 개선된 광을 외부로 출사할 수 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 사시도이다. 도 10은 도 9의 B-B' 선을 따라 자른 단면도이다. 도 11은 도 10의 Q3 영역을 확대한 확대 단면도로서, 또 다른 실시예에 따른 화소 유닛을 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 11의 실시예는 도 3 및 도 4의 실시예와 비교하여 제1 표시 패널(300)이 생략되고, 액정 표시 패널(500_3)이 포함되는 점에서 차이가 있다. 즉, 도 9 내지 도 11의 실시예는 유기 발광 소자를 포함하는 유기 발광 표시 장치가 아닌 액정 표시 패널(500_3)을 포함하는 액정 표시 장치인 점에서 차이가 있다. 이하, 도 3 및 도 4의 실시예와 차이점을 위주로 설명한다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 표시 장치(1003)는 집광 소자(200), 색 변환층(400), 액정 표시 패널(500_3), 확산판(600), 도광판(700), 및 반사판(800)을 포함할 수 있다. 또한, 표시 장치(1003)는 도광판(700)의 일 측에 인접하여 배치된 광원(LS)을 더 포함할 수 있다.
색 변환층(400), 액정 표시 패널(500_3), 및 확산판(600)은 표시 영역(DA)에 배치될 수 있고, 집광 소자(200)는 입광 영역(LA)에 배치될 수 있으며, 도광판(700), 및 반사판(800)은 표시 영역(DA) 및 입광 영역(LA)에 연장되어 배치될 수 있다.
도광판(700)의 일 측에 배치된 광원(LS)은 인쇄 회로 기판(PCB) 및 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 실장된 LED 칩들(LED)을 포함할 수 있다. LED 칩들(LED)은 도광판(700) 방향(예컨대, 제1 방향(D1))으로 빛을 방출할 수 있고, LED 칩들(LED)에서 방출된 빛은 백색광일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
LED 칩들(LED)에서 방출된 빛은 도광판(700)의 내부로 입사될 수 있다. 또한, 입광 영역(LA)의 집광 소자(200)를 통해 표시 장치(1003) 내부로 입사된 외부 광도 도광판(700)의 내부로 입사될 수 있다. 도광판(700) 내에 입사된 광들은 도광판(700) 및 확산판(600)에 의해 고르게 분산되어 액정 표시 패널(500_3) 측으로 진행할 수 있다.
액정 표시 패널(500_3)은 제1 액정 기판(510), 제2 액정 기판(520), 액정층(530), 제1 내지 제3 액정 화소 전극들(541, 542, 543), 액정 공통 전극(550), 및 편광판들(POL1, POL2)을 포함할 수 있으며, 제1 내지 제3 액정 화소 전극들(541, 542, 543) 및 액정 공통 전극(550)의 동작에 따라 액정층(530) 내에 전계가 형성되어 액정(LC)이 회전할 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 패널(500_3)의 광 투과율이 변화할 수 있으며, 액정 표시 패널(500_3)은 광을 선택적으로 투과시킬 수 있다.
액정 표시 패널(500_3)을 투과한 광들은 색 변환층(400)에 입사될 수 있으며, 색 변환층(400)에 의해 색이 변환되어 외부로 출사될 수 있다. 일 실시예로, 액정 표시 패널(500_3)을 투과한 광들은 백색광이고, 제1 컬러 필터(431)를 투과한 백색광은 적색광으로, 제2 컬러 필터(432)를 투과한 백색광은 녹색광으로, 제3 컬러 필터(433)를 투과한 백색광은 청색광으로 변환되어 외부로 출사될 수 있다.
이에 따라, 표시 장치(1003)의 각 화소들(PX1, PX2, PX3)은 서로 다른 색의 광을 외부로 출사할 수 있고, 각 화소들(PX1, PX2, PX3)은 하나의 화소 유닛(PXU3)을 구성할 수 있다.
한편, 다른 실시예로, 액정 표시 패널(500_3)을 투과한 광들이 청색광인 경우, 색 변환층(400)은 도 7 및 도 8에 예시된 바와 같이 파장 변환 부재를 더 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 표시 장치(1003)는 액정 표시 패널(500_3)에 광을 제공하기 위해, 도광판(700)의 일 측에 배치된 광원(LS)을 포함할 뿐만 아니라, 외부 광을 도광판(700) 측으로 집광시키는 집광 소자(200)를 더 포함하는 바, LED 칩들(LED)의 소비 전류의 증가 없이, 외부 밝기에 대응하여 표시 장치(1003)의 표시 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 다양한 실시예들에 따른 표시 장치의 개략적인 사시도들이다. 도 12a 및 도 12b에 예시된 구조는 도 1 및 도 3에 예시된 구조와 비교하여 입광 영역(LA)의 개수 및 위치가 다양할 수 있음을 나타낸다.
도 1 및 도 3에 결부하여, 도 12a를 더 참조하면, 표시 장치(1004)는 제1 및 제2 입광 영역들(LA1, LA2)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 입광 영역들(LA1, LA2)은 표시 영역(DA)의 단변들에 인접하여 위치할 수 있다. 예를 들어, 제1 입광 영역(LA1)은 표시 영역(DA)의 제1 방향(D1) 측 단변에 인접하여 위치하고, 제2 입광 영역(LA2)은 표시 영역(DA)의 제1 방향(D1)의 반대측 단변에 인접하여 위치할 수 있다.
제1 및 제2 입광 영역들(LA1, LA2)에는 각각 집광 소자(도 3의 200)가 배치될 수 있고, 외부 광들은 제1 및 제2 입광 영역들(LA1, LA2)의 집광 소자들을 통해 표시 장치(1004)의 내부로 입사될 수 있다. 예를 들어, 제1 입광 영역(LA1)에는 제1 집광 소자가 배치되고, 제2 입광 영역(LA2)에는 제2 집광 소자가 배치되어 외부 광을 도광판(700)으로 전송할 수 있다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 표시 장치(1004)가 복수 개의 입광 영역들(LA1, LA2)을 포함할 경우, 도 1에 예시된 표시 장치(1000)에 비해 더욱 효과적으로 외부 광을 표시 장치(1004) 내부로 입사시킬 수 있다. 즉, 표시 장치(1004)는 외부 밝기에 대응하여 표시 휘도를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 12a는 제1 및 제2 입광 영역들(LA1, LA2)이 표시 영역(DA)의 양 단변에 인접하여 배치된 구조를 예시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 제1 및 제2 입광 영역들(LA1, LA2)은 표시 영역(DA)의 양 장변에 인접하여 배치될 수도 있다.
한편, 도 1 및 도 3에 결부하여, 도 12b를 더 참조하면, 표시 장치(1005)는 표시 영역(DA)과 다른 평면 상에 위치하는 제3 입광 영역(LA3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 입광 영역(LA3)은 표시 장치(1005)의 측면 상에 위치할 수 있다. 일 실시예로 제3 입광 영역(LA3)은 표시 장치(1005)의 제2 방향(D2) 측의 측면에서 제1 방향(D1)을 따라 연장되어 위치할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예로 제3 입광 영역(LA3)은 표시 장치(1005)의 제1 방향(D1) 측의 측면에서 제2 방향(D2)을 따라 연장되어 위치할 수도 있다.
도 12b의 실시예에서 표시 장치(1005)의 제3 입광 영역(LA3)에는 집광 소자(도 3의 200)가 배치될 수 있고, 집광 소자는 표시 장치(1005)의 내부에 배치된 도광판(도 3의 700)의 일 단부로 입사시킬 수 있다. 즉, 도 12b의 실시예에서 표시 장치(1005)의 반사판(도 3의 800)은 돌출부(도 3의 820)를 포함하지 않을 수 있다.
사용자가 표시 장치(1005)를 세워서 사용하는 경우(예컨대, 표시 장치(1005)의 표시면이 지표면에 수직이 되도록 사용하는 경우), 외부 광(예컨대, 태양광)이 주로 입사되는 면은 표시 장치(1005)의 측면일 수 있다. 즉, 상술한 사용 환경에서 표시 장치(1005)의 측면에 제3 입광 영역(LA3)을 형성한다면, 효과적으로 외부 광을 표시 장치(1005)의 내부로 입사시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 윈도우 200: 집광 소자
300: 제1 표시 패널 400: 색 변환층
500: 제2 표시 패널 600: 확산판
700: 도광판 800: 반사판
810: 평탄부 820: 돌출부
900: 브라켓 1000: 표시 장치
DA: 표시 영역 EXL: 외부 광
LA: 입광 영역 NDA: 비표시 영역

Claims (20)

  1. 제1 표시 패널;
    상기 제1 표시 패널의 일 측부에 제공된 제1 집광 소자;
    상기 제1 표시 패널의 하부에 배치된 도광판; 및
    상기 제1 표시 패널 및 상기 도광판 사이에 배치된 제2 표시 패널을 포함하고,
    상기 제1 표시 패널은 발광 소자를 포함하고, 제2 표시 패널은 액정층을 포함하며,
    상기 제1 집광 소자는 외부 광을 상기 도광판으로 전송하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 도광판의 하부에 배치된 반사판을 더 포함하는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 반사판은 평탄부 및 상기 평탄부로부터 돌출된 돌출부를 포함하되, 상기 돌출부는 상기 제1 집광 소자와 중첩하여 배치되는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제1 집광 소자로부터 상기 외부 광을 전송받고, 상기 외부 광을 상기 도광판 측으로 반사하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 평탄부 및 상기 돌출부는 일체로 형성되는 표시 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 도광판은 상기 도광판의 하면 및 상기 도광판의 측면 사이에 형성된 경사면을 포함하되, 상기 경사면은 상기 반사판의 상기 돌출부의 형상에 대응하는 표시 장치.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 표시 패널은 상기 발광 소자와 전기적으로 연결된 데이터 라인을 포함하되, 상기 제2 표시 패널은 상기 데이터 라인 및 상기 반사판 사이에 형성된 전계에 대응하여 광 투과율이 변화하는 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 표시 패널 및 상기 도광판 사이에 배치된 확산판을 더 포함하는 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 표시 패널 및 상기 제2 표시 패널과 중첩하여 배치된 색 변환층을 더 포함하되, 상기 색 변환층은 컬러 필터를 포함하는 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 색 변환층은 상기 제1 표시 패널 및 상기 제2 표시 패널 사이에 배치되는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 표시 패널은 적색광을 방출하는 적색 발광 소자, 녹색광을 방출하는 녹색 발광 소자, 및 청색광을 방출하는 청색 발광 소자 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 색 변환층은 상기 제1 표시 패널의 상부에 배치되는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 표시 패널은 적색광을 방출하는 적색 발광 소자, 녹색광을 방출하는 녹색 발광 소자, 청색광을 방출하는 청색 발광 소자, 및 백색광을 방출하는 백색 발광 소자 중 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 색 변환층은 상기 제1 표시 패널 및 상기 컬러 필터 사이에 배치되는 파장 변환 부재를 더 포함하되, 상기 파장 변환 부재는 양자점을 포함하는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 표시 패널은 청색광을 방출하는 청색 발광 소자를 포함하는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 파장 변환 부재는 산란 입자를 더 포함하는 표시 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 표시 패널의 타 측부에 제2 집광 소자를 더 포함하되, 상기 제2 집광 소자는 외부 광을 상기 도광판으로 전송하는 표시 장치.
  18. 액정 표시 패널;
    상기 액정 표시 패널의 측부에 제공된 집광 소자;
    상기 액정 표시 패널의 하부에 배치된 도광판; 및
    상기 도광판의 일 측에 인접하여 배치된 광원을 포함하되,
    상기 액정 표시 패널은 액정층을 포함하고,
    상기 집광 소자는 외부 광을 상기 도광판으로 전송하는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 도광판의 하부에 배치된 반사판을 더 포함하는 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 액정 표시 패널의 상부에 배치된 색 변환층을 더 포함하되, 상기 색 변환층은 컬러 필터를 포함하는 표시 장치.
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