KR102602160B1 - 백라이트 유닛, 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치 및 표시 장치를 제조하는 방법 - Google Patents

백라이트 유닛, 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치 및 표시 장치를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 광을 생성하는 광원, 영상을 표시하는 표시 패널, 적어도 일면이 상기 광원과 인접하도록 배치되는 도광 부재, 및 상기 도광 부재 및 상기 표시 패널 사이에 배치되는 광학 부재를 포함하고, 상기 광학 부재는, 상기 도광 부재의 출광면 상에 배치되고, 복수의 측면들을 포함하는 저굴절층, 상기 저굴절층 상에 배치되고, 상기 저굴절층의 상기 측면들 중 적어도 일부를 감싸는 제1 커버층, 및 상기 제1 커버층 상에 배치되고, 입사되는 광의 파장 대역을 변환시키는 광변환층을 포함한다.

Description

백라이트 유닛, 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치 및 표시 장치를 제조하는 방법 {BACKLIGHT UNIT, DISPLAY APPARATUS INCLUDING THE SAME AND MANUFACTURIMG METHOD OF THEREOF}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 표시 품질이 향상된 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호하며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다. 표시 장치는 각 화소 별로 박막 트랜지스터를 포함하여, 화소 별 전압의 온/오프를 조절할 수 있다.
한편, 표시 장치는 표시 패널 및 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛은 광원 및 도광판을 포함할 수 있다. 광원으로부터 생성된 광은 도광판 내부에서 도광되어 표시 패널에 제공된다.
본 발명의 목적은 내구성 및 표시 품질이 향상된 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 광을 생성하는 광원; 영상을 표시하는 표시 패널; 적어도 일면이 상기 광원과 인접하도록 배치되는 도광 부재; 및 상기 도광 부재 및 상기 표시 패널 사이에 배치되는 광학 부재를 포함하고, 상기 광학 부재는, 상기 도광 부재의 출광면 상에 배치되는 저굴절층; 상기 저굴절층 상에 배치되는 제1 커버층; 및
상기 제1 커버층 상에 배치되고, 입사되는 광의 파장 대역을 변환시키는 광변환층을 포함하고, 상기 제1 커버층은, 상기 저굴절층 상에 배치되는 제1 배리어층; 및 상기 제1 배리어층 상에 배치되고, 상기 제1 배리어층 보다 낮은 밀도를 갖는 제2 배리어층;을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 저굴절층의 굴절률은 약 1.1 이상 1.3 이하이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 배리어층은 상기 제2 배리어층보다 높은 굴절률을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 배리어층은 상기 제1 배리어층보다 높은 밀도의 기공을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 배리어층은 제1 온도에서 증착되고, 상기 제2 배리어층은 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 증착된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 온도는 300℃ 이상이고, 상기 제2 온도는 300℃ 미만이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 배리어층은 서로 동일한 물질로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 배리어층은 서로 상이한 물질로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 배리어층은 SiOx, SiNx 및 SiOxNx 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 배리어층의 두께의 합은 3000Å 이상이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 배리어층의 두께의 합은 6000Å 이상이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 배리어층의 두께는 1200Å 이상 4800Å 미만이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광변환층 상에 배치되는 제2 커버층을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 커버층은 상기 저굴절층의 측면을 커버하고, 상기 제2 커버층은 상기 광변환층의 측면을 커버한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 광을 생성하는 광원; 영상을 표시하는 표시 패널; 적어도 일면이 상기 광원과 인접하도록 배치되는 도광 부재; 및 상기 도광 부재 및 상기 표시 패널 사이에 배치되는 광학 부재를 포함하고, 상기 광학 부재는, 상기 도광 부재의 출광면 상에 배치되는 저굴절층; 상기 저굴절층 상에 배치되는 제1 커버층; 및 상기 제1 커버층 상에 배치되고, 입사되는 광의 파장 대역을 변환시키는 광변환층을 포함하고, 상기 제1 커버층은, 상기 저굴절층 패턴 상에 제1 온도에서 제1 무기 물질을 증착하여 형성된 제1 배리어층; 및 상기 제1 배리어층 상에 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 제2 무기 물질을 증착하여 형성된 제2 배리어층;을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 온도는 300℃ 이상이고, 상기 제2 온도는 300℃ 미만이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 배리어층의 두께는 1200Å 이상 4800Å 미만이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은, 기판 상에 저굴절층 패턴들을 형성하는 단계; 상기 저굴절층 패턴 상에 제1 커버층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 커버층 상에 광변환층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 커버층을 형성하는 단계는, 상기 저굴절층 패턴 상에 제1 온도에서 제1 무기 물질을 제1 시간동안 증착하여 제1 배리어층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 배리어층 상에 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 제2 무기 물질을 제2 시간동안 증착하여 제2 배리어층을 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 무기 물질은 SiOx, SiNx 및 SiOxNx 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 온도는 300℃ 이상이고, 상기 제2 온도는 300℃ 미만이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 시간은 60s 이상 120s 미만이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 광을 생성하는 광원; 적어도 일면이 상기 광원과 인접하도록 배치되는 도광 부재; 및 상기 도광 부재 상에 배치되는 광학 부재를 포함하고, 상기 광학 부재는, 상기 도광 부재의 출광면 상에 배치되는 저굴절층; 상기 저굴절층 상에 배치되는 배리어층; 및 상기 배리어층 상에 배치되고, 입사되는 광의 파장 대역을 변환시키는 광변환층;을 포함하고, 상기 배리어층의 제1 부분의 밀도는 상기 배리어층의 제1 부분보다 상기 저굴절층에서 더 먼 상기 배리어층의 제2 부분의 밀도보다 크다.
본 발명의 실시예에 따르면, 표시 장치의 내구성 및 표시 품질이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시 부재의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광 부재 및 광학 부재의 사시도이다.
도 5a는 도 4에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.
도 5b은 도 4에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선의 단면도이다.
도 5c는 본 발명의 도 4에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 부재의 제조 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 커버층의 제조 방법의 순서도이다.
도 8a 내지 9c는 제1 배리어층(431)의 재료 및 증착 온도에 따른 휘도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자, 제 1 구성요소 또는 제 1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자, 제 2 구성요소 또는 제 2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 제1 방향(DR1)으로 단변을 갖고, 제2 방향(DR2)으로 장변을 갖는 직사각형 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 이에 한정되지 않고, 다양한 형상을 가질 수 있다.
표시 장치(1000)는 윈도우 부재(100), 표시 부재(200), 백라이트 유닛(BLU) 및 수납 부재(700)를 포함한다.
설명의 편의를 위해 표시 장치(1000)에서 영상이 제공되는 방향을 상부 방향으로 정의하고, 상부 방향의 반대 방향을 하부 방향으로 정의한다. 본 실시예에서는, 상부 및 하부 방향은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 직교하는 방향으로 정의되는 제3 방향(DR3)과 평행하다. 제3 방향(DR3)은 후술할 구성 요소들의 전면과 배면을 구분하는 기준 방향일 수 있다. 그러나, 상부 방향이나 하부 방향은 상대적인 개념으로써, 다른 방향으로 변환될 수 있다.
윈도우 부재(100)는 표시 부재(200)로부터 제공되는 영상을 투과시키는 투광부(TA) 및 투광부(TA)에 인접하고, 영상이 투과되지 않는 차광부(CA)를 포함한다. 투광부(TA)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의하여 정의되는 평면 상에서 표시 장치(1000)의 중심부에 배치된다. 차광부(CA)는 투광부(TA)의 주변부에 배치되어 투광부(TA)를 둘러싼 프레임 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 윈도우 부재(100)는 투광부(TA)만을 포함할 수 있으며, 이 경우, 차광부(CA)는 생략된다.
윈도우 부재(100)는 유리, 사파이어, 또는 플라스틱을 포함하는 재질일 수 있다.
표시 부재(200)는 윈도우 부재(100)의 하부에 배치된다. 표시 부재(200)는 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공받은 광을 이용하여 영상을 표시한다. 즉, 표시 부재(200)는 수광형 표시 패널을 포함할 수 있다. 예시적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 표시 부재(200)는 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display Panel)을 포함할 수 있다.
평면 상에서, 영상이 표시되는 표시 부재(200)의 면은 표시면으로 정의된다. 표시면은 영상이 표시되는 표시 영역(DA) 및 영상이 표시되지 않는 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 상기 평면 상에서 표시 부재(200)의 중앙에 정의되어, 윈도우 부재(100)의 투광부(TA)와 중첩할 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 표시 부재(200)의 하부에 배치되어, 표시 부재(200)로 광을 제공한다. 본 실시예에 따르면, 백라이트 유닛(BLU)은 에지형 백라이트 유닛일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예시적으로, 도면에 도시되지 않았으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛(BLU)은 직하형 백라이트 유닛일 수 있다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛(BLU)은 광원(LS), 도광 부재(300), 광학 부재(400), 반사 부재(500) 및 몰드 프레임(600)을 포함한다.
광원(LS)은 제1 방향(DR1)에서 도광 부재(300)의 일측면과 인접하게 배치된다. 그러나, 본 발명은 광원(LS)의 위치에 한정되지 않고, 도광 부재(300)의 측면들 중 적어도 어느 한 측면과 인접하게 배치될 수 있다.
광원(LS)은 복수의 광원 유닛들(LSU) 및 광원 기판(LSS)을 포함한다.
광원 유닛들(LSU)은 표시 부재(200)에 제공되기 위한 광을 생성하여 도광 부재(300)에 제공한다.
본 실시예에 따르면, 광원 유닛들(LSU)은 제1 광을 생성할 수 있다. 제1 광은 제1 파장 대역을 가질 수 있다. 예시적으로, 제1 파장 대역은 약 400nm 이상 500nm 이하일 수 있다. 즉, 광원 유닛들(LSU)은 실질적으로 블루광을 생성할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 광원 유닛들(LSU)은 LED(Light Emitting Diode)가 점광원으로서 사용된 형태일 수 있다. 그러나, 본 발명은 광원 유닛들(LSU)의 종류에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 광원 유닛들(LSU)의 개수에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 광원 유닛(LSU)은 복수개가 아닌 하나의 LED가 점광원으로서 제공되거나, 복수의 LED 그룹들로 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광원 유닛들(LSU)은 선광원일 수 있다.
광원 유닛들(LSU)은 광원 기판(LSS) 상에 실장될 수 있다. 광원 기판(LSS)은 제1 방향(DR1)에서 도광 부재(300)의 일측과 마주보도록 배치되어 제2 방향(DR2)으로 연장된다. 그러나, 본 발명은 광원(LS) 및 광원 기판(LSS)의 형상 및 배치 관계에 특별히 한정되는 것은 아니다.
광원 기판(LSS)은 광원 유닛들(LSU)에 연결된 광원 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 광원 제어부(미도시)는 표시 부재(200)에 표시될 영상을 분석하여 로컬 디밍 신호를 출력하고, 상기 로컬 디밍 신호에 응답하여 광원 유닛들(LSU)이 생성하는 광의 휘도를 제어할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 광원 제어부(미도시)가 별도의 회로기판에 실장되어 제공될 수 있으며, 그 위치가 특별히 한정되는 것은 아니다.
도광 부재(300)는 가시 광선 영역에서 광 투과율이 높은 물질을 포함한다. 예시적으로, 도광 부재(300)는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 도광 부재(300)는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethyl methacrylate) 등의 투명한 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 도광 부재(300)는 약 1.4 이상 1.55 이하의 굴절률을 가질 수 있다.
도광 부재(300)는 출광면(TS), 바닥면(미도시) 및 복수의 측면들(IS, SS, OS, 도 2 및 도 4)을 포함한다. 측면들(IS, SS, OS) 중 광원(LS)과 인접한 일 측면은 입광면(IS)으로 정의되고, 입광면(IS)과 대향하는 면은 대광면(OS)으로 정의된다.
도면에 도시되지 않았으나, 도광 부재(300)는 출광면(TS) 또는 바닥면(미도시)에 형성된 복수의 출광 패턴들(미도시)를 포함할 수 있다. 출광 패턴들(미도시)은 도광 부재(300)의 출광면(TS) 또는 바닥면(미도시)에 입사된 광을 굴절시켜, 반사각을 변경시키는 역할을 한다. 출광 패턴들(미도시)은 출광면(TS) 또는 바닥면(미도시) 상에서 음각 또는 양각 형상을 가질 수 있다.
광학 부재(400)는 도광 부재(300) 상에 배치된다. 광학 부재(400)의 하면은 도광 부재(300)의 상면과 접촉한다. 광학 부재(400)에 관하여 이하 도 4 내지 도 6에서 보다 상세히 후술된다.
반사 부재(500)는 도광 부재(300)의 하부에 배치된다. 반사 부재(500)는 도광 부재(300)의 하부로 방출되는 광을 상부 방향으로 반사시킨다. 반사 부재(500)는 광을 반사하는 물질을 포함한다. 예시적으로, 반사 부재(500)는 알루미늄 또는 은을 포함할 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 백라이트 유닛(BLU)은 광학 부재(400) 및 표시 부재(200) 사이에 배치되는 적어도 하나의 광학 시트(미도시)를 더 포함할 수 있다. 광학 시트(미도시)가 복수로 제공되는 경우, 복수의 광학 시트들(미도시)은 확산 시트, 프리즘 시트 및 보호 시트를 포함할 수 있다. 확산 시트는 광학 부재(400)로부터 제공되는 광을 확산시킬 수 있다. 프리즘 시트는 확산 시트의 상부에 배치되어, 확산 시트에 의하여 확산된 광을 평면 상에 수직한 상부 방향으로 집광할 수 있다. 보호 시트는 외부의 마찰로부터 프리즘 시트의 프리즘들을 보호할 수 있다. 본 발명의 광학 시트들(미도시)의 종류 및 개수에 한정되지 않는다.
몰드 프레임(600)은 표시 부재(200) 및 광학 부재(400) 사이에 배치된다. 전술된 광학 시트들(미도시)을 포함하는 표시 장치(1000)의 경우, 몰드 프레임(600)은 광학 시트들(미도시) 및 광학 부재(400) 사이에 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 몰드 프레임(600)은 틀 형상을 갖는다. 구체적으로, 몰드 프레임(600)은 광학 부재(400)의 상면 상에서 가장 자리 영역에 대응되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 몰드 프레임(600)은 표시 영역(DA)과 중첩하지 않는다. 몰드 프레임(600) 상에 표시 부재(200)가 배치된다. 몰드 프레임(600)은 표시 부재(200) 및 백라이트 유닛(BLU)을 고정하는 역할을 한다.
수납 부재(700)는 표시 장치(1000)의 최하단에 배치되어 백라이트 유닛(BLU)을 수납한다. 수납 부재(700)는 바닥부(710) 및 바닥부(710)에 연결된 복수의 측벽부들(720)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는, 수납 부재(700)의 측벽부들(720) 중 어느 하나의 내측면 상에 광원(LS)이 배치될 수 있다. 수납 부재(700)는 강성을 갖는 금속 물질을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표시 부재의 확대 단면도이다.
도 3을 참조하면, 표시 부재(200)는 제1 편광층(POL1) 및 표시 패널(PNL)을 포함한다. 제1 편광층(POL1)은 표시 패널(PNL) 및 백라이트 유닛(BLU) 사이에 배치되어, 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공되는 광의 성분을 편광시킨다. 제1 편광층(POL1)은 소정의 방향을 갖는 투과축(미도시)을 가질 수 있다.
표시 패널(PNL)은 제1 편광층(POL1)의 상부에 배치되어, 표시 영역(DA, 도 1 및 도 2)을 통하여 영상을 표시한다. 전술한 바와 같이, 표시 패널(PNL)은 수광형 표시 패널일 수 있다. 예시적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display Panel)일 수 있다.
표시 패널(PNL)은 제1 기판(SUB1), 제2 편광층(POL2), 제2 기판(SUB2) 및 액정층(LC)을 포함한다.
제1 기판(SUB1)은 제1 편광층(POL1)의 상부에 배치된다. 제1 기판(SUB1)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공되는 광을 용이하게 전달하도록 광투광성이 높은 재질로 구성될 수 있다. 예시적으로, 제1 기판(SUB1)은 투명 리기판, 투명 플라스틱 기판, 또는 투명 필름일 수 있다.
도시되지 않았으나, 상기 평면 상에서 제1 기판(SUB1)에 적어도 하나의 화소 영역(미도시) 및 화소 영역에 인접한 비화소 영역(미도시)이 정의된다. 본 실시예에서, 화소 영역은 복수로 구비되며, 비화소 영역은 화소 영역들 사이에 정의될 수 있다.
제1 기판(SUB1)의 화소 영역들에는 화소들(미도시)이 각각 배치될 수 있다. 화소들은 복수의 화소 전극들(미도시) 및 화소 전극들과 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 복수의 박막 트랜지스터들(미도시)으르 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터들은 화소 전극들과 각각 연결되어 각 화소 전극에 제공되는 구동 신호를 스위칭할 수 있다.
제2 기판(SUB2)은 제1 기판(SUB1)의 상부에 배치되어 제1 기판(SUB1)과 대향한다. 제2 기판(SUB2) 및 제1 기판(SUB1) 사이에 액정층(LC)이 개재될 수 있다. 액정층 (LC)은 소정의 방향으로 배열되는 복수의 액정 분자들(미도시)을 포함한다.
제2 기판(SUB2)은 상기 화소 전극들과 함께 액정 분자들(LCM)의 배열을 제어하기 위한 전계를 형성하는 공통 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 표시 부재(DM)는 액정층(LC)을 구동하여 상부 방향인 제3 방향(DR3)으로 영상을 표시한다.
도시되지 않았으나, 표시 부재(200)에는 구동 신호를 제공하는 구동칩, 구동칩이 실장되는 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package) 및 테이프 캐리어 패키지를 통해 표시 패널(PNL)과 전기적으로 연결되는 인쇄 회로 기판이 제공될 수 있다.
제2 편광층(POL2)은 액정층(LC) 및 제2 기판(SUB2) 사이에 배치된다. 그러나, 본 발명은 도 3에 도시된 제2 편광층(POL2)의 위치에 한정되지 않는다. 예시적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제2 편광층(POL2)은 제2 기판(SUB2)의 상부에 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 제2 편광층(POL2)은 와이어 그리드 편광자(Wire Grid Polarizer)일 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 제2 편광층(POL2)은 금속 재질의 복수의 나노 와이어들을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 제2 편관층(POL2)의 구체적 형상 및 재질에 한정되는 것은 아니다.
제2 편광층(POL2)은 소정의 방향을 갖는 흡수축(미도시)을 가질 수 있다. 표시 장치(1000)의 표시 모드가 명 상태일 경우, 제2 편광층(POL2)은 광을 투과시키고, 표시 장치(1000)의 표시 모드가 암 상태일 경우, 제2 편광층(POL2)은 광을 흡수한다.
본 실시예에 따르면, 액정 분자들(미도시)의 배열 모드에 따라, 제1 편광층(POL1)의 투과축과 제2 편광층(POL2)의 흡수축이 이루는 각도가 설정될 수 있다. 예시적으로, 제1 편광층(POL1)의 투과축은 상기 평면 상에서 제2 편광층(POL2)의 흡수축과 수직할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도광 부재 및 광학 부재의 사시도이다. 도 5a는 도 4에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이고, 도 5b은 도 4에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선의 단면도이다. 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 4에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.
도 4 내지 도 5c를 참조하면, 광학 부재(400)는 저굴절층(410), 광변환층(420), 제1 커버층(430) 및 제2 커버층(440)을 포함한다.
저굴절층(410)은 도광 부재(200)의 출광면(TS) 상에 배치된다. 저굴절층(410)은 도광 부재(300)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는다. 예시적으로, 저굴절층(410)의 굴절률은 약 1.1 이상 1.3 이하일 수 있다. 저굴절층(410)은 저굴절층(410) 및 도광 부재(300) 사이의 계면에서 굴절률 차이를 형성하여, 광원(LS)으로부터 도광 부재(300)의 제공된 광이 도광 부재(300) 내에서 전반사되도록 한다.
도면에 도시되지 않았으나, 저굴절층(410)은 복수의 기공들(Porus)을 포함할 수 있다. 기공들의 밀도에 따라 저굴절층(410)의 굴절률이 제어될 수 있다. 예시적으로, 저굴절층(410)이 포함하는 기공들의 개수가 증가할수록 저굴절층(410)의 굴절률이 감소할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 저굴절층(410)의 두께는 약 0.5um 이상일 수 있다. 본 실시예와는 다르게, 저굴절층(410)이 0.5um 미만일 경우, 도광 부재(300)로 제공되는 광 중 전반사 조건을 만족하는 광이 도광 부재(300) 내에서 전반사되지 않고, 저굴절층(410)을 통하여 광변환층(420)으로 입사될 수 있다.
저굴절층(410)은 도광 부재(200)의 출광면(TS) 상의 영역 중 일부 영역과 중첩하도록 배치된다. 저굴절층(410)의 상면의 면적은 도광 부재(200)의 출광면(TS) 면적보다 작을 수 있다. 따라서, 도광 부재(200)의 출광면(TS) 상의 영역 중 저굴절층(410)이 배치되지 않는 일부 영역은, 평면 상에서 저굴절층(410)에 의하여 노출될 수 있다. 상기 노출되는 영역은 도광 부재(200)의 출광면(TS) 상의 가장자리 영역과 중첩할 수 있다.
광변환층(420)은 저굴절층(410)의 상부에 배치된다. 광변환층(420)은 도광 부재(300)의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는다. 예시적으로, 광변환층(420)의 굴절률은 약 1.65 이상일 수 있다.
광변환층(420)은 입사되는 광의 파장 대역을 변환시키는 역할을 한다. 본 발명의 실시예에 따른 광변환층(420)은 복수의 광변환 입자들(QD1, QD2)을 포함할 수 있다. 변환 입자들(QD1, QD2) 각각은 입사되는 광의 적어도 일부를 흡수하여, 특정 색상을 지닌 광을 방출하거나, 그대로 투과시킨다.
광변환층(420)으로 입사되는 광이 변환 입자를 여기시키기에 충분한 에너지를 가진 경우, 변환 입자는 입사되는 광의 적어도 일부를 흡수하여 들뜬 상태가 된후, 안정화되면서 특정 색상의 광을 방출한다. 이와 달리, 입사되는 광이 변환 입자를 여기시키기 어려운 에너지를 가진 경우, 입사되는 광은 광변환층(420)을 그대로 통과하여 외부로부터 시인될 수 있다.
구체적으로, 변환 입자의 입자 크기에 따라, 변환 입자가 방사시키는 광의 색상이 결정될 수 있다. 대체적으로, 입자 크기가 클수록 긴 파장의 광이 생성되고, 입자 크기가 작을수록 짧은 파장의 광이 생성된다.
예시적으로, 변환 입자들 각각은 양자점(Quantum Dot)일 수 있다. 광변환층(420)의 변환 입자들로부터 방출되는 광은 다양한 방향으로 방사될 수 있다.
구체적으로, 변환 입자들은 제1 양자점들(QD1) 및 제2 양자점들(QD2)을 포함한다. 제1 양자점들(QD1) 각각은 제1 광을 흡수하여, 제2 파장 대역을 갖는 제2 광으로 변환할 수 있다. 제2 파장 대역의 중심 파장은 제1 파장 대역의 중심 파장보다 크다. 예시적으로, 제2 파장 대역은 약 640nm 이상 780nm 이하일 수 있다. 즉, 제1 양자점들(QD1) 각각은 실질적으로 블루광을 레드광으로 변환할 수 있다.
제2 양자점들(QD2) 각각은 제1 광을 흡수하여, 제3 파장 대역을 갖는 제3 광으로 변환할 수 있다. 제3 파장 대역의 중심 파장은 제1 파장 대역의 중심 파장보다 크고, 제2 파장 대역의 중심 파장 보다 작다. 예시적으로, 제3 파장 대역은 약 480nm 이상 560nm 이하일 수 있다. 즉, 제2 양자점들(QD2) 각각은 실질적으로 블루광을 그린광으로 변환할 수 있다.
상술한 바와 같이, 변환 입자들의 입자 크기에 따라, 해당 변환 입자들이 생성하는 광의 파장이 결정될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제1 양자점들(QD1) 각각의 크기는 제2 양자점들(QD2) 각각의 크기보다 클 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 광변환층(420)은 산란체들(미도시)을 더 포함할 수 있다. 산란체들(미도시)은 제1 양자점들(QD1) 및 제2 양자점들(QD2)과 함께 혼합된 형태를 가질 수 있다.
제1 커버층(430)은 저굴절층(410) 및 광변환층(420) 사이에 배치된다. 제1 커버층(430)은 저굴절층(410)의 상부에 배치되어, 저굴절층(410)과 직접적으로 접촉한다. 구체적으로, 제1 커버층(430)은 저굴절층(410)의 상면 및 측면들을 커버한다. 본 실시예에 따른 제1 커버층(430)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 커버층(430)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx) 또는 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNx)를 포함할 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저굴절층(410)은 출광면(TS) 상의 영역 중 중앙 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 저굴절층(410)과 중첩하지 않는 출광면(TS) 상의 영역은 틀 형상을 가질 수 있다. 제1 커버층(430)은 저굴절층(410)의 상면 및 모든 측면들을 커버한다. 또한, 제1 커버층(430)은 저굴절층(410)과 중첩하지 않는 도광 부재(300)의 출광면(TS) 상의 가장자리 영역과 직접적으로 접촉할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 제1 커버층(430)은 저굴절층(410)의 측면들 중 일부 측면들만을 커버할 수 있다. 구체적으로, 저굴절층(410)의 측면들 중 광원(LS)과 인접한 일측면은 제1 커버층(430)에 의하여 커버되지 않는다. 상기 일측면을 제외한 저굴절층(410)의 측면들은 제1 커버층(430)에 의하여 커버된다. 저굴절층(410)과 중첩하지 않는 도광 부재(300)의 출광면(TS) 상의 일부 영역은 제1 커버층(430)에 의하여 커버된다. 상기 일부 영역은 제1 커버층(430)과 직접적으로 접촉한다.
제1 커버층(430)은 저굴절층(410) 상에 배치된 제1 배리어층(431) 및 제1 배리어층(431) 상에 배치된 제2 배리어층(432)을 포함할 수 있다. 제1 배리어층(431) 및 제1 배리어층(431)은 서로 완전히 중첩될 수 있다.
제1 배리어층(431)은 제1 온도에서 제1 시간동안 저굴절층(410) 상에 증착되어 형성될 수 있다. 제2 배리어층(432)은 제2 온도에서 제2 시간동안 제1 배리어층(431) 상에 증착되어 형성될 수 있다.
제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 무기 물질일 수 있다. 예를 들어, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx) 또는 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNx)를 포함할 수 있다.
제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)는 서로 동일한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 배리어층(431)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx) 및 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNx) 중 어느 하나로 형성되고, 제2 배리어층(432)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx) 및 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNx) 중 다른 하나로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 배리어층(431)이 증착되는 제1 온도는 제2 배리어층(432)이 증착되는 제2 온도보다 높다. 예를 들어, 제1 배리어층(431)이 증착되는 제1 온도는 250℃ 이상일 수 있다. 바람직하게는, 제1 온도는 300℃ 이상, 보다 바람직하게는 350℃ 이상일 수 있다. 제1 온도는 500℃ 이하, 보다 바람직하게는 400℃ 이하일 수 있다. 예를 들어, 제2 배리어층(432)이 증착되는 제2 온도는 250℃ 미만일 수 있다. 바람직하게는, 제2 온도는 대략 200℃ 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 배리어층(431)의 두께는 600Å 이상 6000Å 미만일 수 있다. 보다 바람직하게는, 제1 배리어층(431)의 두께는 1200Å 이상 4800Å 미만일 수 있다. 제2 배리어층(432)의 두께는 1200Å 이상일 수 있다.
제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)의 두께의 합은 3000Å 이상, 바람직하게는 5000Å 이상, 보다 바람직하게는 6000Å 이상일 수 있다.
제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)를 포함하는 제1 커버층(430)은 수분 또는 습기의 차단성을 가진다. ASTM F 1249 방식에 의해 38℃ 및 90%의 상대습도 조건에서 측정한 커버층(430)의 수분 투과율(WVTR: Water Vapor Transmission Rate)이 약 1.1g/m2/day 이하, 바람직하게는 0.4g/m2/day 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 배리어층(431)의 밀도는 제2 배리어층(432)의 밀도보다 클 수 있다. 예를 들면, 제1 배리어층(431)의 밀도는 제2 배리어층(432)의 밀도보다 0.1 g/cm3 이상, 바람직하게는 0.2 g/cm3 이상 클 수 있다. 제1 배리어층(431)의 밀도는 제2 배리어층(432)의 밀도보다 바람직하게는 0.3 g/cm3 이상 클 수 있다.
예를 들어, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 SiOx로 형성되고, 제1 배리어층(431)의 밀도는 바람직하게는 2.3 g/cm3 내지 2.5 g/cm3 일 수 있다. 또한, 제2 배리어층(432)의 밀도는 바람직하게는 2.1 g/cm3 내지 2.3 g/cm3 일 수 있다.
예를 들어, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 SiNx로 형성되고, 제1 배리어층(431)의 밀도는 바람직하게는 2.3 g/cm3 내지 2.7 g/cm3 일 수 있다. 또한, 제2 배리어층(432)의 밀도는 바람직하게는 2.0 g/cm3 내지 2.3 g/cm3 일 수 있다.
또한, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 Si-OH 및 Si-H의 결합 구조를 포함할 수 있고, 제1 배리어층(431)의 Si-OH 결합 비율이 제2 배리어층(432)의 Si-OH 결합 비율보다 클 수 있다. 예를 들어, FP-IR 피크의 면적에서, 제1 배리어층(431)의 Si-OH 결합 비율이 제2 배리어층(432)의 Si-OH 결합 비율보다 5% 내지 50% 클 수 있다.
또한, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 Si-N, N-H 및 Si-H의 결합 구조를 포함할 수 있고, 제1 배리어층(431)의 Si-N 결합 비율이 제2 배리어층(432)의 Si-N 결합 비율보다 클 수 있다. 예를 들어, FP-IR 피크의 면적에서, 제1 배리어층(431)의 Si-N 결합 비율이 제2 배리어층(432)의 Si-N 결합 비율보다 5% 내지 50% 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 배리어층(431)의 굴절률은 제2 배리어층(432)의 굴절률보다 클 수 있다.
예를 들어, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 SiOx로 형성되고, 제1 배리어층(431)의 굴절률은 1.46 내지 1.50 일 수 있다. 또한, 제2 배리어층(432)의 굴절률은 1.42 내지 1.46 일 수 있다. 예를 들어, 제1 배리어층(431)의 굴절률은 제2 배리어층(432)의 굴절률보다 0.04 이상 클 수 있다.
예를 들어, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 SiNx로 형성되고, 제1 배리어층(431)의 굴절률은 1.90 내지 2.10 일 수 있다. 또한, 제2 배리어층(432)의 굴절률은 1.80 내지 1.90 일 수 있다. 예를 들어, 제1 배리어층(431)의 굴절률은 제2 배리어층(432)의 굴절률보다 0.1 이상 클 수 있다.
또한, 제1 배리어층(431)에 포함된 기공들(Porus)의 밀도가 제2 배리어층(432)에 포함된 기공들의 밀도보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제2 배리어층(432)에 포함된 기공들의 밀도가 제1 배리어층(431)에 포함된 기공들(Porus)의 밀도보다 5% 내지 50% 클 수 있다.
광변환층(420) 상에는 제2 커버층(440)이 배치된다. 제2 커버층(440)은 광변환층(420)의 상면과 직접적으로 접촉한다. 제2 커버층(440)은 광변환층(420)의 측면 및 제1 커버층의 상면과 직접적으로 접촉할 수 있다.
제2 커버층(440)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제2 커버층(440)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx) 또는 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNx)를 포함할 수 있다. 제2 커버층(440)은 외부로부터 광변환층(420)을 보호하여 광변환층(420)의 변환 입자들(QD1, QD2)이 열화되는 현상을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 제2 커버층(440)이 제1 커버층(430)과 동일한 물질을 포함하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 커버층(430) 및 제2 커버층(440)은 서로 상이한 무기 물질을 포함할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 부재(400)는 제3 커버층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 제3 커버층(미도시)은 제2 커버층(440)의 상부에 배치되어 제2 커버층(440)의 상면을 커버한다. 제3 커버층(미도시)은 유기 물질을 포함할 수 있다. 제3 커버층(미도시)은 제2 커버층(440)에 형성될 수 있는 빈공간들을 커버하는 역할을 한다.
도시하지는 않았지만, 제1 커버층(430)은 접착층을 더 포함할 수 있다.
접착층(미도시)이 제1 배리어층(431)과 도광 부재(300)의 사이에 배치되어 제1 배리어층(431)과 도광 부재(300) 사이의 결합력을 증가시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 부재의 제조 방법의 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 커버층의 제조 방법의 순서도이다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 부재(400)의 제조 방법에 관하여 설명된다.
먼저, 도광 부재(300) 상에 저굴절층(410)을 형성한다(S10). 보다 구체적으로, 저굴절층(410)의 재료가 되는 예비 용액을 도광 부재(300) 상에 도포한다. 예시적으로, 예비 용액은 중공 실리카 또는 실리카 중합체를 포함할 수 있다. 후처리 공정을 통하여 도포된 예비 용액으로 저굴절층(410)을 형성한다. 예시적으로, 후처리 공정은 후열처리 공정을 포함할 수 있다. 후열처리 공정은 250℃ 미만의 온도에서 진행될 수 있다. 후처리 공정을 통하여 저굴절층 패턴(410)에 복수의 기공들(Porus, 미도시)이 형성될 수 있다. 저굴절층 패턴(410)이 포함하는 기공들(미도시)의 밀도를 조절함으로써, 저굴절층 패턴(410)의 굴절률을 설정할 수 있다.
다음으로, 저굴절층 패턴(410) 상에 제1 커버층(430)을 형성한다(S20). 제1 커버층(430)은 저굴절층(410)의 상면 및 모든 측면들을 커버할 수 있다. 또는 제1 커버층(430)은 저굴절층(410)의 상면 및 일부 측면만을 커버할 수 있다. 제1 커버층(430)을 형성하는 단계(S20)는 도 7을 참고하여 후술한다.
다음으로, 제1 커버층(430) 상에 광변환층(420)을 형성한다(S30). 광변환층(420)은 복수의 변환 입자들(QD1, QD2)을 포함한다. 예시적으로, 변환 입자들(QD1, QD2)은 양자점들(Quantum Dot)일 수 있다.
다음으로, 광변환층(420) 상에 제2 커버층(440)을 형성한다(S40). 제2 커버층(440)은 광변환층(420)의 상면 및 모든 측면들을 커버할 수 있다. 또는 제2 커버층(440)은 광변환층(420)의 상면 및 일부 측면만을 커버할 수 있다. 제2 커버층(440)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제2 커버층(440)은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx) 또는 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNx)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명이 제2 커버층(440)의 물질에 특별히 한정되는 것은 아니다.
도 7을 참고하면, 제1 커버층(430)을 형성하는 단계(S20)는 저굴절층 패턴(410) 상에 제1 배리어층(431)을 형성하는 단계(S21)와 제1 배리어층(431) 상에 제2 배리어층(432)을 형성하는 단계(S22)를 포함한다. 제1 배리어층(431)은 제1 온도에서 제1 시간동안 제1 물질이 저굴절층(410) 상에 증착됨으로써 형성된다(S21). 제2 배리어층(432)은 제2 온도에서 제2 시간동안 제2 물질이 제1 배리어층(431) 상에 증착됨으로써 형성된다(S22).
제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)는 CVD(Chemical Vapor Deposition), 보다 구체적으로는 PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방식으로 증착될 수 있다.
제1 배리어층(431)의 제1 물질 및 제2 배리어층(432)의 제2 물질은 무기 물질일 수 있다. 예를 들어, 제1 물질 및 제2 물질은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx) 또는 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNx)를 포함할 수 있다.
제1 물질 및 제2 물질은 서로 동일한 물질일 수 있다. 또한, 제1 물질 및 제2 물질은 서로 다른 물질일 수 있다. 예를 들어, 제1 물질은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx) 및 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNx) 중 어느 하나로 형성되고, 제2 물질은 실리콘 옥사이드(SiOx), 실리콘 나이트라이드(SiNx) 및 실리콘 옥사이드 나이트라이드(SiOxNx) 중 다른 하나로 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 배리어층(431)은 PECVD 방식으로 증착된 SiNx이고, 이 경우 제1 배리어층(431)은, SiH4의 유량은 70 sccm, NH3은 610 sccm, N2은 3255 sccm이고, 공정압력은 1000 mTorr이며, RF 파워는 1000 W인 공정조건에서 증착될 수 있다.
예를 들어, 제1 배리어층(431)은 PECVD 방식으로 증착된 SiOx이고, 이 경우 제1 배리어층(431)은, SiH4의 유량은 70 sccm, N2O은 4200 sccm이고, 공정압력은 1200 mTorr이며, RF 파워는 200 W인 공정조건에서 증착될 수 있다.
예를 들어, 제2 배리어층(432)은 PECVD 방식으로 증착된 SiNx이고, 이 경우 제2 배리어층(432)은, SiH4의 유량은 180 sccm, NH3은 1500 sccm, N2은 5250 sccm이고, 공정압력은 900 mTorr이며, RF 파워는 1000 W인 공정조건에서 증착될 수 있다.
예를 들어, 제2 배리어층(432)은 PECVD 방식으로 증착된 SiOx이고, 이 경우 제1 배리어층(432)은, SiH4의 유량은 120 sccm, N2O은 5800 sccm이고, 공정압력은 1000 mTorr이며, RF 파워는 200 W인 공정조건에서 증착될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않으며, 각 기체의 유량, 공정 압력 및 RF 파워는 저굴절층(410)의 재료, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)의 두께, 증착 온도, 증착 시간, 플라즈마 에너지 등의 증착 조건에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 배리어층(431)이 증착되는 제1 온도는 제2 배리어층(432)이 증착되는 제2 온도보다 높다. 예를 들어, 제1 배리어층(431)이 증착되는 제1 온도는 250℃ 이상일 수 있다. 바람직하게는, 제1 온도는 300℃ 이상, 보다 바람직하게는 350℃ 이상일 수 있다. 예를 들어, 제2 배리어층(432)이 증착되는 제2 온도는 250℃ 미만일 수 있다. 바람직하게는, 제2 온도는 대략 200℃ 일 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 배리어층(431)이 증착되는 제1 온도는 상대적으로 높다. 도 8a 내지 도 9c를 참조하여 후술하는 바와 같이, 상대적으로 높은 제1 온도에서의 제1 배리어층(431) 증착은 백라이트 유닛(BLU)의 휘도 경시 변화를 억제할 수 있다.
제1 배리어층(431)이 증착되는 제1 시간은 30s 내지 240s 일 수 있다. 보다 바람직하게는 제1 시간은 60s 내지 120s 일 수 있다. 제1 배리어층(431)은 상대적으로 높은 제1 온도에서 증착된다. 이에 따라, 제1 배리어층(431) 유기물인 저굴절층(410)이 분해될 수 있다. 따라서, 제1 배리어층(431)의 증착 시간인 제1 시간은 저굴절층(410)의 분해가 시작되는 시간보다 작은 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 배리어층(431)의 증착 온도, 즉 제1 온도가 373℃이고, 제1 배리어층(431)이 증착되는 시간, 즉 제1 시간이 120s인 경우, 저굴절층(410)의 분해가 발생하지 않았다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 배리어층(431)의 증착 온도, 즉 제1 온도가 373℃이고, 제1 배리어층(431)이 증착되는 시간, 즉 제1 시간이 240s인 경우, 저굴절층(410)의 분해가 시작되었다.
또한, 제1 배리어층(431)의 증착 온도, 즉 제1 온도가 373℃이고, 제1 배리어층(431)이 증착되는 시간, 즉 제1 시간이 360s인 경우, 저굴절층(410)의 분해가 상당히 진행되었다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 배리어층(431)이 증착되는 제1 시간은 240s 미만, 보다 바람직하게는 120s 이하이다. 다만, 제1 배리어층(431)이 증착되는 제1 시간은 이에 한정되지 않으며, 제1 시간은, 저굴절층(410)의 재료, 증착 온도, 원료 기체의 압력, 플라즈마 에너지, 기체의 유량 등의 증착 조건에 따라 저굴절층(410)이 분해되기 시작하는 시간보다 작은 임의의 시간일 수 있고, 이는 저굴절층(410)의 재료, 증착 온도, RF 파워, 원료 기체의 압력, 플라즈마 에너지, 기체의 유량 등의 증착 조건에 따라 결정될 수 있다.
제1 배리어층(431)의 두께는 제1 배리어층(431)이 증착되는 제1 시간 및 증착 속도에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 시간은 120s이고, 제1 배리어층의 증착 속도는 5Å/s 내지 80Å/s, 보다 바람직하게는 10Å/s 내지 40Å/s이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 배리어층(431)의 두께는 1200Å 내지 4800Å이다.
제1 배리어층(431) 상에 제2 배리어층(432)이 증착된다. 제2 배리어층(432)이 증착되는 제2 온도는 저굴절층(410)이 분해되지 않는 비교적 낮은 온도일 수 있다.
아래의 표 1은 배리어층 두께별 수분 투과율을 나타낸다. 표 1을 참조하면, 제1 커버층(430)의 수분 투과율(WVTR)은 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)의 두께의 합에 의존할 수 있다.
재료 두께 WVTR
SiNx 1000Å 17.3
SiNx 2000Å 3.6
SiNx 3000Å 1.1
SiNx 4000Å 0.4
SiOx 1000Å 17.3
SiOx 2000Å 5.8
SiOx 3000Å 1.7
SiOx 4000Å 0.4
제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)를 포함하는 제1 커버층(430)의 수분 투과율(WVTR: Water Vapor Transmission Rate)이 약 1.1g/m2/day 이하, 바람직하게는 0.4g/m2/day 이하일 수 있다.
제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)의 두께의 합이 3000Å, 4000Å 또는 5000Å이상일 수 있다. 보다 바람직하게는 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)의 두께의 합은 6000Å이상일 수 있다. 바람직하게는, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)의 두께의 합은 5000Å 내지 7000Å일 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 배리어층(431)의 두께는 상대적으로 고온인 증착 온도로 인해 증착 시간이 제한될 수 있고, 따라서, 제1 배리어층(431)의 두께가 충분히 두껍게 형성되기 어려울 수 있다.
따라서, 충분한 제1 커버층(430)의 두께를 위해, 제2 배리어층(432)은 상대적으로 저온인 제2 온도에서 필요한 두께만큼 증착될 수 있다. 예를 들어, 제2 배리어층(432)의 두께는 1200Å 이상일 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 배리어층(431)은 제2 배리어층(432)보다 상대적으로 고온에서 증착된다. 따라서, 제1 배리어층(431)의 밀도는 제2 배리어층(432)의 밀도보다 클 수 있다. 또한, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 Si-OH 및 Si-H의 결합 구조를 포함할 수 있고, 제1 배리어층(431)의 Si-OH 결합 비율이 제2 배리어층(432)의 Si-OH 결합 비율보다 클 수 있다. 또한, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 Si-N, N-H 및 Si-H의 결합 구조를 포함할 수 있고, 제1 배리어층(431)의 Si-N 결합 비율이 제2 배리어층(432)의 Si-N 결합 비율보다 클 수 있다. 또한, 제1 배리어층(431)의 굴절률은 제2 배리어층(432)의 굴절률보다 클 수 있다. 또한, 제1 배리어층(431)에 포함된 기공들(Porus)의 밀도가 제2 배리어층(432)에 포함된 기공들의 밀도보다 작을 수 있다.
이상에서, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)이 증착되는 온도를 중심으로 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 배리어층(431)의 증착 시 제2 배리어층(432)보다 높은 플라즈마 에너지 또는 높은 공정 압력이 사용될 수 있다.
예를 들어, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 SiNx이고, 제1 배리어층(431)은 RF 파워 1250 W인 공정조건에서 증착되고, 제2 배리어층(432)은 RF 파워 1000 W인 공정조건에서 증착될 수 있다.
예를 들어, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 SiOx이고, 제1 배리어층(431)은 RF 파워 300 W인 공정조건에서 증착되고, 제2 배리어층(432)은 RF 파워 200 W인 공정조건에서 증착될 수 있다.
예를 들어, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 SiNx이고, 제1 배리어층(431)은 공정 압력 1600 Torr인 공정조건에서 증착되고, 제2 배리어층(432)은 공정 압력 1000 Torr인 공정조건에서 증착될 수 있다.
예를 들어, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 SiOx이고, 제1 배리어층(431)은 공정 압력 1500 Torr인 공정조건에서 증착되고, 제2 배리어층(432)은 공정 압력 1200 Torr인 공정조건에서 증착될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않으며, 각 공정 압력 및 RF 파워는 저굴절층(410)의 재료, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)의 두께, 증착 온도, 증착 시간 등의 증착 조건에 따라 변경될 수 있다.
또한, 이상에서, 제1 커버층(430)은 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층을 포함하는 것으로 설명되었으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 커버층(430)은 제2 배리어층(432) 상에 배치된 제3 배리어층(미도시)을 포함할 수 있다. 제3 배리어층(미도시)은 제2 배리어층(미도시)보다 낮은 밀도를 갖거나 보다 낮은 온도에서 적층될 수 있다.
또한, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)은 하나의 배리어층일 수 있고, 하나의 배리어층은 저굴절층(410)에 상대적으로 가까운 부분의 밀도가 저굴절층(410)에서 상대적으로 먼 부분의 밀도보다 클 수 있다. 하나의 배리어층은 저굴절층(410)에서 멀어질수록 연속적으로 감소하는 밀도를 가질 수 있다. 또한, 하나의 배리어층은 연속적으로 낮아지는 증착온도에서 증착될 수 있다.
도 8a 내지 9c는 제1 배리어층(431)의 재료 및 증착 온도에 따른 휘도 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8a 내지 9c는 유리 재질의 도광 부재(300), 저굴절층(410) 및 제1 배리어층(431)으로 구성된 백라이트 유닛의 휘도 경시 변화를 나타낸다. 도 8a 내지 9c의 가로축은 입광면(IS)과 대광면(OS) 사이에서 입광면(IS)로부터의 거리를 나타내고, 세로축은 휘도의 상대적 크기를 나타낸다. 3개의 선은 각각 초기, 2시간 뒤 및 19시간 뒤의 휘도를 나타낸다. 도 8a 내지 8c는 제1 배리어층(431)이 SiOx로 형성된 경우를 나타내고, 도 9a 내지 9c는 제1 배리어층(431)이 SiNx로 형성된 경우를 나타낸다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 200℃에서 SiOx의 제1 배리어층(431)이 증착된 경우, 상당히 큰 휘도 경시 변화가 발생하였다. 그러나, 도 8b에 도시된 바와 같이, 250℃에서 SiOx의 제1 배리어층(431)이 보다 높은 밀도로 증착된 경우, 휘도 경시 변화가 상당히 줄었지만 여전히 큰 수준의 휘도 경시 변화가 발생하였다. 또한, 도 8c에 도시된 바와 같이, 373℃에서 SiOx의 제1 배리어층(431)이 더 높은 밀도로 증착된 경우, 휘도 경시 변화가 발생하지 않았다.
도광 부재(300), 저굴절층(410) 및 제1 커버층(430)의 처리 과정에서 도광 부재(300) 내에 단글링 본드(dangling bond)가 발생 또는 잔존한다. 제1 배리어층(431)의 고온 증착에 의해, 단글링 본드에서 산화(oxidation) 반응 등이 촉진될 수 있다. 따라서, 제1 배리어층(431)의 고온 증착 시에, 단글링 본드가 대부분 제거되어 초기 휘도 경시 변화가 감소되는 것으로 예상된다.
도 9a 내지 9c에 도시된 바와 같이, SiNx의 제1 배리어층(431)이 증착된 경우, SiOx의 제1 배리어층(431)의 경우보다 상대적으로 낮은 휘도 경시 변화가 발생하였다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 200℃에서 SiNx의 제1 배리어층(431)이 증착된 경우, 약한 수준의 휘도 경시 변화가 발생하였다. 그러나, 도 9b에 도시된 바와 같이, 250℃에서 SiNx의 제1 배리어층(431)이 보다 높은 밀도로 증착된 경우, 휘도 경시 변화가 줄었으며, 미약한 수준의 휘도 경시 변화가 발생하였다. 또한, 도 9c에 도시된 바와 같이, 373℃에서 SiNx의 제1 배리어층(431)이 보다 높은 밀도로 증착된 경우, 휘도 경시 변화가 발생하지 않았다.
아래의 표 2는 비교예 및 본 발명의 실시예들에서의 휘도 경시 변화 발생 유무 및 수분 투과율(WVTR)을 나타낸다.
비교예 및 실시예들의 커버층(430)의 두께는 모두 6000Å으로 동일하다.
비교예에서, 커버층(430)이 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 배리어층(432)과 같은 상대적으로 저온에서 낮은 밀도로 증착된 하나의 배리어층을 포함하는 경우, 시간 경과에 따라 초기 휘도 대비 10%-40% 정도의 휘도 증가가 발생하였다.
실시예1 내지 실시예5에서 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)의 두께는 각각 2400Å 및 3600Å으로 동일하고, 그 종류가 상이하다.
실시예1 내지 실시예5에서와 같이, 제1 배리어층(431) 및 제2 배리어층(432)의 종류와 무관하게, 휘도 경시 변화가 발생하지 않았다.
또한, 비교예 및 모든 실시예에서 수분 투과율(WVTR)은 0.4g/m2/day으로 양호한 결과가 나타났다.
종류/두께 휘도 경시 변화 WVTR
(g/m2/day)
제1 배리어층(431) 제2 배리어층(432)
비교예 X SiOx/6000Å 또는 SiNx/6000Å 발생
(10%-40%)		 0.4
실시예1 SiNx/2400Å SiNx/3600Å 미발생 0.4
실시예2 SiOx/2400Å SiOx/3600Å 미발생 0.4
실시예3 SiNxOx/2400Å SiNxOx/3600Å 미발생 0.4
실시예4 SiNx/2400Å SiOx/3600Å 미발생 0.4
실시예5 SiOx/2400Å SiNx/6000Å 미발생 0.4
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(BLU)은 초기 휘도 경시 변화를 억제할 수 있고, 초기 휘도 경시 변화 억제를 위한 에이징(aging)을 위한 공정을 생략할 수 있다. 아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛(BLU)은 낮은 수분 투과율(WVTR)을 가질 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: 표시 장치 100: 윈도우 부재
200: 표시 부재 300: 도광 부재
400: 광학 부재 500: 반사 부재
600: 몰드 프레임 700: 수납 부재
IS: 입광면 OS: 대광면
TS: 출광면 SS: 측면
LS: 광원 410: 저굴절층
420: 광변환층 430: 제1 커버층
431: 제1 배리어층 432: 제2 배리어층
440: 제2 커버층

Claims (20)

  1. 광을 생성하는 광원;
    영상을 표시하는 표시 패널;
    적어도 일면이 상기 광원과 인접하도록 배치되는 도광 부재; 및
    상기 도광 부재 및 상기 표시 패널 사이에 배치되는 광학 부재를 포함하고,
    상기 광학 부재는,
    상기 도광 부재의 출광면 상에 배치되는 저굴절층;
    상기 저굴절층 상에 배치되는 제1 커버층; 및
    상기 제1 커버층 상에 배치되고, 입사되는 광의 파장 대역을 변환시키는 광변환층을 포함하고,
    상기 제1 커버층은,
    상기 저굴절층 상에 배치되는 제1 배리어층; 및
    상기 제1 배리어층 상에 배치되고, 상기 제1 배리어층 보다 낮은 밀도를 갖는 제2 배리어층;을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 배리어층은 서로 동일한 물질로 서로 상이한 온도에서 증착되어 형성된, 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 저굴절층의 굴절률은 1.1 이상 1.3 이하인, 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 배리어층은 상기 제2 배리어층보다 높은 굴절률을 갖는, 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 배리어층은 상기 제1 배리어층보다 높은 밀도의 기공을 갖는, 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배리어층은 SiOx, SiNx 및 SiOxNx 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배리어층의 두께의 합은 3000Å 이상인, 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배리어층의 두께의 합은 6000Å 이상인, 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 배리어층의 두께는 1200Å 이상 4800Å 미만인, 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 광변환층 상에 배치되는 제2 커버층을 더 포함하는, 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 커버층은 상기 저굴절층의 측면을 커버하고,
    상기 제2 커버층은 상기 광변환층의 측면을 커버하는, 표시 장치.
  13. 광을 생성하는 광원;
    영상을 표시하는 표시 패널;
    적어도 일면이 상기 광원과 인접하도록 배치되는 도광 부재; 및
    상기 도광 부재 및 상기 표시 패널 사이에 배치되는 광학 부재를 포함하고,
    상기 광학 부재는,
    상기 도광 부재의 출광면 상에 배치되는 저굴절층;
    상기 저굴절층 상에 배치되는 제1 커버층; 및
    상기 제1 커버층 상에 배치되고, 입사되는 광의 파장 대역을 변환시키는 광변환층을 포함하고,
    상기 제1 커버층은,
    상기 저굴절층 패턴 상에 제1 온도에서 제1 무기 물질을 증착하여 형성된 제1 배리어층; 및
    상기 제1 배리어층 상에 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 제2 무기 물질을 증착하여 형성된 제2 배리어층;을 포함하고,
    상기 제1 온도는 300℃ 이상이고, 상기 제2 온도는 300℃ 미만인, 표시 장치.
  14. 삭제
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 배리어층의 두께는 1200Å 이상 4800Å 미만인, 표시 장치.
  16. 기판 상에 저굴절층 패턴들을 형성하는 단계;
    상기 저굴절층 패턴 상에 제1 커버층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 커버층 상에 광변환층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 커버층을 형성하는 단계는,
    상기 저굴절층 패턴 상에 제1 온도에서 제1 무기 물질을 제1 시간동안 증착하여 제1 배리어층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 배리어층 상에 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 제2 무기 물질을 제2 시간동안 증착하여 제2 배리어층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 온도는 300℃ 이상이고, 상기 제2 온도는 300℃ 미만인, 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 무기 물질은 SiOx, SiNx 및 SiOxNx 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
  18. 삭제
  19. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 시간은 60s 이상 120s 미만인, 표시 장치의 제조 방법.
  20. 광을 생성하는 광원;
    적어도 일면이 상기 광원과 인접하도록 배치되는 도광 부재; 및
    상기 도광 부재 상에 배치되는 광학 부재를 포함하고,
    상기 광학 부재는,
    상기 도광 부재의 출광면 상에 배치되는 저굴절층;
    상기 저굴절층 상에 배치되는 배리어층; 및
    상기 배리어층 상에 배치되고, 입사되는 광의 파장 대역을 변환시키는 광변환층;을 포함하고,
    상기 배리어층의 제1 부분의 밀도는 상기 배리어층의 제1 부분보다 상기 저굴절층에서 더 먼 상기 배리어층의 제2 부분의 밀도보다 크고,
    상기 배리어층의 제1 및 제2 부분은 서로 동일한 물질로 서로 상이한 온도에서 증착되어 형성된, 백라이트 유닛.
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