KR102626377B1 - 백라이트 유닛 및 이를 구비한 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

백라이트 유닛은, 광을 방출하는 적어도 하나의 광원 및 상기 광원이 배치되는 회로 기판을 포함한 광원 어레이; 및 상기 광원 어레이 상에 제공된 제1 광학층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 광학층은, 상기 광원과 삽입 결합되는 적어도 하나의 요부를 포함한 제1 레이어; 상기 제1 레이어 상에 제공되며 상기 제1 레이어를 통과한 광을 일 방향으로 가이드 하는 제2 레이어; 상기 제2 레이어의 일면 상에 제공되며 상기 일면을 통과한 광을 선택적으로 출사하는 복수의 광학 패턴들; 및 상기 제1 레이어 하부에 배치되는 반사층을 포함할 수 있다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 구비한 표시 장치{BACKLIGHT UNIT AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치들 중에는 영상을 표시하기 위해서, 광을 발생시킬 수 있는 백라이트 유닛을 요하는 표시 장치가 있다. 백라이트 유닛은 액정 등을 포함하는 표시 패널에 광을 공급하는 장치로서, 광원과 상기 광원에서 방출된 광을 상기 표시 패널로 전달하기 위한 도광 부재를 포함한다. 백라이트 유닛은, 광원의 설치 위치에 따라 크게 에지 방식(Edge type)과 직하 방식(Direct type)으로 구분될 수 있다.
직하 방식의 백라이트 유닛은 표시 영역 중 광 조사 영역의 직하 지점에 광원이 위치하기 때문에 해당 광 조사 영역 내에서 상기 광원이 위치하는 지점이 여타 영역에 비하여 밝게 나타나는 화이트-스팟(White-spot) 현상이 발생하게 된다. 이러한 화이트-스팟 현상을 억제하기 위해 광원과 도광 부재 사이에 에어 갭을 두면서 상기 도광 부재의 두께를 늘리는 방안이 고려되고 있다. 에어 갭과 도광 부재의 늘어난 두께로 인하여 백라이트 유닛의 두께가 두꺼워져 표시 장치의 슬림화 구현이 용이하지 않을 수 있다.
본 발명은, 광원이 삽입되는 요부를 포함한 제1 레이어 및 상기 제1 레이어 상에 배치되며 그 상부 면에 복수개의 광학 패턴들을 포함한 제2 레이어를 구비한 광학 부재를 적용하여 슬림한 백라이트 유닛을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상술한 백라이트 유닛을 구비하는 표시 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 광을 방출하는 적어도 하나의 광원 및 상기 광원이 배치되는 회로 기판을 포함한 광원 어레이; 및 상기 광원 어레이 상에 제공된 제1 광학층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광학층은, 상기 광원과 삽입 결합되는 적어도 하나의 요부를 포함한 제1 레이어; 상기 제1 레이어 상에 제공되며 상기 제1 레이어를 통과한 광을 일 방향으로 가이드하는 제2 레이어; 상기 제2 레이어의 일면 상에 제공되며 상기 일면을 통과한 광을 선택적으로 출사하는 복수의 광학 패턴들; 및 상기 제1 레이어 하부에 배치되는 반사층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 요부는, 상기 제1 레이어의 일면으로부터 그의 타면을 향하는 방향으로 파인 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이어는 적어도 2개 이상의 상이한 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이어는 상기 발광 소자에서 방출된 광을 산란시키는 적어도 하나의 광 확산 입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이어는 투명한 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이어와 상기 광학 패턴들은 일제로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이어의 일면의 적어도 일 영역은 요철 면을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학 패턴들 각각은 상기 제2 레이어의 일면으로부터 상부를 향하여 돌출된 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학 패턴들 각각은 상기 제2 레이어의 일면으로부터 하부를 향하여 파인 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학 패턴들은 상기 제2 레이어의 일면 상에서 상기 광원에 대응하는 지점으로부터 멀어질수록 인접한 광학 패턴과의 간격이 좁아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광학 패턴들은 상기 제2 레이어의 일면 상에서 상기 광원에 대응하는 지점으로부터 멀어질수록 크기 가 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반사층은 상기 요부에 대응되는 개구부를 포함할 수 있다. 상기 개구부는 상기 반사층의 적어도 일 영역을 관통하는 관통 홀일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광학층은 상기 제1 레이어와 상기 제2 레이어 사이에 배치된 중간층을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 중간층은 감압 접착제(PSA) 또는 광학 투명 접착제(OCA)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반사층, 상기 제1 레이어, 및 상기 제2 레이어는 합지되어 상기 제1 광학층을 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광학층은 상기 제2 레이어 상에 제공되며, 상기 광학 패턴들로부터 출사된 광을 확산하는 서브 레이어를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이어와 상기 서브 레이어 사이에는 접착층이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광학층은, 상기 제2 레이어 상에 제공되며 상기 광학 패턴들로부터 출사된 광의 색상을 변환하여 투과 광을 생성하는 컬러 변환층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 백라이트 유닛은 상기 제1 광학층 상에 제공되며 상기 제1 광학층을 통과한 광의 진행 방향을 조절하는 제2 광학층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 영상을 표시하는 표시 패널; 및 상기 영상을 표시하기 위한 광을 상기 표시 패널로 제공하는 백라이트 유닛을 포함할 수 있다. 상기 백라이트 유닛은, 광을 방출하는 적어도 하나의 광원 및 상기 광원이 배치되는 회로 기판을 포함한 광원 어레이; 상기 광원 어레이 상에 제공된 제1 광학층; 및 상기 제1 광학층 상에 제공되어 상기 제1 광학층을 통과한 광의 진행 방향을 조절하는 제2 광학층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 광학층은, 상기 광원과 삽입 결합되며 적어도 하나의 요부를 포함한 제1 레이어; 상기 제1 레이어 상에 제공되며, 상기 제1 레이어를 통과한 광을 일 방향으로 가이드 하는 제2 레이어; 상기 제2 레이어의 일면 상에 제공되며, 상기 일면을 통과한 광을 선택적으로 출사하는 복수의 광학 패턴들; 및 상기 제1 레이어의 하부에 배치되며, 상기 요부에 대응하는 개구부를 포함한 반사층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 구비한 표시 장치는, 각각의 광원이 제1 레이어의 요부 내에 위치함에 따라 슬림화 구현에 유리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 구비한 표시 장치는, 각각의 광원에서 방출된 광이 요부로 입사되면서 제1 레이어의 광 확산 입자에 의해 확산 및/또는 산란되어 제2 레이어로 진행되고, 상기 제2 레이어로 입사된 광이 전반사에 의해 가이드되다가 광학 패턴들에 의해 선택적으로 출광될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛 및 이를 구비한 표시 장치는, 광원들의 위치에 상관없이 전 영역에 걸쳐 균일한 출광 분포를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 화소들 중 하나의 화소에 포함된 구성 요소들의 전기적 연결 관계를 나타낸 등가회로도이다.
도 5는 도 2에 도시된 하나의 화소를 나타내는 평면도이다.
도 6는 도 5의 Ⅱ ~ Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 3의 광원 어레이로부터 출사되어 제1 광학층으로 진행하는 광의 이동 경로를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8a는 도 7의 제1 레이어의 배면 사시도이다.
도 8b는 도 8a의 Ⅲ ~ Ⅲ'선에 따른 단면도이다.
도 9는 도 7의 반사층의 사시도이다.
도 10은 도 7의 제2 레이어의 사시도이다.
도 11은 도 7의 광원과 광학 패턴의 배치 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 12a은 다른 실시예에 따른 제2 레이어를 포함한 제1 광학층과 광원 어레이의 배치 관계를 나타낸 단면도이다.
도 12b는 도 12a의 제2 레이어를 포함한 제1 광학층의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 13은 도 12a의 광학 패턴들을 다른 실시예에 따라 도시한 단면도이다.
도 14a는 또 다른 실시예에 따른 제2 레이어를 포함한 제1 광학층과 광원 어레이의 배치 관계를 나타낸 단면도이다.
도 14b는 도 14a의 제2 레이어를 포함한 제1 광학층의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 15는 도 14a의 광학 패턴들을 다른 실시예에 따라 도시한 단면도이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 17은 도 16의 Ⅳ ~ Ⅳ'선에 따른 단면도이다.
도 18은 도 17의 광원 어레이 및 제1 광학층의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 20은 도 19의 Ⅴ ~ Ⅴ'선에 따른 단면도이다.
도 21a는 도 19의 컬러 변환층을 도시한 사시도이다.
도 21b는 도 21a의 Ⅵ ~ Ⅵ'선에 따른 단면도이다.
도 22은 도 20의 광원 어레이 및 제1 광학층의 일부를 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 아래의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수만을 포함하지 않는 한, 복수의 표현도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 표시 장치의 개략적인 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 Ⅰ ~ Ⅰ'선에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 표시 장치(DD)는 표시 패널(100), 스캔 구동부(140), 데이터 구동부(130), 구동 회로 기판(150), 터치 센서(200), 백라이트 유닛(300), 몰드 프레임(400), 및 하우징(500)을 포함할 수 있다.
표시 장치(DD)는 영상을 표시하는 표시 영역(DA) 및 상기 표시 영역(DA)의 적어도 일측을 둘러싸는 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 비표시 영역(NDA)은 영상을 표시하지 않는 영역일 수 있다.
표시 장치(DD)는 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 일 예로, 서로 평행한 두 쌍의 변들을 가지는 직사각형의 판상으로 제공될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 표시 장치(DD)가 직사각형의 판상으로 제공되는 경우, 두 쌍의 변들 중 어느 한 쌍의 변이 다른 한 쌍의 변보다 길게 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는 설명의 편의를 위해 표시 장치(DD)가 한 쌍의 장 변과 한 쌍의 단 변을 갖는 직사각 형상인 경우를 나타내었으며, 상기 장 변의 연장 방향을 제1 방향(DR1), 상기 단 변의 연장 방향을 제2 방향(DR2)으로 표시하였다.
표시 패널(100)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 표시 장치(DD)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 특히, 표시 패널(100)은 제2 방향(DR2)으로 단 변을 갖고, 상기 제2 방향(DR2)과 교차하는 제1 방향(DR1)으로 장 변을 가질 수 있다. 실시예에 따라, 표시 패널(100)은 직선의 변을 포함하는 닫힌 형태의 다각 형상을 가질 수 있다. 또한, 표시 패널(100)은 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 원 및 타원 등의 형상을 가질 수 있다. 또한, 표시 패널(100)은 직선과 곡선으로 이루어진 변을 포함하는 반원 및 반타원 등의 형상을 가질 수도 있다.
표시 패널(100)은 영상을 표시하는 표시 영역(DA) 및 상기 표시 영역(DA)의 적어도 일측을 둘러싸는 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 패널(100)의 표시 영역(DA)은 표시 장치(DD)의 표시 영역(DA)에 대응될 수 있고, 상기 표시 패널(100)의 비표시 영역(NDA)은 상기 표시 장치(DD)의 비표시 영역(NDA)에 대응될 수 있다.
표시 패널(100)로는 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display panel, LCD panel), 전기영동 표시 패널(Electro-Phoretic Display panel, EPD panel), 및 일렉트로웨팅 표시 패널(Electro-Wetting Display panel, EWD panel)과 같은 비발광성 표시 패널이 사용될 수 있다. 또한, 표시 패널(100)로는 유기 발광 표시 패널(Organic Light Emitting Display panel, OLED panel)과 같은 자발광이 가능한 표시 패널이 사용될 수 있다. 표시 패널(100)이 유기 발광 표시 패널로 사용되는 경우, 상기 표시 패널(100)로 광을 공급하는 백라이트 유닛(300)이 구비되지 않을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 표시 패널(100)은 액정 표시 패널일 수 있다.
표시 패널(100)은 제1 기판(110), 상기 제1 기판(110)과 마주보는 제2 기판(120), 및 상기 제1 기판(110)과 상기 제2 기판(120) 사이에 제공된 액정층(미도시)을 포함할 수 있다. 표시 패널(100)의 양면, 즉, 제1 및 제2 기판들(110, 120) 각각의 외부면에는 편광 필름(미도시)이 제공될 수 있다.
제1 기판(110)의 표시 영역(DA)에는 복수개의 화소들(PXL), 복수개의 스캔 라인들(S1 ~ Sn), 및 복수개의 데이터 라인들(DL1 ~ DLm)이 배치될 수 있다. 여기서, m 및 n은 자연수 이다. 설명의 편의를 위해, 도 2에서는 하나의 화소(PXL)만이 도시되었으나 실질적으로 복수개의 화소들(PXL)이 제1 기판(110)의 표시 영역(DA)에 배치될 수 있다.
스캔 라인들(S1 ~ Sn) 및 데이터 라인들(DL1 ~ DLm)은 서로 절연되어 교차하도록 배치될 수 있다. 스캔 라인들(S1 ~ Sn)은 제1 방향(DR1)으로 연장되어 스캔 구동부(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 데이터 라인들(DL1 ~ DLm)은 제2 방향(DR2)으로 연장되어 데이터 구동부(130)에 전기적으로 연결될 수 있다.
화소들(PXL)은 서로 교차하는 스캔 라인들(S1 ~ Sn) 및 데이터 라인들(DL1 ~ DLm)에 의해 구획된(혹은 정의된) 영역들에 배치될 수 있다. 화소들(PXL)은 매트릭스 형태로 배열되어 스캔 라인들(S1 ~ Sn) 및 데이터 라인들(DL1 ~ DLm)에 전기적으로 연결될 수 있다. 화소들(PXL)의 배열 형태는 특별히 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 배열될 수 있다. 화소들(PXL)은 하나의 스캔 라인(S) 및 하나의 데이터 라인(DL)에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 트랜지스터(미도시) 및 상기 트랜지스터에 연결되는 화소 전극(미도시)을 포함할 수 있다.
스캔 구동부(140)는 제2 방향(DR2)에서 제1 기판(110)의 일측에 인접한 소정의 영역에 배치될 수 있다. 스캔 구동부(140)는 각각의 화소(PXL)의 트랜지스터와 동일한 공정으로 동시에 형성되어 ASG(Amorphous Silicon TFT Gate driver circuit) 형태 또는 OSG(Oxide Silicon TFT Gate driver circuit) 형태로 제1 기판(110)에 실장될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 실시예에 따라 스캔 구동부(140)는 복수개의 구동 칩들로 형성되고 가요성 인쇄 회로 기판 상에 실장되어 테이프 캐리어 패키지(TCP: Tape Carrier Package) 방식으로 제1 기판(110)에 연결될 수도 있다. 또한, 다른 실시예에 따라, 스캔 구동부(140)는 복수개의 구동 칩들로 형성되어 제1 기판(110)의 칩 온 글래스(COG: Chip on Glass) 방식으로 실장될 수도 있다.
구동 회로 기판(150) 상에 타이밍 제어부(미도시)가 배치될 수 있다. 타이밍 제어부는 집적 회로 칩의 형태로 구동 회로 기판(150) 상에 실장되어 스캔 구동부(140) 및 데이터 구동부(130)에 연결될 수 있다. 타이밍 제어부는 스캔 제어 신호, 데이터 제어 신호, 및 영상 데이터들을 출력할 수 있다.
스캔 구동부(140)는 제어 라인(CL)을 통해 타이밍 제어부로부터 스캔 제어 신호를 수신할 수 있다. 스캔 구동부(140)는 스캔 제어 신호에 응답하여 복수개의 스캔 신호들을 생성하고, 생성된 스캔 신호들을 순차적으로 출력할 수 있다. 스캔 신호들은 스캔 라인들(S1 ~ Sn)을 통해 행 단위로 화소들(PXL)에 제공될 수 있다. 이에 따라, 화소들(PXL)은 행 단위로 구동될 수 있다.
데이터 구동부(130)는 복수 개의 소스 구동 칩들(130a)을 포함할 수 있다. 소스 구동 칩들(130a) 각각은 연성 회로 기판(131) 상에 실장되어 제1 방향(DR1)에서 제1 기판(110)의 일측의 소정의 영역 및 구동 회로 기판(150)에 연결될 수 있다. 즉, 데이터 구동부(130)는 테이프 캐리어 패키지(TCP; Tape Carrier Package) 방식으로 제1 기판(110) 및 구동 회로 기판(150)에 연결될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 데이터 구동부(130)의 소스 구동 칩들(130a)은 제1 기판(110)에 칩 온 글래스(COG; Chip On Glass) 방식으로 실장될 수도 있다.
데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부로부터 영상 데이터들 및 데이터 제어 신호를 수신한다. 데이터 구동부(130)는 데이터 제어 신호에 응답하여 영상 데이터들에 대응하는 데이터 전압들을 생성하여 출력한다. 데이터 전압들은 데이터 라인들(DL1 ~ DLm)을 통해 화소들(PXL)에 전달할 수 있다.
화소들(PXL)은 스캔 라인들(S1 ~ Sn)을 통해 전달받은 스캔 신호들에 응답하여 데이터 라인들(DL1 ~ DLm)을 통해 데이터 전압을 공급받을 수 있다. 화소들(PXL)이 데이터 전압에 대응하는 계조를 표시함으로써, 영상이 표시될 수 있다.
제2 기판(120)의 일면 상에는 백라이트 유닛(300)에서 제공되는 광을 이용하여 소정의 색을 구현하는 컬러 필터(미도시) 및 상기 컬러 필터 상에 형성되어 화소 전극에 대향하는 공통 전극(미도시)이 제공될 수 있다. 컬러 필터는 적색, 녹색, 청색, 시안, 마젠타, 백색, 및 황색 중 어느 하나의 색상을 가지며, 증착 또는 코팅과 같은 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상술한 실시예에 있어서, 컬러 필터가 제2 기판(120) 상에 배치되는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 컬러 필터는 제1 기판(110) 상에 배치될 수도 있다.
액정층은 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 전계에 의하여 특정 방향으로 배열됨으로써, 백라이트 유닛(300)으로부터 방출되는 광의 투과도를 조절하여 표시 패널(100)이 영상을 표시할 수 있도록 한다.
터치 센서(200)는 표시 패널(100)의 양면 중 적어도 하나의 면 상에 배치될 수 있다. 일 예로, 터치 센서(200)는 표시 패널(100)에서 영상 표시되는 방향의 일면 상에 배치되어 사용자의 터치 입력을 수신할 수 있다. 실시예에 따라, 터치 센서(200)는 표시 패널(100)과 일체로 형성될 수도 있다.
터치 센서(200)는 사용자의 손이나 별도의 입력 수단을 통해 표시 장치(DD)의 터치 이벤트를 인식할 수 있다. 터치 센서(200)는 정전 용량 방식으로 터치 이벤트를 인식할 수 있다. 터치 센서(200)는 상호 정전 용량(mutual capacitance) 방식으로 터치 입력을 감지하거나 자기 정전 용량(self capacitance) 방식으로 상기 터치 입력을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 백라이트 유닛(300)은 표시 패널(100)에서 영상이 표시되는 방향의 반대 방향의 일면 상에 배치될 수 있다. 백라이트 유닛(300)은 광원 어레이(310), 제1 광학층(320), 및 제2 광학층(330)을 포함할 수 있다.
광원 어레이(310)는 인쇄 회로 기판(310a) 및 상기 인쇄 회로 기판(310a) 상에 실장된 복수개의 광원들(310b)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원들(310b) 각각은 발광 다이오드(LED; light-emitting diode)를 포함할 수 있다. 광원들(310b) 각각은 인쇄 회로 기판(310a) 상에 실장되며, 동일한 색상의 광을 방출할 수 있다. 일 예로, 광원들(310b)은 청색 광을 방출할 수 있다. 광원들(310a) 각각은 인쇄 회로 기판(310a)에 전기적으로 연결되어 상기 인쇄 회로 기판(310a)으로부터 신호(혹은 전원)를 전달받아 광을 발생할 수 있다. 상술한 광원들(310b) 각각은 점광원을 이루며, 인접한 광원들(310b)과 동일한 간격을 가지도록 인쇄 회로 기판(310a) 상에 실장될 수 있다.
제1 광학층(320)은 표시 패널(100)의 하부 면에 위치하며, 광원 어레이(310)에서 방출되는 광을 가이드하여 상기 표시 패널(100) 방향으로 상기 광을 출사시킬 수 있다. 일 예로, 제1 광학층(320)은 광원 어레이(310)와 제2 광학층(330) 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 광학층(320)은 제1 레이어(320a), 제2 레이어(320b), 복수개의 광학 패턴들(323), 및 반사층(320c)을 포함할 수 있다.
제1 레이어(320a)는 광원 어레이(310)와 제2 레이어(320b) 사이에 제공 및/또는 형성되며, 광원들(310b)에서 방출되는 광을 확산 및/또는 산란시켜 상기 제2 레이어(320b)의 내부로 진행되게 하는 확산 부재일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 레이어(320a)는 복수개의 요부들(321)을 포함할 수 있다.
제1 레이어(320a)는 광을 투과시킬 수 있는 투과성 재료를 포함할 수 있다. 일 예로, 투과성 재료는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 계열의 물질, 폴리스틸렌(polystyrene, PS) 계열의 물질, 실리콘 계열의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 제1 레이어(320a)의 재료는 상술한 재료들에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 제1 레이어(320a)는 광원들(310b)에서 방출된 광을 확산 및/또는 산란시키면서 상기 광을 투과시킬 수 있는 재료들을 포함하여 제조될 수 있다. 요부들(321)을 포함한 제1 레이어(320a)는 광원들(310b)에서 방출되는 광을 제2 레이어(320b)로 확산 및/또는 산란하기 위하여 광 확산 입자들을 포함할 수 있다.
요부들(321) 각각은 제1 레이어(320a)의 일면, 일 예로, 하부 면으로부터 상부를 향하여 돌출된 반 타원 형상을 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 반원 형상, 렌즈 형상 등 다양한 형상으로 변형될 수도 있다. 요부들(321)은 제1 레이어(320a)와 일체로 제공될 수 있다. 요부들(321)은 레이저 빔을 이용하여 제1 레이어(320a)의 하부 면으로부터 그 상부를 향하는 방향으로 움푹 파인 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 요부들(321) 각각은 광원 어레이(310)의 광원들(310b)에 대응되도록 제1 레이어(320a)의 하부 면에 배치될 수 있다. 요부들(321)은 광원들(310b)과 동일한 개수로 제1 레이어(320a)의 하부 면에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 요부들(321)과 광원들(310b)은 일대일(1:1) 쌍을 이루도록 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원들(310b) 각각은 대응하는 요부(321)와 삽입 결합할 수 있다. 이에 따라, 요부들(321)과 광원들(310b)은 서로 중첩될 수 있다.
반사층(320c)은 제1 레이어(320a)와 광원 어레이(310) 사이에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 반사층(320c)은 제1 레이어(320a)에서 상기 반사층(320c) 방향으로 확산 및/또는 산란된 광을 제2 레이어(320b) 방향으로 반사시켜 표시 패널(100) 측으로 제공되는 광의 양을 더욱 증가시킬 수 있다.
반사층(320c)은 광을 반사하는 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 일 예로, 반사층(320c)은 Ag 등과 같이 일정한 반사율을 갖는 도전성 재료를 포함하거나 폴리카보네이트(polycarbonate) 계열, 폴리술폰(polysulfone) 계열, 폴리아크릴레이트(polyacrylate) 계열, 폴리스티렌(polystyrene) 계열, 폴리비닐클로라이드(poly vinyl chloride) 계열, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol) 계열, 폴리노르보넨(polynorbornene)계열, 폴리에스테르(poly ester) 계열의 물질을 1종 또는 2종 이상 포함하는 재질의 반사 시트를 포함할 수 있다. 다만, 반사층(320c)의 재료는 상술한 재료들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 반사층(320c)은 복수개의 개구부들(OPN)를 포함할 수 있다. 개구부들(OPN)은 반사층(320c)의 일 영역이 제거되어 개구된 빈 공간일 수 있다. 일 예로, 개구부들(OPN)은 반사층(320c)의 적어도 일 영역을 관통하는 관통 홀일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 개구부들(OPN)은 제1 레이어(320a)의 요부들(321)과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 특히, 개구부들(OPN)은 제1 레이어(320a)의 요부들(321)과 동일한 개수로 제공될 수 있다. 이러한 경우, 개구부들(OPN) 및 요부들(321)은 일대일(1:1) 대응되게 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 요부들(321)이 광원들(310b)과 일대일(1:1) 대응되므로, 개구부들(OPN)도 상기 광원들(310b)과 일대일(1:1) 대응될 수 있다.
제2 레이어(320b)는 제1 레이어(320a)와 제2 광학층(330) 사이에 제공 및/또는 형성되며, 상기 제1 레이어(320a)로부터 입사된 광을 표시 패널(100) 방향으로 가이드하는 도광 부재일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 레이어(320b)는 온도에 대한 영향성이 크지 않으면서(혹은 내열성이 우수하면서) 광을 투과시킬 수 있는 투과성 재료 중의 하나인 유리 또는 실리콘 재질을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 제2 레이어(320b)는 아크릴계 투명 수지인 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA)와 같은 플라스틱 물질을 포함할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 레이어(320b)는 내열성이 우수하며 80% 이상의 광 투과율을 갖는 재료를 선택하여 제조될 수 있다.
광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)의 상부 면에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 광학 패턴들(323) 각각은 제2 레이어(320b)의 내부에서 도광된 광(혹은 전반사된 광)을 선택적으로 표시 패널(100) 방향으로 출사하는 출광 패턴일 수 있다. 광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)의 상부 면에 인쇄 방식 또는 사출 방식으로 형성될 수 있다. 광학 패턴들(323)은 서로 동일한 크기를 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 서로 상이한 크기를 가질 수도 있다.
광학 패턴들(323)은 인접한 광학 패턴들(323)과 상이한 간격으로 이격될 수 있다. 일 예로, 제2 레이어(320b)의 상부 면에서 각각의 광원(310b)에 중첩하는 지점을 기준으로 상기 지점으로부터 멀어질수록 광학 패턴들(323)은 인접한 광학 패턴들(323)과의 간격이 좁아질 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 이하의 실시예에서는 제2 레이어(320b)의 상부 면에서 각각의 광원(310b)에 중첩하는 지점을 '기준 영역'이라 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광학 패턴들(323)은 기준 영역으로부터 멀어질수록 인접한 광학 패턴들(323)과의 간격이 좁아지고, 상기 기준 영역에 인접할수록 상기 인접한 광학 패턴들(323)과의 간격이 넓어지도록 제2 레이어(320b)의 상부 면 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 광학 패턴들(323)의 밀도는 영역에 따라 상이해질 수 있다. 일 예로, 광학 패턴들(323)의 밀도는 기준 영역으로부터 멀어질수록 증가하고, 상기 기준 영역에 인접할수록 작아질 수 있다. 즉, 광학 패턴들(323)은 각각의 광원(310b)과 중첩하지 않는 제2 레이어(320b)의 상부 면의 일 영역에 집중적으로 배치될 수 있다.
제2 광학층(330)은 제1 광학층(320)과 표시 패널(100) 사이에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 제2 광학층(330)은 광원 어레이(310)에서 방출되어 제1 광학층(320)을 통해 출사되는 광을 제어하는 역할을 할 수 있다. 제2 광학층(330)은 순차적으로 적층된 확산 시트(330c), 집광 시트(330b), 및 보호 시트(330c)를 포함할 수 있다.
확산 시트(330c)는 제1 광학층(320)과 집광 시트(330b) 사이에 제공 및/또는 형성되며, 상기 제1 광학층(320)에서 출사된 광을 확산할 수 있다. 집광 시트(330b)는 확산 시트(330c)와 보호 시트(330a) 사이에 제공 및/또는 형성되며, 상기 확산 시트(330c)에서 확산된 광을 상부의 표시 패널(100)의 평면에 수직한 방향으로 집광하는 프리즘 시트일 수 있다. 집광 시트(330b)를 통과한 빛은 거의 대부분 표시 패널(100)에 수직하게 입사될 수 있다. 보호 시트(330a)는 집광 시트(330b)와 표시 패널(100) 사이에 제공 및/또는 형성되며, 상기 집광 시트(330b)를 외부의 충격으로부터 보호하는 보호 시트일 수 있다.
확산 시트(330c), 집광 시트(330b), 및 보호 시트(330a)를 포함한 제2 광학층(330)은 접착층(600)을 통해 제1 광학층(320)과 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 접착층(600)은 광학 투명 접착제(optical clear adhesive ; OCA)를 포함할 수 있다.
상술한 실시예에서는, 제2 광학층(330)이 확산 시트(330c), 집광 시트(330b), 및 보호 시트(330a)를 한 매씩 구비한 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 제2 광학층(330)은 확산 시트(330c), 집광 시트(330b), 및 보호 시트(330a) 이외에 다른 기능을 수행하는 광학 시트를 더 포함할 수도 있다. 또한, 실시예에 따라, 제2 광학층(330)은 확산 시트(330c), 집광 시트(330b), 및 보호 시트(330a) 중 어느 하나 이상의 광학 시트가 생략되어 구성될 수도 있다. 또한, 실시예에 따라, 제2 광학층(330)은 특정 종류의 광학 시트가 복수 개로 구비될 수도 있으며, 각 광학 시트의 적층 순서도 적용되는 제품의 목적에 따라 달리할 수 있어 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다. 또한, 실시예에 따라, 제2 광학층(330)은 제1 광학층(320)으로부터 입사된 광을 특정한 일 방향으로 선형 편광된 광으로 변조하는 반사 편광 시트를 더 포함할 수도 있다. 또한, 제2 광학층(330)은 표시 패널(100)로 입사되는 광 중 목적하는 특정한 일 방향으로 선형 편광이 아닌 광이 상기 표시 패널(100)을 투과하지 못하게 하는 흡수 편광 시트를 더 구비할 수도 있다.
몰드 프레임(400)은 표시 패널(100)과 백라이트 유닛(300) 사이에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 몰드 프레임(400)은 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(300)에 대응하는 형상을 갖고, 상기 표시 패널(100) 및 상기 백라이트 유닛(300)을 수용하기 위해 내부가 오픈된 형상을 가질 수 있다. 몰드 프레임(400)은 측벽을 따라 형성된 적어도 하나 이상의 걸림턱을 포함할 수 있다. 하나의 걸림턱 상에는 표시 패널(100)이 안착되고, 그 하부는 제1 광학층(320)에 접촉할 수 있다. 몰드 프레임(400)의 다른 걸림턱 상에는 터치 센서(200)가 안착될 수 있다.
몰드 프레임(400)은 하우징(500)의 일부와 결합하는 결합홈을 구비할 수 있다. 몰드 프레임(400)은 하우징(500)과 함께 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(300)을 지지하고 고정할 수 있다. 몰드 프레임(400)은 절연 특성을 갖는 합성 수지를 포함할 수 있다.
몰드 프레임(400)의 상면에는 제1 접합 테이프(710) 및 제2 접합 테이프(720)가 제공될 수 있다. 제1 및 제2 접합 테이프들(710, 720) 중 하나, 일 예로, 상기 제1 접합 테이프(710)는 표시 패널(100)을 몰드 프레임(400)에 고정시킬 수 있다. 제1 및 제2 접합 테이프들(710, 720) 중 나머지, 일 예로, 상기 제2 접합 테이프(720)는 터치 센서(200)를 몰드 프레임(400)에 고정시킬 수 있다. 제2 접합 테이프(720)는 사용자가 터치 센서(200)를 터치하는 경우 발생하는 압력 또는 충격을 흡수할 수 있는 탄성을 가질 수 있다.
하우징(500)은 백라이트 유닛(300)의 하부에 제공될 수 있다. 하우징(500)은 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(300)을 수용할 수 있는 수용 공간(500a)을 포함할 수 있다. 하우징(500)은 수용 공간(500a)에 표시 패널(100) 및 백라이트 유닛(300)을 수납하고 이를 지지할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 화소들 중 하나의 화소에 포함된 구성 요소들의 전기적 연결 관계를 나타낸 등가회로도이다.
예를 들어, 도 4는 능동형 표시 장치에 적용될 수 있는 화소(PXL)에 포함된 구성 요소들의 전기적 연결 관계를 도시하였다. 다만, 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 화소(PXL)에 포함된 구성 요소들의 종류가 이에 한정되지는 않는다.
도 4에서는, 화소(PXL)에 포함된 구성 요소들뿐만 아니라 상기 구성 요소들이 제공되는 영역까지 포괄하여 화소(PXL)로 지칭한다. 실시예에 따라, 도 4에 도시된 화소(PXL)는 도 1 및 도 2의 표시 장치(DD)에 구비된 화소들(PXL) 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 화소들(PXL)은 실질적으로 서로 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 화소(PXL)는 트랜지스터(T), 액정 셀(LC), 및 커패시터(CP)를 포함할 수 있다.
트랜지스터(T)는 j번째 데이터 라인(DLj) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되며, 그의 게이트 전극은 i번째 스캔 라인(Si)에 연결될 수 있다. i번째 스캔 라인(Si)으로 스캔 신호가 공급될 때 트랜지스터(T)는 턴-온될 수 있다. 트랜지스터(T)가 턴-온되면, j번째 데이터 라인(DLj)으로 공급되는 데이터 신호가 제1 노드(N1)로 공급될 수 있다. 여기서, 제1 노드(N1)는 트랜지스터(T), 액정셀(LC), 및 커패시터(CP)에 공통으로 연결된 노드로서, 상기 커패시터(CP)의 화소 전극(PE)에 연결될 수 있다.
액정셀(LC) 및 커패시터(CP)는 제1 노드(N1) 및 공통 전원(Vcom) 사이에 연결될 수 있다. 여기서, 공통 전원(Vcom)은 액정셀(LC) 및 커패시터(CP)의 공통 전극(CE)을 통해 공통 전압을 상기 액정셀(LC) 및 커패시터(CP)로 공급할 수 있다. 액정셀(LC) 및 커패시터(CP)는 제1 노드(N1)에 연결된 화소 전극(PE) 및 공통 전원(Vcom)에 연결된 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다.
트랜지스터(T)가 턴-온되면, j번째 데이터 라인(DLj)으로 공급되는 데이터 신호가 제1 노드(N1)로 공급될 수 있다. 이때, 액정셀(LC)의 공통 전극(CE)에는 공통 전원(Vcom)의 공통 전압이 공급될 수 있다. 따라서, 액정셀(LC)의 액정 분자들이 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이의 전계에 의해 배열이 바뀌면서, 백라이트 유닛(300)으로부터 공급되는 광의 방향 혹은 세기가 제어될 수 있다. 이에 따라, 데이터 신호에 대응하는 계조가 표현될 수 있다.
한편, 트랜지스터(T)를 경유하는 데이터 신호는 커패시터(CP)에 저장될 수 있다. 이를 위해, 커패시터(CP)는 트랜지스터(T)의 제2 단자와 공통 전극(CE) 사이에 접속되거나, 상기 트랜지스터(T)의 제2 단자와 이전 스캔 라인 사이 등에 접속될 수 있다. 이러한 커패시터(CP)는 다음 프레임의 데이터 신호가 공급될 때까지 액정셀(LC)의 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 하나의 화소를 나타내는 평면도이며, 도 6은 도 5의 Ⅱ ~ Ⅱ'선에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 표시 패널(100)은 제1 기판(110), 상기 제1 기판(110)에 대향하는 제2 기판(120), 및 상기 제1 기판(110)과 상기 제2 기판(120) 사이에 형성된 액정층(LC)을 포함할 수 있다.
제1 기판(110)은 제1 베이스 기판(SUB1), 복수의 스캔 라인들(S1 ~ Sn), 복수의 데이터 라인들(DL1 ~ DLm), 및 복수의 화소들(PXL)을 포함할 수 있다.
제1 베이스 기판(SUB1)은 투명 절연 물질을 포함하여 광의 투과가 가능할 수 있다. 제1 베이스 기판(SUB1)은 경성(rigid) 기판 또는 가요성(flexible) 기판일 수 있다.
경성 기판으로는, 예를 들면, 유리 기판, 석영 기판, 유리 세라믹 기판, 및 결정질 유리 기판 등을 포함할 수 있다. 가요성 기판으로는, 예를 들어, 고분자 유기물을 포함하는 필름 기판 및 플라스틱 기판 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 가요성 기판으로는, 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 트리아세테이트 셀룰로오스(triacetate cellulose), 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate) 등을 포함할 수 있다. 다만, 제1 베이스 기판(SUB1)을 구성하는 재료는 다양하게 변화될 수 있으며, 섬유 강화플라스틱(FRP, Fiber reinforced plastic) 등을 포함할 수도 있다.
제1 기판(110)은 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 화소 영역들을 구비하며, 화소들(PXL) 각각이 각 화소 영역에 대응하여 제공될 수 있다. 화소들(PXL) 각각은 순차적으로 배열된 데이터 라인들(DL1 ~ DLm) 중 대응하는 데이터 라인 및 스캔 라인들(S1 ~ Sn) 중 대응하는 스캔 라인에 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 설명의 편의를 위하여, 제1 기판(110)에 배치된 i번째 행 및 j번째 열에 배치된 하나의 화소(PXL)를 기준으로 상기 하나의 화소(PXL)에 연결된 스캔 라인(Si)과 데이터 라인(DLj)을 도시하였다.
스캔 라인(Si)은 제1 베이스 기판(SUB1) 상에 제1 방향(DR1)으로 연장될 수 있다. 데이터 라인(DLj)은 게이트 절연층(GI)을 사이에 두고 스캔 라인(Si) 상에 제공될 수 있다. 데이터 라인(DLj)은 스캔 라인(Si)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 연장될 수 있다. 게이트 절연층(GI)은 제1 베이스 기판(SUB1)의 전면에 제공되며, 스캔 라인(Si)을 커버할 수 있다. 도 5에서는, 스캔 라인(Si)에 평행하게 배치된 i-1번째 스캔 라인(Si-1)과 데이터 라인(DLj)에 평행하게 배치된 j+1번째 데이터 라인(DLj+1)이 함께 도시되었다.
하나의 화소(PXL, 이하 '화소'라 함)는 스캔 라인(Si)과 데이터 라인(DLj)에 연결된 트랜지스터(T) 및 상기 트랜지스터(T)에 연결된 화소 전극(PE)을 포함할 수 있다.
트랜지스터(T)는 게이트 전극(GE), 반도체층(SCL), 제1 단자(SE), 및 제2 단자(DE)를 포함할 수 있다.
게이트 전극(GE)은 스캔 라인(Si)으로부터 돌출되거나 상기 스캔 라인(Si)의 일부 영역 상에 제공될 수 있다. 게이트 전극(GE)은 금속으로 이루어질 수 있다. 금속은, 일 예로, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금을 포함할 수 있다. 게이트 전극(GE)은 금속으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 일 예로, 게이트 전극(GE)은 몰리브덴, 알루미늄, 및 몰리브덴이 순차적으로 적층된 삼중층으로 형성되거나, 티타늄과 구리가 순차적으로 적층된 이중층으로 형성될 수도 있다. 또는, 실시예에 따라, 게이트 전극(GE)은 티타늄과 구리의 합금으로 된 단일층으로 형성될 수도 있다.
게이트 전극(GE) 상에는 게이트 절연층(GI)이 제공 및/또는 형성될 수 있다.
반도체층(SCL)은 게이트 절연층(GI) 상에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 반도체층(SCL)은 게이트 절연층(GI)을 사이에 두고 게이트 전극(GE) 상에 제공될 수 있다. 반도체층(SCL)은 일부 영역이 게이트 전극(GE)과 중첩될 수 있다. 반도체층(SCL)은 비정질 실리콘(a-Si), 다결정 실리콘(p-Si) 및 산화물 반도체 중 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 산화물 반도체는 Zn, In, Ga, Sn 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 산화물 반도체는 IGZO(Indium-Gallium-Zinc Oxide)를 포함할 수 있다.
반도체층(SCL)은 제1 단자(SE)에 접촉하는 제1 영역과 제2 단자(DE)에 접촉하는 제2 영역을 포함할 수 있다. 제1 영역과 제2 영역 사이의 영역은 채널 영역일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 반도체층(SCL)은 비정질 실리콘 물질로 이루어진 활성층과 불순물 비정질 실리콘 물질로 이루어진 오믹 컨택층이 차례로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
제1 단자(SE)는 데이터 라인(DLj)에서 분지되어 제공 및/또는 형성될 수 있다. 제1 단자(SE)는 반도체층(SCL)의 제1 영역에 접속하며 일부 영역이 게이트 전극(GE)에 중첩할 수 있다.
제2 단자(DE)는 반도체층(SCL)의 일부 영역을 사이에 두고 제1 단자(SE)로부터 이격되어 제공 및/또는 형성될 수 있다. 제2 단자(DE)는 반도체층(SCL)의 제2 영역에 접속하며 일부 영역이 게이트 전극(GE)에 중첩할 수 있다. 제2 단자(DE)는 보호층(PSV)을 관통하는 컨택 홀(CH)을 통해 화소 전극(PE)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 단자(SE)와 제2 단자(DE)는 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다.
제1 단자(SE)와 제2 단자(DE)가 서로 이격됨으로써, 상기 제1 단자(SE)와 상기 제2 단자(DE) 사이의 반도체층(SCL)의 상면이 노출될 수 있다. 제1 단자(SE)와 제2 단자(DE) 사이의 반도체층(SCL)은 게이트 전극(GE)의 전압 인가 여부에 따라 제1 단자(SE)와 제2 단자(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 이룰 수 있다.
상술한 실시예에 있어서, 트랜지스터(T) 각각의 제1 및 제2 단자들(SE, DE)이 반도체층(SCL)과 전기적으로 연결된 별개의 전극으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 트랜지스터(T)의 제1 단자(SE)는 반도체층(SCL)의 채널 영역에 인접한 제1 및 제2 영역들 중 하나의 영역일 수 있으며, 상기 트랜지스터(T)의 제2 단자(DE)는 상기 반도체층(SCL)의 채널 영역에 인접한 상기 제1 및 제2 영역들 중 나머지 영역일 수 있다. 이러한 경우, 트랜지스터(T)의 제2 단자(DE)는 브릿지 전극, 또는 컨택 전극 등을 통해 화소 전극(PE)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 실시예에서는, 트랜지스터(T)가 바텀 게이트(bottom gate) 구조의 트랜지스터인 경우를 예로서 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 트랜지스터(T)는 탑 게이트(top gate) 구조의 트랜지스터일 수도 있다.
트랜지스터(T) 상에는 보호층(PSV)이 제공 및/또는 형성될 수 있다. 보호층(PSV)은 트랜지스터(T)의 제2 단자(DE)의 일부를 노출하는 컨택 홀(CH)을 포함할 수 있다. 보호층(PSV)은 무기 재료를 포함한 무기 절연막 또는 유기 재료를 포함한 유기 절연막으로 이루어질 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 보호층(PSV)은 트랜지스터(T)를 커버하는 무기 절연막 및 상기 무기 절연막 상에 배치되는 유기 절연막을 포함하는 형태로 제공될 수도 있다.
보호층(PSV) 상에는 화소 전극(PE)이 제공 및/또는 형성될 수 있다.
화소 전극(PE)은 보호층(PSV)을 사이에 두고 트랜지스터(T)의 제2 단자(DE)에 연결될 수 있다. 화소 전극(PE)은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 일 예로, 투명 도전성 산화물은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), GZO(gallium doped zinc oxide), ZTO(zinc tin oxide), GTO(Gallium tin oxide) 및 FTO(fluorine doped tin oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2 기판(120)은 제1 기판(110)에 마주하는 대향 기판일 수 있다. 제2 기판(120)은 제2 베이스 기판(SUB2), 컬러 필터(CF), 광 차단 패턴(BM), 오버 코트층(OC), 및 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다.
제2 베이스 기판(SUB2)은 제1 베이스 기판(SUB1)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 베이스 기판(SUB2)을 경성 기판 또는 가요성 기판일 수 있다.
광 차단 패턴(BM)은 제2 베이스 기판(SUB2)의 일면, 예를 들면, 제1 기판(110)에 마주하는 면 상에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 광 차단 패턴(BM)은 화소 영역들의 경계에 대응하여 배치될 수 있다. 광 차단 패턴(BM)은 액정층(LC)의 액정 분자들의 오배열로 인한 빛샘을 방지할 수 있다. 일 예로, 광 차단 패턴(BM)은 블랙 매트릭스일 수 있다.
컬러 필터(CF)는 광 차단 패턴(BM)에 의해 노출된 제2 베이스 기판(SUB2) 상에 제공될 수 있다. 컬러 필터(CF)는 적색, 녹색, 청색, 시안, 마젠타, 백색, 및 황색 중 하나의 색상을 가질 수 있다. 컬러 필터(CF)는 화소 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 상술한 실시예에서는, 컬러 필터(CF)가 제2 기판(120)에 포함되는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 컬러 필터(CF)는 제1 기판(110)에 포함될 수도 있다.
오버 코트층(OC)은 컬러 필터(CF)를 커버하며, 광 차단 패턴(BM) 및 컬러 필터(CF)에 의한 단차를 감소시킬 수 있다.
공통 전극(CE)은 오버 코트층(OC) 상에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 공통 전극(CE)은 화소 전극(PE)과 절연되며, 상기 화소 전극(PE)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 공통 전극(CE)은 외부로부터 공통 전압을 전달받을 수 있다. 공통 전극(CE)은 제1 기판(110)과 마주하는 제2 기판(120)의 일면에 배치될 수 있다. 상술한 실시예에서는, 공통 전극(CE)이 제2 기판(120)에 포함되는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 공통 전극(CE)은 화소 전극(PE)과 절연된 상태로 제1 기판(110)에 포함될 수도 있다. 이 경우, 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE) 중 적어도 하나의 전극은 복수의 슬릿들을 구비하는 형상으로 제공될 수도 있다.
액정층(LC)은 복수의 액정 분자들을 포함할 수 있다. 액정 분자들은 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE)에 의해 형성되는 전계에 의해 특정 방향으로 배열되어 광의 투과도를 조절할 수 있다. 따라서, 액정층(LC)은 백라이트 유닛(300)에서 제공되는 광을 투과시켜, 표시 패널(100)이 영상을 표시할 수 있도록 한다.
이하에서는, 광원 어레이(310)에서 방출된 광의 진행 경로를 기초로, 백라이트 유닛(300)에 포함된 구성 요소들을 보다 상세하게 설명한다.
도 7은 도 3의 광원 어레이로부터 출사되어 제1 광학층으로 진행하는 광의 이동 경로를 설명하기 위한 단면도이고, 도 8a는 도 7의 제1 레이어의 배면 사시도이고, 도 8b는 도 8a의 Ⅲ ~ Ⅲ'선에 따른 단면도이고, 도 9는 도 7의 반사층의 사시도이며, 도 10은 도 7의 제2 레이어의 사시도이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 백라이트 유닛(300)은 광원 어레이(310) 및 제1 광학층(320)을 포함할 수 있다.
제1 광학 층(320)은 요부들(321)을 포함한 제1 레이어(320a), 상기 제1 레이어(320a)의 하부 면(S11) 상에 배치된 반사층(320c), 상기 제1 레이어(320a)의 상부 면(S12) 상에 배치된 제2 레이어(320b), 상기 제2 레이어(320b) 상에 배치된 광학 패턴들(323)을 포함할 수 있다.
광원 어레이(310)는 복수의 광원들(310b) 및 상기 광원들(310b)이 실장된 인쇄 회로 기판(310b)을 포함할 수 있다. 광원들(310b) 각각은 제1 레이어(320a)의 대응하는 요부(321) 내에 삽입될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 레이어(320a)의 하나의 요부(321) 내에 하나의 광원(310b)이 삽입될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광원들(310b) 각각은 대응하는 요부(321) 내에 삽입되어 상기 대응하는 요부(321)에 의해 둘러싸일 수 있다. 광원들(310b) 각각에서 방출된 광(L1)은 제1 레이어(320a)의 요부들(321)을 통해 제1 레이어(320a)의 내부로 입사될 수 있다.
반사층(320c)은 광원 어레이(310)와 제1 레이어(320a) 사이에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 반사층(320c)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 하부 면(S31), 상기 하부 면(S31)에 마주보는 상부 면(S32), 및 상기 하부 면(S31) 및 상기 상부 면(S32)에 연결된 4개의 측면들을 포함한 사각 형상으로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 반사층(320c)은 상부 면(S32)과 하부 면(S31)을 관통하는 개구부들(OPN)을 포함할 수 있다.
개구부들(OPN)은 제1 레이어(320a)의 요부들(321)에 대응되도록 반사층(320)에 배치될 수 있다. 개구부들(OPN)은 반사층(320c)의 적어도 일 영역을 관통하는 관통 홀일 수 있다. 개구부들(OPN) 각각은 인접한 개구부들(OPN)과 일정 간격을 두고 이격될 수 있다.
제1 레이어(320a)는 반사층(320c)과 제2 레이어(320b) 사이에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 제1 레이어(320a)는, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 요부들(321)이 제공되는 하부 면(S11), 상기 하부 면(S11)과 마주보는 상부 면(S12), 및 상기 하부 면(S11)과 상기 상부 면(S12)에 연결된 4개의 측면들을 포함한 사각 형상으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 레이어(320a)는 요부들(321)의 배치 유무에 따라 상이한 두께(d)를 가질 수 있다. 여기서, 두께(d)는 제1 레이어(320a)의 하부 면(S11)과 상부 면(S12) 사이의 거리를 의미할 수 있다. 일 예로, 제1 레이어(320a)는 요부들(321)이 배치되지 않는 영역에서 상대적으로 두꺼운 두께(d)를 가질 수 있고, 상기 요부들(321)이 배치된 영역에서는 상대적으로 얇은 두께(d)를 가질 수 있다. 또한, 제1 레이어(320a)는 각각의 요부(321)의 최저점에서부터 피크 지점에 인접할수록 얇은 두께(d)를 가질 수 있다.
요부들(321)은 제1 레이어(320a)의 하부 면(S11)에서부터 상부 면(S12)을 향하는 방향으로 움푹 파인 반타원 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 요부들(321)은 단면 상에서 볼 때 제1 레이어(320a)의 하부 면(S11)으로부터 상부를 향하여 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 요부들(321)의 형상은 다양하게 변경될 수 있다.
요부들(321) 각각은 대응하는 하나의 광원(310b)이 충분히 삽입될 수 있을 정도의 크기를 갖도록 설계될 수 있다. 요부들(321) 각각은 인접한 요부들(321)과 일정 간격을 두고 이격될 수 있다. 요부들(321) 각각은, 제1 레이어(320a)의 신뢰성 측면을 고려하여 상기 요부들(321)이 배치되지 않는 상기 제1 레이어(320a)의 적어도 일 영역의 두께(d)의 절반 이하의 높이(h)를 갖도록 설계될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 요부들(321) 각각은 상기 요부들(321)이 배치되지 않는 제1 레이어(320a)의 적어도 일 영역의 두께(d)의 절반 이상의 높이(h)를 갖도록 설계될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 요부들(321) 각각은 폭과 높이의 비가 1:1 내지 10:1로 설계될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 레이어(320a)는 광원들(310b)로부터 방출된 광(L1)을 확산 및/또는 산란하기 위한 광 확산 입자들(DFP)을 포함할 수 있다. 광 확산 입자들(DFP)은 투명 입자 또는 백색 입자가 사용될 수 있다. 투명 입자로는, 아크릴 입자, 스티렌 입자, 실리콘 입자 등의 유기 입자와, 합성 실리카, 그라스비드, 다이아몬드 등의 무기 입자가 사용될 수 있다. 또한, 백색 입자로는, 산화티타늄, 산화아연, 황산바륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 클레이 등이 사용될 수 있다. 또한, 광 확산 입자들(DFP)은 상술한 투명 입자 또는 백색 입자를 단독 또는 두 종류 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
광원들(310b) 각각에서 방출된 광(L1)은 대응하는 요부(321)를 통하여 제1 레이어(320a) 내부로 입사될 수 있다. 제1 레이어(320a)로 입사된 광(L2)은 광 확산 입자들(DFP)에 의해 확산 및/또는 산란될 수 있다. 광 확산 입자들(DFP)에 의해 확산 및/또는 산란된 광(L2)의 일부는 제2 레이어(320a)로 진행될 수 있다. 또한, 확산 입자들(DFP)에 의해 확산 및/또는 산란된 광(L2)의 다른 일부는 반사층(320c)으로 진행될 수 있다. 반사층(320c)으로 진행된 광은 상기 반사층(320c)에 의해 제2 레이어(320b) 방향으로 반사될 수 있다. 반사층(320c)에 의해 반사된 광(L5)은 광 확산 입자들(DFP)에 의해 충분히 균일하게 확산 및/또는 산란되어 제2 레이어(320b)로 진행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 레이어(320a)의 요부들(321) 각각에 광원(310b)이 삽입되는 경우, 제1 레이어(320a)와 광원 어레이(310) 사이의 간격이 좁아져 광원들(310b)이 위치하는 지점이 여타 영역에 비하여 밝게 나타나는 화이트-스팟(White-spot) 현상이 발생할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 각각의 광원(310b)에서 방출된 광(L1)이 대응하는 요부(321)에 의해 확산 및/또는 산란되고 제1 레이어(310b)에 포함된 광 확산 입자들(DFP)에 의해 추가적으로 확산 및/또는 산란될 수 있다. 이러한 경우, 광원들(310b) 각각에서 방출된 광은 대응하는 요부(321) 및 광 확산 입자들(DFP)에 의해 확산 및/또는 산란되어 상기 광원들(310b)이 위치하는 지점에서 여타 지점으로 분산될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는, 광원들(310b) 각각에서 방출되는 광(L1)을 충분히 균일하게 광 조사 영역으로 확산하기 위하여 제1 광학층(320)의 두께를 두껍게 할 필요가 없으므로 백라이트 유닛(300)의 두께가 얇아질 수 있다. 결국, 표시 장치(DD)의 슬림화 구현이 용이해질 수 있다.
제1 레이어(310a)를 통과한 광(L3)은 제2 레이어(320b)로 진행될 수 있다.
제2 레이어(320b)는 제1 레이어(310a)의 상부 면(S12) 상에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 제2 레이어(320b)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 하부 면(S21), 상기 하부 면(S21)에 마주보는 상부 면(S22), 및 상기 하부 면(S21) 및 상기 상부 면(S22)에 연결된 4개의 측면들을 포함한 사각 형상으로 제공될 수 있다. 제2 레이어(320b)는 광투과율이 높으면서 내열성이 우수한(혹은 온도에 따른 영향성이 크지 않는) 유리 또는 실리콘으로 이루어질 수 있다.
제2 레이어(320b)로 입사된 광(L3)은 상기 제2 레이어(320b) 내에서 도광되고(혹은 전반사되고) 광학 패턴들(323)에 의해 선택적으로 표시 패널(100) 측으로 출사(L4)할 수 있다. 이때, 제2 레이어(320b)의 굴절률은 제1 레이어(320a)의 굴절률보다 클 수 있다. 이에 따라, 제1 레이어(320a)의 내부에서 이동되는 광(L2)이 제2 레이어(320b)에 소정 각도로 입사되는 경우에 전반사 현상이 발생할 수 있다. 제2 레이어(320b) 내에서 도광된(혹은 전반사된) 광(L3)은 상기 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22) 상에 배치된 광학 패턴들(323)에 의해 그 진행 방향이 변경되어 상기 제2 레이어(320b)의 외부로 출사될 수 있다.
광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22) 상에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b) 내부에서 도광된(혹은 전반사된) 광(L3)을 제2 레이어(320b)의 외부로 출사(L4)시킬 수 있다.
광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22) 상에서 서로 이격되게 배치될 수 있다. 평면 상에서 볼 때, 광학 패턴들(323)은 사각 형상을 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 광학 패턴들(323)은 원 형상, 타원 형상 등을 가질 수도 있다.
광학 패턴들(323)은 반사율이 30% 이하인 확산 잉크 물질을 포함할 수 있다. 확산 잉크 물질은, 일 예로, 폴리스티렌(Polystylene, PS) 또는 폴리메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 비드, 용매, 폴리스티렌(Polystylene, PS) 또는 폴리메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 공중합체, 첨가제를 포함하여 구성될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 광학 패턴들(323)은 광 투과도를 갖는 고분자 물질을 포함할 수도 있다. 일 예로, 고분자 물질은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate) 및 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate)를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광학 패턴들(323)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 레이어(320b)와 별개의 구성인 독립된 패턴으로 도시되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)와 일체로 제공되어 상기 제2 레이어(320b)의 일 영역으로 간주될 수 있다.
광학 패턴들(323)은 서로 동일한 크기를 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 광학 패턴들(323)은 서로 상이한 크기를 가질 수 있다. 또한, 광학 패턴들(323)은 인접한 광학 패턴들(323)과 상이한 간격으로 이격될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 11을 참고하여 후술한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 반사층(320c), 제1 레이어(320a), 및 제2 레이어(320b)는 모두 일체형으로 합지된 상태로 제1 광학층(320)을 구성할 수 있다.
제1 레이어(320a)와 제2 레이어(320b) 사이에는 중간층(CTL)이 제공 및/또는 형성될 수 있다. 중간층(CTL)은 제1 레이어(320a)의 상부 면(S12) 상에 제공되어 제2 레이어(320b)와 상기 제1 레이어(320a)를 결합할 수 있다. 중간층(CTL)은 합착 기능을 수행하기 위하여 점착성 또는 접착성을 가질 수 있다. 일 예로, 중간층(CTL)은 광 투과도를 갖는 점착 재료인 광학 투명 접착체(optical clear adhesive; OCA)로 이루어질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 중간층(CTL)은 접착면과 접착시키기 위한 압력이 가해질 때 접착 물질이 작용하는 감압 접착제(pressure sensitive adhesive; PSA)로 이루어질 수도 있다.
도 11은 도 7의 광원과 광학 패턴의 배치 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 11에서는, 제2 레이어(320b)의 적어도 일 영역 내에 대응하는 요부(321) 내에 삽입되는 4개의 광원들(310b)이 배치되는 경우를 도시하였다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)에 광학 패턴들(323)이 배치될 수 있다.
광원들(310b)에 대응되는 혹은 상기 광원들(310b)과 중첩되는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 적어도 일 영역은, 상기 광원들(310b)에 대응되지 않는 영역(혹은 상기 광원들(310b)과 중첩되지 않는 영역)에 비해 상기 광원들(310b)로부터 방출되는 광이 집중될 수 있다. 이러한 경우, 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 적어도 일 영역이 여타 영역에 비해 밝게 나타나는 광의 양(혹은 세기) 차이가 발생할 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시예에서는, 영역별로 광의 양(혹은 세기) 차이를 최소화하기 위해, 광학 패턴들(323)을 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22) 상에 상이한 밀도(혹은, 밀집도)로 배치할 수 있다. 일 예로, 광학 패턴들(323)은 광원들(310b) 각각에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 일 영역을 기준으로 상기 일 영역으로부터 멀어질수록 인접한 광학 패턴들(323)과의 간격이 좁아지도록 배치될 수 있다.
광원들(310b) 각각에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 일 영역에 배치되는 광학 패턴들(323)은, 제1 및 제2 방향들(DR1, DR2)로 인접한 광학 패턴들(323)과의 간격이 상대적으로 넓을 수 있다. 여기서, 광원들(310b) 각각에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 일 영역에 배치되는 광학 패턴들(323)은, 평면 상에서 볼 때, 각각의 광원(310b)에 중첩하거나 혹은 상기 각각의 광원(310b)과 매우 인접하게 배치되는 광원 패턴들(323)을 의미할 수 있다.
또한, 광원들(310b) 각각에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 일 영역으로부터 가장 멀리 배치된 광학 패턴들(323)은 제1 및 제2 방향들(DR1, DR2)로 인접한 광학 패턴들(323)과의 간격이 상대적으로 좁을 수 있다. 여기서, 광원들(310b) 각각에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 일 영역으로부터 가장 멀리 배치된 광학 패턴들(323)은, 평면 상에서 볼 때, 동일한 행 또는 동일한 열에 위치한 2개의 광원들(310b) 사이의 중간 영역에 위치하는 광학 패턴들(323)일 수 있다.
상술한 바와 같이, 광학 패턴들(323)이 광원들(310b) 각각에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 일 영역을 기준으로 상기 영역으로부터 멀어질수록 인접한 광학 패턴들(323)과의 간격이 좁아지게 배치되므로, 평면 상에서 볼 때, 상기 광원들(310b)에 가장 먼 영역에 배치된 광학 패턴들(323)의 밀도는 상기 광원들(310b)에 가장 인접한 영역에 배치된 광학 패턴들(323)의 밀도보다 클 수 있다.
제2 레이어(320b) 내부에서 도광된(혹은 전반사된) 광이 광학 패턴들(323)에 의해 선택적으로 상기 제2 레이어(320b)의 외부로 출사될 때, 상기 출사된 광은 상기 광학 패턴들(323)의 밀도가 작은 영역과 상기 광학 패턴들(323)의 밀도가 큰 영역에서 균일한 양(혹은 세기)으로 출사될 수 있다. 즉, 광학 패턴들(323)의 밀도를 영역별로 상이하게 배치할 경우 제2 레이어(320b)의 전(全) 영역에 걸쳐 균일한 광이 출사될 수 있다.
실시예에 따라, 광학 패턴들(323)은 서로 상이한 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 광학 패턴들(323)은, 평면 상에서 볼 때, 광원들(310b) 각각으로부터 멀어질수록 크기가 커지고 상기 광원들(310b) 각각에 인접할수록 크기가 작아지도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)에서 광원들(310b) 각각으로부터 먼 영역은 상기 광원들(310b) 각각에 인접한 영역에 비하여 상대적으로 크기가 큰 광학 패턴들(323)이 배치될 수 있다.
제2 레이어(320b) 내부에서 도광된(혹은 전반사된) 광은 크기가 작은 광학 패턴들(323)에 비해 상대적으로 크기가 큰 광학 패턴들(323)에 의해 그 진행 방향이 변경되는 빈도수가 높아질 수 있다. 이러한 경우, 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)에서 상대적으로 크기가 큰 광학 패턴들(323)이 배치하는 영역은 여타 영역, 일 예로, 상대적으로 크기가 작은 광학 패턴들(323)이 배치되는 영역에 비하여 많은 양의 광이 상기 제2 레이어(320b)의 외부로 출사될 수 있다. 따라서, 광학 패턴들(323)의 크기를 영역별로 상이하게 설계할 경우 제2 레이어(320b)의 전(全) 영역에 걸쳐 균일한 광이 외부로 출사될 수 있다.
상술한 실시예에서는, 광학 패턴들(323)의 크기가 영역 별로 상이한 경우를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 광학 패턴들(323)은 영역에 상관없이 동일한 크기를 가지되 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)에서 영역에 따라 상이한 밀도를 갖도록 배치될 수도 있다.
상술한 광학 패턴들(323)은, 최종적으로 표시 패널(100)의 전(全) 영역에 고르게 균일한 양(혹은 세기)의 광을 제공해야 해야 하므로 광원들(310b)에 위치에 따라 다양한 크기 및/또는 단위 면적당 밀도로 배치될 수 있다. 예를 들어, 광원들(310b) 각각에 대응되어 광이 집중되는 영역과 각각의 광원(310b)과 일정 거리 이상으로 이격되어 상기 광이 집중되지 않는 영역이 있는 경우, 상기 광이 집중되지 않는 영역의 출광 분포를 높이기 위해 상기 광이 집중되지 않는 영역에 광학 패턴들(323)을 많이 배치하고, 상기 광이 집중되는 영역에는 상기 광학 패턴들(323)을 적게 배치할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 광학 패턴들(323)은 구현하고자 하는 효과에 따라 영역별로 개수를 달리하여 배치될 수 있다.
도 12a은 다른 실시예에 따른 제2 레이어를 포함한 제1 광학층과 광원 어레이의 배치 관계를 나타낸 단면도이며, 도 12b는 도 12a의 제2 레이어를 포함한 제1 광학층의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 12a 및 도 12b에 도시된 제1 광학층은 광학 패턴들(323)이 제2 레이어(320b)와 일체로 제공되는 점을 제외하고는 도 7에 도시된 제1 광학층과 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 12a 및 도 12b의 제1 광학층과 관련하여, 중복된 설명을 피하기 위하여 상술한 일 실시예와 상이한 점을 위주로 설명한다. 본 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 상술한 일 실시예에 따르며, 동일한 번호는 동일한 구성 요소를, 유사한 번호는 유사한 구성 요소를 나타낸다.
도 1 내지 도 6, 도 12a, 및 도 12b를 참조하면, 인쇄 회로 기판(310a) 상에 실장된 광원들(310b) 각각은 제1 레이어(320a)의 요부들(321) 중 하나의 요부(321) 내에 삽입될 수 있다. 일 예로, 각각의 광원(310b)은 각각의 요부(321) 내에 삽입될 수 있다.
제1 레이어(320a) 상에는 제2 레이어(320b)가 제공 및/또는 형성되고, 상기 제1 레이어(320b) 하부에는 개구부들(OPN)을 포함한 반사층(320c)이 제공 및/또는 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 반사층(320c), 제1 레이어(320a), 및 제2 레이어(320b)는 모두 일체형으로 합지된 상태로 제1 광학층(320)을 구성할 수 있다.
제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)에는 광학 패턴들(323)이 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)와 일체로 제공될 수 있다. 광학 패턴들(323)이 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)과 일체로 제공되는 경우, 상기 상부 면(S22)의 적어도 일 영역은 요철 면을 포함할 수 있다.
광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)으로부터 상부 방향으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 광학 패턴들(323)은 단면 상에서 볼 때 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)으로부터 상부를 향할수록 폭이 좁아지는 반타원 형상, 렌즈 형상, 엠보 형상 등을 가질 수 있다. 광학 패턴들(323)은 서로 동일한 크기를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 광학 패턴들(323)이 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)으로부터 상부를 향하여 돌출된 형상을 갖는 경우, 상기 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 적어도 일 영역이 구불구불한 표면, 일 예로, 요철면을 가질 수 있다.
제2 레이어(320b)와 광학 패턴들(323)이 일체로 제공되는 경우, 상기 광학 패턴들(323)과 상기 제2 레이어(320b)는 동일한 물질을 포함할 수 있다. 광학 패턴들(323)은 사출 공정 등과 같이 공지된 방법을 통해 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)으로부터 상부를 향하여 돌출된 형상을 가지도록 설계될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광학 패턴들(323)의 밀도는 각각의 광원(310b)에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 적어도 일 영역으로부터 멀어질수록 커지고, 상기 일 영역에 인접할수록 작아질 수 있다. 이러한 경우, 광학 패턴들(323)은 각각의 광원(310b)에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 적어도 일 영역으로부터 멀어질수록 인접한 광학 패턴들(323)과의 간격(P)이 좁아질 수 있다. 이는, 제2 레이어(320b)의 외부로 출사되는 광의 양을 상기 제2 레이어(320b)의 전(全) 영역에 걸쳐 균일하게 하기 위함이다.
도 13은 도 12a의 광학 패턴들을 다른 실시예에 따라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 6, 및 도 13을 참조하면, 제2 레이어(320b)는 광학 패턴들(323)을 포함할 수 있다. 광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)와 일체로 제공될 수 있다. 광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)으로부터 상부를 향하여 돌출된 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광학 패턴들(323)은 서로 상이한 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 광학 패턴들(323)은 각각의 광원(310b)에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 적어도 일 영역에 인접할수록 크기가 작아지고 상기 일 영역으로부터 멀어질수록 크기가 커지도록 설계될 수 있다. 또한, 광학 패턴들(323)은 각각의 광원(310b)에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 적어도 일 영역으로부터 멀어질수록 인접한 광학 패턴들(323)과의 간격(P)이 좁아지도록 설계될 수 있다.
도 14a는 또 다른 실시예에 따른 제2 레이어를 포함한 제1 광학층과 광원 어레이의 배치 관계를 나타낸 단면도이며, 도 14b는 도 14a의 제2 레이어를 포함한 제1 광학층의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 14a 및 도 14b에 도시된 제1 광학층(320)은 광학 패턴들(323)이 제2 레이어(320b)의 상부면(S22)으로부터 하부를 향하여 움푹 파인 형상을 갖는 점을 제외하고는 도 7에 도시된 제1 광학층과 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
도 14a 및 도 14b의 제1 광학층과 관련하여, 중복된 설명을 피하기 위하여 상술한 일 실시예와 상이한 점을 위주로 설명한다. 본 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 상술한 일 실시예에 따르며, 동일한 번호는 동일한 구성 요소를, 유사한 번호는 유사한 구성 요소를 나타낸다.
도 1 내지 도 6, 도 14a, 및 도 14b를 참조하면, 제1 광학층(320)은 요부들(321)을 포함한 제1 레이어(320a), 상기 제1 레이어(320a) 상에 제공되며 광학 패턴들(323)을 포함한 제2 레이어(320b), 및 개구부들(OPN)을 포함한 반사층(320c)을 포함할 수 있다.
순차적으로 적층된 반사층(320c), 제1 레이어(310a), 및 제2 레이어(310b)는 모두 일체형으로 합지된 상태로 제1 광학층(320)을 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)과 일체로 제공될 수 있다. 광학 패턴들(323)이 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)과 일체로 제공되는 경우, 상기 상부 면(S22)의 적어도 일 영역은 요철 면을 포함할 수 있다. 광학 패턴들(323)은 서로 동일한 크기를 가질 수 있다.
광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)으로부터 하부를 향하여 움푹 파인 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 광학 패턴들(323)은 단면 상에서 볼 때 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)으로부터 하부를 향할수록 폭이 좁아지는 반타원 형상 등을 가질 수 있다. 상술한 광학 패턴들(323)은 스탬프 공정, 또는 레이저를 이용한 공정 등과 같이 공지된 방법을 통해 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)으로부터 하부를 향하여 움푹 파인 형상을 가지도록 설계될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광학 패턴들(323)은 각각의 광원(310b)에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 적어도 일 영역으로부터 멀어질수록 인접한 광학 패턴들(323)과의 간격(P)이 좁아질 수 있다.
도 15는 도 14a의 광학 패턴들을 다른 실시예에 따라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 6, 및 도 15를 참조하면, 제2 레이어(320b)는 일체로 제공된 광학 패턴들(323)을 포함할 수 있다. 광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)으로부터 하부를 향하여 움푹 파인 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 광학 패턴들(323)은 서로 상이한 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 광학 패턴들(323)은 각각의 광원(310b)에 대응하는 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)의 적어도 일 영역에 인접할수록 크기가 작아지고 상기 일 영역으로부터 멀어질수록 크기가 커지도록 설계될 수 있다. 또한, 광학 패턴들(323)은 각각의 광원(310b)에 대응하는 제2 레이어(310b)의 상부 면(S22)의 적어도 일 영역으로부터 멀어질수록 인접한 광학 패턴들(323)과의 간격(P)이 좁아지도록 설계될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 레이어(320a)의 요부들(321) 각각에 대응하는 광원(310b)을 삽입하여 백라이트 유닛(300)의 슬림화가 용이하게 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 레이어(320a)에 포함된 광 확산 입자들(320a)에 의해 광원(310b)들에서 방출된 광이 각각의 광원(310b)이 위치하는 지점에서 여타 영역으로 확산 및/또는 산란될 수 있다. 이에 따라, 광원들(310b)에서 방출되는 광은 충분히 균일하게 제2 레이어(320b)의 전(全) 영역으로 고르게 진행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 레이어(320b)의 상부 면(S22)에 배치되는 광학 패턴들(323)의 밀도를 영역별로 상이하게 조절하여 상기 제2 레이어(320b)의 외부로 출사되는 광의 양(혹은 세기)을 상기 제2 레이어(320b)의 전(全) 영역에 걸쳐 균일하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 레이어(320a)를 내열성이 우수한(혹은 온도에 따른 영향성이 크지 않는) 유리 또는 실리콘으로 이루어진 제2 레이어(320b)와 일체로 형성하여 제1 광학층(320)을 구성함에 따라 백라이트 유닛(300)의 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다.
도 16은 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 17은 도 16의 Ⅳ ~ Ⅳ'선에 따른 단면도이며, 도 18은 도 17의 광원 어레이 및 제1 광학층의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 16 내지 도 18에 도시된 표시 장치는 제1 광학층이 서브 레이어를 더 포함하는 점을 제외하고는 도 2 및 도 3에 도시된 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 16 내지 도 18의 표시 장치와 관련하여, 중복된 설명을 피하기 위하여 상술한 일 실시예와 상이한 점을 위주로 설명한다. 본 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 상술한 일 실시예에 따르며, 동일한 번호는 동일한 구성 요소를, 유사한 번호는 유사한 구성 요소를 나타낸다.
도 1, 도 16 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 표시 패널(100), 스캔 구동부(140), 데이터 구동부(130), 구동 회로 기판(150), 터치 센서(200), 백라이트 유닛(300), 몰드 프레임(400), 및 하우징(500)을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(300)은 광원 어레이(310), 제1 광학층(320), 및 제2 광학층(330)을 포함할 수 있다.
광원 어레이(310)는 인쇄 회로 기판(310a) 및 복수개의 광원들(310b)을 포함할 수 있다.
제1 광학층(320)은 제1 레이어(320a), 제2 레이어(320b), 반사층(320c), 및 서브 레이어(320d)를 포함할 수 있다.
제1 레이어(320a)는 광원들(310b)에서 방출되는 광을 확산 및/또는 산란시켜 제2 레이어(320b)의 내보로 진행되게 하는 확산 부재일 수 있다. 제1 레이어(320a)는 복수개의 요부들(321)을 포함하며, 그 내부에 광 확산 입자들(DFP)을 포함할 수 있다. 각각의 요부(321) 내에 하나의 광원(310b)이 삽입될 수 있다.
반사층(320c)은 제1 레이어(320a)와 광원 어레이(310) 사이에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 반사층(320c)은 복수개의 개구부들(OPN)을 포함할 수 있다. 개구부들(OPN)은 반사층(320c)의 일 영역을 관통하는 관통 홀일 수 있다. 개구부들(OPN)은 제1 레이어(320a)의 요부들(321)과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 개구부들(OPN)은 제1 레이어(320a)의 요부들(321)과 동일한 개수로 제공될 수 있다.
제2 레이어(320b)는 제1 레이어(320a)와 서브 레이어(320d) 사이에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 제2 레이어(320b)는 제1 레이어(320a)로부터 입사된 광을 표시 패널(100) 방향으로 가이드하는 도광 부재일 수 있다.
제2 레이어(320b)의 상부 면에는 광학 패턴들(323)이 제공 및/또는 형성될 수 있다. 광학 패턴들(323) 각각은 제2 레이어(320b)의 내부에서 도광된(혹은 전반사된) 광을 선택적으로 표시 패널(100) 방향으로 출사하는 출광 패턴일 수 있다. 광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)와 일체로 제공되어 상기 제2 레이어(320b)의 일 영역으로 간주될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 광학 패턴들(323)은 인쇄 방식 등을 통해 상기 제2 레이어(320b) 상에 제공 및/또는 형성되는 별개의 독립된 패턴일 수 있다.
광학 패턴들(323) 각각은 제2 레이어(320b)의 상부 면에서 인접한 광학 패턴들(323)과 상이한 간격으로 이격될 수 있다. 일 예로, 단면 상에서 볼 때 각각의 광원(310b)에 중첩하는 하나의 광학 패턴(323)과 그에 인접한 광학 패턴들(323) 사이의 간격은 상기 각각의 광원(310b)에 중첩하지 않는 하나의 광학 패턴(323)과 그에 인접한 광학 패턴들(323) 사이의 간격보다 클 수 있다. 이에 따라, 광학 패턴들(323)은 각각의 광원(310b)과 중첩되지 않는 제2 레이어(320b)의 상부 면의 일 영역에서 집중적으로 배치될 수 있다. 광학 패턴들(323)은 제2 레이어(320b)의 상부 면에서 영역에 따라 상이한 밀도를 갖도록 배치될 수 있다.
일반적으로, 각각의 광원(310b)에 중첩하는 제2 레이어(320b)의 일 영역에서 출사되는 광의 세기(혹은 양)가 여타 영역(일 예로, 각각의 광원(310b)에 중첩하지 않는 영역)에서 출사되는 광의 세기(혹은 양)보다 강하므로, 광학 패턴들(323)을 상기 여타 영역에 집중적으로 배치시킴으로써 상기 광학 패턴들(323)을 통해 상기 여타 영역에서 출사되는 광의 세기(혹은 양)가 증가될 수 있다. 이로 인하여, 제2 레이어(320b)의 전(全) 영역에 걸쳐 균일한 세기(혹은 양)의 광이 상기 제2 레이어(320b)의 외부로 출사되어 표시 패널(100)로 제공될 수 있다.
제1 레이어(320a)와 제2 레이어(320b) 사이에는 제1 중간층(CTL1)이 제공 및/또는 형성될 수 있다. 제1 중간층(CTL1)은 제1 레이어(320a)의 상부 면 상에 제공되어 제2 레이어(320b)와 상기 제1 레이어(320a)를 결합할 수 있다. 제1 중간층(CTL1)은 광 투과도를 갖는 점착 재료인 광학 투명 접착제(optical clear adhesive; OCA)로 이루어질 수 있다. 실시예에 따라, 제1 중간층(CTL1)은 감압 접착제(pressure sensitive adhesive; PSA)로 이루어질 수도 있다.
서브 레이어(320d)는 제2 레이어(320b)와 제2 광학층(330) 사이에 제공 및/또는 형성되어, 상기 제2 레이어(320b)의 외부로 출사된 광을 확산하는 확산 부재일 수 있다. 서브 레이어(320d)는 광 확산 입자들을 포함하여 제2 레이어(320b)의 외부로 출사된 광을 확산시켜 상기 확산된 광을 표시 패널(100)의 전(全) 영역에 균일하게 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 서브 레이어(320d)는 20% ~ 80% 정도의 광 투과율을 갖는 투과성 재료로 이루어질 수 있다. 일 예로, 투과성 재료로는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 계열의 물질, 폴리스틸렌(polystyrene, PS) 계열의 물질, 실리콘 계열의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 서브 레이어(320d)는 제1 레이어(320a)와 동일한 물질을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 레이어(320b)와 서브 레이어(320d) 사이에는 제2 중간층(CTL2)이 제공 및/또는 형성될 수 있다. 제2 중간층(CTL2)은 제2 레이어(320b)의 상부 면 상에 제공되어 서브 레이어(320d)와 상기 제2 레이어(320b)를 결합할 수 있다. 제2 중간층(CTL2)은 제1 중간층(CTL1)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제2 중간층(CTL2)은 광학 투명 접착제(optical clear adhesive; OCA)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 반사층(320c), 제1 레이어(320a), 제2 레이어(320b), 및 서브 레이어(320d)는 모두 일체형으로 합지된 상태로 제1 광학층(320)을 구성할 수 있다.
제2 광학층(330)은 제1 광학층(320)과 표시 패널(100) 사이에 제공 및/또는 형성되어 광원 어레이(310)에서 방출되어 상기 제1 광학층(320)을 통해 출사된 광을 제어하는 역할을 할 수 있다. 제2 광학층(330)은 순차적으로 적층된 집광 시트(330b) 및 보호 시트(330a)를 포함할 수 있다.
집광 시트(330b)는 제1 광학층(320)의 서브 레이어(320d)와 보호 시트(330a) 사이에 제공 및/또는 형성되며, 상기 서브 레이어(320d)에서 출사된 확산된 광을 상부의 표시 패널(100)의 평면에 수직한 방향으로 집광할 수 있다. 집광 시트(330b)를 통과한 빛은 거의 대부분 표시 패널(100)에 수직하게 입사될 수 있다.
보호 시트(330a)는 집광 시트(330b)와 표시 패널(100) 사이에 제공 및/또는 형성되며, 상기 집광 시트(330b)를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 광학층(310)이 제2 레이어(320b)의 외부로 출사된 광을 확산시키는 서브 레이어(320d)를 포함하므로, 제2 광학층(330)은 별도의 확산 부재를 구비하지 않을 수 있다. 이로 인하여, 제2 광학층(330)의 두께가 얇아져 백라이트 유닛(300)의 슬림화 구현이 더욱 용이해질 수 있다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 20은 도 19의 Ⅴ ~ Ⅴ'선에 따른 단면도이고, 도 21a는 도 19의 컬러 변환층을 도시한 사시도이고, 도 21b는 도 21a의 Ⅵ ~ Ⅵ'선에 따른 단면도이며, 도 22은 도 20의 광원 어레이 및 제1 광학층의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 19 내지 도 22에 도시된 표시 장치는 제1 광학층이 컬러 변환층을 더 포함하는 점을 제외하고는 도 2 및 도 3에 도시된 표시 장치와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다.
이에, 도 19 내지 도 22의 표시 장치와 관련하여, 중복된 설명을 피하기 위하여 상술한 일 실시예와 상이한 점을 위주로 설명한다. 본 실시예에서 특별히 설명하지 않은 부분은 상술한 일 실시예에 따르며, 동일한 번호는 동일한 구성 요소를, 유사한 번호는 유사한 구성 요소를 나타낸다.
도 1, 도 19 내지 도 22를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치(DD)는 표시 패널(100), 스캔 구동부(140), 데이터 구동부(130), 구동 회로 기판(150), 터치 센서(200), 백라이트 유닛(300), 몰드 프레임(400), 및 하우징(500)을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(300)은 광원 어레이(310), 제1 광학층(320), 및 제2 광학층(330)을 포함할 수 있다.
광원 어레이(310)는 인쇄 회로 기판(310) 및 복수개의 광원들(310b)을 포함할 수 있다.
제1 광학층(320)은 반사층(320c), 제1 레이어(320a), 제2 레이어(320b), 및 컬러 변환층(320e)을 포함할 수 있다.
제1 레이어(320a)는 복수개의 요부들(321)을 포함하며, 그 내부에 광 확산 입자들(DFP)을 포함할 수 있다. 각각의 요부(321) 내에 하나의 광원(310b)이 삽입될 수 있다.
반사층(320c)은 제1 레이어(320a)와 광원 어레이(310) 사이에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 반사층(320c)은 복수개의 개구부들(OPN)을 포함할 수 있다.
제2 레이어(320b)는 제1 레이어(320a)와 서브 레이어(320d) 사이에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 제2 레이어(320b)의 상부 면에는 광학 패턴들(323)이 제공 및/또는 형성될 수 있다.
제1 레이어(320a)와 제2 레이어(320b)는 제1 중간층(CTL1)을 통해 서로 결합될 수 있다. 제1 중간층(CTL1)은 광 투과도를 갖는 점착 재료인 광학 투명 접착제(optical clear adhesive; OCA)로 이루어질 수 있다. 실시예에 따라, 제1 중간층(CTL1)은 감압 접착제(pressure sensitive adhesive; PSA)로 이루어질 수도 있다.
컬러 변환층(320e)은 제2 레이어(320b)와 제2 광학층(330) 사이에 제공 및/또는 형성될 수 있다. 컬러 변환층(320e)은 제2 레이어(320b)의 외부로 출사된 광을 특정 색의 광으로 변환하여 투과 광을 출사할 수 있다. 일 예로, 광원들(310b)이 청색 광을 방출할 경우 컬러 변환층(320e)은 상기 청색 광을 백색 광으로 변환하여 출사할 수 있다. 컬러 변환층(320e)에서 출사된 백색 광이 표시 패널(100)로 제공되는 투과 광일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 컬러 변환층(320)은 투명한 수지에 적어도 한 종류 이상의 광 변환 입자들(324)이 분산된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 컬러 변환층(320)은 퀀텀 닷 층(320e_1), 제1 및 제2 보호층들(320e_2, 320e_3)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 보호층들(320e_2, 320e_3)은 퀀텀 닷 층(320e_1)의 형상을 유지하고 외력으로부터 상기 퀀텀 닷 층(320e_1)의 손상을 보호하는 역할을 할 수 있다. 제1 및 제2 보호층들(320e_2, 320e_3)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)와 같은 폴리머들, 실리콘 산화물, 티타늄 산화물, 또는 알루미늄 산화물, 및 적합한 이들의 조합들을 포함할 수 있으며 대략 50㎛ 정도의 두께를 가질 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 및 제2 보호층들(320e_2, 320e_3)은 낮은 산소 투과도 및 투습성을 가질 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 보호층들(320e_2, 320e_3)은 수분 및/또는 산소 등과 같은 외부의 화학적인 충격으로부터 퀀텀 닷 층(320e_1)을 보호할 수 있다.
퀀텀 닷 층(320e_1)은 베이스 층에 적어도 한 종류 이상의 복수의 광 변환 입자들(324)이 분산된 형태로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 베이스 층은 투명한 수지일 수 있다.
광 변환 입자들(324)은 양자고립효과(quantum confinement effect)를 가지는 소정 크기의 입자를 의미하며, 이는 퀀텀 닷(quantum dot)일 수 있다.
퀀텀 닷은 다른 소재가 갖지 못하는 다양한 성질을 가지고 있다. 먼저, 퀀텀 닷은 좁은 파장대에서 강한 형광을 발생할 수 있다. 퀀텀 닷이 발산하는 광은 전도대(conduction band)에서 가전자대(valence band)로 불안정한(혹은 들뜬) 상태의 전자가 내려오면서 발생할 수 있다. 이때, 발생하는 형광은 퀀텀 닷의 입자가 작을수록 짧은 파장의 광을 발생하고, 상기 퀀텀 닷의 입자가 클수록 긴 파장의 광을 발생하는 특수한 성질이 있다. 따라서, 퀀텀 닷의 입자 크기를 조절하면 원하는 파장의 가시광선 영역의 광을 모두 방출할 수 있다.
이와 같은 광 변환 입자들(324)은 화학적 합성 공정을 통해 만드는 수 나노미터(nm) 크기의 반도체 결정체로 각각의 광원(310b)으로부터 방출되는 광의 파장을 변환하여 출사하는데, 입자의 크기에 따라 발광 파장이 달라져 가시광선의 모든 색을 출사할 수 있다. 이때, 광 변환 입자들(324)의 직경은 1nm 내지 10nm 범위 내에 있을 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
광 변환 입자들(324)은 제1 광 변환 입자(324a)와 제2 광 변환 입자(324b)를 포함할 수 있다.
제1 광 변환 입자(324a)는 적색 퀀텀 닷일 수 있으며, 제2 광 변환 입자(324b)는 녹색 퀀텀 닷일 수 있다. 제1 광 변환 입자(324a)는 광원들(310b)로부터 방출된 청색 광이 컬러 변환층(320e)으로 유입될 경우 상기 청색 광을 흡수하여 에너지 천이에 따라 파장을 쉬프트시켜 약 620nm ~ 680nm 파장의 적색 광을 방출할 수 있다. 제2 광 변환 입자(324b)는 광원들(310b)로부터 방출된 청색 광이 컬러 변환층(320e)으로 유입될 경우 상기 청색 광을 흡수하여 에너지 천이에 따라 파장을 쉬프트시켜 약 500nm ~ 560nm 파장의 녹색 광을 방출할 수 있다.
제1 광 변환 입자(324a)와 제2 광 변환 입자(324b)는 Ⅱ-Ⅳ족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, VI족 화합물 및 이들의 조합에서 선택될 수 있다.
제1 광 변환 입자(324a)와 제2 광 변환 입자(324b)는 하나의 퀀텀 닷이 다른 퀀텀 닷을 둘러싸는 코어/쉘 구조를 가질 수도 있다. 코어(core)와 쉘(shell)의 계면은 상기 쉘에 존재하는 원소의 농도가 중심으로 갈수록 낮아지는 농도 구배(gradient)를 가질 수 있다.
제1 광 변환 입자(324a)와 제2 광 변환 입자(324b)의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 형태의 것으로 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로 구형, 피라미드형, 다중 가지형(multi-arm), 또는 입방체(cubic)의 나노 입자, 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 섬유, 나노 판상 입자 등의 형태의 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 광 변환 입자들(324a, 324b)이 뛰어난 색순도를 가지기 때문에 광 특성이 우수한 백색 광이 구현될 수 있다. 구체적으로, 각각의 광원(310b)으로부터 방출된 청색 광이 컬러 변환층(320e)을 통과하는 과정에서, 제1 광 변환 입자(324a)에 의해 적색 광으로 변환되고 제2 광 변환 입자(324b)에 의해 녹색 광으로 변환된다. 각각의 광원(310b)으로부터 방출된 청색 광, 제1 광 변환 입자(324a)에 의해 변환된 적색 광, 및 제2 광 변환 입자(324b)에 의해 변환된 녹색 광은 서로 혼합되어, 광 특성이 우수한 백색 광을 구현할 수 있다. 컬러 변환층(320e)에서 최종적으로 출사된 백색 광은 표시 패널(100) 측으로 제공될 수 있다.
컬러 변환층(320e)과 제2 레이어(320b)는 광 투과도를 갖는 점착 재료인 광학 투명 접착제(optical clear adhesive; OCA)를 포함한 제2 중간층(CTL2)을 통해 서로 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 반사층(320c), 제1 레이어(320a), 제2 레이어(320b), 및 컬러 변환층(320e)은 모두 일체형으로 합지된 상태로 제1 광학층(320)을 구성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 광학층(320)이 컬러 변환층(320e)을 포함함에 따라 우수한 특성을 갖는 광이 표시 패널(100)로 제공되어, 상기 표시 패널(100)에서 표시되는 영상의 품질이 향상될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD: 표시 장치 100: 표시 패널
200: 터치 센서 300: 백라이트 유닛
110, 120: 제1 및 제2 기판 LC: 액정층
310: 광원 어레이 310a: 인쇄 회로 기판
310b: 광원 320: 제1 광학층
320a: 제1 레이어 321: 요부
320b: 제2 레이어 323: 광학 패턴
320c: 반사층 OPN: 개구부
320d: 서브 레이어 320e: 컬러 변환층
DFP: 광 확산 입자 CTL: 중간층
SUB1, SUB2: 제1 및 제2 베이스 기판

Claims (20)

  1. 광을 방출하는 적어도 하나의 광원 및 상기 광원이 배치되는 회로 기판을 포함한 광원 어레이; 및
    상기 광원 어레이 상에 제공된 제1 광학층을 포함하고,
    상기 제1 광학층은,
    상기 광원과 삽입 결합되는 적어도 하나의 요부를 포함한 제1 레이어;
    상기 제1 레이어 상에 제공되며 상기 제1 레이어를 통과한 광을 일 방향으로 가이드 하는 제2 레이어;
    상기 제2 레이어의 상부 면 상에 제공되며 상기 제2 레이어를 통과한 광을 선택적으로 출사하는 복수의 광학 패턴들; 및
    상기 제1 레이어 하부에 배치되는 반사층을 포함하고,
    상기 상부 면은 상기 제2 레이어에 대하여 상기 제1 레이어에 반대되는 면인, 백라이트 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 요부는, 상기 제1 레이어의 일면으로부터 그의 타면을 향하는 방향으로 파인 형상을 갖는, 백라이트 유닛.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 레이어는 적어도 2개 이상의 상이한 두께를 갖는, 백라이트 유닛.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 레이어는 상기 광원에서 방출된 광을 산란시키는 적어도 하나의 광 확산 입자를 포함하는, 백라이트 유닛.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 레이어는 투명한 재질로 이루어지는, 백라이트 유닛.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 레이어와 상기 광학 패턴들은 일체로 제공되는, 백라이트 유닛.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 레이어의 상부 면의 적어도 일 영역은 요철 면을 포함하는, 백라이트 유닛.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 광학 패턴들 각각은 상기 제2 레이어의 상부 면으로부터 상부를 향하여 돌출된 형상을 갖는, 백라이트 유닛.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 광학 패턴들 각각은 상기 제2 레이어의 상부 면으로부터 하부를 향하여 파인 형상을 갖는, 백라이트 유닛.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 광학 패턴들은 상기 제2 레이어의 상부 면 상에서 상기 광원에 대응하는 지점으로부터 멀어질수록 인접한 광학 패턴과의 간격이 좁아지는, 백라이트 유닛.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 광학 패턴들은 상기 제2 레이어의 상부 면 상에서 상기 광원에 대응하는 지점으로부터 멀어질수록 크기가 큰, 백라이트 유닛.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 요부에 대응되는 개구부를 포함하는, 백라이트 유닛.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 개구부는 상기 반사층의 적어도 일 영역을 관통하는 관통 홀인, 백라이트 유닛.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광학층은 상기 제1 레이어와 상기 제2 레이어 사이에 배치된 중간층을 더 포함하고,
    상기 중간층은 감압 접착제(PSA) 또는 광학 투명 접착제(OCA)를 포함하는, 백라이트 유닛.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 반사층, 상기 제1 레이어, 및 상기 제2 레이어는 합지되어 상기 제1 광학층을 구성하는, 백라이트 유닛.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광학층은 상기 제2 레이어 상에 제공되며, 상기 광학 패턴들로부터 출사된 광을 확산하는 서브 레이어를 더 포함하는, 백라이트 유닛.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 레이어와 상기 서브 레이어 사이에는 접착층이 제공되는, 백라이트 유닛.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광학층은 상기 제2 레이어 상에 제공되며, 상기 광학 패턴들로부터 출사된 광의 색상을 변환하여 투과 광을 생성하는 컬러 변환층을 더 포함하는, 백라이트 유닛.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광학층 상에 제공되며, 상기 제1 광학층을 통과한 광의 진행 방향을 조절하는 제2 광학층을 더 포함하는, 백라이트 유닛.
  20. 영상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 영상을 표시하기 위한 광을 상기 표시 패널로 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    광을 방출하는 적어도 하나의 광원 및 상기 광원이 배치되는 회로 기판을 포함한 광원 어레이;
    상기 광원 어레이 상에 제공된 제1 광학층; 및
    상기 제1 광학층 상에 제공되어 상기 제1 광학층을 통과한 광의 진행 방향을 조절하는 제2 광학층을 포함하고,
    상기 제1 광학층은,
    상기 광원과 삽입 결합되며 적어도 하나의 요부를 포함한 제1 레이어;
    상기 제1 레이어 상에 제공되며, 상기 제1 레이어를 통과한 광을 일 방향으로 가이드 하는 제2 레이어;
    상기 제2 레이어의 일면 상에 제공되며, 상기 일면을 통과한 광을 선택적으로 출사하는 복수의 광학 패턴들; 및
    상기 제1 레이어의 하부에 배치되며, 상기 요부에 대응하는 개구부를 포함한 반사층을 포함하는, 표시 장치.
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