KR102632484B1 - 백라이트 유닛, 그것의 제조 방법, 및 그것을 포함하는 표시 장치 - Google Patents

백라이트 유닛, 그것의 제조 방법, 및 그것을 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

백라이트 유닛은 광을 생성하는 광원, 상기 광을 상부 방향으로 가이드하는 도광판, 상기 도광판 상에 배치된 복수 개의 제1 절연 패턴들, 상기 제1 절연 패턴들을 덮도록 상기 도광판 상에 배치된 제1 절연층, 상기 제1 절연 패턴들에 각각 대응하도록 상기 제1 절연층 상에 배치되는 복수 개의 제2 절연 패턴들, 및 상기 제2 절연 패턴들을 덮도록 상기 제1 절연층 상에 배치된 제2 절연층을 포함하고, 상기 광원은 상기 도광판의 일측에 인접하게 배치되고, 상기 도광판의 상면에 평행한 평면상에서 봤을 때, 상기 제1 절연 패턴들 각각은 상기 제2 절연 패턴들 중 대응하는 제2 절연 패턴보다 상기 도광판의 상기 일측에 인접하게 배치되는 백라이트 유닛.

Description

백라이트 유닛, 그것의 제조 방법, 및 그것을 포함하는 표시 장치{BACKLIGHT UNIT, FABRICATION METHOD THEREOF, AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 백라이트 유닛, 그것의 제조 방법, 및 그것을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 표시장치는 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널 및 광을 생성하여 표시 패널에 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다. 표시 패널은 복수 개의 화소들이 배치된 제1 기판, 제1 기판과 마주보도록 배치된 제2 기판, 및 제1 및 제2 기판들 사이에 배치된 영상 표시층을 포함한다. 백라이트 유닛으로서, 표시 장치의 측면에서 광을 생성하는 엣지형 백라이트 유닛이 사용될 수 있다.
화소들에 의해 영상 표시층이 구동되고, 백라이트 유닛으로부터 표시 패널에 제공된 광의 투과율이 영상 표시층에 의해 조절되어 영상이 표시될 수 있다. 영상 표시층은 액정층, 전기 습윤층, 또는 전기 영동층일 수 있다.
엣지형 백라이트 유닛은 광을 생성하는 광원, 광원으로부터 제공받은 광을 표시 패널이 배치된 상부 방향으로 가이드 하는 도광판, 및 도광판과 표시 패널 사이에 배치되어 도광판으로부터 제공받은 광을 상부 방향으로 집광하여 표시 패널에 제공하는 광학 시트를 포함한다.
광학 시트는 광을 확산하는 확산 시트, 확산 시트 상에 배치되어 광을 집광하는 프리즘 시트, 및 프리즘 시트 상에 배치되어 프리즘 시트를 보호하는 보호 시트를 포함한다. 일반적으로, 다수개의 시트들로 구성된 광학 시트는 0.5mm 정도의 두께를 가지며, 광학 시트로 인해 표시 장치의 두께가 두꺼워질 수 있다.
본 발명의 목적은 출광 효율을 높이고 두께를 줄일 수 있는 백라이트 유닛, 그것의 제조 방법, 및 그것을 포함하는 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 광을 생성하는 광원, 상기 광을 상부 방향으로 가이드하는 도광판, 상기 도광판 상에 배치된 복수 개의 제1 절연 패턴들, 상기 제1 절연 패턴들을 덮도록 상기 도광판 상에 배치된 제1 절연층, 상기 제1 절연 패턴들에 각각 대응하도록 상기 제1 절연층 상에 배치되는 복수 개의 제2 절연 패턴들, 및 상기 제2 절연 패턴들을 덮도록 상기 제1 절연층 상에 배치된 제2 절연층을 포함하고, 상기 광원은 상기 도광판의 일측에 인접하게 배치되고, 상기 도광판의 상면에 평행한 평면상에서 봤을 때, 상기 제1 절연 패턴들 각각은 상기 제2 절연 패턴들 중 대응하는 제2 절연 패턴보다 상기 도광판의 상기 일측에 인접하게 배치된다.
상기 제1 및 제2 절연 패턴들은 무기 무질을 포함하고, 상기 제1 및 제2 절연층들은 유기 물질을 포함한다.
상기 제1 및 제2 절연 패턴들은 상기 도광판보다 큰 굴절률을 갖고, 상기 제1 및 제2 절연층들은 상기 도광판보다 작거나 같은 굴절률을 갖고, 상기 제1 및 제2 절연 패턴들은 같은 굴절률을 갖고, 상기 제1 및 제2 절연층들은 같은 굴절률을 갖는다.
상기 제1 절연층은, 상기 제1 절연 패턴들이 배치되기 위한 복수 개의 제1 오픈부들이 정의된 제1 서브 절연층 및 상기 제1 서브 절연층 및 상기 제1 절연 패턴들 상에 배치된 제2 서브 절연층을 포함한다.
상기 제2 절연층은, 상기 제2 절연 패턴들이 배치되기 위한 복수 개의 제2 오픈부들이 정의되고, 상기 제2 서브 절연층 상에 배치된 제3 서브 절연층 및 상기 제3 서브 절연층 및 상기 제2 절연 패턴들 상에 배치된 제4 서브 절연층을 포함하고, 상기 도광판의 상기 상면에 수직한 방향으로 상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 두께 및 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 서브 절연층들 각각의 두께는 동일하다.
상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각은, 원형 형상을 갖고 상기 도광판 상에 배치되는 하면부, 상기 하면부보다 높게 배치되고 원형 형상을 갖는 상면부 및 상기 하면부 및 상기 상면부를 잇는 측면부을 포함하고, 상기 하면부의 지름은 상기 상면부의 지름보다 작고, 상기 측면부는 상기 도광판의 상기 상면과 소정의 각도를 이룬다.
상기 측면부는 상기 도광판의 상기 상면과 60도 내지 75도의 각도를 이룬다.
상기 도광판의 상기 상면에 수직한 방향으로 상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 두께 및 상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 상기 하면부의 지름의 비율은 1:2로 설정된다.
상기 도광판의 상기 상면에 수직한 방향으로 상기 제1 및 제2 절연패턴들 각각의 두께는 1 마이크로미터, 상기 제1 및 제2 절연층들 각각의 두께는 2 마이크로미터, 및 상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 상기 하면부의 지름은 2 마이크로미터로 설정된다.
상기 도광판의 상기 상면에 평행한 상기 평면상에서 봤을 때, 상기 제2 절연 패턴들 각각은 상기 제1 절연 패턴들 중 대응하는 제1 절연 패턴과 부분적으로 오버랩되도록 배치된다.
상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 상기 측면부는 상기 도광판의 상기 상면과 65도보다 크거나 같고 75도보다 작거나 같은 각도를 이룬다.
상기 도광판의 상기 상면에 평행한 상기 평면상에서 봤을 때, 상기 제2 절연 패턴들 각각은 상기 제1 절연 패턴들 중 대응하는 제1 절연 패턴과 오버랩하지 않도록 배치된다.
상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 상기 측면부는 상기 도광판의 상기 상면과 60도보다 크거나 같고 65도보다 작은 각도를 이룬다.
상기 제1 절연 패턴들 및 상기 제2 절연 패턴들은 복수 개의 행들과 복수 개의 열들로 배열되고, 서로 대응하도록 배치된 제1 및 제2 절연 패턴들은 동일 행에 배열된다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 제조 방법은 도광판 상에 복수 개의 제1 오픈부들이 정의된 제1 서브 절연층을 배치하는 단계, 상기 제1 오픈부들에 복수 개의 제1 절연 패턴들을 배치하는 단계, 상기 제1 서브 절연층 및 상기 제1 절연 패턴들 상에 제2 서브 절연층을 배치하는 단계, 상기 제2 서브 절연층 상에 복수 개의 제2 오픈부들이 정의된 제3 서브 절연층을 배치하는 단계, 상기 제2 오픈부들에 복수 개의 제2 절연 패턴들을 배치하는 단계, 및 상기 제3 서브 절연층 및 상기 제2 절연 패턴들 상에 제4 서브 절연층을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 도광판의 일측에 광원이 배치되고, 상기 제2 절연 패턴들은 상기 제1 절연 패턴들에 각각 대응하도록 배치되고, 상기 도광판의 상면에 평행한 평면상에서 봤을 때, 상기 제1 절연 패턴들 각각은 상기 제2 절연 패턴들 중 대응하는 제2 절연 패턴보다 상기 도광판의 상기 일측에 인접하게 배치된다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널 및 상기 표시 패널의 후방에 배치되어 상기 표시 패널에 상기 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 광을 생성하는 광원, 상기 광을 상부 방향으로 가이드하는 도광판, 상기 도광판 상에 배치된 복수 개의 제1 절연 패턴들, 상기 제1 절연 패턴들을 덮도록 상기 도광판 상에 배치된 제1 절연층, 상기 제1 절연 패턴들에 각각 대응하도록 상기 제1 절연층 상에 배치되는 복수 개의 제2 절연 패턴들, 및 상기 제2 절연 패턴들을 덮도록 상기 제1 절연층 상에 배치된 제2 절연층을 포함하고, 상기 광원은 상기 도광판의 일측에 인접하게 배치되고, 상기 도광판의 상면에 평행한 평면상에서 봤을 때, 상기 제1 절연 패턴들 각각은 상기 제2 절연 패턴들 중 대응하는 제2 절연 패턴보다 상기 도광판의 상기 일측에 인접하게 배치된다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛 및 표시 장치는 광을 상부 방향으로 집광하여 출광 효율을 향상시킬 수 있으며, 보다 슬림한 구조를 갖는 광학 부재를 포함함으로써, 표시 장치의 두께가 작아질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 광학 부재를 상부에서 바라본 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2 절연 패턴들 중 어느 하나를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 6은 제2 절연 패턴이 대응하는 제1 절연 패턴과 부분적으로 오버랩하도록 배치될 경우, 광의 진행 방향을 도시한 도면이다.
도 7은 제2 절연 패턴이 대응하는 제1 절연 패턴과 오버랩하지 않도록 배치될 경우, 광의 진행 방향을 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 제1 및 제2 절연 패턴들을 포함하는 광학 부재의 평면도이다.
도 9 내지 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 광학 부재를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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 제1, 제2 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 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 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 실시 예들은 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 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(100)는 표시 패널(110), 게이트 구동부(120), 인쇄 회로 기판(130), 데이터 구동부(140), 및 백라이트 유닛(BLU)을 포함한다. 표시 패널(110)은 제1 방향(DR1)으로 장변을 갖고, 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 단변을 가질 수 있다. 백라이트 유닛(BLU)은 광을 생성하고 집광하여 표시 패널(110)에 제공한다. 표시 패널(110)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공받은 광을 이용하여 영상을 표시한다.
표시 패널(110)은 제1 기판(111), 제1 기판(111)과 마주보는 제2 기판(112), 및 제1 기판(111)과 제2 기판(112) 사이에 배치된 액정층(LC)을 포함한다. 제1 기판(111)에는 복수 개의 화소들(PX), 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLm) 및 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLn)이 배치된다. m 및 n은 자연수이다. 설명의 편의를 위해 도 1에는 하나의 화소(PX)만 도시되었으나, 실질적으로 복수 개의 화소들(PX)이 제1 기판(111)에 배치된다.
게이트 라인들(GL1~GLm) 및 데이터 라인들(DL1~DLn)은 서로 절연되어 교차하도록 배치된다. 게이트 라인들(GL1~GLm)은 제1 방향(DR1)으로 연장되어 게이트 구동부(120)에 연결된다. 데이터 라인들(DL1~DLn)은 제2 방향(DR2)으로 연장되어 데이터 구동부(140)에 연결된다.
화소들(PX)은 서로 교차하는 게이트 라인들(GL1~GLm) 및 데이터 라인들(DL1~DLn)에 의해 구획된 영역들에 배치된다. 화소들(PX)은 매트릭스 형태로 배열되어 게이트 라인들(GL1~GLm) 및 데이터 라인들(DL1~DLn)에 연결된다.
게이트 구동부(120)는 제1 방향(DR1)에서 제1 기판(111)의 일측에 인접한 제1 기판(111)의 소정의 영역에 배치된다. 게이트 구동부(120)는 화소들(PX)의 트랜지스터들과 동일한 공정으로 동시에 형성되어 ASG(Amorphous Silicon TFT Gate driver circuit) 형태 또는 OSG(Oxide Silicon TFT Gate driver circuit) 형태로 제1 기판(111)에 실장될 수 있다.
그러나, 이에 한정되지 않고, 게이트 구동부(120)는 복수 개의 구동 칩들로 형성되고 가요성 인쇄 회로 기판 상에 실장되어 테이프 캐리어 패키지(TCP: Tape Carrier Package) 방식으로 제1 기판(111)에 연결될 수 있다. 또한, 게이트 구동부(120)는 복수 개의 구동 칩들로 형성되어 제1 기판(111)에 칩 온 글래스(COG: Chip on Glass) 방식으로 실장될 수 있다.
인쇄 회로 기판(130) 상에 타이밍 컨트롤러(미 도시됨)가 배치된다. 타이밍 컨트롤러는 집적 회로 칩의 형태로 인쇄 회로 기판(130) 상에 실장되어 게이트 구동부(120) 및 데이터 구동부(140)에 연결될 수 있다. 타이밍 컨트롤러는 게이트 제어 신호, 데이터 제어 신호, 및 영상 데이터들을 출력한다.
게이트 구동부(120)는 제어 라인(CL)을 통해 타이밍 컨트롤러로부터 게이트 제어 신호를 수신한다. 게이트 구동부(120)는 게이트 제어 신호에 응답하여 복수 개의 게이트 신호들을 생성하고, 생성된 게이트 신호들을 순차적으로 출력할 수 있다. 게이트 신호들은 게이트 라인들(GL1~GLm)을 통해 행 단위로 화소들(PX)에 제공된다. 그 결과, 화소들(PX)은 행 단위로 구동될 수 있다.
데이터 구동부(140)는 복수 개의 소스 구동 칩들(141)을 포함한다. 소스 구동 칩들(141)은 연성 회로 기판들(142) 상에 실장되어 제2 방향(DR2)에서 제1 기판(111)의 일측의 소정의 영역 및 인쇄 회로 기판(130)에 연결된다. 즉, 데이터 구동부(140)는 테이프 캐리어 패키지(TCP: Tape Carrier Package) 방식으로 제1 기판(111) 및 인쇄 회로 기판(130)에 연결된다. 그러나 이에 한정되지 않고, 데이터 구동부(140)의 소스 구동 칩들(141)은 제1 기판(111)에 칩 온 글래스(COG: Chip on Glass) 방식으로 실장될 수 있다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 컨트롤러로부터 영상 데이터들 및 데이터 제어 신호를 수신한다. 데이터 구동부(140)는 데이터 제어 신호에 응답하여 영상 데이터들에 대응하는 아날로그 형태의 데이터 전압들을 생성하여 출력한다. 데이터 전압들은 데이터 라인들(DL1~DLn)을 통해 화소들(PX)에 제공된다.
화소들(PX)은 게이트 라인들(GL1~GLm)을 통해 제공받은 게이트 신호들에 응답하여 데이터 라인들(DL1~DLn)을 통해 데이터 전압들을 제공받는다. 화소들(PX)이 데이터 전압들에 대응하는 계조를 표시함으로써, 영상이 표시될 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 엣지형(edge type)의 백라이트 유닛일 수 있다. 백라이트 유닛(BLU)은 광학 부재(150), 도광판(160), 광원(LS), 및 반사 시트(170)를 포함한다. 광학 부재(150), 도광판(160), 및 반사 시트(170)는 제1 방향(DR1)으로 장변을 갖고 제2 방향(DR2)으로 단변을 가질 수 있다.
광학 부재(150)는 표시 패널(110)의 하부에 배치되고, 도광판(160)은 광학 부재(150)의 하부에 배치되고, 반사 시트(170)는 도광판(160)의 하부에 배치된다. 광원(LS)은 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 제2 방향(DR2)에서 도광판(160)의 일측(OS)에 인접하게 배치될 수 있다.
도광판(160)은 글래스를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, PMMA(Polymethylmethacrylate)와 같은 플라스틱 물질을 포함할 수 있다. 광원(LS)에서 생성된 광은 도광판(160)의 일측(OS)으로 제공된다. 도광판(160)은 광원(LS)으로부터 제공받은 광을 표시 패널(110)이 배치된 상부 방향으로 가이드한다.
광원(LS)은 제1 방향(DR1)으로 연장된 광원 기판(SUB) 및 광원 기판(SUB) 상에 실장된 복수 개의 광원 유닛들(LSU)을 포함한다. 광원 유닛들(LSU)은 제1 방향(DR1)으로 균등한 간격을 두고 배치된다. 광원 유닛들(LSU)은 제2 방향(DR2)에서 도광판(160)의 일측(OS)과 마주보도록 배치된다. 광원 유닛들(LSU)은 광을 생성하며, 광원 유닛들(LSU)에서 생성된 광은 도광판(160)의 일측(OS)에 제공된다.
반사 시트(170)는 도광판(160)의 하부로 방출되는 광을 표시 패널(110)이 배치된 상부 방향으로 반사시킨다.
광학 부재(150)는 도광판(160)으로부터 제공받은 광을 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 평행한 평면과 교차하는 상부 방향으로 집광할 수 있다. 광학 부재(150)를 통과한 광은 표시 패널(110)이 배치된 상부 방향으로 진행되어 균일한 휘도 분포를 갖고 표시 패널(110)에 제공될 수 있다.
제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 평행한 평면과 수직하게 교차하는 방향은 제3 방향(DR3)(또는 법선 방향)으로 정의될 수 있다. 제3 방향(DR3)으로 광학 부재(150)는 4 마이크로미터(μm)의 두께를 가질 수 있다. 광학 부재(150)의 보다 구체적인 구성은 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 구성을 보여주는 도면이다.
설명의 편의를 위해, 도 2에는 게이트 라인(GLi) 및 데이터 라인(DLj)에 연결된 화소(PX)가 도시되었다. 도시되지 않았으나, 표시 패널(110)의 다른 화소들(PX)의 구성은 도 2에 도시된 화소(PX)와 동일할 것이다.
도 2를 참조하면, 화소(PX)는 게이트 라인(GLi) 및 데이터 라인(DLj)에 연결된 트랜지스터(TR), 트랜지스터(TR)에 연결된 액정 커패시터(Clc), 및 액정 커패시터(Clc)에 병렬로 연결된 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 생략될 수 있다. i 및 j는 자연수 이다.
트랜지스터(TR)는 제1 기판(111)에 배치될 수 있다. 트랜지스터(TR)는 게이트 라인(GLi)에 연결된 게이트 전극, 데이터 라인(DLj)에 연결된 소스 전극, 및 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)에 연결된 드레인 전극을 포함한다.
액정 커패시터(Clc)는 제1 기판(111)에 배치된 화소 전극(PE), 제2 기판(112)에 배치된 공통 전극(CE), 및 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 배치된 액정층(LC)을 포함한다. 액정층(LC)은 유전체로서의 역할을 한다. 화소 전극(PE)은 트랜지스터(TR)의 드레인 전극에 연결된다.
도 2에서 화소 전극(PE)은 비 슬릿 구조이나, 이에 한정되지 않고, 화소 전극(PE)은 십자 형상의 줄기부 및 줄기부로부터 방사형으로 연장된 복수 개의 가지부들을 포함하는 슬릿 구조를 가질 수 있다.
공통 전극(CE)은 제2 기판(112)에 전체적으로 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 공통 전극(CE)은 제1 기판(111)에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE) 중 적어도 하나는 슬릿을 포함할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극(PE), 스토리지 라인(미 도시됨)으로부터 분기된 스토리지 전극(미 도시됨), 및 화소 전극(PE)과 스토리지 전극 사이에 배치된 절연층을 포함할 수 있다. 스토리지 라인은 제1 기판(111)에 배치되며, 게이트 라인들(GL1~GLm)과 동일층에 동시에 형성될 수 있다. 스토리지 전극은 화소 전극(PE)과 부분적으로 오버랩될 수 있다.
화소(PX)는 레드, 그린, 및 블루 색 중 하나를 나타내는 컬러 필터(CF)를 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예로서 컬러 필터(CF)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 기판(112)에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 컬러 필터(CF)는 제1 기판(111)에 배치될 수 있다.
트랜지스터(TR)는 게이트 라인(GLi)을 통해 제공받은 게이트 신호에 응답하여 턴 온된다. 데이터 라인(DLj)을 통해 수신된 데이터 전압은 턴 온된 트랜지스터(TR)를 통해 액정 커패시터(Clc)의 화소 전극(PE)에 제공된다. 공통 전극(CE)에는 공통 전압이 인가된다.
데이터 전압 및 공통 전압의 전압 레벨의 차이에 의해 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 전계가 형성된다. 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 형성된 전계에 의해 액정층(LC)의 액정 분자들이 구동된다. 전계에 의해 구동된 액정 분자들에 의해 광 투과율이 조절되어 영상이 표시될 수 있다.
스토리지 라인에는 일정한 전압 레벨을 갖는 스토리지 전압이 인가될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 스토리지 라인은 공통 전압을 인가받을 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 보완해 주는 역할을 한다.
도 3은 도 1에 도시된 광학 부재를 상부에서 바라본 평면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2 절연 패턴들 중 어느 하나를 도시한 도면이다. 도 5는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 3, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 광학 부재(150)는 복수 개의 제1 절연 패턴들(INSP1), 제1 절연층(INS1), 복수 개의 제2 절연 패턴들(INSP2), 및 제2 절연층(INS2)을 포함한다.
제1 절연 패턴들(INSP1)은 도광판(160) 상에 배치되고, 제1 절연층(INS1)은 제1 절연 패턴들(INSP1)을 덮도록 도광판(160) 상에 배치된다. 제2 절연 패턴들(INSP2)은 제1 절연층(INS1) 상에 배치되고, 제2 절연층(INS2)은 제2 절연 패턴들(INSP2)을 덮도록 도광판(160) 상에 배치된다.
제1 절연 패턴들(INSP1)은 제2 절연 패턴들(INSP2)에 각각 대응하도록 배치된다. 예를 들어, 제1 절연 패턴들(INSP1)의 개수 및 제2 절연 패턴들(INSP2)의 개수는 동일하고, 제1 절연 패턴들(INSP1)은 제2 절연 패턴들(INSP2)에 1:1 대응하도록 배치될 수 있다.
도광판(160)의 상면(LGUS)에 평행한 평면상에서 봤을 때, 제1 절연 패턴들(INSP1) 각각은 제2 절연 패턴들(INSP2) 중 대응하는 제2 절연 패턴(INSP2)보다 도광판(160)의 일측(OS)에 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 1:1 대응하도록 배치된 제1 절연 패턴(INSP1) 및 제2 절연 패턴(INSP2) 중 제1 절연 패턴(INSP1)이 도광판(160)의 일측(OS)에 보다 인접하게 배치될 수 있다. 도광판(160)의 상면(LGUS)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 평행한 평면으로 정의될 수 있다.
제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2)은 무기 물질을 포함하는 무기 절연 패턴들일 수 있다. 제1 및 제2 절연층들(INS1,INS2)은 유기 물질을 포함하는 유기 절연층들일 수 있다. 도광판(160)은 글래스로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2)은 같은 무기 물질로 형성되어 같은 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2)은 실리콘 나이트 라이드(SiNx)로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 절연층들(INS1,INS2)은 같은 유기 물질로 형성되어 같은 굴절률을 가질 수 있다.
무기 물질은 유기 물질 또는 글래스보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2)은 제1 및 제2 절연층들(INS1,INS2) 및 도광판(160)보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 제1 및 제2 절연층들(INS1,INS2)은 도광판(160)보다 작거나 같은 굴절률 가질 수 있다. 예시적으로, 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2)의 굴절률은 1.8, 제1 및 제2 절연층들(INS1,INS2)의 굴절률은 1.2, 및 도광판(160)의 굴절률은 1.5일 수 있다.
제1 절연층(INS1)은 복수 개의 제1 오픈부들(OP1)이 정의된 제1 서브 절연층(INS_S1) 및 제1 서브 절연층(INS_S1) 상에 배치된 제2 서브 절연층(INS_S2)을 포함한다. 제1 오픈부들(OP1)은 실질적으로 제1 서브 절연층(INS_S1)의 소정의 영역들이 제거되어 정의되고, 제1 오픈부들(OP1)에는 제1 절연 패턴들(INSP1)이 배치된다. 제1 절연 패턴들(INSP1)이 제1 오픈부들(OP1)에 배치되고, 제1 절연 패턴들(INSP1)을 덮도록 제2 서브 절연층(INS_S2)이 제1 서브 절연층(INS_S1)과 제1 절연 패턴들(INSP1) 상에 배치된다.
제2 절연층(INS2)은 복수 개의 제2 오픈부들(OP2)이 정의된 제3 서브 절연층(INS_S3) 및 제3 서브 절연층(INS_S3) 상에 배치된 제4 서브 절연층(INS_S4)을 포함한다. 제2 오픈부들(OP2)은 실질적으로 제3 서브 절연층(INS_S3)의 소정의 영역들이 제거되어 정의되고, 제2 오픈부들(OP2)에는 제2 절연 패턴들(INSP2)이 배치된다. 제2 절연 패턴들(INSP2)이 제2 오픈부들(OP2)에 배치되고, 제2 절연 패턴들(INSP2)을 덮도록 제4 서브 절연층(INS_S4)이 제3 서브 절연층(INS_S3)과 제2 절연 패턴들(INSP2) 상에 배치된다.
제1 및 제2 절연층들(INS1,INS2)이 같은 굴절률을 가지므로, 제1, 제2, 제3, 및 제4 서브 절연층들(INS_S1, INS_S2, INS_S3, INS_S4)도 같은 유기 물질로 형성되어 같은 굴절률을 가질 수 있다.
제1 절연 패턴들(INSP1)은 제2 절연 패턴들(INSP2)과 같은 형상 및 같은 크기를 가질 수 있다. 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2) 각각의 단면은 역사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 설명의 편의를 위해 도 3에서 제2 절연 패턴들(INSP2)은 점선으로 도시되었다.
제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2) 각각은 도광판(160) 상에 배치된 하면부(LSP), 하면부(LSP)보다 높게 배치된 상면부(USP), 및 하면부(LSP)와 상면부(USP)를 잇는 측면부(SLP)를 포함한다. 하면부(LSP) 및 상면부(USP)는 원형 형상을 갖고, 하면부(LSP)의 지름으로 정의되는 제1 지름(DM1)은 상면부(USP)의 지름으로 정의되는 제2 지름(DM2)보다 작다.
측면부(SLP)는 도광판(160)의 상면(LGUS)과 소정의 각도(θs)를 이루는 경사면일 수 있다. 예시적으로 측면부(SLP)가 도광판(160)의 상면(LGUS)과 이루는 소정의 각도(θs)는 60도 내지 75도로 설정될 수 있다.
도광판(160)의 상면에 수직한 방향은 제3 방향(DR3)일 수 있으며, 제3 방향(DR3)으로 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2) 각각은 제1 두께(T1)를 갖는다. 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2) 각각의 제1 두께(T1) 및 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2) 각각의 하면부(LSP)의 제1 지름(DM1)의 비율은 1:2로 설정될 수 있다.
제3 방향(DR3)으로 제1 및 제3 서브 절연층들(INS_S1,INS_S3) 각각은 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2)과 동일하게 제1 두께(T1)를 갖는다. 또한, 제2 및 제4 서브 절연층들(INS_S2,INS_S4)도 각각 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2)과 동일하게 제1 두께(T1)를 갖는다. 제1 및 제2 절연층들(INS1,INS2) 각각의 두께는 제1 두께(T1)의 2 배인 제2 두께(T2)로 설정되고, 광학 부재(150)의 두께는 제1 두께(T1)의 4 배인 제4 두께(T4)로 설정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2) 각각의 두께는 1 마이크로미터(μm), 제1 및 제2 절연층들(INS1,INS2) 각각의 두께는 2 마이크로미터(μm), 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2) 각각의 하면부(LSP)의 지름은 2 마이크로미터(μm)로 설정될 수 있다. 따라서, 광학 부재(150)의 두께는 4 마이크로미터(μm)로 설정될 수 있다.
광이 투과되는 구조물의 두께가 두꺼울수록 광 손실률이 증가한다. 확산 시트, 프리즘 시트, 및 보호 시트를 포함하는 광학 시트는 본 발명의 광학 부재(150)보다 두꺼운 두께를 가지므로, 광학 시트에서 광 손실률이 증가한다. 그러나, 본 발명의 광학 부재(150)는 광학 시트보다 작은 두께를 가질 수 있으므로, 광 손실률이 감소될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 절연 패턴들(INSP1) 및 제2 절연 패턴들(INSP2)은 복수 개의 행들 및 복수 개의 열들로 배열되어, 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 제1 절연 패턴들(INSP1) 및 제2 절연 패턴들(INSP2)은 다양한 형태로 배치될 수 있다.
도 3에서 제2 방향(DR2)은 행 방향으로 정의되고, 제1 방향(DR1)은 열 방향으로 정의될 수 있다. 서로 대응하도록 배치된 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2)은 동일 행에 배치될 수 있다. 즉, 1:1 대응하는 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2)은 제2 방향(DR2)으로 배치될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도광판(160)의 상면(LGUS)에 평행한 평면상에서 봤을 때, 제2 절연 패턴들(INSP2) 각각은 제1 절연 패턴들(INSP1) 중 대응하는 제1 절연 패턴(INSP1)과 부분적으로 오버랩되도록 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 제2 절연 패턴들(INSP2) 각각은, 측면부(SLP)와 도광판(160)의 상면(LGUS)이 이루는 각도에 따라서, 제1 절연 패턴들(INSP1) 중 대응하는 제1 절연 패턴(INSP1)과 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다. 이러한 구성은 이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 6은 제2 절연 패턴이 대응하는 제1 절연 패턴과 부분적으로 오버랩하도록 배치될 경우, 광의 진행 방향을 도시한 도면이다. 도 7은 제2 절연 패턴이 대응하는 제1 절연 패턴과 오버랩하지 않도록 배치될 경우, 광의 진행 방향을 도시한 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 제1 및 제2 절연 패턴들을 포함하는 광학 부재의 평면도이다.
설명의 편의를 위해, 도 6에는 한 개의 제1 절연 패턴(INSP1) 및 한 개의 제2 절연 패턴(INSP2)이 도시되었고, 도 7에도 한 개의 제1 절연 패턴(INSP1') 및 한 개의 제2 절연 패턴(INSP2')이 도시되었다.
도 6을 참조하면, 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1,INSP2) 각각의 측면부(SLP)는 도광판(160)의 상면(LGUS)과 제1 각도(θs1)를 이룬다. 예를 들어, 제1 각도(θs1)는 65도보다 크거나 같고 75도보다 작거나 같은 각도일 수 있으며, 도 6에서 제1 각도(θs1)는 75도일 수 있다. 또한, 설명의 편의를 위해 도 6에 도시된 제1 각도(θs1)는 도 5에 도시된 소정의 각도(θs)와 같은 각도로 설정되었다. 이러한 경우, 도광판(160)의 상면(LGUS)에 평행한 평면상에서 봤을 때, 제2 절연 패턴(INSP2)은 대응하는 제1 절연 패턴(INSP1)과 부분적으로 오버랩되도록 배치된다.
광원 유닛(LSU)에서 생성된 광(L)은 도광판(160)의 일측(OS)을 통해 도광판(160)으로 제공된다. 도 6에 도시된 제1 광(L1) 및 제2 광(L2)은 도광판(160)의 상면(LGUS)에 제공되는 위치만 다르고, 도광판(160)의 상면(LGUS)에 대해 동일한 입사각을 갖는다.
제1 절연 패턴(INSP1)은 도광판(160)보다 큰 굴절률을 갖는다. 따라서, 도광판(160)으로 제공된 광(L) 중 제1 광(L1)은 도광판(160)의 상면(LGUS)과 제1 절연 패턴(INSP1)의 하면부(LSP) 사이의 계면에서 굴절되어 제1 절연 패턴(INSP1)으로 제공된다.
제1 절연 패턴(INSP1)은 제1 서브 절연층(INS_S1)보다 큰 굴절률을 갖는다. 제1 절연 패턴(INSP1)으로 제공된 제1 광(L1)의 입사각은 제1 절연 패턴(INSP1)의 측면부(SLP)와 제1 서브 절연층(INS_S1) 사이의 계면에서 전반사될 수 있는 각도일 수 있다. 따라서, 제1 절연 패턴(INSP1)으로 진행된 제1 광(L1)은 제1 절연 패턴(INSP1)의 측면부(SLP)와 제1 서브 절연층(INS_S1) 사이의 계면에서 전반사되어 제3 방향(DR3)과 평행한 상부 방향으로 진행할 수 있다.
도광판(160)으로 제공된 광(L) 중 제2 광(L2)은 도광판(160)의 상면(LGUS)과 제1 절연 패턴(INSP1)의 하면부(LSP) 사이의 계면에서 굴절되어 제1 절연 패턴(INSP1)으로 제공된다. 제1 절연 패턴(INSP1)으로 진행된 제2 광(L2)은 제1 절연 패턴(INSP1)의 측면부(SLP)와 제1 서브 절연층(INS_S1) 사이의 계면으로 제공되지 않을 수 있다.
제2 광(L2)의 입사각은 제1 절연 패턴(INSP1)과 제2 서브 절연층(INS_S2) 사이의 계면에서 전반사되지 않는 각도일 수 있다. 따라서, 제1 절연 패턴(INSP1)으로 진행된 제2 광(L2)은 제1 절연 패턴(INSP1)과 제2 서브 절연층(INS_S2) 사이의 계면에서 굴절되어 제2 서브 절연층(INS_S2)으로 제공된다.
제2 절연 패턴(INSP2)은 제2 서브 절연층(INS_S2)보다 큰 굴절률을 갖는다. 따라서, 제2 서브 절연층(INS_S2)으로 진행된 제2 광(L2)은 제2 서브 절연층(INS_S2)과 제2 절연 패턴(INSP2)의 하면부(LSP) 사이의 계면에서 굴절되어 제2 절연 패턴(INSP2)으로 제공된다.
제2 절연 패턴(INSP2)은 제3 서브 절연층(INS_S3)보다 큰 굴절률을 갖는다. 제2 절연 패턴(INSP2)으로 제공된 제2 광(L2)의 입사각은 제2 절연 패턴(INSP2)의 측면부(SLP)와 제3 서브 절연층(INS_S3) 사이의 계면에서 전반사될 수 있는 각도일 수 있다. 따라서, 제2 절연 패턴(INSP2)으로 진행된 제2 광(L2)은 제2 절연 패턴(INSP2)의 측면부(SLP)와 제3 서브 절연층(INS_S3) 사이의 계면에서 전반사되어 제3 방향(DR3)과 평행한 상부 방향으로 진행할 수 있다.
제1 절연 패턴(INSP1)의 측면부(SLP)에서 제1 광(L1)이 전반사되어 상부 방향으로 진행하고, 제1 절연 패턴(INSP1)의 측면부(SLP)로 제공되지 않는 제2 광(L2)이 제2 절연 패턴(INSP2)의 측면부(SLP)에서 전반사되어 상부 방향으로 진행할 수 있다. 제1 절연 패턴(INSP1)에서 상부 방향으로 집광되지 않는 광이 제2 절연 패턴(INSP2)에서 상부 방향으로 집광되어 출광될 수 있으므로, 출광 효율이 향상될 수 있다.
측면부(SLP) 중 광원 유닛(LSU)에 보다 인접한 측면부(SLP)의 부분보다 광원 유닛(LSU)에 보다 멀리 배치된 측면부(SLP)의 부분에서 광(L)이 전반사되어 상부 방향으로 진행될 수 있다. 광원 유닛(LSU)에 보다 인접한 측면부(SLP)의 부분으로 진행된 광이 상부 방향으로 진행되지 않고, 일부 손실될 수 있으나, 광학 시트의 광 손실률과 비교할 경우, 매우 경미한 수준의 광 손실일 수 있다. 따라서, 실질적으로, 광학 부재(150)에서 출광되는 광 효율이 광학 시트에서 출광되는 광 효율보다 높다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 및 제2 절연 패턴들(INSP1',INSP2') 각각의 측면부(SLP')는 도광판(160)의 상면(LGUS)과 제2 각도(θs2)를 이룰 수 있으며, 제2 각도(θs2)는 제1 각도(θs1)보다 작다. 예를 들어, 제2 각도(θs2)는 60도보다 크거나 같고, 65도보다 작은 각도일 수 있으며, 도 7에서 제2 각도(θs2)는 60도일 수 있다.
도 7에 도시된 제3 광(L3) 및 제4 광(L4)은 도광판(160)의 상면(LGUS)에 제공되는 위치만 다르고, 도광판(160)의 상면(LGUS)에 대해 동일한 입사각을 갖는다. 도 8에 도시된 바와 같이, 도광판(160)의 상면(LGUS)에 평행한 평면상에서 봤을 때, 제2 절연 패턴(INSP2')은 대응하는 제1 절연 패턴(INSP1')과 오버랩되지 않도록 배치될 수 있다.
제2 각도(θs2)는 제1 각도(θs1)보다 작으므로, 제1 절연 패턴(INSP1')의 측면부(SLP')에서 전반사되어 상부 방향으로 진행하는 광이 달라질 수 있다. 측면부(SLP')와 도광판(160)의 상면(LGUS)이 이루는 각도가 작아질수록, 도광판(160)의 상면(LGUS)과 제1 및 제2 광들(L1,L2)이 이루는 각도보다 작은 각도로 도광판(160)의 상면(LGUS)을 향해 진행하는 광이 제1 절연 패턴(INSP1')의 측면부(SLP')에서 전반사되어 상부 방향으로 진행될 수 있다.
예를 들어, 제3 및 제4 광들(L3,L4)이 도광판(160)의 상면(LGUS)과 이루는 각도는 제1 및 제2 광들(L1,L2)이 도광판(160)의 상면(LGUS)과 이루는 각도보다 작다. 제3 광(L3)은 도광판(160)의 상면(LGUS)과 제1 절연 패턴(INSP1')의 하면부(LSP') 사이의 계면에서 굴절되고, 제1 절연 패턴(INSP1')의 측면부(SLP')에서 전반사되어 상부 방향로 진행될 수 있다.
제4 광(L4)은 도광판(160)의 상면(LGUS)과 제1 절연 패턴(INSP1')의 하면부(LSP') 사이의 계면에서 굴절되어 제1 절연 패턴(INSP1')으로 제공되고, 제1 절연 패턴(INSP1')의 측면부(SLP')와 제1 서브 절연층(INS_S1) 사이의 계면으로 제공되지 않을 수 있다. 제1 절연 패턴(INSP1')으로 진행된 제4 광(L4)은 제1 절연 패턴(INSP1')과 제2 서브 절연층(INS_S2) 사이의 계면에서 굴절되어 제2 서브 절연층(INS_S2)으로 제공된다.
제4 광(L4)이 도광판(160)의 상면(LGUS)과 이루는 각도는 제2 광(L2)이 도광판(160)의 상면(LGUS)과 이루는 각도보다 작으므로, 제2 절연 패턴(INSP2')이 도 6에 도시된 제2 절연 패턴(INSP2)과 같은 위치에 배치될 경우, 제4 광(L4)이 제2 절연 패턴(INSP2')의 측면부(SLP')에 제공되지 않을 수 있다. 이러한 경우, 제4 광(L4)이 제2 절연 패턴(INSP2')의 측면부(SLP')에 제공되기 위해서는 제2 절연 패턴(INSP2')이 도 6에 도시된 제2 절연 패턴(INSP2)보다 더 우측에 배치되어야 한다.
즉, 측면부(SLP)와 도광판(160)의 상면(LGUS)이 이루는 각도(θc)가 작아질수록, 제2 절연 패턴(INSP2)이 보다 더 우측으로 배치되어야 하므로, 제2 절연 패턴(INSP2)이 제1 절연 패턴(INSP1)과 부분적으로 오버랩하는 면적도 작아질 수 있다. 또한, 측면부(SLP)와 도광판(160)의 상면(LGUS)이 이루는 각도(θc)가 소정의 각도보다 작을 경우, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 절연 패턴(INSP2')이 제1 절연 패턴(INSP1')과 오버랩하지 않도록 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 측면부(SLP)와 도광판(160)의 상면(LGUS)이 이루는 각도(θc)가 65도보다 크거나 같고 75도보다 작거나 같을 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 1:1 대응하는 제1 절연 패턴(INSP1) 및 제2 절연 패턴(INSP2)은 부분적으로 오버랩할 수 있다. 또한, 측면부(SLP)와 도광판(160)의 상면(LGUS)이 이루는 각도(θc)가 60도보다 크거나 같고 65도보다 작을 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 서로 1:1 대응하는 제1 절연 패턴(INSP1') 및 제2 절연 패턴(INSP2')은 오버랩하지 않을 수 있다.
제2 서브 절연층(INS_S2)으로 진행된 제4 광(L4)은 제2 서브 절연층(INS_S2)과 제2 절연 패턴(INSP2')의 하면부(LSP') 사이의 계면에서 굴절되어 제2 절연 패턴(INSP2')으로 제공된다. 제2 절연 패턴(INSP2')으로 진행된 제4 광(L4)은 제2 절연 패턴(INSP2')의 측면부(SLP')와 제3 서브 절연층(INS_S3) 사이의 계면에서 전반사되어 상부 방향으로 진행할 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛(BLU) 및 표시 장치(100)는 광을 상부 방향으로 집광하여 출광 효율을 향상시킬 수 있으며, 보다 슬림한 구조를 갖는 광학 부재(150)를 포함함으로써, 표시 장치(100)의 두께가 작아질 수 있다.
도 9 내지 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 광학 부재를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
설명의 편의를 위해 도 9 내지 도 17에서 도 5에 도시된 I-I'선의 단면에 대응하는 단면들로 광학 부재(150)의 제조 방법이 도시되었다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 도광판(160) 상에 제1 포토 레지스트(PR1)가 배치되고, 제1 포토 레지스트(PR1)의 소정의 영역들을 노출시키는 포토 마스크(M)가 배치된다. 제1 포토 레지스트(PR1)는 감광성 수지를 포함하는 유기 물질일 수 있다.
포토 마스크(M)에 의해 노출되는 제1 포토 레지스트(PR1)의 소정의 영역들은 제1 오픈부들(OP1)에 대응하는 영역들일 수 있다. 포토 마스크(M)에 의해 노출되는 제1 포토 레지스트(PR1)의 소정의 영역들이 노광 및 현상되어 제거됨으로써 제1 포토 레지스터(PR1)에 복수 개의 제1 서브 오픈부들(OP1_1)이 정의된다.
도 11을 참조하면, 제1 포토 레지스트(PR1)에 대한 가경화 공정이 수행되며, 가경화 공정 시, 130도(℃) 내지 149도(℃)의 온도가 제1 포토 레지스트(PR1)에 인가된다. 제1 포토 레지스트(PR1)에 130도 내지 149도의 온도가 인가될 경우, 제1 포토 레지스트(PR1)가 흘러내려 제1 서브 오픈부들(OP1_1)을 정의하는 제1 포토 레지스트(PR1)의 측면들이 경사면으로 형성될 수 있다.
가경화 공정 후, 제1 포토 레지스트(PR1)에 대한 경화 공정이 수행된다. 경화 공정시 200도(℃) 이상의 온도가 제1 포토 레지스트(PR1)에 인가되어 제1 포토 레지스트(PR1)가 경화된다.
제1 포토 레지스트(PR1)에 의해 제1 서브 절연층(INS_S1)이 형성되고, 제1 서브 오픈부들(OP1_1)에 의해 제1 오픈부들(OP1)이 형성된다. 따라서, 복수 개의 제1 오픈부들(OP1)이 정의된 제1 서브 절연층(INS_S1)이 도광판(160) 상에 배치될 수 있다. 제1 오픈부들(OP1)이 정의된 제1 서브 절연층(INS_S1)의 측면들은 각각 도광판(160)의 상면(LGUS)과 소정의 경사각(θs)을 이룰 수 있다. 제1 서브 절연층(INS_S1)은 1 마이크로미터(μm)의 두께를 가질 수 있다.
도 12를 참조하면, 제1 서브 절연층(INS_S1) 및 제1 오픈부들(OP1)의 도광판(160) 상에 제1 무기 절연층(IOG1)이 배치된다. 제1 무기 절연층(IOG1)은 무기 물질을 포함하는 무기 절연층일 수 있다. 제1 무기 절연층(IOG1)은 1 마이크로미터(μm)의 두께로 제1 서브 절연층(INS_S1) 및 제1 오픈부들(OP1)의 도광판(160) 상에 증착될 수 있다.
제1 서브 절연층(INS_S1)의 상면과 같은 높이까지 배치된 제1 무기 절연층(IOG1)의 상면 상에 제2 포토 레지스트 층들(PR2)이 배치된다. 제2 포토 레지스트 층들(PR2)을 마스크로 하여 제2 포토 레지스트 층들(PR2)이 배치되지 않은 영역에서 제1 무기 절연층(IOG1)이 드라이 엣칭 공정으로 제거될 수 있다. 드라이 엣칭 공정은 공지된 공정으로서 당업자에게 자명하므로 설명을 생략한다.
드라이 엣칭 공정이 진행될 경우, 공정 시간에 비례하여 제거되는 제1 무기 절연층(IOG1)의 두께가 결정될 수 있다. 제1 무기 절연층(IOG1)의 두께가 1 마이크로 미터로 증착되고, 제1 서브 절연층(INS_S1)의 상면보다 1 마이크로미터(μm) 높은 높이까지 제1 무기 절연층(IOG1)이 배치된다.
드라이 엣칭 공정이 120초 동안 진행될 경우, 가장 높게 배치된 제1 무기 절연층(IOG1)의 상면부터 1 마이크로미터(μm) 두께의 제1 무기 절연층(IOG1)이 제거될 수 있다. 가장 높게 배치된 제1 무기 절연층(IOG1)의 상면은 제2 포토 레지스트 층들(PR2) 사이에서 도광판(160)의 상면(LGUS)에 평행한 제1 무기 절연층(IOG1)의 상면일 수 있다. 따라서, 제1 서브 절연층(INS_S1)의 상면보다 높게 배치된 제1 무기 절연층(IOG1)이 제거될 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 서브 절연층(INS_S1)의 상면보다 높게 배치된 제1 무기 절연층(IOG1)이 제거됨으로서, 제1 오픈부들(OP1)에 제1 무기 절연층(IOG1)으로 형성된 복수 개의 제1 절연 패턴들(INSP1)이 배치될 수 있다. 제1 절연 패턴들(INSP1) 각각의 측면부(SLP)는 도광판(160)의 상면(LGUS)과 소정의 경사각(θs)을 이룰 수 있고, 제1 절연 패턴들(INSP1)은 1 마이크로미터(μm)의 두께를 가질 수 있다.
도 14를 참조하면, 제1 서브 절연층(INS_S1) 및 제1 절연 패턴들(INSP1) 상에 제2 서브 절연층(INS_S2)이 배치되고, 제2 서브 절연층(INS_S2)이 경화될 수 있다. 제2 서브 절연층(INS_S2) 상에 복수 개의 제2 오픈부들(OP2)이 정의된 제3 서브 절연층(INS_S3)이 배치된다. 제3 서브 절연층(INS_S3)에 복수 개의 제2 오픈부들(OP2)이 형성되는 방법은 제1 서브 절연층(INS_S1)에 복수 개의 제1 오픈부들(OP1)이 형성되는 방법과 동일하므로, 설명을 생략한다.
도시하지 않았으나, 제2 오픈부들(OP2)이 정의된 제3 서브 절연층(INS_S3)을 형성하기 위해 포토 레지스트가 제1 서브 절연층(INS_S1) 및 제1 절연 패턴들(INSP1) 상에 배치되어 제2 오픈부들(OP2)에 대응하는 포토 레지스트의 영역들이 현상 및 노광될 수 있다. 제2 서브 절연층(INS_S2)은 경화된 상태이므로, 제1 서브 절연층(INS_S1) 및 제1 절연 패턴들(INSP1) 상에 배치된 포토 레지스트에 대한 현상 및 노광 공정이 진행되어도 제2 서브 절연층(INS_S2)에 영향을 주지 않는다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 제3 서브 절연층(INS_S3) 및 제2 오픈부들(OP2)의 제2 서브 절연층(INS_S2) 상에 제2 무기 절연층(IOG2)이 배치된다. 제3 서브 절연층(INS_S3)의 상면과 같은 높이까지 배치된 제2 무기 절연층(IOG2)의 상면 상에 제3 포토 레지스트 층들(PR3)이 배치된다.
제3 포토 레지스트 층들(PR3)을 마스크로 하여 드라이 엣칭 공정에 의해 제3 서브 절연층(INS_S3)의 상면보다 높게 배치된 제2 무기 절연층(IOG2)이 제거될 수 있다. 그 결과, 제2 오픈부들(OP2)에 제2 무기 절연층(IOG2)으로 형성된 복수 개의 제2 절연 패턴들(INSP2)이 배치될 수 있다. 제2 절연 패턴들(INSP2) 각각의 측면부(SLP)는 도광판(160)의 상면(LGUS)과 소정의 경사각(θs)을 이룰 수 있고, 제2 절연 패턴들(INSP2)은 1 마이크로미터(μm)의 두께를 가질 수 있다.
도 17을 참조하면, 제3 서브 절연층(INS_S3) 및 제2 절연 패턴들(INSP2) 상에 제4 서브 절연층(INS_S4)이 배치됨으로써 광학 부재(150)가 제조될 수 있다.
이상 실시 예를 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 실시 예는 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.
100: 표시 장치 110: 표시 패널
111: 제1 기판 112: 제2 기판
120: 게이트 구동부 130: 인쇄 회로 기판
140: 데이터 구동부 141: 소스 구동칩
142: 연성 회뢰 기판 150: 광학 부재
160: 도광판 170: 반사 시트
INS1,INS2: 제1 및 제2 절연층 INSP1,INSP2: 제1 및 제2 절연 패턴
INS_S1,INS_S2,INS_S3,INS_S4: 제1, 제2, 제3, 및 제4 서브 절연층
LSP: 하면부 USP: 상면부
SLP: 측면부

Claims (20)

  1. 광을 생성하는 광원;
    상기 광을 상부 방향으로 가이드하는 도광판;
    상기 도광판 상에 배치된 복수 개의 제1 절연 패턴들;
    상기 제1 절연 패턴들을 덮도록 상기 도광판 상에 배치된 제1 절연층;
    상기 제1 절연 패턴들에 각각 대응하도록 상기 제1 절연층 상에 배치되는 복수 개의 제2 절연 패턴들; 및
    상기 제2 절연 패턴들을 덮도록 상기 제1 절연층 상에 배치된 제2 절연층을 포함하고,
    상기 광원은 상기 도광판의 일측에 인접하게 배치되고, 상기 도광판의 상면에 평행한 평면상에서 봤을 때, 상기 제1 절연 패턴들 각각은 상기 제2 절연 패턴들 중 대응하는 제2 절연 패턴보다 상기 도광판의 상기 일측에 인접하게 배치되고,
    상기 제1 및 제2 절연 패턴들은 무기 무질을 포함하고, 상기 제1 및 제2 절연층들은 유기 물질을 포함하는 백라이트 유닛.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절연 패턴들은 상기 도광판보다 큰 굴절률을 갖고, 상기 제1 및 제2 절연층들은 상기 도광판보다 작거나 같은 굴절률을 갖고, 상기 제1 및 제2 절연 패턴들은 같은 굴절률을 갖고, 상기 제1 및 제2 절연층들은 같은 굴절률을 갖는 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 절연층은,
    상기 제1 절연 패턴들이 배치되기 위한 복수 개의 제1 오픈부들이 정의된 제1 서브 절연층; 및
    상기 제1 서브 절연층 및 상기 제1 절연 패턴들 상에 배치된 제2 서브 절연층을 포함하는 백라이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 절연층은,
    상기 제2 절연 패턴들이 배치되기 위한 복수 개의 제2 오픈부들이 정의되고, 상기 제2 서브 절연층상에 배치된 제3 서브 절연층; 및
    상기 제3 서브 절연층 및 상기 제2 절연 패턴들 상에 배치된 제4 서브 절연층을 포함하고,
    상기 도광판의 상기 상면에 수직한 방향으로 상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 두께 및 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 서브 절연층들 각각의 두께는 동일한 백라이트 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각은,
    원형 형상을 갖고 상기 도광판 상에 배치되는 하면부;
    상기 하면부보다 높게 배치되고 원형 형상을 갖는 상면부; 및
    상기 하면부 및 상기 상면부를 잇는 측면부을 포함하고,
    상기 하면부의 지름은 상기 상면부의 지름보다 작고, 상기 측면부는 상기 도광판의 상기 상면과 소정의 각도를 이루는 백라이트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 측면부는 상기 도광판의 상기 상면과 60도 내지 75도의 각도를 이루는 백라이트 유닛.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 상면에 수직한 방향으로 상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 두께 및 상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 상기 하면부의 지름의 비율은 1:2로 설정되는 백라이트 유닛.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 상면에 수직한 방향으로 상기 제1 및 제2 절연패턴들 각각의 두께는 1 마이크로미터, 상기 제1 및 제2 절연층들 각각의 두께는 2 마이크로미터, 및 상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 상기 하면부의 지름은 2 마이크로미터로 설정되는 백라이트 유닛.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 상면에 평행한 상기 평면상에서 봤을 때, 상기 제2 절연 패턴들 각각은 상기 제1 절연 패턴들 중 대응하는 제1 절연 패턴과 부분적으로 오버랩되도록 배치되는 백라이트 유닛.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 상기 측면부는 상기 도광판의 상기 상면과 65도보다 크거나 같고 75도보다 작거나 같은 각도를 이루는 백라이트 유닛.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 상면에 평행한 상기 평면상에서 봤을 때, 상기 제2 절연 패턴들 각각은 상기 제1 절연 패턴들 중 대응하는 제1 절연 패턴과 오버랩하지 않도록 배치되는 백라이트 유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 상기 측면부는 상기 도광판의 상기 상면과 60도보다 크거나 같고 65도보다 작은 각도를 이루는 백라이트 유닛.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 절연 패턴들 및 상기 제2 절연 패턴들은 복수 개의 행들과 복수 개의 열들로 배열되고, 서로 대응하도록 배치된 제1 및 제2 절연 패턴들은 동일 행에 배열되는 백라이트 유닛.
  15. 도광판 상에 복수 개의 제1 오픈부들이 정의된 제1 서브 절연층을 배치하는 단계;
    상기 제1 오픈부들에 복수 개의 제1 절연 패턴들을 배치하는 단계;
    상기 제1 서브 절연층 및 상기 제1 절연 패턴들 상에 제2 서브 절연층을 배치하는 단계;
    상기 제2 서브 절연층 상에 복수 개의 제2 오픈부들이 정의된 제3 서브 절연층을 배치하는 단계;
    상기 제2 오픈부들에 복수 개의 제2 절연 패턴들을 배치하는 단계; 및
    상기 제3 서브 절연층 및 상기 제2 절연 패턴들 상에 제4 서브 절연층을 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 도광판의 일측에 광원이 배치되고, 상기 제2 절연 패턴들은 상기 제1 절연 패턴들에 각각 대응하도록 배치되고, 상기 도광판의 상면에 평행한 평면상에서 봤을 때, 상기 제1 절연 패턴들 각각은 상기 제2 절연 패턴들 중 대응하는 제2 절연 패턴보다 상기 도광판의 상기 일측에 인접하게 배치되고,
    상기 제1 및 제2 절연 패턴들은 무기 무질을 포함하고, 상기 제1 및 제2 절연층들은 유기 물질을 포함하는 백라이트 유닛의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절연 패턴들은 상기 도광판보다 큰 굴절률을 갖고, 상기 제1 및 제2 절연층들은 상기 도광판보다 작거나 같은 굴절률을 갖고, 상기 제1 및 제2 절연 패턴들은 같은 굴절률을 갖고, 상기 제1 및 제2 절연층들은 같은 굴절률을 갖는 백라이트 유닛의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각은,
    원형 형상을 갖고 상기 도광판 상에 배치되는 하면부;
    상기 하면부보다 높게 배치되고 원형 형상을 갖는 상면부; 및
    상기 하면부 및 상기 상면부를 잇는 측면부을 포함하고,
    상기 하면부의 지름은 상기 상면부의 지름보다 작고, 상기 측면부는 상기 도광판의 상기 상면과 소정의 각도를 이루는 백라이트 유닛의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 상면에 평행한 상기 평면상에서 봤을 때, 상기 제2 절연 패턴들 각각은 상기 제1 절연 패턴들 중 대응하는 제1 절연 패턴과 부분적으로 오버랩되도록 배치되고, 상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 상기 측면부는 상기 도광판의 상기 상면과 65도보다 크거나 같고 75도보다 작거나 같은 각도를 이루는 백라이트 유닛의 제조 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 도광판의 상기 상면에 평행한 상기 평면상에서 봤을 때, 상기 제2 절연 패턴들 각각은 상기 제1 절연 패턴들 중 대응하는 제1 절연 패턴과 오버랩하지 않도록 배치되고, 상기 제1 및 제2 절연 패턴들 각각의 상기 측면부는 상기 도광판의 상기 상면과 60도보다 크거나 같고 65도보다 작은 각도를 이루는 백라이트 유닛의 제조 방법.
  20. 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 후방에 배치되어 상기 표시 패널에 상기 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    광을 생성하는 광원;
    상기 광을 상부 방향으로 가이드하는 도광판;
    상기 도광판 상에 배치된 복수 개의 제1 절연 패턴들;
    상기 제1 절연 패턴들을 덮도록 상기 도광판 상에 배치된 제1 절연층;
    상기 제1 절연 패턴들에 각각 대응하도록 상기 제1 절연층 상에 배치되는 복수 개의 제2 절연 패턴들; 및
    상기 제2 절연 패턴들을 덮도록 상기 제1 절연층 상에 배치된 제2 절연층을 포함하고,
    상기 광원은 상기 도광판의 일측에 인접하게 배치되고, 상기 도광판의 상면에 평행한 평면상에서 봤을 때, 상기 제1 절연 패턴들 각각은 상기 제2 절연 패턴들 중 대응하는 제2 절연 패턴보다 상기 도광판의 상기 일측에 인접하게 배치되고,
    상기 제1 및 제2 절연 패턴들은 무기 무질을 포함하고, 상기 제1 및 제2 절연층들은 유기 물질을 포함하는 표시 장치.
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