KR20060088973A - 광학 유닛, 이의 제조 방법, 이를 갖는 백라이트 어셈블리및 이를 갖는 표시 장치 - Google Patents

광학 유닛, 이의 제조 방법, 이를 갖는 백라이트 어셈블리및 이를 갖는 표시 장치 Download PDF

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KR20060088973A
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Abstract

광의 휘도 균일성을 향상시킨 광학 유닛, 이의 제조 방법, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치가 개시된다. 광학 유닛은 투명한 몸체, 확산부들 및 조절 부재들을 포함한다. 확산부들은 몸체 내에 배치 및/또는 형성되어 광학 유닛으로 입사하는 광을 확산시킨다. 조절 부재들은 몸체 내에 배치되어 확산부들의 크기를 실질적으로 균일하게 조절한다. 따라서, 광학 유닛의 광 확산 능력은 보다 향상되고, 이로 인해 광학 유닛을 통과한 광의 휘도 균일성은 보다 향상된다.
광학 유닛, 확산, 기포, 나노 파티클

Description

광학 유닛, 이의 제조 방법, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치{OPTICAL UNIT, METHODE OF MANUFACTURING THE OPTICAL UNIT, BACK LIGHT ASSEMBLY HAVING THE OPTICAL UNIT AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE OPTICAL UNIT}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 유닛의 부분 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 광학 유닛의 일부 영역(A)의 확대도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 유닛의 부분 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 유닛의 부분 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 단면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 광학 유닛의 일부 영역(B)의 확대도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.

도 8은 도 7에 도시된 광학 유닛의 일부 영역(C)의 확대도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 광학 유닛의 제조 방법을 도시한 순서도이다.

본 발명은 광학 유닛, 이의 제조 방법, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정은 전기장의 세기에 따라서 광의 투과율을 변경시키는 전기적 특성 및 광학적 특성을 함께 갖는다. 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device, LCD)는 액정(Liquid Crystal, LC)의 전기-광학적 특성을 이용하여 영상을 표시한다. 액정은 스스로 광을 생성하지 못하는 수동소자이기 때문에, 어두운 곳에서 영상을 표시하기 위해 액정 표시 장치는 백라이트 어셈블리를 포함한다.

종래 표시 장치에 채용되는 백라이트 어셈블리는 광원의 배치에 따라 직하형 백라이트 어셈블리(direct downward type back light assembly) 및 에지형 백라이트 어셈블리(edge type back light assembly)로 구분된다. 직하형 백라이트 어셈블리를 채용하는 표시 장치의 경우, 복수개의 광원이 표시 패널의 하부에 배치된다. 에지형 백라이트 어셈블리를 채용하는 표시 장치의 경우, 광원은 도광판의 측면에 배치되어 표시패널로 광을 제공한다.

한편, 직하형 백라이트 어셈블리를 채용하는 표시 장치에 있어서, 표시 패널과 광원 사이의 이격 거리를 좁히면 표시 장치를 보다 슬림하게 만들 수 있다. 그러나, 표시 패널의 정면을 기준으로 광원들의 직상부에 대응하는 영역과 광원들 사이에 대응하는 영역 간의 휘도 차이로 인해 표시 패널과 광원 사이의 이격거리를 좁힐 수록, 표시 패널 상에 휘선의 발생이 현저해 진다.

따라서, 표시 장치는 광원으로부터 출사되는 광의 휘도 균일성을 향상시키기 위하여 광원과 표시 패널 사이에 배치되는 광학 부재를 포함한다. 그러나, 종래의 광학 부재는 광원과 표시 패널 사이의 이격 거리가 작아지는 추세에 대응하여 표시 패널 상에 휘선을 발생을 크게 감소시킬 정도로 광을 균일하게 확산시키지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술에 따른 하나 또는 그 이상의 문제점 및 제한을 실질적으로 제거함에 있다.

본 발명의 제1 목적은 광 확산 능력이 향상된 광학 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 상술된 상기 광학 유닛을 포함하는 백라이트 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은 상술된 상기 광학 유닛을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제4 목적은 상술된 상기 광학 유닛의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 투명한 몸체, 복수의 확산부들 및 복수의 조절 부재들을 포함하는 광학 유닛을 제공한다. 확산부들은 몸체 내에 배치되어 광학 유닛으로 입사하는 광을 확산시켜 출사한다. 조절 부재들은 몸체 내에 배치되어 확산부들의 크기를 균일하게 한다. 바람직하게는, 확산부는 실질적으로 구 형상을 갖고, 확산부들의 직경은 실질적으로 균일하다. 선택적으로 확산부는 기포 구조 및 비드 구조 중 어느 하나의 구조를 포함하거나 기포 구조 및 비 드 구조 모두를 포함할 수 있다. 투명 몸체는 폴리머 사슬(polymer chain)들을 포함하고, 조절 부재는 폴리머 사슬들 사이에 개재된다. 바람직하게는 조절 부재는 적어도 하나의 방향에 대하여 1 내지 100 나노미터(nm)의 길이를 갖는 파티클이다.

본 발명의 제2 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 광원, 광학 유닛 및 수납 용기를 포함하는 백라이트 어셈블리를 제공한다. 광학 유닛은 투명 몸체, 투명 몸체 내에 배치되어 광원으로부터 입사하는 광을 확산시키는 복수의 확산부들 및 투명 몸체의 내부에 배치되어 확산부들의 크기를 실질적으로 균일하게 하는 복수의 조절 부재들을 포함한다. 수납 용기는 광원 및 광학 유닛을 수납한다.

본 발명의 제3 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 광학 모듈 및 디스플레이 유닛을 포함하는 표시 장치를 제공한다. 광학 모듈은 광원 및 광학 유닛을 포함한다. 디스플레이 유닛은 광학 모듈로부터 출사되는 광을 기초로 영상을 표시한다.

본 발명의 제4 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 폴리머에 적어도 하나의 방향에 대하여 1 내지 100 나노미터(nm)의 길이를 갖는 파티클을 혼합하는 단계, 대기압보다 높은 압력으로 발포제를 가압하여 폴리머 및 파티클의 혼합물에 발포제를 용융시키는 단계 및 발포제가 용융된 혼합물의 주변 압력을 감압하여 혼합물의 내부에 발포제의 발포에 의한 기포를 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치용 광학 유닛의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 광학 유닛은 광학 유닛으로 입사되는 광을 광학 유닛의 내부에 형성된 확산부를 통하여 확산시켜 휘도 균일성이 보다 향상된 광을 출사한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하지만 본 발명이 하기 하는 실시예들에 의하여 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

광학 유닛

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 유닛의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 유닛(100)은 투명 몸체(110), 확산부(130)들 및 조절 부재(150)들을 포함한다.

몸체(110)는, 예를 들어, 투명한 플레이트 형상을 갖는 것이 바람직하다. 몸체(110)는 광 투과율, 내열성, 내화학성, 기계적 강도 등이 우수한 고분자 수지(polymer resin)를 포함한다. 고분자 수지의 예로는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide), 폴리프로필렌(polypropylene) 및 폴리우레탄(polyurethane) 등을 들 수 있다. 몸체(110)를 이루는 폴리머 사슬(polymer chain)들은 분자 스케일에서 그물 형상으로 상호 얽혀 있다. 이때, 그물 형상을 이루는 폴리머 사슬들 상호 간의 결합의 강도는 비등방적(anisotropic)이다.

도 2는 도 1에 도시된 광학 유닛의 일부 영역(A)의 확대도이다.

도 2를 참조하면, 확산부(130)들은 광학 유닛(100)으로 입사된 광을 확산시켜 출사한다. 이에 따라, 몸체(110)를 통과한 광의 휘도 균일성이 향상된다. 광학 유닛(100)으로부터 출사되는 광의 휘도 균일성을 보다 향상시키기 위해, 확산부 (130)들은 몸체(110)에 균일하게 분포되는 것이 바람직하다.

또한, 광학 유닛(100)으로부터 출사된 광의 휘도 균일성은 확산부(130)의 광굴절율 및 몸체(110)의 광굴절률의 편차에 비례한다. 예를 들어, 확산부(130)의 광굴절률 및 몸체(110)의 광굴절률의 편차가 클수록 광학 유닛(100)으로부터 출사된 광의 휘도 균일성은 향상된다.

본 실시예에서 확산부(130)는 몸체(110)의 내부에서 발포된 기포일 수 있다. 광학 유닛(100)이 광을 제공받아 휘도 균일성이 보다 향상된 광을 출사하기 위해 기포(130)는 몸체(110)의 내부에 균일하게 형성되는 것이 바람직하다. 기포(130)의 크기는 광학 유닛(100)의 내부에 기포(130)를 형성하는 과정에서 조절될 수 있다.

기포(130)들의 평균 직경은 기포(130) 형성공정에서 공정 변수, 예를 들어, 기포(130)의 핵을 성장시키기 위하여 고분자 수지를 가열하는 온도, 압력 및 시간 등에 따라 변경될 수 있다. 광학 유닛(100)의 부피에 대하여 기포(130)의 부피 퍼센트(volume %)가 일정할 경우, 기포(130)의 크기가 작을수록 몸체(110) 내에서 기포(130)와 몸체(110) 간의 경계면이 많이 형성되고, 광학 유닛(100)으로 입사하는 광은 기포(130)와 몸체(110) 간의 경계면이 많이 형성될 수록 보다 용이하게 확산된다.

본 실시예에서, 기포(130)들의 직경은 균일하다. 다만, 기포들의 직경은 전체적으로 함께 작아지거나 또는 전체적으로 함께 커질 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서 기포(130)들의 평균 직경은 약 1 내지 20 마이크로미터(μm) 사이에서 선택된 어느 하나의 값을 가질 수 있다.

광학 유닛(100)이 요구되는 광 확산 능력을 갖고, 광학 유닛(100)의 기계적 강도가 크게 저하되지 않기 위하여 기포(130)는 광학 유닛(100)의 부피에 대하여 약 1 부피 퍼센트(volume %) 이상 및 10 부피 퍼센트 이하로 몸체(110)에 형성되는 것이 바람직하다.

기포(130)가 형성되는 방법은, 예를 들어, 대기압의 수십배의 압력으로 몸체(110)에 이산화탄소 또는 질소 등의 발포제를 용해시키고 몸체(110) 주변의 압력을 급격히 개방하여 몸체(110) 내부에 용해된 발포제를 발포시킴으로써 몸체의 내부에 기포(130)가 형성될 수 있다.

여기서, 몸체(110) 내에서 기포(130)를 성장시키는 시간이 길수록 기포(130)의 크기가 커진다. 따라서, 기포(130)를 성장시키는 시간을 조절하여 몸체(110) 내에 형성되는 기포(130)의 크기를 조절한다.

한편, 광학 유닛(100)의 부피에 대한 기포(130)의 부피 퍼센트는 기포(130)의 크기 및 몸체(110)의 단위 부피당 형성되는 기포(130)의 개수에 의하여 결정된다. 몸체(110)의 주변 압력을 개방하는 경우 발포제가 용해된 몸체(110)의 주변 압력의 변화율이 클수록 몸체(110)의 단위 부피당 형성되는 기포(130)의 개수가 증가된다. 따라서 기포(130)의 크기가 결정되면, 몸체(110)의 주변 압력의 변화율을 조절하여 몸체(110)의 단위 부피당 형성되는 기포(130)의 개수를 조절하고 그 결과 광학 유닛(100)의 부피에 대한 기포(130)의 부피 퍼센트가 조절된다.

조절 부재(150)는 몸체(110)를 구성하는 폴리머 사슬들 사이에 개재되어 몸체(110)의 특성을 변화시킨다. 몸체(110)를 구성하는 폴리머 사슬들과 분자적 수준 에서 상호 작용하기 위하여 조절 부재(150)는 나노(nano) 사이즈의 입자인 것이 바람직하다. 구체적으로, 조절 부재(150)는 삼차원적 구조 중 적어도 하나의 방향에 대하여 1 내지 100 나노미터(nm) 정도의 길이를 갖는 입자(particle; 이하 '파티클'로 칭함)일 수 있다.

몸체(110)에 혼합된 나노 사이즈를 갖는 파티클은 폴리머 사슬들 사이에 충진되어 몸체(110)의 열변형 온도나 난연성, 수분이나 가스의 투과능을 억제하는 능력 및 몸체(110)의 강도(strength)나 팽창계수(modulus) 등의 기계적 강도를 향상시킨다.

예들 들어, 나노 파티클은 폴리머 사슬들이 상호 얽혀 이루어진 그물 형상의 조직을 더욱 치밀하게 하고 기계적 강도 측면에서 광학 유닛(100)이 등방성(isotropic)을 갖도록 한다. 이로 인해, 몸체의 내부에 형성되는 기포들은 성장 과정에서 기포의 표면 전체적으로 균일한 저항을 받는다. 따라서, 기포(130)는 몸체(110)의 내부에 균일한 크기로 형성된다. 또한, 몸체는 발포제로 포화되어 있기 때문에 기포의 핵은 몸체에 균일한 밀도로 형성된다. 그 결과, 기포(130)는 몸체(110)에 실질적으로 균일한 밀도로 형성된다.

광학 유닛(100)에 입사된 광은 몸체(110)와 기포(130)의 경계면에서 굴절 및 반사된다. 광학 유닛(100)에 기포(130)가 균일하게 형성될수록 광학 유닛(100)은 광을 보다 균일하게 확산시켜 보다 균일한 휘도를 갖는 광을 출사한다. 한편, 나노 사이즈를 갖는 파티클은 크기가 극히 작기 때문에 광학 유닛(100)을 투과하는 광의 휘도를 감소시키지 않는다.

조절 부재(150)를 이루는 물질로는 다양한 물질이 사용될 수 있다. 조절 부재(150)를 이루는 물질의 예로는, 층상실리케이트(phyllosilicate 또는 layered silicate), 실리콘(polyhedral oligomeric silsesquioxanes), 카본나노튜브(carbon nanotubes), 카본나노섬유(carbon nanofibers), 나노실리카(nanosilica), 산화티타늄(TiO2) 및 산화알루미늄(AL2O3) 등의 금속 및 무기물들 중 어느 하나로 이루어진 나노 사이즈의 파티클을 들 수 있다.

본 실시예에서 조절 부재(150)는 층상 실리케이트(layered silicate)의 분자 구조를 갖는 클레이(clay)의 일종인 몬모릴로나이트(montmorillonite; MMT)를 포함한다. MMT는 서로 마주보는 실리카테트라헤드랄(silicatetrahedral) 시트와 알루미나옥타헤드랄(alumina octahedral) 시트의 조합으로 이루어져 있다. 보통 콜로이드 입자에 해당하는 클레이의 층 전체 크기는 1000 나노미터(nm)에 이르는 것도 있으나, 층간 간격은 불과 1 나노미터(nm) 정도이다.

이 때문에 폴리머와 같은 유기물이 클레이의 층 사이로 침투하는 것이 용이하지 않다. 이 경우, 친수성 천연 몬모릴로나이트에의 삽입을 용이하게 하기 위해 메틸아민 하이드로클로라이드(methylamine hydrochloride) 또는 프로필 아민(propyl amine)과 같은 하이드로클로라이드나 아민 유도체들을 유기화제로 사용하여 친수성 몬모릴로나이트를 친유성 몬모릴로나이트로 바꾼다.

본 실시예에서, 광학 유닛(100)은 용액법(solution), 중합법(polymerization) 및 컴파운딩법(compounding) 중 어느 하나의 방법에 의해 MMT의 실리케이트층 사이에 폴리머를 삽입시키는 삽입형(intercalated) 나노복합재료일 수 있다. 이와 다르게 광학 유닛(100)은 실리케이트층을 완전히 분산시키는 박리형(exfoliated) 나노복합재료일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 유닛의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 유닛(200)은 투명 몸체(210), 확산부(230)들 및 조절 부재(250)들을 포함한다. 본 실시예에 따른 광학 유닛(200)은 확산부(230)를 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 광학 유닛(100)과 실질적으로 동일하다.

확산부(230)들은 광학 유닛(200)으로 입사하는 광을 확산시켜 출사한다. 본 실시예에서 확산부(230)는 비드(bead)를 포함한다. 광학 유닛(200)이 입사광을 확산시키기 위하여 비드(230)의 광굴절률은 몸체(210)의 광굴절률보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 광학 유닛(200)이 입사광을 균일하게 확산시키기 위하여 비드(230)가 몸체(210)에 균일하게 배치되는 것이 바람직하다.

비드(230)는 구 또는 타원체 등의 형상을 가질 수 있다. 비드(230)의 크기가 작을수록 몸체(210) 내에서 비드(230)와 몸체(210) 간의 경계면이 많이 형성되어 광학 유닛(200)이 입사광을 보다 효과적으로 확산시켜 출사할 수 있다. 본 실시예에서, 비드(230)들의 직경은 균일하다. 다만, 비드들의 직경은 전체적으로 함께 커지거나 작아질 수 있다. 본 실시예에서, 비드(230)들의 평균 직경은 1 내지 20 마이크로미터(μm) 사이의 값에서 선택된 어느 하나의 값일 수 있다.

광학 유닛(200)이 요구되는 광 확산 능력을 갖기 위해서 비드(230)는 광학 유닛(200)의 부피에 대하여 약 1 내지 10 부피 퍼센트를 갖도록 몸체(210)에 형성 되는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 유닛의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 유닛(300)은 투명 몸체(310), 확산부(330)들 및 조절 부재(350)들을 포함한다. 본 실시예에 따른 광학 유닛(300)은 확산부(330)를 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 광학 유닛(100)과 실질적으로 동일하다.

확산부(330)들은 광학 유닛(300)으로 입사하는 광을 확산시켜 광학 유닛(300)으로부터 출사되는 광의 휘도 균일성을 향상시킨다. 본 실시예에서 확산부(330)는 기포(333) 및 비드(335)를 포함할 수 있다. 기포(333) 및 비드(335)의 광굴절률은 몸체(310)의 광굴절률보다 작다. 광학 유닛(300)이 입사광을 균일하게 확산시키기 위하여 기포(333) 및 비드(335)는 몸체(310)에 균일하게 배치되는 것이 바람직하다.

나노 사이즈를 갖는 조절 부재(350)는 몸체(310)를 구성하는 폴리머 사슬들 사이에 개재된다. 이에 따라, 폴리머 사슬들로 이루어진 그물 형상의 조직이 더욱 치밀해지고 여러 방향에 대하여 보다 균일한 힘으로 상호 결합된다. 그 결과, 기포(330) 및 비드는 몸체(310)에 균일한 밀도로 형성 및 배치된다.

백라이트 어셈블리

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 어셈블리의 단면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 광학 유닛의 일부 영역(B)의 확대도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(500)는 수납 용기(410), 광원(430) 및 광학 유닛(450)을 포함한다.

수납 용기(410)는 바닥판(411) 및 바닥판(411)의 주변에 배치되어 수납 공간을 형성하는 측벽(413)을 포함한다. 광원(430)은, 예를 들어, 형광 램프이다. 본 실시예에서 램프(430)는 복수개가 바닥판(411)에 배치된다.

본 발명에 따른 백라이트 어셈블리(500)는 도 1 내지 도 4에 도시된 광학 유닛들(100, 200, 300) 중 어느 하나와 실질적으로 동일한 광학 유닛을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 광학 유닛(450)은 도 1 및 도 2에 도시된 광학 유닛(100)과 실질적으로 동일하다.

광학 유닛(450)은 램프(430)로부터 광을 제공받아 휘도가 보다 향상된 광을 출사한다. 본 실시예에서 광학 유닛(450)은 플레이트 형상을 갖고 램프(430)의 상부에 배치된다. 이와 다르게, 램프(430)는 광학 유닛(450)의 일 측면을 마주보게 배치될 수 있다.

복수개의 램프(430)들의 상부에 광학 유닛(450)이 배치되는 경우, 복수개의 램프(430)들 직상부와 램프(430)들 사이에 대응하는 영역은 휘도 차이가 크다. 따라서, 램프(430)와 램프(430)들 사이 영역의 휘도 차이를 보상하기 위하여 광학 유닛(450)은 램프(430)로부터 일정 간격 이격되게 배치된다.

본 실시예에 따른 백라이트 어셈블리(500)는 광학 시트들(530)을 더 포함할 수 있다. 광학 시트들(530)은 광학 유닛(450)의 상부에 배치되어 광학 유닛(450)으로부터 출사되는 광의 광학 특성, 예를 들어, 광의 정면 휘도를 향상시킨다.

표시 장치

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 8은 도 7에 도시된 광학 유닛의 일부 영역(C)의 확대도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(800)는 광학 모듈(600) 및 디스플레이 유닛(700)을 포함한다.

광학 모듈(600)은 광원(610) 및 광학 유닛(630)을 포함한다. 광원(610)은, 예를 들어, 형광 램프이다. 본 실시예에서 광학 유닛(630)은 도 1 및 도 2에 도시된 광학 유닛(100)과 실질적으로 동일하다. 광학 유닛(630)은 램프(610)로부터 출사된 광을 받아 휘도 균일성이 보다 향상된 광을 출사한다.

본 실시예에서 광학 모듈(600)은 수납 용기(650) 및 광학 시트들(690)을 더 포함할 수 있다. 수납 용기(650)는 바닥판(651) 및 바닥판(651)의 주변부에 배치되어 바닥판(651)의 상부에 수납 공간을 형성하는 측벽(653)을 포함한다. 광학 유닛(630)은 램프(610)와 일정 간격 이격되게 수납 용기(650) 상에 배치된다. 광학 시트들(690)은 광학 유닛(630) 상에 배치되어 광학 유닛(630)으로부터 출사된 광의 광학 특성, 예를 들어, 광의 정면 휘도를 향상시킨다.

디스플레이 유닛(700)은 광학 모듈(600)의 상부에 배치되어 광학 모듈(600)로부터 출사된 광을 기초로 영상을 표시한다. 디스플레이 유닛(700)은 제1 기판(710), 제2 기판(750) 및 액정층(도시되지 않음)을 포함한다.

제1 기판(710)은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 매트릭스 형태로 형성되 어 있는 투명한 유리 기판이다. 제1 기판(710)에는 투명한 도전성 재질로 이루어진 화소 전극이 형성된다.

제2 기판(750)은 제1 기판(710)을 마주보게 배치된다. 제2 기판(750)은 광이 통과하면 소정의 색으로 발현되는 색화소인 RGB 화소가 박막 공정에 의해 형성된 기판이다. 제2 기판(750)의 전면에는 제1 기판(710)에 형성된 화소 전극에 대응하여 투명한 도전성 재질로 이루어진 공통 전극이 형성된다.

화소 전극과 공통 전극 사이에 전계가 형성되면 화소 전극과 공통 전극의 사이에 개재된 액정층의 배열이 변화되고, 액정증의 배열 변화에 따라서 광학 모듈(600)로부터 공급되는 광의 투과도가 변경되어 원하는 계조의 영상을 얻게 된다.

본 실시예에 따른 표시 장치(800)에서 광학 유닛(630)은 입사광을 확산시키는 확산부로서 기포를 포함하고, 기포가 보다 균일한 크기로 형성되도록 하는 조절 부재를 포함한다. 따라서, 램프(610)와 광학 유닛(630) 사이의 간격을 크게 좁히더라도 램프(610)의 직상부와 램프(610)들 사이 영역의 휘도 차이로 인한 디스플레이 유닛(700) 상에 휘선의 발생을 크게 감소시킬 수 있다.

표시 장치용 광학 유닛의 제조 방법

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치용 광학 유닛의 제조 방법을 도시한 순서도이다..

도 9를 참조하면, 먼저, 폴리머(polymer)에 극히 미세한 입자를 혼합한다(단계 1). 여기서, 폴리머는 용융 상태일 수 있다. 폴리머에 혼합되는 입자는 나노미 터 사이즈를 갖는 나노 파티클일 수 있다. 구체적으로, 나노 파티클은 적어도 하나의 방향에 대하여 1 내지 100 나노미터(nm)의 길이를 갖는다. 즉 파티클의 삼차원적 구조에서 파티클의 길이가 1 내지 100 나노미터가 되는 방향이 존재한다. 폴리머에 혼합된 나노 사이즈를 갖는 파티클은 폴리머 사슬들 사이에 충진되어 폴리머의 기계적 강도, 열적 특성 및 광학적 특성 등을 변화시킨다. 예들 들어, 나노 파티클은 폴리머 사슬들이 상호 얽혀 이루어진 그물 형상의 조직을 더욱 치밀하게 하고 기계적 강도 측면에서 등방성을 갖도록 한다.

이후, 이산화탄소나 질소 등의 불활성 기체 또는 용제 등의 발포제를 대기압의 수십배의 압력으로 가압하여 폴리머 및 나노 파티클 혼합물에 용해시킨다(단계 2). 여기서, 발포제는 고체상의 폴리머 및 나노 파티클 혼합물에 용해된다. 이와 다르게, 발포제는 액상의 폴리머 및 나노 파티클 혼합물에 용해될 수 있다. 발포제는 폴리머 및 나노 파티클 혼합물에 대하여 포화용해량까지 용해된다.

마지막으로, 발포제가 용해된 폴리머 및 나노 파티클 혼합물의 주변 압력을 개방하여 급격히 감압한 후, 상기 혼합물을 상기 혼합물의 유리전이온도 이상으로 가열한다(단계 3). 상기 폴리머 및 나노 파티클 혼합물을 유리전이온도 이상으로 가열하면 상기 혼합물의 내부에 형성된 기포의 핵이 성장하여 완전한 기포가 되어 표시 장치용 광학 유닛이 제조된다. 여기서 폴리머의 유리전이온도는 폴리머의 성질이 극단적으로 변하는 온도를 의미하며 폴리머가 액체도 고체도 아닌 그 중간의 상을 띠는 온도로 정의된다.

한편, 액상의 폴리머 및 나노 파티클 혼합물에 발포제를 용해시킨 경우, 발 포제가 용해된 폴리머 및 나노 파티클 혼합물을, 예를 들어, 노즐로 통과시킨다. 노즐을 통과한 상기 혼합물의 내부는 고압 및 고온 상태에서 저압 및 저온 상태로 변화한다. 이로 인하여, 상기 혼합물의 내부는 발포제로 과포화된 상태가 되며 열역학적으로 불안정한 상태가 된다. 상기 혼합물의 내부가 열역학적으로 안정한 상태가 되기 위하여 상기 혼합물의 내부에 기포의 핵이 형성되고 기포의 핵이 성장하여 기포가 된다.

본 실시예에 따른 표시 장치용 광학 유닛의 제조 방법에서 나노 사이즈를 갖는 파티클은 결과적으로 기포들의 크기를 균일하게 하는 기능을 한다. 즉, 전술한 바와 같이 폴리머 사슬들 사이에 충진된 나노 파티클은 폴리머 사슬들이 이루는 조직을 기계적 강도 측면에서 균질화한다. 이에 따라, 폴리머 내부에 형성되는 기포들은 실질적으로 균일한 크기를 갖고 기포들이 형성되는 밀도가 균일하게 된다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광학 유닛은 광을 확산시키는 확산부로서 기포를 포함한다. 기포의 광굴절률은 폴리머의 광굴절률보다 작다. 따라서 광학 유닛이 확산부로서 폴리머로 이루어진 비드를 포함하는 경우보다 확산부로서 기포를 포함하는 경우 광학 유닛의 광확산 능력이 더욱 커진다.

또한, 본 발명에 따른 광학 유닛은 기포들의 크기를 균일하게 하여 기포들의 분포 밀도를 보다 균일하게 하는 조절 부재를 포함한다. 이로 인하여 광학 유닛과 램프 사이의 간격을 크게 좁히더라도 광학 유닛 상에 휘선이 발생하는 정도를 크게 감소시킬 수 있다.

따라서, 램프와 광학 유닛의 사이 간격을 크게 좁혀 표시 장치를 슬림하게 제조하더라도 디스플레이 유닛 상에 휘선의 발생이 크게 감소되고 표시 장치의 표시 품질이 향상된다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 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.

Claims (24)

  1. 투명 몸체;
    상기 투명 몸체 내에 배치되어 입사하는 광을 확산시키는 복수의 확산부들; 및
    상기 투명 몸체 내에 배치되어 상기 확산부들의 크기를 실질적으로 균일하게 하는 복수의 조절 부재들을 포함하는 광학 유닛.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 확산부는 실질적으로 구 형상을 갖고, 상기 확산부들의 직경은 실질적으로 균일한 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 확산부들의 평균 직경은 1 내지 20 마이크로미터(um) 사이의 값에서 선택된 어느 하나의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 확산부들은 상기 광학 유닛의 부피에 대하여 1 내지 10 부피 퍼센트(volume %)를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 확산부는 기포(bubble) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 확산부는 비드(bead) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 투명 몸체는 폴리머 사슬(polymer chain)들을 포함하고, 상기 조절 부재들은 상기 폴리머 사슬들 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 조절 부재는 적어도 하나의 방향에 대하여 1 내지 100 나노미터(nm)의 길이를 갖는 파티클인 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 조절 부재는 층상(layered)의 분자 구조를 갖고, 상기 폴리머 사슬들은 상기 층들 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 조절 부재들은 상기 광학 유닛의 부피에 대하여 0.1 내지 0.5 부피 퍼센트를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 유닛.
  11. 광원;
    투명 몸체, 상기 투명 몸체 내에 배치되어 상기 광원으로부터 입사하는 광을 확산시키는 복수의 확산부들 및 상기 투명 몸체 내에 배치되어 상기 확산부들의 크기를 실질적으로 균일하게 하는 복수의 조절 부재들을 포함하는 광학 유닛; 및
    상기 광원 및 상기 광학 유닛을 수납하는 수납 용기를 포함하는 백라이트 어셈블리.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 확산부는 실질적으로 구 형상을 갖고, 상기 확산부들의 직경은 실질적으로 균일한 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  13. 제11 항에 있어서, 상기 확산부는 기포 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  14. 제11 항에 있어서, 상기 투명 몸체는 폴리머 사슬(polymer chain)들을 포함하고, 상기 조절 부재는 상기 폴리머 사슬들 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 조절 부재는 적어도 하나의 방향에 대하여 1 내지 100 나노미터의 길이를 갖는 파티클인 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  16. 제14 항에 있어서, 상기 조절 부재는 층상(layered)의 분자 구조를 갖고, 상기 폴리머 사슬은 상기 층들 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 백라이트 어셈블리.
  17. 광원 및 투명 몸체, 상기 투명 몸체 내에 배치되어 상기 광원으로부터 입사 하는 광을 확산시키는 복수의 확산부들 및 상기 투명 몸체 내에 배치되어 상기 확산부들의 크기를 실질적으로 균일하게 하는 복수의 조절 부재들을 포함하는 광학 유닛을 포함하는 광학 모듈; 및
    상기 광학 모듈 상에 배치되어 상기 광학 모듈로부터 출사되는 광을 기초로 영상을 표시하는 디스플레이 유닛을 포함하는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 확산부는 실질적으로 구 형상을 갖고, 상기 확산부들의 직경은 실질적으로 균일한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제17 항에 있어서, 상기 확산부는 기포 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제17 항에 있어서, 상기 투명 몸체는 폴리머 사슬(polymer chain)들을 포함하고, 상기 조절 부재는 상기 폴리머 사슬들 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  21. 제20 항에 있어서, 상기 조절 부재는 적어도 하나의 방향에 대하여 1 내지 100 나노미터의 길이를 갖는 파티클인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  22. 폴리머에 적어도 하나의 방향에 대하여 1 내지 100 나노미터의 길이를 갖는 파티클을 혼합하는 단계;
    대기압보다 높은 압력으로 발포제를 가압하여 상기 폴리머 및 상기 파티클의 혼합물에 상기 발포제를 용해시키는 단계; 및
    상기 발포제가 용해된 상기 혼합물의 주변 압력을 감압하여 상기 발포제가 용해된 상기 혼합물의 내부에 상기 발포제의 발포에 의한 기포들을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치용 광학 유닛의 제조 방법.
  23. 제22 항에 있어서, 상기 발포제가 용해된 상기 혼합물의 내부에 형성되는 상기 기포는 실질적으로 구 형상을 갖고, 상기 기포들의 직경은 실질적으로 균일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치용 광학 유닛의 제조 방법.
  24. 제22 항에 있어서, 상기 기포들이 형성된 상기 혼합물은 폴리머 사슬들을 포함하고, 상기 파티클은 상기 폴리머 사슬들 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 표시 장치용 광학 유닛의 제조 방법.
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