KR20120080719A - 도광판 및 이를 포함하는 광발생 어셈블리 - Google Patents

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KR20120080719A
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최진성
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Abstract

도광판 및 이를 포함하는 광공급 어셈블리에서, 도광판은 광이 입사되는 입사면과, 입사된 광이 출사되는 출사면과, 출사면와 대향하고 몸체에 공극(pore)이 형성된 다공질 입자 및 구상 입자를 포함하는 확산 패턴이 형성된 광가이드면을 포함한다. 이에 따라, 발광 다이오드를 이용하는 박형화된 표시 장치의 색편차를 최소화시켜 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

도광판 및 이를 포함하는 광발생 어셈블리{LIGHT GUIDE PLATE AND LIGHT GENERATING ASSEMBLY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 도광판 및 이를 포함하는 광발생 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치용 도광판 및 이를 포함하는 광발생 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시패널에 광을 제공하는 광발생 어셈블리는 광을 발생하는 광원 유닛의 위치에 따라 크게 직하 타입과 에지 타입으로 나눌 수 있다. 상기 에지 타입의 광발생 어셈블리는 상기 광원 유닛으로부터 제공받은 광을 효과적으로 상기 액정표시패널로 가이드하기 위한 도광판을 포함한다. 상기 도광판은 입사면을 통해서 내부로 입사된 광을 균일하게 출사면으로 출사시키는 광경로 변경 패턴인 확산 패턴을 포함한다. 상기 확산 패턴은 상기 출사면과 마주하는 대향면에 형성된다. 상기 확산 패턴은 광을 확산시킬 수 있는 확산 입자들을 포함하고, 상기 확산 입자들의 광학적 특성에 의해서 상기 대향면에 도달된 광은 상기 출사면에서 전체적으로 균일하게 출사될 수 있다.
상기 확산 입자들은 굴절률이 클수록 광의 산란이 쉽게 유도되어 상기 확산 입자로 제공되는 광의 확산성을 향상시킬 수 있다. 반면, 굴절률이 크고 산란성이 좋은 고확산 입자, 예를 들어 산화 티타늄(TiO2)는 청색광 파장 범위에 속하는 광의 흡수율이 높기 때문에 상기 고확산 입자로서 산화 티타늄의 함량을 증가시키면 휘도 및 휘도 균일도는 향상될 수 있으나 오히려 색차(color difference)가 발생하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해서 굴절률이 크면서도 청색광 파장 범위에 속하는 광의 흡수율이 낮은 최적의 신규한 고확산 입자를 개발하기 위해서는 시간과 비용이 많이 들어, 생산성이 낮아질 수 있다.
한편, 광원 유닛의 사이즈를 감소시키거나, 광발생 어셈블리에 이용되는 광학 시트(판)의 종류를 최소화시키고 광학 시트(판)의 두께를 감소시킴으로써 상기 광발생 어셈블리의 두께를 감소시키고 있다. 특히, 에지형 광발생 어셈블리의 경우, 광학 시트(판) 중에서 가장 두꺼운 두께를 갖는 도광판의 두께를 감소시키고, 발광 다이오드(light emitting diode, LED)를 광원 유닛으로 사용함으로써 상기 액정표시장치의 두께를 감소시킬 수 있다. 그러나, 상기 도광판의 두께가 얇아짐에 따라 광경로가 변경되고, 상기 발광 다이오드의 청색광을 산화 티타늄을 포함하는 상기 고확산 입자가 흡수하기 때문에 색차가 발생하여 표시 품질을 저하시킬 수 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 휘도 및 휘도 균일도를 향상시키고 색차의 발생을 최소화시킬 수 있는 도광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 도광판을 포함하는 광발생 어셈블리를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 도광판은 입사면, 출사면 및 광가이드면을 포함한다. 상기 입사면은 상기 광원으로부터 발생된 광이 입사되는 면이다. 상기 출사면은 상기 입사면을 통해서 입사된 광이 출사되는 면이다. 상기 광가이드면은 상기 출사면과 대향하는 면이다. 확산 패턴은 상기 광가이드면에 형성되고, 몸체에 공극(pore)이 형성된 다공질 입자 및 구상 입자를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 다공질 입자와 상기 구상 입자의 중량비는 약 5:5 내지 약 9:1일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 다공질 입자와 상기 구상 입자 전체 함량은 상기 확산 패턴의 전체 중량에 대해서 약 5 중량％ 내지 약 35 중량％일 수 있다. 이때, 상기 확산 패턴은 상기 다공질 입자와 상기 구상 입자를 상기 광가이드면에 고정시키는 바인더 수지를 더 포함하고, 상기 바인더 수지의 함량은 상기 확산 패턴의 전체 중량에 대해서 65 중량％ 내지 95 중량％일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 확산 패턴은 몸체의 내부가 비어있는 할로우(hollow) 구조를 갖는 산란 입자를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 산란 입자는 몸체 표면에 공극(pore)이 형성되어 다공질을 가질 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 도광판은 입사면, 출사면 및 광가이드면을 포함한다. 상기 입사면은 상기 광원으로부터 발생된 광이 입사되는 면이다. 상기 출사면은 상기 입사면을 통해서 입사된 광이 출사되는 면이다. 상기 광가이드면은 상기 출사면과 대향하는 면이다. 확산 패턴은 상기 광가이드면에 형성되고, 몸체의 내부가 비어있는 할로우(hollow) 구조를 갖는 산란 입자를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 확산 패턴은 구상 입자를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 광발생 어셈블리는 광을 발생하는 광원 및 도광판을 포함한다. 상기 도광판은 입사면, 출사면 및 광가이드면을 포함한다. 상기 입사면은 상기 광원으로부터 발생된 광이 입사되는 면이다. 상기 출사면은 상기 입사면을 통해서 입사된 광이 출사되는 면이다. 상기 광가이드면은 상기 출사면과 대향하는 면이다. 확산 패턴은 상기 광가이드면에 형성되고, 몸체에 공극(pore)이 형성된 다공질 입자 및 구상 입자를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 광원은 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 광발생 어셈블리는 광을 발생하는 광원 및 도광판을 포함한다. 상기 도광판은 입사면, 출사면 및 광가이드면을 포함한다. 상기 입사면은 상기 광원으로부터 발생된 광이 입사되는 면이다. 상기 출사면은 상기 입사면을 통해서 입사된 광이 출사되는 면이다. 상기 광가이드면은 상기 출사면과 대향하는 면이다. 확산 패턴은 상기 광가이드면에 형성되고, 몸체의 내부가 비어있는 할로우(hollow) 구조를 갖는 산란 입자를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 광원은 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
이와 같은 도광판 및 이를 포함하는 광발생 어셈블리에 따르면, 도광판의 광가이드면에 형성된 확산 패턴을 청색광 파장 범위에 속하는 광의 흡수율이 높은 산화 티타늄을 이용하지 않고도 실리카로 형성된 입자들만을 이용하여 휘도 및 휘도 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 확산 패턴에 의한 색차의 발생을 최소화시킬 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 확대 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 다공질 입자의 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 다공질 입자의 광산란을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 다공질 입자를 제조하는 공정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 도 1에 도시된 도광판을 제조하는 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판의 확산 패턴의 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도광판의 확산 패턴의 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 더욱 또 다른 실시예에 따른 도광판의 확산 패턴에 포함된 산란 입자의 확대 단면도이다.
도 10은 본 발명의 더욱 또 다른 실시예에 따른 도광판의 확산 패턴의 확대 단면도이다.
도 11은 휘도 균일도 측정 실험에서 도광판의 측정 위치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 12는 도 11의 측정 위치에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 표시 장치(500)는 표시 패널(100) 및 상기 표시 패널(100)에 광을 제공하는 광발생 어셈블리(200)를 포함한다. 상기 광발생 어셈블리(200)는 상기 표시 패널(100)의 하부에 배치될 수 있다. 상기 표시 장치(500)는 몰드 프레임(300) 및 탑 샤시(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 표시 패널(100)은 상기 광발생 어셈블리(200)가 제공하는 광을 이용하여 영상을 표시한다. 상기 표시 패널(100)은 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT) 및 화소 전극을 갖는 박막 트랜지스터 기판(110), 상기 박막 트랜지스터 기판(110)과 대향하는 대향 기판(120) 및 상기 박막 트랜지스터 기판(110)과 상기 대향 기판(120) 사이에 개재된 액정층(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 액정층의 액정 분자들이 상기 액정층에 인가된 전계에 따라서 상기 박막 트랜지스터 기판(110)을 통과한 광의 투과율을 조절하여 상기 대향 기판(120)으로 출사시킴으로써 상기 표시 패널(100)은 다양한 계조를 표현할 수 있다.
상기 광발생 어셈블리(200)는 광원 모듈(210), 도광판(220a) 및 상기 광원 모듈(210)과 상기 도광판(220a)을 수납하는 수납 용기(230)를 포함한다. 상기 광발생 어셈블리(200)는 반사판(240) 및 광학 시트(250)를 더 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(210)은 광을 발생하는 광원(212)과 상기 광원(212)이 실장된 회로 기판(214)을 포함한다. 상기 회로 기판(214)은 일 방향으로 연장될 수 있고, 상기 회로 기판(214)의 일면에 다수개의 상기 광원들(212)이 상기 일 방향을 따라 실장될 수 있다.
본 발명에서 상기 광원(212)은 발광 다이오드 패키지(light emitting diode package, LED package)일 수 있다. 일례로, 상기 광원(212)은 청색광을 발광하는 발광칩과, 상기 발광칩을 몰딩하여 상기 발광칩이 방출하는 청색광을 백색광으로 변환하는 물질을 포함하는 광전환층을 포함할 수 있다. 상기 청색광이 상기 광전환층을 통과하면 적색광 및/또는 녹색광으로 변환될 수 있다. 즉, 상기 발광칩이 발생하는 청색광과, 상기 청색광이 상기 광전환층을 통과하여 변환된 상기 적색광 및 상기 녹색광이 혼합되어 관찰자는 백색광으로 시인할 수 있다. 이와 달리, 상기 광원(212)은 청색광을 발광하는 제1 발광칩, 적색광을 발광하는 제2 발광칩 및 녹색광을 발광하는 제3 발광칩을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발광칩들이 발광하는 색광이 혼합되어 상기 광원(212)은 실질적으로 백색광을 제공하는 것과 동일한 효과를 나타낼 수 있다. 상기 광원(212)이 단일 발광칩에 광전환층을 포함하거나 3개의 서로 다른 발광칩들을 포함하는 어느 경우라도 청색광, 적색광 및 녹색광의 삼원색광이 균일하게 혼합되어야 색차가 없는 백색광을 나타낼 수 있다.
상기 도광판(220a)은 상기 광원 모듈(210)이 제공하는 광을 상기 표시 패널(100)로 가이드할 수 있다. 상기 도광판(220a)은 입사면(222), 출사면(224) 및 확산 패턴(227a)이 형성된 광가이드면(226)을 포함한다. 일례로, 상기 도광판(220a)은 상기 입사면(222), 상기 출사면(224), 상기 광가이드면(227a), 상기 입사면(222)과 마주하는 대향면(228) 및 4개의 측벽면들에 의해서 직육면체 구조를 가질 수 있다.
상기 입사면(222)은 상기 광원(212)과 마주하는 상기 도광판(220a)의 일 면이다. 상기 광원(212)이 발생한 광이 상기 입사면(222)을 통해서 상기 도광판(220a)의 내부로 입사된다. 상기 입사면(222)을 통해서 입사된 광은 상기 입사면(222)과 인접한 영역에서 상기 대향면(228)과 인접한 영역을 향해 전반사됨으로써 상기 광원 모듈(210)이 상기 도광판(220a)의 일측에만 배치되더라도 상기 출사면(224)의 전면(entire surface)에서 출사될 수 있다.
상기 출사면(224)은 상기 입사면(222), 상기 대향면(228) 및 상기 4개의 측면들과 연결된다. 상기 입사면(222)을 통해서 상기 도광판(220a)의 내부로 입사된 광은 다시 상기 도광판(220a)의 내부에 상기 출사면(224)을 통해서 상기 도광판(220a)의 외부로 출사된다.
상기 광가이드면(226)은 상기 출사면(224)과 마주한다. 상기 광가이드면(226)은 상기 입사면(222), 상기 대향면(228) 및 상기 4개의 측면들과 연결된다. 상기 도광판(220a)의 외부를 향하는 상기 광가이드면(226)의 외측에 상기 확산 패턴(227a)이 형성될 수 있다. 상기 확산 패턴(227a)에 의해서 상기 광가이드면(226)이 실질적으로 상기 입사면(222)을 통해서 입사된 광을 상기 출사면(224)을 통해서 균일하게 출사될 수 있다. 도 1에서는 상기 출사면(224)과 상기 광가이드면(226)이 서로 평행하게 배치되어 상기 도광판(220a)이 직육면체 구조를 갖는 것을 일례로 도시하였으나, 상기 광가이드면(226)은 상기 출사면(224)을 기준으로 소정 각도 경사지도록 배치되어 도광판이 쐐기형 구조를 가질 수도 있다.
상기 확산 패턴(227a)은 상기 광가이드면(226)에 소정 간격으로 서로 이격되어 배열될 수 있다. 상기 확산 패턴들(227a)은 상기 입사면(222)과 인접한 영역에서부터 상기 대향면(228)과 인접한 영역으로 갈수록 점점 이격 간격이 좁아질 수 있다. 이때, 상기 확산 패턴들(227a) 각각의 크기는 실질적으로 서로 동일할 수 있다. 이와 달리, 상기 확산 패턴들(227a)은 상기 확산 패턴들(227a)은 상기 입사면(222)과 인접한 영역에서부터 상기 대향면(228)과 인접한 영역으로 갈수록 점점 그 크기가 커지고 서로 등간격으로 배열될 수 있다. 상기 확산 패턴(227a)은 평면에서 볼 때, 도트형을 가질 수 있다. 상기 확산 패턴(227a)에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세하게 후술하기로 한다.
상기 반사판(240)이 상기 도광판(220a)의 하부에 배치되어 상기 광가이드면(226)과 마주한다. 상기 반사판(240)도 상기 수납 용기(230)에 수납되어 상기 도광판(220a)과 상기 수납 용기(230) 사이에 배치된다. 상기 광학 시트(250)가 상기 도광판(220a) 상에 배치되어 상기 출사면(224)과 마주한다. 상기 출사면(224)을 통해서 상기 도광판(220a)의 내부에서 외부로 출사된 광은 상기 광학 시트(250)를 통과하여 균일하게 상기 표시 패널(100)로 제공될 수 있다. 상기 광학 시트(250)는 확산 시트, 프리즘 시트 등을 포함할 수 있다.
상기 몰드 프레임(300)이 상기 도광판(220a), 상기 반사판(240), 상기 광학 시트(250) 및 상기 광원 모듈(210)을 상기 수납 용기(230)에 안정적으로 고정시키고, 상기 표시 패널(100)을 지지할 수 있다. 상기 탑 샤시(400)가 상기 수납 용기(230)와 결합되어 상기 표시 패널(100)을 상기 백라이트 어셈블리(200) 상에 안정적으로 배치시킬 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 도 1에 도시된 확산 패턴(227a)을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 도 1의 A 부분의 확대 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 다공질 입자의 사시도이다. 도 4는 도 2에 도시된 다공질 입자의 광산란을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 확산 패턴(227a)은 다공질 입자(DP1) 및 구상 입자(CB)를 포함한다. 상기 확산 패턴(227a)은 바인더 수지(AR)를 더 포함할 수 있다.
상기 다공질 입자(DP1)의 몸체(10)에 의해서 상기 다공질 입자(DP1)의 전체 형상이 결정되고, 상기 몸체(10)의 표면(SF) 및/또는 상기 몸체(10) 내부에 형성된 공극(pore, OP)에 의해서 상기 다공질 입자(DP1)의 다공형 특성이 정의될 수 있다. 상기 공극(OP)은 나노 사이즈를 가질 수 있다. 상기 몸체(10)는 3차원적으로 구형을 가질 수 있다. 상기 다공질 입자(DP1)는 단면으로 볼 때, 상기 표면(SF)에 형성된 상기 공극(OP)에 의해서 상기 표면(SF)에 미세한 요철이 형성되는 것으로 볼 수 있다. 상기 몸체(10)의 내부에 나노 사이즈의 공극(OP)은 상기 몸체(10)를 관통하지 않을 수 있다. 상기 다공질 입자(DP1)는 실리카(silica, SiO2)로 형성될 수 있다. 상기 다공질 입자(DP1)는 상기 몸체(10)의 평균 지름이 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛일 수 있다. 바람직하게는, 상기 다공질 입자(DP1)의 상기 몸체(10)는 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛의 평균 지름을 가질 수 있다.
상기 구상 입자(CB)는 실리카로 형성될 수 있다. 상기 구상 입자(CB)는 평균 지름이 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛일 수 있다. 바람직하게는, 상기 구상 입자(CB)는 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛의 평균 지름을 가질 수 있다. 상기 구상 입자(CB)는 3차원적으로 비다공질의 구형을 가질 수 있다. 상기 구상 입자(CB)는 단면이 실질적으로 단일 곡률을 갖는 원형을 가지거나, 타원형을 가질 수 있다. 즉, 상기 구상 입자(CB)로 제공된 광은 상기 구상 입자(CB)의 표면에서 굴절되어 상기 구상 입자(CB)의 내부로 입사되고, 상기 구상 입자(CB)를 통과한 광은 상기 구상 입자(CB)로 제공된 광이 입사된 부분과 다른 부분의 상기 구상 입자(CB)의 표면을 통해서 상기 구상 입자(CB)의 외부로 출사될 수 있다. 상기 구상 입자(CB)로 제공된 광을 광경로가 단일한 단일 직선광으로 가정할 때, 상기 구상 입자(CB)를 통과하여 다시 상기 구상 입자(CB)의 외부로 출사되는 광 또한 광경로만 변경된 단일 직선광일 수 있다. 다만, 상기 구상 입자(CB)로 제공된 광을 단일 직선광이라고 하더라도 상기 광원 모듈(210)이 제공하는 광은 다수의 단일 직선광들을 포함하고 있기 때문에, 상기 구상 입자(CB)로 제공되는 단일 직선광의 광경로에 따라서 다양한 방향으로 출사될 수 있다. 이에 따라, 상기 광가이드면(226)을 통해서 상기 확산 패턴(227a)에 도달한 광은 상기 구상 입자(CB)에 의해서 굴절되고 굴절된 광은 상기 반사판(240)을 통해서 반사되거나 광경로가 상기 광가이드면(226)을 향하게 되어 상기 도광판(220a)의 내부를 통과하여 상기 출사면(224)을 통해 상기 도광판(220a)의 외부로 출사될 수 있다.
도 4에서, 상기 광원 모듈(210)에서 상기 확산 패턴(227a)으로 제공되는 광 중에서, 상기 다공질 입자(DP1)로 입사되는 광을 "L1"이라고 표기하고 이를 입사광이라고 지칭한다. 구체적으로, 상기 입사광(L1)은 상기 광원 모듈(210)로부터 상기 입사면(222)을 통해서 상기 도광판(220a)의 내부로 입사된 후, 상기 광가이드면(226)을 통해 상기 확산 패턴(227a)으로 제공된 광일 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 입사광(L1)이 상기 다공질 입자(DP1)로 입사되면, 상기 입사광(L1)은 상기 다공질 입자(DP1)의 표면(SF)에서 1차적으로 산란된다. 예를 들어, 상기 입사광(L1)은 1차적으로 광경로가 변경되어 제1 산란광(L21), 제2 산란광(L22) 및 제3 산란광(L23)이 될 수 있다. 즉, 상기 입사광(L1)이 단일 직선광이라 하더라도 상기 다공질 입자(DP1)의 표면(SF)이 상기 공극(OP)을 포함하기 때문에 상기 공극(OP)에 의한 요철에서 상기 입사광(L1)이 산란되어 다양하게 광경로가 변경될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23) 각각은 상기 다공질 입자(DP1)를 통과하여 서로 다른 부분의 상기 표면(SF)에 도달할 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23) 각각은 단일 직선광이 되고, 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23)의 광경로는 서로 다를 수 있다. 도 4에서는, 상기 입사광(L1)이 1차적으로 서로 다른 3개의 광경로를 갖는 단일 직선광으로 변경되는 것을 일례로 들어 설명하였으나, 상기 표면(SF)의 요철 형태에 따라서 상기 입사광(L1)은 적어도 2개 이상의 서로 다른 광경로를 갖는 단일 직선광으로 다양하게 변경될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23) 각각은 다시 상기 표면(SF)에서 2차적으로 산란된다. 예를 들어, 상기 제1 산란광(L21)은 상기 표면(SF)에서 2차적으로 산란되어 서로 다른 광경로를 갖는 제1 출사광(L211), 제2 출사광(L212) 및 제3 출사광(L213)이 될 수 있다. 또한, 상기 제2 산란광(L22)은 상기 표면(SF)에서 2차적으로 산란되어 서로 다른 광경로를 갖는 제4 출사광(L221), 제5 출사광(L222) 및 제6 출사광(223)이 될 수 있다. 또한, 상기 제3 산란광(L23)은 상기 표면(SF)에서 2차적으로 산란되어 서로 다른 광경로를 갖는 제7 출사광(231) 및 제8 출사광(232)이 될 수 있다. 상기 제1 내지 제7 출사광들(L211, L212, L213, L221, L222, L223, L231, L232)은 모두 서로 다른 광경로를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23) 각각이 단일 직선광이라 하더라도 상기 다공질 입자(DP1)의 표면(SF)이 상기 공극(OP)을 포함하기 때문에 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23)이 산란되어 다양하게 광경로가 변경될 수 있다. 도 4에서는, 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23)이 2차적으로 산란되어 각각이 서로 다른 2개 또는 3개의 광경로를 갖는 단일 직선광으로 변경되는 것을 일례로 설명하였으나, 상기 표면(SF)의 요철 형태에 따라서 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23) 각각은 적어도 2개의 이상의 서로 다른 광경로를 갖는 단일 직선광으로 다양하게 변경될 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 단일 직선광인 상기 입사광(L1)이 상기 다공질 입자(DP1)에 입사되더라도 상기 다공질 입자(DP1)를 통과하여 상기 다공질 입자(DP1)의 외부로 출사되는 출사광들은 적어도 2 이상의 서로 다른 광경로를 가질 수 있다. 따라서, 상기 구상 입자(CB)와 비교할 때 상기 구상 입자(CB)에 제공된 단일 직선광은 상기 구상 입자(CB)를 통과하더라도 하나의 단일 직선광으로 출사되는 반면, 상기 다공질 입자(DP1)를 통과한 단일 직선광은 적어도 2 이상의 서로 다른 광경로를 갖는 단일 직선광으로 출사됨으로써 상기 확산 패턴(227a)에 제공된 광의 산란 효과를 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 확산 패턴(227a)에 포함된 상기 구상 입자(CB)의 함량이 상기 다공질 입자(DP1)의 함량에 비해 상대적으로 많은 경우, 상기 다공질 입자(DP1)에 의해서 산란되는 광량보다 상기 구상 입자(CB)에서 굴절되는 광량이 많기 때문에 상기 다공질 입자(DP1)에 의한 광산란 효과가 발휘되지 못할 수 있다. 즉, 상기 다공질 입자(DP1)에 의한 광산란이 충분하지 못하면 상기 다공질 입자(DP1)에 의한 색편차를 해결하기 어렵다. 또한, 상기 확산 패턴(227a)이 상기 다공질 입자(DP1)만을 포함하는 경우에는 상기 다공질 입자(DP1)에 의한 산란을 제어하기가 어려워 오히려 휘도 균일도 또는 확산성을 조절할 수 없다. 따라서, 상기 확산 패턴(227a)에 포함된 상기 다공질 입자(DP1)와 상기 구상 입자(CB)의 중량비는 약 5:5 내지 약 9:1인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 확산 패턴(227a)에 포함된 상기 다공질 입자(DP1)와 상기 구상 입자(CB)의 중량비는 약 5:5 내지 약 8:2일 수 있다.
상기 확산 패턴(227a)에서, 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 구상 입자(CB)의 전체 함량이 상기 확산 패턴(227a) 전체 중량에 대해서 약 5 중량％ 미만인 경우, 상기 확산 패턴(227a)을 통한 광의 확산성 및 산란성이 충분하지 못하다. 따라서, 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 구상 입자(CB)의 전체 함량은 상기 확산 패턴(227a)의 전체 중량에 대해서 약 5 중량％ 이상인 것이 바람직하다. 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 구상 입자(CB)의 함량이 증가할수록 광의 산란성 및 확산성을 향상시킬 수 있다. 다만, 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 구상 입자(CB)의 전체 함량이 약 35 중량％를 초과하는 경우에는 상대적으로 상기 바인더 수지(AR)의 함량이 적어져 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 구상 입자(CB)가 안정적으로 상기 광가이드면(226)에 고정되기 어렵다. 따라서, 더욱 바람직하게는 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 구상 입자(CB)의 전체 함량은 상기 확산 패턴(227a)의 전체 중량에 대해서 약 5 중량％ 내지 약 35 중량％일 수 있다.
상기 바인더 수지(AR)는 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 구상 입자(CB)를 상기 광가이드면(226)에 고정시킬 수 있다. 상기 바인더 수지(AR)의 구체적인 예로서는, 아크릴 수지를 들 수 있다. 상기 아크릴 수지의 보다 구체적인 예로서는, 폴리 메틸 메타크릴레이트(poly methyl methacrylate, PMMA)를 들 수 있다.
상기 바인더 수지(AR)가 상기 확산 패턴(227a)의 전체 중량에 대해서 약 65 중량％ 미만인 경우, 상기 바인더 수지(AR)에 의해서 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 구상 입자(CB)가 안정적으로 상기 광가이드면(226)에 고정되기 어렵다. 또한, 상기 바인더 수지(AR)가 상기 확산 패턴(227a)의 전체 중량에 대해서 약 95 중량％ 초과인 경우, 상대적으로 상기 다공질 입자(DP1)와 상기 구상 입자(CB)의 함량이 낮아지므로 상기 확산 패턴(227a)이 상기 광원 모듈(210)이 제공하는 광을 산란 및 굴절시키기 어려울 수 있다. 따라서, 상기 바인더 수지(AR)는 상기 확산 패턴(227a)의 전체 중량에 대해서 약 65 중량％ 내지 약 95 중량％인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 바인더 수지(AR)는 상기 확산 패턴(227a)의 전체 중량에 대해서 약 70 중량％ 내지 약 80 중량％일 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 다공질 입자를 제조하는 공정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 상기 다공질 입자(DP1)를 형성하기 위한 제조 장치(600)의 원료 탱크(610)에 충진된 상기 다공질 입자(DP1)의 원재료(PM)를 분무하고, 분무된 액적(PP)을 열분해시키는 공정에서 가스(GAS)를 가함으로써 형성될 수 있다. 상기 원재료(PM)는 상기 다공질 입자(DP1)를 형성하기 위한 실리카 전구체 용액일 수 있다.
상기 액적(PP)이 상기 가스(GAS) 없이 그대로 열분해되는 경우, 상기 구상 입자(CB)가 형성될 수 있다. 상기 액적(PP)에 상기 가스(GAS)가 제공되는 경우, 구형의 몸체(10)의 표면(SF) 및/또는 내부에 상기 공극(OP)이 형성됨으로써 상기 다공질 입자(DP1)를 형성할 수 있다. 상기 다공질 입자(DP1)를 형성하는 공정에 대해서 도 5를 참조하여 간략하게 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 다공질의 실리카 입자를 형성하는 공정에 관해서는 통상적으로 알려진 기상 합성법, 침전법 또는 증발/응축법 등의 공정을 이용하여 용이하게 제조할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 도광판을 제조하는 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 도광판(220a)을 제조하기 위해서 광학판(PL)을 준비한다. 상기 광학판(PL)은 6개의 면들에 의해서 정의되는 직육면체 구조를 가질 수 있다. 상기 광학판(PL)은 상기 확산 패턴(227a)을 제외하고는 상기 입사면(222), 상기 출사면(224), 상기 광가이드면(226) 및 상기 대향면(228)을 포함하는 상기 도광판(220a)과 실질적으로 동일한 판으로서, 상기 광학판(PL)에 상기 확산 패턴(227a)이 형성됨으로써 상기 도광판(220a)이 될 수 있다. 즉, 상기 광학판(PL)의 6개의 면들 중에서 상기 확산 패턴(227a)이 형성되는 면이 상기 광가이드면(226)으로 정의될 수 있고, 상기 광가이드면(226)이 정해지면 상기 광가이드면(226)과의 상대적인 위치에 따라 상기 도광판(220a)의 각 면이 정의될 수 있다.
상기 광학판(PL) 상에 마스크로서 스텐실(700)을 배치한 후, 상기 스텐실(700) 상의 일 영역에 확산 패턴 제조용 잉크(IM)를 적하하고 롤러(BL)를 이용하여 상기 잉크(IM)를 상기 스텐실(700) 전면에 골고루 도포한다. 상기 잉크(IM)는 상기 다공질 입자(DP1), 상기 구상 입자(CB) 및 상기 바인더 수지(AR)를 포함한다. 상기 잉크(IM)에 포함된 상기 바인더 수지(AR)는 경화되기 전에 액상을 가질 수 있다.
상기 잉크(IM)는 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 구상 입자(CB)의 중량비와 상기 바인더 수지(AR)의 함량 범위를 고려하여, 약 1 중량％ 내지 약 28 중량％의 상기 다공질 입자(DP1), 약 4 중량％ 내지 약 17.5 중량％의 상기 구상 입자(CB) 및 약 65 중량％ 내지 약 95 중량％의 상기 바인더 수지(AR)를 포함하는 것이 바람직하다. 일례로, 상기 잉크(IM)는 상기 다공질 입자(DP1) 약 16 중량％, 상기 구상 입자(CB) 약 4 중량％ 및 상기 바인더 수지(AR) 약 80 중량％를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 잉크(IM)는 상기 다공질 입자(DP1) 약 20 중량％, 상기 구상 입자(CB) 약 20 중량％ 및 상기 바인더 수지(AR) 약 60 중량％를 포함할 수 있다.
상기 스텐실(700)은 차단부(710)와 개구부(720)를 포함하고, 상기 개구부(720)를 통해서 상기 잉크(IM)가 상기 광학판(PL)에 도포될 수 있다. 상기 차단부(710) 상의 상기 잉크(IM)는 상기 광학판(PL)으로 전사되지 않고, 상기 개구부(720)를 통해서만 상기 잉크(IM)가 상기 광학판(PL)에 도포됨으로써 서로 이격된 다수의 상기 확산 패턴들(227a)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 도 1 및 도 2에 도시된 도광판(220a)을 제조할 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 상기 도광판(220a)의 상기 광가이드면(226)에 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 구상 입자(CB)를 포함하는 상기 확산 패턴(227a)을 형성함으로써, 상기 확산 패턴(227a)으로 제공된 광의 산란도를 증가시킬 수 있다. 상기 구상 입자(CB)만을 포함하는 확산 패턴의 경우, 본 발명의 일 실시예에 비해서 광을 산란시키는 정도가 낮아 휘도가 상대적으로 낮을 수 있다. 또한, 상기 구상 입자(CB)와, 상기 구상 입자(CB)보다 상대적으로 굴절률이 높은 산화 티타늄 입자가 혼합된 확산 패턴의 경우 휘도는 상대적으로 향상될 수 있으나, 상기 산화 티타늄 입자가 상기 광원 모듈(210), 특히 발광 다이오드가 제공하는 광 중에서 청색광 파장 범위에 속하는 광의 흡수율이 높기 때문에 상기 산화 티타늄 입자에 의해서 색차가 발생할 수 있다. 반면, 본 발명에서는 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 구상 입자(CB)를 혼합하여 이용함으로써 청색광의 흡수는 최소화하면서 광의 산란성을 최대화시킬 수 있어 휘도를 향상시키는 동시에 색차 발생을 최소화시킬 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도광판의 확산 패턴의 확대 단면도이다.
도 7에 도시된 도광판(220b)을 포함하는 광발생 어셈블리는, 도 1에서 설명한 도광판(220a)을 제외하고 도 1에서 설명한 광발생 어셈블리와 실질적으로 동일하다. 또한, 도 7에 도시된 도광판(220b)은 확산 패턴(227b)을 제외하고는 도 1에 도시된 도광판(220a)과 실질적으로 동일하다. 도 7에 도시된 확산 패턴(227b)은 다공질 입자(DP2)의 형상을 제외하고는 도 2 내지 도 4에서 설명한 다공질 입자(DP1)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 도 7에 도시된 도광판(220b)의 광가이드면(226)에 형성된 확산 패턴(227b)은 다공질 입자(DP2), 구상 입자(CB) 및 바인더 수지(AR)를 포함한다. 상기 확산 패턴(227b)은 상기 광가이드면(226)과 수납 용기(230) 상에 배치된 반사판(240) 사이에 배치될 수 있다.
상기 다공질 입자(DP2)는 몸체의 표면 및/또는 내부에 공극이 형성된 실리카 입자일 수 있다. 상기 다공질 입자(DP2)가 상기 구상 입자(CB)와 함께 상기 확산 패턴(227)에 포함됨으로써 상기 확산 패턴(227b)으로 제공되는 광의 확산성 및 산란성을 증가시킬 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 다공질 입자(DP2)는 판상형을 가질 수 있다. 상기 다공질 입자(DP2)가 판상형을 갖는 것을 제외하고는 도 2 내지 도 4에서 설명한 다공질 입자(DP1)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 광경로를 비롯한 중복되는 설명은 생략한다.
상기 다공질 입자(PD2)와 상기 구상 입자(CB)의 중량비는, 약 5:5 내지 약 9:1인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 다공질 입자(PD2)와 상기 구상 입자(CB)의 중량비는 약 5:5 내지 약 8:2일 수 있다.
상기 다공질 입자(DP)가 판상형을 가짐으로써, 상기 확산 패턴(227b)에서 광을 산란시킬 수 있는 상기 다공질 입자(DP)의 면적이 상대적으로 넓어짐에 따라 상기 확산 패턴(227b)으로 제공되는 광의 확산성 및 산란성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도광판의 확산 패턴의 확대 단면도이다.
도 8에 도시된 도광판(220c)을 포함하는 광발생 어셈블리는, 도 1에서 설명한 도광판(220a)을 제외하고 도 1에서 설명한 광발생 어셈블리와 실질적으로 동일하다. 또한, 도 8에 도시된 도광판(220c)은 확산 패턴(227c)을 제외하고는 도 1에 도시된 도광판(220a)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 도 8에 도시된 도광판(220c)의 광가이드면(226)에 형성된 확산 패턴(227c)은 산란 입자(SP1) 및 바인더 수지(AR)를 포함한다. 상기 확산 패턴(227c)은 상기 광가이드면(226)과 수납 용기(230) 상에 배치된 반사판(240) 사이에 배치될 수 있다.
상기 산란 입자(SP1)는 실리카를 포함할 수 있다. 상기 산란 입자(SP1)는 몸체의 내부가 비어 있는 할로우(hollow) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 산란 입자(SP1)는 몸체의 중앙부를 관통하는 홀을 포함하는 도넛 형상을 가질 수 있다. 도 8에 도시된 산란 입자(SP1)의 상기 몸체의 표면 및 내부면은 2차원 단면으로는 원형을 가질 수 있다. 이와 달리, 상기 산란 입자(SP1)의 상기 몸체의 표면 및 내부면은 2차원 단면으로는 타원형을 가질 수 있다.
상기 산란 입자(SP1)로 제공된 광은 상기 산란 입자(SP1)의 표면을 통해서 내부로 입사되고 상기 산란 입자(SP1)의 내부로 입사된 광은 상기 몸체의 내부의 공간을 정의하는 내부면(INF, 도 9 참조)에서 1차적으로 굴절되고 상기 내부면(INF)의 다른 영역으로 입사된 후 다시 2차적으로 굴절된 후 상기 몸체의 표면을 통해서 출사될 수 있다.
도 8에 도시된 상기 산란 입자(SP1)는 도 5에 도시된 원재료(PM)에 발포제를 혼합함으로써 상기 할로우 구조로 형성할 수 있다. 상기 발포제에 의해서, 상기 몸체의 내부에 내부 공간이 형성됨으로써 상기 산란 입자(SP1)가 상기 할로우 구조를 가질 수 있다.
상기 산란 입자(SP1)를 포함하는 상기 확산 패턴(227c)이 형성된 상기 도광판(220c)을 제조하는 공정은 도 6에서 설명한 도광판(220a)의 제조 공정과 잉크(IM)를 제외하고는 실질적으로 동일하다. 즉, 상기 확산 패턴(227c)을 형성하는 공정에서는, 상기 잉크(IM)가 상기 산란 입자(SP1) 및 상기 바인더 수지(AR)를 포함할 수 있다. 상기 잉크(IM)는 상기 산란 입자(SP1) 약 20 중량％ 및 상기 바인더 수지(AR) 약 80 중량％를 포함할 수 있다.
상기 산란 입자(SP1)가 할로우 구조를 가짐으로써, 도 2에 도시된 구상 입자(CB)와 달리 외부에서 제공되는 광을 적어도 2번 굴절시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 산란 입자(SP1)가 상기 구상 입자(CB)에 비해서 상대적으로 다양한 광경로를 갖는 광으로 변경할 수 있어 휘도를 향상시킬 수 있다.
도 8에서는 상기 확산 패턴(227c)이 상기 산란 입자(SP1) 및 상기 바인더 수지(AR)를 포함하는 것을 일례로 설명하였으나, 상기 확산 패턴(227c)은 상기 확산 패턴(227c)의 산란성을 조절하기 위해서 도 2에 도시된 구상 입자(CB)를 더 포함할 수 있다. 상기 구상 입자(CB)가 포함되는 경우, 상기 산란 입자(SP1) 및 상기 구상 입자(CB)의 중량비는 약 5:5 내지 약 9:1일 수 있다. 일례로, 상기 확산 패턴(227c)은 상기 산란 입자(SP1) 약 16 중량％, 상기 구상 입자(CB) 약 4 중량％ 및 상기 바인더 수지(AR) 약 80 중량％를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 더욱 또 다른 실시예에 따른 도광판의 확산 패턴에 포함된 산란 입자의 확대 단면도이다.
도 9에 도시된 산란 입자(SP2)는 실리카를 포함할 수 있다. 상기 산란 입자(SP2)는 몸체(20)의 내부가 비어 있는 내부 공간(AO)을 갖는 할로우 구조를 가질 수 있다. 상기 산란 입자(SP2)는 상기 몸체(20)의 표면(SF)에 공극(OP)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 내부 공간(AO)을 정의하는 내부면(INF)에도 공극(OP)이 형성될 수 있다.
도 9에서, 상기 산란 입자(SP2)로 입사되는 광을 "L1"이라고 표기하고 이를 입사광이라고 지칭한다. 상기 입사광(L1)이 상기 산란 입자(SP2)로 입사되면 상기 입사광(L1)은 상기 산란 입자(SP2)의 표면(SF)에서 1차적으로 산란된다. 예를 들어, 상기 입사광(L1)은 1차적으로 광경로가 변경되어 적어도 2 이상의 산란광(L2)이 될 수 있다. 상기 입사광(L1) 및 상기 초기 산란광(L2)은 각각 단일한 광경로를 갖는 단일 직선광으로 가정할 수 있다. 즉, 상기 입사광(L1)이 단일 직선광이라 하더라도 상기 산란 입자(DP2)의 표면(SF)이 상기 공극(OP)을 포함하기 때문에 상기 공극(OP)에 의한 요철에서 상기 입사광(L1)이 산란되어 다양하게 광경로가 변경될 수 있다.
상기 입사광(L1)의 산란광 중에서, 상기 초기 산란광(L2)은 상기 몸체(20)를 통과하여 상기 내부면(INF)에 도달한다. 상기 내부면(INF) 또한 상기 공극(OP)에 의한 요철을 포함하기 때문에, 상기 초기 산란광(L2)은 상기 내부면(INF)에서 산란되어 2차적으로 광경로가 변경되어 제1 산란광(L21), 제2 산란광(L22) 및 제3 산란광(L23)이 될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23) 각각은 상기 산란 입자(DP2)를 통과하여 서로 다른 부분의 상기 내부면(INF)에 도달할 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23) 각각은 단일 직선광이 되고, 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23)의 광경로는 서로 다를 수 있다. 도 9에서는, 상기 초기 산란광(L2)이 2차적으로 서로 다른 3개의 광경로를 갖는 단일 직선광으로 변경되는 것을 일례로 들어 설명하였으나, 상기 내부면(INF)의 요철 형태에 따라서 상기 초기 산란광(L2)은 적어도 2개 이상의 서로 다른 광경로를 갖는 단일 직선광으로 다양하게 변경될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23) 각각은 다시 상기 내부면(INF)에서 3차적으로 산란된다. 이어서, 상기 내부면(INF)에서 3차적으로 산란된 광은 상기 표면(SF)에서 4차적으로 산란되어 상기 산란 입자(SP2)의 외부로 출사될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 산란광(L21)이 3차적으로 산란된 광 중 제1 단일 직선광(L3)은 상기 표면(SF)에서 4차적으로 산란되어 서로 다른 광경로를 갖는 단일 직선광인 제1 및 제2 출사광(L31, L32)이 될 수 있다. 또한, 상기 제2 산란광(L22)이 3차적으로 산란된 광 중에서 제2 단일 직선광(L4)은 상기 표면(SF)에서 4차적으로 산란되어 서로 다른 광경로를 갖는 단일 직선광인 제3 및 제4 출사광(L41, L42)이 될 수 있다. 또한, 상기 제3 산란광(L23)이 3차적으로 산란된 광 중 제3 단일 직선광(L5)은 상기 표면(SF)에서 4차적으로 산란되어 서로 다른 광경로를 갖는 단일 직선광인 제5 및 제6 출사광(L51, L52)이 될 수 있다. 도 9에서는, 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23)이 3차적으로 산란되어 각각이 서로 다른 2개의 광경로를 갖는 단일 직선광으로 변경되는 것을 일례로 설명하였으나, 상기 표면(SF)의 요철 형태에 따라서 상기 제1 내지 제3 산란광들(L21, L22, L23) 각각은 적어도 2개의 이상의 서로 다른 광경로를 갖는 단일 직선광으로 다양하게 변경되어 상기 산란 입자(SP2)의 외부로 출사될 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 단일 직선광인 상기 입사광(L1)이 상기 산란 입자(SP2)에 입사되더라도 상기 산란 입자(SP2)를 통과하여 외부로 출사되는 출사광들은 적어도 2 이상의 서로 다른 광경로를 가질 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 구상 입자(CB)와 비교할 때 상기 구상 입자(CB)에 제공된 단일 직선광은 상기 구상 입자(CB)를 통과하더라도 하나의 단일 직선광으로 출사되는 반면, 상기 산란 입자(SP2)를 통과한 단일 직선광은 적어도 2 이상의 서로 다른 광경로를 갖는 단일 직선광으로 출사됨으로써 광의 산란 효과를 향상시킬 수 있다.
도 9에서 도시된 산란 입자(SP2)는 단독으로 바인더 수지와 함께 확산 패턴을 구성할 수 있고, 도 2 및 도 3에 도시된 다공질 입자(DP1), 도 7에 도시된 다공질 입자(DP2) 및 도 8에 도시된 산란 입자(SP1) 중의 적어도 어느 하나와, 바인더 수지와 함께 확산 패턴을 구성할 수 있다. 이와 달리, 도 9에서 도시된 산란 입자(SP2)는 도 2에 도시된 구상 입자(CB) 및 바인더 수지와 함께 확산 패턴을 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 산란 입자(SP1) 및 상기 구상 입자(CB)가 약 5:5 내지 약 9:1의 중량비로 상기 확산 패턴에 포함될 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 상기 산란 입자(SP2)를 이용하여 확산 패턴을 구성함으로써 광의 산란도를 증가시키는 동시에 색차 발생을 최소화시킬 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 더욱 또 다른 실시예에 따른 도광판의 확산 패턴의 확대 단면도이다.
도 10에 도시된 도광판을 포함하는 광발생 어셈블리는, 도 1에서 설명한 도광판을 제외하고 도 1에서 설명한 광발생 어셈블리와 실질적으로 동일하다. 또한, 도 10에 도시된 도광판은 확산 패턴을 제외하고는 도 1에 도시된 도광판과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 도광판(220d)은 광가이드면(226)에 형성된 확산 패턴(227d)을 포함한다. 상기 확산 패턴(227d)은 다공질 입자(DP1) 및 산란 입자(SP2)를 포함한다. 상기 확산 패턴(227d)은 바인더 수지(AR)를 더 포함한다. 상기 확산 패턴(227d)의 상기 다공질 입자(DP1)는 도 2 및 도 3에서 설명한 다공질 입자(DP1)과 실질적으로 동일하고, 상기 산란 입자(SP2)는 도 9에 도시된 산란 입자(SP2)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 산란 입자(SP2)의 전체 중량은 상기 확산 패턴(227d)의 전체 중량에 대해서 약 5 중량％ 내지 약 35 중량％일 수 있다. 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 산란 입자(SP2)의 중량비는 약 1:9 내지 약 9:1일 수 있다. 상기 확산 패턴(227d)이 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 산란 입자(SP2)를 모두 포함함으로써 상기 확산 패턴(227d)에 의한 광의 산란도를 향상시킬 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 상기 다공질 입자(DP1) 및 상기 산란 입자(SP2)를 이용하여 확산 패턴을 구성함으로써 광의 산란도를 증가시키는 동시에 색차 발생을 최소화시킬 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
이와 달리, 상기 확산 패턴(227d)은 도 9에 도시된 산란 입자(SP2)가 대체된 도 8에 도시된 산란 입자(SP1)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 확산 패턴(227d)은 도 2 및 도 3에 도시된 다공질 입자(DP1)가 대체된 도 7에 도시된 다공질 입자(DP2)를 포함할 수 있다.
이하, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 도광판의 휘도 특성 및 색좌표 개선 결과에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 다음과 같은 3가지의 확산 패턴 제조용 잉크들을 제조하였다.
구형의 몸체의 평균 지름이 약 2 ㎛ 내지 약 4㎛이고 상기 몸체의 표면에 공극이 형성되며 실리카를 포함하는 다공질 입자와 평균 지름이 약 2 ㎛ 내지 약 4㎛인 구상 입자를 제조하였다. 상기 다공질 입자 약 14.4 중량％, 상기 구상 입자 약 3.6 중량％, 평균 지름이 약 2 ㎛ 내지 약 4㎛인 산화 티타늄 입자 약 2 중량％ 및 PMMA 약 80 중량％를 혼합하여 제1 잉크를 제조한 후, 이를 이용하여 광학판에 확산 패턴을 스크린 프린팅 방식으로 형성하여 제1 도광판을 제조하였다.
또한, 상기 다공질 입자 약 9.5 중량％, 상기 구상 입자 약 9.5 중량％, 상기 산화 티타늄 입자 약 1 중량％ 및 PMMA 약 80 중량％를 혼합하여 제2 잉크를 제조한 후, 이를 이용하여 광학판에 확산 패턴을 스크린 프린팅 방식으로 형성하여 제2 도광판을 제조하였다.
또한, 상기 다공질 입자 약 16 중량％, 상기 구상 입자 약 4 중량％ 및 PMMA 약 80 중량％를 혼합하여 제3 잉크를 제조한 후, 이를 이용하여 광학판에 확산 패턴을 스크린 프린팅 방식으로 형성하여 제3 도광판을 제조하였다.
이어서, 상기 제1 내지 제3 도광판들 각각의 휘도를 측정한 결과, 상기 제1 도광판의 휘도를 약 100％라고 할 때, 상기 제2 및 제3 도광판들 각각의 휘도도 약 100％이었다. 즉, 상기 제1 내지 제3 도광판들의 휘도는 거의 동등한 수준으로서, 상기 제3 도광판은 산화 티타늄 입자를 이용하지 않고도 상기 제1 및 제2 도광판들과 실질적으로 동등한 수준의 휘도를 나타냄을 알 수 있다.
상기 제1 내지 제3 도광판들 각각의 색편차(uv)를 계산한 결과, 상기 제1 도광판은 색편차가 약 0.012이고, 상기 제2 도광판은 색편차가 약 0.008이며, 상기 제3 도광판은 색편차가 약 0.005이었다. 상기 색편차 값들을 비교하면, 상기 제3 도광판의 색편차가 상기 제1 및 제2 도광판들의 색편차보다 낮은 것을 알 수 있다.
도 11은 휘도 균일도 측정 실험에서 도광판의 측정 위치를 설명하기 위한 평면도이다. 상기 제1 및 제3 도광판들 각각에 대해서 도 11에 도시된 것과 같이 각 도광판의 출사면을 총 9개의 가상의 영역들로 구분한 후, 상기 영역들 각각에서의 휘도를 측정하였다. 그 결과를 도 12에 나타낸다.
도 12는 도 11의 측정 위치에 따른 휘도를 나타낸 그래프이다.
도 12에서, G1은 상기 제3 도광판의 측정 위치에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프이고, G2는 상기 제1 도광판의 측정 위치에 따른 휘도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 12를 참조하면, 상기 제1 및 제3 도광판들에 있어서, 도광판의 측정 위치에 따른 휘도는 실질적으로 동일하다. 즉, 상기 제3 도광판의 휘도 균일도는 상기 제1 도광판의 휘도 균일도와 실질적으로 동일하다. 따라서, 상기 제3 도광판의 경우에는 산화 티타늄 입자를 이용하지 않더라도 상기 제1 도광판과 실질적으로 동일한 휘도 균일도를 가질 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 발광 다이오드가 방출하는 청색광 파장 범위에 속하는 광의 흡수율이 높은 산화 티타늄을 이용하지 않고 확산 패턴에 포함되는 실리카 입자의 형상을 변경함으로써 휘도 및 휘도 균일도를 향상시키고 색차의 발생을 최소화시킬 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
500: 표시 장치 200: 광발생 어셈블리
210: 광원 모듈 220a, 220b, 220c, 220d: 도광판
222: 입사면 224: 출사면
226: 광가이드면 227a, 227b, 227c, 227d: 확산 패턴
DP1, DP2: 다공질 입자 CB: 구상 입자
SP1, SP2: 산란 입자 AR: 바인더 수지
10, 20: 몸체 SF: 표면
AO: 내부 공간 PL: 광학판

Claims (20)

  1. 외부광이 입사되는 입사면;
    상기 입사된 광이 출사되는 출사면; 및
    상기 출사면에 대향하고 몸체에 공극(pore)이 형성된 다공질 입자 및 구상 입자를 포함하는 확산 패턴이 형성된 광가이드면을 포함하는 도광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다공질 입자와 상기 구상 입자의 중량비는 5:5 내지 9:1인 것을 특징으로 하는 도광판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다공질 입자와 상기 구상 입자 전체 함량은 상기 확산 패턴의 전체 중량에 대해서 5 중량％ 내지 35 중량％인 것을 특징으로 하는 도광판.
  4. 제3항에 있어서, 상기 확산 패턴은 상기 다공질 입자와 상기 구상 입자를 상기 광가이드면에 고정시키는 바인더 수지를 더 포함하고,
    상기 바인더 수지의 함량은 상기 확산 패턴의 전체 중량에 대해서 65 중량％ 내지 95 중량％인 것을 특징으로 하는 도광판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다공질 입자의 몸체는 구형 또는 판상형을 갖는 것을 특징으로 하는 도광판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 확산 패턴은
    몸체의 내부가 비어있는 할로우(hollow) 구조를 갖는 산란 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  7. 제6항에 있어서, 상기 산란 입자는
    몸체에 공극(pore)이 형성되어 다공질을 갖는 것을 특징으로 하는 도광판.
  8. 외부광이 입사되는 입사면;
    상기 입사된 광이 출사되는 출사면; 및
    상기 출사면에 대향하고 몸체의 내부가 비어있는 할로우(hollow) 구조를 갖는 산란 입자를 포함하는 확산 패턴이 형성된 광가이드면을 포함하는 도광판.
  9. 제8항에 있어서, 상기 산란 입자는 상기 몸체에 공극(pore)이 형성되어 다공질을 갖는 것을 특징으로 하는 도광판.
  10. 제8항에 있어서, 상기 확산 패턴은 구상 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  11. 제10항에 있어서, 상기 산란 입자와 상기 구상 입자의 중량비는 6:4 내지 9:1인 것을 특징으로 하는 도광판.
  12. 제11항에 있어서, 상기 산란 입자와 상기 구상 입자의 전체 함량은
    상기 확산 패턴 전체 중량에 대해서 5 중량％ 내지 35 중량％인 것을 특징으로 하는 도광판.
  13. 제8항에 있어서, 상기 확산 패턴은 상기 산란 입자를 상기 광가이드면에 고정시키는 바인더 수지를 더 포함하고,
    상기 확산 패턴의 전체 중량에 대해서 상기 바인더 수지의 함량은 75 중량％ 내지 95 중량％인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  14. 광을 발생하는 광원; 및
    상기 광원으로부터 발생된 광이 입사되는 입사면, 상기 입사된 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면에 대향하고 몸체에 공극(pore)이 형성된 다공질 입자 및 구상 입자를 포함하는 확산 패턴이 형성된 광가이드면을 갖는 도광판을 포함하는 광발생 어셈블리.
  15. 제14항에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광발생 어셈블리.
  16. 제14항에 있어서, 상기 다공질 입자와 상기 구상 입자의 중량비는 5:5 내지 9:1인 것을 특징으로 하는 광발생 어셈블리.
  17. 제14항에 있어서, 상기 확산 패턴은
    몸체의 내부가 비어있는 할로우(hollow) 구조를 갖는 산란 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광발생 어셈블리.
  18. 광을 발생하는 광원; 및
    상기 광원으로부터 발생된 광이 입사되는 입사면, 상기 입사된 광이 출사되는 출사면 및 상기 출사면에 대향하고 몸체의 내부가 비어있는 할로우(hollow) 구조를 갖는 산란 입자를 포함하는 확산 패턴이 형성된 광가이드면을 갖는 도광판을 포함하는 광발생 어셈블리.
  19. 제18항에 있어서, 상기 광원은 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광발생 어셈블리.
  20. 제18항에 있어서, 상기 확산 패턴은 구상 입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광발생 어셈블리.
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