KR20130076636A - 광학 부재 및 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

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Abstract

광학 부재 및 이를 포함하는 표시장치가 개시된다. 광학 부재는 복수의 광 변환 입자들을 포함하는 광 변환층; 및 상기 광 변환층 아래에 배치되는 반사 투과부를 포함하고, 상기 반사 투과부는 상기 광 변환층을 향하여 돌기되는 반사 투과 패턴을 포함한다.

Description

광학 부재 및 이를 포함하는 표시장치{OPTICAL MEMBER AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
실시예는 광학 부재 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.
표시장치들 중에는 영상을 표시하기 위해서, 광을 발생시킬 수 있는 백라이트 유닛을 필요로 하는 장치가 있다. 백라이트 유닛은 액정 등을 포함하는 표시패널에 광을 공급하는 장치로서, 발광장치와 발광장치에서 출력된 광을 액정 측에 효과적으로 전달하기 위한 수단들을 포함한다.
이러한 표시장치의 광원으로서, LED(Light Emitted Diode)등이 적용될 수 있다. 또한, 광원으로부터 출력된 광이 표시패널 측에 효과적으로 전달되기 위해, 도광판과 광학시트 등이 적층되어, 사용될 수 있다.
이때, 광원으로부터 발생되는 광의 파장을 변화시켜서, 상기 도광판 또는 상기 표시패널에 백색광을 입사시키는 광학 부재 등이 이러한 표시장치에 적용될 수 있다. 특히, 광의 파장을 변화시키기 위해서, 양자점 등이 사용될 수 있다.
양자점은 10nm 이하의 입자 크기를 가지며, 그 크기에 따라 독특한 전기적 광학적 특성을 갖는다. 예컨대, 대략적인 크기가 55 ~ 65Å인 경우 적색계열, 40 ~ 50Å은 녹색계열, 20 ~ 35Å은 청색계열의 색을 발할 수 있으며, 황색은 적색과 녹색을 발하는 양자점의 중간 크기를 갖는다. 빛의 파장에 따른 스펙트럼이 적색에서 청색으로 변하는 추세에 따라 양자점의 크기는 65Å 정도에서 20Å 정도로 순차적으로 변하는 것으로 파악할 수 있으며, 이 수치는 약간의 차이가 있을 수 있다.
양자점을 포함하는 광학 부재를 형성하기 위해서는, 빛의 삼원색인 RGB 혹은, RYGB를 발하는 양자점을 글래스(glass) 등의 투명 기판에 스핀코팅 하거나 프린팅하여 형성할 수 있다. 여기서, 황색(Y)을 발하는 양자점을 더 포함하는 경우 좀 더 천연광에 가까운 백색광을 얻을 수 있다. 양자점을 분산 담채하는 매트릭스(매질)은 가시광 및 자외선 영역(Far UV 포함)의 빛을 발하거나 또는 가시광 영역의 빛에 관하여 투과성이 뛰어난 무기물이나 고분자를 적용할 수 있다. 예컨대, 무기질 실리카, PMMA(polymethylmethacrylate), PDMS(polydimethylsiloxane), PLA(poly lactic acid), 실리콘 고분자 또는 YAG 등이 될 수 있다.
이와 같은 양자점이 적용된 표시장치에 관하여, 한국 특허 공개 공보 10-2011-0012246 등에 개시되어 있다.
실시예는 향상된 휘도 및 휘도 균일성을 가지는 광학 부재 및 표시장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 광학 부재는 복수의 광 변환 입자들을 포함하는 광 변환층; 및 상기 광 변환층 아래에 배치되는 반사 투과부를 포함하고, 상기 반사 투과부는 상기 광 변환층을 향하여 돌기되는 반사 투과 패턴을 포함한다.
실시예에 따른 표시장치는 광원; 상기 광원으로부터의 광이 입사되는 광 변환 부재; 및 상기 광 변환 부재로부터의 광이 입사되는 표시 패널을 포함하고, 상기 광 변환 부재는 상기 광원으로부터의 광의 파장을 변환시키는 광 변환층; 및 상기 광원으로부터의 광의 경로를 기준으로, 상기 광 변환층 및 상기 광원 사이에 배치되는 반사 투과부를 포함하고, 상기 반사 투과부는 상기 반사 투과부를 향하여 돌기되는 반사 투과 패턴을 포함한다.
실시예에 따른 광학 부재는 반사 투과부를 포함한다. 상기 반사 투과부는 상기 반사 투과 패턴을 이용하여, 상기 광 변환층으로 입사되는 광의 투과률을 높이고, 상기 광 변환층으로부터의 광을 반사시킬 수 있다.
특히, 상기 광 변환층은 상기 반사 투과부보다 더 높은 굴절률을 가지고, 상기 반사 투과 패턴은 경사면을 포함할 수 있다. 이에 따라서, 상기 경사면에서, 입사광은 상기 광 변환층으로 투과되고, 상기 광 변환층 내의 광 변환 입자들로부터의 광은 상기 경사면에서 전반사될 수 있다.
따라서, 상기 반사 투과부는 상기 광 변환층에 효율적으로 광을 입사시켜서, 상기 광 변환층의 광 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광학 부재 및 표시장치는 향상된 휘도 및 색 재현성을 가질 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 4는 반사 투과부를 도시한 사시도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 반사 투과 패턴을 도시한 사시도이다.
도 6 내지 도 9는 또 다른 실시예에 따른 반사 투과부를 도시한 단면도이다.
도 10은 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
도 11은 제 2 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다.
도 12는 도 11에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 13은 제 2 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 14는 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등이 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다. 도 2는 제 1 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에서 A-A`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 4는 반사 투과부를 도시한 사시도이다. 도 5는 다른 실시예에 따른 반사 투과 패턴을 도시한 사시도이다. 도 6 내지 도 9는 또 다른 실시예에 따른 반사 투과부를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 실시예에 따른 액정표시장치는 백라이트 유닛(10) 및 액정패널(20)을 포함한다.
상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정패널(20)에 광을 출사한다. 상기 백라이트 유닛(10)은 면 광원으로 상기 액정패널(20)의 하면에 균일하기 광을 조사할 수 있다.
상기 백라이트 유닛(10)은 상기 액정패널(20) 아래에 배치된다. 상기 백라이트 유닛(10)은 바텀 커버(100), 도광판(200), 반사시트(300), 광원, 예를 들어, 다수 개의 발광다이오드들(400), 인쇄회로기판(401) 및 다수 개의 광학 시트들(500)을 포함한다.
상기 바텀 커버(100)는 상부가 개구된 형상을 가진다. 상기 바텀 커버(100)는 상기 도광판(200), 상기 발광다이오드들(400), 상기 인쇄회로기판(401), 상기 반사시트(300) 및 상기 광학 시트들(500)을 수용한다.
상기 도광판(200)은 상기 바텀 커버(100) 내에 배치된다. 상기 도광판(200)은 상기 반사시트(300) 상에 배치된다. 상기 도광판(200)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 입사되는 광을 전반사, 굴절 및 산란을 통하여 상방으로 출사한다.
상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200) 아래에 배치된다. 더 자세하게, 상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200) 및 상기 바텀 커버(100)의 바닥면 사이에 배치된다. 상기 반사시트(300)는 상기 도광판(200)의 하부면으로부터 출사되는 광을 상방으로 반사시킨다.
상기 발광다이오드들(400)은 광을 발생시키는 광원이다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 도광판(200)의 일 측면에 배치된다. 상기 발광다이오드들(400)은 광을 발생시켜서, 상기 도광판(200)의 측면을 통하여, 상기 도광판(200)에 입사시킨다.
상기 발광다이오드들(400)은 청색 광을 발생시키는 청색 발광다이오드 또는 자외선을 발생시키는 UV 발광다이오드일 수 있다. 즉, 상기 발광다이오드들(400)은 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광 또는 약 300㎚ 내지 약 400㎚ 사이의 파장대를 가지는 자외선을 발생시킬 수 있다.
상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401)에 실장된다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401) 아래에 배치된다. 상기 발광다이오드들(400)은 상기 인쇄회로기판(401)을 통하여 구동신호를 인가받아 구동된다.
상기 인쇄회로기판(401)은 상기 발광다이오드들(400)에 전기적으로 연결된다. 상기 인쇄회로기판(401)은 상기 발광다이오드들(400)을 실장할 수 있다. 상기 인쇄회로기판(401)은 상기 바텀 커버(100) 내측에 배치된다.
상기 광학 시트들(500)은 상기 도광판(200) 상에 배치된다. 상기 광학 시트들(500)은 상기 도광판(200)의 상면으로부터 출사되는 광의 특성을 변화 또는 향상시켜서, 상기 광을 상기 액정패널(20)에 공급한다.
상기 광학 시트들(500)은 광 변환 부재(501), 확산 시트(502), 제 1 프리즘 시트(503) 및 제 2 프리즘 시트(504)일 수 있다.
상기 광 변환 부재(501)는 상기 광원(300) 및 상기 액정 패널(20) 사이의 광 경로 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 도광판(200) 상에 배치될 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 도광판(200) 및 상기 확산 시트(502) 사이에 개재될 수 있다. 상기 광 변환 부재(501)는 입사되는 광의 파장을 변환하여 상방으로 출사할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광다이오드들(400)이 청색 발광다이오드인 경우, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 도광판(200)으로부터 상방으로 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 부재(501)는 상기 청색광의 일부를 약 500㎚ 내지 약 600㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 청색광의 다른 일부를 약 600㎚ 내지 약 700㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 변환되지 않고 상기 광 변환 부재(501)를 통과하는 광 및 상기 광 변환 부재(501)에 의해서 변환된 광들은 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 상기 액정패널(20)에는 백색광이 입사될 수 있다.
즉, 상기 광 변환 부재(501)는 입사광의 특성을 변환시키는 광학 부재이다. 상기 광 변환 부재(501)는 시트 형상을 가진다. 즉, 상기 광 변환 부재(501)는 광학 시트일 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광 변환 부재(501)는 하부 기판(510), 상부 기판(520), 광 변환층(530) 및 반사 투과부(540)를 포함한다.
상기 하부 기판(510)은 상기 광 변환층(530) 아래에 배치된다. 더 자세하게, 상기 하부 기판(510)은 상기 반사 투과부(540) 아래에 배치된다. 상기 하부 기판(510)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 하부 기판(510)은 상기 반사 투과부(540)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 하부 기판(510)으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate;PET) 등과 같은 투명한 폴리머 등을 들 수 있다.
상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530) 상에 배치된다. 상기 상부 기판(520)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530)의 상면에 밀착될 수 있다.
상기 상부 기판(520)으로 사용되는 물질의 예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같은 투명한 폴리머 등을 들 수 있다.
상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530) 및 상기 반사 투과부(540)를 샌드위치한다. 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 상기 광 변환층(530) 및 상기 반사 투과부(540)를 지지한다. 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 외부의 물리적인 충격으로부터 상기 광 변환층(530)을 보호한다.
또한, 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 낮은 산소 투과도 및 투습성을 가진다. 이에 따라서, 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520)은 수분 및/또는 산소 등과 같은 외부의 화학적인 충격으로부터 상기 광 변환층(530)을 보호할 수 있다.
상기 광 변환층(530)은 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 개재된다. 더 자세하게, 상기 광 변환층(530)은 상기 상부 기판(520) 및 상기 반사 투과부(540) 사이에 개재된다. 상기 광 변환층(530)은 상기 상부 기판(520)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 광 변환층(530)은 입사되는 광의 파장을 변환시킨다. 즉, 상기 광 변환층(530)은 상기 발광다이오드(400)로부터의 광의 파장을 변환시킨다. 상기 광 변환층(530)은 입사광의 파장을 변환시키는 광 변환부이다.
상기 광 변환층(530)은 매트릭스(531) 및 복수의 광 변환 입자들(532)을 포함한다.
상기 매트릭스(531)는 상기 광 변환 입자들(532)을 둘러싼다. 즉, 상기 매트릭스(531)는 상기 광 변환 입자들(532)을 균일하게 내부에 분산시킨다. 상기 매트릭스(531)는 투명하다. 즉, 상기 매트릭스(531)는 투명한 폴리머로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 매트릭스(531)로 실리콘계 수지 또는 에폭시계 수지 등이 사용될 수 있다.
상기 매트릭스(531)는 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 배치된다. 상기 매트릭스(531)는 상기 하부 기판(510)의 상면 및 상기 상부 기판(520)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 광 변환 입자들(532)은 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 배치된다. 더 자세하게, 상기 광 변환 입자들(532)은 상기 매트릭스(531)에 균일하게 분산되고, 상기 매트릭스(531)는 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 배치될 수 있다. 상기 광 변환 입자들은 상기 매트릭스(531)에 약 0.5wt% 내지 약 5wt%의 농도로 분산될 수 있다.
상기 광 변환 입자들(532)은 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 배치된다. 더 자세하게, 상기 광 변환 입자들(532)은 상기 매트릭스(531)에 균일하게 분산되고, 상기 매트릭스(531)은 상기 하부 기판(510) 및 상기 상부 기판(520) 사이에 배치된다.
상기 광 변환 입자들(532)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 광의 파장을 변환시킨다. 상기 광 변환 입자들(532)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 광 변환 입자들(532)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 입자들(532) 중 일부는 상기 청색광을 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 광 변환 입자들(532) 중 다른 일부는 상기 청색광을 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이와는 다르게, 상기 광 변환 입자들(532)은 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 입자들(532) 중 일부는 상기 자외선을 약 430㎚ 내지 약 470㎚ 사이의 파장대를 가지는 청색광으로 변환시키고, 상기 광 변환 입자들(532) 중 다른 일부는 상기 자외선을 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시킬 수 있다. 또한, 상기 광 변환 입자들(532) 중 또 다른 일부는 상기 자외선을 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
즉, 상기 발광다이오드들(400)이 청색광을 발생시키는 청색 발광다이오드인 경우, 청색광을 녹색광 및 적색광으로 각각 변환시키는 광 변환 입자들(532)이 사용될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 발광다이오드들(400)이 자외선을 발생시키는 UV 발광다이오드인 경우, 자외선을 청색광, 녹색광 및 적색광으로 각각 변환시키는 광 변환 입자들(532)이 사용될 수 있다.
상기 광 변환 입자들(532)은 다수 개의 양자점(QD, Quantum Dot)들일 수 있다. 상기 양자점은 코어 나노 결정 및 상기 코어 나노 결정을 둘러싸는 껍질 나노 결정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정에 결합되는 유기 리간드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 양자점은 상기 껍질 나노 결정을 둘러싸는 유기 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 껍질 나노 결정은 두 층 이상으로 형성될 수 있다. 상기 껍질 나노 결정은 상기 코어 나노 결정의 표면에 형성된다. 상기 양자점은 상기 코어 나오 결정으로 입광되는 빛의 파장을 껍질층을 형성하는 상기 껍질 나노 결정을 통해서 파장을 길게 변환시키고 빛의 효율을 증가시길 수 있다.
상기 양자점은 Ⅱ족 화합물 반도체, Ⅲ족 화합물 반도체, Ⅴ족 화합물 반도체 그리고 VI족 화합물 반도체 중에서 적어도 한가지 물질을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 코어 나노 결정은 Cdse, InGaP, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 또한, 상기 껍질 나노 결정은 CuZnS, CdSe, CdTe, CdS, ZnSe, ZnTe, ZnS, HgTe 또는 HgS를 포함할 수 있다. 상기 양자점의 지름은 1 nm 내지 10 nm일 수 있다.
상기 양자점에서 방출되는 빛의 파장은 상기 양자점의 크기 또는 합성 과정에서의 분자 클러스터 화합물(molecular cluster compound)와 나노입자 전구체 (precurser)의 몰분율 (molar ratio)에 따라 조절이 가능하다. 상기 유기 리간드는 피리딘(pyridine), 메르캅토 알콜(mercapto alcohol), 티올(thiol), 포스핀(phosphine) 및 포스핀 산화물(phosphine oxide) 등을 포함할 수 있다. 상기 유기 리간드는 합성 후 불안정한 양자점을 안정화시키는 역할을 한다. 합성 후에 댕글링 본드(dangling bond)가 외곽에 형성되며, 상기 댕글링 본드 때문에, 상기 양자점이 불안정해 질 수도 있다. 그러나, 상기 유기 리간드의 한 쪽 끝은 비결합 상태이고, 상기 비결합된 유기 리간드의 한 쪽 끝이 댕글링 본드와 결합해서, 상기 양자점을 안정화 시킬 수 있다.
특히, 상기 양자점은 그 크기가 빛, 전기 등에 의해 여기되는 전자와 정공이 이루는 엑시톤(exciton)의 보어 반경(Bohr raidus)보다 작게 되면 양자구속효과가 발생하여 띄엄띄엄한 에너지 준위를 가지게 되며 에너지 갭의 크기가 변화하게 된다. 또한, 전하가 양자점 내에 국한되어 높은 발광효율을 가지게 된다.
이러한 상기 양자점은 일반적 형광 염료와 달리 입자의 크기에 따라 형광파장이 달라진다. 즉, 입자의 크기가 작아질수록 짧은 파장의 빛을 내며, 입자의 크기를 조절하여 원하는 파장의 가시광선영역의 형광을 낼 수 있다. 또한, 일반적 염료에 비해 흡광계수(extinction coefficient)가 100~1000배 크고 양자효율(quantum yield)도 높으므로 매우 센 형광을 발생한다.
상기 양자점은 화학적 습식방법에 의해 합성될 수 있다. 여기에서, 화학적 습식방법은 유기용매에 전구체 물질을 넣어 입자를 성장시키는 방법으로서, 화학적 습식방법에 의해서, 상기 양자점이 합성될 수 있다.
상기 반사 투과부(540)는 상기 광 변환층(530) 아래에 배치된다. 상기 반사 투과부(540)는 상기 광 변환층(530) 및 상기 하부 기판(510) 사이에 배치된다. 상기 반사 투과부(540)는 상기 광 변환층(530)과 직접 접촉될 수 있다.
상기 반사 투과부(540)는 상기 광 변환층(530)을 향하여 돌기되는 반사 투과 패턴(541)을 포함한다.
상기 반사 투과 패턴(541)은 상기 하부 기판(510)의 상면에 대하여 경사지는 경사면을 포함한다. 더 자세하게, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 반사 투과 패턴(541)은 서로 교차하는 제 1 경사면(542) 및 제 2 경사면(543)을 포함한다.
상기 제 1 경사면(542) 및 상기 제 2 경사면(543) 사이의 각도(θ)는 약 15° 내지 약 120°일 수 있다. 상기 반사 투과 패턴(541)의 폭(W)는 상방으로 갈수록 점점 작아질 수 있다. 즉, 상기 제 1 경사면(542) 및 상기 제 2 경사면(543) 사이의 폭(W)은 상방으로 갈수록 점점 작아질 수 있다. 더 자세하게, 상기 제 1 경사면(542) 및 상기 제 2 경사면(543) 사이의 폭(W)은 상기 광 변환층(530)의 상면측으로 갈수록 점점 더 작아질 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 상기 반사 투과 패턴(541)은 피라미드 형상 등과 같은 뿔 형상을 가질 수 있다.
상기 광 변환층(530)은 상기 반사 투과 패턴(541)에 밀착될 수 있다. 이에 따라서, 상기 광 변환층(530)의 하부에는 상기 반사 투과 패턴(541)에 반대되는 패턴이 형성될 수 있다. 즉, 상기 광 변환층(530)은 상기 반사 투과 패턴(541) 사이의 영역에 형성되는 패턴을 포함할 수 있다. 즉, 상기 광 변환층(530)은 상기 제 1 경사면(542) 및 상기 제 2 경사면(543)에 각각 대응되는 경사면들을 포함할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 반사 투과부(540)는 상기 경사면(542, 543)에 배치되는 산란 입자들(546)을 더 포함할 수 있다. 상기 산란 입자들(546)은 투명한 입자일 수 있다. 상기 산란 입자들(546)로 글래스 비드(glass bead) 또는 티타늄 옥사이드 등이 사용될 수 있다.
상기 산란 입자들(546)의 직경은 약 20㎚ 내지 약 100㎚일 수 있다. 상기 산란 입자들(546)은 상기 경사면(542, 543)과 일체로 형성될 수 있다. 상기 산란 입자들(546)의 개수는 하나의 반사 투과 패턴(541) 당 약 20개 내지 50개 일 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 반사 투과 패턴(547)은 평평한 평면(548)을 더 포함할 수 있다. 상기 평면(548)은 상기 제 1 경사면(542) 및 상기 제 2 경사면(543) 사이에 개재될 수 있다. 상기 평면(548)은 상기 제 1 경사면(542)로부터 상기 제 2 경사면(543)으로 연장될 수 있다. 상기 평면(548)은 상기 하부 기판(510)의 상면에 대하여 수평할 수 있다.
상기 반사 투과 패턴(547)의 폭(W)은 상방으로 갈수록 점점 작아질 수 있다. 즉, 상기 제 1 경사면(542) 및 상기 제 2 경사면(543) 사이의 폭(W)은 상방으로 갈수록 점점 작아질 수 있다.
이때, 상기 평면(548)은 상기 제 1 경사면(542) 및 상기 제 2 경사면(543) 사이의 폭이 가장 작은 부분에 배치된다. 즉, 상기 평면(548)은 상기 제 1 경사면(542) 및 상기 제 2 경사면(543)의 상부 끝단을 서로 연결시킨다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 반사 투과 패턴(549)은 비드 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 반사 투과 패턴(549)은 구 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 반사 투과 패턴(549)은 상기 하부기판(510) 상에 배치되는 복수의 비드들 일 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 반사 투과 패턴(541) 내부에 복수의 산란 입자들(550)이 배치될 수 있다. 상기 산란 입자들(550)은 알루미늄, 은, 백금 또는 금을 포함할 수 있다.
상기 반사 투과부(540)의 굴절률은 상기 광 변환층(530)의 굴절률과 다를 수 있다. 더 자세하게, 상기 반사 투과부(540)의 굴절률은 상기 매트릭스(531)의 굴절률과 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 반사 투과부(540)의 굴절률 및 상기 매트릭스(531)의 굴절률의 차이는 약 0.1 내지 약 0.2일 수 있다.
더 자세하게, 상기 반사 투과부(540)의 굴절률은 상기 매트릭스(531)의 굴절률보다 더 낮을 수 있다. 상기 매트릭스(531)의 굴절률은 약 1.4 내지 약 1.6이고, 상기 반사 투과부(540)의 굴절률은 약 1.3 내지 약 1.4일 수 있다.
상기 반사 투과부(540)로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘 옥사이드, 실리콘 옥사이드 나이트라이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥사이드 카바이드, 알루미늄 옥사이드, 니오븀 옥사이드 또는 티타늄 옥사이드 등과 같은 무기 물질 또는 패릴렌(parylene) 등과 같은 유기 물질 등을 들 수 있다.
상기 반사 투과 패턴(541)은 상기 경사면을 포함하고, 상기 매트릭스(531)보다 더 낮은 굴절률을 가진다. 이에 따라서, 상기 광 변환 입자들로부터의 광은 상기 경사면에서 전반사될 수 있다. 이에 따라서, 상기 광 변환층(530)으로부터의 광은 상기 반사 투과 패턴(541)에 의해서 상방으로 반사될 수 있다.
또한, 상기 도광판(200)으로부터의 광은 상기 반사 투과 패턴(541)을 용이하게 투과할 수 있다. 즉, 상기 광 변환층(530)은 상기 반사 투과 패턴(541) 사이에, 하방으로 돌기되는 패턴이 자동적으로 형성된다. 이와 같은 패턴은 반사 방지 기능을 수행하여, 상기 광 변환층(530)으로 입사 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광 변환 부재(501)는 제 1 무기 보호막 및 제 2 무기 보호막을 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 무기 보호막은 상기 하부 기판(510)의 하면에 코팅되고, 상기 제 2 무기 보호막은 상기 상부 기판(520)의 상면에 코팅될 수 있다. 상기 제 1 무기 보호막 및 상기 제 2 무기 보호막으로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘 옥사이드 등을 들 수 있다.
상기 확산 시트(502)는 상기 광 변환 부재(501) 상에 배치된다. 상기 확산 시트(502)는 통과되는 광의 균일도를 향상시킨다. 상기 확산 시트(502)는 다수 개의 비드들을 포함할 수 있다.
상기 제 1 프리즘 시트(503)는 상기 확산 시트(502) 상에 배치된다. 상기 제 2 프리즘 시트(504)는 상기 제 1 프리즘 시트(503) 상에 배치된다. 상기 제 1 프리즘 시트(503) 및 상기 제 2 프리즘 시트(504)는 통과하는 광의 직진성을 증가시킨다.
상기 액정패널(20)은 상기 광학시트들(500)상에 배치된다. 또한, 상기 액정패널(20)은 패널 가이드(23) 상에 배치된다. 상기 액정패널(20)은 상기 패널 가이드(23)에 의해서 가이드될 수 있다.
상기 액정패널(20)은 통과하는 광의 세기를 조절하여 영상을 표시한다. 즉, 상기 액정패널(20)은 상기 백라이트 유닛(10)으로부터 출사되는 광을 사용하여, 영상을 표시하는 표시패널이다. 상기 액정패널(20)은 TFT기판(21), 컬러필터기판(22), 두 기판들 사이에 개재되는 액정층을 포함한다. 또한, 상기 액정패널(20)은 편광필터들을 포함한다.
도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 상기 TFT기판(21) 및 컬러필터기판(22)을 상세히 설명하면, 상기 TFT기판(21)은 복수의 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차하여 화소를 정의하고, 각각의 교차영역마다 박막 트랜지스터(TFT : thin flim transistor)가 구비되어 각각의 픽셀에 실장된 화소전극과 일대일 대응되어 연결된다. 상기 컬러필터기판(22)은 각 픽셀에 대응되는 R, G, B 컬러의 컬러필터, 이들 각각을 테두리 하며 게이트 라인과 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등을 가리는 블랙 매트릭스(531)와, 이들 모두를 덮는 공통전극을 포함한다.
액정패널(20)의 가장자리에는 게이트 라인 및 데이터 라인으로 구동신호를 공급하는 구동 PCB(25)가 구비된다.
상기 구동 PCB(25)는 COF(Chip on film, 24)에 의해 액정패널(20)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 COF(24)는 TCP(Tape Carrier Package)로 변경될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 반사 투과부(540)는 상기 반사 투과 패턴(541)을 이용하여, 상기 광 변환층(530)으로 입사되는 광의 투과률을 높이고, 상기 광 변환층(530)으로부터의 광을 반사시킬 수 있다.
특히, 상기 광 변환층(530)은 상기 반사 투과부(540)보다 더 높은 굴절률을 가지고, 상기 반사 투과 패턴(541)은 상기 경사면을 포함할 수 있다. 이에 따라서, 상기 경사면에서, 입사광은 상기 광 변환층(530)으로 투과되고, 상기 광 변환층(530) 내의 광 변환 입자들로부터의 광은 상방으로 전반사에 의해서, 상기 경사면에서 반사될 수 있다.
따라서, 상기 반사 투과부(540)는 상기 광 변환층(530)에 효율적으로 광을 입사시켜서, 상기 광 변환층(530)의 광 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 광학 부재 및 표시장치는 향상된 휘도 및 색 재현성을 가질 수 있다.
도 10은 제 2 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다. 도 11은 제 2 실시예에 따른 광 변환 부재를 도시한 사시도이다. 도 12는 도 11에서 B-B`를 따라서 절단한 단면을 도시한 단면도이다. 도 13은 제 2 실시예에 따른 도광판, 발광다이오드 및 광 변환 부재의 일 단면을 도시한 단면도이다. 본 실시예에 대한 설명에 있어서, 앞선 실시예에 대한 설명 참조한다. 즉, 앞선 액정표시장치에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 액정표시장치에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 광 변환 부재(600)는 발광다이오드들(400) 및 도광판(200) 사이에 개재된다.
상기 광 변환 부재(600)는 일 방향으로 길게 연장되는 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 도광판(200)의 일 측면을 따라 연장되는 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 도광판(200)의 입사면을 따라서 연장되는 형상을 가질 수 있다.
상기 광 변환 부재(600)는 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 광을 입사받아, 파장을 변환시킨다. 예를 들어, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 발광다이오드들(400)로부터 출사되는 청색광을 녹색광 및 적색광으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 광 변환 부재(600)는 상기 청색광의 일부를 약 520㎚ 내지 약 560㎚ 사이의 파장대를 가지는 녹색광으로 변환시키고, 상기 청색광의 다른 일부를 약 630㎚ 내지 약 660㎚ 사이의 파장대를 가지는 적색광으로 변환시킬 수 있다.
이에 따라서, 상기 광 변환 부재(600)를 통과하는 광 및 상기 광 변환 부재(600)에 의해서 변환된 광들은 백색광을 형성할 수 있다. 즉, 청색광, 녹색광 및 적색광이 조합되어, 상기 도광판(200)에는 백색광이 입사될 수 있다.
상기 광 변환 부재(600)는 하부 기판(610), 상부 기판(620), 광 변환층(630) 및 반사 투과부(640)를 포함한다.
상기 하부 기판(610)은 상기 광 변환층(630) 아래에 배치된다. 상기 하부 기판(610)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 하부 기판(610)은 상기 광 변환층(630)의 하면에 밀착될 수 있다.
상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630) 상에 배치된다. 상기 상부 기판(620)은 투명하며, 플렉서블 할 수 있다. 상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630)의 상면에 밀착될 수 있다.
또한, 상기 하부 기판(610)은 상기 발광다이오드들(400)에 대향한다. 즉, 상기 하부 기판(610)은 상기 발광다이오드들(400) 및 상기 광 변환층(630) 사이에 배치된다. 또한, 상기 상부 기판(620)은 상기 도광판(200)에 대향한다. 즉, 상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630) 및 상기 도광판(200) 사이에 개재된다.
상기 하부 기판(610) 및 상기 상부 기판(620)은 상기 광 변환층(630)을 샌드위치한다. 또한, 상기 반사 투과부(640)는 상기 광 변환층(630) 및 상기 하부 기판(610) 사이에 개재된다.
본 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 광 변환층(630)은 상대적으로 작은 크기를 가진다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는데 있어서, 적은 양의 광 변환 입자들(632)이 사용될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 광 변환 입자들(632)의 사용을 줄이고, 적은 비용으로 용이하게 제조될 수 있다.
도 14는 제 3 실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 분해사시도이다. 본 실시예에 대한 설명에 있어서, 앞선 실시예들에 대한 설명 참조한다. 즉, 앞선 액정표시장치들에 대한 설명은 변경된 부분을 제외하고, 본 액정표시장치에 대한 설명에 본질적으로 결합될 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 다수 개의 광 변환 부재들(700)을 포함한다. 상기 광 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400)에 각각 대응된다.
또한, 상기 광 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400) 및 상기 도광판(200) 사이에 배치된다. 즉, 각각의 광 변환 부재(600)는 대응되는 발광다이오드 및 상기 도광판(200) 사이에 배치된다.
상기 광 변환 부재들(700)은 상기 발광다이오드들(400)보다 더 넓은 평면적을 가질 수 있다. 이에 따라서, 각각의 발광다이오드로부터 출사되는 광은 대응되는 광 변환 부재(600)에 거의 대부분이 입사될 수 있다.
또한, 상기 광 변환 부재들(700)은 하부 기판, 상부 기판, 광 변환층 및 반사 투과부를 포함한다.
상기 하부 기판, 상기 상부 기판, 상기 광 변환층 및 상기 접착부의 특징은 앞서 설명한 실시예들에서 설명한 특징과 실질적으로 동일할 수 있다.
본 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 광 변환층은 상대적으로 작은 크기를 가진다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치를 제조하는데 있어서, 적은 양의광 변환 입자들이 사용될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 상기 광 변환 입자들의 사용을 줄이고, 적은 비용으로 용이하게 제조될 수 있다.
또한, 각각 광 변환 부재(700)의 특성은 대응되는 발광다이오드(400)에 적합하도록 변형될 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 액정표시장치는 더 향상된 신뢰성, 휘도 및 균일한 색재현성을 가질 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 복수의 광 변환 입자들을 포함하는 광 변환층; 및
    상기 광 변환층 아래에 배치되는 반사 투과부를 포함하고,
    상기 반사 투과부는 상기 광 변환층을 향하여 돌기되는 반사 투과 패턴을 포함하는 광학 부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 투과 패턴은 상기 광 변환층에 대하여 폭이 좁아지도록 경사지는 경사면을 포함하는 광학 부재.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 반사 투과 패턴은 뿔 형상을 가지는 광학 부재.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 반사 투과 패턴은 상기 경사면에 배치되는 복수의 산란 입자들 포함하는 광학 부재.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 산란 입자들은 투명한 광학 부재.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 투과부는 복수의 투명한 비드들을 포함하는 광학 부재.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 투과 패턴은
    상기 광 변환층의 상면측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사지는 제 1 경사면 및 제 2 경사면; 및
    상기 제 1 경사면 및 상기 제 2 경사면의 폭이 가장 좁은 부분을 연결하도록, 상기 제 1 경사면으로부터 상기 제 2 경사면으로 연장되는 평면을 포함하는 광학 부재.
  8. 광원;
    상기 광원으로부터의 광이 입사되는 광 변환 부재; 및
    상기 광 변환 부재로부터의 광이 입사되는 표시 패널을 포함하고,
    상기 광 변환 부재는
    상기 광원으로부터의 광의 파장을 변환시키는 광 변환층; 및
    상기 광원으로부터의 광의 경로를 기준으로, 상기 광 변환층 및 상기 광원 사이에 배치되는 반사 투과부를 포함하고,
    상기 반사 투과부는 상기 반사 투과부를 향하여 돌기되는 반사 투과 패턴을 포함하는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 반사 투과 패턴은 상기 표시 패널의 하면에 대하여 폭이 좁아지도록 경사지는 경사면을 포함하는 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 경사면은 서로 교차하는 제 1 경사면 및 제 2 경사면을 포함하는 표시장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 반사 투과부의 굴절율은 상기 광 변환층의 굴절률보다 더 작은 표시장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 반사 투과부의 굴절율 및 상기 광 변환층의 굴절율의 차이는 0.1 내지 0.2인 표시장치.
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