KR20170140852A - 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20170140852A
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Abstract

인쇄회로기판은 베이스 기판, 제1 열 패드들, 제2 열 패드들, 제1 배선들, 및 하부 더미 배선들을 포함한다. 상기 베이스 기판은 서로 교차하는 제1 방향 및 제2 방향으로 각각 연장된 인접한 두 변들을 갖는다. 상기 베이스 기판에는 상기 제1 방향으로 배열된 복수의 패드 그룹 영역들이 정의된다. 상기 제1 열 패드들 및 상기 제2 열 패드들은 상기 패드 그룹 영역들 각각 내에 배치되고, 상기 제1 및 제2 방향들에 교차하는 제3 방향을 따라 배열된다. 상기 제2 열 패드들은 상기 제1 열 패드들을 상기 제2 방향으로 소정 거리 이동시킨 위치에 배치된다. 상기 제1 배선들은 상기 제1 열 패드들과 동일한 층 상에 배치된다. 상기 하부 더미 배선들은 제1 배선들과 동일한 층 상에 배치되고, 플로팅된다.

Description

표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법{DISPLAY APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 백라이트 유닛이 제거된 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 이다.
두께가 두껍고 전력소모가 많은 음극선관 표시장치를 대체하기 위해 평면형 표시장치가 개발되었다. 상기 평면형 표시장치는 유기 발광 표시장치, 액정 표시장치, 및 플라스마 표시장치 등이 있다.
일반적으로, 액정 표시장치는 수광형 표시 장치로서, 표시 패널과, 표시 패널의 하부에 배치되어 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다. 백라이트 유닛은 액정 표시장치 전체 두께의 상당 부분을 차지하고 있다.
본 발명은 도광판과 광학 시트들이 필요없어 두께를 줄이고, 비용을 절감할 수 있는 표시 장치와 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 하부 기판, 상기 하부 기판과 마주하는 상부 기판, 상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 배치된 액정층, 및 광원을 포함할 수 있다.
상기 광원은 상기 하부 기판의 일측면을 향해 광을 출사할 수 있다.
상기 하부 기판은, 제1 기판 및 출광 패턴들을 포함할 수 있다.
상기 제1 기판은 상기 광원에서 출사된 상기 광이 입사되는 입사면을 가질 수 있다.
상기 출광 패턴들은 상기 제1 기판의 상면에 접촉할 수 있다. 상기 출광 패턴들 각각은 내부에 공기로 채워진 제1 공간을 제공할 수 있다.
상기 제1 공간은 상기 출광 패턴들 각각과 상기 제1 기판에 의해 둘러싸일 수 있다. 상기 제1 공간은 상기 제1 기판의 상기 입사면에 수직한 방향 및 상기 제1 기판의 상면에 수직한 방향이 이루는 평면상에서 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
상기 출광 패턴들 각각은 상기 제1 기판의 굴절률과 동일하거나 상기 제1 기판의 굴절률 보다 큰 굴절률을 가질 수 있다.
상기 출광 패턴들 각각은, 평탄 부분 및 경사 부분을 가질 수 있다. 상기 평탄 부분은 상기 제1 기판과 평행하고, 상기 제1 기판으로부터 이격될 수 있다. 상기 경사 부분은 상기 평탄 부분으로부터 연장되고, 상기 제1 기판에 접촉하고, 상기 제1 기판에 경사지게 배치될 수 있다.
상기 제1 기판의 상기 입사면에 수직한 제1 방향으로 상기 제1 기판과 상기 광원은 서로 인접할 수 있다. 상기 경사 부분은 복수 개로 제공될 수 있다. 상기 경사 부분들은 상기 제1 방향으로 서로 마주하는 상기 평탄 부분의 두 변들에 각각 연결될 수 있다.
상기 경사 부분들과 상기 제1 기판이 이루는 경사각 중 상기 출광 패턴들의 내각은 60° 내지 70°일 수 있다.
상기 평탄 부분과 상기 경사 부분은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다.
상기 출광 패턴들 중 서로 인접한 두 개의 출광 패턴들 사이에 공기로 채워진 제2 공간이 제공될 수 있다.
상기 하부 기판은, 상기 출광 패턴들 중 서로 인접한 두 개의 출광 패턴들 사이에 배치된 보조 패턴을 더 포함할 수 있다.
상기 출광 패턴들 각각은 상기 보조 패턴과 실질적으로 동일한 굴절률을 가질 수 있다.
상기 하부 기판은, 상기 출광 패턴들의 경사 부분들을 서로 연결하고, 상기 제1 기판에 접촉하는 연결 패턴을 더 포함할 수 있다. 상기 연결 패턴은 상기 출광 패턴들과 일체의 형상을 가질 수 있다.
상기 하부 기판은 상기 출광 패턴들 상에 배치되고, 입사된 광을 선편광시키는 제1 편광층을 더 포함할 수 있다.
상기 하부 기판은 상기 제1 편광층 상에 배치된 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 상부 기판은, 제2 기판, 구동층, 화소 전극, 및 제2 편광층을 포함할 수 있다. 상기 구동층은 상기 제2 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 화소 전극은 상기 구동층 상에 배치되고, 상기 구동층으로부터 화소 전압을 수신할 수 있다. 상기 제2 편광층은 상기 제2 기판을 사이에 두고 상기 화소 전극과 마주하게 배치되고, 입사된 광을 선편광시킬 수 있다.
상기 상부 기판은, 제2 기판, 구동층, 화소 전극, 공통 전극, 및 제2 편광층을 포함할 수 있다. 상기 구동층은 상기 제2 기판 상에 배치될 수 있다. 상기 화소 전극은 상기 구동층 상에 배치되고, 상기 구동층으로부터 화소 전압을 수신할 수 있다. 상기 공통 전극은 상기 화소 전극과 마주하게 배치되고, 상기 화소 전극과 절연될 수 있다. 상기 제2 편광층은 상기 제2 기판을 사이에 두고 상기 화소 전극과 마주하게 배치되고, 입사된 광을 선편광시킬 수 있다.
상기 하부 기판은, 구동층 및 화소 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 구동층은 상기 출광 패턴들 상에 배치될 수 있다. 상기 화소 전극은 상기 구동층 상에 배치되고, 상기 구동층으로부터 화소 전압을 수신할 수 있다.
상기 상부 기판은, 제2 기판, 공통 전극, 및 제2 편광층을 포함할 수 있다. 상기 공통 전극은 상기 제2 기판 상에 배치되고, 상기 화소 전극과 마주할 수 있다. 상기 제2 편광층은 상기 제2 기판을 사이에 두고 상기 공통 전극과 마주하게 배치되고, 입사된 광을 선편광시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은, 하부 기판을 형성하는 단계; 상기 하부 기판에 마주하는 상부 기판을 형성하는 단계; 상기 하부 기판과 상기 상부 기판 상에 액정층을 형성하는 단계; 및 상기 하부 기판의 일측면에 인접하게 광원 유닛을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하부 기판을 형성하는 단계는, 제1 기판 상에 출광 패턴들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 출광 패턴들 각각은 내부에 제1 공간을 제공하고, 상기 제1 공간은 공기로 채워질 수 있다.
상기 하부 기판을 형성하는 단계는, 상기 제1 기판 상에 희생층을 형성하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 출광 패턴들을 형성하는 단계는 상기 희생층 상에 투명 물질을 형성할 수 있다.
상기 희생층이 제거되어 상기 제1 공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는, 하부 기판, 상기 하부 기판과 마주하는 상부 기판, 상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 배치된 액정층; 및 광원을 포함할 수 있다.
상기 광원은 상기 하부 기판의 일측면을 향해 광을 출사할 수 있다.
상기 하부 기판은, 제1 기판 및 출광 패턴들을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판은 상기 광원에서 출사된 상기 광이 입사되는 입사면을 가질 수 있다. 상기 출광 패턴들은 상기 제1 기판의 상면에 접촉할 수 있다. 상기 출광 패턴들 각각은 내부에 공기로 채워진 제1 공간을 제공할 수 있다.
상기 제1 기판의 상기 상면은 상기 출광 패턴들과 접촉하는 투과 영역 및 상기 제1 공간에 접촉하는 반사 영역을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예뜰에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 도광판과 광학 시트들이 필요없어 두께를 줄이고, 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I`선을 따라 절단한 표시 패널의 단면도와 광원을 도시한 도면이다.
도 4는 제1 기판과 출광 패턴들을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 기판과 출광 패턴들을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 12a 내지 도 12c는 제1 기판 상에 출광 패턴들을 형성하는 단계를 순차적으로 도시한 도면들이다.
도 13은 보조 패턴들을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.
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.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)의 분해 사시도이고, 도 2는 본발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(1000)는 표시 패널(100)과 광원 유닛(200)을 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 광원 유닛(200)으로부터 출사된 광을 이용하여 영상을 표시한다. 표시 패널(100)은 액정 표시 패널(liquid crystal display panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel), 및 일렉트로웨팅 표시 패널(electrowetting display panel)등 다양하게 제공될 수 있다. 이하 표시 패널(100)은 액정 표시 패널인 것을 예시적으로 설명한다.
표시 패널(100)은 하부 기판(110), 상부 기판(120), 및 액정층(130)을 포함할 수 있다.
하부 기판(110)과 상부 기판(120)은 서로 마주한다. 표시 패널(100)에서 표시되는 영상은 상부 기판(120)을 통해 사용자에게 시인될 수 있다. 액정층(130)은 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이에 배치될 수 있다.
표시 패널(100)은 평면상에서 제1 방향(DR1)으로 연장하는 두 변 및 제2 방향(DR2)으로 연장하는 두 변을 가질 수 있다. 이하의 실시예에서, 표시 패널(100)의 장변이 제1 방향(DR1)으로 연장하고, 표시 패널(100)의 단변이 제2 방향(DR2)으로 연장하는 것을 예시적으로 설명한다. 또한, 표시 패널(100)의 두께 방향을 제3 방향(DR3)으로 정의한다.
평면상에서 표시 패널(100)에는 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)이 정의될 수 있다. 표시 영역(DA)은 영상이 표시되는 영역이고, 비표시 영역(NDA)는 영상이 표시되지 않는 영역이다.
표시 패널(100)은 게이트 라인들(GL1~GLn), 데이터 라인들(DL1~DLm), 및 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 게이트 라인들(GL1~GLn)과 데이터 라인들(DL1~DLm)은 서로 절연되며 교차할 수 있다. 도 2에서 게이트 라인들(GL1~GLn) 각각은 제1 방향(DR1)으로 연장하고, 데이터 라인들(DL1~DLm) 각각은 제2 방향(DR2)으로 연장하는 것을 예시적으로 도시하였다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 게이트 라인들(GL1~GLn) 각각은 직선 형상이 아닌 일부가 구부러진 형상을 가질 수 있고, 데이터 라인들(DL1~DLm) 각각은 직선 형상이 아닌 일부가 구부러진 형상을 가질 수 있다. 게이트 라인들(GL1~GLn)과 데이터 라인들(DL1~DLm)은 화소 영역들(PA)을 정의할 수 있다.
화소들(PX) 각각은 화소 영역들(PA) 각각에 구비될 수 있다. 화소들(PX) 각각은 게이트 라인들(G1~Gm) 중 어느 하나와 데이터 라인들(D1~Dn) 중 어느 하나에 연결되어 영상을 표시할 수 있다. 화소들(PX) 각각은 레드, 그린, 및 블루 색상 중 어느 하나를 표시할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 화소들(PX) 각각은 레드, 그린, 및 블루 이외에 다른 색상(예를 들면, 화이트 색상)을 표시할 수 있다. 도 1에서 화소들(PX) 각각은 사각 형상을 갖는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 화소들(PX) 각각의 형상은 다각형, 원형, 타원형 등 다양하게 변경될 수 있다.
광원 유닛(200)은 하부 기판(110)의 일측면(111)과 인접하게 배치될 수 있다. 광원 유닛(200)은 복수의 광원들(LG) 및 구동회로기판(PB)을 포함할 수 있다. 복수의 광원들(LG)은 구동회로기판(PB) 상에 실장될 수 있다. 복수의 광원들(LG) 각각은 발광다이오드 패키지일 수 있다. 복수의 광원들(LG) 각각은 구동회로기판(PB)으로부터 전원을 제공받아 광을 발생한다.
복수의 광원들(LG)은 발생된 광을 하부 기판(110)의 일측면(111)을 향해 출사한다.
복수의 광원들(LG)은 하부 기판(110)의 일측면(111)을 따라 배열될 수 있다. 복수의 광원들(LG)은 제2 방향(DR2)으로 서로 이격될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 광원 유닛(200)은 복수개로 제공되고, 복수개의 광원 유닛들 각각은 하부 기판(110)의 4개의 측면들 중 2 이상의 측면들 각각에 인접하게 배치될 수 있다.
도 3은 도 2의 I-I`선을 따라 절단한 표시 패널의 단면도와 광원을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 하부 기판(110)은 제1 기판(SB1), 출광 패턴들(OP), 제1 편광층(PL1), 및 공통 전극(CE)을 포함할 수 있다.
제1 기판(SB1)은 유리 기판, 플라스틱 기판, 실리콘 기판 등과 같은 투명한 기판일 수 있다. 제1 기판(SB1)은 상면(S1), 하면(S2), 및 입사면(S3)을 갖는다. 입사면(S3)은 상면(S1) 및 하면(S2)에 연결될 수 있다.
광원(LG)은 제1 기판(SB1)의 입사면(S3)에 제1 방향(DR1)으로 인접하게 배치된다. 제1 기판(SB1)의 입사면(S3)에는 광원(LG)에서 출사된 광이 입사될 수 있다. 제1 기판(SB1)의 굴절률은 대략 1.5일 수 있다.
도 4는 제1 기판(SB1)과 출광 패턴들(OP)을 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 출광 패턴들(OP)은 제1 기판(SB1) 상에 배치될 수 있다. 출광 패턴들(OP) 각각은 내부에 제1 공간(ASC)을 제공한다. 제1 공간(ASC)은 공기로 채워질 수 있다.
출광 패턴들(OP) 각각은 평탄 부분(OP1)과 경사 부분들(OP2)을 포함할 수 있다. 평탄 부분(OP1)은 평탄할 수 있다. 평탄 부분(OP1)은 제1 기판(SB1)과 평행하고, 제1 기판(SB1)과 이격될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 평면상에서 평탄 부분(OP1)은 사각 형상을 가질 수 있다.
경사 부분들(OP2)은 평탄 부분(OP1)으로부터 연장될 수 있다. 경사 부분들(OP2)은 평탄 부분(OP1)의 제1 방향(DR1)으로 서로 마주하는 2 변들에 연결될 수 있다. 경사 부분들(OP2)은 제1 기판(SB1)에 접촉할 수 있다. 경사 부분들(OP2)은 제1 기판(SB1)에 경사지게 배치될 수 있다.
제1 공간(ASC)은 평탄 부분(OP1), 경사 부분들(OP2), 및 제1 기판(SB1)에 의해 둘러싸일 수 있다. 제1 공간(ASC)은 제1 방향(DR1) 및 제3 방향(DR3)이 이루는 평면상에서 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제1 공간(ASC)은 출광 패턴들(OP)을 제2 방향(DR2)으로 관통할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 인접한 출광 패턴들(OP)의 경사 부분들(OP2)은 서로 접촉할 수 있다.
평탄 부분(OP1)의 두께(T1)와 경사 부분들(OP2) 각각의 두께(T2)는 서로 동일할 수있다.
출광 패턴들(OP)은 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 출광 패턴들(OP)의 굴절률은 제1 기판(SB1)의 굴절률과 같거나 제1 기판(SB1)의 굴절률 보다 클 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 출광 패턴들(OP)의 굴절률은 대략 1.5일 수 있다. 출광 패턴들(OP)은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막을 포함할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제1 편광층(PL1)은 출광 패턴들(OP) 상에 배치될 수 있다.
제1 편광층(PL1)은 입사된 광을 선편광시킬 수 있다. 제1 편광층(PL1)은 와이어 그리드 편광판(WGP)일 수 있다. 도시하지는 않았으나, 제1 편광층(PL1)은 베이스층, 와이어 그리드층, 및 절연층을 포함할 수 있다. 베이스층, 와이어 그리드 패턴, 및 절연층은 출광 패턴들(OP) 상에 순차적으로 적층될 수 있다. 와이어 그리드 패턴은 금속 물질을 포함하고, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의해 정의되는 평면에 평행하게 연장될 수 있다. 절연층은 와이어 그리드 패턴을 커버할 수 있다.
제1 편광층(PL1)의 굴절률은 출광 패턴들(OP)의 굴절률과 같거나 출광 패턴들(OP)의굴절률 보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제1 편광층(PL1)과 출광 패턴들(OP) 사이에 제2 공간(BSC)이 제공될 수 있다. 구체적으로, 제2 공간(BSC)은 경사 부분들(OP2)과 제1 편광층(PL1)에 의해 둘러싸인 공간일 수 있다. 제2 공간(BSC)은 공기로 채워질 수 있다.
공통 전극(CE)은 제1 편광층(PL1) 상에 배치될 수 있다. 공통 전극(CE)은 투명 전극을 포함할 수 있다. 공통 전극(CE)은 일정한 공통 전압을 수신할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 하부 기판(110)은 제1 기판(SB1) 하부에 배치되는 반사층을 더 포함할 수 있다. 반사층은 제1 기판(SB1) 내부에서 입사된 광을 출광 패턴들(OP)을 향해 반사할 수 있다.
상부 기판(120)은 제2 기판(SB2), 구동층(DRV), 화소 전극(PE), 및 제2 편광층(PL2)을 포함할 수 있다.
제2 기판(SB2)은 유리 기판, 플라스틱 기판, 실리콘 기판 등과 같은 투명한 기판일 수 있다.
구동층(DRV)은 게이트 전극(GE), 게이트 절연막(GI), 반도체 패턴(SM), 제1 소스-드레인 전극(SE), 제2 소스-드레인 전극(DE), 및 패시베이션막(PAS)을 포함할 수 있다.
게이트 전극(GE)은 제2 기판(SB2) 상에 배치될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 게이트 전극(GE) 상에 배치될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 반도체 패턴(SM)은 게이트 절연막(GI) 상에 게이트 전극(GE)과 중첩하게 배치된다. 제1 소스-드레인 전극(SE)은 반도체 패턴(SM)의 일단에 연결되고, 제2 소스-드레인 전극(DE)은 반도체 패턴(SM)의 타단에 연결된다.
패시베이션막(PAS)은 제1 소스-드레인 전극(SE) 및 제2 소스-드레인 전극(DE) 상에 배치될 수 있다. 패시베이션막(PAS)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질로 이루어질 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 실시예에서, 패시베이션막(PAS)은 블랙 매트릭스(미도시)와 컬러 필터(미도시)를 포함할 수 있다. 컬러 필터는 화소 전극(PE)과 중첩하게 배치되어 입사된 광에 색을 제공할 수 있다. 블랙 매트릭스는 게이트 전극(GE), 제1 소스-드레인 전극(SE), 제2 소스-드레인 전극(DE), 게이트 라인들(GL1~GLn), 및 데이터 라인들(DL1~DLm)과 중첩하게 배치되고 입사된 광을 차단할 수 있다.
패시베이션막(PAS)은 제2 소스-드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 콘택홀(CH)을 가질 수 있다.
화소 전극(PE)은 패시베이션막(PAS) 상에 배치되고, 콘택홀(CH)을 통해 제2 소스-드레인 전극(DE)에 연결될 수 있다. 화소 전극(PE)은 제2 소스-드레인 전극(DE)으로부터 화소 전압을 수신할 수 있다.
제2 편광층(PL2)은 제2 기판(SB2)을 사이에 두고 화소 전극(PE)과 마주하게 배치될 수 있다.
제2 편광층(PL2)은 입사된 광을 선평광시킬 수 있다. 제1 편광층(PL1)과 제2 편광층(PL2)은 서로 직교하는 투과축(또는 흡수축)을 가질 수 있다. 제1 편광층(PL1)은 필름 형태로 제공될 수 있고, 와이어 그리드 편광판일 수 있다.
액정층(130)은 복수의 액정 분자들을 포함하고, 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE)에 의해 형성된 전계에 의해 액정 분자들은 배열 상태를 변경하여 광의 투과도를 조절한다.
표시 장치(1000)는 실링 부재(SL)를 더 포함할 수 있다. 실링 부재(SL)는 하부 기판(110) 및 상부 기판(120)과 함께 액정층(130)을 밀봉할 수 있다. 또한, 실링 부재(SL)는 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이의 간격을 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1 기판과 출광 패턴들을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하여, 제1 기판의(SB1)의 입사면(S3)으로 입사된 광의 경로를 설명한다.
제1 기판(SB1)의 상면(S1)에는 투과 영역(TA)과 반사 영역(RA)이 정의될 수 있다.
투과 영역(TA)은 출광 패턴들(OP)의 경사 부분들(OP2)과 제1 기판(SB1)의 상면이 접촉하는 영역일 수 있다. 반사 영역(RA)은 제1 공간(ASC)과 제1 기판(SB1)이 접촉하는 영역일 수 있다.
제1 기판(SB1)의 입사면(S3)으로 입사된 광 중 반사 영역(RA)으로 입사된 광(L1)은 제1 기판(SB1)과 공기의 굴절률 차이로 인하여 전반사될 수 있다. 제1 기판(SB1)의 하면(S2)으로 입사된 광(L2)은 반사될 수 있다. 제1 기판(SB1)의 하면(S2)이 공기와 접촉하는 경우, 제1 기판(SB1)의 하면(S2)으로 입사된 광(L2)은 전반사될 수 있다. 또한, 제1 기판(SB1)의 하면(S2)에 반사층이 배치된 경우, 제1 기판(SB1)의 하면(S2)으로 입사된 광(L2)은 반사층에 의해 반사될 수 있다.
출광 패턴(OP)과 제1 기판(SB1)은 서로 유사한 굴절률을 가지므로, 투과 영역(TA)으로 입사된 광(L3)은 제1 기판(SB1)을 투과할 수 있다. 투과 영역(TA)으로 입사된 광(L3)은 출광 패턴들(OP)의 경사 부분들(OP2)에서 전반사되어 출광 패턴(OP)의 상부로 진행할 수 있다.
경사 부분들(OP2)과 제1 기판(SB1)이 이루는 경사각 중 상기 출광 패턴들(OP)의 내각(θ1)은 60° 내지 70° 일 수 있다. 경사 부분들(OP2)의 각도에 따라 출광 패턴들(OP) 외부로 출사되는 광의 정면 출사각이 0°에 가까워질 수 있다. 정면 출사각은 광의 진행 방향이 제1 기판(SB1)에 수직한 방향과 이루는 각도로 정의될 수 있다.
출광 패턴들(OP)은 제1 기판(SB1) 내에서 가이드되는 광을 제1 기판(SB1) 상부로 출사시키는 역할을 한다. 또한, 출광 패턴들(OP)은 제1 기판(SB1) 외부로 출사되는 광의 정면 출사각을 0°에 가깝게 제어함으로써, 광학 시트를 대체할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(1000)에 의하면, 도광판과 광학 시트들이 필요없어 두께를 줄이고, 비용을 절감할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6을 참조하여 설명할 표시 장치(1001)는 도 3에 도시된 표시 장치(1000)와 비교하여 보조 패턴들(AXP)에 특징이 있다.
하부 기판(110-A)은 보조 패턴들(AXP)을 더 포함할 수 있다. 보조 패턴들(AXP)은 제2 공간(BSC) 내부에 배치될 수 있다. 보조 패턴들(AXP)은 출광 패턴들(OP)의 경사 부분들(OP2)에 접촉할 수 있다.
보조 패턴들(AXP)은 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 보조 패턴들(AXP)의 굴절률은 제1 기판(SB1)의 굴절률과 같거나 제1 기판(SB1)의 굴절률 보다 클 수 있다. 보조 패턴들(AXP)는 출광 패턴들(OP)과 실질적으로 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 보조 패턴들(AXP)의 굴절률은 대략 1.5일 수 있다. 보조 패턴들(AXP)은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막을 포함할 수 있다.
보조 패턴들(AXP)은 출광 패턴들(OP)과 함께 제1 기판(SB1) 내에서 가이드되는 광을 제1 기판(SB1) 상부로 출사시키는 역할을 한다. 출광 패턴들(OP)의 경사 부분들(OP2) 내에서 가이드되는 광 중 제2 공간(BSC)과 경사 부분들(OP2)의 계면으로 입사된 광은 전반사되지 않고, 보조 패턴들(AXP)을 투과하여 보조 패턴들(AXP) 상부로 출사될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 7을 참조하여 설명할 표시 장치(1002)는 도 3에 도시된 표시 장치(1000)와 비교하여 출광 패턴들(OPX) 및 연결 패턴들(OPC)에 차이가 있다.
출광 패턴들(OPX) 각각은 평탄 부분(OPX1) 및 경사 부분들(OPX2)을 포함할 수 있다. 평탄 부분(OPX1)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 평탄 부분(OP1)과 실질적으로 동일하므로, 구체적인 설명을 생략한다.
인접한 출광 패턴들(OPX)의 경사 부분들(OPX2)은 서로 이격될 수 있다. 경사 부분들(OPX2)의 나머지 특징은 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 경사 부분들(OP2)과 실질적으로 하므로, 구체적인 설명을 생략한다.
하부 기판(110-B)는 연결 패턴들(OPC)을 더 포함할 수 있다. 연결 패턴들(OPC)은 인접한 출광 패턴들(OPX)의 경사 부분들(OPX2)을 서로 연결할 수 있다. 연결 패턴들(OPC)은 평탄 부분(OPX1)에 비해 제1 기판(SB1)에 가깝게 배치될 수 있다. 연결 패턴들(OPC)은 제1 기판(SB1)에 접촉할 수 있다. 평면상에서 연결 패턴들(OPC)은 평탄 부분(OPX1)과 중첩하지 않을 수 있다.
연결 패턴들(OPC)은 출광 패턴들(OPX)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 출광 패턴들(OPX)와 연결 패턴들(OPC)은 일체의 형상을 가질 수 있다.
도 7의 표시 장치(1002)에 의하면, 출광 패턴들(OPX)과 연결 패턴들(OPC)이 제1 기판(SB1)에 접촉하고, 연결 패턴들(OPC)의 길이를 가변시킴으로써, 반사 영역(RA1)에 대한 투과 영역(TA1)의 비(TA1:RA1)를 자유롭게 설정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 8을 참조하여 설명할 표시 장치(1003)는 도 3에 도시된 표시 장치(1000)와 비교하여 공통 전극(CE)의 위치에 차이가 있다.
공통 전극(CE)은 하부 기판(110-1)에 포함되지 않고, 상부 기판(120-1)에 포함될 수 있다. 공통 전극(CE)은 절연층(INS)을 사이에 두고 화소 전극(PE)과 절연되며 마주하게 배치될 수 있다.
도 8에서, 화소 전극(PE)은 제2 기판(SB2)과 공통 전극(CE) 사이에 배치된 것으로 도시하였다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 다른 실시예에서, 공통 전극(CE)이 제2 기판(SB2)과 화소 전극(PE) 사이에 배치될 수 있다.
화소 전극(PE)과 공통 전극(CE)에 인가된 전압에 의해 액정층(130) 내에서 수평 전계가 형성될 수 있다. 액정층(130)의 액정 분자들의 배열 상태는 수평 전계에 따라 제어될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 9를 참조하여 설명할 표시 장치(1004)는 도 3에 도시된 표시 장치(1000)와 비교하여 하부 기판(110-2)과 상부 기판(120-2)의 구성이 일부 상이하다.
하부 기판(110-2)은 제1 기판(SB1), 출광 패턴들(OP), 제1 편광층(PL1), 구동층(DRV), 및 화소 전극(PE)을 포함할 수 있다.
구동층(DRV)은 제1 편광층(PL1) 상에 배치될 수 있다. 화소 전극(PE)은 구동층(DRV) 상에 배치될 수 있다.
상부 기판(120-2)은 제2 기판(SB2), 공통 전극(CE), 및 제2 편광층(PL2)을 포함할 수 있다. 공통 전극(CE)은 제2 기판(SB2) 상에 화소 전극(PE)과 마주하게 배치될 수 있다. 제2 기판(SB2)은 공통 전극(CE)과 제2 편광층(PL2) 사이에 배치될 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 공통 전극(CE)은 상부 기판(120-2)에 포함되지 않고, 하부 기판(110-2)에 포함될 수 있다. 이때, 화소 전극(PE) 상에 절연층(미도시) 배치되고, 절연층(미도시) 상에 공통 전극(CE)이 배치될 수 있다.
도 9에 도시된 표시 장치(1004)에 의하면, 구동층(DRV)과 화소 전극(PE)이 하부 기판(110-2)에 포함되더라도, 도 3에 도시된 표시 장치(1000)와 유사한 효과를 얻을 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치(1005)를 도시한 단면도이다.
도 10을 참조하여 설명할 표시 장치(1005)는 표시 패널(100-3), 광원 유닛(200-A),바텀 샤시(BC), 연성인쇄회로기판(FPC), 인쇄회로기판(PTB), 및 모듈 프레임(MF)을 포함할 수 있다.
표시 패널(100-3)은 도 3, 도 5, 및 도 7을 참조하여 설명한 표시 패널들 중 어느 하나일 수 있다. 표시 패널(100-3)은 하부 기판(110-3) 및 상부 기판(120-3)을 포함할 수 있다. 상부 기판(120-3)은 하부 기판(110-3)에 비해 평면상에서 더 큰 넓이를 가질 수 있다. 하부 기판(110-3) 및 상부 기판(120-3)은 도 3, 도 5, 및 도 7을 참조하여 설명하였으므로, 구체적인 설명을 생략한다.
광원 유닛(200-A)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 광원 유닛(200)과 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.
바텀 샤시(BC)는 내부에 수납 공간을 갖고, 수납 공간 내에 표시 패널(100-3) 및 광원 유닛(200-A)을 수납할 수 있다. 바텀 샤시(BC)는 바닥부(BC1)와 측벽부(BC2)를 포함할 수 있다.
광원 유닛(200-A)은 바텀 샤시(BC)의 측벽부(BC2)에 배치될 수 있다. 하부 기판(110-3)은 바닥부(BC1) 상에 배치될 수 있다.
연성인쇄회로기판(FPC)은 상부 기판(120-3)에 부착되어 바텀 샤시(BC) 하부로 벤딩될 수 있다. 연성인쇄회로기판(FPC)은 표시 패널(100-3) 및 인쇄회로기판(PTB)을 전기적으로 연결시킨다. 연성인쇄회로기판(FPC)은 베이프 필름(11)과 베이스 필름에 형성된 집적 회로 칩(12)을 포함할 수 이다.
인쇄회로기판(PTB)은 바텀 샤시(BC)의 바닥부(BC1) 하부에 배치될 수 있다. 인쇄회로기판(PTB)은 표시 패널(100)을 구동하기 위한 역할을 한다. 인쇄회로기판(PTB)은 상부 기판(120-3)에 구동 신호를 제공할 수 있다. 인쇄회로기판(PTB)은 구동 기판(미도시)과 구동 기판(미도시) 상에 실장된 다수의 회로 부품들(미도시)를 포함할 수 있다.
모듈 프레임(MF)은 표시 패널(100-3), 광원 유닛(200-A), 바텀 샤시(BC), 연성인쇄회로기판(FPC), 및 인쇄회로기판(PTB)을 수납할 수 있다.
모듈 프레임(MF)은 바닥 프레임(MF1) 및 측벽 프레임(MF2)을 포함할 수 있다. 바닥 프레임(MF1)은 평탄할 수 있다. 측벽 프레임(MF2)은 바닥 프레임(MF1)의 가장자리로부터 제3 방향(DR3)으로 연장된다. 측벽 프레임(MF2)은 상부 기판(120-3)의 측면을 커버할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 11을 참조하면, 표시 장치의 제조 방법은, 출광 패턴들을 갖는 하부 기판을 형성하는 단계(S10), 상부 기판을 형성하는 단계(S20), 액정층을 형성하는 단계(S30), 및 하부 기판의 일측면에 광원 유닛을 배치하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 11을 참조하면, 하부 기판을 형성하는 단계(S10)는 제1 기판(SB1) 상에 출광 패턴들(OP)을 형성하는 단계, 출광 패턴들(OP) 상에 제1 편광층(PL1)을 형성하는 단계, 및 제1 편광층(PL1) 상에 공통 전극(CE)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 편광층(PL1)은 증착 공정 및 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다.
상부 기판을 형성하는 단계(S20)는 제2 기판(SB2) 상에 구동층(DRV)을 형성하는 단계, 구동층(DRV) 상에 화소 전극(PE)을 형성하는 단계, 화소 전극(PE) 상에 제2 편광층(PL2)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
액정층을 형성하는 단계(S30)는 액정을 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이에 공급할 수 있다. 이후, 실링 부재(SL)를 하부 기판(110)과 상부 기판(120) 사이에 형성하여 공급된 액정을 밀봉할 수 있다.
광원 유닛을 배치하는 단계(S40)는 광원(LG)을 제1 기판(SB1)의 입사면(S3)에 인접하게 배치한다.
도 12a 내지 도 12c는 제1 기판 상에 출광 패턴들을 형성하는 단계를 순차적으로 도시한 도면들이다.
도 3 및 도 12a를 참조하면, 제1 기판(SB1) 상에 희생층(SCR)을 형성한다. 희생층(SCR)은 절연물질을 증착하고, 포토리소그래피 공정을 이용하여 패터닝하여 형성할 수 있다. 희생층(SCR)의 측면 경사각은 60° 내지 70° 일 수 있다. 희생층(SCR)은 이후 제거되어 제1 공간(ASC)을 형성하기 위한 것이다.
도 12b를 참조하면, 희생층(SCR) 상에 출광 패턴들(OP)을 형성한다. 출광 패턴들(OP)은 제1 기판(SB1)의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고, 투명한 물질로 이루어질 수 있다.
도 12c를 참조하면, 희생층(SCR)을 제거할 수 있다. 희생층(SCR)을 제거함으로써 출광 패턴들(OP) 각각의 내부에는 제1 공간(ASC)이 형성될 수 있다. 제1 공간(ASC)은 공기로 채워질 수 있다.
도 13은 보조 패턴들을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.
도 11에 도시된 하부 기판을 형성하는 단계(S10)는 출광 패턴들(OP) 상에 보조 패턴들(AXP)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
보조 패턴들(AXP)은 출광 패턴들(OP)의 경사 부분들(OP2) 사이에 형성할 수 있다. 보조 패턴들(AXP)은 출광 패턴들의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고, 투명한 물질로 이루어질 수 있다.
한편 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
1000: 표시 장치 100: 표시 패널
110: 하부 기판 120: 상부 기판
200: 광원 유닛 OP: 출광 패턴들
ASC: 제1 공간 BSC: 제2 공간

Claims (20)

  1. 하부 기판;
    상기 하부 기판과 마주하는 상부 기판;
    상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 배치된 액정층; 및
    상기 하부 기판의 일측면을 향해 광을 출사하는 광원을 포함하고,
    상기 하부 기판은,
    상기 광원에서 출사된 상기 광이 입사되는 입사면을 갖는 제1 기판; 및
    상기 제1 기판의 상면에 접촉하고, 각각이 내부에 공기로 채워진 제1 공간을 제공하는 출광 패턴들을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공간은 상기 출광 패턴들 각각과 상기 제1 기판에 의해 둘러싸이고, 상기 제1 공간은 상기 제1 기판의 상기 입사면에 수직한 방향 및 상기 제1 기판의 상면에 수직한 방향이 이루는 평면상에서 사다리꼴 형상을 갖는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 출광 패턴들 각각은 상기 제1 기판의 굴절률과 동일하거나 상기 제1 기판의 굴절률 보다 큰 굴절률을 갖는 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 출광 패턴들 각각은,
    상기 제1 기판과 평행하고, 상기 제1 기판으로부터 이격된 평탄 부분; 및
    상기 평탄 부분으로부터 연장되고, 상기 제1 기판에 접촉하고, 상기 제1 기판에 경사지게 배치된 경사 부분을 포함하는 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 기판의 상기 입사면에 수직한 제1 방향으로 상기 제1 기판과 상기 광원은 서로 인접하고,
    상기 경사 부분은 복수 개로 제공되고,
    상기 경사 부분들은 상기 제1 방향으로 서로 마주하는 상기 평탄 부분의 두 변들에 각각 연결되는 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 경사 부분들과 상기 제1 기판이 이루는 경사각 중 상기 출광 패턴들의 내각은 60° 내지 70°인 표시 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 평탄 부분과 상기 경사 부분은 서로 동일한 두께를 갖는 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 출광 패턴들 중 서로 인접한 두 개의 출광 패턴들 사이에 공기로 채워진 제2 공간이 제공되는 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하부 기판은, 상기 출광 패턴들 중 서로 인접한 두 개의 출광 패턴들 사이에 배치된 보조 패턴을 더 포함하는 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 출광 패턴들 각각은 상기 보조 패턴과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하부 기판은, 상기 출광 패턴들의 경사 부분들을 서로 연결하고, 상기 제1 기판에 접촉하는 연결 패턴을 더 포함하는 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연결 패턴은 상기 출광 패턴들과 일체의 형상을 갖는 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 하부 기판은 상기 출광 패턴들 상에 배치되고, 입사된 광을 선편광시키는 제1 편광층을 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 하부 기판은 상기 제1 편광층 상에 배치된 공통 전극을 더 포함하고,
    상기 상부 기판은,
    제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 배치된 구동층;
    상기 구동층 상에 배치되고, 상기 구동층으로부터 화소 전압을 수신하는 화소 전극; 및
    상기 제2 기판을 사이에 두고 상기 화소 전극과 마주하게 배치되고, 입사된 광을 선편광시키는 제2 편광층을 포함하는 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 상부 기판은,
    제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 배치된 구동층;
    상기 구동층 상에 배치되고, 상기 구동층으로부터 화소 전압을 수신하는 화소 전극;
    상기 화소 전극과 마주하게 배치되고, 상기 화소 전극과 절연되는 공통 전극; 및
    상기 제2 기판을 사이에 두고 상기 화소 전극과 마주하게 배치되고, 입사된 광을 선편광시키는 제2 편광층을 포함하는 표시 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 하부 기판은,
    상기 출광 패턴들 상에 배치된 구동층; 및
    상기 구동층 상에 배치되고, 상기 구동층으로부터 화소 전압을 수신하는 화소 전극을 더 포함하고,
    상기 상부 기판은,
    제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 배치되고, 상기 화소 전극과 마주하는 공통 전극; 및
    상기 제2 기판을 사이에 두고 상기 공통 전극과 마주하게 배치되고, 입사된 광을 선편광시키는 제2 편광층을 포함하는 표시 장치.
  17. 하부 기판을 형성하는 단계;
    상기 하부 기판에 마주하는 상부 기판을 형성하는 단계;
    상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계; 및
    상기 하부 기판의 일측면에 인접하게 광원 유닛을 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 하부 기판을 형성하는 단계는, 제1 기판 상에 출광 패턴들을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 출광 패턴들 각각은 내부에 제1 공간을 제공하고, 상기 제1 공간은 공기로 채워진 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 하부 기판을 형성하는 단계는,
    상기 제1 기판 상에 희생층을 형성하는 단계; 및
    상기 희생층을 제거하는 단계를 더 포함하고,
    상기 출광 패턴들을 형성하는 단계는 상기 희생층 상에 투명 물질을 형성하는 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 희생층이 제거되어 상기 제1 공간이 형성되는 표시 장치의 제조 방법.
  20. 하부 기판;
    상기 하부 기판과 마주하는 상부 기판;
    상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 배치된 액정층; 및
    상기 하부 기판의 일측면을 향해 광을 출사하는 광원을 포함하고,
    상기 하부 기판은,
    상기 광원에서 출사된 상기 광이 입사되는 입사면을 갖는 제1 기판; 및
    상기 제1 기판의 상면에 접촉하고, 각각이 내부에 공기로 채워진 제1 공간을 제공하는 출광 패턴들을 포함하고,
    상기 제1 기판의 상기 상면은 상기 출광 패턴들과 접촉하는 투과 영역 및 상기 제1 공간에 접촉하는 반사 영역을 갖는 표시 장치.
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