KR20190020251A - 광학 부재 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

광학 부재 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

광학 부재 및 이를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 광학 부재는 상면, 하면, 및 상기 상면 및 상기 하면을 입체적으로 연결하고 상기 상면 및 상기 하면에 비하여 작은 면적을 갖는 측면을 포함하는 도광판, 상기 도광판의 상기 측면 상에 배치되고, 상기 도광판보다 낮은 굴절률을 갖는 저굴절층, 및 상기 저굴절층 상에 배치되고, 제1 파장의 빛을 제공받아 상기 제1 파장의 빛과 파장 영역이 상이한 제2 파장의 빛으로 변환하는 파장 변환층을 포함하되, 상기 저굴절층은 상기 도광판의 상기 측면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면 및 엣지를 포함하고, 상기 파장 변환층은 상기 저굴절층의 상기 타면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면, 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하는 측면을 포함한다.

Description

광학 부재 및 이를 포함하는 표시 장치{Optical member and display including the same}
본 발명은 광학 부재 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 백라이트 어셈블리로부터 빛을 받아 영상을 표시한다. 일부 백라이트 어셈블리는 광원과 도광판을 포함한다. 도광판은 광원으로부터 빛을 받아 표시 패널 측으로 빛의 진행 방향을 가이드한다. 일부 제품은 광원에서 제공되는 빛이 백색이고, 이 백색의 빛을 표시 패널에 있는 컬러 필터로 필터링해서 색상을 구현한다.
최근에는 액정 표시 장치의 색재현성 등 화질을 개선하기 위해 파장 변환 필름을 적용하는 것이 연구되고 있다. 통상 광원으로 청색 광원을 사용하고 파장 변환 필름을 도광판 상부에 배치하여 백색의 빛으로 변환시킨다. 파장 변환 필름은 파장 변환 입자를 포함하는데, 파장 변환 입자는 일반적으로 수분에 취약하여 배리어 필름으로 파장 변환 입자를 보호한다. 그런데, 배리어 필름은 가격이 비싸고, 두께를 증가시키는 원인이 될 수 있다. 또한, 도광판에 파장 변환 필름을 적층하여야 하므로 복잡한 조립 공정이 요구될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광 가이드 기능과 밀봉된 파장 변환층을 갖는 광학 부재를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 광 가이드 기능과 밀봉된 파장 변환층을 갖는 광학 부재를 포함하는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 광학 부재는 상면, 하면, 및 상기 상면 및 상기 하면을 입체적으로 연결하고 상기 상면 및 상기 하면에 비하여 작은 면적을 갖는 측면을 포함하는 도광판, 상기 도광판의 상기 측면 상에 배치되고, 상기 도광판보다 낮은 굴절률을 갖는 저굴절층, 및 상기 저굴절층 상에 배치되고, 제1 파장의 빛을 제공받아 상기 제1 파장의 빛과 파장 영역이 상이한 제2 파장의 빛으로 변환하는 파장 변환층을 포함하되, 상기 저굴절층은 상기 도광판의 상기 측면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면 및 엣지를 포함하고, 상기 파장 변환층은 상기 저굴절층의 상기 타면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면, 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하는 측면을 포함한다.
여기서, 상기 파장 변환층의 타면 상에 배치되고, 상기 파장 변환층의 상기 타면, 상기 파장 변환층의 상기 측면, 및 상기 저굴절층의 상기 엣지를 덮는 패시베이션층을 포함할 수 있다.
상기 저굴절층의 상기 일면은 상기 도광판의 상기 측면에 접촉할 수 있다.
또한, 상기 패시베이션층은 상기 도광판에 접촉할 수 있다.
상기 패시베이션층은 상기 제1 파장의 빛은 통과시키고, 상기 제2 파장의 빛은 반사시킬 수 있다.
상기 파장 변환층의 상기 측면은 상기 저굴절층의 상기 엣지에 정렬되거나 그보다 내측에 위치할 수 있다.
상기 저굴절층의 상기 엣지와 상기 파장 변환층의 상기 측면은 상기 도광판의 상기 상면과 상기 도광판의 상기 하면에 정렬되거나 그보다 내측에 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 파장 변환층과 상기 저굴절층 사이에 배치되고, 상기 파장 변환층의 일면과 상기 파장 변환층의 측면을 덮는 패시베이션층을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 파장 변환층의 상기 타면 상에 배치되고, 상기 제1 파장의 빛은 통과시키되 상기 제2 파장의 빛은 반사시키는 컬러 필터층을 포함할 수 있다.
상기 컬러 필터층은 상기 파장 변환층의 상기 타면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면, 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하는 측면을 포함하고, 상기 패시베이션층은 상기 컬러 필터층의 측면을 덮을 수 있다.
상기 컬러 필터층은 무기 물질로 이루어진 복수의 적층막을 포함할 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 상면, 하면, 및 상기 상면과 상기 하면을 입체적으로 연결하는 측면을 포함하는 도광판, 상기 도광판의 상기 측면 상에 배치되고, 상기 도광판보다 낮은 굴절률을 갖는 저굴절층, 상기 저굴절층 상에 배치되고, 제1 파장의 빛을 제공받아 상기 제1 파장의 빛과 파장 영역이 상이한 제2 파장의 빛으로 변환하는 파장 변환층, 및 상기 파장 변환층 상에 배치되는 패시베이션층을 포함하는 광학 부재, 상기 도광판의 상기 측면에 인접하여 배치되는 광원, 및 상기 도광판의 상기 상면 상에 배치되는 표시 패널을 포함하되, 상기 저굴절층은 상기 도광판의 상기 측면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면 및 엣지를 포함하고, 상기 파장 변환층은 상기 저굴절층의 상기 타면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면, 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하는 측면을 포함한다.
상기 패시베이션층은 상기 파장 변환층의 상기 타면 상에 배치되고, 상기 파장 변환층의 상기 타면, 상기 파장 변환층의 상기 측면, 및 상기 저굴절층의 상기 엣지를 덮을 수 있다.
상기 패시베이션층은 상기 제1 파장의 빛은 통과시키되 상기 제2 파장의 빛은 반사할 수 있다.
상기 패시베이션층은 상기 파장 변환층과 상기 저굴절층 사이에 배치되고, 상기 파장 변환층의 상기 일면과 상기 파장 변환층의 상기 측면을 덮을 수 있다.
상기 저굴절층의 상기 엣지와 상기 파장 변환층의 상기 측면은 실질적으로 정렬되고, 상기 파장 변환층의 상기 측면은 상기 저굴절층의 상기 타면에 대하여 수직으로 교차할 수 있다.
상기 파장 변환층의 상기 측면과 중첩하고, 상기 도광판의 상기 상면과 실질적으로 평행하게 배치되는 광투과 저지 패턴을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 광학 부재는 일면, 타면 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하고, 상기 일면 및 상기 타면에 비하여 면적이 작은 측면을 포함하는 베이스 부재, 상기 베이스 부재의 상기 일면 상에 배치되고, 상기 베이스 부재의 상기 일면과 마주하는 타면, 상기 타면과 대향하는 일면, 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하고 상기 일면 및 상기 타면에 비하여 면적이 작은 측면을 포함하며, 제1 파장의 빛을 제공받아 상기 제1 파장의 빛과 파장 영역이 상이한 제2 파장의 빛으로 변환하는 파장 변환층, 및 상기 파장 변환층의 상기 일면 상에 배치되는 패시베이션층을 포함하되, 상기 베이스 부재의 상기 측면은 상기 파장 변환층의 상기 측면에 실질적으로 정렬되고, 상기 패시베이션층은 상기 파장 변환층의 상기 일면, 상기 파장 변환층의 상기 측면, 및 상기 베이스 부재의 상기 측면을 덮는다.
상기 베이스 부재와 상기 파장 변환층 사이에 배치되고, 상기 제1 파장의 빛은 통과시키되 상기 제2 파장의 빛은 반사시키는 컬러 필터층을 포함하되, 상기 컬러 필터층은 상기 파장 변환층의 상기 타면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하고 상기 베이스 부재의 상기 일면과 마주하는 타면, 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하는 측면을 포함하고, 상기 컬러 필터층의 상기 측면은 상기 베이스 부재의 상기 측면 및 상기 파장 변환층의 상기 측면에 정렬될 수 있다.
상기 베이스 부재는 무기 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 부재에 의하면, 일체화된 단일 부재로서 광 가이드 기능과 파장 변환 기능을 동시에 수행할 수 있으면서, 밀봉 구조에 의해 파장 변환층의 열화를 방지할 수 있다. 일체화된 단일 부재는 상대적으로 얇은 두께를 가지며, 표시 장치의 조립 공정을 단순화시킬 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 광학 부재와 광원의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 광학 부재의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 III-III'선을 따라 자른 단면도이다.
도 4 및 도 5는 다양한 실시예들에 따른 저굴절층의 단면도들이다.
도 6 내지 도 10은 또 다른 실시예들에 따른 광학 부재의 단면도들이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다.
도 13 내지 도 15는 또 다른 실시예들에 따른 광학 부재의 단면도들이다.
도 16 및 도 17은 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다.
도 18(a)는 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다.
도 18(b)는 마더 파장 변환부를 나타내는 단면도이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다.
도 21 및 도 22는 또 다른 실시예들에 따른 광학 부재의 단면도들이다.
도 23은 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다.
도 24 및 도 25는 일 실시예들에 따른 표시 장치의 단면도들이다.
도 26은 일 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 광학 부재와 광원의 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 광학 부재의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 III-III'선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 광학 부재는 도광판(10), 도광판(10)의 측면 상에 배치된 제1 저굴절층(20), 제1 저굴절층(20) 상에 배치된 파장 변환층(30), 및 파장 변환층(30) 상에 배치된 패시베이션층(40)을 포함한다. 도광판(10), 제1 저굴절층(20), 파장 변환층(30), 및 패시베이션층(40)은 일체화되어 결합할 수 있다.
도광판(10)은 빛의 진행 경로를 인도하는 역할을 한다. 도광판(10)은 대체로 다각 기둥 형상을 가질 수 있다. 도광판(10)의 평면 형상은 직사각형일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 도광판(10)은 평면 형상이 직사각형인 직육면체 형상으로서, 상면, 하면 및 4개의 측면을 포함할 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 도면에서 4개의 측면을 각각 구분할 필요가 있을 경우에는 "10s1", "10s2", "10s3", "10s4"로 표기하지만, 단순히 일 측면을 언급하기 위한 경우에는 "10s"로 표기한다.
일 실시예에서, 도광판(10)의 상면(10a)과 하면(10b)은 각각 하나의 평면상에 위치하며 상면이 위치하는 평면과 하면이 위치하는 평면은 대체로 평행하여 도광판(10)이 전체적으로 균일한 두께를 가질 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 상면이나 하면이 복수의 평면으로 이루어지거나, 상면이 위치하는 평면과 하면이 위치하는 평면이 교차할 수도 있다. 예를 들어, 쐐기형 도광판(10)과 같이 일 측면(예컨대, 입광면(10s1))에서 그에 대향하는 타 측면(예컨대, 대광면(10s3))으로 갈수록 두께가 얇아질 수 있다. 또한, 일 측면(예컨대, 입광면(10s1)) 근처에서는 그에 대향하는 타 측면(예컨대, 대광면(10s3))으로 갈수록 하면이 상향 경사져 두께가 줄어들다가, 특정 지점 이후부터는 상면과 하면이 평탄한 형상으로 형성될 수도 있다.
상면(10a) 및/또는 하면(10b)이 위치하는 평면은 각 측면(10s)이 위치하는 평면과 약 90 °의 각도를 이룰 수 있다. 몇몇 실시예에서, 도광판(10)은 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 상면(10a)과 측면(10s) 사이 및/또는 하면(10b)과 측면(10s) 사이에 경사진 모서리면을 더 포함할 수 있다. 모서리면에 대하여는 도 16 및 도 17의 실시예에서 상세히 설명하고, 이하에서는 상면(10a)과 측면(10s)이 모서리면 없이 직접 만나 90°의 각도의 갖는 경우에 대해 설명한다.
광학 부재의 일 적용예에서, 광원(400)은 도광판(10)의 적어도 일 측면(10s)에 인접하여 배치될 수 있다. 도면에서는 도광판(10)의 일 장변이 위치하는 측면에 인쇄회로기판(420)에 실장된 복수의 LED 광원(410)이 배치된 경우를 예시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 복수의 LED 광원(410)이 양 장변(10s1, 10s3)의 측면에 모두 인접 배치되거나, 일 단변 또는 양 단변의 측면(10s2, 10s4)에 인접 배치될 수도 있다 도 1의 실시예에서, 광원이 인접 배치된 도광판(10)의 일 장변의 측면은 광원의 빛이 직접 입사되는 입광면(10s1)(도면에서 설명의 편의상 '10s1'으로 표기)이 되고, 그에 대향하는 타 장변의 측면(10s3)은 대광면(10s3)(도면에서 설명의 편의상 '10s3'으로 표기)이 된다.
도광판(10)의 하면(10b)에는 산란 패턴(70)이 배치될 수 있다. 산란 패턴(70)은 도광판(10) 내부에서 전반사로 진행하는 빛의 진행 각도를 바꿔 도광판(10) 외부로 출사시키는 역할을 한다.
일 실시예에서, 산란 패턴(70)은 별도의 층이나 패턴으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 도광판(10)의 하면(10b) 상에 돌출 패턴 및/또는 오목 홈 패턴을 포함하는 패턴층을 형성하거나, 인쇄 패턴을 형성하여 산란 패턴(70)으로 기능하도록 할 수 있다.
다른 실시예에서, 산란 패턴(70)은 도광판(10) 자체의 표면 형상으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 도광판(10)의 하면(10b)에 오목홈을 형성하여 산란 패턴(70)으로서 기능하도록 할 수 있다.
산란 패턴(70)의 배치 밀도는 영역에 따라 상이할 수 있다 예를 들어, 상대적으로 진행하는 광량이 풍부한 입광면(10s1)에 인접한 영역은 배치 밀도를 작게 하고, 상대적으로 진행하는 광량이 작은 대광면(10s3)에 인접한 영역은 배치 밀도를 크게 할 수 있다.
도광판(10)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도광판(10)은 유리(glass)로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도광판(10)의 적어도 일 측면(10s)에는 제1 저굴절층(20)이 배치된다. 제1 저굴절층(20)은 도광판(10)의 측면(10s) 상에 직접 형성되어, 도광판(10)의 측면(10s)과 접촉할 수 있다. 제1 저굴절층(20)은 도광판(10)과 파장 변환층(30) 사이에 개재되어 도광판(10)의 전반사를 돕는다.
예시적인 실시예에서, 제1 저굴절층(20)은 도광판(10)의 입광면(10s1)에 배치될 수 있다. 더욱 구체적으로 설명하면, 도광판(10)에 의하여 입광면(10s1)으로부터 대광면(10s3) 측으로 효율적인 광 가이드가 이루어지기 위해서는 도광판(10)의 상면(10a) 및 하면(10b)에서 효과적인 내부 전반사가 이루어지는 것이 바람직하다. 도광판(10) 내부에서 효과적인 전반사가 이루어질 수 있는 조건 중 하나는 도광판(10)의 입광면(10s1)으로 들어온 빛이 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에 대하여 임계각보다 큰 입사각을 갖는 것이다. 도광판(10)의 입광면(10s1)에서의 출사각이 작아질수록 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에 대한 입사각이 커져 더 많은 내부 전반사가 이루어질 수 있다.
도광판(10)이 굴절률이 약 1.5인 유리로 이루어진 경우를 예로 하여 설명하면, 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)은 굴절률이 약 1인 공기층에 노출되어 있어, 약 42.4°의 임계각을 가진다. 따라서, 도광판(10)의 입광면(10s1)에서의 출사각이 47.6°보다 작아야 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에 대한 입사각이 42.4°보다 큰 값을 가질 수 있어, 충분한 전반사가 일어날 수 있다.
도광판(10)의 입광면(10s1)이 공기층에 노출되어 그와 광학적 계면을 이루는 경우, 스넬의 법칙(Snell's law)에 의해 입광면(10s1)으로 입사되는 모든 빛은 0° 내지 47.6°의 범위의 출사각을 갖는다. 즉, 도광판(10)의 입광면(10s1)이 공기층에 노출되어 있는 경우, 도광판(10)의 입광면(10s1)으로 입사하는 대부분의 빛은 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에서 전반사 할 수 있다.
반면, 도광판(10)의 입광면(10s1)에 다른 광학 기능층들이 적층되어 일체화되어 있는 경우, 광학 기능층들에 의하여 빛이 굴절되므로 도광판(10)으로 입사되는 빛의 출사각이 0° 내지 47.6° 범위를 벗어날 수 있다. 즉, 도광판(10)의 입광면(10s1)에서의 출사각이 47.6°보다 큰 경우, 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에 대한 입사각이 42.4°보다 작아지므로, 전반사가 이루어지지 못한다.
도광판(10)과 파장 변환층(30) 사이에 개재되어 도광판(10)의 측면(10s), 예컨대 입광면(10s1)과 광학적 계면을 이루는 제1 저굴절층(20)은 도광판(10)보다 낮은 굴절률을 가져 도광판(10)으로 입사되는 빛의 출사각 범위를 조절한다. 또한, 제1 저굴절층(20)은 파장 변환층(30)보다 낮은 굴절률을 가져, 파장 변환층(30)과 제1 저굴절층(20)이 이루는 광학 계면에서 일부 빛들을 전반사 시킴으로써 도광판(10)으로 입사되는 빛의 입사각 범위를 조절할 수 있다. 구체적으로, 도광판(10)의 입광면(10s1)에 대한 입사각이 지나치게 큰 빛들은 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에 대하여 임계각보다 작은 입사각 가져, 전반사가 일어나기 위한 조건을 만족하지 못한다. 제1 저굴절층(20)은 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에서 전반사를 하기 위한 충분히 작은 입사각을 가지는 빛만을 도광판(10) 내로 입사시켜, 도광판(10) 내에서 충분한 전반사가 일어나도록 돕는다.
도광판(10)의 굴절률과 제1 저굴절층(20)의 굴절률 차는 0.2 이상일 수 있다. 제1 저굴절층(20)의 굴절률이 도광판(10)의 굴절률보다 0.2 이상 작은 경우, 도광판(10)의 상면(10a)을 통해서 충분한 전반사가 이루어질 수 있다. 도광판(10)의 굴절률과 제1 저굴절층(20)의 굴절률의 차의 상한에는 제한이 없지만, 통상 적용되는 도광판(10)의 물질과 제1 저굴절층(20)의 굴절률을 고려할 때 1 이하일 수 있다.
제1 저굴절층(20)의 굴절률은 1.2 내지 1.4의 범위에 있을 수 있다. 일반적으로 고체상의 매질은 그 굴절률을 1에 가깝게 만들수록 제조 비용이 기하급수적으로 증가한다. 제1 저굴절층(20)의 굴절률이 1.2 이상이면, 지나친 제조 원가의 증가를 막을 수 있다. 또한, 제1 저굴절층(20)의 굴절률이 1.4 이하인 것이 도광판(10)으로 입사되는 빛의 출사각을 조절하는 데에 유리하다. 예시적인 실시예에서, 약 1.25의 굴절률을 갖는 제1 저굴절층(20)이 적용될 수 있다.
상술한 낮은 굴절률을 나타내기 위해 제1 저굴절층(20)은 보이드(VD)를 포함할 수 있다. 보이드(VD)는 진공으로 이루어지거나 공기층, 기체 등으로 채워질 수 있다. 보이드(VD)의 공간은 파티클(PT)이나 매트릭스(MX) 등에 의해 정의될 수 있다. 더욱 상세한 설명을 위해 도 4 및 도 5가 참조된다.
도 4 및 도 5는 다양한 실시예들에 따른 저굴절층의 단면도들이다.
일 실시예에서, 제1 저굴절층(20)은 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 파티클(PT), 파티클(PT)을 둘러싸고 전체가 하나로 연결된 매트릭스(MX) 및 보이드(VD)를 포함할 수 있다. 파티클(PT)은 제1 저굴절층(20)의 굴절률 및 기계적 강도를 조절하는 필러(filler)일 수 있다.
제1 저굴절층(20)에는 복수의 매트릭스(MX) 내부에 파티클(PT)들이 분산 배치되고, 매트릭스(MX)가 부분적으로 벌어져 해당 부위에 보이드(VD)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 파티클(PT)과 매트릭스(MX)를 용매에 혼합한 후, 건조 및/또는 경화시키면 용매가 증발하는데, 이때 매트릭스(MX) 사이사이에 보이드(VD)가 형성될 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 저굴절층(20)은 도 5에 도시된 것처럼, 파티클(PT) 없이 매트릭스(MX)와 보이드(VD)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제1 저굴절층(20)은 발포수지와 같이 전체가 하나로 연결된 매트릭스(MX) 및 그 내부에 배치된 복수의 보이드(VD)를 포함할 수도 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제1 저굴절층(20)이 보이드(VD)를 포함하는 경우, 제1 저굴절층(20)의 전체 굴절률은 파티클(PT)/매트릭스(MX)의 굴절률과 보이드(VD)의 굴절률의 사이값을 가질 수 있다. 상술한 바와 같이 보이드(VD)가 굴절률이 1인 진공이나 굴절률이 대략 1인 공기층, 기체 등으로 채워지는 경우, 파티클(PT)/매트릭스(MX)로 굴절률이 1.4 이상인 물질을 사용하더라도 제1 저굴절층(20)의 전체 굴절률은 1.4 이하의 값, 예컨대 약 1.25의 값을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 파티클(PT)은 SiO2, Fe2O3, MgF2와 같은 무기 물질로 이루어지고, 매트릭스(MX)는 폴리실록산(polysiloxane)과 같은 유기물로 이루어질 수 있지만, 그 밖의 다른 유기물이나 무기물로 이루어질 수도 있다.
다시 도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 저굴절층(20)은 도광판(10)의 측면(10s)과 마주하는 일면(20a), 상기 일면(20a)에 대향하고 파장 변환층(30)과 마주하는 타면(20b)을 포함한다. 또한, 제1 저굴절층(20)은 도광판(10)의 상면(10a)에 인접 배치되고, 도광판(10)의 일 측면(10s)에서 상기 일 측면(10s)과 대향하는 타 측면(10s)을 향해 연장된 제1 엣지(20s1), 상기 제1 엣지(20s1)와 마주하는 제3 엣지(20s3), 및 상기 제1 엣지(20s1)와 제3 엣지(20s3)를 연결하는 제2 엣지(20s2)와 제4 엣지(20s4)를 포함할 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 도면에서 제1 저굴절층(20)의 4개의 엣지를 각각 구분할 필요가 있을 경우에는 "20s1", "20s2", "20s3", "20s4"로 표기하지만, 단순히 일 엣지를 언급하기 위한 경우에는 "20s"로 표기한다.
제1 저굴절층(20)의 두께, 즉, 제1 저굴절층(20)의 일면(20a)과 타면(20b) 사이의 수직 거리는 0.4㎛ 내지 1㎛일 수 있다. 제1 저굴절층(20)의 두께가 가시광 파장 범위인 0.4㎛ 이상인 경우 도광판(10)의 측면(10s)과 실효적인 광학적 계면을 이룰 수 있어 도광판(10)의 측면(10s)에서 스넬의 법칙에 따라 출사각을 조절하는 데에 효과적일 수 있다. 제1 저굴절층(20)이 1㎛ 이하인 경우 표시 장치의 베젤을 줄이는 데에 용이하다. 예시적인 실시예에서, 제1 저굴절층(20)의 두께는 약 0.5㎛일 수 있다.
제1 저굴절층(20)은 도광판(10)의 적어도 일 측면(10s)의 대부분을 덮되, 도광판(10) 측면(10s)의 테두리 일부를 노출할 수 있다. 다시 말하면, 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)를 기준으로 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)이 돌출될 수 있다. 제1 저굴절층(20)이 노출하는 도광판(10)의 측면(10s)은 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)가 패시베이션층(40)에 의해 안정적으로 덮일 수 있는 공간을 제공한다.
제1 저굴절층(20)은 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도광판(10)의 일 측면(10s)에 제1 저굴절층(20)용 조성물을 코팅하고, 건조 및 경화하여 제1 저굴절층(20)을 형성할 수 있다. 상기 제1 저굴절층(20)용 조성물의 코팅 방법으로는 슬릿 코팅, 스핀 코팅, 롤 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯(inkjet), 젯 밸브(jet valve) 또는 패드(pad) 인쇄 방법 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 다양한 적층 방법이 적용될 수 있다.
제1 저굴절층(20)의 타면(20b)에는 파장 변환층(30)이 배치된다. 파장 변환층(30)은 입사된 적어도 일부의 빛의 파장을 변환한다. 파장 변환층(30)은 바인더층과 바인더층 내에 분산된 파장 변환 입자를 포함할 수 있다. 파장 변환층(30)은 파장 변환 입자 외에 바인더층에 분산된 산란 입자를 더 포함할 수 있다.
바인더층은 파장 변환 입자가 분산되는 매질로서, 일반적으로 바인더로 지칭될 수 있는 다양한 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 다만, 그에 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에서 파장 변환 입자 및/또는 산란 입자를 분산 배치시킬 수 있는 매질이면 그 명칭, 추가적인 다른 기능, 구성 물질 등에 상관없이 바인더층으로 지칭될 수 있다.
파장 변환 입자는 입사된 빛의 파장을 변환하는 입자로, 예를 들어 양자점(Quantum dot: QD), 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있다. 파장 변환 입자의 일 예인 양자점에 대해 상세히 설명하면, 양자점은 수 나노미터 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되며, 작은 크기로 인해 에너지 밴드 갭(band gap)이 커지는 양자 구속(quantum confinement) 효과를 나타낸다. 양자점에 밴드 갭 보다 에너지가 높은 파장의 빛이 입사하는 경우, 양자점은 그 빛을 흡수하여 들뜬 상태가 되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 바닥 상태로 떨어진다. 방출된 파장의 빛은 밴드 갭에 해당되는 값을 갖는다. 양자점의 크기와 조성 등을 조절하면, 양자 구속 효과에 의한 발광 특성을 조절할 수 있다.
양자점은 예를 들어, Ⅱ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-Ⅴ족 화합물, Ⅲ-Ⅵ족 화합물, Ⅲ-Ⅴ족 화합물, Ⅳ-Ⅵ족 화합물, Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ족 화합물 및 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ족 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
양자점은 코어(Core) 및 코어를 오버 코팅하는 쉘(Shell)을 포함하는 것일 수 있다. 코어는 이에 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, Ca, Se, In, P, Fe, Pt, Ni, Co, Al, Ag, Au, Cu, FePt, Fe2O3, Fe3O4, Si, 및 Ge 중 적어도 하나일 수 있다. 쉘은 이에 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaSe, InN, InP, InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, PbS, PbSe 및 PbTe 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
파장 변환 입자는 입사광을 서로 다른 파장으로 변환하는 복수의 파장 변환 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 파장 변환 입자는 특정 파장의 입사광을 제1 파장으로 변환하여 방출하는 제1 파장 변환 입자와 제2 파장으로 변환하여 방출하는 제2 파장 변환 입자를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 광원에서 출사되어 파장 변환 입자에 입사되는 빛은 블루 파장의 빛이고, 상기 제1 파장은 그린 파장이고, 상기 제2 파장은 레드 파장일 수 있다. 예를 들어, 상기 블루 파장은 420nm 내지 470nm에서 피크를 갖는 파장이고, 상기 그린 파장은 520nm 내지 570nm에서 피크를 갖는 파장이고, 상기 레드 파장은 620nm 내지 670nm에서 피크를 갖는 파장일 수 있다. 그러나, 블루, 그린, 레드 파장이 위 예시에 제한되는 것은 아니며, 본 기술분야에서 블루, 그린, 레드로 인식될 수 있는 파장 범위를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기 예시적인 실시예에서, 파장 변환층(30)에 입사된 블루광은 파장 변환층(30)을 통과하면서 일부는 제1 파장 변환 입자에 입사하여 그린 파장으로 변환되어 방출되고, 다른 일부는 제2 파장 변환 입자에 입사하여 레드 파장으로 변환되어 방출되며, 나머지 일부는 제1 및 제2 파장 변환 입자에 입사되지 않고, 그대로 출사될 수 있다. 따라서 파장 변환층(30)을 통과한 빛은 블루 파장의 빛, 그린 파장의 빛, 레드 파장의 빛을 모두 포함할 수 있다. 방출되는 서로 다른 파장의 빛들의 비율을 적절하게 조절하면 백색광 또는 다른 색의 출사광을 표시할 수 있다. 파장 변환층(30)에서 변환된 빛들은 좁은 범위의 특정 파장 내에 집중되고, 좁은 반치폭을 갖는 샤프한 스펙트럼을 갖는다. 따라서, 이와 같은 스펙트럼의 빛을 컬러 필터로 필터링하여 색상을 구현할 경우, 색재현성이 개선될 수 있다.
상기 예시적인 실시예와 달리, 입사광이 자외선 등과 같은 단파장의 빛이고 이를 각각 블루, 그린, 레드 파장으로 변환하는 3 종류의 파장 변환 입자가 파장 변환층(30) 내에 배치되어 백색광을 출사할 수도 있다.
파장 변환층(30)은 산란 입자를 더 포함할 수 있다. 산란 입자는 비양자점 입자로서, 파장 변환 기능이 없는 입자일 수 있다. 산란 입자는 입사된 빛을 산란시켜 더 많은 입사광이 파장 변환 입자 측으로 입사될 수 있도록 한다. 산란 입자로는 TiO2, SiO2 등이 사용될 수 있다.
파장 변환층(30)은 제1 저굴절층(20)과 마주하는 일면(30a), 상기 일면(30a)에 대향하는 타면(30b), 및 상기 일면(30a)과 타면(30b)을 입체적으로 연결하는 측면들(30s)을 포함한다. 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 제1 내지 제4 측면(30s1, 30s2, 30s3, 30s4)을 포함할 수 있다. 제1 측면(30s1)은 도광판(10)의 상면(10a)과 인접하고, 도광판(10)의 제2 측면(10s2)에서 제4 측면(10s4) 방향으로 연장되는 측면으로 정의된다. 파장 변환층(30)의 제1 측면(30s1)은 제1 저굴절층(20)의 제1 엣지(20s1)에 인접하며, 제1 엣지(20s1)와 동일한 방향으로 연장될 수 있다. 파장 변환층(30)의 제1 측면(30s1)과 대향하며 도광판(10)의 하면(10b)과 인접한 측면을 제3 측면(30s3)이라 하고, 제1 측면(30s1)과 제3 측면(30s3)을 연결하는 양 측면을 제2 측면(30s2) 및 제4 측면(30s4)이라 한다.
파장 변환층(30)은 제1 저굴절층(20)보다 두꺼울 수 있다. 파장 변환층(30)의 두께는 약 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 파장 변환층(30)의 두께는 약 10㎛일 수 있다. 여기서 파장 변환층(30)의 두께라 함은 파장 변환층(30)의 일면(30a)과 타면(30b) 사이의 수직 거리를 의미한다.
파장 변환층(30)은 제1 저굴절층(20)의 타면(20b)을 덮으며, 제1 저굴절층(20)과 완전히 오버랩 될 수 있다. 파장 변환층(30)의 일면(30a)은 제1 저굴절층(20)의 타면(20b)에 직접 접할 수 있다.
파장 변환층(30)의 측면(30s)은 도광판(10)의 측면(10s)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 제1 저굴절층(20)이 일정 두께 이상으로 형성되어 측면을 포함하는 경우, 파장 변환층(30)의 측면(30s) 경사각은 제1 저굴절층(20)의 측면 경사각보다 작을 수 있다. 후술하는 바와 같이 파장 변환층(30)을 슬릿 코팅 등의 방법으로 형성할 경우, 상대적으로 두꺼운 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 제1 저굴절층(20)의 측면보다 완만한 경사각을 가질 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니고, 형성 방법에 따라서는 파장 변환층(30)의 측면(30s) 경사각이 제1 저굴절층(20)의 측면 경사각과 실질적으로 동일하거나 작을 수 있다.
파장 변환층(30)은 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 저굴절층(20)이 형성된 도광판(10) 상에 파장 변환 조성물을 슬릿 코팅하고, 건조 및 경화하여 파장 변환층(30)을 형성할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 다양한 적층 방법이 적용될 수 있다.
제1 저굴절층(20)과 파장 변환층(30) 상에는 패시베이션층(40)이 배치된다. 패시베이션층(40)은 수분 및/또는 산소(이하, '수분/산소'로 칭함)의 침투를 막는 역할을 할 수 있다.
패시베이션층(40)은 단일 막으로 형성되거나, 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 패시베이션층(40)이 다중막인 경우 도 3과 같이 순차 적층된 제1 패시베이션막(40_1), 제2 패시베이션막(40_2), 및 제3 패시베이션막(40_3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 패시베이션막 (40_1, 40_2, 40_3)의 측면은 상호 정렬될 수도 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 어느 하나가 다른 것에 비해 돌출될 수도 있다. 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 3개의 막이 적층된 경우를 예시하였으나, 다중막으로 이루어진 패시베이션층(40)은 2개의 막 또는 4개 이상의 다중막을 포함할 수 있다.
패시베이션층(40)은 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물이나, 광투과율이 확보된 금속 박막 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 패시베이션층(40)은 실리콘 질화물 단일층으로 이루어질 수 있다.
다른 실시예에서, 패시베이션층(40)은 실리콘 질화물과 실리콘 산화물을 포함하는 다중막으로 이루어질 수 있다. 패시베이션층(40)이 실리콘 질화물과 실리콘 산화물이 교대로 적층된 다중막인 경우 특정 파장은 투과시키고, 상기 특정 파장 이외의 빛은 반사하는 컬러 필터 기능을 더 수행할 수 있다. 다만, 상기 물질에 제한되는 것은 아니고, 패시베이션층(40)이 굴절율을 달리하는 물질이 교대로 적층된 구성을 가지는 경우에는 컬러 필터 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 컬러 필터 기능을 수행하는 패시베이션층(40)은 광원으로부터 출사된 제1 파장의 빛은 통과시키되, 제1 파장의 빛과 파장 영역이 상이한 제2 파장의 빛과 제3 파장의 빛은 반사시킬 수 있다. 예컨대, 패시베이션층(40)은 광원에서 출사된 블루 파장의 빛은 투과시키되, 파장 변환층(30)에서 변환된 그린 파장의 빛과 레드 파장의 빛은 반사할 수 있다. 패시베이션층(40)은 제1 파장의 빛을 60% 이상 투과시키고, 제2 파장의 빛 및 제3 파장의 빛을 60% 이상 반사할 수 있다.
패시베이션층(40)이 컬러 필터 기능을 더 수행하는 경우, 파장 변환층(30)에서 산란되어 입광면(10s1) 이외의 방향으로 진행하는 빛들을 다시 입광면(10s1) 측으로 되돌려 놓음으로써 입광 효율을 개선할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
이하에서는 패시베이션층(40)이 수분/산소의 침투를 막는 기능뿐만 아니라 컬러 필터의 기능도 겸비하는 경우를 예로 하여 설명한다.
패시베이션층(40)은 적어도 일 측면부에서 제1 저굴절층(20)과 파장 변환층(30)을 완전히 덮을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 패시베이션층(40)은 모든 측면부에서 제1 저굴절층(20)과 파장 변환층(30)을 완전히 덮을 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
패시베이션층(40)은 파장 변환층(30)에 완전히 중첩하고 파장 변환층(30)의 타면(30b)을 덮고, 그로부터 외측으로 더 연장되어 파장 변환층(30)의 측면(30s)과 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)까지 덮는다. 패시베이션층(40)은 파장 변환층(30)의 타면(30b), 측면(30s) 및 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)와 접촉할 수 있다. 패시베이션층(40)은 제1 저굴절층(20)이 노출하는 도광판(10)의 테두리 측면에까지 연장되어, 패시베이션층(40) 테두리 부위의 일부가 도광판(10)의 측면(10s)에 직접 접할 수 있다. 일 실시예에서, 패시베이션층(40)의 측면(40s)은 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에 정렬될 수 있다. 패시베이션층(40)의 측면(40s) 경사각은 파장 변환층(30)의 측면(30s) 경사각보다 클 수 있다. 나아가, 제1 저굴절층(20)이 측면을 포함하는 경우, 패시베이션층(40)의 측면(40s) 경사각은 제1 저굴절층(20)의 측면 경사각보다 클 수 있다.
패시베이션층(40)의 두께는 파장 변환층(30)보다 작고 제1 저굴절층(20)과 유사하거나 그보다 작을 수 있다. 패시베이션층(40)의 두께는 0.1㎛ 내지 2㎛일 수 있다. 패시베이션층(40)의 두께가 0.1㎛ 이상이면 특정 파장의 빛을 반사시키는 데에 효과적이며, 수분/산소 침투 방지 기능을 발휘할 수 있다. 패시베이션층(40)의 두께가 0.3㎛ 이상이면 실효적인 반사 기능을 가질 수 있다. 패시베이션층(40)의 두께가 2㎛ 이하인 것이 박막화 및 투과율 관점에서 유리하다. 예시적인 실시예에서, 패시베이션층(40)의 두께는 약 0.4㎛일 수 있다.
패시베이션층(40)은 파장 변환층(30), 특히 그에 포함된 파장 변환 입자를 수분/산소로부터 보호할 수 있다. 파장 변환 필름의 경우 파장 변환층(30)의 일면 및 타면에 배리어 필름을 적층하여 파장 변환층(30)으로의 수분/산소 침투를 막지만, 본 실시예의 경우 배리어 필름 없이 파장 변환층(30)이 직접 배치되므로 배리어 필름을 대신하여 파장 변환층(30)을 보호하는 밀봉 구조가 필요하다. 상기 밀봉 구조는 패시베이션층(40)과 도광판(10)에 의해 구현될 수 있다.
파장 변환층(30)에 수분이 침투할 수 있는 게이트는 파장 변환층(30)의 일면(30a), 측면(30s), 및 타면(30b)이다. 상술한 것처럼, 파장 변환층(30)의 측면(30s) 및 타면(30b)은 패시베이션층(40)에 의해 덮여 보호되므로 수분/산소 침투가 차단되거나 적어도 감소(이하, '차단/저감'이라 칭함)할 수 있다.
한편, 파장 변환층(30)의 일면(30a)은 제1 저굴절층(20)의 타면(20b)과 맞닿아 있는데, 제1 저굴절층(20)이 보이드(VD)를 포함하거나 유기 물질로 이루어질 경우 제1 저굴절층(20) 내부에서 수분 등의 이동이 가능하므로, 그를 통해 파장 변환층(30)의 일면(30a)으로 수분/산소 침투가 이루어질 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 제1 저굴절층(20)도 밀봉되는 구조를 가지므로, 파장 변환층(30)의 일면(30a)을 통한 수분/산소 침투가 원천적으로 차단될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)는 패시베이션층(40)에 의해 덮여 보호되므로 제1 저굴절층(20) 엣지(20s)를 통한 수분/산소 침투가 차단/저감될 수 있다. 제1 저굴절층(20)이 파장 변환층(30)보다 돌출되어 타면(20b)의 일부가 노출되더라도 해당 부위는 패시베이션층(40)에 의해 덮여 보호되므로, 이를 통한 수분/산소 침투도 차단/저감될 수 있다. 제1 저굴절층(20)의 일면(20a)은 도광판(10)에 맞닿아 있다. 도광판(10)이 유리 등과 같은 무기 물질로 이루어질 경우 패시베이션층(40)과 마찬가지로 수분/산소 침투를 차단/저감시킬 수 있다. 결국, 제1 저굴절층(20)과 파장 변환층(30)의 적층체는 표면이 패시베이션층(40)과 도광판(10)에 의해 둘러싸여 밀봉되므로, 비록 제1 저굴절층(20) 내부에 수분/산소 이동 경로가 마련되어 있다고 하더라도 수분/산소 침투 자체가 상기 밀봉 구조에 의해 차단/저감될 수 있어, 수분/산소에 의한 파장 변환 입자의 열화를 방지하거나 적어도 완화시킬 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 패시베이션층(40)은 컬러 필터 기능을 더 수행할 수 있다. 파장 변환층(30) 내에서 파장이 변환된 빛은 다양한 방향으로 출사될 수 있는데, 패시베이션층(40)은 이러한 빛들을 반사하여 도광판(10) 측으로 안내 할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 일부 입사광은 파장 변환층(30)에 입사된 후 파장 변환 입자와 충돌하여 파장이 변환되어 방출될 때, 그 방출 방향은 무작위인 산란 특성을 갖는다. 즉, 파장 변환 입자와 충돌한 후 방출되는 그린, 레드 파장의 빛은 도광판(10) 이외의 방향으로 진행할 수 있다. 만약, 패시베이션층(40)이 없다면 상기 도광판(10) 이외의 방향으로 진행하는 빛은 그대로 표시 장치 외부로 새어나가 빛샘으로 인식될 수 있다. 또한, 광원에서 출사된 블루 파장의 빛은 파장 변환 입자와 충돌하지 않으므로, 대부분 도광판(10)을 향하여 진행하는 반면, 그린, 레드 파장의 빛은 일부만이 도광판(10)을 향하여 진행하므로, 도광판(10) 내에 입사되는 파장별 빛의 양이 상이해 질 수 있다. 패시베이션층(40)은 파장 변환층(30)의 타면(30b) 및 측면(30s)을 커버하여, 파장 변환층(30)의 타면(30b) 및 측면(30s) 방향(즉, 도광판(10) 이외의 방향)으로 진행하는 그린, 레드 파장의 빛을 반사하여, 패시베이션층(40) 외부로 새어나가지 않도록 막을 수 있다. 패시베이션층(40)에 의해 반사된 빛들은 파장 변환층(30)의 일면(30a), 즉 도광판(10) 측으로 진행할 수 있다. 그에 따라, 도광판(10) 내로 입사되는 파장별 빛의 양이 유사해지며, 빛샘 현상이 개선될 수 있다.
패시베이션층(40)은 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 저굴절층(20)과 파장 변환층(30)이 순차 형성된 도광판(10) 상에 화학 기상 증착 방법을 이용하여 패시베이션층(40)을 형성할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 다양한 적층 방법이 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 광학 부재는 일체화된 단일 부재로서 광 가이드 기능과 파장 변환 기능을 동시에 수행할 수 있다. 일체화된 단일 부재는 표시 장치의 조립 공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, 광학 부재는 도광판(10)의 일 측면(10s), 예컨대 입광면(10s1)에 제1 저굴절층(20)을 배치함으로써, 도광판(10)으로 입사되는 빛의 출사각을 조절하여 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에서 전반사가 효과적으로 이루어지도록 한다. 아울러, 제1 저굴절층(20)과 파장 변환층(30)을 패시베이션층(40)으로 밀봉함으로써, 파장 변환층(30)의 열화를 방지할 수 있으며, 패시베이션층(40)이 컬러 필터 기능을 더 수행하는 경우 도광판(10)으로의 입광 효율을 높일 수 있다.
또한, 광학 부재의 파장 변환층(30)과 그 밀봉 구조는 별도의 필름으로 제공되는 파장 변환 필름보다 제조 단가를 낮추고 표시 장치의 베젤을 감소시킬 수 있다. 일 예로, 파장 변환 필름은 파장 변환층(30) 일면 및 타면에 배리어 필름을 부착하는데, 배리어 필름은 고가일 뿐만 아니라, 두께도 110㎛ 이상으로 두꺼워, 파장 변환 필름의 전체 두께는 약 270㎛에 이른다. 이에 반해, 본 실시예에 따른 광학 부재의 경우 제1 저굴절층(20)을 약 0.5㎛, 패시베이션층(40)을 약 0.4㎛의 두께로 형성할 수 있으므로, 광학 부재 전체 두께를 약 0.6mm 이하의 수준으로 유지할 수 있어, 이를 채용하는 표시 장치의 베젤 영역을 감소시킬 수 있다. 또한, 광학 부재는 고가의 배리어 필름을 생략할 수 있어 제조 단가도 파장 변환 필름보다 저렴한 수준으로 관리할 수 있다.
이하, 광학 부재에 관한 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 이미 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략화하고, 차이점을 위주로 설명하기로 한다. 이하의 몇몇 도면에서는 광학 부재의 일 측면부에서의 배치/정렬 관계를 도시하지만, 복수의 측면부 또는 모든 측면부에 동일한 구조가 적용될 수 있고, 다양한 측면부 구조가 조합되어 적용될 수도 있다. 각 구조는 의도적으로 얻어질 수도 있지만, 제조 과정에서 의도치 않게 얻어질 수도 있다.
도 6 내지 도 10은 또 다른 실시예들에 따른 광학 부재의 단면도들이다. 도 6 내지 도 10의 실시예들은 광학 부재의 각 구성들의 배치 및 정렬 관계가 다양하게 변형될 수 있음을 예시한다.
도 6은 광학 부재(101)의 패시베이션층(40)의 측면(40s)이 대체로 하나의 평면 상에 정렬될 수 있음을 예시한다. 예를 들어, 도 6에 도시된 것처럼 패시베이션층(40)의 측면(40s)이 배치되는 평면과 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)이 배치되는 평면이 실질적으로 정렬될 수 있다.
예를 들어, 제1 저굴절층(20)에 의해 노출된 도광판(10) 측면(10s)의 폭과 패시베이션층(40)의 두께가 유사할 경우, 패시베이션층(40)의 측면(40s)은 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)과 동일 평면상에 배치될 수 있다. 즉, 패시베이션층(40)의 측면(40s)이 서로 다른 평면 상에 불연속 적으로 배치된 도2의 실시예와 달리, 패시베이션층(40)의 측면(40s)은 대체로 하나의 평면 상에서 연속적으로 연장될 수 있다.
도 7은 광학 부재(102)의 패시베이션층(40)이 제1 저굴절층(20)에 의해 노출된 도광판(10)의 측면(10s)을 전부 덮지 않을 수 있음을 예시한다. 즉, 도 3의 실시예와 달리 패시베이션층(40)의 측면(40s)이 도광판(10)의 측면(10s)에 정렬되지 않고 그 내측에 위치할 수 있다. 패시베이션층(40)을 형성할 때, 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에 패시베이션 물질이 증착되는 것을 방지하기 위해 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)으로부터 일정한 마진을 두고 증착 공정을 수행하는 경우에 이와 같은 구조가 형성될 수 있다. 이 경우에도 패시베이션층(40)이 파장 변환층(30)과 제1 저굴절층(20)을 모두 덮고 있는 한 밀봉 구조가 유지될 수 있다.
도 8 및 도 9는 광학 부재(103, 104)의 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)와 파장 변환층(30)의 측면(30s)이 정렬되지 않을 수 있음을 예시한다.
예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 광학 부재(103)의 파장 변환층(30)의 측면(30s)이 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)보다 내측에 배치될 수 있다. 즉, 파장 변환층(30)의 측면(30s)을 기준으로 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)는 외측으로 돌출될 수 있다. 이와 같은 구조는 파장 변환층(30)이 전반사 효율을 높이는 제1 저굴절층(20) 상에 안정적으로 배치될 수 있도록 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)로부터 일정한 마진을 두고 파장 변환층(30)을 형성하는 경우에 얻어질 수 있다. 이 경우에도 패시베이션층(40)이 파장 변환층(30)과 제1 저굴절층(20)을 모두 덮고 있으므로 밀봉 구조가 유지될 수 있다.
다른 예로, 도 9에 도시된 바와 같이, 광학 부재(104)의 파장 변환층(30)의 측면(30s)이 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)보다 외측으로 더 돌출될 수 있다. 외측으로 돌출된 파장 변환층(30)은 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)를 덮고, 일부가 도광판(10)의 측면(10s)에 직접 접할 수 있다. 이 경우에도 패시베이션층(40)이 파장 변환층(30)의 측면(30s)을 덮고 있고, 돌출된 파장 변환층(30)의 일면(30a) 부위가 도광판(10)에 의해 보호되므로 밀봉 구조가 유지될 수 있다. 도 9의 실시예의 경우, 비록 광학 부재(104)의 테두리 부위에서 파장 변환층(30)이 도광판(10)의 측면(10s)에 직접 접한 부분은 출사각이 조절되지 않을 수도 있지만, 광학 부재(104)가 위치한 측에서 도광판(10)의 상면(10a) 테두리에 광투과 저지 패턴이나 기타 차광 부재를 적용하는 경우에는 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 도광판(10)의 하면(10b) 측에는 반사 부재를 배치하여, 전반사 되지 않고 도광판(10) 하면(10b)을 통과해 외부로 새어 나가는 빛을 다시 도광판(10) 내로 진입시킬 수 있다.
도 10은 광학 부재(105)의 패시베이션층(40)의 측면(40s)이 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)보다 외측으로 더 돌출될 수 있음을 예시한다. 예를 들어, 도 10에 도시된 것처럼 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)가 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에 정렬되고, 패시베이션층(40)은 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)보다 외측으로 연장되어 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)를 덮을 수 있다. 일 실시예에서, 패시베이션층(40)은 도광판(10)의 측면(10s) 일부까지 덮을 수도 있다. 이 경우에도 패시베이션층(40)이 파장 변환층(30)과 제1 저굴절층(20)을 모두 덮고 있는 한 밀봉 구조가 유지될 수도 있다. 도 10의 실시예는 광학 부재의 파장 변환 기능 및 출사각 조절 기능을 최대화하는 데에 유리할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 제1 저굴절층(20)이 도 3의 실시예처럼 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)보다 내측에 위치하는 경우에도 패시베이션층(40)이 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)보다 외측으로 더 돌출될 수도 있다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다.
본 실시예에 따른 광학 부재(106)는 도광판(10)의 일 측면(10s)에 배치된 배리어층(50)을 더 포함하는 점이 도 3의 실시예와 상이하다. 각 구성 요소의 배치 관점에서 도 3의 도광판(10)의 일 측면(10s)은 본 실시예에서는 배리어층(50)의 타면(50b)으로 대체될 수 있다.
도 11을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하면, 도광판(10)의 일 측면(10s)에 배리어층(50)이 배치되고, 그 타면(50b) 상에 제1 저굴절층(20), 파장 변환층(30), 및 패시베이션층(40)이 순차 적층된다. 배리어층(50)은 도광판(10)의 일 측면(10s) 전체를 덮을 수 있다. 배리어층(50)의 측면(50s)은 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에 정렬될 수 있다.
제1 저굴절층(20)은 배리어층(50)의 타면(50b)에 접하여 형성된다. 제1 저굴절층(20)은 배리어층(50)의 테두리 부위를 일부 노출할 수 있다. 파장 변환층(30)은 제1 저굴절층(20) 상에 배치되고, 패시베이션층(40)은 제1 저굴절층(20)과 파장 변환층(30)을 완전히 덮는다. 패시베이션층(40)은 파장 변환층(30)에 완전히 중첩하고 그로부터 외측으로 더 연장되어 파장 변환층(30)의 측면(30s)과 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)를 덮는다. 패시베이션층(40)은 제1 저굴절층(20)이 노출하는 배리어층(50)의 테두리 타면(50b)에까지 연장되어, 패시베이션층(40) 테두리 부위의 일부가 배리어층(50)의 타면(50b)에 직접 접할 수 있다.
배리어층(50)은 패시베이션층(40)과 마찬가지로 수분/산소의 침투를 막는 역할을 한다. 배리어층(50)은 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 배리어층(50)은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물이나 광투과율이 확보된 금속 박막 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 배리어층(50)은 패시베이션층(40)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 배리어층(50)은 화학 기상 증착과 같은 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다.
배리어층(50)의 두께는 패시베이션층(40)과 유사할 수 있다. 예를 들어, 배리어층(50)의 두께는 0.1㎛ 내지 2㎛일 수 있다.
광학 부재(106)의 원활한 도광 기능을 위하여 배리어층(50)의 굴절률은 도광판(10)의 굴절률과 실질적으로 동일할 수 있지만, 상이할 수도 있다.
예를 들어, 배리어층(50)의 굴절률이 도광판(10)의 굴절률과 동일하면, 도광판(10)과 배리어층(50)의 경계를 광학적 계면으로 인식하지 않으므로, 해당 경계로 진입하는 빛은 진행 방향을 바꾸지 않는다. 따라서, 도광판(10)과 배리어층(50)이 함께 도 3의 도광판(10)과 실질적으로 동일한 도광 기능을 수행할 수 있다.
배리어층(50)의 굴절률이 도광판(10)의 굴절률보다 작으면, 배리어층(50)은 제1 저굴절층(20)과 유사한 기능을 수행할 수 있다. 즉, 배리어층(50)을 통과한 빛의 출사각이 작아지므로 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에서 전반사 효율은 유지될 수 있다.
도 3의 실시예와 유사한 도광 특성을 유지하는 방안으로 배리어층(50)의 두께를 가시광 파장보다 작게 형성할 수 있다. 예를 들어, 배리어층(50)의 두께를 0.4㎛ 이해, 예컨대 0.1㎛ 내지 0.4㎛의 범위에서 설정하면 도광판(10)과 배리어층(50) 사이 및 배리어층(50)과 제1 저굴절층(20) 사이에 광학적 계면이 형성되지 않아 배리어층(50)의 굴절률과 무관하게 도 3와 동일한 도광 특성을 나타낼 수 있다. 수분/산소 침투 방지 성능까지 고려하면 배리어층(50)의 두께는 0.3㎛ 내지 0.4㎛의 범위에서 설명될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면 파장 변환층(30)의 밀봉 구조가 패시베이션층(40)과 배리어층(50)에 의해 구현될 수 있다. 따라서, 도광판(10)의 수분/산소 침투 기능이 충분하지 못하더라도 배리어층(50)에 의해 수분/산소 침투를 효과적으로 방지할 수 있다. 이러한 관점에서 도광판(10)의 구성 물질에 대한 선택 자유도가 증가할 수 있다. 이러한 관점에서 도광판(10)의 구성물질에 대한 선택 자유도가 증가할 수 있다. 예를 들어, 도광판(10)으로 유리 등의 무기 물질이 아닌, 폴리메탈메타크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 아크릴 수지 등과 같은 고분자 수지를 사용하더라도 배리어층(50)에 의해 수분/산소 침투 방지가 이루어져 파장 변환층(30)의 열화를 방지할 수 있다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다. 도 12는 광학 부재(107)의 배리어층(50)이 도광판(10)의 일 측면(10s)을 전부 덮지 않을 수 있음을 예시한다. 즉, 도 11의 실시예와는 달리, 배리어층(50)의 측면(50s)이 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)에 정렬되지 않고 그 내측에 위치할 수 있다. 배리어층(50)은 도광판(10)의 일 측면(10s) 테두리 부위를 노출한다. 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)는 배리어층(50)의 측면(50s)에 정렬되거나 내측에 위치할 수 있다. 즉, 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)는 배리어층(50)의 측면(50s)보다 돌출되지 않을 수 있다.
패시베이션층(40)은 파장 변환층(30)에 완전히 중첩하고 그로부터 외측으로 더 연장되어 파장 변환층(30)의 측면(30s)과 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)를 덮는다. 나아가, 패시베이션층(40)은 제1 저굴절층(20)에 의해 노출된 배리어층(50)의 타면(50b)을 덮을 수 있다. 더 나아가, 패시베이션층(40)은 배리어층(50)에 의해 노출된 도광판(10)의 일 측면(10s)까지 연장될 수 있다.
본 실시예의 경우, 비록 배리어층(50)이 도광판(10)의 일 측면(10s)을 모두 커버하지 않지만, 광학 부재의 테두리 부위에서 배리어층(50)이 패시베이션층(40)과 맞닿아 전체적인 밀봉 구조를 유지한다. 따라서, 도 11의 실시예와 같이 도광판(10) 구성 물질의 선택 자유도가 증가할 수 있다.
도 13 내지 도 15는 또 다른 실시예들에 따른 광학 부재의 단면도들이다. 도 13 내지 도 15의 실시예들은 광학 부재(108, 109, 110)의 배리어층(50)이 제1 저굴절층(20) 위에 형성될 수 있음을 예시한다.
도 13을 참조하면, 광학 부재(108)의 도광판(10)의 일 측면(10s)에 제1 저굴절층(20)이 배치된다. 제1 저굴절층(20)은 도광판(10)의 일 측면(10s)의 대부분을 덮되, 도광판(10)의 테두리 일부를 노출할 수 있다.
제1 저굴절층(20)의 타면(20b)에는 배리어층(50)이 배치된다. 배리어층(50)은 제1 저굴절층(20)을 완전히 덮는다. 배리어층(50)은 제1 저굴절층(20)이 노출하는 도광판(10)의 일 측면(10s)에까지 연장될 수 있다.
배리어층(50) 타면(50b)에는 파장 변환층(30)이 배치된다. 파장 변환층(30)은 배리어층(50)의 테두리 부위를 노출하고, 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)에 정렬되거나 그보다 내측에 위치할 수 있다. 즉, 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)보다 돌출되지 않을 수 있다.
파장 변환층(30) 상에는 패시베이션층(40)이 배치된다. 패시베이션층(40)은 파장 변환층(30)의 타면(30b)과 측면(30s)을 덮고 외측으로 연장되어 노출된 배리어층(50) 타면(50b)에 접할 수 있다.
도면에서는 배리어층(50)의 측면(50s)과 패시베이션층(40)의 측면(40s)이 모두 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)(이하, '상면/하면'으로 칭함)에 정렬되는 것을 도시하였지만, 배리어층(50)의 측면(50s)과 패시베이션층(40)의 측면(40s) 중 적어도 하나는 도광판(10)의 상면(10a)/하면(10b)보다 내측에 위치할 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 부재(109)는 제1 저굴절층(20)이 배리어층(50)에 의해 완전히 덮이지 않고, 해당 부위가 패시베이션층(40)에 의해 덮이는 점에서 도 13의 실시예와 상이하다.
구체적으로 설명하면, 배리어층(50)은 제1 저굴절층(20) 타면(20b)에 배치되되, 적어도 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)를 노출한다. 배리어층(50)의 측면(50s)은 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)에 정렬되거나 그보다 내측에 위치할 수 있다. 즉, 배리어층(50)의 측면(50s)은 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)보다 돌출되지 않을 수 있다. 배리어층(50) 타면(50b)에는 파장 변환층(30)이 배치되고, 파장 변환층(30) 상에는 패시베이션층(40)이 배치된다. 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 배리어층(50)의 측면(50s)에 정렬되거나 그 내측에 위치한다. 즉, 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 배리어층(50)의 측면(50s)보다 돌출되지 않을 수 있다. 패시베이션층(40)은 파장 변환층(30)의 타면(30b)과 측면(30s)을 덮는다. 패시베이션층(40)은 외측으로 연장되어 배리어층(50)의 측면(50s) 및 노출된 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)를 덮고, 나아가 도광판(10)의 일 측면(10s)에까지 접할 수 있다.
도 15를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 부재(110)는 제1 저굴절층(20)이 배리어층(50) 및 패시베이션층(40)에 의해 완전히 덮이지 않는 점에서 도 12 및 도 13의 실시예와 상이하다.
구체적으로 설명하면, 도광판(10)의 일 측면(10s)에 제1 저굴절층(20)이 배치되고, 제1 저굴절층(20) 타면(20b)에 배리어층(50)이 배치되되, 적어도 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)를 노출한다. 배리어층(50)의 측면(50s)은 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)와 정렬되거나 그보다 내측에 위치할 수 있다. 배리어층(50) 타면(50b)에는 파장 변환층(30)이 배치되되, 파장 변환층(30) 상에는 패시베이션층(40)이 배치된다. 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 배리어층(50)의 측면(50s)에 정렬되거나 그 내측에 위치한다. 즉, 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 배리어층(50)의 측면(50s)보다 돌출되지 않을 수 있다. 패시베이션층(40)은 파장 변환층(30)의 타면(30b)과 측면(30s)을 덮는다. 파장 변환층(30)은 외측으로 연장되어 배리어층(50)의 일면(50a)에까지 접한다. 패시베이션층(40)의 측면(40s)은 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)와 정렬되거나 그보다 내측에 위치할 수 있다.
도 13 내지 14의 실시예에서는 도광판(10)의 일 측면(10s)에 제1 저굴절층(20)이 배치되어 도광판(10)의 전반사 효율을 유지하는 한편, 배리어층(50)과 패시베이션층(40)으로 파장 변환층(30)의 일면(30a), 측면(30s), 타면(30b)을 모두 밀봉함으로써, 파장 변환층(30)의 열화를 방지할 수 있다. 도 15의 실시예처럼 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)가 배리어층(50)이나 패시베이션층(40)에 의해 덮이지 않고 노출되더라도, 파장 변환층(30)의 밀봉 구조는 유지될 수 있다.
도 16 및 도 17은 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다. 도 16 및 도 17은 도광판에 모서리면이 형성될 수 있음을 예시한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 부재(111, 112)의 도광판(11)은 상면(11a) 및/또는 하면(11b)과 측면(11s) 사이에 위치하는 모서리면(11r)을 더 포함한다. 도광판(11)의 상면(11a)/하면(11b)은 모서리면(11r)의 일측과 만나고 도광판(11)의 측면(11s)은 모서리면(11r)의 타측과 만난다. 모서리면(11r)은 상면(11a)/하면(11b)과 측면(11s)에 대해 경사져 있다. 모서리면(11r)과 상면(11a)/하면(11b)이 이루는 각도 및 모서리면(11r)과 측면(11s)이 이루는 각도는 상면(11a)/하면(11b)과 측면(11s)이 이루는 각도보다 작을 수 있다. 모서리면(11r)과 상면(11a)/하면(11b)이 이루는 각도 및 모서리면(11r)과 측면(11s)이 이루는 각도는 둔각일 수 있다. 예를 들면, 모서리면(11r)과 상면(11a)/하면(11b)이 이루는 각도 및 모서리면(11r)과 측면(11s)이 이루는 각도는 각각 약 135°일 수 있다.
모서리면(11r)은 도광판(11)의 모서리 부분의 날카로움을 완화하여, 외부 충격에 의한 파손을 방지하는 역할을 할 수 있다. 모서리면(11r)은 평면으로 이루어질 수도 있지만, 곡면으로 이루어질 수도 있다.
도 16의 실시예는 모서리면(11r)이 패시베이션층(40)에 의해 커버될 수 있음을 예시한다. 도 16을 참조하면, 제1 저굴절층(20)은 도광판(11)의 일 측면(11s)에 배치되며, 모서리면(11r)을 노출한다. 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)는 도광판(11) 측면(11s)의 일 측에 정렬되거나 그보다 내측에 위치할 수 있다. 즉, 제1 저굴절층(20)은 도광판(11)의 모서리면(11r)과 비중첩할 수 있다. 제1 저굴절층(20) 타면(20b) 상에는 파장 변환층(30)이 배치되고, 파장 변환층(30) 상에는 패시베이션층(40)이 배치된다. 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)에 정렬되거나 그보다 내측에 위치할 수 있다. 즉, 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 도광판(11)의 모서리면(11r)과 비중첩할 수 있다. 패시베이션층(40)은 파장 변환층(30)의 타면(30b)과 측면(30s)을 덮는다. 패시베이션층(40)은 외측으로 연장되어 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s) 및 도광판(11)의 모서리면(11r)을 덮는다.
도 17의 실시예는 모서리면(11r)이 제1 저굴절층(20)에 의해 커버된다는 점에서 도 16의 실시예와 상이하다.
구체적으로 설명하면, 제1 저굴절층(20)은 도광판(11)의 일 측면(11s)에 배치되며, 그로부터 외측으로 더 연장되어 도광판(11)의 모서리면(11r)을 덮을 수 있다. 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)는 도광판(11)의 상면(11a)/하면(11b)과 정렬되거나, 그 내측, 즉 모서리면(11r) 상에 위치할 수 있다. 파장 변환층(30) 역시 도광판(11)의 모서리면(11r)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)와 정렬되거나 그보다 내측에 위치할 수 있다. 패시베이션층(40)은 파장 변환층(30)의 타면(30b) 및 측면(30s)을 덮고, 외측으로 연장되어 제1 저굴절층(20)의 엣지(20s)를 덮을 수 있다. 일 실시예에서, 패시베이션층(40)은 도광판(11)의 상면(11a)/하면(11b) 일부까지 덮을 수도 있다. 이 경우에도 패시베이션층(40)이 파장 변환층(30)과 제1 저굴절층(20)을 모두 덮고 있는 한 밀봉 구조가 유지될 수 있다. 도 17의 실시예는 광학 부재에 의한 광 가이드 유효 면적을 최대화하는 데에 유리할 수 있다.
도 18(a)는 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다.
도 18(a)의 따른 광학 부재(113)는 별도의 파장 변환부(700)가 도광판(12)의 일 측면(12s)에 결합될 수 있음을 예시한다. 도 18(a)를 참조하면, 광학 부재(113)는 베이스 부재(80) 상에 배치된 컬러 필터층(60), 상기 컬러 필터층(60) 상에 배치된 파장 변환층(30), 및 이들을 커버하는 패시베이션층(43)을 포함하는 파장 변환부(700)를 포함할 수 있다.
베이스 부재(80)는 도광판(12)과 동일하거나 유사한 굴절률을 가질 수 있다. 베이스 부재(80)는 도광판(12)과 동일한 물질로 구성될 수 있다. 예컨대, 베이스 부재(80)가 유리 등의 무기물로 이루어지는 경우 수분/산소의 침투를 막는 역할을 할 수 있다.
베이스 부재(80)의 일면(80a) 상에는 컬러 필터층(60)이 배치된다. 컬러 필터층(60)은 특정 파장의 빛은 통과시키고, 나머지 파장의 빛은 반사시킬 수 있다. 예컨대, 광원(400)에서 출사되어 파장 변환 입자에 입사되는 빛이 블루 파장의 빛인 경우, 컬러 필터층(60)은 블루 파장의 빛은 통과시키되 레드 파장의 빛과 그린 파장의 빛은 반사할 수 있다.
컬러 필터층(60)의 측면(60s)은 베이스 부재(80)의 측면(80s)과 실질적으로 동일 평면 상에 정렬될 수 있다. 컬러 필터층(60)의 일면(60a) 상에는 파장 변환층(30)이 배치된다. 파장 변환층(30)의 측면(30s)은 컬러 필터층(60)의 측면(60s)과 동일한 평면 상에 정렬될 수 있다. 즉, 도 3의 실시예와 달리 파장 변환층(30)의 측면(30s)이 경사지지 않고, 상기 측면(30s)은 파장 변환층(30)의 일면(30a)에 대하여 수직으로 교차될 수 있다. 이 경우, 베이스 부재(80)의 측면(80s), 컬러 필터층(60)의 측면(60s), 및 파장 변환층(30)의 측면(30s)이 모두 하나의 평면상에 정렬될 수 있다. 또한, 상기 각 측면(80s, 60s, 30s)은 도광판(12)의 상면(12a)/하면(12b)과 실질적으로 동일 평면상에 정렬될 수 있다.
파장 변환층(30)의 일면(30a) 상에는 패시베이션층(43)이 배치된다. 패시베이션층(43)은 파장 변환층(30)의 일면(30a) 및 측면(30s)을 덮는다. 파장 변환층(30)의 측면(30s)을 덮은 패시베이션층은 외측으로 더 연장되어 베이스 부재(80)의 측면(80s) 전체를 덮을 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 베이스 부재(80)의 측면(80s) 일부만을 덮을 수도 있다.
본 실시예에 의하면 파장 변환층(30)의 밀봉 구조는 패시베이션층(43)과 베이스 부재(80)에 의해 구현될 수 있다. 따라서, 도 3 의 실시예와 달리 도광판(12)이 파장 변환층(30)의 밀봉 구조에 기여하지 않는다. 이러한 관점에서 도광판(12)의 구성 물질에 대한 선택 자유도가 증가할 수 있다.
패시베이션층(43)은 도 3의 실시예와 달리 컬러 필터 기능을 하지 않을 수 있다. 예를 들어, 패시베이션층(43)은 파장 변환층(30)에서 출사되는 모든 파장의 빛을 통과시킬 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 파장 변환층(30)에서 변환되는 각 파장의 빛을 적절한 비율로 조절하는 컬러 필터 기능을 수행할 수 있다.
패시베이션층(43)과 도광판(12) 사이에는 제1 저굴절층(23)이 배치된다. 제1 저굴절층(23)은 패시베이션층(43)과 도광판(12)을 결합하는 결합층일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 저굴절층(23)은 점착층 또는 접착층일 수 있다. 제1 저굴절층(23)은 패시베이션층(43)과 도광판(12)을 결합시킬 뿐만 아니라, 패시베이션층(43)과 제1 저굴절층(23) 사이 및 제1 저굴절층(23)과 도광판(12) 사이에서 광학적 계면이 형성을 형성하여 굴절, 반사 등과 같은 광 변조가 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 제1 저굴절층(23)은 도광판(12)으로 입사되는 빛의 출사각을 조절하여, 도광판(12)의 상면(12a)/하면(12b)에서 전반사가 효과적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
제1 저굴절층(23)은 도광판(12)의 측면(12s)에 직접 접하도록 배치되며, 제1 저굴절층(23)의 엣지(23s)는 도광판(12)의 상면(12a)/하면(12b)에 정렬될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 저굴절층(23)은 외측으로 더 연장되어 도광판(12)의 상면(12a)/하면(12b)의 테두리 일부와 중첩될 수 있다.
파장 변환부(700)의 베이스 부재(80), 컬러 필터층(60) 및 파장 변환층(30)의 측면들(80s, 40s, 30s)은 절단면일 수 있다. 이와 같은 구조는 도 18(b)와 같이 마더(mother) 파장 변환부를 사용하여, 이를 절단함으로써 얻어질 수 있다.
도 18(b)는 마더 파장 변환부를 나타내는 단면도이다. 도 18(b)를 참조하면, 먼저 베이스 부재(80) 상에 컬러 필터층(60) 및 파장 변환층(30)이 적층된 마더 파장 변환부를 준비한다. 준비된 마더 파장 변환부를 복수개로 절단한 후 패시베이션층(43)을 배치함으로써 개별 파장 변환부(700)를 얻을 수 있다. 패시베이션층(43)은 절단된 마더 파장 변환부 각각에 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다.
패시베이션층(43)을 포함하는 개별 파장 변환부(700)는 제1 저굴절층(23)을 통하여 각 도광판(12)의 측면(12s)에 결합될 수 있다. 이 경우, 도 3의 실시예와 달리 파장 변환층(30)은 도광판(12) 상에 직접 형성되지 않을 수 있다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다.
도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 부재(114)는 패시베이션층(43)이 베이스 부재(80)와 비중첩한다는 점에서 도 18(a)의 실시예와 상이하다.
패시베이션층(43)은 파장 변환층(30)의 일면(30a) 및 측면(30s)을 덮고, 외측으로 연장되어 컬러 필터층(64) 측면(50s)의 일부를 덮을 수 있다. 도 19에서는 패시베이션층(43)이 컬러 필터층(64)의 측면(50s) 일부를 노출하는 경우를 예시하였으나, 이에 제한되지 않고, 컬러 필터층(64)의 측면(50s) 전부를 덮을 수 있다. 다만, 이 경우에도 패시베이션층(43)은 베이스 부재(80)와 비중첩 할 수 있다.
본 실시예의 경우, 컬러 필터층(64)은 수분/산소의 침투를 막는 기능을 더 수행할 수 있다. 즉, 컬러 필터층(64)은 도 3의 실시예에서 컬러 필터 기능을 수행하는 패시베이션층(40)과 동일한 기능을 수행할 수 있다. 컬러 필터층(64)은 도 3의 실시예에 따른 패시베이션층(43)과 동일한 물질로 구성될 수 있다. 예컨대 실리콘 질화물 및 실리콘 산화물과 같이 굴절율을 달리하는 복수의 물질이 교차로 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 컬러 필터층(64) 은 패시베이션층(43)과 함께 파장 변환층(30)을 밀봉한다. 이에 따라, 파장 변환층(30)은 컬러 필터층(64)과 패시베이션층(43)에 의하여 수분/산소로부터 보호될 수 있다. 즉, 컬러 필터층(64)은 베이스 부재(80)를 대신하여 수분/산소의 침투를 효과적으로 방지할 수 있다. 이러한 관점에서 베이스 부재(80)의 구성 물질에 대한 선택 자유도가 증가할 수 있다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다
도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 부재(115)는 광투과 저지 패턴(90)을 더 포함하는 점이 도 18(a)의 실시예와 상이하다.
광투과 저지 패턴(90)은 입사된 빛을 흡수하거나 반사하여 해당 영역에서 빛의 투과를 부분적으로 또는 완전히 저지한다. 광투과 저지 패턴(90)의 광투과율은 인접한 제1 저굴절층(23)의 광투과율보다 낮다.
일 실시예에서, 광투과 저지 패턴(90)은 반사층을 포함할 수 있다. 상기 반사층은 금속과 같은 반사율이 우수한 광 반사 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 반사층은 반사편광필름과 같이 굴절률이 다른 복수의 층이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 상기 반사층은 파장 변환부(700) 상에 직접 증착되거나 코팅될 수 있다. 다른 예로, 반사층을 포함하는 별도의 부재를 접착층을 통해 부착할 수도 있다.
다른 실시예에서, 광투과 저지 패턴(90)은 광 흡수층을 포함할 수 있다. 광 흡수층은 블랙 안료나 염료 등과 같은 광 흡수 물질을 포함할 수 있다. 광 흡수층은 파장 변환부(700) 상에 직접 코팅되거나, 접착층을 통해 부착될 수 있다.
광투과 저지 패턴(90)은 파장 변환부(700)의 적어도 일 측면 상에 배치될 수 있다. 여기서 파장 변환부(700)의 측면이라 함은 파장 변환부(700)를 구성하는 베이스 부재(80), 컬러 필터층(60), 파장 변환층(30) 및 패시베이션층(43) 각 측면에서 가장 외측에 배치되는 측면을 연결한 것을 의미한다.
도 3의 실시예의 경우 패시베이션층(43)이 컬러 필터 기능을 수행하여, 파장 변환층(30)에서 산란/확산되는 빛을 반사 시켜 광 효율을 높이고, 빛샘 현상을 방지할 수 있었다. 이에 반해, 도 18(a) 및 도 19의 광학 부재(113, 114, 115)의 패시베이션층(43)은 컬러 필터 기능을 수행하지 않을 수 있으므로, 파장 변환층(30)에서 산란/확산되는 빛들은 도광판(12) 이외의 방향으로 진행하여, 표시 화면에서 빛샘으로 시인될 수 있다.
광투과 저지 패턴(90)은 파장 변환부(700)의 적어도 일 측면에 배치되어, 빛샘을 차단하거나 도광판(12)으로의 입광 효율을 개선할 수 있다.
일 실시예에서, 광투과 저지 패턴(90)은 파장 변환부(700)의 각각의 측면(700s)에 모두 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 광투과 저지 패턴(90)은 도광판(12)의 상면(12a)과 연결되는 파장 변환부(700)의 측면에만 배치될 수도 있다.
광투과 저지 패턴(90)은 파장 변환층(30)의 측면(30s)을 모두 덮고, 외측 및 내측으로 각각 연장될 수 있다. 광투과 저지 패턴(90)은 베이스 부재(80)의 측면(80s)에까지 연장되어, 베이스 부재(80)와 중첩할 수 있다. 도 20에서는 베이스 부재(80)의 측면(80s) 전체와 중첩하는 경우를 예시하였으나, 이에 제한되지 않으며 베이스 부재(80)의 일부분과 부분적으로 중첩할 수도 있고, 비중첩 할 수도 있다. 또한, 광투과 저지 패턴(90)은 내측으로 연장되어 제1 저굴절층(23)의 엣지(23s)를 덮고, 그로부터 더 연장되어 도광판(12)의 상면(12a)과 부분적으로 중첩할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 도광판(12)과는 비중첩할 수도 있다.
도 21 및 도 22는 또 다른 실시예들에 따른 광학 부재의 단면도들이다.
도 21 및 도 22는 광학 부재(116, 117)가 일체화된 광학 기능층을 더 포함할 수 있음을 예시한다. 광학 기능층은 빛의 진행 방향, 위상, 편광 상태 등을 변경 또는 제어하는 층이다. 예를 들어, 광학 기능층은 광을 굴절, 집광, 확산, 산란, 반사편광, 위상 지연 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 광학 기능층은 별도의 필름으로 제공되는 프리즘 필름, 확산 필름, 마이크로 렌즈 필름, 렌티큘러 필름, 편광 필름, 반사 편광 필름, 위상차 필름 등과 동일한 광학 기능을 수행하는 층일 수 있다. 광학 기능층은 표면이 구조화된 광학 패턴을 포함할 수 있다. 상기 구조화된 광학 패턴은 요철면을 포함한다. 상기 요철면의 단면 형상은 예컨대 삼각형, 사다리꼴과 같은 다각형이거나, 원이나 타원의 일부이거나, 무정형의 랜덤한 형상일 수 있다. 상기 요철면은 일 방향으로 연장된 라인 패턴이거나 독립된 점형 패턴일 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 편광 필름이나 반사 편광 필름 등과 같이 평탄한 표면을 가질 수도 있다.
광학 부재(116, 117)는 도광판(10)의 상면(10a) 상에 배치되는 제1 광학 기능층(91)을 포함한다. 도면에서는 제1 광학 기능층(91)으로 프리즘 패턴이 예시되어 있지만, 마이크로 렌즈나 기타 상술한 다양한 광학 기능층이 적용될 수 있다. 제1 광학 기능층(91)은 도광판(10)과 동일/유사한 굴절률을 갖거나, 도광판(10)보다 높은 굴절률을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 제1 광학 기능층(91)의 굴절률은 1.5 내지 1.8일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
제1 광학 기능층(91)은 하부의 도광판(10)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 제1 광학 기능층(91)의 측면은 도광판(10)의 측면(10s)에 정렬되거나 그보다 내측에 배치될 수 있다.
제1 광학 기능층(91)과 도광판(10) 사이에는 결합층(95)을 개재될 수 있다. 결합층(95)은 접착 물질이나 점착 물질로 이루어질 수 있다. 다른 예로, 결합층은 양면 테이프로 이루어질 수 있다. 결합층(95)의 굴절률은 도광판(10)의 굴절률보다 낮을 수 있다. 예컨대, 결합층(95)의 굴절률은 제1 저굴절층(20)의 굴절률과 같을 수 있다. 결합층(95)의 굴절률이 낮은 경우, 도광판(10)과 결합층(95) 사이에 광학적 계면이 형성되어, 도광판(10)의 광 가이드 기능이 유지될 수 있다.
도 22의 실시예는 광학 부재(117)가 복수의 광학 기능층을 포함할 수 있음을 예시한다.
도 22를 참조하면, 본 실시예에 따른 광학 부재(117)는 제1 광학 기능층(91) 상에 배치된 제2 광학 기능층(92)을 더 포함한다는 점에서 도 21의 실시예와 차이가 있다. 제2 광학 기능층(92)과 제1 광학 기능층(91) 사이에는 제2 저굴절층(94)이 개재된다. 제2 저굴절층(94)은 상술한 제1 저굴절층(20)의 구성 물질로 예시된 저굴절 물질로 이루어질 수도 있다. 제2 저굴절층(94)의 굴절률은 제1 광학 기능층(91)의 굴절률보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 광학 기능층(91)의 굴절률과 제2 저굴절층(94)의 굴절률 차는 0.2 이상일 수 있다.
제1 광학 기능층(91)이 표면 요철을 포함하는 경우, 제2 저굴절층(94)은 제1 광학 기능층(91)의 표면 요철을 모두 채울 수 있다. 제2 저굴절층(94)은 제1 광학 기능층(91)의 요부를 모두 채우고, 철부까지 덮을 수 있다. 일 실시예에서, 제2 저굴절층(94)은 제1 광학 기능층(91)과 제2 광학 기능층(92) 사이의 공간을 완전히 충전할 수 있다. 제2 저굴절층(94)의 상면은 평탄할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
제2 광학 기능층(92)은 제2 저굴절층(94) 상면 상에 배치된다. 제2 광학 기능층(92)은 제2 저굴절층(94)과 동일/유사한 굴절률을 갖거나, 제2 저굴절층(94)보다 높은 굴절률을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제2 광학 기능층(92)은 제1 광학 기능층(91)과 굴절률이 동일할 수 있다.
상술한 제2 저굴절층(94)은 광학 기능층(91, 92)의 결합 및 광학 기능의 수행에 기여한다.
구체적으로, 제2 저굴절층(94)이 제1 광학 기능층(91)과 제2 광학 기능층(92) 사이의 공간을 완전히 충전함으로써, 제1 광학 기능층(91)과 제2 광학 기능층(92) 간 기계적으로 안정적인 결합이 이루어질 수 있다.
또한, 제2 저굴절층(94)으로 제1광학 기능층보다 낮은 굴절률을 갖는 물질을 적용함으로써, 제1 광학 기능층(91)의 광학 기능을 어느 정도 유지할 수 있다. 일반적으로 광학 기능층의 표면이 구조화된 패턴 형상을 갖는 것은 해당 패턴에 따른 굴절, 반사 등을 통해 광 경로를 변경하기 위함이다. 이러한 광 변조 기능은 광학 기능층의 표면에서 인접한 매질과 굴절률 차이를 가질 것을 전제로 한다. 예를 들어, 제2 저굴절층(94)이 제1 광학 기능층(91)과 유사한 굴절률을 가지면 제1 광학 기능층(91)의 표면 형상과는 무관하게 빛은 계면에서 진행 방향이 거의 바뀌지 않는다. 본 실시예에서는 제2 저굴절층(94)의 굴절률을 제1 광학 기능층(91)의 굴절률보다 낮게 하여 광학적 계면을 형성함으로써, 굴절 등과 같은 광 경로 변경을 수행할 수 있다. 이와 같은 광학적 계면은 제2 저굴절층(94)과 제2 광학 기능층(92) 사이에서도 유사하게 형성될 수 있다.
도면에서는 제2 광학 기능층(92)으로 프리즘 패턴이 예시되어 있지만, 마이크로 렌즈나 기타 상술한 다양한 광학 기능층이 적용될 수 있다. 또한, 도면에서는 이해의 편의상 제1 광학 기능층(91)의 프리즘 패턴의 연장 방향과 제2 광학 기능층(92)의 프리즘 패턴의 연장 방향이 평행한 경우를 도시하였지만, 제1 광학 기능층(91)의 프리즘 패턴의 연장 방향과 제2 광학 기능층(92)의 프리즘 패턴의 연장 방향은 직교하거나 기타 다른 각도로 교차할 수 있다.
도 23은 또 다른 실시예에 따른 광학 부재의 단면도이다. 도 23의 실시예는 광학 부재(119)는 광학 기능층이 도광판(10)의 하면(10b)에 배치될 수 있음을 예시한다.
도 23을 참조하면, 본 실시예의 광학 부재(119)는 산란 패턴을 대신하여 도광판(10)의 하면(10b) 상에 배치된 제3 광학 기능층(93)을 포함한다. 제3 광학 기능층(93)은 상술한 제1 광학 기능층(91)에 예시된 다양한 광학 기능층이 적용될 수 있다. 예컨대, 제3 광학 기능층(93)으로 역프리즘 패턴이 적용되어 빛을 집광 시키는 기능을 수행할 수 있다.
제3 광학 기능층(93)은 도광판(10)의 하면(10b)과 중첩되도록 배치된다. 제3 광학 기능층(93)의 측면은 도광판(10)의 측면과 정렬되거나 그보다 내측에 위치할 수 있다. 예컨대, 제3 광학 기능층(93)의 일 측면은 도광판(10)의 입광면(10s1)보다 내측에 위치할 수 있다. 상대적으로 진행하는 광량이 풍부한 입광면(10s1)에서 제3 광학기능층을 배치하지 않음으로써, 휘도 균일도를 증가시킬 수 있다.
제3 광학 기능층(93)이 배치되는 경우, 도광판(10) 상면(10a)의 제1 기능층은 생략될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 광학 기능층(91)과 제3 광학 기능층(93)을 서로 다른 광학 기능층으로 하여 중첩되도록 배치할 수 있다. 예컨대, 제1 광학 기능층(91)은 프리즘 패턴을 적용하고, 제3 기능층은 렌티큘러 패턴을 적용할 수 있다.
상술한 다양한 실시예에 따른 광학 부재들(100-118)은 표시 장치나 조명 장치 등에 적용될 수 있다. 이하, 광학 부재를 포함하는 표시 장치의 실시예들에 대해 구체적으로 설명한다.
도 24 및 도 25는 일 실시예들에 따른 표시 장치의 단면도들이다.
도 24 및 도 25를 참조하면, 표시 장치(1000, 1001)는 광원(400, 401), 광원(400, 401)의 출사 경로 상에 배치된 광학 부재(100), 광학 부재(100)의 상부에 배치된 표시 패널(300)을 포함한다.
광학 부재는 상술한 실시예들에 따른 광학 부재들(100-118)이 모두 적용될 수 있다. 도 24 및 도 25에서는 도 2의 광학 부재(100)가 적용된 경우를 예시한다.
광원(400, 401)은 광학 부재의 일측에 배치된다. 광원(400, 401)은 광학 부재의 도광판(10)의 입광면(10s1)에 인접 배치될 수 있다. 광원(400, 401)은 복수의 점광원 또는 선광원을 포함할 수 있다. 상기 점광원은 LED(light emitting diode) 광원(410, 411) 일 수 있다. 복수의 LED 광원(410, 411)은 인쇄회로기판(430, 431)에 실장될 수 있다. LED 광원(410, 411)은 블루 파장의 빛을 발광할 수 있다.
일 실시예에서, LED 광원(410)은 도 24에 도시된 바와 같이 측면으로 빛을 방출하는 측면 발광 LED 일 수 있다. 이 경우, 인쇄 회로 기판(430)은 하우징(500)의 바닥면(510) 상에 배치될 수 있다.
다른 실시예에서, LED 광원(411)은 도 25에 도시된 바와 같이, 상면으로 빛을 방출하는 상면 발광 LED일 수 있다. 이 경우, 인쇄 회로 기판(431)은 하우징(500)의 측벽(520) 상에 배치될 수 있다.
LED 광원(410, 411)으로부터 방출된 블루 파장의 빛은 광학 부재(100)의 파장 변환층(30)으로 입사된다. 파장 변환층(30)은 입사된 블루 파장의 빛의 일부를 다른 파장 예컨대 그린 파장과 레드 파장으로 변환한다. 변환된 그린 파장과 레드 파장의 빛은 변환되지 않은 블루 파장과 함께 도광판(10)으로 입사한다. 광학 부재(100)의 도광판(10)은 빛을 인도하고, 도광판(10)의 상면(10a)이나 하면(10b)을 통해 출사시킨다.
표시 장치(1000, 1001)는 광학 부재(100)의 하부에 배치된 반사 부재(250)를 더 포함할 수 있다. 반사 부재(250)는 반사 필름이나 반사 코팅층을 포함할 수 있다. 반사 부재(250)는 광학 부재(100)의 도광판(10) 하면(10b)으로 출사된 빛을 반사하여 다시 도광판(10) 내부로 진입시킨다.
표시 패널(300)은 광학 부재(100)의 상부에 배치된다. 표시 패널(300)은 광학 부재(100)로부터 빛을 제공받아 화면을 표시한다. 이와 같이 빛을 받아 화면을 표시하는 수광성 표시 패널의 예로는 액정 표시 패널, 전기 영동 패널 등을 들 수 있다. 이하에서는 표시 패널로서 액정 표시 패널의 예를 들지만, 이에 제한되지 않고 다른 다양한 수광성 표시 패널이 적용될 수 있다.
표시 패널(300)은 제1 기판(310), 제1 기판(310)에 대향하는 제2 기판(320) 및 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이에 배치된 액정층(미도시)을 포함할 수 있다. 제1 기판(310)과 제2 기판(320)은 상호 중첩한다. 일 실시예에서, 어느 하나의 기판이 다른 하나의 기판보다 커서 외측으로 더 돌출될 수 있다. 도면에서는 상부에 위치하는 제2 기판(320)이 더 크고, 광원(400)이 배치된 측면에서 돌출된 경우가 예시되어 있다. 제2 기판(320)의 돌출 영역은 구동칩이나 외부 회로 기판이 실장되는 공간을 제공할 수 있다. 예시된 예와는 다르게, 아래에 위치하는 제1 기판(310)이 제2 기판(320)보다 커서 외측으로 돌출될 수도 있다. 표시 패널(300)에서 상기 돌출된 영역을 제외한 제1 기판(310)과 제2 기판(320)이 중첩하는 영역은 광학 부재(100)의 도광판(10)의 측면(10s)에 대체로 정렬될 수 있다.
광학 부재(100)는 모듈간 결합 부재(610)를 통해 표시 패널(300)과 결합할 수 있다. 모듈간 결합 부재(610)는 평면상 사각틀 형상으로 이루어질 수 있다. 모듈간 결합 부재(610)는 표시 패널(300) 및 광학 부재(100)에서 각각 테두리 부위에 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 모듈간 결합 부재(610)의 하면은 광학 부재(100)의 도광판(10)의 상면(10a)에 배치된다. 모듈간 결합 부재(610)의 하면은 도광판(10)의 상면(10a)에만 중첩하고 측면(10s)에는 중첩하지 않도록 배치될 수 있다.
모듈간 결합 부재(610)는 폴리머 수지나 접착 또는 점착 테이프 등을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 모듈간 결합 부재(610)는 도 21에서 설명한 광투과 저지 패턴(90)의 기능을 더 수행할 수 있다. 예를 들어, 모듈간 결합 부재(610)가 블랙 안료나 염료 등과 같은 광 흡수 물질을 포함하거나, 반사 물질을 포함함으로써, 광투과 저지 기능을 수행할 수 있다.
표시 장치(1000, 1001)는 하우징(500)을 더 포함할 수 있다. 하우징(500)은 일면이 개방되어 있고, 바닥면(510) 및 바닥면(510)과 연결된 측벽(520)을 포함한다. 바닥면(510)과 측벽(520)에 의해 정의된 공간 내에 광원(400, 401), 광학 부재(100)/표시 패널(300) 부착제 및 반사 부재(250)가 수납될 수 있다. 광원(400, 401), 반사 부재(250) 및 광학 부재(100)/표시 패널(300) 부착체는 하우징(500)의 바닥면(510) 상에 배치된다. 하우징(500)의 측벽(520)의 높이는 하우징(500) 내부에 놓인 광학 부재(100)/표시 패널(300) 부착체의 높이와 실질적으로 동일할 수 있다. 표시 패널(300)은 하우징(500)의 측벽 상단과 인접 배치되고, 이들은 하우징 결합 부재(620)에 의해 상호 결합할 수 있다. 하우징 결합 부재(620)는 평면상 사각틀 형상으로 이루어질 수 있다. 하우징 결합 부재(620)는 폴리머 수지나 접착 또는 점착 테이프 등을 포함할 수 있다.
표시 장치(1000, 1001)는 적어도 하나의 광학 필름(200)을 더 포함할 수 있다. 하나 또는 복수의 광학 필름(200)은 광학 부재(100)와 표시 패널(300) 사이에서 모듈간 결합 부재(610)에 의해 둘러싸인 공간에 수납될 수 있다. 하나 또는 복수의 광학 필름(200)의 측면은 모듈간 결합 부재(610)의 내측면에 접하여 그에 부착될 수 있다. 도면에서는 광학 필름(200)과 광학 부재(100) 사이 및 광학 필름(200)과 표시 패널(300) 사이가 각각 이격된 경우를 예시적으로 도시하였지만, 상기 이격 공간이 필수적으로 요구되는 것은 아니다.
광학 필름(200)은 프리즘 필름, 확산 필름, 마이크로 렌즈 필름, 렌티큘러 필름, 편광 필름, 반사 편광 필름, 위상차 필름 등일 수 있다. 표시 장치(1000, 1001)는 동일한 종류 또는 상이한 종류의 복수의 광학 필름(200)을 포함할 수 있다. 복수의 광학 필름(200)이 적용되는 경우, 각 광학 필름(200)은 서로 중첩하도록 배치되고, 각각 측면이 모듈간 결합 부재(610)의 내측면에 접하여 그에 부착될 수 있다. 각 광학 필름(200) 사이는 이격되고, 그 사이에 공기층이 배치될 수 있다.
일 실시예에서 광학 필름(200)은 2 이상의 광학 기능층이 일체화된 복합 필름이 사용될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명을 위해 도 26이 참조된다.
도 26은 일 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다. 도 26을 참조하면, 예시적인 광학 필름(200)은 일체화된 제1 필름(210), 제2 필름(220), 및 제3 필름(230)을 포함할 수 있다.
제1 필름(210)은 제1 기재(211), 제1 기재(211)의 하면에 배치된 백코팅층(213), 제1 기재(211)의 상면에 배치된 제1 광학 패턴층(212)을 포함할 수 있다. 광학 필름(200)이 광학 부재(100)로부터 이격되도록 배치되는 경우 백코팅층(213)은 생략될 수 있다.
제2 필름(220)은 제2 기재(221), 제2 기재(221)의 하면에 배치된 제1 결합 수지층(223) 및 제2 기재(221)의 상면에 배치된 제2 광학 패턴층(222)을 포함할 수 있다.
제3 필름(230)은 제3 기재(231), 제3 기재(231)의 하면에 배치된 제2 결합 수지층(233) 및 제3 기재(231)의 상면에 배치된 광학층(232)을 포함한다.
제1 광학 패턴층(212)은 철부와 요부를 포함하고, 철부의 일부는 제1 결합 수지층(223)에 맞닿거나 그 내부에 부분적으로 침투하여 결합한다. 제1 광학 패턴층(212)의 요부와 제1 결합 수지층(223) 사이에는 공기층이 배치된다.
제2 광학 패턴층(222)은 철부와 요부를 포함하고, 철부의 일부는 제2 결합 수지층(233)에 맞닿거나 그 내부에 부분적으로 침투하여 결합한다. 제2 광학 패턴층(222)의 요부와 제2 결합 수지층(233) 사이에는 공기층이 배치된다.
예시적인 실시예에서, 제1 광학 패턴층(212)은 마이크로 렌즈 패턴층 또는 확산층이고, 제2 광학 패턴층(222)은 프리즘 패턴층이고, 제3 필름(230)의 광학층(232)은 반사편광층이다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 광학 패턴층(212)은 프리즘 패턴층이고, 제2 광학 패턴층(222)은 프리즘 패턴층(연장 방향이 제1 광학 패턴층의 프리즘 패턴과 교차함)이고, 제3 필름(230)의 광학층(232)은 반사편광층이다. 상기 실시예들에서, 제3 필름(230)의 제3 기재(231)가 생략되고, 제2 결합 수지층(233)이 광학층(232)의 하면에 배치될 수도 있다. 그 밖에도 제1 광학 패턴층(212), 제2 광학 패턴층(222), 광학층(232)으로 다른 다양한 광학 기능층이 사용될 수 있다. 또, 2개의 필름이나 4개 이상의 필름이 일체화되어 적용될 수도 있다.
광학 부재로서 도 21 내지 도 23의 실시예와 같이 일체화된 광학 기능층을 포함하는 광학 부재(116, 117, 118)가 적용되는 경우, 광학 필름(200) 전체 또는 중복되는 광학 기능을 수행하는 일부 필름은 생략될 수 있다.
도 24 및 도 25의 실시예에 따른 표시 장치(1000, 1001)는 모듈간 결합 부재(610)를 통해 광학 부재(100)와 표시 패널(300), 나아가 광학 필름(200)까지 일체화하고, 하우징 결합 부재(620)를 통해 표시 패널(300)과 하우징(500)을 결합한다. 따라서, 몰드 프레임을 생략하더라도 여러 부재들의 안정적인 결합이 가능하므로, 표시 장치(1000, 1001)의 경량화를 이룰 수 있다. 또, 도광판(10)과 파장 변환층(30)이 일체화됨으로써, 표시 장치(1000, 1001)의 베젤을 공간을 감소시킬 수 있다. 아울러, 하우징 결합 부재(620)를 통해 표시 패널(300)의 측면과 하우징(500)의 측벽(520)을 결합시킴으로써, 표시 화면 측 베젤 공간을 없애거나 최소화할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 도광판
20: 저굴절층
30: 파장 변환층
40: 패시베이션층

Claims (20)

  1. 상면, 하면, 및 상기 상면 및 상기 하면을 입체적으로 연결하고 상기 상면 및 상기 하면에 비하여 작은 면적을 갖는 측면을 포함하는 도광판;
    상기 도광판의 상기 측면 상에 배치되고, 상기 도광판보다 낮은 굴절률을 갖는 저굴절층; 및
    상기 저굴절층 상에 배치되고, 제1 파장의 빛을 제공받아 상기 제1 파장의 빛과 파장 영역이 상이한 제2 파장의 빛으로 변환하는 파장 변환층을 포함하되,
    상기 저굴절층은 상기 도광판의 상기 측면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면, 및 엣지를 포함하고,
    상기 파장 변환층은 상기 저굴절층의 상기 타면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면, 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하는 측면을 포함하는 광학 부재.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 파장 변환층의 상기 타면 상에 배치되고, 상기 파장 변환층의 상기 타면, 상기 파장 변환층의 상기 측면, 및 상기 저굴절층의 상기 엣지를 덮는 패시베이션층을 포함하는 광학 부재.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 저굴절층의 상기 일면은 상기 도광판의 상기 측면에 접촉하는 광학 부재.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 상기 도광판에 접촉하는 광학 부재.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 상기 제1 파장의 빛은 통과시키고, 상기 제2 파장의 빛은 반사시키는 광학 부재.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 파장 변환층의 상기 측면은 상기 저굴절층의 상기 엣지에 정렬되거나 그보다 내측에 위치하는 광학 부재.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 저굴절층의 상기 엣지와 상기 파장 변환층의 상기 측면은 상기 도광판의 상기 상면과 상기 도광판의 상기 하면에 정렬되거나 그보다 내측에 위치하는 광학 부재.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 파장 변환층과 상기 저굴절층 사이에 배치되고, 상기 파장 변환층의 상기 일면과 상기 파장 변환층의 상기 측면을 덮는 패시베이션층을 포함하는 광학 부재.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 파장 변환층의 상기 타면 상에 배치되고, 상기 제1 파장의 빛은 통과시키되 상기 제2 파장의 빛은 반사시키는 컬러 필터층을 포함하는 광학 부재.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 컬러 필터층은 상기 파장 변환층의 상기 타면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면, 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하는 측면을 포함하고,
    상기 패시베이션층은 상기 컬러 필터층의 상기 측면을 덮는 광학 부재.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 컬러 필터층은 무기 물질로 이루어진 복수의 적층막을 포함하는 광학 부재.
  12. 상면, 하면, 및 상기 상면과 상기 하면을 입체적으로 연결하는 측면을 포함하는 도광판;
    상기 도광판의 상기 측면 상에 배치되고, 상기 도광판보다 낮은 굴절률을 갖는 저굴절층;
    상기 저굴절층 상에 배치되고, 제1 파장의 빛을 제공받아 상기 제1 파장의 빛과 파장 영역이 상이한 제2 파장의 빛으로 변환하는 파장 변환층; 및
    상기 파장 변환층 상에 배치되는 패시베이션층을 포함하는 광학 부재;
    상기 도광판의 상기 측면에 인접하여 배치되는 광원; 및
    상기 도광판의 상기 상면 상에 배치되는 표시 패널을 포함하되,
    상기 저굴절층은 상기 도광판의 상기 측면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면, 및 엣지를 포함하고,
    상기 파장 변환층은 상기 저굴절층의 상기 타면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하는 타면, 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하는 측면을 포함하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 상기 파장 변환층의 상기 타면 상에 배치되고, 상기 파장 변환층의 상기 타면, 상기 파장 변환층의 상기 측면, 및 상기 저굴절층의 상기 엣지를 덮는 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 상기 제1 파장의 빛은 통과시키되 상기 제2 파장의 빛은 반사하는 표시 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 패시베이션층은 상기 파장 변환층과 상기 저굴절층 사이에 배치되고, 상기 파장 변환층의 상기 일면과 상기 파장 변환층의 상기 측면을 덮는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 저굴절층의 상기 엣지와 상기 파장 변환층의 상기 측면은 실질적으로 정렬되고, 상기 파장 변환층의 상기 측면은 상기 저굴절층의 상기 타면에 대하여 수직으로 교차하는 표시 장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 파장 변환층의 상기 측면과 중첩하고, 상기 도광판의 상기 상면과 실질적으로 평행하게 배치되는 광투과 저지 패턴을 포함하는 표시 장치.
  18. 일면, 타면 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하고, 상기 일면 및 상기 타면에 비하여 면적이 작은 측면을 포함하는 베이스 부재;
    상기 베이스 부재의 상기 일면 상에 배치되고, 상기 베이스 부재의 상기 일면과 마주하는 타면, 상기 타면과 대향하는 일면, 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하고 상기 일면 및 상기 타면에 비하여 면적이 작은 측면을 포함하며, 제1 파장의 빛을 제공받아 상기 제1 파장의 빛과 파장 영역이 상이한 제2 파장의 빛으로 변환하는 파장 변환층; 및
    상기 파장 변환층의 상기 일면 상에 배치되는 패시베이션층을 포함하되,
    상기 베이스 부재의 상기 측면은 상기 파장 변환층의 상기 측면에 실질적으로 정렬되고,
    상기 패시베이션층은 상기 파장 변환층의 상기 일면, 상기 파장 변환층의 상기 측면, 및 상기 베이스 부재의 상기 측면을 덮는 광학 부재.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 베이스 부재와 상기 파장 변환층 사이에 배치되고, 상기 제1 파장의 빛은 통과시키되 상기 제2 파장의 빛은 반사시키는 컬러 필터층을 포함하되,
    상기 컬러 필터층은 상기 파장 변환층의 상기 타면과 마주하는 일면, 상기 일면과 대향하고 상기 베이스 부재의 상기 일면과 마주하는 타면, 및 상기 일면과 상기 타면을 입체적으로 연결하는 측면을 포함하고,
    상기 컬러 필터층의 상기 측면은 상기 베이스 부재의 상기 측면 및 상기 파장 변환층의 상기 측면에 정렬되는 광학 부재.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 베이스 부재는 무기 물질을 포함하는 광학 부재.
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