KR20190083384A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20190083384A
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이상길
이은국
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 제 1 기판, 제 1 기판에 대향 배치된 제 2 기판, 및 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 표시 패널; 측면에 배치된 광원으로부터 광을 전달받아 표시 패널로 출사하는 도광판; 도광판과 제 1 기판 사이에 배치되는 광학 시트; 및 표시 패널과 도광판 사이에 배치되어 접합된 스페이서를 포함하고, 스페이서는 두께 방향을 따라 균일한 폭을 갖는다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 베젤 영역을 최소화하고, 우수한 색재현력과 휘도를 구현하는 표시 장치에 대한 것이다.
일반적으로, 표시 장치들 중 액정 표시 장치는 영상을 생성하는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널 및 표시 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛을 포함한다. 표시 패널의 화소들은 백라이트 유닛으로부터 제공된 광의 투과율을 조절하여 영상을 표시한다.
최근 표시 패널에 제공되는 광의 효율을 높이기 위해 양자점들을 포함하는 광 변환 부재가 사용되고 있다. 일반적으로 양자점들은 코어 입자 및 코어 입자를 둘서싼 보호 껍질을 포함한다. 광 변환 부재는 광원에서 생성된 소정의 색을 갖는 광을 백색 광으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 광 변환 부재는 광원에서 생성된 청색 광을 백색 광으로 변환할 수 있다.
광 변환 부재에 의해 생성된 백색 광은 표시 패널에 제공되고, 표시 패널의 화소들은 광 변환 부재로부터 제공받은 백색 광을 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
한편, 최근에 시장 요구에 따라 더욱 박형화되고 미적 외관을 높인 표시 장치가 출시되고 있는 실정이다. 또한, 최근에는 액정표시 장치보다 더욱 박형화된 유기전계발광 표시 장치(organic light emitting display)가 출시되고 있다. 그러므로, 액정표시 장치의 박형화가 더욱 요구되고 있다.
종래에는 몰드 프레임을 이용하여 표시 패널 및 백라이트 유닛을 지지하고 바텀 커버를 이용하여 광원을 포함하는 액정표시 장치를 구현하였다. 이때, 양면 테이프, 실링재 또는 유리 프릿(glass frit)과 같은 접합 부재를 이용하여 몰드 프레임의 지지부와 표시 패널의 하부 기판을 접합시켜 표시 패널을 몰드 프레임에 고정하였다.
그런데, 양면 테이프는 낮은 점착력으로 인하여 박리나 자연 분리되기 쉽고, 고온 다습한 환경에서 튀틀리는 현상을 나타낸다. 또한, 양면 테이프는 고분자 수지로, 약 90~100g/m2·day의 수분투과율(water vapor transmission rate, WVTR)을 갖고 있어 외부에서 침투하는 수분을 막을 수 없다. 이에 따라 양면 테이프는 배리어 특성이 확보된 접착제로서의 역할을 효과적으로 할 수 없다.
또한, 실링재 또는 유리 프릿은 소정 크기의 점도를 갖는 액상의 물질 또는 분말 형태를 갖는다. 따라서, 도광판과 표시 패널을 실링재 또는 유리 프릿을 이용해 합착하는 경우, 디스펜서로 주입된 실링재와 유리 프릿의 폭과 높이를 제어하기 어렵다.
또한, 유리 프릿은 프릿 파우더 입자들(frit powder particles) 및 충전 입자들(filler particles)을 포함하고, 접착력을 증가시키기 위해 금속산화물 바인더가 혼합되어 건조 및 소성 가공되어 만들어진다. 그러나, 유리 프릿은 금속산화물 바인더가 혼합된 물질로 점도가 있는 액상이나 분말 형태를 가지고 있어, 리지드한 형상으로 제조되기 어렵다.
또한, 유리 프릿이 열에 의하여 용융되면, 인접한 광학 시트가 변형되거나 파장 변환층이 손상될 수 있다.
본 발명은 두께 방향을 따라 균일한 폭을 갖는 스페이서를 레이저 빔을 통해 용융시켜 표시 패널과 유리 도광판을 합착시킴으로써 네로우 베젤(narrow bezel)을 구현하고, 우수한 설계 정합성을 갖는 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 낮은 수분투과도(WVTR)를 갖는 스페이서에 의해 도광판과 표시 패널이 일체화됨으로써 수분 및/또는 산소에 의한 영향을 최소화하여 우수한 신뢰성과 내구성을 갖는 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시 장치는, 제 1 기판, 제 1 기판에 대향 배치된 제 2 기판, 및 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 표시 패널; 측면에 배치된 광원으로부터 광을 전달받아 표시 패널로 출사하는 도광판; 도광판과 제 1 기판 사이에 배치되는 광학 시트; 및 표시 패널과 도광판 사이에 배치되어 접합된 스페이서를 포함하고, 스페이서는 두께 방향을 따라 균일한 폭을 갖는다.
스페이서는 1 ~ 3mm의 폭을 가진다.
스페이서의 측면 중 적어도 하나는 표시 패널과 도광판의 측면과 동일 평면상에 배치된다.
스페이서는 0.1mm ~ 1mm의 두께를 갖는다.
표시 장치는 스페이서와 상기 도광판 사이에 배치된 광차단막을 더 포함한다.
스페이서는 유리재질로 이루어진다.
제 2 기판과 상기 도광판은 유리재질로 이루어진다.
표시 장치는 도광판과 광학 시트 사이에 배치된 광 변환 부재를 더 포함한다.
광 변환 부재는 저굴절층, 무기막, 양자점(quantum dot)층, 유기막을 포함한다.
스페이서는 산화납(PbO), 산화규소(SiO2) 및 산화텔투륨(TeO2) 중 적어도 하나를 포함하지 않는 유리 물질이다.
스페이서는 10-6g/m2/day 내지 10-3g/m2/day의 수분투과도(WVTR)를 갖는다.
스페이서는 상기 광학 시트의 적어도 하나의 측부로부터 이격되어 배치된다.
표시 장치는 제 1 기판과 광학 시트 사이에 배치된 제 1 편광층; 및 제 2 기판 상에 배치된 제 2 편광층을 더 포함한다.
광학 시트는 프리즘 시트 및 이중 휘도 향상 필름(DBEF, dual bright enhanced film)의 조합으로 이루어진다.
도광판은 하면에 반사 패턴이 형성되며, 반사 패턴은 광원으로부터 멀어질수록 밀도가 증가하여 배치된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표시 장치의 제조 방법은 도광판 상에 광 변환 부재를 도포하는 단계; 도광판 상의 가장자리에 스페이서를 배치하는 단계; 도광판과 접합되는 스페이서의 접합면에 레이저 빔 조사를 통해 용융시켜 접합하는 단계; 스페이서의 상부에 표시 패널을 배치하는 단계; 및 표시 패널과 접합되는 상기 스페이서의 접합면에 레이저 빔 조사를 통해 용융시켜 접합하는 단계를 포함한다.
스페이서는 복수의 유리 막대가 표시 패널의 비표시영역에 배치된 후, 모서리 부분에서 서로 대향하는 복수의 유리 막대의 측면을 레이저 빔 조사를 통해 접합하여 형성된다.
표시 장치의 제조 방법은 광 변환 부재의 가장자리 일부를 제거하는 단계; 광 변환 부재 상에 광학 시트를 배치하는 단계; 광학 시트의 상에 제1 편광층을 배치하는 단계; 및 스페이서와 도광판 사이에 광차단막을 배치하는 단계를 더 포함한다.
도광판 상의 가장자리에 스페이서의 위치를 배치하는 단계는, 스페이서의 측면 중 적어도 하나는 표시 패널과 도광판의 측면과 동일 평면상에 정렬시키는 단계를 더 포함한다.
레이저 빔은 100μm의 빔폭을 갖는다.
본 발명에 따른 표시 장치와 그 제조 방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 두께 방향을 따라 균일한 폭을 갖는 스페이서를 레이저 빔을 통해 용융 및 경화시켜 표시 패널과 도광판을 합착시킬 수 있다. 그 결과, 베젤 영역이 최소화되며, 표시 패널과 백라이트 유닛를 일체로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스페이서는 도광판 상에 배치된 광 변환 부재와 광학 시트에 침투하는 수분을 방지할 수 있으므로, 광 변환 부재와 광학 시트의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2의 복수의 유리 막대 중 하나를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1의 I-I’를 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광 변환 부재의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시 장치의 제조 방법의 순서도이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 6에 도시된 액정표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명에서 사용하는 용어인 "층" 또는 "시트"는 그 형태를 별도로 언급하지 않는 한, 시트(sheet), 필름(film) 또는 판(plate) 형태를 모두 포함하는 의미이다. 또한, 본 발명에서의 각 "층" 또는 "시트" 간의 결합은 접착제, 에어 갭(air gap), 비드를 통해서 이루어질 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경이 가능하고, 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 바, 특정의 실시예만을 도면에 예시하고 본문에는 이를 중심으로 설명한다. 그렇다고 하여 본 발명의 범위가 상기 특정한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙인다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 평면도이고, 도 3은 도 2의 복수의 유리 막대 중 하나를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1의 I-I’를 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치(100)는 표시 패널(110), 백라이트 유닛(120), 및 표시 패널(110)과 백라이트 유닛(120)의 도광판(180) 사이에 배치된 스페이서(200) 등을 포함할 수 있다.
이들 각각에 대해 자세히 살펴보면, 먼저 표시 패널(110)은 화상 표현의 핵심적인 역할을 담당하는 부분으로서, 액정층(113)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 제 1 기판(111) 및 제 2 기판(112)을 포함한다. 여기서, 제 1 기판(111) 및 제 2 기판(112)은 유리 재질로 이루어진다.
표시 패널(110)은 외부로부터 전기적 신호를 인가 받아 영상을 표시하는 사각의 판상으로 마련될 수 있다. 이 실시예에서 표시 패널(110)은 한 쌍의 장변과 한 쌍의 단변을 가지는 직사각형일 수 있다. 표시 패널(110)은 영상이 표시되는 표시 영역(DA), 및 표시부(DA) 주변의 비표시 영역(NDA)를 포함한다.
제 1 기판(111) 은 액정층(113) 기준으로 하부에 배치된 기판으로, 매트릭스 형태로 배치된 복수의 화소 전극, 화소 전극 각각에 구동 전압을 인가하는 박막 트랜지스터, 및 화소 전극과 박막 트랜지스터를 구동하기 위한 각종 신호선을 포함한다. 즉, 제 1 기판(111) 은 예컨대 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 기판으로 구현될 수 있다.
제 2 기판(112)은 제 1 기판(111) 과 대향하여 액정층(113) 상부에 배치된 컬러필터 기판으로, 각 화소에 대응되는 적색, 녹색 및 청색 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트 라인과 데이터 라인을 갖는다. 또한, 이들을 덮는 투명 공통전극이 마련되어 있다.
액정층(113)은 제 1 기판(111) 및 제 2 기판(112) 사이에 개재되며, 화소 전극 및 공통 전극 사이에 형성된 전기장에 의하여 재배열된다. 이와 같이, 재배열된 액정층(113)은 백라이트 유닛(120)으로부터 출사된 광의 투과율을 조절하고, 이렇게 조절된 광이 컬러 필터를 통과함으로써 영상을 외부로 표시한다.
또한, 제 1 기판(111) 의 하부에 제 1 편광층(111a) 및 제 2 기판(112)의 상부에 제 2 편광층(112b)이 각각 더 배치된다. 제 1 편광층(111a)은 백라이트 유닛(120)에서 출력되는 광 중에서 특정 편광만 통과시키거나, 나머지 광을 흡수 또는 차단시킨다. 제 2 편광층(112b)은 외부에서 도달하는 광 중 특정 편광만 통과시키며, 나머지 광을 흡수 또는 차단시킨다.
특히, 제 1 편광층(111a)은 제 1 기판(111)과 백라이트 유닛(120) 사이에 개재된다. 제 1 편광층(111a)은 제 1 기판(111) 의 하면 가장자리 부분을 노출시킬 수 있다. 즉, 제 1 편광층(111a)은 제 1 기판(111) 의 하면의 중앙 부분에 배치된다. 이러한 제 1 편광층(111a)은 백라이트 유닛(120)에서 출력되는 광 중에서 특정 편광만 통과시키고 나머지 광은 흡수 또는 차단 시킨다. 제 1 기판(111) 은 제 1 편광층(111a)의 상면에 배치되어, 백라이트 유닛(120)에서 출력되는 광의 광 투과도를 변화시킨다.
아울러 본 발명에 따른 액정표시 장치(100)는 표시 패널(110)이 나타내는 투과율의 차이가 외부로 발현되도록 이의 배면에서 광을 공급하는 백라이트 유닛(120)이 하부에 배치된다.
백라이트 유닛(120)은 엣지형의 백라이트 유닛일 수 있다. 백라이트 유닛(120)은 도 1에 도시된 바와 같이, 광원부(160), 광학 시트(165), 광 변환 부재(170), 도광판(180), 반사시트(190), 및 스페이서(200)를 포함한다. 광학 시트(165), 광 변환 부재(170), 도광판(180), 반사시트(190)는 제2 방향(DR2)으로 장변을 갖고, 제 2 방향(DR2)과 교차하는 제 1 방향(DR1)으로 단변을 갖는다.
광원부(160)는 회로기판(161) 및 회로기판(161) 상에 배치된 복수의 광원(162)을 포함할 수 있다. 광원부(160)는 제 2 방향(DR2)에서 도광판(180)의 일측에 인접하도록 배치된다. 광원(162)은 제 1 방향(DR1)으로 연장된다. 광원(162)은 소정의 색을 갖는 광을 발생시키고, 발생된 광을 도광판(180)에 조사할 수 있다. 예를 들어, 광원(162)은 청색 광을 생성하는 청색 LED일 수 있다. 여기서, 제 1 방향과 제 2 방향은 액정표시 장치(100)의 평면을 정의하는 방향이다.
회로기판(161)은 도광판(180)의 입광면 상에 배치될 수 있다. 회로기판(161)은 전원(미도시)과 연결되어, 전기 에너지를 광원(162)에 전달할 수 있다. 도광판(180)의 입광면과 대향하는 회로기판(161)의 일면의 형상은 도광판(180)의 입광면의 형상에 대응할 수 있다. 회로기판(161)의 일면은 도광판(180)의 입광면과 평행할 수 있다. 또한, 회로기판(161)의 일면의 면적은 도광판(180)의 입광면의 면적과 실질적으로 동일할 수 있다.
도광판(180)은 유리 재질로 이루어져 있으며, 직육면체의 플레이트 형상을 가질 수 있다. 도광판(180)은 광원부(160)의 측부에 위치할 수 있다. 즉, 도광판(180)은 광원부(160)와 실질적으로 동일한 평면 상에 위치할 수 있다.
도광판(180)은 표시 패널(110)로 광원부(160)로부터 출사된 광을 분산시킨다. 즉, 광원(162)들로부터의 광은 도광판(180)에 의해 면광원으로 변환되어 표시 패널(110)에 조사된다.
또한, 도광판(180)은 광원부(160)로부터 조사된 광을 가이드하여 광 변환 부재(170)에 전달하고, 광 변환 부재(170)는 도광판(180)에서 출사되어 입사되는 청색의 광을 흰색의 광으로 변환할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
광 변환 부재(170)는 도광판(180)과 광학 시트(165) 사이에 배치되며, 저굴절층, 무기막, 양자점(quantum dot) 및 유기막을 포함한다. 구체적으로 설명하면, 일 예로 광 변환 부재(170)는 도광판(180)의 상면에 도포된 저굴절층, 저굴절층 상에 차례로 도포된 무기막, 양자점 및 유기막을 포함한다. 이때, 광 변환 부재(170)의 무기막과 유기막은 각각 하나의 층으로 이루어질 수 있은자 이에 한정되지 않고 복수개로 배치될 수 있다.
또한, 광 변환 부재(170)의 양자점(quantum dot)은 나노미터 수준의 직경을 가진 반도체 입자들로, 광발광(photoluminescence) 특성을 갖는다. 양자점은 고유의 밴드갭을 가지고, 들뜬 상태의 전자가 안정 상태로 전이하면서 밴드갭에 대응하는 파장 범위의 광을 발광한다. 양자점은 크기에 따라 밴드갭이 반비례하는 성질을 가진다. 따라서, 양자점은 크기 조절을 통해 원하는 파장 영역의 광을 생성할 수 있다. 이에 따라, 광 변환 부재(170)는 도광판(180)에서 출사되어 입사되는 광의 파장을 더 길게 변환할 수 있다. 이러한 광 변환 부재(170)에 대한 더욱 상세한 설명은 후술하는 도 5를 참조하여 설명하도록 한다.
광학 시트(165)는 광 변환 부재(170)의 상에 배치된다. 광학 시트(165)는 프리즘 시트, 이중 휘도 향상 필름(DBEF, dual bright enhanced film)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시트(165)는 적어도 1매 이상의 휘도 향상 필름 및 1 매 이상의 프리즘 시트가 합착되어 일체화된 복합 광학 시트로서, 표시 패널(110)과 도광판(180) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 광학 시트(165)는 제 1 기판(111) 의 하부에 배치된 제1 편광층(111a)과 도광판(180) 사이에 배치되어, 도광판(180)으로부터 가이드된 광 경로를 제어한다. 이때, 광학 시트(165)는 도광판(180)으로부터의 광을 확산하여 표시 패널(110)의 광입사면에 실질적으로 수직한 각도로 광이 입사되도록 한다. 즉, 광학 시트(165)는 표시 패널(110)로의 광의 집광 효율을 향상시키게 된다. 이를 통해 휘도 상승 효과를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스페이서(200)는 표시 패널(100)과 도광판(180)사이에 배치된다. 스페이서(200)의 적어도 하나의 측면은 표시 패널(100)과 도광판(180)의 측면과 동일 평면상에 배치된다. 스페이서(200)는 1 ~ 3mm의 폭을 가지며, 0.1mm~1mm의 두께를 가질 수 있다. 스페이서(200)는 두께(Ht)방향을 따라 균일한 폭(Wt)을 갖는다.
일반적으로 접착제나 실링재로 사용되는 유리 프릿(glass frit)은 유리 페이스트에 금속산화물 바인더를 혼합하여 제조된 점성을 갖는 액상 물질이다. 이러한 유리 프릿은 적어도 산화납(PbO), 산화규소(SiO2) 및 산화텔투륨(TeO2) 등을 포함한다.
이에 따라, 유리 프릿이 도광판에 도포되는 경우, 유리 프릿의 액상 물성으로 인하여 유리 프릿은 최대 20μm의 높이로 도포될 수 있고, 다양한 폭으로 분포된다. 따라서, 표시 패널(110)과 도광판(180)을 합착하는 경우에 유리 프릿은 설계된 폭과 높이로 실링되기 어렵다.
또한, 일반적으로 접착제나 실링재로 사용되는 양편 테이프는 고분자 수지 재질로서 약 90g/m2/day 내지 100g/m2/day의 수분투과도(WVTR)를 가지므로, 외부로부터 침투하는 수분 또는 습기를 막을 수 없다.
이에 반하여, 본 발명의 일실시예에 따른 스페이서(200)는 유리 프릿에서 사용되는 바인더인 산화납(PbO), 산화규소(SiO2) 및 산화텔투륨(TeO2) 중 적어도 하나을 포함하지 않는 유리 재질로 이루어진다. 이에 따라, 스페이서(200)는 레이저빔을 조사받더라도 쉽게 변형이 되지 않는다.
또한, 스페이서(200)는 고분자 수지의 수분투과도 (90~100g/m2·day) 보다 작은 10-6g/m2/day 내지 10-3g/m2/day의 수분투과도(WVTR, Water Vapor Transmission Rate)를 갖는다. 즉, 스페이서(200)는 수분 또는 습기가 침투하지 못하는 내침투성을 갖는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스페이서(200)는 폐곡선 형상으로 도광판(180)의 장변 내지 단면에 대응하는 비표시 영역(NDA)의 외곽을 따라 배치된다. 이때, 스페이서(200)는 표시 영역(DA)으로부터 소정의 이격 거리(d)만큼 떨어져 표시 패널(110)의 장변 내지 단변에 각각 대응하는 비표시 영역(NDA)의 외곽을 따라 상이한 길이로 표시 패널(110)의 장변 내지 단변을 둘러싸게 배치될 수 있다.
한편, 스페이서(200)는 복수의 유리 막대가 비표시영역(NDA)에 배치된 후, 모서리 부분에서 서로 대향하는 복수의 유리 막대(201)의 측면을 레이저 빔 조사를 통해 접합하여 형성될 수도 있다.
도 3은 도 2의 복수의 유리 막대(201) 중 하나를 나타낸 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르는 유리 막대(201)는 소정의 길이(Lt), 폭(Wt), 및 두께(Ht)를 갖는 직육면체 형상을 갖는다. 복수의 유리 막대(201)는 표시 패널(110)의 장변 내지 단변의 길이에 대응하여 수십 cm의 길이(Lt)로 배치된다.
복수의 유리 막대(201)가 비표시영역(NDA)에 배치된 후, 모서리 부분에서 서로 대향하는 복수의 유리 막대(201)의 측면을 레이저 빔 조사에 의하여 접합하여, 스페이서(200)가 일체로 형성될 수 있다.
또한, 스페이서(200)는 표시 패널(110)의 비표시 영역(NDA)의 폭이 4mm인 경우에 스페이서(200)는 최대 3mm의 폭(Wt)을 가질 수 있으며, 최소 0.1mm ~ 최대 1mm의 두께(Ht)를 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 스페이서(200)의 폭(Wt)은 비표시 영역(NDA)의 폭에 따라 설정될 수 있다. 또한, 스페이서(200)의 높이(Ht)는 제1 편광층(111a)의 두께, 광 변환 부재(170)의 두께, 및 광학 시트(165)의 두께의 합과 동일한 값으로 설정될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 스페이서(200)는, 광원(162)의 광이 출사되는 방향과 직교되는 방향으로 표시 패널(110)의 비표시 영역(NDA)의 가장자리에 대응하여 배치될 수 있다. 구체적으로, 스페이서(200)는 표시 패널(110)의 비표시 영역(NDA) 방향으로 제1 편광층(111a), 광학 시트(165), 및 광 변환 부재(170)로부터 이격 거리(d)만큼 떨어져 배치된다. 스페이서(200)는 제 1 기판(111)과 도광판(180)사이에 배치된다. 이때, 스페이서(200)가 제 1 기판(111) 하면 내지 도광판(180) 상면에 접한다. 스페이서(200)는 제 1 기판(111) 하면과 도광판(180) 상면사이의 접합면의 일부 내지 전부에 100μm(0.1mm) 빔폭 단위로 레이저 빔에 의하여 접합된다. 여기서, 스페이서(200)의 폭은 레이저 빔의 조사에 의하여 거의 변화되지 않는다.
다시 말하면, 스페이서(200)의 전체 폭(W) 중 일부 내지 전부가 도광판 또는 스페이서와 접합된다. 또한, 스페이서(200)는 광학 시트(165) 및 광 변환 부재(170)로부터 이격 거리(d)만큼 떨어져 배치된다. 구체적으로, 스페이서(200)는 화상이 표시되지 않는 영역, 즉, 데드 스페이스(Dead Space)의 가장자리에 배치된다. 이에 따라, 제 1 기판(111) 및 도광판(180)가 스페이서(200)에 의하여 접합되기 위하여 100μm 빔폭으로 스페이서(200)와 제 1 기판(111)과 스페이서(200)과 도광판(18)사이의 접합면에 레이저 빔을 조사하는 경우, 광학 시트(165) 및 광 변환 부재(170)는 스페이서(200)로부터 이격 거리(d)만큼 떨어져 있어 레이저 빔에 의하여 변형되지 않는다.
그 결과, 본 발명의 실시예에 따르면, 몰드 프레임과 버텀 커버가 생략될 수 있고, 도광판(180)과 표시 패널(110)의 하부 기판인 제 2 기판(112)간의 간격이 최소화될 수 있다.
반사시트(190)는 도광판(180)의 하부에 배치되어, 도광판(180)의 하면으로부터 유입되는 광을 도광판(180)으로 다시 반사시켜 빛의 효율을 향상시키는 기능을 수행한다. 반사시트(190)는 예를 들어 은(Ag)과 같은 금속을 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
추가적으로, 도광판(180)의 광 분산 효과를 높이기 위해서, 도광판(180)의 하면에는 가이드 된 광이 상부로 출사될 수 있도록 광을 반사하는 반사 패턴들이 형성될 수 있다. 도 4에서는 설명의 편의를 위해 반사 패턴들을 생략하였음에 주의하여야 한다. 여기서, 반사 패턴들은 볼록렌즈 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
반사 패턴들은 광이 입사되는 도광판(180)의 입광면에서 입광면에 대향되는 대광면 방향을 따라 이격되어 실질적으로 평행하게 배치된 패턴을 포함한다.
또한, 반사 패턴들은 광균일도를 향상시키기 위하여 도광판(180)의 입광면에서 입광면에 대향되는 대광면 방향으로 멀어질수록 더 큰 밀도를 갖게 배치되는 것이 바람직하다. 이는 광원부(160)로부터 출사되는 광은 입광면에서 대광면으로 갈수록 약해지므로 더 큰 집광도가 필요하기 때문이다. 따라서, 표시 패널(110)에 균일한 광을 공급하기 위해서는 입광면에 가장 가까이 배치된 반사 패턴을 통해 반사되는 광량을 적게 하고, 대광면에 가장 가까이 있는 반사 패턴을 통해 반사되는 광량을 크게 하여야 한다.
추가적으로, 차광층이 스페이서(200)가 도광판(180)에 접하는 하부면, 그리고 스페이서(200)가 제 1 기판(111)에 접하는 상부면에 배치되어 빛샘되는 광을 차단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광 변환 부재의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
광 변환 부재(170)는 스페이서(200)의 폭(Wt)과 스페이서(200)로부터 이격 거리(d)의 합만큼 도광판(180)의 입광면으로부터 떨어져 배치된다. 이때, 도광판(180)의 상면의 일부을 덮을 수 있다. 여기서, 이격 거리(d)와 폭(Wt)의 합은 표시 패널(110)의 비표시 영역(NDA)의 폭과 동일하다.
광 변환 부재(170)는 도광판(180) 상에 저굴절층(171), 무기막(172a), 양자점(quantum dot)층(172c), 및 유기막(172b)을 포함한다. 도 5에서는, 무기막(172a)과 유기막(172b)이 단일의 층으로 도시되었으나, 복수의 무기막들과 복수의 유기막들로 구성될 수 있다.
저굴절층(171)은 도광판(180)의 상면에 배치되어, 도광판(180)의 상면에 출사된 광의 일부를 전반사시켜 도광판(180)의 하부에 배치된 반사시트(190)로 출사시킨다. 그리고, 반사시트(190)는 전반사된 광을 다시 도광판(180)의 상면으로 수직 출사시킨다. 이와 같이, 도광판(180)의 상면에 저굴절층(171)을 배치함으로써 도광판(180) 상부에 에어층만 있을 경우에 비해 고집광 및 고휘도를 유지할 수 있게 되어 표시 패널로 공급되는 광의 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
양자점(quantum dot)층(172c)은 파장변환물질(QD) 및 수지(RS)를 포함한다. 이 실시예에서, 파장변환물질(QD)은 양자점(quantum dot)일 수 있다. 하지만 이에 한정하는 것은 아니고, 파장변환물질(QD)은 형광체일 수 있다.
양자점(quantum-dot)은 나노미터 수준의 직경을 가진 반도체 입자들로, 광발광(photoluminescence) 특성을 갖는다. 양자점은 고유의 밴드갭을 가지고, 들뜬 상태의 전자가 안정 상태로 전이하면서 밴드갭에 대응하는 파장 범위의 광을 발광한다. 양자점은 크기에 따라 밴드갭이 반비례하는 성질을 가진다. 따라서, 양자점은 크기 조절을 통해 원하는 파장 영역의 광을 생성할 수 있다. 양자점들은 양자점(quantum dot)층(172c)에 고르게 분포되어 도광판(180)의 표시 패널(도 1의 110)측으로 균일한 백색광을 제공할 수 있다.
그런데, 양자점(quantum dot)층(172c)은 외부로부터의 산소 및 수분에 취약하다. 이에 따라, 양자점(quantum dot)층(172c)을 보호하기 위한 배리어가 필요하다. 이러한 양자점(quantum dot)층(172c)을 보호하기 위해서, 본 발명의 일실시예에 따르면 양자점(quantum dot)층(172c)의 상면 내지 하면에 무기막(172a)과 유기막(172b)이 배치되며, 양자점(quantum dot)층(172c) 양측에 스페이서(200)가 배치된다.
한편, 무기막(172a)은 질화규소(SiNx)와 같은 무기 재료로 이루어진다. 무기막(172a)은 화학증착(chemical vapor deposition, CVD)법 또는 원자층 증착(atomic layer depostion, ALD)법을 통해 형성된다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 무기막(172a)은 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다.
유기막(172b)은 고분자(polymer) 수지 계열의 소재로 만들어질 수 있다. 유기막(172b)은 고분자 계열의 소재인 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드, 및 폴리에틸렌 등을 더 포함할 수 있다. 유기막(321)은 열증착 공정을 통해 형성될 수 있다. 유기막(172b)을 형성하기 위한 열증착 공정은 양자점(quantum dot)층(172c)을 손상시키지 않는 온도 범위 내에서 진행된다. 하지만, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 유기막(172b)은 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다.
무기막(172a)은 주로 수분 또는 산소의 침투를 억제한다. 다만, 단일의 무기막(172a)의 수분투과도(WVTR)는 1g/m2/day 내지 10g/m2/day의 투과도를 가지고, 복수의 층으로 형성된 무기막은 외부로부터 수분 침투를 완전히 억제하지 못한다.
단일 또는 복수의 무기막(172a)만으로는 수분 또는 산소에 대하여광 변화부재의 배리어막으로서 효과적이지 못하다. 또한, 유기막(172b)은 고분자(polymer) 수지로 만들어지므로, 수분 및 산소에 매우 취약하다.
따라서, 본 발명의 일시예에 따른 스페이서(200)가 광 변환 부재(170)의 주위를 둘러싸게 배치되어, 광 변환 부재(170)가 외부로부터의 수분 및/또는 산소에 의해 손상되는 것을 최소화하여, 광 변환 부재(170)의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시 장치의 제조 방법의 순서도이고, 도 7a 내지 도 7d는 도 6에 도시된 액정표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시 장치의 제조 방법은 크게 도광판(180) 상에 저굴절층(171), 무기막(172a), 양자점(quantum dot)층(172c), 및 유기막(172b)을 포함하는 광 변환 부재(170)를 도포하는 단계(S10); 도광판(180) 상의 가장자리에 스페이서(200)를 배치하는 단계(S20); 도광판(180)과 접합되는 스페이서(200)의 접합면에 레이저 빔 조사를 통해 용융시켜 접합하는 단계(S30); 스페이서(200)의 상부에 표시 패널(110)을 배치하는 단계(S40); 및 표시 패널(110)과 접합되는 스페이서(200)의 접합면에 레이저 빔 조사를 통해 용융시켜 접합하는 단계(S50)를 포함한다. 각 단계에 대한 구체적인 설명은 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명하고자 한다.
우선 도 7a를 참조하면, 도광판(180)이 준비된다.
도 7b를 참조하면, 도광판(180)의 상에 광 변환 부재(170)를 구성하는 저굴절층(171), 무기막(172a), 양자점(quantum dot)층(172c), 및 유기막(172b)을 순차적으로 도포한다. 여기서, 양자점(quantum dot)층(172c)은 파장변환물질(QD)을 포함한 액상의 수지(RS)를 자외선(UV) 경화시켜 만들어진다.
그 다음, 광 변환 부재(170)의 양측 가장자리 일부를 제거한다. 여기서, 양측 가장자리 일부는 표시 패널(110)의 비표시 영역(NDA)에 대응하는 부분으로 스페이서(200)가 배치될 수 있는 공간이다.
그리고, 광 변환 부재(170) 상면에 광학 시트(165)를 배치한 후, 제 1 편광층(111a)을 배치한다. 이때, 광학 시트(165) 및 제1 편광층(111a)의 폭은 양측 가장자리 일부가 제거된 광 변환 부재(170)의 폭과 동일하다.
도 7c를 참조하면, 도광판(180) 상의 가장자리에 스페이서(200)를 배치한다. 이때, 스페이서(200)의 측면 중 적어도 하나는 표시 패널(110)과 도광판(180)의 측면과 동일 평면상에 정렬시킨다. 여기서, 스페이서(200)는 복수의 유리 막대(도 2의 201)가 표시 패널(110)의 비표시영역(NDA)에 배치된 후, 모서리 부분에서 서로 대향하는 복수의 유리 막대의 측면을 레이저 빔 조사를 통해 접합하여 형성된다.
또한, 스페이서(200)는 두께(Ht) 방향으로 균일한 폭(Wt)을 가지며, 제1 편광층(111a)의 두께, 광 변환 부재(170)의 두께, 및 광학 시트(165)의 두께의 합과 동일한 높이(Ht)를 가진다.
그 다음, 스페이서(200)가 도광판(180)의 상면과 접하는 접합면을 향하여 레이저 빔을 조사한다. 이때, 접합면 일부 내지 전면을 향하여 100μm(0.1mm) 빔폭 단위로 레이저 빔을 조사시킨다. 이에 따라, 스페이서(200)의 접합면의 일부 내지 전면이 용융 및 경화되어 스페이서(200)는 도광판(180) 상면과 접합된다.
도 7d를 참조하면, 스페이서(200)가 도광판(180)에 접합된 상태에서, 스페이서(200)의 상부에 표시 패널(110)을 배치한 이후에, 표시 패널(110)과 접합되는 스페이서(200)의 접합면 일부 내지 전면을 향하여 100μm(0.1mm) 빔폭 단위로 레이저 빔을 조사시킨다. 이에 따라, 스페이서(200)의 접합면의 일부 내지 전면이 용융 및 경화되어 스페이서(200)는 표시 패널(110)의 하면과 접합된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 스페이서(200)는 표시 패널(110)의 하면과 도광판(180) 상면사이의 접합면의 일부 내지 전부에 가하는 100μm 빔폭 단위의 레이저 빔에 의하여 접합된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시 장치의 제조 방법에 있어서, 추가적으로 도광판(180)의 광 분산 효과를 높이기 위해서, 도광판(180)의 하면에는 반사 패턴을 형성하는 단계와, 도광판(180)의 하면으로부터 유입되는 광을 도광판(180)으로 다시 반사시켜 빛의 효율을 향상시키는 기능을 수행하는 반사 시트(190)를 도광판(180)의 하부에 부착하는 단계와, 스페이서(200)가 도광판(180)에 접하는 하부면과, 스페이서(200)가 표시 패널(110)에 접하는 상부면에 광차단막(180)을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
반사 패턴(미도시)은 도광판(180)의 입광면으로부터 멀어질수록 밀도가 증가하도록 형성된다. 광차단막(180)은 스페이서(200)에 대응하여 도광판(180)의 상면 일부와 표시 패널(110)의 하면 일부를 커버하도록 배치된다. 이에 따라 광차단막(180)은 스페이서(200)와 도광판(180) 사이의 공간에 의해서 생길 수 있는 빛샘을 차단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시 장치는 두께 방향을 따라 균일한 폭을 갖는 스페이서를 레이저 빔을 통해 용융시켜 표시 패널과 유리 도광판을 합착시킴으로써 네로우 베젤(narrow bezel)을 구현할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 액정표시 장치 110: 표시 패널
111: 제 1 기판 112: 제 2 기판
111a: 제 1 편광층 112b: 제 2 편광층
120: 백라이트 유닛 160: 광원부
165: 광학 시트 170: 광 변환 부재
180: 도광판 181: 광차단막
190: 반사시트 200: 스페이서
201: 유리 막대

Claims (20)

  1. 제 1 기판, 상기 제 1 기판에 대향 배치된 제 2 기판, 및 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 표시 패널;
    측면에 배치된 광원으로부터 광을 전달받아 상기 표시 패널로 출사하는 도광판;
    상기 도광판과 상기 제 1 기판 사이에 배치되는 광학 시트; 및
    상기 표시 패널과 상기 도광판 사이에 배치되어 접합된 스페이서를 포함하고,
    상기 스페이서는 두께 방향을 따라 균일한 폭을 갖는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 1 ~ 3mm의 폭을 가지는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서의 측면 중 적어도 하나는 상기 표시 패널과 상기 도광판의 측면과 동일 평면상에 배치된 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 0.1mm ~ 1mm의 두께를 갖는 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서와 상기 도광판 사이에 배치된 광차단막을 더 포함하는 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 유리재질로 이루어진 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 기판과 상기 도광판은 유리재질로 이루어진 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도광판과 상기 광학 시트 사이에 배치된 광 변환 부재를 더 포함하는 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광 변환 부재는 저굴절층, 무기막, 양자점(quantum dot)층, 유기막을 포함하는 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 산화납(PbO), 산화규소(SiO2) 및 산화텔투륨(TeO2) 중 적어도 하나를 포함하지 않는 유리 물질인 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 10-6g/m2/day 내지 10-3g/m2/day의 수분투과도(WVTR)를 갖는 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 상기 광학 시트의 적어도 하나의 측부로부터 이격되어 배치된 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 광학 시트 사이에 배치된 제 1 편광층; 및 상기 제 2 기판 상에 배치된 제 2 편광층을 더 포함하는 표시 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 광학 시트는 프리즘 시트 및 이중 휘도 향상 필름(DBEF, dual bright enhanced film)의 조합으로 이루어지는 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 도광판은 하면에 반사 패턴이 형성되며, 상기 반사 패턴은 상기 광원으로부터 멀어질수록 밀도가 증가하여 배치되는 표시 장치.
  16. 도광판 상에 광 변환 부재를 도포하는 단계;
    상기 도광판 상의 가장자리에 스페이서를 배치하는 단계;
    상기 도광판과 접합되는 상기 스페이서의 접합면에 레이저 빔 조사를 통해 용융시켜 접합하는 단계;
    상기 스페이서의 상부에 표시 패널을 배치하는 단계; 및
    상기 표시 패널과 접합되는 상기 스페이서의 접합면에 레이저 빔 조사를 통해 용융시켜 접합하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 스페이서는 복수의 유리 막대가 상기 표시 패널의 비표시영역에 배치된 후, 모서리 부분에서 서로 대향하는 복수의 유리 막대의 측면을 레이저 빔 조사를 통해 접합하여 형성되는 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 광 변환 부재의 가장자리 일부를 제거하는 단계;
    상기 광 변환 부재 상에 광학 시트를 배치하는 단계;
    상기 광학 시트의 상에 제1 편광층을 배치하는 단계; 및
    상기 스페이서와 상기 도광판 사이에 광차단막을 배치하는 단계
    를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 도광판 상의 가장자리에 스페이서의 위치를 배치하는 단계는,
    상기 스페이서의 측면 중 적어도 하나는 상기 표시 패널과 상기 도광판의 측면과 동일 평면상에 정렬시키는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 100μm의 빔폭을 갖는 표시 장치의 제조 방법.
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