KR20190120844A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20190120844A
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한연호
백승인
이정환
권미라
박영은
최수진
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Abstract

액정 표시 장치는 입광면과 출광면을 포함하는 도광판, 도광판 상의 출광면에 배치되고, 제1 굴절률을 갖는 광학 필름, 광학 필름 상에 배치되는 양자점 필름, 양자점 필름 상에 배치되고, 영상을 표시 하는 표시 패널, 도광판의 입광면으로부터 이격되어 위치하고, 광을 방출하는 광원부 및 광원부로부터 이격되어 도광판의 입광면에 배치되고, 광 중 기설정된 각도 이상으로 입사하는 제1 광을 반사시키는 광학 필터를 포함할 수 있다. 이에 따라, 도광판의 입광면과 인접한 부분에서 빛샘 현상이 상대적으로 감소될 수 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 광학 필터를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
평판 표시 장치는 경량 및 박형 등의 특성으로 인하여, 음극선관 표시 장치를 대체하는 표시 장치로써 사용되고 있다. 이러한 평판 표시 장치의 대표적인 예로서 액정 표시 장치와 유기 발광 표시 장치가 있다.
상기 액정 표시 장치는 액정의 특정한 분자 배열에 전압을 인가하여 분자 배열을 변환시키고, 이러한 분자 배열의 변환에 의해 발광하는 액정 셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하여 영상을 표시하는 디스플레이 장치이다. 상기 액정 표시 장치는 표시 패널 및 광을 발생하는 광원부 및 상기 광원부로부터 방출된 광을 상기 표시 패널로 가이드 하는 도광판을 포함할 수 있다. 광원부는 도광판의 일측면에 인접하게 배치되어 광을 도광판의 일측면으로 정의되는 입광면에 제공한다. 도광판으로 제공된 광은 도광판의 상면에서 전반사되어 도광판의 입광부의 반대면인 도광판의 대광면까지 진행할 수 있다. 전반사된 광은 도광판의 저면에 배치된 확산 패턴들에 의해 확산될 수 있다. 다만, 도광판의 입광면에 인접한 도광판의 상면에서 광이 전반사되지 않고 도광판의 상면을 통해 누설될 수 있어, 광 효율이 떨어질 수 있다.
본 발명의 목적은 광학 필터를 포함하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 상술한 목적에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치는 입광면과 출광면을 포함하는 도광판, 상기 도광판 상의 출광면에 배치되고, 제1 굴절률을 갖는 광학 필름, 상기 광학 필름 상에 배치되는 양자점 필름, 상기 양자점 필름 상에 배치되고, 영상을 표시 하는 표시 패널, 상기 도광판의 입광면으로부터 이격되어 위치하고, 광을 방출하는 광원부 및 상기 광원부로부터 이격되어 상기 도광판의 입광면에 배치되고, 상기 광 중 기설정된 각도 이상으로 입사하는 제1 광을 반사시키는 광학 필터를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광학 필터는 상기 광 중 상기 기설정된 각도 이하로 입사는 제2 광을 투과할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광학 필터는 상기 제1 굴절률을 갖는 제1 광학층 및 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 갖는 제2 광학층을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광학 필터는 적어도 2개 이상의 층들을 포함하고, 상기 광학 필터는 상기 기설정된 각도 이상으로 입사하는 광을 반사시키면서 상기 기설정된 각도 이하로 입사하는 광을 투과하도록 제1 및 제2 광학층들이 반복적으로 배열될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광학 필터는 상기 광원부와 마주보는 제1 면 및 상기 도광판과 마주보는 제2 면을 포함하고, 상기 광학 필터의 제2 면이 상기 도광판의 입광면과 직접적으로 접촉할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광학 필터의 상기 제1 면으로부터 수직하는 기준선과 상기 광이 입사하는 입사선 사이의 각도가 상기 광의 입사각으로 정의될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광원부는 청색광을 방출할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 도광판과 상기 광학 필름은 직접적으로 접촉할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광학 필터 및 상기 광원부를 둘러싸는 반사 부재를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사 부재는 상기 광원부의 제1 면에 배치되는 제1 반사 패턴 및 상기 광원부로부터 이격되고, 상기 제1 반사 패턴의 외곽부로부터 상기 광원부로부터 상기 광학 필터로의 방향으로 연장되어 상기 광학 필터의 적어도 일부와 중첩하도록 배치되는 제2 반사 패턴을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 반사 부재는 상기 광원부에서 방출되는 광이 외부로 빠져나가지 않도록 상기 광원부와 상기 광학 필터를 둘러싸고, 상기 광학 필터로부터 반사된 제1 광이 상기 반사 부재로부터 반사된 후 상기 광학 필터로 입사될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광학 필터는 상기 광원부와 마주보는 제1 면 및 상기 도광판과 마주보는 제2 면을 갖고, 베이스층 및 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면으로의 방향으로 상기 베이스층을 관통하여 배치되는 복수의 광 흡수층들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광 흡수층들은 제1 길이로 서로 이격되어 위치하고, 상기 광 흡수층들 각각의 길이는 상기 제1 길이와 다른 제2 길이를 가지며, 상기 제1 및 제2 길이는 하기 수학식으로 결정될 수 있다.
[수학식]
Figure pat00001
(여기서,
Figure pat00002
는 상기 제1 길이,
Figure pat00003
는 상기 제2 길이 및
Figure pat00004
c는 상기 제1 면에 대하여 상기 광이 입사하는 각도를 나타낼 수 있다.)
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광 흡수층들 각각은 상기 광원부와 마주보는 제1 측면 및 상기 도광판과 마주보는 제2 측면을 포함하고, 상기 베이스층의 일측과 상기 광 흡수층의 제2 측면은 상기 도광판과 직접적으로 접촉할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광 흡수층들 각각의 제1 측면에 상에 배치되는 제3 반사 패턴 및 상기 광학 필터 및 상기 광원부를 둘러싸는 반사 부재를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 도광판은 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 도광판은 유리 도광판을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광학 필름은 양자점들을 포함하고, 상기 양자점들은 녹색의제1 양자점 입자들 및 적색의제2 양자점 입자들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 표시 패널은 하부 기판, 상기 기판 상에 배치되는 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 배치되는 액정층, 상기 액정층상에 배치되는 공통 전극, 상기 공통 전극 상에 배치되는 컬러 필터 및 상기 컬러 필터 상에 배치되는 상부 기판을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 광학 필름과 상기 표시 패널 사이에 배치되는 편광 필름을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치가 광학 필터를 포함함으로써, 광학 필터는 기설정된 각도 이상의 각도로제1 면을 입사하는 제1 광을 반사시키면서 상기 기설정된 각도 이하의 각도로 제1 면을 입사하는 제2 광을 투과시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 광만 도광판의 내부로 투과됨으로써 제2 광은 전반사 될 수 있고, 도광판의 입광면과 인접한부분에서 빛샘 현상이 상대적으로 감소될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과가 상술한 효과로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 액정 표시 장치에 포함된 표시 패널을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1의 액정 표시 장치에 포함된 광학 필터를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 2의 영역 'A'를 확대 도시한 부분 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치들에 대하여 상세하게 설명한다. 첨부한 도면들에 있어서, 동일하거나 유사한 구성 요소들에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호들을 사용한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1의 액정 표시 장치에 포함된 표시 패널을 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 도 1의 액정 표시 장치에 포함된 광학 필터를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 액정 표시 장치(100)는 표시 패널(200), 편광 필름(610), 양자점 필름(590), 광학 필름(570), 도광판(550), 광원부(530), 광학 필터(500) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 표시 패널(200)은 영상을 표시할 수 있고, 하부 기판(110), 반도체 소자(250), 화소 전극(290), 액정층(330), 공통 전극(340), 컬러 필터(350), 상부 기판(450) 등을 포함할 수 있다.
광원부(530)는 광학 필터(500)로부터 제1 방향(D1)(예를 들어, 액정 표시 장치(100)의 상면에 평행한 방향)으로 이격될 수 있고, 광학 필터(500)는 광원부(530)로부터 제1 방향(D1)에 반대되는 제2 방향(D2)으로 이격될 수 있다. 광원부(530) 및 광학 필터(500) 각각은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)과 직교하는 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다.
광학 필터(500)는 제1 광학층(501) 및 제2 광학층(502)을 포함할 수 있고, 도광판(550)은 입광면 및 출광면을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 광학 필터(500)는 광원부(530)로부터 방출되는 광 중 기설정된 각도 이상으로 입사하는 광(예를 들어, 제1 광)을 반사시키면서 상기 광 중 상기 기설정된 각도 이하로 입사하는 광(예를 들어, 제2 광)을 투과시킬 수 있고, 광학 필터(500)를 포함하는 액정 표시 장치(100)는 광 효율이 상대적으로 개선된 액정 표시 장치로 기능할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 투명한 재료를 포함하는 하부 기판(110)이 배치될 수 있다. 하부 기판(110)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 포함할 수 있다.
하부 기판(110) 상에 반도체 소자(250)가 배치될 수 있다. 반도체 소자(250)는 액티브층, 게이트 절연층, 게이트 전극, 층간 절연층, 소스 및 드레인 전극으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 액티브층은 산화물 반도체, 무기물 반도체(예를 들면, 아몰퍼스 실리콘(amorphous silicon), 폴리 실리콘(poly silicon)) 또는 유기물 반도체 등을 포함할 수 있다. 게이트 절연층 및 층간 절연층은 실리콘 화합물, 금속 산화물 등을 포함할 수 있다. 게이트 전극 및 소스 및 드레인 전극들은 금속, 금속 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등을 포함할 수 있다. 반도체 소자(250)는 화소 전극(290)과 전기적으로 연결될 수 있다.
반도체 소자(250) 화소 전극(290), 액정층(330) 및 공통 전극(340)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 화소 전극(290) 상에 액정층(330)이 배치될 수 있고, 액정층(330) 상에 공통 전극(340)이 배치될 수 있다. 선택적으로, 공통 전극(340) 상에 액정층(330)이 배치될 수 있고, 액정층(330) 상에 화소 전극(290)이 배치될 수도 있다. 예를 들면, 화소 전극(290) 및 공통 전극(340) 각각은 금속, 금속 합금, 금속 질화물, 도전성 금속 산화물, 투명 도전성 물질 등을 포함할 수 있고, 액정층(330)은 액정 분자들(liquid crystal molecule)을 포함할 수 있다. 여기서, 화소 전극(290)과 공통 전극(340) 사이 전계가 형성될 수 있고, 상기 전계에 따라 액정층(330)에 포함된 상기 액정 분자들의 배열이 변경될 수 있다.
공통 전극(340) 상에 컬러 필터(350)가 배치될 수 있다. 액정층(330)을 통과한 광이 컬러 필터(350)를 통해 외부로 방출될 수 있다. 컬러 필터(350)는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 청색 컬러 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 컬러 필터는 황색(Yellow) 컬러 필터, 청남색(Cyan) 컬러 필터 및 자주색(Magenta) 컬러 필터를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 컬러 필터(350)는 감광성 수지, 컬러 포토레지스트를 포함할 수 있다.
상부 기판(450)은 컬러 필터(350) 상에 배치될 수 있다. 상부 기판(450)은 하부 기판(110)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상부 기판(450)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 포함할 수 있다. 이에 따라, 하부 기판(110), 반도체 소자(250), 화소 전극(290), 액정층(330), 공통 전극(340), 컬러 필터(350), 상부 기판(450)을 포함하는 표시 패널(200)이 제공될 수 있다.
다시 도 1 내지 4를 참조하면, 표시 패널(200) 아래에 편광 필름(610)이 배치될 수 있다. 편광 필름(610)은 양자점 필름(590)을 통과한 광을 제4 방향(D4)(예를 들어, 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)으로부터 수직하는 방향 또는 도광판(550)으로부터 표시 패널(200)으로의 방향)으로 집광시킬 수 있다. 또한, 편광 필름(610)을 통과한 상기 광은 제4 방향(D4)으로 진행되어 균일한 휘도 분포를 가질 수 있고, 상기 광은 표시 패널(200)에 제공될 수 있다. 예를 들면, 편광 필름(610)은 선편광 필름, 프리즘 시트 등을 포함할 수 있다.
편광 필름(610) 아래에 양자점필름(590)이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 양자점 필름(590)은 광학 필름(570)과 직접적으로 접촉할 수 있고, 편광 필름(610)과 이격되어 배치될 수 있다. 양자점 필름(590)은 복수의 양자점들을 포함할 수 있다. 양자점 필름(590)은 백색광을 생성하기 위해 광원부(530)의 종류에 따라서 크기가 상이한 양자점들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 광원부(530)가 청색광을 생성할 수 있고, 양자점 필름(590)은 청색 파장 대의 광을 흡수하여 녹색 파장 대의 광을 방출하는 크기를 갖는 제1 양자점 입자들 및 청색 파장 대의 광을 흡수하여 적색 파장 대의 광을 방출하는 크기를 갖는 제2 양자점 입자들을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 양자점 입자들이 도광판(550)으로부터 방출된 광인 청색광을 흡수하여 녹색 또는 적색 파장 대역의 광으로 변환될 수 있다. 또한, 청색광의 일부는 상기 제1 및 제2 양자점 입자들에 흡수되지 않을 수 있다. 이에 따라, 양자점 필름(590)에서 청색, 녹색, 및 적색 파장의 광들이 서로 혼합되면서 백색광이 생성될 수 있다. 선택적으로, 양자점 필름(590)은 산란체, 분산제, 기재 물질 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 액정 표시 장치(100)는 양자점필름(590)을 둘러싸는 보호 필름을 더 포함할 수 있다. 상기 보호 필름은 양자점 필름(590)으로 침투하는 습기 또는 수분을 차단함으로써 양자점 필름(590)을 보호할 수 있다. 예를 들면, 상기 보호 필름은 실리콘 화합물을 포함하는 무기 절연층을 포함하는 단일층으로 구성될 수 있다. 이와는 달리, 상기 보호 필름은 실리콘 화합물을 포함하는 제1 무기 절연층, 모노머, 폴리머 등을 포함하는 유기 절연층 및 제2 무기 절연층으로 구성된 복수의 층들로 구성될 수도 있다.
양자점 필름(590) 아래에 광학 필름(570)이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 광학 필름(570)은 도광판(550) 상의 출광면에 배치될 수 있고, 광학 필름(570)은 도광판(550)과 직접적으로 접촉할 수 있다. 또한, 광학 필름(570)은 제1 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 굴절률은 상대적으로 낮은 굴절률에 해당되고, 상기 제1 굴절률은 대략 1.4 내지 대략 2의 범위를 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 광학 필름(570)의 굴절률은 대략 1.3일 수 있다. 광학 필름(570)은 실리콘화합물, 금속 산화물 등과 같은 절연 물질을 포함할 수 있다.
광학 필름(570) 아래에 도광판(550)이 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이 도광판(550)은 입광면 및 출광면을 가질 수 있고, 상기 입광면에는 광학 필터(500)가 배치될 수 있고, 상기 출광면에는 광학 필름(570)이 배치될 수 있다.
도광판(550)은 플라스틱 도광판, 유리 도광판을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 도광판(550)은 유리 도광판을 포함할 수 있다. 또한, 도광판(550)은 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 굴절률은 상대적으로 큰 굴절률에 해당되고, 상기 제2 굴절률은 대략 1.5 내지 대략 3의 범위를 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 도광판(550)의 굴절률은 대략 1.5일 수 있다. 예를 들면, 액정 표시 장치의 제조 공정에 있어서, 상기 액정 표시 장치가 플라스틱 도광판을 포함하는 경우, 상기 플라스틱 도광판 상에 양자점 필름을 직접적으로 형성하는데 어려움이 있고, 광원부로부터 방출된 광이 상기 플라스틱 도광판 내에서 전반사되기 위해 상기 플라스틱 도광판과 상기 양자점 필름 사이에 공기층(예를 들어, 저굴절층)이 개재되어야 한다. 따라서, 상기 플라스틱 도광판과 상기 양자점 필름은 서로 이격되도록 지지 부재 등이 추가적으로 상기 액정 표시 장치에 배치될 수 있으므로, 상기 액정 표시 장치의 두께가 상대적으로 두꺼워질 수 있고, 제조 비용도상대적으로 증가될 수 있다.
이와는 달리, 예시적인 실시예들에 있어서, 액정 표시 장치(100)는 유리 도광판을 포함함으로써, 도광판(550) 상에 광학 필름(570)(예를 들어, 저굴절층)을 직접적으로 형성할 수 있고, 광학 필름(570) 상에 양자점 필름(590)을 직접적으로 형성할 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 장치(100)의 두께가 상대적으로 줄어들 수 있고, 액정 표시 장치(100)가 상기 지지 부재를 포함하지 않아도 되기 때문에 액정 표시 장치(100)의 제조 비용이 상대적으로 감소될 수 있다.
선택적으로, 액정 표시 장치(100)는 도광판(550)의 저면에 배치되는 확산 패턴들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 광원부(530)로부터 방출된 광이 도광판(550)의 내부로 입사할 수 있고, 상기 광들 중 일부가 상기 확산 패턴들로부터 산란될 수 있다. 상기 산란된 광은 제4 방향(D4)으로 도광판(550)으로부터 방출될 수 있다.
도광판(550)의 입광면으로부터 이격되어 광원부(530)가 위치할 수 있다. 또한, 광원부(530)는 광학 필터(500)로부터 제2 방향(D2)으로 이격되어 평행하게 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 광원부(530)는 광을 방출할 수 있다. 다시 말하면, 광원부(530)는 표시 패널(200)에 광을 제공할 수 있다. 예를 들면, 광원부(530)로부터 제1 방향(D1)으로 방출된 광은 광학 필터(500)를 통해 도광판(550)으로 이동할 수 있다. 도광판(550)으로 이동된 광은 제3 방향(D3)으로 도광판(550)으로부터 방출될 수 있고, 광학 필름(570), 양자점 필름(590) 및 편광 필름(610)을 통과할 수 있다. 편광 필름(610)을 통과한 상기 광이 표시 패널(200)에 제공될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 광원부(530)는 청색광을 방출할 수 있다. 선택적으로, 액정 표시 장치(100)는 광원부(530)를 고정시키는 지지 부재를 더 포함할 수도 있다.
광학 필터(500)가 광원부(530)와 도광판(550) 사이에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 광학 필터(500)는 광원부(530)와 마주보는 제1 면(S1) 및 도광판(550)과 마주보는 제2 면(S2)을 가질 수 있고, 제2 면(S2)이 도광판(550)의 입광면과 직접적으로 접촉할 수 있다. 또한, 광학 필터(500)는 광원부(530)로부터 방출된 광 중 기설정된 각도 이상으로 입사하는 제1 광을 반사시키고, 상기 기설정된 각도 이하로 입사하는 상기 제1 광과 다른 제2 광을 투과시킬 수 있다. 예를 들면, 광학 필터(500)는 분산 브래그 반사층(distributed bragg reflector DBR)일 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 광학 필터(500)는 상기 제1 굴절률을 갖는 제1 광학층(501) 및 상기 제2 굴절률을 갖는 제2 광학층(502)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 광학층(501)과 제2 광학층(502)이 반복적으로 교번하여 배치되는 구성을 가질 수 있다. 다시 말하면, 광학 필터(500)는 상기 기설정된 각도 이상으로 입사하는 광을 반사시키면서 상기 기설정된 각도 이하로 입사하는 광을 투과시키도록 제1 광학층(501) 및 제2 광학층(502)의 개수가 결정될 수 있다.
제1 광학층(501)은 상기 제1 굴절률을 갖는 실리콘 화합물, 금속 산화물 등을 포함할 수 있고, 제2 광학층(502)은 상기 제2 굴절률을 갖는 실리콘 화합물, 금속 산화물 등을 포함할 수 있다. 제1 광학층(501) 및 제2 광학층(502) 각각은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNy), 실리콘산탄화물(SiOxCy), 실리콘 탄질화물(SiCxNy), 실리콘산탄화물(SiOxCy), 알루미늄 산화물(AlOx), 알루미늄 질화물(AlNx), 탄탈륨 산화물(TaOx), 하프늄 산화물(HfOx), 지르코늄 산화물(ZrOx), 티타늄 산화물(TiOx), 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석 산화물(ITO) 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 액정 표시 장치가 광학 필터(500)를 포함하지 않는 경우, 광원부(530)로부터 방출된 광이 상기 기설정된 각도 이상으로 도광판(550)의 입광면을 통과하는 경우, 상기 광은 도광판(550)의 입광면과 인접한부분에서 전반사되지 않고 도광판(550)으로부터 제4 방향(D4)으로 방출될 수 있다. 이러한 경우, 액정 표시 장치의 광 효율이 감소될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 액정 표시 장치(100)가 광학 필터(500)를 포함함으로써 상기 기설정된 각도 이상으로 입사하는 광을 반사시키면서 상기 기설정된 각도 이하로 입사하는 광을 투과시킬 수 있다. 이에 따라, 도광판(550)의 입광면과 인접한 부분에서 방출되는 광이 상대적으로 줄어들 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 광학층(501)은 상기 제2 굴절률을 가질 수 있고, 제2 광학층(502)은 상기 제1 굴절률을 가질 수도 있다.
다만, 광학 필터(500)가 6개의 층들로 구성되는 것으로 설명하였으나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 광학 필터(500)는 2개의 층들, 4개의 층들 또는 적어도 6개의 층들로 구성될 수도 있다.
또한, 액정 표시 장치(100)는 광학 필터(500)의 제1 면(S1) 및 제2 면(S2) 상에 추가적으로 배치되는 기능층들(예를 들어, 접착제(광학용 투명 접착제(optical clear adhesive OCA), 압감 접착제(pressure sensitive adhesive PSA) 등), UV resin 등)을 더 포함할 수도 있다.
더욱이, 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 광학 필터(500)는 광원부(530)와 직접적으로 접촉할 수도 있다.
도 5는 도 2의 영역 'A'를 확대 도시한 부분 확대 단면도이다. 예를 들면, 도 5는 광원부(530)로부터 방출된 광 중 일 부분이 공기층(AIR)(예를 들어, 굴절률 1)을 통과하여 광학 필터(500)와 반사되고, 상기 광 중 나머지 부분이 공기층(AIR) 및 광학 필터(500)를 통과하여 도광판(550)(예를 들어, 굴절률 1.5) 내부로이동하는 것을 나타내는 도면이다. 여기서, 도광판(550)은 입광면(10) 및 출광면(20)을 가질 수 있다.
도 2, 4 및 5를 참조하면, 광원부(530)로부터 광(L)이 방출될 수 있다. 광원부(530)로부터 방출된 광(L)이 광학 필터(500)의 제1 면(S1)에 도달하는 경우, 광(L)은 광학 필터(500)의 제1 면(S1)으로부터 수직하는 제1 기준선(SL1)에 대하여 θi 이상의각도(예를 들어, θi의 각도보다 큰 각도)로 광학 필터(500)의 제1 면(S1)을 입사하는 제1 광(L1) 및 제1 기준선(SL1)에 대하여 θi 이하의 각도(예를 들어, θi의 각도보다 같거나 작은 각도)로 광학 필터(500)의 제1 면(S1)을 입사하는 제2 광(L2)으로 분리될 수 있다. 다시 말하면, θi의 각도는 광학 필터(500)의 제1 면(S1)으로부터 수직하는 제1 기준선(SL1)과 상기 광이 입사하는 입사선(예를 들어, 제1 광(L1) 또는 제2 광(L2)) 사이의 각도가 상기 광의 입사각 θi로 정의될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 광학 필터(500)는 제1 기준선(SL1)에 대하여 θi 이상의 각도로제1 면(S1)을 입사하는 제1 광(L1)을 반사시키면서 제1 기준선(SL1)에 대하여 θi 이하의 각도로 제1 면(S1)을 입사하는 제2 광(L2)을 투과시키도록 제조될 수 있다. 예를 들면, 광학 필터(500)의 제조 과정에 있어서, 제1 기준선(SL1)에 대하여 θi 이상의 각도로 제1 면(S1)을 입사하는 제1 광(L1)을 반사시키면서 제1 기준선(SL1)에 대하여 θi 이하의각도로 제1 면(S1)을 입사하는 제2 광(L2)을 투과시키도록 브래그의 법칙(Bragg's law)에 기초하여 제1 광학층(501) 및 제2 광학층(502)의 굴절률, 적층 개수 등이 결정될 수 있다. 또한, θi 의 각도는 광학 필름(570)의 굴절률에 의존할 수 있다. 예를 들면, 광학 필름(570)의 굴절률이 변경됨에 따라 θi 의 각도도 변경될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 광(L1)은 θi 이상의각도로 광학 필터(500)의 제1 면(S1)으로 입사한 후, 제1 광(L1)은 광학 필터(500)로부터 반사될 수 있다. 이와는 달리, 제2 광(L2)은 θi 이상의각도로 광학 필터(500)의 제1 면(S1)을 입사한 후, 제2 광(L2)은 광학 필터(500)의 내부로 투과될 수 있다(예를 들어, 광학 필터(500)의 내부로 투과된 제2 광(L2)은 굴절됨). 광학 필터(500)의 내부로 투과된 제2 광(L2)은 도광판(550)의 입광면(10)을 입사할 수 있고, θG 의 각도로 도광판(550)의 출광면(20)에 도달할 수 있다. 여기서, 도광판(550)의 입광면(10)(또는 광학 필터(500)의 제2 면(S2))으로부터 수직하는 제2 기준선(SL2)에 대한 제2 광(L2)의 입사각이 θG로 정의될 수 있고, 도광판(550)의 출광면(20)으로부터 수직하는 제3 기준선(SL3)에 대한 제2 광(L2)의 입사각이 θC로 정의 될 수 있다. 또한, θC의 각도는 도광판(550)과 광학 필름(570)의 계면의 전반사각도에 해당될 수 있다. 예를 들면, 제2 광(L2)의 입사각이 θC보다 같거나 작을 경우, 제2 광(L2)은 도광판(550)의 내부에서 전반사될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 액정 표시 장치(100)가 광학 필터(500)를 포함함으로써, 광학 필터(500)는 θi 이상의 각도로제1 면(S1)을 입사하는 제1 광(L1)을 반사시키면서 θi 이하의 각도로 제1 면(S1)을 입사하는 제2 광(L2)을 투과시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 광(L2)만 도광판(550)의 내부로 투과됨으로써 제2 광(L2)은 전반사 될 수 있고, 도광판(550)의 입광면(10)과 인접한 부분에서 빛샘 현상이상대적으로 감소될 수 있다.
표 1은 광학 필름의 굴절률에 따른 θi의 각도 변화를 나타내는 표이다.
[표 1]
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도 2, 4, 5 및 표 1을 참조하면, 광원부(530)로부터 광(L)이 방출될 수 있고, 광(L) 중 제1 광(L1)이 공기층(AIR)을 통과하여 광학 필터(500)로부터 반사될 수 있고, 광(L) 중 제2 광(L2)이 공기층(AIR)을 통과하여 광학 필터(500)를 투과할 수 있다.
광학 필름(570)의 굴절률이 대략 1.3일 경우, 광학 필터(500)는 48.45ㅀ(도) 이상으로 광학 필터(500)의 제1 면(S1)을 입사하는 제1 광(L1)을 반사시키면서, 48.45도 이하로 제1 면(S1)을 입사하는 제2 광(L2)을 투과시킬 수 있다. 이러한 경우, 광학 필터(500)를 투과한 제2 광(L2)은 도광판(550)의 입광면(10)(또는 광학 필터(500)의 제2 면(S2))을 29.93도 이하로 투과할 수 있다. 또한, 도광판(550)을 투과한 제2 광(L2)은 도광판(550)의 출광면(20)과 60.07도 이하로 반사될 수 있다. 여기서, 상기 60.07도가 도광판(550)의 최대 전반사각도에 해당될 수 있다. 즉, 광학 필름(570)의 굴절률이 대략 1.3 및 도광판(550)의 굴절률이 대략 1.5인 경우, 광학 필터(500)는 대략 48.45도 이상으로 입사하는 광을 반사시키면서 대략 48.45도 이하로 입사하는 광을 투과시키도록 적절히 제조될 수 있다.
이에 따라, 광학 필름(570)의 굴절률이 대략 1.3 및 도광판(550)의 굴절률이 대략 1.5인 경우, 광학 필터(500)가 대략 48.45도 이상으로 입사하는 광을 반사시키면서 대략 48.45도 이하로 입사하는 광을 투과시킴으로써 도광판(550)의 입광면(10)과 인접한 부분에서 빛샘 현상이상대적으로 감소될 수 있다.
또한, 광학 필름(570)의 굴절률이 대략 1.25일 경우, 광학 필터(500)는 56.01도 이상으로 광학 필터(500)의 제1 면(S1)을 입사하는 제1 광(L1)을 반사시키면서, 56.01도 이하로제1 면(S1)을 입사하는 제2 광(L2)을 투과시킬 수 있다. 이러한 경우, 광학 필터(500)를 투과한 제2 광(L2)은 도광판(550)의 입광면(10)(또는 광학 필터(500)의 제2 면(S2))을 33.56도 이하로 투과할 수 있다. 또한, 도광판(550)을 투과한 제2 광(L2)은 도광판(550)의 출광면(20)과 56.44도 이하로 반사될 수 있다. 여기서, 상기 56.44도가 도광판(550)의 최대 전반사 각도에 해당될 수 있다. 즉, 광학 필름(570)의 굴절률이 대략 1.25 및 도광판(550)의 굴절률이 대략 1.5인 경우, 광학 필터(500)는 대략 56.01도 이상으로 입사하는 광을 반사시키면서 대략 56.01도 이하로 입사하는 광을 투과시키도록 적절히 제조될 수 있다.
이에 따라, 광학 필름(570)의 굴절률이 대략 1.25 및 도광판(550)의 굴절률이 대략 1.5인 경우, 광학 필터(500)가 대략 56.01도 이상으로 입사하는 광을 반사시키면서 대략 56.01도 이하로 입사하는 광을 투과시킴으로써 도광판(550)의 입광면(10)과 인접한 부분에서 빛샘 현상이 상대적으로 감소될 수 있다.
더욱이, 광학 필름(570)의 굴절률이 대략 1.2일 경우, 광학 필터(500)는 64.16도 이상으로 광학 필터(500)의 제1 면(S1)을 입사하는 제1 광(L1)을 반사시키면서, 64.16도 이하로 제1 면(S1)을 입사하는 제2 광(L2)을 투과시킬 수 있다. 이러한 경우, 광학 필터(500)를 투과한 제2 광(L2)은 도광판(550)의 입광면(10)(또는 광학 필터(500)의 제2 면(S2))을 36.87도 이하로 투과할 수 있다. 또한, 도광판(550)을 투과한 제2 광(L2)은 도광판(550)의 출광면(20)과 53.13도 이하로 반사될 수 있다. 여기서, 상기 53.13도가 도광판(550)의 최대 전반사 각도에 해당될 수 있다. 즉, 광학 필름(570)의 굴절률이 대략 1.2 및 도광판(550)의 굴절률이 대략 1.5인 경우, 광학 필터(500)는 대략 64.16도 이상으로 입사하는 광을 반사시키면서 대략 64.16도 이하로 입사하는 광을 투과시키도록 적절히 제조될 수 있다.
이에 따라, 광학 필름(570)의 굴절률이 대략 1.2 및 도광판(550)의 굴절률이 대략 1.5인 경우, 광학 필터(500)가 대략 64.16도 이상으로 입사하는 광을 반사시키면서 대략 64.16도 이하로 입사하는 광을 투과시킴으로써 도광판(550)의 입광면(10)과 인접한 부분에서 빛샘 현상이상대적으로 감소될 수 있다.
이와 같이, 광학 필터(500)는 기설정된 각도 이하로 입사하는 광의 일부를 투과 및 상기 기설정된 각도 이상으로 입사하는 광의 일부를 반사시키도록 광학 필터(500)가 용이하게 제조될 수 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 6에 예시한 액정 표시 장치(800)는 반사 부재(700)를 제외하면 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 액정 표시 장치(100)와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다. 도 6에 있어서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 구성 요소들과 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 요소들에 대해 중복되는 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 액정 표시 장치(800)는 표시 패널(200), 편광 필름(610), 양자점 필름(590), 광학 필름(570), 도광판(550), 광원부(530), 광학 필터(500), 반사 부재(700) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 광원부(530)는 광학 필터(500)로부터 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있고, 광학 필터(500)는 광원부(530)로부터 제1 방향(D1)에 반대되는 제2 방향(D2)으로 이격될 수 있다. 광원부(530) 및 광학 필터(500) 각각은 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)과 직교하는 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 또한, 반사 부재(700)는 제1 반사 패턴(710) 및 제2 반사 패턴(720)을 포함할 수 있다.
광학 필터(500)는 제1 광학층(501) 및 제2 광학층(502)을 포함할 수 있고, 도광판(550)은 입광면(10) 및 출광면(20)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 광학 필터(500)는 기설정된 각도 이상으로 입사하는 광을 반사시킬 수 있고, 광학 필터(500)를 포함하는 액정 표시 장치(800)는 광 효율이 상대적으로 개선된 액정 표시 장치로 기능할 수 있다.
반사 부재(700)가 광원부(530) 및 광학 필터(500)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 여기서, 광원부(530)는 제1 면 및 제2 면을 가질 수 있다. 상기 제1 면은 제1 반사 패턴(710)과 접촉하는 면이고, 상기 제2 면은 광학 필터(500)의 제1 면(S1)과 마주볼 수 있다. 즉, 광원부(530)의 제1 면과 제2 면은 대향할 수 있다.
광원부(530)의 제1 면에 제1 반사 패턴(710)이 배치될 수 있다. 제1 반사 패턴(710)은 제4 방향(D4) 및 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있고, 제1 반사 패턴(710)의 제4 방향(D4)으로의 길이는 상기 광원부(530)의 제4 방향(D4)으로의 길이보다 길 수 있다.
광원부(530)의 상면 및 저면(상기 제1 면과 제2 면 사이에 위치하는 면)으로부터 이격되며 제1 반사 패턴(710)의 외곽부로부터 제1 방향(D1)으로 연장되어 광학 필터(500)의 적어도일부와 중첩하도록 제2 반사 패턴(720)이 배치될 수 있다. 다시 말하면, 반사 부재(700)는 광원부(530)로부터 방출되는 광(L)이 외부로 빠져나가지 않도록 광원부(530)와 광학 필터(500)를 완전히 둘러쌀 수 있다.
반사 부재(700)는 광을 반사할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 반사 부재(700)는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 몰리브데늄(Mo), 스칸듐(Sc), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 알루미늄을 함유하는 합금, 은을 함유하는 합금, 텅스텐(W), 구리를 함유하는 합금, 몰리브데늄을 함유하는 합금 등과 같은 금속, 합금 등을 포함할 수 있다.
액정 표시 장치(800)가 반사 부재(700)를 포함함으로써 기설정된 각도 이상으로 입사하는 제1 광(L1)이 광학 필터(500)로부터 반사된 후, 반사 부재(700)로부터 반사될 수 있다. 반사 부재(700)로부터 반사된 제1 광(L1)은 광학 필터(500)로 다시 입사할 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 장치(100)와 비교할 경우, 액정 표시 장치(800)의 광 효율이 상대적으로 증가할 수 있다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 7에 예시한 액정 표시 장치(900)는 반사 부재(1500)를 제외하면 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 액정 표시 장치(100)와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다. 도 7에 있어서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 구성 요소들과 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 요소들에 대해 중복되는 설명은 생략한다.
도 1 내지 5 및 도 7을 참조하면, 액정 표시 장치(900)는 표시 패널(200), 편광 필름(610), 양자점 필름(590), 광학 필름(570), 도광판(550), 광원부(530), 광학 필터(1500) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 광학 필터(1500)는 베이스층(507) 및 광 흡수층들(505)을 포함할 수 있다.
광학 필터(1500)가 광원부(530)와 도광판(550) 사이에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 광학 필터(1500)는 광원부(530)와 마주보는 제1 면(S1) 및 도광판(550)과 마주보는 제2 면(S2)을 가질 수 있고, 제2 면(S2)이 도광판(550)의 입광면(10)과 직접적으로 접촉할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 광학 필터(1500)는 베이스층(507) 및 제1 면(S1)으로부터 제2 면(S2)으로의 방향(예를 들어, 제1 방향(D1))으로 베이스층(507)을 관통하는 광 흡수층들(505)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 광학 필터(1500)는 광원부(530)로부터 방출된 광 중 기설정된 각도 이상으로 입사하는 제1 광(L1)을 흡수하고, 상기 기설정된 각도 이하로 입사하는 제2 광(L2)을 투과시킬 수 있다.
또한, 베이스층(507)은 실질적으로 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 베이스층(507)은 유리, 폴리머 등을 포함할 수 있다. 광 흡수층들(505) 각각은 제1 광(L1)을 흡수하기 위해 블랙 매트릭스를 포함할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스는 흑색 물질을 포함할 수 있고, 상기 블랙 매트릭스로 사용될 수 있는 흑색 물질은 카본 블랙(carbon black), 페닐렌 블랙(phenylene black), 아닐린 블랙(aniline black), 시아닌 블랙(cyanine black), 니그로신산 블랙(nigrosine acid black) 및 블랙 수지(black resin) 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 광학 필터(1500)를 형성하는 과정에 있어서, 기재로써 베이스층(507) 형성된 후, 베이스층(507)을 관통하여 복수의 광 흡수층들(505)이 제1 길이(d)로 서로 이격되어 형성될 수 있다. 여기서, 광 흡수층들(505)의 제1 방향(D1)으로의 길이는 제2 길이(t)를 가질 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에 있어서, 광학 필터(1500)를 형성하는 과정에 있어서, 제2 길이(t)를 갖는 광 흡수층(505)을 형성한 후, 광 흡수층들(505) 상에 제4 방향(D4)으로 제1 길이(d)를 갖는 베이스층 패턴(507)이 형성될 수 있다. 광 흡수층(505) 및 베이스층 패턴(507)을 반복적으로 형성하여 광학 필터(1500)가 형성될 수도 있다. 여기서, 베이스층 패턴(507)이 제1 길이(d)를 가짐으로써, 복수의 광 흡수층들(505) 인접한2개의 광 흡수층들(505) 사이 간격은제1 길이(d)를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 길이(d)와 제2 길이(t)는 하기 [수학식]으로 결정될 수 있다.
[수학식]
Figure pat00006
(여기서, d는 제1 길이(d)이고 t는 제2 길이(t)이며,
Figure pat00007
c는 제1 면(S1)에 대하여 제2 광(L2)이 입사하는 각도를 나타낼 수 있다. 예를 들면,
Figure pat00008
c는 도광판(550)의 출광면(20)으로부터 수직하는 제3 기준선(SL3)에 대한 제2 광(L2)의 입사각으로 정의 될 수 있다.)
θC의 각도는 도광판(550)과 광학 필름(570)의 계면의 전반사각도에 해당될 수 있다. 다시 말하면, 상기 θC의 각도가 도광판(550)의 최대 전반사 각도에 해당될 수 있다. 즉, 상기 θC의 각도 이상으로 입사하는 제1 광(L1)은 광 흡수층들(505)에 흡수될 수 있고, 상기 θC의 각도 이하로 입사하는 제2 광(L2)은 도광판(550)에서 전반사될 수 있다.
다만, 베이스층(507)의 제1 방향(D1)으로의 길이가 광 흡수층(505)의 제1 방향(D1)으로의 길이와 동일한 것으로 설명하였으나 본 발명의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 베이스층(507)의 제1 방향(D1)으로의 길이가 광 흡수층(505)의 제1 방향(D1)으로의 길이보다 길수도 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 액정 표시 장치(900)가 광학 필터(1500)를 포함함으로써, 광학 필터(1500)는 θc 이상의 각도로제1 면(S1)을 입사하는 제1 광(L1)을 흡수하면서 θc 이하의 각도로 제1 면(S1)을 입사하는 제2 광(L2)을 투과시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 광(L2)만 도광판(550) 내부로 투과됨으로써 제2 광(L2)은 전반사 될 수 있고, 도광판(550)의 입광면(10)과 인접한 부분에서 빛샘 현상이 상대적으로 감소될 수 있다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다. 도 8에 예시한 액정 표시 장치(1000)는 제3 반사 패턴(509)을 제외하면 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 액정 표시 장치들(800, 900)과 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 가질 수 있다. 도 8에 있어서, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 구성 요소들과 실질적으로 동일하거나 유사한 구성 요소들에 대해 중복되는 설명은 생략한다.
도 6, 7 및 8을 참조하면, 액정 표시 장치(1000)는 표시 패널(200), 편광 필름(610), 양자점 필름(590), 광학 필름(570), 도광판(550), 광원부(530), 광학 필터(1500), 반사 부재(700) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 반사 부재(700)는 제1 반사 패턴(710) 및 제2 반사 패턴(720)을 포함할 수 있고, 광학 필터(1500)는 광 흡수층들(505), 베이스층(507) 및 제3 반사 패턴(509)을 포함할 수 있다.
반사 부재(700)가 광원부(530) 및 광학 필터(500)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 여기서, 광원부(530)는 제1 면 및 제2 면을 가질 수 있다. 광원부(530)의 제1 면에 제1 반사 패턴(710)이 배치될 수 있다. 광원부(530)의 상면 및 저면으로부터 이격되며 제1 반사 패턴(710)의 외곽부로부터 제1 방향(D1)으로 연장되어 광학 필터(500)의 적어도일부와 중첩하도록 제2 반사 패턴(720)이 배치될 수 있다. 다시 말하면, 반사 부재(700)는 광원부(530)로부터 방출되는 광(L)이 외부로 빠져나가지 않도록 광원부(530)와 광학 필터(500)를 완전히 둘러쌀 수 있다.
광학 필터(1500)가 광원부(530)와 도광판(550) 사이에 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 광학 필터(1500)는 광원부(530)와 마주보는 제1 면(S1) 및 도광판(550)과 마주보는 제2 면(S2)을 가질 수 있고, 제2 면(S2)이 도광판(550)의 입광면(10)과 직접적으로 접촉할 수 있다. 광학 필터(1500)는 베이스층(507), 제1 면(S1)으로부터 제2 면(S2)으로의 방향(예를 들어, 제1 방향(D1))으로 베이스층(507)을 관통하는 광 흡수층들(505) 및 제1 면(S1) 상의 광 흡수층들(505)과 중첩하여 배치되는 제3 반사 패턴(509)을 포함할 수 있다.
광학 필터(1500)는 광원부(530)로부터 방출된 광 중 기설정된 각도 이상으로 입사하는 제1 광(L1)을 흡수하고, 상기 기설정된 각도 이하로 입사하는 제2 광(L2)을 투과시킬 수 있다. 또한, 광학 필터(1500)의 제1 면(S1)에 위치하는 광 흡수층(505)의 제1 측면으로 입사하는 제3 광(L3)이 제3 반사 패턴(509)에 의해 반사될 수 있다. 제3 반사 패턴(509)은 광을 반사할 수 있는 물질을 포함할 수 있다.
예를 들면, 액정 표시 장치(1000)가 제3 반사 패턴(509)을 포함하지 않는 경우, 제1 면(S1)에 위치하는 광 흡수층(505)의 제1 측면으로 인사하는 제3 광(L3)이 흡수될 수 있다. 이러한 경우, 액정 표시 장치(1000)의 광 효율이 상대적으로 감소될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 액정 표시 장치(1000)가 제3 반사 패턴(509)을 포함함으로써, 제1 면(S1)에 위치하는 광 흡수층(505)의 제1 측면으로 흡수될 수 있는 제3 광(L3)을 반사시킬 수 있다. 제3 반사 패턴(509)으로부터 반사된 제3 광(L3)은 반사 부재(700)로부터 반사될 수 있다. 반사 부재(700)로부터 반사된 제3 광(L3)은 광학 필터(500)로 다시 입사할 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 장치(900)와 비교할 경우, 액정 표시 장치(1000)의 광 효율이 상대적으로 증가할 수 있다.
상술한 바에서는, 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명은 액정 표시 장치를 구비할 수 있는 다양한 디스플레이 기기들에 적용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 차량용, 선박용 및 항공기용 디스플레이 장치들, 휴대용 통신 장치들, 전시용 또는 정보 전달용 디스플레이 장치들, 의료용 디스플레이 장치들 등과 같은 수많은 디스플레이 기기들에 적용 가능하다.
10: 입광면 20: 출광면
100, 800, 900, 1000: 액정 표시 장치
110: 하부 기판 200: 표시 패널
250: 반도체 소자 290: 화소 전극
330: 액정층 340: 공통 전극
350: 컬러 필터 450: 상부 기판
500, 1500: 광학 필터 501: 제1 광학층
502: 제2 광학층 505: 광 흡수층
507: 베이스층 509: 제3 반사 패턴
530: 광원부 550: 도광판
570: 광학 필름 590: 양자점 필름
610: 편광 필름 700: 반사 부재
710: 제1 반사 패턴 720: 제2 반사 패턴
S1: 제1 면 S2: 제2 면
L: 광 L1:제1 광
L2: 제2 광 L3: 제3 광
SL1: 제1 기준선 SL2: 제2 기준선
SL3: 제3 기준선 AIR: 공기층

Claims (20)

  1. 입광면과 출광면을 포함하는 도광판;
    상기 도광판 상의 출광면에 배치되고, 제1 굴절률을 갖는 광학 필름;
    상기 광학 필름 상에 배치되는 양자점 필름;
    상기 양자점 필름 상에 배치되고, 영상을 표시 하는 표시 패널;
    상기 도광판의 입광면으로부터 이격되어 위치하고, 광을 방출하는 광원부; 및
    상기 광원부로부터 이격되어 상기 도광판의 입광면에 배치되고, 상기 광 중 기설정된 각도 이상으로 입사하는 제1 광을 반사시키는 광학 필터를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 필터는 상기 광 중 상기 기설정된 각도 이하로 입사는 제2 광을 투과하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 필터는,
    상기 제1 굴절률을 갖는 제1 광학층; 및
    상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 갖는 제2 광학층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 광학 필터는 적어도 2개 이상의 층들을 포함하고, 상기 광학 필터는 상기 기설정된 각도 이상으로 입사하는 광을 반사시키면서 상기 기설정된 각도 이하로 입사하는 광을 투과하도록 제1 및 제2 광학층들이 반복적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 광학 필터는,
    상기 광원부와 마주보는 제1 면; 및
    상기 도광판과 마주보는 제2 면을 포함하고,
    상기 광학 필터의 제2 면이 상기 도광판의 입광면과 직접적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 광학 필터의 상기 제1 면으로부터 수직하는 기준선과 상기 광이 입사하는 입사선 사이의 각도가 상기 광의 입사각으로 정의되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광원부는 청색광을 방출하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판과 상기 광학 필름은 직접적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 필터 및 상기 광원부를 둘러싸는 반사 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 반사 부재는,
    상기 광원부의 제1 면에 배치되는 제1 반사 패턴; 및
    상기 광원부로부터 이격되고, 상기 제1 반사 패턴의 외곽부로부터 상기 광원부로부터 상기 광학 필터로의 방향으로 연장되어 상기 광학 필터의 적어도 일부와 중첩하도록 배치되는 제2 반사 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 반사 부재는 상기 광원부에서 방출되는 광이 외부로 빠져나가지 않도록 상기 광원부와 상기 광학 필터를 둘러싸고,
    상기 광학 필터로부터 반사된 제1 광이 상기 반사 부재로부터 반사된 후 상기 광학 필터로 입사되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 필터는,
    상기 광원부와 마주보는 제1 면 및 상기 도광판과 마주보는 제2 면을 갖고,
    베이스층; 및
    상기 제1 면으로부터 상기 제2 면으로의 방향으로 상기 베이스층을 관통하여 배치되는 복수의 광 흡수층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 광 흡수층들은 제1 길이로 서로 이격되어 위치하고, 상기 광 흡수층들 각각의 길이는 상기 제1 길이와 다른 제2 길이를 가지며, 상기 제1 및 제2 길이는 하기 수학식으로 결정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
    [수학식]
    Figure pat00009

    (여기서,
    Figure pat00010
    는 상기 제1 길이,
    Figure pat00011
    는 상기 제2 길이 및
    Figure pat00012
    c는 상기 제1 면에 대하여 상기 광이 입사하는 각도를 나타냄)
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 광 흡수층들 각각은,
    상기 광원부와 마주보는 제1 측면; 및
    상기 도광판과 마주보는 제2 측면을 포함하고,
    상기 베이스층의 일측과 상기 광 흡수층의 제2 측면은 상기 도광판과 직접적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광 흡수층들 각각의 제1 측면에 상에 배치되는 제3 반사 패턴; 및
    상기 광학 필터 및 상기 광원부를 둘러싸는 반사 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판은 상기 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 도광판은 유리 도광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 필름은 양자점들을 포함하고, 상기 양자점들은 녹색의 제1 양자점 입자들 및 적색의 제2 양자점 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 표시 패널은,
    하부 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 화소 전극;
    상기 화소 전극 상에 배치되는 액정층;
    상기 액정층 상에 배치되는 공통 전극;
    상기 공통 전극 상에 배치되는 컬러 필터; 및
    상기 컬러 필터 상에 배치되는 상부 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 필름과 상기 표시 패널 사이에 배치되는 편광 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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