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KR102411120B1 - 표시 장치 - Google Patents

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KR102411120B1
KR102411120B1 KR1020170122830A KR20170122830A KR102411120B1 KR 102411120 B1 KR102411120 B1 KR 102411120B1 KR 1020170122830 A KR1020170122830 A KR 1020170122830A KR 20170122830 A KR20170122830 A KR 20170122830A KR 102411120 B1 KR102411120 B1 KR 102411120B1
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KR
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배광수
방정석
오민정
윤해주
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 모듈, 및 상기 표시 모듈의 하부에 배치되는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 광을 생성하는 광원, 상기 광원으로부터 광을 수신하는 입광면 및 상기 입광면과 제1 방향에서 마주하는 대광면을 포함하는 도광 부재, 및 상기 도광 부재의 상부에 배치되고, 상기 도광 부재로부터 광을 수신하여 상기 표시 모듈을 향하도록 광의 방향을 제어하는 집광 부재를 포함하고, 상기 집광 부재는, 곡면 형상의 상면을 갖는 상부 집광 패턴을 포함하는 상부 집광층, 및 하부 집광 패턴 및 상기 하부 집광 패턴을 커버하는 중간층을 포함하고, 상기 도광 부재와 상기 상부 집광층 사이에 배치되는 하부 집광층을 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집광 효율이 향상된 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호하며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다. 표시 장치는 각 화소 별로 박막 트랜지스터를 포함하여, 화소 별 전압의 온/오프를 조절할 수 있다.
한편, 표시 장치는 표시 패널 및 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛은 광원 및 도광판을 포함할 수 있다. 광원으로부터 생성된 광은 도광판 내부에서 도광되어 표시 패널에 제공된다.
본 발명의 목적은 표시 장치의 집광 효율을 향상시키는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 모듈, 및 상기 표시 모듈의 하부에 배치되는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 광을 생성하는 광원, 상기 광원으로부터 광을 수신하는 입광면 및 상기 입광면과 제1 방향에서 마주하는 대광면을 포함하는 도광 부재, 및 상기 도광 부재의 상부에 배치되고, 상기 도광 부재로부터 광을 수신하여 상기 표시 모듈을 향하도록 광의 방향을 제어하는 집광 부재를 포함하고, 상기 집광 부재는, 곡면 형상의 상면을 갖는 상부 집광 패턴을 포함하는 상부 집광층, 및 하부 집광 패턴 및 상기 하부 집광 패턴을 커버하는 중간층을 포함하고, 상기 도광 부재와 상기 상부 집광층 사이에 배치되는 하부 집광층을 포함하고, 상기 하부 집광 패턴은 상부면, 바닥면 및 상기 상부면과 상기 바닥면을 연결하고, 적어도 일부가 상기 대광면을 향하여 기울어진 측면을 포함하고, 상기 상부 집광 패턴의 상기 상면에 피크 지점으로부터 상기 대광면을 향하여 기울어진 제1 곡면 영역이 정의되고, 평면 상에서, 상기 대광면으로부터 상기 입광면을 향하는 방향으로 상기 상부면의 중심이 상기 피크 지점과 제1 거리만큼 이격되고, 상기 제1 거리는 상기 상부면의 상기 대광면에 가장 인접한 지점과 상기 상부면의 중심 사이의 거리보다 작다.
상기 하부 집광 패턴의 굴절률은 상기 도광 부재의 굴절률보다 크고, 상기 도광 부재의 굴절률은 상기 중간층의 굴절률보다 크다.
상기 상부 집광 패턴의 굴절률은 상기 중간층의 굴절률과 동일하다.
상기 상부 집광층은 상기 상부 집광 패턴을 커버하는 보호층을 더 포함하고, 상기 보호층의 굴절률은 상기 상부 집광 패턴의 굴절률보다 크다.
평면 상에서, 상기 상부면은 상기 바닥면과 전체적으로 중첩하고, 상기 상부면의 면적은 상기 바닥면의 면적보다 작다.
상기 하부 집광 패턴은 원뿔대 형상을 갖는다.
상기 하부 집광 패턴의 상기 측면이 상기 바닥면과 이루는 각은 약 50도 이상 90도 미만이다.
상기 하부 집광 패턴의 상기 측면이 상기 바닥면과 이루는 각이 작아질수록, 상기 상부 집광 패턴의 크기가 증가한다.
상기 대광면으로부터 상기 입광면을 향하는 방향으로 상기 상부 집광 패턴들 사이의 거리가 증가할수록, 상기 중간층의 두께가 증가한다.
평면 상에서 상기 하부 집광 패턴은 상기 상부 집광 패턴과 전면적으로 중첩한다.
상기 상부 집광 패턴은, 상면이 상기 제1 곡면 영역을 포함하는 제1 부분; 및 상면에 상기 피크 지점으로부터 상기 입광면을 향하여 기울어진 제2 곡면 영역을 포함하는 제2 부분을 포함한다.
상기 상부 집광 패턴은 평면 상에서 원 형상을 갖는다.
상기 상부 집광 패턴 및 상기 하부 집광 패턴 각각은 복수로 제공되고, 상기 복수의 상부 집광 패턴들은 상기 복수의 하부 집광 패턴들과 일대일 대응하도록 배치되는다.
상기 제1 방향과 평행한 단면 상에서, 상기 복수의 상부 집광 패턴들 중 n번째 상부 집광 패턴은 상기 복수의 하부 집광 패턴들 중 n+1번째 하부 집광 패턴과 일부 중첩한다.
상기 상부 집광 패턴은 평면 상에서 반원 형상을 갖는다.
상기 하부 집광 패턴 및 상기 상부 집광 패턴 각각은 복수로 제공되고, 상기 상부 집광 패턴들은 상기 제1 방향으로 배열되고, 각각이 평면 상에서 상기 제1 방향과 수직한 방향으로 연장된 사각형 형상을 갖고, 상기 상부 집광 패턴들 중 하나는 상기 복수의 하부 집광 패턴들과 중첩하게 배치된다.
상기 표시 모듈은, 하부 기판, 상기 하부 기판과 대향하는 상부 기판, 상기 상부 기판 하부에 배치되는 광변환층, 및 상기 하부 기판 및 상기 광변환층 사이에 개재되는 액정층을 포함하고, 상기 광변환층은 복수의 양자점들을 포함한다.
상기 백라이트 유닛은, 상기 도광 부재의 하부에 배치되는 제1 반사 부재; 및 상기 도광 부재의 상기 대광면에 배치되는 제2 반사 부재를 더 포함한다.
영상을 표시하는 표시 모듈, 및 상기 표시 모듈의 하부에 배치되는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 광을 생성하는 광원, 상기 광원으로부터 광을 수신하는 입광면 및 상기 입광면과 제1 방향에서 마주하는 대광면을 포함하는 도광 부재, 및 상기 도광 부재의 상부에 배치되고, 상기 도광 부재로부터 광을 수신하여 상기 표시 모듈을 향하도록 광의 방향을 제어하는 집광 부재를 포함하고, 상기 집광 부재는, 곡면 형상의 상면을 갖는 상부 집광 패턴을 포함하는 상부 집광층, 및 하부 집광 패턴 및 상기 하부 집광 패턴보다 작은 굴절률을 갖고, 상기 하부 집광 패턴을 커버하는 중간층을 포함하고, 상기 도광 부재와 상기 상부 집광층 사이에 배치되는 하부 집광층을 포함하고, 상기 하부 집광 패턴은 상부면, 바닥면 및 상기 상부면과 상기 바닥면을 연결하고, 적어도 일부가 상기 대광면을 향하여 기울어진 측면을 포함하고, 상기 상부 집광 패턴의 상기 상면에 피크 지점으로부터 상기 대광면을 향하여 기울어진 제1 곡면 영역이 정의되고, 상기 하부 집광 패턴의 상기 상부면 상에서 상기 대광면에 가장 인접한 지점은, 평면 상에서 상기 제1 곡면 영역과 중첩한다.
광을 생성하는 광원, 상기 광원으로부터 광을 수신하는 입광면 및 상기 입광면과 제1 방향에서 마주하는 대광면을 포함하는 도광 부재, 및 상기 도광 부재의 상부에 배치되고, 상기 도광 부재로부터 광을 수신하는 집광 부재를 포함하고, 상기 집광 부재는, 곡면 형상의 상면을 갖는 상부 집광 패턴을 포함하는 상부 집광층, 및 하부 집광 패턴 및 상기 하부 집광 패턴보다 작은 굴절률을 갖고, 상기 하부 집광 패턴을 커버하는 중간층을 포함하고, 상기 도광 부재와 상기 상부 집광층 사이에 배치되는 하부 집광층을 포함하고, 상기 하부 집광 패턴은 상부면, 바닥면 및 상기 상부면과 상기 바닥면을 연결하고, 적어도 일부가 상기 대광면을 향하여 기울어진 측면을 포함하고, 상기 상부 집광 패턴의 상기 상면에 정의되는 제1 곡면 영역은 상기 하부 집광 패턴의 상기 측면의 적어도 일부와 중첩하고, 단면 상에서, 상기 하부 집광 패턴의 상기 중첩된 일부의 기울기 및 상기 제1 곡면 영역의 기울기의 곱은 양수를 갖는다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 표시 장치의 집광 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따르면, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 표시 모듈의 확대 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 광학 부재의 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하부 집광 패턴의 정면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 하부 집광 패턴의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 상부 집광 패턴의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 집광 부재에 입사된 광의 경로가 도시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 부재의 확대 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 상부 집광 패턴의 정면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 부재의 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 부재의 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 상부 집광 패턴의 정면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 모듈의 확대 단면도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 부재의 제조 방법의 순서도이다.
도 17a 내지 도 17f는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 부재의 제조 과정이 도시된 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면,
소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자, 제 1 구성요소 또는 제 1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자, 제 2 구성요소 또는 제 2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 제1 방향(DR1)으로 단변을 갖고, 제2 방향(DR2)으로 장변을 갖는 직사각형 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 이에 한정되지 않고, 다양한 형상을 가질 수 있다.
표시 장치(1000)는 윈도우 부재(100), 표시 모듈(DM), 백라이트 유닛(BLU) 및 수납 부재(500)를 포함한다.
설명의 편의를 위해, 표시 장치(1000)에서 영상이 제공되는 방향을 상부 방향으로 정의하고, 상부 방향의 반대 방향을 하부 방향으로 정의한다. 본 실시 예에서는, 상부 및 하부 방향은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 직교하는 방향으로 정의되는 제3 방향(DR3)과 평행하다. 제3 방향(DR3)은 후술할 구성 요소들의 전면과 배면을 구분하는 기준 방향일 수 있다. 그러나, 상부 방향이나 하부 방향은 상대적인 개념으로서, 다른 방향으로 변환될 수 있다.
윈도우 부재(100)는 표시 모듈(DM)이 제공하는 영상을 투과시키는 투광부(TA) 및 투광부(TA)에 인접하고, 영상이 투과되지 않는 차광부(NTA)를 포함한다. 투광부(TA)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 의하여 정의되는 평면 상에서 표시 장치(1000)의 중심부에 배치된다. 차광부(NTA)는 투광부(TA)의 주변부에 배치되어 투광부(TA)를 둘러싼 프레임 형상을 갖는다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 표시 장치(1000)의 윈도우 부재(100)는 투광부(TA)만을 포함할 수 있다. 즉, 차광부(NTA)가 삭제될 수 있다. 이 경우, 윈도우 부재(100)의 상면 전체로 영상이 투과될 수 있다.
윈도우 부재(100)는 유리, 사파이어, 또는 플라스틱을 포함하는 재질일 수 있다.
표시 모듈(DM)은 윈도우 부재(100)의 하부에 배치된다. 표시 모듈(DM)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공받은 광을 이용하여 영상을 표시한다.
상기 평면 상에서, 표시 모듈(DM)에 영상이 표시되는 표시 영역(DA) 및 영상이 표시되지 않는 비표시 영역(NDA)이 정의된다. 표시 영역(DA)은 상기 평면 상에서, 표시 모듈(DM)의 중앙에 정의되어, 윈도우 부재(100)의 투광부(TA)와 중첩된다. 이하 도 3에서, 표시 모듈(DM)에 관하여 보다 상세히 설명된다.
백라이트 유닛(BLU)은 표시 모듈(DM)의 하부에 배치되어, 표시 모듈(DM)로 광을 제공한다. 본 실시 예에 따르면, 백라이트 유닛(BLU)은 에지형 백라이트 유닛일 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 광원(LS), 광학 부재(300), 및 반사 부재(400)를 포함한다.
광원(LS)은 제1 방향(DR1)에서 광학 부재(300)의 일측에 배치된다. 그러나, 본 발명은 광원(LS)의 위치에 한정되지 않고, 광학 부재(300)의 측면들 중 적어도 어느 한 측면과 인접하게 배치될 수 있다.
광원(LS)은 복수의 광원 유닛들(LSU) 및 광원 기판(LSS)을 포함한다. 광원 유닛들(LSU)은 표시 모듈(DM)에 제공되기 위한 광을 생성하여, 광학 부재(300)에 제공한다.
본 실시 예에 따르면, 광원 유닛들(LSU)은 LED(Light Emitting Diode)가 점광원으로서 사용된 형태일 수 있다. 그러나, 본 발명은 광원 유닛들(LSU)의 종류에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 광원 유닛들(LSU)의 개수에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 광원 유닛(LSU)은 복수개가 아닌 하나의 LED가 점광원으로서 제공되거나, 복수의 LED 그룹들로 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 광원 유닛들(LSU)은 선광원일 수 있다.
광원 유닛들(LSU)은 광원 기판(LSS) 상에 실장될 수 있다. 광원 기판(LSS)은 제1 방향(DR1)에서 광학 부재(300)의 상기 일측과 마주보도록 배치되어 제2 방향(DR2)으로 연장된다. 광원 기판(LSS)은 광원 유닛들(LSU)에 연결된 광원 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 광원 제어부(미도시)는 표시 모듈(DM)에 표시되는 영상을 분석하여 로컬 디밍 신호를 출력하고, 상기 로컬 디밍 신호에 응답하여 광원 유닛들(LSU)이 생성하는 광의 휘도를 제어할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서는, 광원 제어부(미도시)가 별도의 회로 기판에 실장되어 제공될 수 있으며, 그 위치가 특별히 한정되는 것은 아니다.
광학 부재(300)는 표시 모듈(DM)의 하부에 배치된다. 광학 부재(300)는 도광 부재(310) 및 집광 부재(320)를 포함한다. 광학 부재(300)는 도광 부재(310) 및 집광 부재(320)가 결합된 형태로 제공될 수 있다.
도광 부재(310)는 판 형상을 가질 수 있다. 도광 부재(310)는 광원(LS)으로부터 제공받은 광의 진행 방향을 표시 모듈(DM)이 배치된 상부 방향으로 향하도록 변경시킨다. 도면에 도시되지 않았으나, 도광 부재(310)는 도광 부재(310)의 하면에 확산 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
제1 방향(DR1)에서 도광 부재(310)의 일측에 광원(LS)이 배치될 수 있다. 도광 부재(310)의 측면들 중 광원(LS)과 인접한 일 측면은 입광면으로 정의된다. 또한, 도광 부재(310)의 측면들 중 상기 입광면과 대향하는 일 측면은 대광면으로 정의된다. 즉, 입광면은 제1 방향(DR1)에서 도광 부재(310)의 일측에 배치되고, 대광면은 도광 부재(310)의 타측에 배치된다.
도광 부재(310)는 가시광선 영역에서 광 투과율이 높은 물질을 포함한다. 예시적으로, 도광 부재(310)는 글라스 재질을 포함할 수 있다. 본 발명의 도광 부재(310)의 재질에 한정되지 않는다. 또 다른 실시 예에서, 도광 부재(310)는 폴리카보네이트(polycarbonate)나 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethyl methacrylate) 등의 투명한 고분자 수지로 이루어질 수 있다.
도광 부재(310)는 제1 굴절률(n1)을 갖는다. 예시적으로, 제1 굴절률(n1)은 약 1.4 이상 1.6 이하일 수 있다.
집광 부재(320)는 도광 부재(310) 및 표시 모듈(DM) 사이에 배치된다. 집광 부재(320)는 도광 부재(310)로부터 제공되는 광의 방향을 상부로 집광시킨다. 이하, 도 4 내지 도 8에서 집광 부재(320)에 관하여 보다 상세히 설명된다.
도면에 도시되지 않았으나, 백라이트 유닛(BLU)은 적어도 하나의 광학 시트(미도시)를 추가적으로 포함할 수 있다. 광학 시트(미도시)는 집광 부재(320)의 상부에 배치될 수 있다. 광학 시트(미도시)는 확산 시트 또는 보호 시트 일 수 있다.
반사 부재(400)는 도광 부재(310)의 하부에 배치된다. 반사 부재(400)는 도광 부재(310)의 하부로 방출되는 광을 상부 방향으로 반사시킨다. 반사 부재(400)는 광을 반사하는 물질을 포함한다. 예시적으로, 반사 부재(400)는 알루미늄 또는 은을 포함할 수 있다.
수납 부재(500)는 표시 장치(1000)의 최하단에 배치되어 백라이트 유닛(BLU)을 수납한다. 수납 부재(500)는 바닥부(510) 및 바닥부(510)와 연결된 복수의 측벽부들(520)을 포함한다. 본 발명의 실시 예에서는, 수납 부재(500)의 측벽부들(520) 중 어느 하나의 내측면 상에 광원(LS)이 배치될 수 있다. 수납 부재(500)는 강성을 갖는 금속을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 표시 모듈의 확대 단면도이다.
도 3을 참조하면, 표시 모듈(DM)은 제1 편광층(POL1) 및 표시 패널(200)을 포함한다. 제1 편광층(POL1)은 표시 패널(200) 및 백라이트 유닛(BLU) 사이에 배치되어, 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공되는 광의 성분을 편광시킨다. 제1 편광층(POL1)은 소정의 방향을 갖는 투과축(미도시)을 가질 수 있다.
표시 패널(200)은 제1 편광층(POL1)의 상부에 배치되어, 표시 영역(DA)을 통하여 영상을 표시한다. 표시 패널(200)은 수광형 표시 패널일 수 있다. 예시적으로, 본 발명의 실시 예에 따르면, 표시 패널(200)은 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display Panel)일 수 있다.
표시 패널(200)은 제1 기판(SUB1), 제2 편광층(POL2), 제2 기판(SUB2) 및 액정층(LC)을 포함한다.
제1 기판(SUB1)은 제1 편광층(POL1)의 상부에 배치된다. 제1 기판(SUB1)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공되는 광을 용이하게 전달하도록 광투과성이 높은 재질로 구성될 수 있다. 예시적으로, 제1 기판(SUB1)은 투명 유리기판, 투명 플라스틱 기판, 또는 투명 필름일 수 있다.
도시되지 않았으나, 상기 평면 상에서 제1 기판(SUB1)에 적어도 하나의 화소 영역(미도시) 및 화소 영역에 인접한 비화소 영역(미도시)이 정의된다. 본 실시 예에서, 화소 영역은 복수로 구비되며, 비화소 영역은 화소 영역들 사이에 정의될 수 있다.
제1 기판(SUB1)의 화소 영역들에는 화소들(미도시)이 각각 배치될 수 있다. 화소들은 복수의 화소 전극들(미도시) 및 화소 전극들과 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 복수의 박막 트랜지스터들(미도시)을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터들은 화소 전극들과 각각 연결되어 각 화소 전극에 제공되는 구동 신호를 스위칭할 수 있다.
제2 기판(SUB2)은 제1 기판(SUB1)의 상부에 배치되어 제1 기판(SUB1)과 대향한다. 제2 기판(SUB2) 및 제1 기판(SUB1) 사이에 액정층(LC)이 개재될 수 있다. 액정층(LC)은 소정의 방향으로 배열되는 복수의 액정 분자들(LCM)을 포함한다.
제2 기판(SUB2)은 상기 화소 전극들과 함께 액정 분자들(LCM)의 배열을 제어하기 위한 전계를 형성하는 공통 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 표시 모듈(DM)은 액정층(LC)을 구동하여 상부 방향인 제3 방향(DR3)으로 영상을 표시한다.
도시되지 않았으나, 표시 모듈(DM)에는 구동 신호를 제공하는 구동칩, 구동칩이 실장되는 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Pacage) 및 테이프 캐리어 패키지를 통해 표시 패널(200)과 전기적으로 연결되는 인쇄 회로 기판이 제공될 수 있다.
제2 편광층(POL2)은 액정층(LC) 및 제2 기판(SUB2) 사이에 배치된다. 그러나, 본 발명은 도 3에 도시된 제2 편광층(POL2)의 위치에 한정되지 않는다. 예시적으로, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제2 편광층(POL2)은 제2 기판(SUB2)의 상부에 배치될 수 있다.
본 실시 예에서, 제2 편광층(POL2)은 와이어 그리도 편광자(Wire Grid Polarizer)일 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 제2 편광층(OPL2)은 금속 재질의 복수의 나노 와이어들을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 제2 편광층(POL2)의 구체적 형상 및 재질에 한정되는 것은 아니다.
제2 편광층(POL2)은 소정의 방향을 갖는 흡수축(미도시)을 가질 수 있다. 표시 장치(1000)의 표시 모드가 명 상태일 경우, 제2 편광층(POL2)은 광을 투과시키고, 표시 장치(1000)의 표시 모드가 암 상태일 경우, 제2 편광층(POL2)은 광을 흡수한다.
액정 분자들(LCM)의 배열 모드에 따라, 제1 편광층(POL1)의 투과축과 제2 편광층(POL2)의 흡수축이 이루는 각도가 설정될 수 있다. 예시적으로, 제1 편광층(POL1)의 투과축은 상기 평면 상에서 제2 편광층(POL2)의 흡수축과 수직할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 광학 부재의 확대 단면도이다, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 하부 집광 패턴의 정면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 하부 집광 패턴의 사시도이다. 도 5 및 도 6에는 설명의 편의를 위하여, 광학 부재의 일부 영역만이 도시되었다.
도 4를 참조하면, 집광 부재(320)는 도광 부재(310)의 상부에 배치된다. 집광 부재(320)는 하부 집광층(321) 및 하부 집광층(321)의 상부에 배치되는 상부 집광층(322)을 포함한다. 하부 집광층(321) 및 상부 집광층(322)은 결합되어 일체의 형상으로 제공될 수 있다.
도 5 및 도 6을 도 4와 함께 참조하면, 도광 부재(310)의 상면(출광면) 상에 복수의 패턴 영역들(PA) 및 주변 영역(SA)이 정의된다. 본 실시 예에서, 패턴 영역들(PA) 각각은 원 형상을 갖는다. 본 실시 예에서는 도광 부재(310) 상에 패턴 영역들(PA)이 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 구체적으로, 패턴 영역들(PA)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)으로 각각 배열될 수 있다. 그러나, 본 발명은 패턴 영역들(PA)의 배열 형태에 특별히 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 패턴 영역들(PA)은 불규칙적으로 배열될 수 있다, 예시적으로, 도광 부재(310)의 입광면에서 대광면으로 갈수록, 패턴 영역들(PA)의 밀도가 증가될 수 있다.
패턴 영역들(PA) 각각은 중앙 영역(CA) 및 링 영역(RA)을 포함한다. 본 실시 예에서, 중앙 영역(CA)은 패턴 영역(PA)의 중심에 배치되고, 원 형상을 갖는다. 링 영역(RA)은 평면 상에서 중앙 영역(CA)을 둘러싸는 고리 형상을 갖는다.
주변 영역(SA)은 패턴 영역들(PA)을 제외한 도광 부재(310) 상의 영역으로 정의된다.
하부 집광층(321)은 복수의 하부 집광 패턴들(LCP) 및 중간층(IL)을 포함한다. 하부 집광 패턴들(LCP)은 도광 부재(310) 상에 배치된다. 하부 집광 패턴들(LCP) 각각은 서로 이격되어 배치된다. 하부 집광 패턴들(LCP) 각각은 패턴 영역(PA)에 중첩한다. 하부 집광 패턴들(LCP)에 의하여 주변 영역(SA)이 노출될 수 있다. 하부 집광 패턴들(LCP)은 제2 굴절률(n2)을 가질 수 있다. 본 실시 예에서, 제2 굴절률(n2)은 제1 굴절률(n1)보다 클 수 있다. 예시적으로, 제2 굴절률(n2)은 약 1.8 이상일 수 있다.
본 실시 예에서, 하부 집광 패턴들(LCP)은 유기 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 하부 집광 패턴들(LCP)이 포함하는 물질에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에서 하부 집광 패턴들(LCP)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 예시적으로, 하부 집광 패턴들(LCP)은 실리콘나이트라이드(SiNx)를 포함할 수 있다.
하부 집광 패턴들(LCP) 각각은 원뿔대 형상을 갖는다. 구체적으로, 하부 집광 패턴들(LCP) 각각은 상부면(US), 바닥면(BS), 및 측면(SS)을 포함한다. 본 실시 예에서, 상부면(US) 및 바닥면(BS)은 평면 상에서 원 형상을 갖는다. 상부면(US)은 바닥면(BS)과 평면 상에서 전면적으로 중첩한다. 바닥면(BS)은 상부면(US) 보다 큰 면적을 갖는다. 바닥면(BS)은 도광 부재(310)와 접촉한다.
바닥면(BS)은 평면 상에서 패턴 영역(PA)과 전면적으로 중첩한다. 상부면(US)은 평면 상에서 중앙 영역(CA)과 전면적으로 중첩한다.
측면(SS)은 상부면(US) 및 바닥면(BS)을 연결한다. 측면(SS)은 평면 상에서 링 영역(RA)과 전면적으로 중첩한다. 하부 집광 패턴(LCP)의 측면(SS)은 경사면을 갖는다. 즉, 단면상에서, 하부 집광 패턴(LCP)은 사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 측면(SS)은 바닥면(BS)과 제1 각도(θ)를 이룰 수 있다. 본 실시 예에서 제1 각도(θ)는 약 50도 이상 90도 미만일 수 있다.
중간층(IL)은 하부 집광 패턴들(LCP)의 상부에 배치되어, 하부 집광 패턴들(LCP) 및 도광 부재(310)의 주변 영역(SA)을 커버한다. 중간층(IL)은 제3 굴절률(n3)을 가질 수 있다. 제3 굴절률(n3)은 제1 굴절률(n1)보다 작다. 즉, 제3 굴절률(n3)은 제2 굴절률(n2)보다 작다. 본 실시 예에서, 제3 굴절률(n3)은 약 1.5 이하일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 상부 집광 패턴의 정면도이다.
도 7을 도 4와 함께 참조하면, 상부 집광층(322)은 복수의 상부 집광 패턴들(UCP) 및 보호층(PTL)을 포함한다.
상부 집광 패턴들(UCP)은 중간층(IL) 상에 배치된다. 상부 집광 패턴들(UCP) 각각은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 평면 상에서, 상부 집광 패턴들(UCP) 사이로 중간층(IL)의 일부 영역이 노출될 수 있다.
상부 집광 패턴(UCP)은 제3 굴절률(n3)을 갖는다. 즉, 상부 집광 패턴(UCP)은 중간층(IL)과 동일한 굴절률을 갖는다.
상부 집광 패턴들(UCP) 각각은 제1 부분(CL1) 및 제2 부분(CL2)을 포함한다. 제1 부분(CL1)은 제2 부분(CL2)보다 제1 방향(DR1)에서 대광면에 인접하도록 배치될 수 있다. 제1 부분(CL1) 및 제2 부분(CL2)은 일체의 형상을 갖는다.
상부 집광 패턴들(UCP) 각각의 상면(LNS)은 상부 방향으로 볼록한 곡면 형상을 갖는다. 상부 집광 패턴들(UCP)의 상면(LNS)은 피크 지점(PK)을 갖는다. 상부 집광 패턴들(UCP) 각각은 피크 지점(PK)에서 단면 상에서 최대 두께를 갖는다.
상부 집광 패턴들(UCP) 각각의 상면(LNS)에 제1 곡면 영역(CSA1) 및 제2 곡면 영역(CSA2)이 정의된다. 구체적으로, 제1 부분(CL1)의 상면에 제1 곡면 영역(CSA1)이 정의되고, 제2 부분(CL2)의 상면에 제2 곡면 영역(CSA2)이 정의된다. 제1 곡면 영역(CSA1)에서 제1 부분(CL1)의 상면은 상기 피크 지점(PK)으로부터 도광 부재(310)의 대광면을 향하여 기울어질 수 있다. 제2 곡면 영역(CSA2)에서 제2 부분(CL2)의 상면은 상기 피크 지점(PK)으로부터 도광 부재(310)의 입광면을 향하여 기울어질 수 있다.
상부 집광 패턴들(UCP) 각각은 평면 상에서 원 형상을 갖는다. 따라서, 본 실시 예에서 상부 집광 패턴(UCP)의 피크 지점(PK)은 상부 집광 패턴(UCP)의 중심과 중첩할 수 있다.
본 실시 예에서는 제1 부분(CL1) 및 제2 부분(CL2)이 피크 지점(PK)을 포함하는 제3 방향(DR3)과 평행한 축을 중심으로, 단면 상에서 서로 대칭 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예시적으로, 본 발명의 다른 실시 예에서는 제1 부분(CL1) 및 제2 부분(CL2) 각각의 상면이 서로 다른 곡률을 가질 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 상부 집광 패턴(UCP)은 하부 집광 패턴(LCP)와 평면 상에서 전면적으로 중첩할 수 있다. 평면 상에서, 상부 집광 패턴(UCP)의 면적은 하부 집광 패턴(LCP)의 면적보다 클 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 평면 상에서, 하부 집광 패턴(LCP)은 상부 집광 패턴(UCP)의 중심으로부터 도광 부재(310)의 대광면에서 입광면을 향하는 방향으로 편향되어 배치될 수 있다.
구체적으로, 하부 집광 패턴(LCP)의 상부면(US)의 중심(CC)은 대광면에서 입광면을 향하는 방향으로 상부 집광 패턴(UCP)의 피크 지점(PK)과 제1 거리(D1)만큼 이격될 수 있다. 제1 거리(D1)는 상기 상부면(US) 상에서 대광면과 가장 인접한 지점과 상부면(US)의 중심(CC) 사이의 거리보다 작을 수 있다. 본 실시 예에서, 제1 거리(D1)는 상부면(US)의 반지름의 크기보다 작을 수 있다. 따라서, 상부 집광 패턴(UCP)의 제1 곡면 영역(CSA1)은 하부 집광 패턴(LCP)의 측면(SS)의 적어도 일부와 중첩한다.
단면 상에서, 하부 집광 패턴(LCP)의 측면(SS)의 상기 중첩된 일부는 상부면(US)에서 도광 부재(310)의 대광면을 향하여 기울어질 수 있다. 따라서, 단면 상에서, 상기 측면(SS)의 상기 중첩된 일부의 기울기 및 상부 집광 패턴(UCP)의 제1 곡면 영역(CSA1)의 기울기의 곱은 양수를 가질 수 있다.
상부 집광 패턴들(UCP) 사이의 거리는 제1 방향(DR1)에서 제1 폭(W1)을 갖는다. 본 실시 예에서, 제1 폭(W1)은 하부 집광 패턴들(LCP) 사이의 거리가 증가할수록 증가한다. 또한, 제1 폭(W1)은 중간층(IL)의 두께가 증가할수록 증가할 수 있다.
보호층(PTL)은 상부 집광 패턴들(UCP)의 상부에 배치되어, 상부 집광 패턴들(UCP) 및 상부 집광 패턴들(UCP)에 의하여 노출되는 중간층(IL)의 일부 영역을 커버한다. 보호층(PTL)은 제4 굴절률(n4)을 가질 수 있다. 제4 굴절률(n4)은 제3 굴절률(n3)보다 크다. 예시적으로, 제4 굴절률(n4)은 약 1.5 이상 1.7 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서 보호층(PTL)은 생략될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 집광 부재에 입사된 광의 경로가 도시된 도면이다.
도 8을 참조하면, 도광 부재(310)로부터 하부 집광층(321)에 광(L1)이 입사된다. 광원(LS)으로부터 도광 부재(310)의 입광면에 제공된 광(L1)은 도광 부재(310)의 하면에서 반사되어 하부 집광층(321)의 하부 집광 패턴(LCP)에 입사될 수 있다. 하부 집광 패턴(LCP)으로 입사된 광은 도광 부재(310)의 제1 굴절률(n1) 및 하부 집광 패턴(LCP)의 제2 굴절률(n2) 차에 의하여 굴절될 수 있다. 굴절된 광(L2)의 방향은 하부 집광 패턴(LCP)으로 입사되기 전의 광(L1)의 방향보다 제3 방향(DR3)과 인접하다. 즉, 도광 부재(310)에서 하부 집광 패턴(LCP)으로 광이 입사될 경우, 도광 부재(310)의 상면의 법선 방향과 인접하게 굴절된다.
하부 집광 패턴(LCP)에 입사된 광(L2)은 하부 집광 패턴(LCP)을 투과하여, 하부 집광 패턴(LCP)의 측면(SS)의 적어도 일부 영역을 통하여 중간층(IL)으로 입사된다. 상기 일부 영역은 하부 집광 패턴(LCP)의 중심을 기준으로 대광면과 인접한 일측 영역으로 정의될 수 있다.
하부 집광 패턴(LCP)의 바닥면(BS)은 측면(SS)과 제1 각도(θ)를 가지며, 제1 각도(θ)는 측면(SS)에 입사되는 광이 측면(SS)을 투과할수 있도록 설정된다.
구체적으로, 경사진 측면(SS)과 측면(SS)을 투과하는 광(L2) 사이의 각도는 임계각보다 작은 값을 갖는다. 임계각은 측면(SS)에 입사하는 광이 전반사되는 측면(SS)의 법선과 상기 입사하는 광 사이의 각도의 최소값으로 정의된다. 즉, 측면(SS)으로 임계각 이상의 각도를 갖는 광이 입사할 경우, 상기 입사광은 전반사될 수 있다. 따라서, 측면(SS) 및 바닥면(BS) 사이의 제1 각도(θ)는 측면(SS)을 투과하는 광(L2)이 임계각보다 작은 각도를 가지고 측면(SS)에 입사되도록 설정될 수 있다.
측면(SS)을 투과하여 중간층(IL)으로 입사된 광(L3)은 하부 집광 패턴(LCP)의 제2 굴절률(n2) 및 중간층(IL)의 제3 굴절률(n3) 차이에 의하여 굴절된다. 굴절된 광(L3)의 방향은 중간층(IL)으로 입사되기 전의 광(L2)의 방향보다 제3 방향(DR3)과 인접하다. 즉, 하부 집광 패턴(LC)에서 중간층(IL)으로 광이 입사될 경우, 상기 측면(SS)의 법선 방향과 멀어지도록 굴절된다.
굴절된 광(L3)은 상부 집광층(322)의 상부 집광 패턴(UCP)에 입사될 수 있다. 상부 집광 패턴(UCP)으로 입사된 광(L3)은 상부 집광 패턴(UCP)의 제1 부분(CL1)을 투과한다. 제1 부분(CL1)을 투과한 광(L3)은 제1 곡면 영역(CSA1)과 중첩하는 제1 부분(CL1)의 상면의 곡면 형상에 의하여 굴절되어 보호층(PTL)으로 입사된다. 굴절된 광(L4)의 방향은 보호층(PTL)으로 입사되기 전의 광(L3)의 방향보다 제3 방향(DR3)과 인접하다.
제1 각도(θ)는 후술할 중간층(IL)의 두께 및 상부 집광 패턴(UCP)의 형상에 따라 달라질 수 있다.
하부 집광 패턴(LCP)의 측면(SS)의 제1 각도(θ)가 작은 값을 가질수록, 굴절되는 광(L3)의 굴절 정도가 작을 수 있다. 즉, 제1 각도(θ)가 작은 값을 가질수록, 굴절된 광(L3)의 방향이 제3 방향(DR3)과 인접하지 않을 수 있다. 이 경우, 상부 집광 패턴(UCP)에 의해 굴절되는 광(L4)의 굴절 정도를 증가시키기 위하여, 상부 집광 패턴(UCP)의 너비 및 곡률 반경이 증가될 수 있다. 즉, 제1 곡면 영역(CSA1)의 너비 및 곡률 반경이 증가할 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 광원(LS)에서 생성되는 광은 도광 부재(310)의 입광면으로부터 대광면을 향하는 방향으로 진행하므로, 하부 집광 패턴(LCP)의 측면(SS)의 영역 중 입광면과 인접한 영역에 입사되는 광량보다 대광면과 인접한 영역에 입사되는 광량이 더 많을 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 대광면에서 입광면을 향하는 방향으로, 하부 집광 패턴(LCP)의 상부면(US)의 중심(CC)이 상부 집광 패턴(UCP)의 피크 지점(PK)으로부터 이격된다. 즉, 하부 집광 패턴(LCP)은 대광면에서 입광면을 향하는 방향으로 상부 집광 패턴(UCP)의 피크 지점(PK)으로부터 편향되도록 배치된다. 따라서, 하부 집광 패턴(LCP)의 측면(SS)의 영역 중 상기 대광면과 인접한 영역에서 출사되어 상부 집광 패턴(UCP)의 제1 부분(CL1)으로 입사되는 광량이 증가할 수 있다. 즉, 집광 부재(320)의 집광 효율이 향상될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 부재의 확대 단면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 상부 집광 패턴의 정면도이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상부 집광층(322-1)은 상부 집광 패턴들(UCP-1) 및 보호층(PTL)을 포함한다.
상부 집광 패턴들(UCP-1) 각각의 상면(LNS)에 제1 곡면 영역(CSA1)만이 정의된다. 본 실시 예에 따른 상부 집광 패턴(UCP-1)은 전술된 제1 부분(CL1, 도 8)만을 포함한다. 즉, 상부 집광 패턴(UCP-1)은 제2 부분(CL2, 도 8)을 포함하지 않는다.
본 실시 예에 따르면, 상부 집광 패턴들(UCP-1)각각은 제1 방향(DR1)에서 입광면과 인접한 가장자리의 중심에서 피크 지점(PK)을 갖는다. 상기 피크 지점(PK)은 하부 집광 패턴(LCP-1)의 상부면(US)의 중심(CC)과 제1 거리(D1)만큼 이격될 수 있다. 본 실시 예에서, 상부 집광 패턴(UCP-1)은 평면 상에서 반원 형상을 갖는다. 평면 상에서, 상기 반원의 중심은 피크 지점(PK)과 중첩할 수 있다.
상부 집광 패턴들(UCP-1) 사이의 거리는 제1 방향(DR1)에서 제2 폭(W2)을 갖는다. 본 실시 예에서, 제2 폭(W2)은 제1 폭(W1)보다 크다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 부재의 확대 단면도이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 평면 상에서, 하부 집광 패턴들(LCP-2) 각각은 적어도 두 개 이상의 상부 집광 패턴들(UCP-2)과 중첩할 수 있다.
구체적으로, 제1 방향(DR1)으로 배열된 상부 집광 패턴들(UCP-2) 중 n번째 상부 집광 패턴(UCP_n)은 제1 방향(DR1)으로 배열된 하부 집광 패턴들(LCP-2) 중 n번째 하부 집광 패턴(LCP_n)의 일부 및 n+1번째 하부 집광 패턴(LCP_n+1)의 일부와 중첩할 수 있다. 이 때, n번째 상부 집광 패턴(UCP_n)은 n번째 하부 집광 패턴(LCP_n)의 측면(SS)이 갖는 영역 중 중심(CC)을 기준으로 대광면과 인접한 영역(SSR) 및 n+1번째 하부 집광 패턴(LCP_n+1)의 측면(SS)이 갖는 영역 중 중심(CC)을 기준으로 입광면과 인접한 영역(SSL)과 중첩한다.
본 실시 예에서, 상부 집광 패턴(UCP-2)의 형상은 도 9 및 도 10에 도시된 상부 집광 패턴(UCP-1)과 동일한 형상을 가지나, 상부 집광 패턴(UCP-2)이 제2 부분(CL2)을 포함하여도 무방하다.
본 실시 예에 따르면, 하부 집광 패턴들(LCP-2) 사이의 거리 및 상부 집광 패턴들(UCP-2) 사이의 거리(W3)가 줄어들 수 있다. 즉, 하부 집광 패턴들(LCP-2)에 입사하는 광량이 증가할 수 있다. 따라서, 집광 부재(320-2)의 집광 효율이 증가할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 부재의 사시도이고, 도 13은 도 12에 도시된 상부 집광 패턴의 정면도이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
또한, 도 12 및 도 13에서는 설명의 편의를 위하여, 보호층(PTL)의 도시가 생략되었다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 집광 부재(320-2)의 상부 집광 패턴들(UCP-3)은 평면 상에서 직사각형 형상을 갖는다. 구체적으로, 상부 집광 패턴들(UCP-3)은 평면 상에서 제2 방향(DR2)으로 장변을 갖는 직사각형 형상을 갖는다.
본 실시 예에 따르면, 상부 집광 패턴들(UCP-3) 각각은 복수의 하부 집광 패턴들(LCP)과 중첩할 수 있다. 상기 중첩된 하부 집광 패턴들(LCP)은 제2 방향(DR2)으로 배열된다.
상부 집광 패턴들(UCP-3) 각각의 상면은 상부 방향으로 볼록한 곡면 형상을 갖는다. 상부 집광 패턴(UCP-3)의 상면은 단면 상에서 피크 지점(PK)을 갖는다. 평면 상에서 피크 지점(PK)은 제2 방향(DR2)으로 연장되어 선 형태를 가질 수 있다.
이하 단면상에서 상부 집광 패턴(UCP-3) 및 하부 집광 패턴(LCP)의 배치 관계는 전술된 실시 예와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치(1000-4)의 반사 부재(400-4)는 제1 반사 부재(400a) 및 제2 반사 부재(400b)를 포함한다. 제1 반사 부재(400a)는 도광 부재(310)의 하면에 배치된다. 제2 반사 부재(400b)는 도광 부재(310)의 대광면에 배치된다. 즉, 제2 반사 부재(400b)는 제1 방향(DR1)에서 광원(LS)과 대향한다.
본 실시 예에 따르면, 도광 부재(310)의 대광면으로 입사된 광이 제2 반사 부재(400b)에 의하여 반사되어, 대광면에서 입광면을 향하는 방향으로 출사될 수 있다. 출사된 광은 하부 집광층(321)의 하부 집광 패턴(LCP)에 의하여 집광될 수 있다. 즉, 표시 장치(1000-4)의 광 이용 효율이 향상될 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 모듈의 확대 단면도이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 모듈(DM-5)의 표시 패널(200-5)은 광 변환층(CVL)을 더 포함한다. 광 변환층(CVL)은 전술된 제2 편광층(POL2) 및 제2 기판(SUB2) 사이에 배치된다.
광 변환층(CVL)은 복수의 변환 필터들(CF)을 포함한다. 변환 필터들(CF)은 광 변환층(CVL)으로 입사되는 광의 에너지에 따라 색상을 변환시키거나 그대로 투과시킬 수 있다. 상기 입사된 광은 광 변환층(CVL)에 의하여 다양한 색상을 가지면서 영상으로 구현될 수 있다.
변환 필터들(CF) 각각은 복수의 광 변환 입자들을 포함할 수 있다. 광 변환 입자들 각각은 입사되는 광의 적어도 일부를 흡수하여, 특정 색상을 지닌 광을 방출하거나, 그대로 투과시킨다.
변환 필터들(CF)로 입사되는 광이 광변환 입자를 여기시키기에 충분한 에너지를 가진 경우, 광 변환 입자는 입사되는 광의 적어도 일부를 흡수하여 들뜬 상태가 된 후, 안정화되면서 특정 색상의 광을 방출한다. 이와 달리, 입사되는 광이 광 변환 입자를 여기시키기 어려운 에너지를 가진 경우, 입사되는 변환 필터(CF)를 그대로 통과하여 외부에서 시인될 수 있다.
구체적으로, 광변환 입자의 입자 크기에 따라 광변환 입자가 방사시키는 광의 색상이 결정될 수 있다. 대체적으로, 입자 크기가 클수록 긴 파장의 광이 생성되고, 입자 크기가 작을수록 짧은 파장의 광이 생성된다.
본 실시 예에 따르면, 광변환 입자는 양자점(Quantum dot, QD)일수 있다. 변환 필터들(CF) 각각의 광변환 입자들로부터 방출되는 광은 다양한 방향으로 방사될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 변환 필터들(CF) 각각은 제1 변환 필터(F1), 제2 변환 필터(F2), 및 제3 변환 필터(F3)를 포함한다. 도면에 도시되지 않았으나. 제1 내지 제3 변환 필터들(F1~F3) 각각의 사이에는 블랙 매트릭스가 배치되어 제1 내지 제3 변환 필터들(F1~F3) 사이의 경계를 정의한다.
제1 변환 필터(F1) 및 제2 변환 필터(F2)는 광 변환층(CV)에 입사되는 광을 각각 서로 다른 파장 대역을 가진 광으로 변환할 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 본 실시 예에 따른 광원(LS, 도 1)은 제1 광을 생성할 수 있다. 예시적으로, 제1 광은 400nm 이상 500nm 이하의 파장 대역을 포함할 수 있다. 즉, 광원(LS)은 실질적으로 블루 광을 생성할 수 있다.
제1 변환 필터(F1)은 제1 광을 흡수하여, 제2 광으로 변환할 수 있다. 예시적으로, 제2 광은 약 640㎚ 이상 780㎚ 이하의 파장 대역을 포함할 수 있다. 즉, 제1 변환 필터(F1)는 실질적으로 블루 광을 레드 광을 변환할 수 있다.
제2 변환 필터(F2)는 제1 광을 흡수하여, 제3 광으로 변환할 수 있다. 예시적으로, 제3 광은 약 480㎚ 이상 560㎚ 이하의 파장 대역을 포함할 수 있다. 즉, 제2 변환 필터(F2)는 실질적으로 블루 광을 그린 광으로 변환할 수 있다.
제3 변환 필터(F3)는 무색 필터 또는 그레이 필터(Gray Filter)일 수 있다. 광원(LS)의 광원 유닛들(LSU)이 블루 색상을 가진 광을 생성하는 경우, 제3 변환 필터(F3)는 색상 변환 없이 입사된 광을 그대로 투과시킨다. 이 때, 제3 변환 필터(F3)는 제3 변환 필터(F3)로 입사되는 광의 적어도 일부를 투과 시킬 수 있다면, 다양한 물질로 구성될 수 있으며, 어느 하나의 실시 예에 한정되지 않는다.
상술한 바와 같이, 양자점은 입자 크기에 따라 생성되는 광의 파장이 결정될 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 제1 변환 필터(F1)는 제1 양자점을 포함하고, 제2 변환 필터(F2)는 제2 양자점을 포함할 수 있다. 제3 변환 필터(F3)는 제3 양자점을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제1 양자점의 크기는 제2 양자점의 크기보다 클 수 있다. 제2 양자점의 크기는 제3 양자점의 크기보다 클 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제3 변환 필터(F3)는 양자점을 포함하지 않아도 무방하다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 부재의 제조 방법의 순서도이고, 도 17a 내지 도 17f는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 부재의 제조 과정이 도시된 도면들이다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시 예와 다른 점을 위주로 설명하며, 생략된 부분은 본 발명의 일 실시 예에 따른다. 또한, 앞서 설명된 구성 요소들에 대해서는 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 16 및 도 17a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 광학 부재를 제조하기 위하여 제공된 도광 부재(310) 상에 제1 예비 패턴층(PR1)을 형성한다(S1). 제1 예비 패턴층(PR1)은 도광 부재(310) 상에 코팅될 수 있다. 제1 예비 패턴층(PR1)은 유기물질을 포함할 수 있다. 예시적으로, 제1 예비 패턴층(PR1)은 감광제(Photoresist, 포토 레지스트)일 수 있다.
이후, 도 16 및 도 17b에 도시된 바와 같이, 도광 부재(310) 상에 하부 집광 패턴들(LCP)을 형성한다(S2). 구체적으로, 하부 집광 패턴들(LCP)은 제1 예비 패턴층(PR1)을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 본 실시 예에서, 제1 예비 패턴층(PR1)이 감광제일 경우, 하부 집광 패턴들(LCP)은 포토리소그래피 공정을 통하여 패터닝될 수 있다. 즉, 도면에 도시되지 않았으나, 제1 예비 패턴층(PR1) 상에 광을 조사한 후, 제1 예비 패턴층(PR1)을 식각함으로써, 하부 집광 패턴들(LCP)이 형성될 수 있다. 상기 광은 자외선(Ultra violet, UV)일 수 있다.
그러나, 본 발명은 하부 집광 패턴(LCP)을 형성하는 공정 방법에 특별히 한정되지 않는다. 예시적으로, 본 발명의 다른 실시 예에서, 하부 집광 패턴(LCP)이 무기 물질만을 포함하는 경우, 전술된 제1 예비 패턴층(PR1)을 형성하는 과정은 생략될 수 있다. 즉, 포토리소그래피 공정을 통하지 않고, 하부 집광 패턴들(LCP)을 도광 부재(310) 상에 직접 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에서, 하부 집광 패턴(LCP)은 임프린팅 공정(Imprinting)을 통하여 형성될 수도 있다.
하부 집광 패턴들(LCP)은 패턴 영역(PA)과 중첩한다.
도 16 및 도 17c에 도시된 바와 같이, 하부 집광 패턴(LCP) 상에 중간층(IL)을 형성한다(S3). 중간층(IL)은 하부 집광 패턴(LCP)의 상부면(US) 및 측면(SS) 및 주변 영역(SA)에 대응하는 도광 부재(310)의 상면을 커버한다.
이후, 도 16 및 도 17d에 도시된 바와 같이, 중간층(IL) 상에 제2 예비 패턴층(PR2)을 형성한다. 제2 예비 패턴층(PR2)은 열 경화 또는 광 경화 물질을 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 제2 예비 패턴층(PR2)은 감광제일 수 있다.
도 16 및 도 17e에 도시된 바와 같이, 중간층(IL) 상에 상부 집광 패턴들(UCP)을 형성한다(S4). 상부 집광 패턴들(UCP)은 제2 예비 패턴층(PR2)을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 본 실시 예에서, 제2 예비 패턴층(PR2)이 감광제일 경우, 상부 집광 패턴들(UCP)는 포토리소그래피 공정을 통하여 패터닝될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예에서, 상부 집광 패턴들(UCP)은 임프린팅(Imprinting)공정을 통하여 형성될 수도 있다. 본 발명은 상부 집광 패턴들(UCP)을 형성하는 공정 방법에 특별히 한정되지 않는다.
이후, 도 16 및 도 17f에 도시된 바와 같이, 상부 집광 패턴들(UCP) 상에 보호층(PTL)을 형성한다(S5). 보호층(PTL)은 상부 집광 패턴(UCP)의 상면 및 상부 집광 패턴(UCP)에 의하여 노출되는 중간층(IL) 상의 영역을 커버한다.
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: 표시 장치 100: 윈도우 부재
DM: 표시 모듈 200: 표시 패널
300: 광학 부재 310: 도광 부재
320: 집광 부재 321: 하부 집광층
322: 상부 집광층 UCP: 상부 집광 패턴
IL: 중간층 LCP: 하부 집광 패턴
PTL: 보호층 400: 반사 부재
500: 수납 부재 510: 바닥부
520: 측벽부 CA: 중앙 영역
RA: 링 영역 SA: 주변 영역

Claims (20)

  1. 영상을 표시하는 표시 모듈; 및
    상기 표시 모듈의 하부에 배치되는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    광을 생성하는 광원;
    상기 광원으로부터 광을 수신하는 입광면 및 상기 입광면과 제1 방향에서 마주하는 대광면을 포함하는 도광 부재; 및
    상기 도광 부재의 상부에 배치되고, 상기 도광 부재로부터 광을 수신하여 상기 표시 모듈을 향하도록 광의 방향을 제어하는 집광 부재를 포함하고,
    상기 집광 부재는,
    곡면 형상의 상면을 갖는 상부 집광 패턴을 포함하는 상부 집광층; 및
    하부 집광 패턴 및 상기 하부 집광 패턴을 커버하는 중간층을 포함하고, 상기 도광 부재와 상기 상부 집광층 사이에 배치되는 하부 집광층을 포함하고,
    상기 하부 집광 패턴은 상부면, 바닥면 및 상기 상부면과 상기 바닥면을 연결하고, 적어도 일부가 상기 대광면을 향하여 기울어진 측면을 포함하고,
    상기 상부 집광 패턴의 상기 상면에 피크 지점으로부터 상기 대광면을 향하여 기울어진 제1 곡면 영역이 정의되고,
    평면 상에서, 상기 대광면으로부터 상기 입광면을 향하는 방향으로 상기 상부면의 중심이 상기 피크 지점과 제1 거리만큼 이격되고,
    상기 제1 거리는 상기 상부면의 상기 대광면에 가장 인접한 지점과 상기 상부면의 중심 사이의 거리보다 작은 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 집광 패턴의 굴절률은 상기 도광 부재의 굴절률보다 크고,
    상기 도광 부재의 굴절률은 상기 중간층의 굴절률보다 큰 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 집광 패턴의 굴절률은 상기 중간층의 굴절률과 동일한 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상부 집광층은 상기 상부 집광 패턴을 커버하는 보호층을 더 포함하고,
    상기 보호층의 굴절률은 상기 상부 집광 패턴의 굴절률보다 큰 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    평면 상에서, 상기 상부면은 상기 바닥면과 전체적으로 중첩하고,
    상기 상부면의 면적은 상기 바닥면의 면적보다 작은 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 집광 패턴은 원뿔대 형상을 갖는 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 집광 패턴의 상기 측면이 상기 바닥면과 이루는 각은 약 50도 이상 90도 미만인 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 집광 패턴의 상기 측면이 상기 바닥면과 이루는 각이 작아질수록, 상기 상부 집광 패턴의 크기가 증가하는 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 대광면으로부터 상기 입광면을 향하는 방향으로 상기 상부 집광 패턴들 사이의 거리가 증가할수록, 상기 중간층의 두께가 증가하는 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    평면 상에서 상기 하부 집광 패턴은 상기 상부 집광 패턴과 전면적으로 중첩하는 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상부 집광 패턴은,
    상면이 상기 제1 곡면 영역을 포함하는 제1 부분; 및
    상면에 상기 피크 지점으로부터 상기 입광면을 향하여 기울어진 제2 곡면 영역을 포함하는 제2 부분을 포함하는 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 상부 집광 패턴은 평면 상에서 원 형상을 갖는 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 집광 패턴 및 상기 하부 집광 패턴 각각은 복수로 제공되고,
    상기 복수의 상부 집광 패턴들은 상기 복수의 하부 집광 패턴들과 일대일 대응하도록 배치되는 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 방향과 평행한 단면 상에서, 상기 복수의 상부 집광 패턴들 중 n번째 상부 집광 패턴은 상기 복수의 하부 집광 패턴들 중 n+1번째 하부 집광 패턴과 일부 중첩하는 표시 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 집광 패턴은 평면 상에서 반원 형상을 갖는 표시 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 집광 패턴 및 상기 상부 집광 패턴 각각은 복수로 제공되고,
    상기 상부 집광 패턴들은 상기 제1 방향으로 배열되고, 각각이 평면 상에서 상기 제1 방향과 수직한 방향으로 연장된 사각형 형상을 갖고,
    상기 상부 집광 패턴들 중 하나는 상기 복수의 하부 집광 패턴들과 중첩하게 배치되는 표시 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 모듈은,
    하부 기판;
    상기 하부 기판과 대향하는 상부 기판;
    상기 상부 기판 하부에 배치되는 광변환층; 및
    상기 하부 기판 및 상기 광변환층 사이에 개재되는 액정층을 포함하고,
    상기 광변환층은 복수의 양자점들을 포함하는 표시 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 도광 부재의 하부에 배치되는 제1 반사 부재; 및
    상기 도광 부재의 상기 대광면에 배치되는 제2 반사 부재를 더 포함하는 표시 장치.
  19. 영상을 표시하는 표시 모듈; 및
    상기 표시 모듈의 하부에 배치되는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    광을 생성하는 광원;
    상기 광원으로부터 광을 수신하는 입광면 및 상기 입광면과 제1 방향에서 마주하는 대광면을 포함하는 도광 부재; 및
    상기 도광 부재의 상부에 배치되고, 상기 도광 부재로부터 광을 수신하여 상기 표시 모듈을 향하도록 광의 방향을 제어하는 집광 부재를 포함하고,
    상기 집광 부재는,
    곡면 형상의 상면을 갖는 상부 집광 패턴을 포함하는 상부 집광층; 및
    하부 집광 패턴 및 상기 하부 집광 패턴보다 작은 굴절률을 갖고, 상기 하부 집광 패턴을 커버하는 중간층을 포함하고, 상기 도광 부재와 상기 상부 집광층 사이에 배치되는 하부 집광층을 포함하고,
    상기 하부 집광 패턴은 상부면, 바닥면 및 상기 상부면과 상기 바닥면을 연결하고, 적어도 일부가 상기 대광면을 향하여 기울어진 측면을 포함하고,
    상기 상부 집광 패턴의 상기 상면에 피크 지점으로부터 상기 대광면을 향하여 기울어진 제1 곡면 영역이 정의되고,
    상기 하부 집광 패턴의 상기 상부면 상에서 상기 대광면에 가장 인접한 지점은, 평면 상에서 상기 제1 곡면 영역과 중첩하는 표시 장치.
  20. 광을 생성하는 광원;
    상기 광원으로부터 광을 수신하는 입광면 및 상기 입광면과 제1 방향에서 마주하는 대광면을 포함하는 도광 부재; 및
    상기 도광 부재의 상부에 배치되고, 상기 도광 부재로부터 광을 수신하는 집광 부재를 포함하고,
    상기 집광 부재는,
    곡면 형상의 상면을 갖는 상부 집광 패턴을 포함하는 상부 집광층; 및
    하부 집광 패턴 및 상기 하부 집광 패턴보다 작은 굴절률을 갖고, 상기 하부 집광 패턴을 커버하는 중간층을 포함하고, 상기 도광 부재와 상기 상부 집광층 사이에 배치되는 하부 집광층을 포함하고,
    상기 하부 집광 패턴은 상부면, 바닥면 및 상기 상부면과 상기 바닥면을 연결하고, 적어도 일부가 상기 대광면을 향하여 기울어진 측면을 포함하고,
    상기 상부 집광 패턴의 상기 상면에 정의되는 제1 곡면 영역은 상기 하부 집광 패턴의 상기 측면의 적어도 일부와 중첩하고, 단면 상에서, 상기 하부 집광 패턴의 상기 중첩된 일부의 기울기 및 상기 제1 곡면 영역의 기울기의 곱은 양수를 갖는 표시 장치.
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