KR102555100B1 - 커버 플레이트 및 이를 이용한 디스플레이 패널용 블랙매트릭스 기판 - Google Patents

커버 플레이트 및 이를 이용한 디스플레이 패널용 블랙매트릭스 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 빔 시인성이 우수한 커버 플레이트 및 이를 이용한 디스플레이 패널용 블랙매트릭스 기판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 커버 플레이트는 디스플레이 패널의 블랙매트릭스 기판 상면에 배치된다. 이때, 커버 플레이트의 하면에는 광 방향 변환부가 존재한다. 그리고 광 방향 변환부는 블랙매트릭스 기판의 블랙매트릭스와 중첩되는 위치에 존재한다. 본 발명에 따른 커버 플레이는 커버 플레이트의 하면에 광 방향 변환부가 존재함에 따라 레이저 빔 난반사가 구현되어 여러 방향에서 레이저 빔의 시인이 가능하며, 광 방향 변환부가 블랙매트릭스와 중첩된 영역에 존재함에 따라 화상 품질 저하 문제를 발생시키지 않는다.

Description

커버 플레이트 및 이를 이용한 디스플레이 패널용 블랙매트릭스 기판 {COVER PLATE AND BLACK MATRIX SUBSTRATE FOR DISPLAY PANEL USING THE SAME}
본 발명은 레이저 빔에 대한 시인성이 우수한 커버 플레이트에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 시인성이 우수한 커버 플레이트를 이용한 디스플레이 패널용 블랙매트릭스 기판에 관한 것이다.
디스플레이 기술이 발달하면서 평판 디스플레이 장치(Flat Panel Display Device)들이 많이 사용되고 있다. 평판 디스플레이 장치로는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display) 장치, OLED 디스플레이(Organic Light Emitting Diode Display) 장치 등이 있다.
평판 디스플레이 장치를 활용하여 발표나 회의 등을 진행함에 있어, 레이저 포인터에 의해 발생된 레이저 빔을 많이 이용하고 있다. 레이저 포인터라 함은 일반적으로 레이저 빔 발생기를 구비하는 휴대용 장치를 의미한다. 레이저 빔 발생기는 버튼 스위치 작동에 의해 작동이 제어된다. 레이저 빔 발생기가 작동 상태일 때, 레이저 포인터가 향하는 방향에 있는 디스플레이 화면의 특정 포인트(이하, 레이저 포인트)에서 레이저 빔의 반사가 일어나서 여러 위치에 있는 사람들이 레이저 포인트, 즉 디스플레이 화면의 특정 위치를 인지할 수 있다.
그런데, 여러 위치 중에서 특정 위치에 있는 사람에게는 레이저 포인트가 시인되지 않는 경우가 있다. 이는 디스플레이 장치의 표면이 매끄러움에 따라 디스플레이 장치의 표면에서 난반사가 일어나지 않기 때문이다.
이에 디스플레이 장치의 표면에서 난반사가 일어나도록 할 필요성이 있다. 디스플레이 장치의 표면에서 난반사가 일어나도록 하기 위해, 디스플레이 장치의 표면에 거칠기를 부여하거나, 헤이즈 편광판(haze polarizer)를 사용하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 이들 방법들의 경우 난반사에 기인한 레이저 빔 시인성은 향상될 수 있으나, 디스플레이 장치에서 출력되는 화상의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이저 빔 시인성이 우수하면서도 디스플레이 장치에서 출력되는 화상의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 커버 플레이트를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 레이저 빔 시인성이 우수하면서도 디스플레이 장치에서 출력되는 화상의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 커버 플레이트를 포함하는 블랙매트릭스 기판 및 디스플레이 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 하나의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트는 베이스 플레이트 및 광 방향 변환부를 포함한다. 베이스 플레이트는 상면 및 하면을 갖는다. 이때, 베이스 플레이트의 하면에서 상면으로 향하는 방향으로 디스플레이 화상이 출력된다. 베이스 플레이트의 상면은 외부로 노출될 수 있다. 베이스 플레이트의 하면은 디스플레이 패널에 부착될 수 있다. 이때, 본 발명의 경우, 베이스 플레이트의 하면에 광 방향 변환부가 존재한다.
베이스 플레이트의 하면에 광 방향 변환부가 배치되어 있음을 통하여, 레이저 빔이 광 방향 변환부 및 베이스 플레이트 모두에서 굴절 또는 반사될 수 있으므로 광 산란 효과, 난반사 효과 등이 우수하다. 나아가, 광 방향 변환부가 베이스 플레이트의 상면에 광 방향 변환부가 배치되어 있는 경우, 외부에서 광 방향 변환부가 시인될 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 경우 베이스 플레이트의 하면에 광 방향 변환부가 배치되어 있음으로 인해 외부에서 광 방향 변환부가 시인되지 않을 수 있다.
상기 광 방향 변환부는 베이스 플레이트의 하면으로부터 돌출된 볼록부를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 볼록부에는 상기 베이스 플레이트의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 입자가 포함될 수 있다.
다른 예로, 상기 광 방향 변환부는 베이스 플레이트의 하면으로부터 리세스된 오목부를 포함할 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 패널용 블랙매트릭스 기판은 기판, 투명 접착층 및 커버 플레이트를 포함한다. 이 외에도 블랙매트릭스 기판에는 컬러필터, 편광판 등이 더 포함될 수 있다. 기판에는 블랙매트릭스가 배치된다. 블랙매트릭스는 빛샘을 방지하기 위한 것이다. 이를 위해 블랙매트릭스는 블랙매트릭스 기판 하부에 배치되는 박막트랜지스터 기판의 게이트 배선, 데이터 배선, 박막트랜지스터 등의 비투과 부분에 대응하도록 형성된다. 투명 접착층은 기판 상에 배치되며, 커버 플레이트는 투명 접착층 상에 배치된다. 이때, 투명 접착층과 커버 플레이트의 사이에 광 방향 변환부가 존재한다. 또한, 광 방향 변환부는 평면에서 볼 때 상기 블랙 매트릭스와 중첩된다.
투명 접착층과 커버 플레이트의 사이에 광 방향 변환부가 존재함으로써 레이저 빔에 대한 우수한 시인성을 발휘할 수 있다. 또한, 광 방향 변환부의 위치가 블랙 매트릭스 위치와 중첩됨으로써 블랙매트릭스 기판을 통과하는 디스플레이 화상의 품질 저하를 방지할 수 있다.
상기 광 방향 변환부는 커버 플레이트의 하면으로부터 돌출되는 볼록부를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 광 방향 변환부는 커버 플레이트의 하면으로부터 리세스되는 오목부를 포함할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트의 상면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트의 하면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1a 및 도 1b의 I-II 단면의 예를 나타낸 것이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트에서 볼록부 형태의 광 방향 변환부의 예를 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명에 따른 커버 플레이트의 광 방향 변환부에 이용될 수 있는 입자의 예를 나타낸 것이다.
도 3c는 레이저 빔이 도 3b의 입자에서 굴절되는 원리를 나타낸 것이다.
도 3d는 본 발명에 따른 커버 플레이트의 광 방향 변환부에 이용될 수 있는 입자의 다른 예를 나타낸 것이다.
도 3e는 입자의 사이즈에 따른 산란도를 나타낸 것이다.
도 3f는 입자의 굴절률에 따른 산란도를 나타낸 것이다.
도 3g는 코어-쉘 입자의 쉘 굴절률에 따른 산란도를 나타낸 것이다.
도 4a는 커버 플레이트의 상면에 광 방향 변환부가 배치되었을 때의 효과를 나타낸 것이다.
도 4b는 커버 플레이트의 하면에 광 방향 변환부가 배치되었을 때의 효과를 나타낸 것이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버 플레이트의 단면을 나타낸 것이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 커버 플레이트의 광 방향 변환부에서의 레이저 빔의 진행 방향의 예를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커버 플레이트의 하면을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 커버 플레이트를 포함하는 블랙매트릭스 기판의 예를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 적용될 수 있는 박막트랜지스터 기판의 예를 나타낸 것이다.
도 9는 도 8의 III-IV 단면의 예를 나타낸 것으로, 박막트랜지스터 기판의 상부에 본 발명에 따른 커버 플레이트를 포함하는 블랙매트릭스 기판이 배치되어 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 커버 플레이트 및 이를 이용한 디스플레이 패널용 블랙매트릭스 기판의 다양한 실시예를 설명한다.
이하에서 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 발명에서 "~~ 상에 있다"라고 함은 "어떠한 부분이 다른 부분과 접촉한 상태로 바로 위에 있다"를 의미할 뿐만 아니라 "어떠한 부분이 다른 부분과 비접촉한 상태이거나 제3의 부분이 중간에 더 형성되어 있는 상태로 다른 부분의 위에 있다"를 의미할 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트의 상면을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트의 하면을 개략적으로 나타낸 것이다. 그리고, 도 2는 도 1a 및 도 1b의 I-II 단면의 예를 나타낸 것이다.
도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트(100)는 베이스 플레이트(110) 및 광 방향 변환부(120)를 포함한다.
베이스 플레이트(110)는 도 1a에 도시된 바와 같은 상면 및 도 1b에 도시된 예와 같은 하면을 갖는다. 베이스 플레이트는 글래스 재질일 수 있으나 이에 한정되지 않고 고분자 수지도 될 수 있다. 베이스 플레이트가 디스플레이 패널에 적용될 때, 베이스 플레이트의 상면은 외부로 노출될 수 있고, 베이스 플레이트의 하면은 디스플레이 패널에 부착될 수 있다. 디스플레이 패널에서 출력되는 화상은 베이스 플레이트의 하면 및 상면을 순차적으로 투과한다(DO).
본 발명의 경우, 도 1b 및 도 2에 도시된 예와 같이, 베이스 플레이트의 하면에 광 방향 변환부(120)가 존재한다. 한편, 베이스 플레이트의 상면은 도 1a에 도시된 예와 같이 평평한 면일 수 있다.
베이스 플레이트(110)의 하면에 광 방향 변환부(120)가 배치되어 있음을 통하여, 레이저 빔이 광 방향 변환부 및 베이스 플레이트 모두에서 굴절 또는 반사될 수 있으므로 광 산란 효과, 난반사 효과 등이 우수하다. 예를 들어, 베이스 플레이트에 입사된 레이저 빔이 광 방향 변환부와 베이스 플레이트의 계면에서 1차 굴절되고, 베이스 플레이트와 공기의 계면에서 2차 굴절될 수 있다. 이는 베이스 플레이트의 상면에 광 방향 변환부가 배치되었을 때 공기와 광 방향 변환부의 계면에서 1차 굴절되는 것과 비교할 때 더 많은 굴절 횟수를 제공하고, 결과적으로 우수한 난반사 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에서 베이스 플레이트(110)의 하면에 광 방향 변환부가 배치되는 이유는 예를 들어 레이저 빔이 조사되지 않을 때 광 방향 변환부가 외부에서 시인되지 않도록 하기 위함이다. 광 방향 변환부가 베이스 플레이트의 상면에 광 방향 변환부가 배치되어 있는 경우, 외부에서 광 방향 변환부가 시인될 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 경우 베이스 플레이트의 하면에 광 방향 변환부가 배치되어 있음으로 인해 외부에서 광 방향 변환부가 시인되지 않을 수 있다.
광 방향 변환부는 도 2에 도시된 예와 같이, 베이스 플레이트(110)의 하면으로부터 돌출된 볼록부의 형태를 포함할 수 있다. 볼록부는 베이스 플레이트 하면에 잉크젯 인쇄나 전사 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 볼록부는 수지 또는 바인더를 포함할 수 있고, 볼록부 내에는 입자가 추가로 포함될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 커버 플레이트에서 볼록부 형태의 광 방향 변환부의 예를 나타낸 것이다.
도 3a에는 광 방향 변환부(120)가 볼록부의 형태이고, 수지 또는 바인더(121)에 입자(122)가 분산되어 있는 예가 도시되어 있다.
도 3a를 참조하면, 레이저 빔은 외부에서 베이스 플레이트(110)를 투과하여 광 방향 변환부(120)로 입사(LI)되고, 광 방향 변환부(120), 보다 구체적으로는 광 방향 변환부(120)에 포함된 입자(122)에서 1차 굴절되어 베이스 플레이트(110)로 향하고, 베이스 플레이트(110)와 공기의 계면에서 2차 굴절되어 외부로 출사(LO)된다. 1차 굴절 및 2차 굴절의 방향은 매우 다양하므로, 레이저 포인터에 구비된 레이저 빔 발생기가 작동 상태일 때, 레이저 포인터가 향하는 방향에 있는 디스플레이 화면의 특정 포인트에서 레이저 빔의 난반사가 일어나서 여러 위치에 있는 사람들이 디스플레이 화면의 특정 위치를 인지할 수 있다.
이때, 입자(122)는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 티타니아(TiO2) 등과 같은 무기 입자, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등과 같은 유기 입자 등이 될 수 있다. 바람직하게는, 상기 입자(122)는 베이스 플레이트의 굴절률과 다른 굴절률(예를 들어 베이스 플레이트의 굴절률과 입자의 굴절률 차이가 0.1 이상)을 갖는 무기 입자인 것을 제시할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 입자(122)의 굴절률이 베이스 플레이트의 굴절률보다 높은 것을 제시할 수 있는데, 무기 입자의 경우 일반적으로 유기물에 비하여 굴절률이 높아 바람직하게 이용될 수 있다. 무기 입자 중 실리카는 확산 효과가 우수하고, 티타니아는 굴절 효과가 우수하다. 나아가 구리, 티타늄과 반사성을 갖는 금속 입자가 이용될 수도 있다. 또한, 입자로는 무기 입자와 같은 유형의 입자뿐만 아니라 기공과 같은 형태도 가능하다. 한편, 베이스 플레이트(110)와 광 방향 변환부(120)의 수지 또는 바인더는 굴절률에 있어 큰 차이가 없는 것이 일반적이므로 이들 간의 계면에서는 굴절, 반사 등은 그 영향이 크지 않다.
도 3b는 본 발명에 따른 커버 플레이트의 광 방향 변환부에 이용될 수 있는 입자의 예를 나타낸 것이다. 도 3b에 도시된 예와 같이, 입자는 구형의 입자가 이용될 수 있다.
도 3c는 레이저 빔이 도 3b의 입자에서 굴절되는 원리를 나타낸 것이다. 이때, 입자의 굴절률이 주위의 굴절률보다 더 크다. 여기서, 주위는 베이스 플레이트 또는 광 방향 변환부의 수지 또는 바인더를 의미한다. 예를 들어 주위는 아크릴 수지, 입자는 TiO2 재질인 것을 제시할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 레이저 빔이 주위에서 도 3b에 도시된 입자(122) 표면으로 입사(LI)되면, 입자 표면에서 법선 방향을 기준으로 입자 내측 방향으로 1차 굴절(R1, 여기서, 레이저 빔과 충돌하는 입자 표면의 법선과 레이저 빔의 진행 경로가 이루는 각도를 θ0라 하고 1차 굴절된 레이저 빔의 진행 경로와 상기 법선이 이루는 각도를 θ1이라고 하면, θ0> θ1)되고, 이후 입자와 주위의 다른 계면에서 2차 굴절(R2, 여기서, 1차 굴절된 레이저 빔이 입자를 빠져나가는 다른 계면의 법선과 1차 굴절된 레이저 빔의 진행 경로가 이루는 각도를 θ2라 하고, 2차 굴절된 레이저 빔의 진행 경로와 다른 계면의 법선이 이루는 각도를 θ3라 하면, θ3> θ2)이 일어난 후 주위로 출사(LO)된다. 즉, 주위에서 입사된 레이저 빔은 입자에 의해 2회에 거친 굴절을 통해 진행 방향이 틀어지게 될 수 있다. 이러한 입자가 베이스 플레이트의 하면에 위치함으로써, 산란도가 높아질 수 있다.
입자의 형태는 도 3b에 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다. 다른 예로 구형이 아닌 주름진 형태가 될 수 있고, 납작한 형태가 될 수도 있다. 또 다른 예로 도 3d에 도시된 예와 같이, 코어-쉘 구조의 입자(122')가 광 방향 변환부에 포함될 수 있다.
도 3d에 도시된 예와 같이 코어-쉘 구조의 입자(122')는 코어(311) 및 쉘(312)을 포함한다. 이때, 코어(311)를 구성하는 물질의 굴절률과 쉘(312)을 구성하는 물질의 굴절률이 다르다.
앞서 도 3b에 도시된 입자의 경우 도 3c에서 설명한 바와 같이 2회의 굴절이 이루어지는데, 도 3d의 코어-쉘 구조의 입자를 적용하면 주위와 쉘의 계면에서 1차 굴절, 쉘과 코어의 계면에서 2차 굴절, 코어와 쉘의 계면에서 3차 굴절, 쉘과 주위의 계면에서 4차 굴절이 이루어질 수 있다. 즉, 코어-쉘 입자에서 총 4회에 걸쳐 굴절이 이루어질 수 있기 때문에 산란 효과를 더 크게 발휘할 수 있다.
베이스 플레이트의 하면에 입자를 포함하는 볼록부 형태의 광 방향 변환부를 배치하였을 때의 효과를 살펴보기 위해, 다음과 같은 테스트를을 하였다.
베이스 플레이트로는 굴절률이 1.52인 글래스를 이용하였고, 베이스 플레이트 하면에 광 방향 변환부를 배치한 후에 이를 굴절률 1.41인 투명 접착층에 부착하였다. 광 방향 변환부의 바인더의 굴절률은 1.5이었다.
산란도는 직진 휘도를 측정하는 방법으로 산출하였으며, 특정 조건에서의 직진 휘도를 100%로 하였을 때의 상대적인 비율로 나타내었다. 직진 휘도가 높을수록 산란이 덜 이루어진 것이며, 직진 휘도가 낮을수록 산란도가 높다고 볼 수 있다.
도 3e는 도 3b에 도시된 입자의 사이즈에 따른 직진 휘도(산란도)를 나타낸다. 도 3e를 참조하면, 입자 사이즈가 100㎛인 경우에 비하여 입자 사이즈가 10㎛인 경우 5% 정도 직진 휘도가 낮아지는 것을 볼 수 있다. 즉, 입자의 사이즈가 작을수록 직진 휘도가 낮아지는 것을 볼 수 있다. 따라서, 입자의 크기는 100㎛ 이하, 바람직하게는 50㎛ 이하, 가장 바람직하게는 10㎛ 이하가 될 수 있다.
도 3f는 도 3b에 도시된 입자의 굴절률에 따른 직진 휘도(산란도)를 나타낸다. 도 3f를 참조하면, 입자의 굴절률이 1.5인 경우의 직진 휘도를 100%로 하였다. 입자의 굴절률이 1.5인 것은 바인더 및 베이스 플레이트의 굴절률과 거의 동일한 것을 의미한다. 도 3f를 참조하면, 입자의 굴절률과 베이스 플레이트 또는 바인더의 굴절률과 차이가 클수록 직진 휘도가 더 낮아지는 것을 볼 수 있다. 또한, 입자의 굴절률이 베이스 플레이트 또는 바인더의 굴절률보다 작은 경우에 비하여 입자의 굴절률이 베이스 플레이트 또는 바인더의 굴절률보다 더 큰 경우 직진 휘도가 상대적으로 더 낮아지는 것을 볼 수 있다. 이러한 결과에 비추어볼 때, 입자는 베이스 플레이트 또는 바인더와 굴절률이 0.1 이상 상이한 것을 이용하는 것이 바람직하고, 입자의 굴절률이 베이스 플레이트 또는 바인더의 굴절률보다 0.1 이상 더 큰 것을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
도 3g는 도 3d에 도시된 코어-쉘 구조의 입자의 쉘 굴절률에 따른 직진 휘도(산란도)를 나타낸다. 테스트를 위해 코어의 굴절률은 1.5로 고정하였다.
도 3g를 참조하면, 쉘 굴절률이 1.5인 경우, 즉 코어의 굴절률과 동일한 경우에 비하여 쉘의 굴절률이 코어의 굴절률과 0.1 차이를 나타낼 때 직진 휘도가 낮아지고, 따라서 산란도가 높아지는 것을 볼 수 있다. 또한, 쉘의 굴절률이 코어의 굴절률보다 높은 경우 및 낮은 경우 모두 유사한 산란도를 나타내는 것을 볼 수 있다. 따라서, 코어와 쉘의 굴절률이 0.1 이상인 것이 바람직하다고 볼 수 있다.
도 4a는 커버 플레이트의 상면에 광 방향 변환부가 배치되었을 때의 효과를 나타낸 것이고, 도 4b는 커버 플레이트의 하면에 광 방향 변환부가 배치되었을 때의 효과를 나타낸 것이다.
도 4a를 참조하면, 베이스 플레이트(110)의 상면에 광 방향 변환부(120)가 위치하는 경우, 정면에서 레이저 빔이 입사할 때 광 방향 변환부에 의해 굴절되는 범위가 2θ가 되며, 산란 가능한 거리는 광 방향 변환부의 직경(L)만큼 되고, 베이스 플레이트(110)의 두께와는 무관하다.
그러나, 도 4b와 같이, 베이스 플레이트(110)의 상면에 광 방향 변환부(120)가 위치하는 경우, 정면에서 레이저 빔이 입사할 때 광 방향 변환부에 의해 1차 굴절되는 범위는 2θ이지만, 광 방향 변환부를 통하여 입사된 레이저 빔이 베이스 플레이트(110)와 공기의 계면에서 2차 굴절되므로, 실질적으로는 굴절되는 범위는 2θ'가 된다. 여기서, θ'은 스넬의 법칙에 의거하여 θ'= asin(1.52 x sinθ)이다. 또한, 산란 가능한 거리는 스넬의 법칙에 의거, d = T / {tans(90 - θ)}만큼 증가하여, L + 2d가 된다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 결과로 비추어볼 때, 광 방향 변환부(120)는 베이스 플레이트(110)의 하면에 위치하는 것이 바람직하다는 것을 볼 수 있다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버 플레이트의 단면을 나타낸 것이다.
이상에서는 베이스 플레이트의 하면에 위치하는 광 방향 변환부가 볼록부인 예를 제시하였으나, 광 방향 변환부는 볼록부의 형태로만 제한되는 것은 아니다.
광 방향 변환부는 예를 들어 도 5a에 도시된 예와 같이 베이스 플레이트(110)의 하면으로부터 리세스된 오목부(120')를 포함할 수 있다.
도 5b는 도 5a에 도시된 커버 플레이트의 광 방향 변환부에서의 레이저 빔의 진행 방향의 예를 나타낸 것이다.
도 5b를 참조하면, 레이저 빔이 커버 플레이트의 베이스 플레이트(110)로 입사(LI)되었을 때, 베이스 플레이트 하면에서 리세스된 오목부(120')에서 1차 굴절이 이루어지고, 베이스 플레이트와 공기와의 계면에서 2차 굴절이 이루어져 베이스 플레이트 외부로 출사(LO)된다.
나아가, 광 방향 변환부는 도 2에 도시된 형태의 볼록부와 도 5a에 도시된 형태의 오목부를 모두 포함할 수 있다. 또한, 도 5a에 도시된 오목부에, 수지 또는 바인더에 입자가 분산된 것이 채워질 수 있다.
도 1b에서는 베이스 플레이트 하면에 배치되는 광 방향 변환부가 도트 타입인 예를 나타내었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에 따른 커버 플레이트의 광 방향 변환부는 도 6에 도시된 예와 같이, 베이스 플레이트(110)의 하면에 라인 타입의 광 방향 변환부(120")로 배치될 수 있다. 이때, 라인 타입의 광 방향 변환부(120")는 후술하는 블랙매트릭스 기판의 블랙매트릭스의 일부 또는 전부와 중첩되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 블랙매트릭스가 가로 라인들과 세로 라인들이 서로 교차하는 메쉬(mesh) 형태일 때, 광 방향 변환부(120")는 블랙매트릭스의 일부(예를 들어 가로 라인들)와 중첩되는 라인 형태 또는 블랙매트릭스 패턴의 전체와 중첩되는 메쉬 형태로 배치될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 커버 플레이트를 포함하는 블랙매트릭스 기판의 예를 나타낸 것이다.
블랙매트릭스 기판은 일반적으로 기판에 블랙매트릭스가 형성된 것으로, 블랙매트릭스는 일반적으로 디스플레이 패널에서 비투과 영역, 즉 게이트 배선, 데이터 배선, 박막 트랜지스터 등의 영역에 대응하도록 형성되며, 빛샘 현상을 방지하는 역할을 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 블랙매트릭스 기판은 블랙매트릭스를 포함하는 기판부(410), 투명 접착층(420) 및 커버 플레이트, 보다 구체적으로는 베이스 플레이트(110)(이하에서는 도면부호 110을 커버 플레이트에도 적용한다)를 포함한다. 기판부(410)은 글래스 등의 재질로 형성된 기판(411), 기판(411)의 일면에 배치된 컬러필터(412)와 블랙매트릭스(413), 기판(411)의 타면에 배치된 편광판(414)을 포함한다. 본 발명에 따른 블랙매트릭스 기판이 OLED 디스플레이 패널에 적용될 경우 컬러필터(412)가 생략될 수 있다. 또한, 디스플레이 패널에서 편광판 제거 타입도 존재하는 바, 편광판 역시 생략될 수 있다.
투명 접착층(420)은 하부의 기판부와 상부의 커버 플레이트를 부착시키는 역할을 한다. 투명 접착층(420)은 접착력 및 광투과율이 우수한 광학용 투명 접착 필름(Optical Clear Adhesive; OCA)이나 광학용 투명 접착 레진(Optical Clear Resin; OCR)으로 형성될 수 있다.
이때, 커버 플레이트(110)와 투명 접착층(420) 사이에는 상술한 바와 같은 광 방향 변환부(120)가 배치되어 있다. 특히, 광 방향 변환부는 평면에서 볼 때 블랙 매트릭스와 중첩된다.
이때, 광 방향 변환부(120)는 전술한 바와 같이, 커버 플레이트의 하면으로부터 돌출되는 볼록부 및 커버 플레이트의 하면으로부터 리세스되는 오목부 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 볼록부 및 오목부에는 광을 산란시키는 입자가 포함될 수 있다. 다른 예로, 광 방향 변환부(120)는 투명 접착층(420)의 상면으로부터 돌출되는 볼록부의 형태일 수 있다.
투명 접착층(420)과 커버 플레이트(110) 사이에 광 방향 변환부(120)가 존재함으로써 레이저 빔에 대한 우수한 시인성을 발휘할 수 있다. 또한, 광 방향 변환부(120)의 위치가 블랙 매트릭스(413) 위치와 중첩됨으로써 블랙매트릭스 기판을 투과하는 디스플레이 화상의 품질 저하를 방지할 수 있다.
한편, 레이저 포인터에서 발산되는 레이저 빔은 대략 5~6mm 정도의 직경으로 되어 있고, 블랙매트릭스의 간격은 일반적으로 0.4~0.6mm 정도이므로, 레이저 빔을 어디에 조사하더라도 블랙매트릭스 기판의 블랙매트릭스와 중첩되도록 배치된 광 방향 변환부에 의해 난반사가 이루어질 것이다.
도 8은 본 발명에 적용될 수 있는 박막트랜지스터 기판의 예를 나타낸 것이다. 도 9는 도 8의 III-IV 단면의 예를 나타낸 것으로, 박막트랜지스터 기판의 상부에 본 발명에 따른 커버 플레이트를 포함하는 블랙매트릭스 기판이 배치되어 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 패널은 박막 트랜지스터 기판(700)과 전술한 블랙매트릭스 기판을 포함한다. 블랙매트릭스 기판은 기판부(410)와 커버 플레이트(110)를 포함한다. 이때, 블랙매트릭스 기판과 커버 플레이트(110)는 투명 접착층(420)을 통하여 접착된다.
박막트랜지스터 기판(700)에는 기판(720) 상에 서로 교차하는 방향으로 배치되는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)에 의해 단위 화소(R, G, B)가 정의된다. 또한, 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)의 교차 지점에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(T)가 형성된다. 또한, 박막 트랜지스터의 드레인 전극(730)은 화소 전극(734)과 연결된다. 박막 트랜지스터의 게이트 전극(722)은 게이트 배선(GL)의 일부분이 될 수 있고, 소스 전극(728)은 데이터 배선(DL)의 일부분이 될 수 있다. 게이트 전극(722)이 배치된 기판(720) 상에는 게이트 절연막(724)이 배치된다. 게이트 절연막(724) 상에는 게이트 전극(722)과 중첩되며, 일단이 소스 전극(728)과 접속되며, 타단이 드레인 전극(730)과 접속되는 액티브층)726)이 배치된다. 도면에 도시하지 않았지만, 화소 전극(734)은 공통 전극(미도시)와 서로 엇갈리게 교차되어 횡전계를 발생시킬 수 있다. 도 9에서 도면부호 732는 층간 절연층(포토아크릴층, 패시베이션층이라고도 한다)이다.
또한, 도 9에서는 액정 디스플레이 패널의 예를 나타낸 것으로, 박막 트랜지스터 기판(700)과 블랙매트릭스 기판 사이에는 액정층(750)이 개재된다. 액정층(750) 상에는 오버코트층 내지는 블랙매트릭스 기판의 하부 보호층이 배치될 수 있는데, 이들 층은 도 9에 도면부호 746으로 표시되어 있다.
한편, 박막트랜지스터 기판에서 화소 영역은 투과 영역에 해당하며, 게이트 배선, 데이터 배선, 박막 트랜지스터 등은 비투과 영역에 해당하며, 블랙매트릭스 기판의 블랙매트릭스는 이 비투과 영역에 대응하도록 형성된다.
박막트랜지스터 기판의 구조 및 박막트랜지스터 기판에 포함되는 각 층의 소재는 이미 다양한 형태로 공지되어 있는 바, 본 발명에서는 이들에 대한 상세한 설명을 생략한다. 본 발명에 따른 커버 플레이트 또는 이를 이용한 블랙매트릭스 기판은 다양한 형태의 박막트랜지스터 기판을 포함하는 디스플레이 패널에 적용 가능하다.
도 9에 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(110)와 투명 접착층(420) 사이에는 광 방향 변환부(120)가 배치된다. 이때, 광 방향 변환부(120)는 블랙매트릭스(BM) 영역과 중첩되며, 바람직하게는 도 9와 같이 블랙매트릭스 영역 내에 형성된다. 블랙매트릭스 영역으로는 디스플레이 광이 투과되지 않기 때문에, 광 방향 변환부가 블랙매트릭스 영역과 중첩되도록 형성됨으로써 광 방향 변환부의 존재에 의해 디스플레이 화상 품질의 저하를 가져오지 않는다.
또한, 본 발명의 경우, 커버 플레이트(110)와 투명 접착층(420) 사이의 블랙매트릭스 영역에 광 방향 변환부(120)가 존재하기 때문에, 레이저 포인터가 향하는 방향에 있는 디스플레이 화면의 특정 포인트에서 레이저 빔의 높은 산란도(난반사)가 일어나서 여러 위치에 있는 사람들이 레이저 포인터가 가르키는 부분, 즉 디스플레이 화면의 특정 위치를 인지할 수 있다.
한편, 광 방향 변환부(120)의 위치는 청색 화소(B)에 위치한 박막 트랜지스터에 대응하는 블랙매트릭스 영역에는 필수적으로 배치하는 것이 가장 바람직한데, 청색광의 경우 인간의 눈에 가장 둔감한 파장이기 때문이다. 물론, 산란의 효과 증가를 위해 모든 픽셀의 박막 트랜지스터에 대응하는 블랙매트릭스 영역에 광 방향 변환부를 도트 타입으로 또는 라인 타입으로 배치할 수 있다. 또한, 데이터 라인 및 게이트 라인이 교차하는 부분에 대응하는 블랙매트릭스 영역에도 광 방향 변환부를 필수적으로 배치할 수 있다.
한편, 액정 디스플레이 패널의 경우, 자발광 디스플레이 패널이 아니기 때문에 디스플레이 패널 하부에 광을 제공하는 백라이트 유닛이 배치된다.
이상 본 발명이 액정 디스플레이 패널에 적용되는 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명은 OLED 디스플레이 패널이나 마이크로 LED 디스플레이 패널 등 다른 형태의 디스플레이 패널에도 적용 가능하다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 화상을 출력하는 기판부; 및
    상기 기판부 상에 배치된 커버 플레이트; 를 포함하고,
    상기 커버 플레이트는,
    상면 및 하면을 갖되, 상기 하면에서 상기 상면 방향으로 상기 화상이 출력되는 베이스 플레이트와,
    상기 베이스 플레이트의 하면에 배치되어, 상기 기판부와 상기 베이스 플레이트의 사이에 위치하는 광 방향 변환부를 포함하는, 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 방향 변환부는 상기 베이스 플레이트의 하면으로부터 돌출된 볼록부를 포함하는, 디스플레이 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 베이스 플레이트의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 입자를 포함하는, 디스플레이 패널.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입자는 코어-쉘 구조이며 코어를 구성하는 물질의 굴절률과 쉘을 구성하는 물질의 굴절률이 다른, 디스플레이 패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 방향 변환부는 상기 베이스 플레이트의 하면으로부터 리세스된 오목부를 포함하는, 디스플레이 패널.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판부에 배치된 블랙 매트릭스; 및
    상기 블랙 매트릭스와 상기 커버 플레이트 사이에 배치되는 투명 접착층; 을 더 포함하고,
    상기 투명 접착층과 상기 커버 플레이트의 사이에 상기 광 방향 변환부가 위치하되, 상기 광 방향 변환부는 평면에서 볼 때 상기 블랙 매트릭스와 중첩되는, 디스플레이 패널.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 커버 플레이트의 상면은 평평한, 디스플레이 패널.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광 방향 변환부는 도트 타입 또는 라인 타입인, 디스플레이 패널.
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