KR102587654B1 - 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 제1 도광판, 상기 제1 도광판의 상부에 배치된 제2 도광판, 및 상기 제1 도광판과 상기 제2 도광판 사이에 배치된 제1 파장 변환층을 포함한다.

Description

백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치{Backlight unit and Display device having the same}
본 발명은 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 백라이트 유닛으로부터 빛을 받아 영상을 표시한다. 일부 백라이트 유닛은 광원과 도광판을 포함한다. 도광판은 광원으로부터 빛을 받아 표시 패널 측으로 빛의 진행 방향을 가이드한다. 일부 제품은 광원에서 제공되는 빛이 백색이고, 이 백색의 빛을 표시 패널에 있는 컬러 필터로 필터링해서 색상을 구현한다.
최근에는 액정 표시 장치의 색 재현성 등 화질을 개선하기 위해 파장 변환 물질을 적용하는 것이 연구되고 있다. 파장 변환 물질은 광원의 파장에 따라 변환 효율이 달라지고, 효율이 낮은 광원을 사용하는 경우 소비 전력이 증가될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소비 전력이 감소된 백라이트 유닛을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 소비 전력이 감소된 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은 제1 도광판, 상기 제1 도광판의 상부에 배치된 제2 도광판, 및 상기 제1 도광판과 상기 제2 도광판 사이에 배치된 제1 파장 변환층을 포함한다.
상기 백라이트 유닛은 제1 광원 및 제2 광원을 더 포함하되, 상기 제1 광원은 상기 제1 도광판의 일 측면에 인접하여 배치되고, 상기 제2 광원은 상기 제2 도광판의 일 측면에 인접하여 배치될 수 있다.
상기 제1 광원은 제1 광을 방출하고, 상기 제2 광원은 제2 광을 방출하되, 상기 제1 광은 근자외선광이고, 상기 제2 광은 청색광일 수 있다.
상기 제1 도광판과 상기 제1 파장 변환층 사이에 배치되는 제1 저굴절층을 더 포함하되, 상기 제1 저굴절층은 상기 제1 도광판보다 굴절률이 낮을 수 있다.
상기 제1 저굴절층을 덮고, 상기 제2 도광판과 상기 제1 파장 변환층 사이에 배치되는 제1 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 도광판 상에 배치되는 제2 저굴절층 및 제2 보호층을 더 포함하되, 상기 제2 저굴절층은 상기 제2 도광판과 상기 제2 보호층 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 도광판 사이에 배치되는 광학 필터를 더 포함하되, 상기 광학 필터는 상기 제2 광을 반사하고, 그 외의 광은 투과할 수 있다.
상기 제1 파장 변환층은 제1 파장 변환 물질을 포함하되, 상기 제1 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 녹색광으로 변환할 수 있다.
상기 제1 파장 변환층은 제2 파장 변환 물질을 더 포함하되, 상기 제2 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 적색광으로 변환할 수 있다.
상기 제2 도광판 상에 배치되는 제2 파장 변환층을 더 포함하되, 상기 제2 파장 변환층은 적색 형광 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은 상기 제1 도광판에 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은 서로 대향하여 배치되고, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원 사이에 상기 제1 도광판 및 상기 제2 도광판이 배치될 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 제1 도광판의 하부에 배치되는 반사 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 도광판은 상기 제1 파장 변환층과 대향하는 면의 반대면에 배치된 제1 산란 패턴을 포함하고, 상기 제2 도광판은 상기 제1 파장 변환층과 대향하는 면에 배치된 제2 산란 패턴을 포함할 수 있다.
상기 제1 도광판은 상기 제1 도광판의 상면 및/또는 하면과 상기 제1 도광판의 일 측면 사이에 제1 모서리면을 포함하고, 상기 제2 도광판은 상기 제2 도광판의 상면 및/또는 하면과 상기 제2 도광판의 일 측면 사이에 제2 모서리면을 포함할 수 있다.
상기 제1 도광판의 일 측면에 대향하는 타 측면을 덮도록 배치되는 제1 테이프 부재 및 상기 제2 도광판의 일 측면에 대향하는 타 측면을 덮도록 배치되는 제2 테이프 부재를 더 포함하되, 상기 제1 테이프 부재 및 상기 제2 테이프 부재는 광 반사 물질을 포함할 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 제1 광원 및 제2 광원을 더 포함하되, 상기 제1 광원은 상기 제1 도광판의 하면에 대향하여 배치되고, 상기 제2 광원은 상기 제2 도광판의 일 측면에 인접하여 배치될 수 있다.
상기 제1 광원은 인쇄회로기판 및 복수의 발광 소자를 포함하고, 상기 복수의 발광 소자는 상기 인쇄회로기판 상에 매트릭스 배열로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1 광원은 제1 광을 방출하고, 상기 제2 광원은 제2 광을 방출하되, 상기 제1 광은 피크 파장이 390nm 내지 410nm인 근자외선광이고, 상기 제2 광은 피크 파장이 430nm 내지 470nm인 청색광일 수 있다.
상기 백라이트 유닛은 상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 도광판 사이에 배치되는 광학 필터를 더 포함하되, 상기 광학 필터는 상기 제2 광을 반사하고, 그 외의 광은 투과하는 백라이트 유닛.
상기 제1 파장 변환층은 제1 파장 변환 물질 및 제2 파장 변환 물질을 포함하되, 상기 제1 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 녹색광으로 변환하고, 상기 제2 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 적색광으로 변환하는 백라이트 유닛.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 장치는 제1 도광판, 상기 제1 도광판의 상부에 배치된 제2 도광판, 및 상기 제1 도광판 및 상기 제2 도광판 사이에 배치된 파장 변환층을 포함하는 백라이트 유닛, 및 상기 백라이트 유닛의 상부에 배치된 표시 패널을 포함한다.
상기 표시 장치는 광학 필름을 더 포함하되, 상기 광학 필름은 상기 백라이트 유닛과 상기 표시 패널 사이에 배치되고, 프리즘 필름, 확산 필름, 마이크로 렌즈 필름, 렌티큘러 필름, 편광 필름, 반사 편광 필름, 위상차 필름 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 표시 장치는 제1 광원 및 제2 광원을 더 포함하되, 상기 제1 광원은 상기 제1 도광판의 일 측면에 인접하여 배치되고, 상기 제2 광원은 상기 제2 도광판의 일 측면에 인접하여 배치될 수 있다.
상기 제1 광원은 제1 광을 방출하고, 상기 제2 광원은 제2 광을 방출하되, 상기 제1 광은 피크 파장이 390nm 내지 410nm인 근자외선광이고, 상기 제2 광은 피크 파장이 430nm 내지 470nm인 청색광이며, 상기 파장 변환층은 제1 파장 변환 물질 및 제2 파장 변환 물질을 포함하되, 상기 제1 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 녹색광으로 변환하고, 상기 제2 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 적색광으로 변환할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 파장 변환층 및 상기 제2 도광판 사이에 배치되는 광학 필터를 더 포함하되, 상기 광학 필터는 상기 제2 광을 반사하고, 그 외의 광은 투과할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 백라이트 유닛에 의하면, 소비 전력이 감소된 백라이트 유닛을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치에 의하면, 소비 전력이 감소된 표시 장치를 제공할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3 및 도 4는 다양한 실시예들에 따른 저굴절층의 단면도이다.
도 5 및 도 6은 다양한 실시예들에 따른 파장 변환층의 단면도이다.
도 7은 파장 변환 물질의 흡수 효율을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 광학 필터의 투과율을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 9는 제1 광원 및 제2 광원에서 방출된 광의 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 12는 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다.
도 15 및 도 16은 다양한 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다른 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
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.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소와 다른 소자 또는 구성 요소와의 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. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
명세서 전체를 통하여 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 사시도이다. 도 2는 도 1의 II-II' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 백라이트 유닛(100)은 제1 광학 부재(10), 제1 광학 부재(10) 상에 배치된 제2 광학 부재(20), 제1 광학 부재(10)의 일 측면에 배치된 제1 광원(40), 및 제2 광학 부재(20)의 일 측면에 배치된 제2 광원(50)을 포함한다. 백라이트 유닛(100)은 제1 광학 부재(10) 및 제2 광학 부재(20) 사이에 배치된 광학 필터(30) 및 제1 광학 부재(10)의 하부에 배치된 반사 부재(60)를 더 포함할 수 있다.
제1 광학 부재(10)는 제1 도광판(11), 제1 도광판(11) 상에 배치된 제1 저굴절층(12), 제1 저굴절층(12) 상에 배치된 파장 변환층(13), 및 파장 변환층(13) 상에 배치된 제1 보호층(14)을 포함할 수 있다. 또한, 제1 광학 부재(10)는 제1 도광판(11)의 하면(11b)에 배치된 제1 산란 패턴(15)을 더 포함할 수 있다.
제1 도광판(11)은 빛의 진행 경로를 인도하는 역할을 한다. 제1 도광판(11)은 대체로 다각 기둥 형상을 가질 수 있다. 제1 도광판(11)의 평면 형상은 직사각형일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 제1 도광판(11)은 평면 형상이 직사각형인 육각 기둥 형상으로서, 상면(11a), 하면(11b), 및 4개의 측면(11S1, 11S2, 11S3, 11S4)을 포함할 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 도면에서 4개의 측면을 각각 구분할 필요가 있을 경우에는 "11S1", "11S2", "11S3", "11S4"로 표기하지만, 단순히 일 측면을 언급하기 위한 경우에는 "11s"로 표기한다.
일 실시예에서, 제1 도광판(11)의 상면(11a)과 하면(11b)은 각각 하나의 평면 상에 위치하며 상면(11a)이 위치하는 평면과 하면(11b)이 위치하는 평면은 대체로 평행하여 제1 도광판(11)이 전체적으로 균일한 두께를 가질 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 상면(11a)이나 하면(11b)이 복수의 평면으로 이루어지거나, 상면(11a)이 위치하는 평면과 하면(11b)이 위치하는 평면이 교차할 수도 있다. 예를 들어, 쐐기형 제1 도광판과 같이 일 측면(예컨대, 입광면)에서 그에 대향하는 타 측면(예컨대, 대광면)으로 갈수록 두께가 얇아질 수 있다. 또한, 특정 지점까지는 일 측면 (예컨대, 입광면) 근처에서는 그에 대향하는 타 측면 (예컨대, 대광면) 측으로 갈수록 하면(11b)이 상향 경사져 두께가 줄어들다가 이후 상면과 하면(11b)이 평탄한 형상으로 형성될 수도 있다.
상면(11a) 및/또는 하면(11b)이 위치하는 평면은 각 측면(11s)이 위치하는 평면과 약 90°의 각도를 이룰 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 도광판(11)은 상면(11a)과 일 측면(11s) 사이 및/또는 하면(11b)과 일 측면(11s) 사이에 경사면을 더 포함할 수 있다. 이하에서는 상면과 측면이 경사면 없이 직접 만나 90°의 각도를 갖는 경우에 대해 설명한다.
제1 도광판(11)의 하면(11b)에는 제1 산란 패턴(15)이 배치될 수 있다. 제1 산란 패턴(15)은 제1 도광판(11) 내부에서 전반사로 진행하는 빛의 진행 각도를 바꿔 제1 도광판(11) 외부로 출사시키는 역할을 한다.
일 실시예에서, 제1 산란 패턴(15)은 별도의 층이나 패턴으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 도광판(11)의 하면(11b) 상에 돌출 패턴 및/또는 오목 홈 패턴을 포함하는 패턴층을 형성하거나, 인쇄 패턴을 형성하여 제1 산란 패턴(15)으로 기능하도록 할 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 산란 패턴(15)은 제1 도광판(11) 자체의 표면 형상으로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 제1 도광판(11)의 하면(11b)에 오목홈을 형성하여 제1 산란 패턴(15)으로서 기능하도록 할 수 있다.
제1 산란 패턴(15)의 배치 밀도는 영역에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 진행하는 광량이 풍부한 입광면(11S1)에 인접한 영역은 배치 밀도를 작게 하고, 상대적으로 진행하는 광량이 작은 대광면(11S3)에 인접한 영역은 배치 밀도를 크게 할 수 있다.
제1 도광판(11)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도광판(11)은 유리로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
백라이트 유닛(100)은 제1 도광판(11)의 일 측면에 대향하여 배치된 제1 광원(40)을 포함할 수 있다.
제1 광원(40)은 제1 도광판(11)의 적어도 일 측면(11s)에 인접하여 배치될 수 있다. 도면에서는 인쇄회로기판(41) 및 인쇄회로기판(41)에 실장된 복수의 제1 발광 소자(42)가 제1 도광판(11)의 일 장변에 위치하는 측면(11S1)에 인접하여 배치된 경우를 예시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 복수의 제1 발광 소자(42)가 양 장변의 측면(11S1, 11S3)에 모두 인접 배치되거나, 일 단변 또는 양 단변의 측면(11S2, 11S4)에 인접 배치될 수도 있다. 도 1 및 도 2의 실시예에서, 제1 광원(40)이 인접 배치된 도광판(11)의 일 장변의 측면(11S1)은 제1 광원(40)의 빛이 직접 입사되는 입광면(도면에서 설명의 편의상 '11S1'으로 표기)이 되고, 그에 대향하는 타 장변의 측면(11S3)은 대광면(도면에서 설명의 편의상 '11S3'으로 표기)이 된다.
제1 발광 소자(42)는 근자외선광을 방출할 수 있다. 즉, 제1 발광 소자(42)로부터 방출된 광은 청색 파장 대역을 갖는 광보다 짧은 파장 대역을 가진 광일 수 있다. 일 실시예로 제1 발광 소자(42)으로부터 방출된 근자외선광은 390nm 내지 410nm에서 피크 파장을 가지는 광일 수 있다. 제1 발광 소자(42)으로부터 방출된 근자외선광은 입광면(11S1)을 통해 도광판(11) 내부로 입사할 수 있다.
제1 도광판(11)의 상면(11a)에는 제1 저굴절층(12)이 배치된다. 제1 저굴절층(12)은 제1 도광판(11)의 상면(11a) 상에 직접 형성되어, 제1 도광판(11)의 상면(11a)과 접촉할 수 있다. 제1 저굴절층(12)은 제1 도광판(11)과 파장 변환층(13) 사이에 개재되어 제1 도광판(11)의 전반사를 돕는다.
더욱 구체적으로 설명하면, 제1 도광판(11)에 의하여 입광면(11S1)으로부터 대광면(11S3) 측으로 효율적인 광 가이드가 이루어지기 위해서는 제1 도광판(11)의 상면(11a) 및 하면(11b)에서 효과적인 내부 전반사가 이루어지는 것이 바람직하다. 제1 도광판(11)에서 내부 전반사가 이루어질 수 있는 조건 중 하나는 제1 도광판(11)의 굴절률이 그와 광학적 계면을 이루는 매질의 굴절률에 비해 큰 것이다. 제1 도광판(11)과 광학적 계면을 이루는 매질의 굴절률이 낮을수록 전반사 임계각이 작아져 더 많은 내부 전반사가 이루어질 수 있다.
제1 도광판(11)이 굴절률이 약 1.5인 유리로 이루어진 경우를 예로 하여 설명하면, 제1 도광판(11)의 하면(11b)은 굴절률이 약 1인 공기층에 노출되어 그와 광학적 계면을 이루기 때문에 충분한 전반사가 이루어질 수 있다.
반면, 제1 도광판(11)의 상면(11a)에는 다른 광학 기능층들이 적층되어 일체화되어 있기 때문에, 하면(11b)의 경우보다 충분한 전반사가 이루어지기 어렵다. 예를 들어, 제1 도광판(11)의 상면(11a)에 굴절률이 1.5 이상인 물질층이 적층되면, 제1 도광판(11)의 상면(11a)에서는 전반사가 이루어지지 못한다. 또한, 제1 도광판(11)의 상면(11a)에 제1 도광판(11)보다 굴절률이 미세하게 작은, 예컨대 1.49 정도의 물질층이 적층되면, 제1 도광판(11)의 상면(11a)에서 내부 전반사가 이루어질 수는 있지만, 임계각이 너무 커서 충분한 전반사가 이루어지지 못한다. 제1 도광판(11)의 상면(11a) 상에 적층되는 파장 변환층(13)은 통상 1.5 내외의 굴절률을 갖는데, 이러한 파장 변환층(13)이 제1 도광판(11)의 상면(11a)에 직접 적층되면 제1 도광판(11) 상면(11a)에서 충분한 전반사가 이루어지기 어렵다.
제1 저굴절층(12)은 제1 도광판(11)과 파장 변환층(13) 사이에 개재되어 제1 도광판(11)의 상면(11a)과 계면을 이루고, 제1 도광판(11)보다 낮은 굴절률을 가져 제1 도광판(11)의 상면(11a)에서 전반사가 이루어지도록 한다. 또한, 제1 저굴절층(12)은 그 상부에 배치되는 물질층인 파장 변환층(13)보다 낮은 굴절률을 가져, 파장 변환층(13)이 직접 제1 도광판(11)의 상면(11a)에 배치되는 경우보다 더 많은 전반사가 이루어지도록 할 수 있다.
제1 도광판(11)의 굴절률과 제1 저굴절층(12)의 굴절률의 차는 0.2 이상일 수 있다. 제1 저굴절층(12)의 굴절률이 제1 도광판(11)의 굴절률보다 0.2 이상 작은 경우, 제1 도광판(11)의 상면(11a)을 통해서 충분한 전반사가 이루어질 수 있다. 제1 도광판(11)의 굴절률과 제1 저굴절층(12)의 굴절률의 차의 상한에는 제한이 없지만, 통상 적용되는 제1 도광판(11)의 물질과 제1 저굴절층(12)의 굴절률을 고려할 때 0.5 이하일 수 있다.
제1 저굴절층(12)의 굴절률은 1.2 내지 1.4의 범위에 있을 수 있다. 일반적으로 고체상의 매질은 그 굴절률을 1에 가깝게 만들수록 제조 비용이 기하급수적으로 증가한다. 제1 저굴절층(12)의 굴절률이 1.2 이상이면, 지나친 제조 원가의 증가를 막을 수 있다. 또한, 제1 저굴절층(12)의 굴절률이 1.4 이하인 것이 제1 도광판(11)의 상면(11a) 전반사 임계각을 충분히 작게 하는 데에 유리하다. 예시적인 실시예에서, 약 1.25의 굴절률을 갖는 제1 저굴절층(12)이 적용될 수 있다.
상술한 낮은 굴절률을 나타내기 위해 제1 저굴절층(12)은 보이드를 포함할 수 있다. 보이드는 진공으로 이루어지거나, 공기층, 기체 등으로 채워질 수 있다. 보이드의 공간은 파티클이나 매트릭스 등에 의해 정의될 수 있다. 더욱 상세한 설명을 위해 도 3 및 도 4가 참조된다.
도 3 및 도 4는 다양한 실시예들에 따른 제1 저굴절층의 단면도들이다.
일 실시예에서, 제1 저굴절층(12)은 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 파티클(PT), 파티클(PT)을 둘러싸고 전체가 하나로 연결된 매트릭스(MX) 및 보이드(VD)를 포함할 수 있다. 파티클(PT)은 제1 저굴절층(12)의 굴절률 및 기계적 강도를 조절하는 필러(filler)일 수 있다.
제1 저굴절층(12)에는 복수의 매트릭스(MX) 내부에 파티클(PT)들이 분산 배치되고, 매트릭스(MX)가 부분적으로 벌어져 해당 부위에 보이드(VD)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 파티클(PT)과 매트릭스(MX)를 용매에 혼합한 후, 건조 및/또는 경화시키면 용매가 증발하는데, 이때 매트릭스(MX) 사이사이에 보이드(VD)가 형성될 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 저굴절층(12)은 도 4에 도시된 것처럼, 파티클 없이 매트릭스(MX)와 보이드(VD)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제1 저굴절층(12)은 발포수지와 같이 전체가 하나로 연결된 매트릭스(MX) 및 그 내부에 배치된 복수의 보이드(VD)를 포함할 수도 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1 저굴절층(12)이 보이드(VD)를 포함하는 경우, 제1 저굴절층(12)의 전체 굴절률은 파티클(PT)/매트릭스(MX)의 굴절률과 보이드(VD)의 굴절률의 사이값을 가질 수 있다. 상술한 바와 같이 보이드(VD)가 굴절률이 1인 진공이나 굴절률이 대략 1인 공기층, 기체 등으로 채워지는 경우, 파티클(PT)/매트릭스(MX)로 1.4 이상의 물질을 사용하더라도 제1 저굴절층(12)의 전체 굴절률은 1.4 이하의 값, 예컨대 약 1.25의 값을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 파티클(PT)은 SiO2, Fe2O3, MgF2와 같은 무기 물질로 이루어지고, 매트릭스(MX)는 폴리실록산(polysiloxane)과 같은 유기물로 이루어질 수 있지만, 그 밖의 다른 유기물이나 무기물로 이루어질 수도 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 저굴절층(12)의 두께는 0.4㎛ 내지 2㎛일 수 있다. 제1 저굴절층(12)의 두께가 가시광 파장 범위인 0.4㎛ 이상인 경우 제1 도광판(11) 상면(11a)과 실효적인 광학적 계면을 이룰 수 있어 제1 도광판(11) 상면(11a)에서 스넬의 법칙에 따른 전반사가 효과적으로 이루어질 수 있다. 제1 저굴절층(12)이 너무 두꺼울 경우 광학 부재(110)의 박막화에 역행하고, 재료 비용이 증가하며 휘도 특성 측면에도 불리할 수 있으므로, 제1 저굴절층(12)은 2㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 저굴절층(12)은 제1 도광판(11) 상면(11a)의 대부분을 덮되, 제1 도광판(11)의 테두리 일부를 노출할 수 있다. 다시 말하면, 제1 저굴절층(12)의 측면(12s)을 기준으로 제1 도광판(11)의 측면(11s)이 돌출될 수 있다. 제1 저굴절층(12)이 노출하는 상면(11a)은 제1 저굴절층(12)의 측면(12s)이 제1 보호층(14)에 의해 안정적으로 덮일 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 저굴절층(12)은 제1 도광판(11) 상면(11a)을 전부 덮을 수도 있다. 제1 저굴절층(12)의 측면은 제1 도광판(11)의 각 측면에 정렬될 수 있다. 이와 같은 실시예들의 차이는 제1 도광판(11)의 제조 공정에 기인한 것일 수 있다.
제1 저굴절층(12)은 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 도광판(11)의 상면(11a)에 저굴절층용 조성물을 코팅하고, 건조 및 경화하여 제1 저굴절층(12)을 형성할 수 있다. 상기 저굴절층용 조성물의 코팅 방법으로는 슬릿 코팅, 스핀 코팅, 롤 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 다양한 적층 방법이 적용될 수 있다.
도면상 도시하지 않았으나, 제1 저굴절층(12)과 제1 도광판(11) 사이에 배리어층이 더 배치될 수 있다. 배리어층은 제1 도광판(11) 상면(11a) 전체를 덮을 수 있다. 배리어층의 측면은 제1 도광판(11)의 측면(11s)에 정렬될 수 있다. 제1 저굴절층(12)은 배리어층의 상면에 접하여 형성된다. 제1 저굴절층(12)은 배리어층의 테두리 부위를 일부 노출할 수 있다.
배리어층은 후술할 제1 보호층(14)과 마찬가지로 수분 또는 산소와 같은 불순물의 침투를 막는 역할을 한다. 배리어층은 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 배리어층은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물이나 광투과율이 확보된 금속 박막 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 배리어층은 제1 보호층(14)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 배리어층은 화학 기상 증착과 같은 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다.
제1 저굴절층(12) 상면에는 파장 변환층(13)이 배치된다. 파장 변환층(13)은 입사된 적어도 일부의 빛의 파장을 변환한다. 파장 변환층(13)은 바인더층과 바인더층 내에 분산된 파장 변환 물질을 포함할 수 있다. 파장 변환층(13)은 파장 변환 물질 외에 바인더층에 분산된 산란 입자를 더 포함할 수 있다. 파장 변환층(13)의 더욱 상세한 설명을 위해 도 5 및 도 6이 참조된다.
도 5를 참조하면, 파장 변환층(13)은 바인더층(13bs)과 바인더층(13bs) 내에 분산된 제1 파장 변환 물질(13g) 및 제2 파장 변환 물질(13r)을 포함할 수 있다.
바인더층(13bs)은 파장 변환 물질(13g, 13r)이 분산되는 매질로서, 일반적으로 바인더로 지칭될 수 있는 다양한 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 다만, 그에 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에서 파장 변환 물질 및/또는 산란 입자를 분산 배치시킬 수 있는 매질이면 그 명칭, 추가적인 다른 기능, 구성 물질 등에 상관없이 바인더층(13bs)으로 지칭될 수 있다.
파장 변환 물질(13g, 13r)은 입사된 빛의 파장을 변환하는 입자로, 예를 들어 양자점(Quantum dot: QD), 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있다. 이하, 파장 변환 물질(13g, 13r)은 양자점인 것으로 설명하되, 이에 제한되는 것은 아니다.
파장 변환 물질(13g, 13r)의 일 예인 양자점에 대해 상세히 설명하면, 양자점은 수 나노미터 크기의 결정 구조를 가진 물질로, 수백에서 수천 개 정도의 원자로 구성되며, 작은 크기로 인해 에너지 밴드 갭(band gap)이 커지는 양자 구속(quanum confinement) 효과를 나타낸다. 양자점에 밴드 갭보다 에너지가 높은 파장의 빛이 입사하는 경우, 양자점은 그 빛을 흡수하여 들뜬 상태로 되고, 특정 파장의 광을 방출하면서 바닥 상태로 떨어진다. 방출된 파장의 빛은 밴드 갭에 해당되는 값을 갖는다. 양자점은 그 크기와 조성 등을 조절하면 양자 구속 효과에 의한 발광 특성을 조절할 수 있다.
양자점은 예를 들어, Ⅱ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-Ⅴ족 화합물, Ⅲ-Ⅵ족 화합물, Ⅲ-Ⅴ족 화합물, Ⅳ-Ⅵ족 화합물, Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 화합물, Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ족 화합물 및 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ족 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
양자점은 코어(Core) 및 코어를 오버 코팅하는 쉘(Shell)을 포함하는 것일 수 있다. 코어는 이에 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InP, InAs, InSb, SiC, Ca, Se, In, P, Fe, Pt, Ni, Co, Al, Ag, Au, Cu, FePt, Fe2O3, Fe3O4, Si, 및 Ge 중 적어도 하나일 수 있다. 쉘은 이에 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, GaSe, InN, InP, InAs, InSb, TlN, TlP, TlAs, TlSb, PbS, PbSe 및 PbTe 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
파장 변환층(13)은 파장 변환층(13)에 입사되는 입사광(L0)을 서로 다른 파장의 광으로 변환하는 복수의 파장 변환 물질(13g, 13r)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 파장 변환층(13)은 특정 파장의 입사광(L0)을 제1 파장을 갖는 제1 광(LG)으로 변환하여 방출하는 제1 파장 변환 물질(13g)과 제2 파장을 갖는 제2 광(LR)으로 변환하여 방출하는 제2 파장 변환 물질(13r)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 상기 제1 파장은 녹색 파장이고 상기 제2 파장은 적색 파장일 수 있다. 예컨대, 상기 녹색 파장은 520nm 내지 570nm에서 피크를 갖는 파장이고, 상기 적색 파장은 620nm 내지 670nm에서 피크를 갖는 파장일 수 있다. 즉, 제1 광은 녹색 광이고, 제2 광은 적색 광일 수 있다.
제1 파장 변환 물질(13g)은 제2 파장 변환 물질(13r)에 비해 광 흡수 효율이 상대적으로 낮을 수 있다. 즉, 입사광이 동일한 광량으로 입사되더라도 제2 파장 변환 물질(13r)에 의해 파장이 변환되어 방출되는 광량이 더 클 수 있다. 따라서, 파장 변환층(13)의 동일 부피 내에 포함되는 제1 파장 변환 물질(13g)의 입자 수가 제2 파장 변환 물질(13r)의 입자 수 보다 많을 수 있다. 예컨대, 제1 파장 변환 물질(13g)의 입자 수는 제2 파장 변환 물질(13r)의 입자 수보다 1.5배 내지 2.5배 많을 수 있다.
파장 변환층(13)에 입사되는 입사광(L0)의 파장은 상술한 제1 광(LG) 및 제2 광(LR)의 피크 파장보다 더 짧은 피크 파장을 가질 수 있다. 일 실시예로 입사광(L0)은 390nm 내지 410nm에서 피크 파장을 갖는 광일 수 있다. 즉, 입사광(L0)은 근자외선광(Near Ultraviolet; nUV)일 수 있다. 입사광(L0)으로 청색 광이 아닌 청색 광보다 더 짧은 피크 파장을 가진 근자외선광을 사용하는 경우, 파장 변환층(13)에서 청색 광보다 더 높은 광 흡수 효율을 가질 수 있다. 광 흡수 효율과 관련하여 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.
상기 예시적인 실시예에서, 파장 변환층(13)에 입사된 입사광(L0)은 파장 변환층(13)을 통과하면서 일부가 제1 파장 변환 물질(13g)에 입사하여 제1 광(LG)으로 변환되어 방출되고, 다른 일부가 제2 파장 변환 물질(13r)에 입사하여 제2 광(LR)으로 변환되어 방출되며, 나머지 일부는 제1 파장 변환 물질(13g) 및 제2 파장 변환 물질(13r)에 입사되지 않고 그대로 출사될 수 있다. 따라서, 파장 변환층(13)을 통과한 광은 제1 광(LG), 제2 광(LR), 및 입사광(L0)을 포함하게 된다. 상술한 실시예와 같이 입사광(L0)이 근자외선광인 경우, 가시광의 영역을 벗어난 광이므로 사용자에게 인지되지 않을 수 있다. 따라서, 파장 변환층(13)을 통과한 광은 제1 광(LG) 및 제2 광(LR)만 인지될 수 있으며, 예컨대 황색 광으로 인지될 수 있다.
파장 변환층(13)에 변환된 빛들은 좁은 범위의 특정 파장 내에 집중되고, 좁은 반치폭을 갖는 샤프한 스펙트럼을 갖는다. 따라서, 이와 같은 스펙트럼의 빛을 컬러 필터로 필터링하여 색상을 구현할 경우, 색재현성이 개선될 수 있다.
파장 변환층(13)은 산란 입자를 더 포함할 수 있다. 산란 입자는 비양자점 입자로서, 파장 변환 기능이 없는 입자일 수 있다. 산란 입자는 입사된 빛을 산란시켜 더 많은 입사광이 파장 변환 물질 측으로 입사될 수 있도록 한다. 뿐만 아니라, 산란 입자는 파장별 빛의 출사각을 균일하게 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로 설명하면 일부의 입사광이 파장 변환 물질에 입사된 후 파장이 변환되어 방출될 때, 그 방출 방향은 무작위인 산란 특성을 갖는다. 만약, 파장 변환층(13) 내에 산란 입자를 포함하는 경우, 파장 변환 물질(13g, 13r) 충돌 후 방출하는 제1 광(LG) 및 제2 광(LR)의 산란 방출 특성이 더욱 향상되어 표시 장치의 시야각 특성이 향상될 수 있다. 산란 입자로는 TiO2, SiO2 등이 사용될 수 있다.
파장 변환층(13)은 제1 저굴절층(12)보다 두꺼울 수 있다. 파장 변환층(13)의 두께는 약 10 내지 50㎛일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 파장 변환층(13)의 두께는 약 15㎛일 수 있다.
파장 변환층(13)은 제1 저굴절층(12) 상면을 덮으며, 제1 저굴절층(12)과 완전히 오버랩될 수 있다. 파장 변환층(13)의 하면은 제1 저굴절층(12)의 상면에 직접 접할 수 있다. 일 실시예에서, 파장 변환층(13)의 측면은 제1 저굴절층(12)의 측면에 정렬될 수 있다. 도 2는 파장 변환층(13)의 측면과 제1 저굴절층(12)의 측면이 제1 도광판(11)의 상면(11a)에 수직하게 정렬된 것을 도시하고 있으나, 파장 변환층(13)의 측면과 제1 저굴절층(12)의 측면이 제1 도광판(11)의 상면(11a)에 수직하지 않고 90° 보다 작은 경사각을 가질 수 있다. 파장 변환층(13)의 측면 경사각은 제1 저굴절층(12)의 측면 경사각보다 작을 수 있다. 후술하는 바와 같이 파장 변환층(13)을 슬릿 코팅 등의 방법으로 형성할 경우, 상대적으로 두꺼운 파장 변환층(13)의 측면은 제1 저굴절층(12)의 측면보다 완만한 경사각을 가질 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니고, 형성 방법에 따라서는 파장 변환층(13) 측면 경사각이 제1 저굴절층(12) 측면 경사각과 실질적으로 동일하거나 작을 수도 있다.
파장 변환층(13)은 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 저굴절층(12)이 형성된 제1 도광판(11) 상에 파장 변환 조성물을 슬릿 코팅하고, 건조 및 경화하여 파장 변환층(13)을 형성할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 다양한 적층 방법이 적용될 수 있다.
본 실시예에서 파장 변환층(13)은 제1 도광판(11)의 상부에 연속적으로 형성되어 일체화된 것으로 설명하였으나, 이에 제한되지 않는다. 즉, 다른 실시예에서 파장 변환층(13)은 파장 변환 필름의 형태로 제공될 수 있다. 파장 변환 필름은 파장 변환층(13)의 상하면에 배리어 필름을 적층하여 수분 또는 산소와 같은 불순물의 침투를 방지할 수 있다. 파장 변환층(13)을 포함하는 파장 변환 필름은 OCR(Optical Clear Resin) 또는 OCA(Optical Clear Adhesive)와 같은 접착 물질에 의해 제1 도광판(11)에 부착될 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 파장 변환층(13_1)을 도시한다. 도 6의 실시예는 파장 변환층이 서로 다른 파장 변환 물질을 포함하는 파장 변환층들의 적층 구조로 형성되는 점에서 서로 다른 파장 변환 물질이 혼합되어 배치되는 도 5의 실시예와 차이점이 존재한다. 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호로 지칭하고 그 설명을 생략한다. 이하, 도 5의 실시예와 차이점을 위주로 설명한다.
도 6를 참조하면, 파장 변환층(13_1)은 제1 파장 변환층(13_1a) 및 제1 파장 변환층(13_1a)의 하부에 배치된 제2 파장 변환층(13_1b)을 포함할 수 있다.
제1 파장 변환층(13_1a)은 제1 바인더층(13bsa) 및 제1 바인더층(13bsa) 내에 분산 배치된 제1 파장 변환 물질(13g)을 포함할 수 있다. 제2 파장 변환층(13_1b)은 제2 바인더층(13bsb) 및 제2 바인더층(13bsb) 내에 분산 배치된 제2 파장 변환 물질(13r)을 포함할 수 있다.
제1 바인더층(13bsa) 및 제2 바인더층(13bsb)은 파장 변환 물질들(13g, 13r) 및 산란 입자가 분산 배치되는 매질일 수 있다. 제1 바인더층(13bsa)과 제2 바인더층(bsb)은 서로 다른 물질일 수 있으나, 파장 변환 물질들(13g, 13r) 및 산란 입자가 균일하게 분산 배치될 수 있다면, 그 재료는 한정되지 않고, 서로 동일한 물질로 이루어질 수도 있다.
파장 변환층(13_1)에 입사하는 입사광(L0)은 제2 파장 변환층(13_1b)의 하부로 입사할 수 있다. 제2 파장 변환층(13_1b)의 하부로 입사된 입사광(L0) 중 일부는 제1 파장 변환층(13_1a)의 제1 파장 변환 물질(13g)과 반응하여 제1 광(LG)으로 방출될 수 있다. 다른 일부는 제2 파장 변환층(13_1b)의 제2 파장 변환 물질(13r)과 반응하여 제2 광(LR)으로 방출될 수 있다. 또한, 제1 파장 변환 물질(13g) 및 제2 파장 변환 물질(13r)과 반응하지 않은 나머지 입사광(L0)은 그대로 방출될 수 있다.
제1 파장 변환층(13_1a)은 제2 파장 변환층(13_1b)보다 상부에 배치될 수 있다. 즉, 입사광(L0)이 제1 파장 변환층(13_1a)보다 제2 파장 변환층(13_1b)에 먼저 입사될 수 있다. 따라서, 입사광(L0) 중 제2 파장 변환 물질(13r)과 반응하여 방출된 제2 광(LR)은 제1 파장 변환층(13_1a)을 투과할 수 있다.
제2 광(LR)이 제1 파장 변환층(13_1a)을 투과하더라도 제2 광(LR)은 제1 광(LG)에 비해 긴 피크 파장을 가지므로 제1 파장 변환층(13_1a) 내에 배치된 제1 파장 변환 물질(13g)에 의해 파장이 시프트되지 않을 수 있다. 즉, 제2 광(LR)은 제1 파장 변환 물질(13g)과 반응하지 않고 그대로 외부로 출사될 수 있다.
본 실시예와 달리 제2 파장 변환층(13_1b)이 제1 파장 변환층(13_1a)보다 상부에 배치되는 경우, 제1 파장 변환 물질(13g)과 반응하여 방출된 제1 광(LG)이 제2 파장 변환층(13_1b) 내의 제2 파장 변환 물질(13r)과 반응하여 제2 광(LR)로 방출될 수 있다. 즉, 외부로 출사되는 제1 광(LG)이 감소하고, 제2 광(LR)이 증가할 수 있다. 따라서, 표시 장치의 전체적인 색 좌표가 어긋날 수 있다.
도 7은 파장 변환 물질의 흡수 효율을 개략적으로 나타낸 그래프이다. 도 7에서 예시적으로 설명하고 있는 파장 변환 물질은 도 5에서 설명한 제1 파장 변환 물질(13g) 및 제2 파장 변환 물질(13r)일 수 있다. 도 7의 그래프에서 x축은 입사광의 파장을 의미하고, y축은 광 흡수율을 나타낸다. 광 흡수율이 높을수록 더 많은 광이 흡수된 뒤, 변환되어 방출될 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 제1 곡선(WC-G)은 제1 파장 변환 물질(13g)의 파장 별 광 흡수 효율을 나타내고, 제2 곡선(WC-R)은 제2 파장 변환 물질(13r)의 파장 별 광 흡수 효율을 나타낸다.
파장 변환 물질의 종류에 따라 동일 파장의 광이 입사되더라도 광 흡수 효율이 서로 다를 수 있다. 상술한 바와 같이 제2 파장 변환 물질(13r)이 제1 파장 변환 물질(13g)보다 광 흡수 효율이 더 좋을 수 있다.
예컨대, 제2 곡선(WC-R)은 전반적으로 제1 곡선(WC-G)보다 상측에 위치한다. 이는 대부분의 파장 대역에서 제2 파장 변환 물질(13r)의 광 흡수 효율이 제1 파장 변환 물질(13g)에 비해 높은 것을 의미한다. 따라서, 파장 변환층(13) 내에 제1 파장 변환 물질(13g)이 제2 파장 변환 물질(13r)보다 많이 분산될 경우, 제1 파장 변환 물질(13g)에 의해 변환된 제1 광(LG)의 광량이 제2 파장 변환 물질(13r)에 의해 변환된 제2 광(LR)의 광량과 동일할 수 있다.
또한, 파장 변환 물질은 입사되는 광의 파장에 따라 광 흡수 효율이 서로 다를 수 있다. 그러나 파장 변환 물질은 대체적으로 짧은 파장 대역의 광이 입사될 때 더 많이 흡수하게 된다.
예컨대, 제1 곡선(WC-G)에 있어서, 400nm 파장과 450nm 파장을 서로 비교하면, 400nm 파장에서의 흡수율(400G)이 450nm 파장에서의 흡수율(450G)보다 높다. 즉, 400nm 파장의 광과 450nm 파장의 광이 동일한 광량으로 입사될 경우, 400nm 파장의 광이 입사된 경우가 450nm 파장의 광이 입사된 경우보다 더 많은 광을 흡수하고, 흡수된 광의 파장을 변환하여 방출할 수 있다.
일 실시예로 400nm 파장에서의 흡수율(400G)은 450nm 파장에서의 흡수율(450G)에 비해 1.5배 내지 2.5배일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 400nm 파장의 광은 390nm 내지 410nm에서 피크 파장을 갖는 근자외선광일 수 있으며, 450nm 파장의 광은 430nm 내지 470nm에서 피크 파장을 갖는 청색광일 수 있다. 즉, 제1 파장 변환 물질(13g)에 근자외선광이 입사될 경우의 광 흡수 효율이 청색광이 입사될 경우의 광 흡수 효율보다 더 높을 수 있다.
다시 말해서, 파장 변환층(13)에 입사되는 광이 근자외선광인 경우, 청색광이 입사되는 경우보다 더 적은 광이 입사되더라도 청색광이 입사된 경우와 동일한 양의 광이 출사될 수 있다. 즉, 입사광을 발생시키기 위한 백라이트 유닛의 소비 전력이 감소될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 저굴절층(12)과 파장 변환층(13) 상에는 제1 보호층(14)이 배치될 수 있다. 제1 보호층(14)은 수분 또는 산소와 같은 불순물의 침투를 막는 역할을 한다. 제1 보호층(14)은 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물이나, 광투과율이 확보된 금속 박막 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 보호층(14)은 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
제1 보호층(14)은 적어도 일 측면부에서 제1 저굴절층(12)과 파장 변환층(13)을 완전히 덮을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 보호층(14)은 모든 측면부에서 제1 저굴절층(12)과 파장 변환층(13)을 완전히 덮을 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서 제1 저굴절층(12)과 파장 변환층(13)의 적어도 일 측면부에서 제1 보호층(14)에 의해 덮이지 않고 외부로 노출될 수 있다. 제1 저굴절층(12)과 파장 변환층(13)의 일 측면부가 노출된 경우, 다른 보호 부재에 의해 불순물의 침투로부터 보호될 수 있다.
제1 보호층(14)은 파장 변환층(13)에서 완전히 중첩하고 파장 변환층(13)의 상면을 덮고, 그로부터 외측으로 더 연장되어 파장 변환층(13)의 측면과 제1 저굴절층(12)의 측면까지 덮을 수 있다. 제1 보호층(14)은 파장 변환층(13)의 상면과 측면 및 제1 저굴절층(12)의 측면과 접촉할 수 있다. 제1 보호층(14)은 제1 저굴절층(12)이 노출하는 제1 도광판(11)의 테두리 상면(11a)에 까지 연장되어, 제1 보호층(14) 테두리 부위의 일부가 제1 도광판(11)의 상면(11a)에 직접 접할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 보호층(14)의 측면은 제1 도광판(11)의 측면에 정렬될 수 있다.
제1 보호층(14)의 두께는 파장 변환층(13)보다 작고 제1 저굴절층(12)과 유사하거나 그보다 작을 수 있다. 제1 보호층(14)의 두께는 0.1um 내지 2um일 수 있다. 제1 보호층(14)의 두께가 0.1um 이상이면 유의미한 불순물 침투 방지 기능을 발휘할 수 있고, 0.3um 이상이면 실효적인 불순물 침투 방지 기능을 가질 수 있다. 제1 보호층(14)의 두께가 2um 이하인 것이 백라이트 유닛(100)의 박막화 및 투과율 관점에서 유리하다. 예시적인 실시예에서, 제1 보호층(14)의 두께는 약 0.4um일 수 있다.
파장 변환층(13) 내에 포함된 파장 변환 물질은 수분 또는 산소와 같은 불순물에 취약하다. 파장 변환 필름의 경우, 파장 변환층 상하면에 배리어 필름을 적층하여 파장 변환층으로의 불순물 침투를 막는다. 그러나, 본 실시예와 같이 파장 변환 필름의 형태로 제공되는 것이 아닌 파장 변환층(13)이 제1 도광판(11) 상부에 연속적으로 형성되는 경우, 제1 보호층(14) 및 제1 도광판(11)이 밀봉 구조를 구현하여 파장 변환층(13)으로의 불순물 침투를 막을 수 있다.
파장 변환층(13)에 수분이 침투할 수 있는 통로는 파장 변환층(13)의 상면, 측면, 및 하면이다. 상술한 것처럼, 파장 변환층(13)의 상면과 측면은 제1 보호층(14)에 의해 덮여 보호되므로 불순물 침투가 차단되거나 적어도 감소할 수 있다.
한편, 파장 변환층(13)의 하면은 제1 저굴절층(12)의 상면과 맞닿아 있는데, 제1 저굴절층(12)이 보이드(VD)를 포함하거나 유기 물질로 이루어질 경우 제1 저굴절층(12) 내부에서 수분의 이동이 가능하므로, 그를 통해 파장 변환층(13)의 하면으로 불순물 침투가 이루어질 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 제1 저굴절층(12)의 경우에도 밀봉 구조를 가지므로 파장 변환층(13)의 하면을 통한 불순물 침투과 원천적으로 차단될 수 있다.
구체적으로 설명하면, 제1 저굴절층(12)의 측면은 제1 보호층(14)에 의해 덮여 보호되므로 제1 저굴절층(12) 측면을 통한 불순물 침투가 감소될 수 있다. 제1 저굴절층(12)이 파장 변환층(13)보다 돌출되어 상면의 일부가 노출되더라도 해당 부위는 제1 보호층(14)에 의해 덮여 보호되므로 이를 통한 불순물 침투도 감소될 수 있다. 제1 저굴절층(12)의 하면은 제1 도광판(11)에 맞닿아 있다. 제1 도광판(11)이 유리 등과 같은 무기 물질로 이루어질 경우 제1 보호층(14)과 마찬가지로 불순물 침투를 감소시킬 수 있다. 결국, 제1 저굴절층(12)과 파장 변환층(13)의 적층체는 표면이 제1 보호층(14)과 제1 도광판(11)에 의해 둘러싸여 밀봉되므로, 비록 제1 저굴절층(12) 내부에 불순물 이동 경로가 마련되어 있다고 하더라도 불순물 침투 자체가 상기 밀봉 구조에 의해 감소될 수 있어, 불순물에 의한 파장 변환 입자의 열화를 방지하거나 적어도 완화시킬 수 있다.
제1 보호층(14)은 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 저굴절층(12)과 파장 변환층(13)이 순차 형성된 제1 도광판(11) 상에 화학 기상 증착 방법을 이용하여 제1 보호층(14)을 형성할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 다양한 적층 방법이 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 광학 부재(10)는 일체화된 단일 부재로 광 가이드 기능과 파장 변환 기능을 동시에 수행할 수 있다. 일체화된 단일 부재는 표시 장치의 조립 공정을 단순화시킬 수 있다. 또한, 제1 광학 부재(10)의 제1 도광판(11)의 상면(11a)에 제1 저굴절층(12)을 배치함으로써, 제1 도광판(11) 상면(11a)에서 전반사가 효과적으로 이루어지도록 하는 한편, 제1 저굴절층(12)과 파장 변환층(13)을 제1 보호층(14) 등으로 밀봉함으로써, 파장 변환층(13)의 열화를 방지할 수 있다.
제2 광학 부재(20)는 제1 광학 부재(10) 상부에 배치될 수 있다. 제2 광학 부재(20)는 제2 도광판(21), 제2 도광판(21) 상에 배치된 제2 저굴절층(22), 제2 저굴절층(22) 상에 배치된 제2 보호층(24)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 광학 부재(20)는 제2 도광판(21)의 하면(21b)에 배치된 제2 산란 패턴(25)을 더 포함할 수 있다.
제2 광학 부재(20)는 대체적으로 앞서 설명한 제1 광학 부재(10)와 동일한 구조일 수 있으나, 파장 변환층(13)을 포함하지 않는 점에서 차이가 존재한다. 즉, 제2 광학 부재(20)의 각 구성 요소는 제1 광학 부재(10)의 구성 요소들과 동일하거나 유사할 수 있다.
제2 도광판(21)은 빛의 진행 경로를 인도하는 역할을 한다. 제2 도광판(21)은 대체로 다각 기둥 형상을 가질 수 있다. 제2 도광판(21)의 평면 형상은 직사각형일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적인 실시예에서, 제2 도광판(21)은 평면 형상이 직사각형인 육각 기둥 형상으로서, 상면(21a), 하면(21b), 및 4개의 측면(21S1, 21S2, 21S3, 21S4)을 포함할 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 도면에서 4개의 측면을 각각 구분할 필요가 있을 경우에는 "21S1", "21S2", "21S3", "21S4"로 표기하지만, 단순히 일 측면을 언급하기 위한 경우에는 "21s"로 표기한다.
제2 도광판(21)의 면적 및 두께는 제1 도광판(11)과 동일한 것으로 도시 되었으나, 이에 제한되지 않는다. 제2 도광판(21)의 평면상 면적 및 단면상 두께는 제1 도광판(11)보다 크거나 작을 수 있다.
제2 도광판(21)의 하면(21b)에는 제2 산란 패턴(25)이 배치될 수 있다. 제2 산란 패턴(25)은 제2 도광판(21) 내부에서 전반사로 진행하는 빛의 진행 각도를 바꿔 제2 도광판(21) 외부로 출사시키는 역할을 한다.
일 실시예에서, 제2 산란 패턴(25)은 별도의 층이나 패턴으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제2 도광판(21)의 하면(21b) 상에 돌출 패턴 및/또는 오목 홈 패턴을 포함하는 패턴층을 형성하거나, 인쇄 패턴을 형성하여 제2 산란 패턴(25)으로 기능하도록 할 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 산란 패턴(25)은 제2 도광판(21) 자체의 표면 형상으로 이루어질 수도 있다. 제2 산란 패턴(25)의 배치 밀도는 영역에 따라 상이할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제2 산란 패턴(25)은 생략될 수 있다. 제2 도광판(21)이 제1 광학 부재(10) 또는 광학 필터(30)와 접촉하여 배치되는 경우, 제2 산란 패턴(25)은 형성되지 않고 생략될 수도 있다.
제2 도광판(21)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 도광판(21)은 유리로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
백라이트 유닛(100)은 제2 도광판(21)의 일 측면에 대향하여 배치된 제2 광원(50)을 포함할 수 있다.
제2 광원(50)은 제2 도광판(21)의 적어도 일 측면(21s)에 인접하여 배치될 수 있다. 도면에서는 인쇄회로기판(51) 및 인쇄회로기판(51)에 실장된 복수의 제2 발광 소자(52)가 제2 도광판(21)의 일 장변에 위치하는 측면(21S1)에 인접하여 배치된 경우를 예시하였지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 복수의 제2 발광 소자(52)가 양 장변의 측면(21S1, 21S3)에 모두 인접 배치되거나, 일 단변 또는 양 단변의 측면(21S2, 21S4)에 인접 배치될 수도 있다.
제2 발광 소자(52)는 근자외선광을 방출할 수 있다. 즉, 제2 발광 소자(52)로부터 방출된 광은 청색 파장 대역을 갖는 광보다 짧은 파장 대역을 가진 광일 수 있다. 일 실시예로 제2 발광 소자(52)으로부터 방출된 근자외선광은 390nm 내지 510nm에서 피크 파장이 위치할 수 있다. 제2 발광 소자(52)으로부터 방출된 근자외선광은 입광면(21S1)을 통해 도광판(21) 내부로 입사할 수 있다.
제2 발광 소자(52)는 청색광을 방출할 수 있다. 즉, 제2 발광 소자(52)으로부터 방출된 광은 청색 파장 대역을 갖는 광일 수 있다. 일 실시예로 제2 발광 소자(52)으로부터 방출된 청색광은 430nm 내지 470nm에서 피크 파장이 위치할 수 있다. 제2 발광 소자(52)으로부터 방출된 청색광은 입광면(21S1)을 통해 도광판(21) 내부로 입사할 수 있다.
제2 도광판(21)의 상면(21a)에는 제2 저굴절층(22)이 배치된다. 제2 저굴절층(22)은 제2 도광판(21)의 상면(21a) 상에 직접 형성되어, 제2 도광판(21)의 상면(21a)과 접촉할 수 있다. 제2 저굴절층(22)은 제2 도광판(21) 상에 배치되어 제2 도광판(21)의 전반사를 돕는다.
제2 도광판(21)의 굴절률과 제2 저굴절층(22)의 굴절률의 차는 0.2 이상일 수 있다. 제2 저굴절층(22)의 굴절률이 제2 도광판(21)의 굴절률보다 0.2 이상 작은 경우, 제2 도광판(21)의 상면(21a)을 통해서 충분한 전반사가 이루어질 수 있다. 제2 도광판(21)의 굴절률과 제2 저굴절층(22)의 굴절률의 차의 상한에는 제한이 없지만, 통상 적용되는 제2 도광판(21)의 물질과 제2 저굴절층(22)의 굴절률을 고려할 때 0.5 이하일 수 있다.
제2 저굴절층(22)의 굴절률은 1.2 내지 1.4의 범위에 있을 수 있다. 일반적으로 고체상의 매질은 그 굴절률을 1에 가깝게 만들수록 제조 비용이 기하급수적으로 증가한다. 제2 저굴절층(22)의 굴절률이 1.2 이상이면, 지나친 제조 원가의 증가를 막을 수 있다. 또한, 제2 저굴절층(22)의 굴절률이 1.4 이하인 것이 제2 도광판(21)의 상면(21a) 전반사 임계각을 충분히 작게 하는 데에 유리하다. 예시적인 실시예에서, 약 1.25의 굴절률을 갖는 제2 저굴절층(22)이 적용될 수 있다.
상술한 낮은 굴절률을 나타내기 위해 제2 저굴절층(22)은 보이드를 포함할 수 있다. 보이드는 진공으로 이루어지거나, 공기층, 기체 등으로 채워질 수 있다. 보이드의 공간은 파티클이나 매트릭스 등에 의해 정의될 수 있다.
제2 저굴절층(22)의 두께는 0.4㎛ 내지 2㎛일 수 있다. 제2 저굴절층(22)의 두께가 가시광 파장 범위인 0.4㎛ 이상인 경우 제2 도광판(21) 상면(21a)과 실효적인 광학적 계면을 이룰 수 있어 제2 도광판(21) 상면(21a)에서 스넬의 법칙에 따른 전반사가 효과적으로 이루어질 수 있다. 제2 저굴절층(22)이 너무 두꺼울 경우 제2 광학 부재(20)의 박막화에 역행하고, 재료 비용이 증가하며 휘도 특성 측면에도 불리할 수 있으므로, 제2 저굴절층(22)은 2㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 저굴절층(22)은 제2 도광판(21) 상면(21a)의 대부분을 덮되, 제2 도광판(21)의 테두리 일부를 노출할 수 있다. 다시 말하면, 제2 저굴절층(22)의 측면을 기준으로 제2 도광판(21)의 측면(21s)이 돌출될 수 있다. 제2 저굴절층(22)이 노출하는 상면(21a)은 제2 저굴절층(22)의 측면이 제2 보호층(24)에 의해 안정적으로 덮일 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
다른 실시예에서, 제2 저굴절층(22)은 제2 도광판(21) 상면(21a)을 전부 덮을 수도 있다. 제2 저굴절층(22)의 측면은 제2 도광판(21)의 각 측면에 정렬될 수 있다. 이와 같은 실시예들의 차이는 제2 도광판(21)의 제조 공정에 기인한 것일 수 있다.
제2 저굴절층(22)은 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 도광판(21)의 상면(21a)에 저굴절층용 조성물을 코팅하고, 건조 및 경화하여 제2 저굴절층(22)을 형성할 수 있다. 상기 저굴절층용 조성물의 코팅 방법으로는 슬릿 코팅, 스핀 코팅, 롤 코팅, 스프레이 코팅, 잉크젯 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 다양한 적층 방법이 적용될 수 있다.
도면상 도시하지 않았으나, 제2 저굴절층(22)과 제2 도광판(21) 사이에 배리어층이 더 배치될 수 있다. 배리어층은 후술할 제2 보호층(24)과 마찬가지로 수분 또는 산소와 같은 불순물의 침투를 막는 역할을 한다. 배리어층은 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 배리어층은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물이나 광투과율이 확보된 금속 박막 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 배리어층은 제2 보호층(24)과 동일한 물질로 이루어질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 배리어층은 화학 기상 증착과 같은 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다.
제2 저굴절층(22) 상에는 제2 보호층(24)이 배치될 수 있다. 제2 보호층(24)은 수분 또는 산소와 같은 불순물의 침투를 막는 역할을 한다. 제2 보호층(24)은 무기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물이나, 광투과율이 확보된 금속 박막 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 보호층(24)은 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.
제2 보호층(24)은 적어도 일 측면부에서 제2 저굴절층(22)을 완전히 덮을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 보호층(24)은 모든 측면부에서 제2 저굴절층(22)을 완전히 덮을 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서 제2 저굴절층(22)의 적어도 일 측면부에서 제2 보호층(24)에 의해 덮이지 않고 외부로 노출될 수 있다. 제2 저굴절층(22)과 파장 변환층(13)의 일 측면부가 노출된 경우, 다른 보호 부재에 의해 불순물의 침투로부터 보호될 수 있다.
제2 보호층(24)의 두께는 제2 저굴절층(22)과 유사하거나 그보다 작을 수 있다. 제2 보호층(24)의 두께는 0.1um 내지 2um일 수 있다. 제2 보호층(24)의 두께가 0.1um 이상이면 유의미한 불순물 침투 방지 기능을 발휘할 수 있고, 0.3um 이상이면 실효적인 불순물 침투 방지 기능을 가질 수 있다. 제2 보호층(24)의 두께가 2um 이하인 것이 백라이트 유닛(100)의 박막화 및 투과율 관점에서 유리하다. 예시적인 실시예에서, 제2 보호층(24)의 두께는 약 0.4um일 수 있다.
제2 보호층(24)은 증착 등의 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 저굴절층(22)이 형성된 제2 도광판(21) 상에 화학 기상 증착 방법을 이용하여 제2 보호층(24)을 형성할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니고, 다른 다양한 적층 방법이 적용될 수 있다.
제2 광학 부재(20)는 제1 광학 부재(10)와 마찬가지로 일체화된 단일 부재로 광 가이드 기능을 수행할 수 있다. 일체화된 단일 부재는 표시 장치의 조립 공정을 단순화시킬 수 있다.
광학 필터(30)는 제1 광학 부재(10) 및 제2 광학 부재(20) 사이에 배치될 수 있다. 광학 필터(30)는 특정 파장 대역의 광은 투과하되, 그 외의 광은 투과하지 않고 반사하는 필터일 수 있다. 예를 들어, 광학 필터(30)는 장파장의 광은 투과하되, 단파장의 광은 반사할 수 있다. 광학 필터(30)의 광학 특성을 설명하기 위해 도 8을 결부한다.
도 8은 일 실시예에 따른 광학 필터의 투과율을 개략적으로 나타낸 그래프이다. 도 8의 그래프에서 x축은 광학 필터에 입사되는 광의 파장을 나타내고, y축은 투과율을 나타낸다. 투과율이 1에 가까울수록 광의 흡수 및 반사 없이 투과되는 것을 의미하고, 0에 가까울수록 광의 흡수 또는 반사가 발생하는 것을 의미한다.
도 8을 참조하면, 광학 필터는 대체적으로 480nm 보다 긴 파장의 광은 투과하고, 480nm 보다 짧은 파장의 광은 투과하지 않는다. 즉, 광학 필터는 장파장의 광을 투과하고, 단파장의 광은 반사하는 롱-패스 필터(Long-pass filter)일 수 있다. 예컨대, 480nm 보다 파장이 긴 장파장의 광은 520nm 내지 570nm에서 피크 파장을 갖는 녹색광 또는 620nm 내지 670nm에서 피크 파장을 갖는 적색광을 포함할 수 있다. 480nm 보다 파장이 짧은 단파장의 광은 430nm 내지 470nm에서 피크 파장을 갖는 청색광일 수 있다. 즉, 광학 필터는 녹색과 및 적색광은 투과하되, 청색광은 반사할 수 있다.
도 2와 같이 광학 필터(30)가 제1 광학 부재(10)의 상부에 배치되고, 제2 광학 부재(20)의 하부에 배치되는 경우, 광학 필터(30)는 제1 광학 부재(10)로부터 입사되는 녹색광 및 적색광은 제2 광학 부재(20) 측으로 투과하되, 제2 광학 부재(20)로부터 입사되는 청색광은 다시 제2 광학 부재(20) 측으로 반사할 수 있다.
광학 필터(30)는 무기 물질을 포함할 수 있다. 또한, 광학 필터(30)는 서로 다른 무기 물질로 구성된 복수의 층이 적층된 다층막일 수 있다. 예를 들어, 광학 필터(30)는 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물 및 실리콘 산화질화물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 다층막일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 상술한 광학 필터(30)의 광학 특성을 나타낼 수 있는 물질 또는 구조라면 한정되지 않는다.
상술한 바와 같이 광학 필터(30)는 제1 광학 부재(10)와 제2 광학 부재(20) 사이에 배치된다. 광학 필터(30)는 일 실시예로 별도의 필터 부재로 제공되어 OCR(Optical Clear Resin) 또는 OCA(Optical Clear Adhesive)와 같은 접착 물질에 의해 제1 광학 부재(10) 상에 부착될 수 있다. 다른 실시예로 광학 필터(30)는 제1 광학 부재(10) 상에 직접 형성될 수 있다. 즉, 제1 도광판(11) 상에 연속 공정을 통해 형성될 수 있다. 또 다른 실시예로 광학 필터(30)는 제1 광학 부재(10) 및 제2 광학 부재(20)와 접촉하지 않고 이격될 수 있다. 즉, 제1 광학 부재(10) 및 제2 광학 부재(20)와 광학 필터(30)의 사이에 공기층이 형성될 수도 있다.
백라이트 유닛(100)은 제1 광학 부재(10)의 하부에 배치된 반사 부재(60)를 더 포함할 수 있다. 반사 부재(60)는 반사 필름이나 반사 코팅층을 포함할 수 있다. 반사 부재(60)는 제1 광학 부재(10)의 제1 도광판(11) 하면(11b)으로 출사된 빛을 반사하여 다시 제1 도광판(11) 내부로 진입시킨다.
도 9는 제1 광원 및 제2 광원에서 방출된 광의 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 상술한 바와 같이 제1 광원(40)은 제1 도광판(11)의 일 측면에 인접하여 배치되고, 제2 광원(50)은 제2 도광판(21)의 일 측면에 인접하여 배치될 수 있다. 제1 광원(40)은 390nm 내지 410nm에서 피크 파장을 갖는 근자외선광을 방출하고, 제2 광원(50)은 430nm 내지 470nm에서 피크 파장을 갖는 청색광을 방출할 수 있다.
제1 광원(40)에서 출사되는 근자외선광은 다양한 방향으로 출사될 수 있다. 그 중 제1 도광판(11)의 하면 측으로 출사된 광은 제1 도광판(11)의 하면에서 상부로 반사될 수 있다. 제1 도광판(11)의 하면에서 상부로 반사되지 않은 광은 제1 도광판(11)의 하부에 배치된 반사 부재(60)에 의해 상부로 반사될 수 있다.
예컨대, 제1 광원(40)에서 출사되는 근자외선광 중 제1 도광판(11)의 하면에서 상부로 반사되는 광은 파장 변환층(13)을 투과하여 제1 적색광(LR) 및 제1 녹색광(LG)으로 변환되어 외부로 출사될 수 있다. 제1 도광판(11)의 하면에서 반사되지 않고 투과한 일부 광은 반사 부재(60)에 의해 상부로 반사될 수 있다. 반사 부재(60)에 의해 상부로 반사된 광은 파장 변환층(13)을 투과하여 제2 적색광(LR') 및 제2 녹색광(LG')으로 변환되어 외부로 출사될 수 있다. 상술한 적색광(LR, LR') 및 녹색광(LG, LG')은 광학 필터(30)를 투과하더라도 반사되지 않고 그대로 투과될 수 있다.
또한, 제2 광원(50)에서 출사되는 청색광도 다양한 방향으로 출사될 수 있다. 그 중 제2 도광판(21)의 하면 측으로 출사된 광은 제2 도광판(21)의 하면에서 상부로 반사될 수 있다. 제2 도광판(21)의 하면에서 상부로 반사되지 않은 광은 제2 도광판(21)의 하부에 배치된 광학 필터(30)에 의해 상부로 반사될 수 있다.
예컨대, 제2 광원(50)에서 출사되는 청색광 중 제2 도광판(21)의 하면에서 상부로 반사되는 광은 제1 청색광(LB)으로 외부로 출사될 수 있다. 제2 도광판(21)의 하면에서 반사되지 않고 투과한 일부 광은 광학 필터(30)에 의해 상부로 반사될 수 있다. 상술한 바와 같이 광학 필터(30)는 적색광 및 녹색광과 같은 장파장의 광은 투과하되, 청색광과 같은 단파장의 광은 반사할 수 있다. 광학 필터(30)에 의해 상부로 반사된 광도 제2 청색광(LB')으로 외부로 출사될 수 있다.
결과적으로, 외부로 출사되는 광은 적색광(LR, LR'), 녹색광(LG, LG'), 및 청색광(LB, LB')을 모두 포함할 수 있다. 출사되는 서로 다른 색상의 광들의 비율을 적절하게 조절하면 백색광 또는 다른 색의 출사광을 표시할 수 있다.
종래 백라이트 유닛은 광원으로 청색광만 이용하였다. 청색광만 이용하여 파장 변환을 하는 경우, 청색광이 파장 변환층을 투과하며 청색광의 세기가 약해지고, 청색광에 대한 파장 변환층의 광 변환 효율도 높지 않았다. 그러나 본 실시예는 상술한 바와 같이 광 변환 효율이 높은 근자외선광을 이용해 녹색광 및 적색광으로 변환한다. 또한, 청색광은 파장 변환층을 투과하지 않게 되어 광량이 감소하지 않는다. 따라서, 근자외선광 광원과 청색광 광원을 모두 사용하더라도 두 종류 광원의 발광을 위한 소비 전력의 합이 종래의 청색광 광원을 발광하기 위한 소비 전력보다 낮을 수 있다.
이하, 백라이트 유닛의 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호로 지칭하고, 그 설명을 생략하거나 간략화하며, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 10 내지 도 12는 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 10의 실시예는 제1 도광판 및 제2 도광판이 경사진 모서리면을 포함하는 점에서 도 2의 실시예와 차이가 존재한다.
도 10을 참조하면, 백라이트 유닛(100_2)은 제1 광학 부재(10_2), 제1 광학 부재(10_2)의 상부에 배치된 제2 광학 부재(20_2), 및 각 광학 부재(10_2, 20_2)의 일 측면에 인접하여 배치된 광원들(40, 50)들을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(100_2)은 제1 광학 부재(10_2)와 제2 광학 부재(20_2) 사이에 배치된 광학 필터(30) 및 제1 광학 부재(10_2)의 하부에 배치된 반사 부재(60)를 더 포함할 수 있다.
제1 광학 부재(10_2)는 제1 도광판(11_2)을 포함하여 제1 광원(40)으로부터 입광면(11_2S1) 측으로 입사된 근자외선광을 대광면(11_2S3) 측으로 가이드한다.
제1 도광판(11_2)은 상면(11_2a)과 측면(11S) 사이 및/또는 하면(11_2b)과 측면(11S) 사이에 경사진 제1 모서리면(11_2R1, 11_2R2)을 더 포함할 수 있다. 제1 도광판(11_2)의 상면(11_2a)은 제1 상부 모서리면(11_2R1)의 일측과 만나고 제1 도광판(11_2)의 측면(11_2S)은 제1 상부 모서리면(11_2R1)의 타측과 만난다. 또한, 제1 도광판(11_2)의 하면(11_2b)은 제1 하부 모서리면(11_2R2)의 일측과 만나고 제1 도광판(11_2)의 측면(11_2S)은 제1 하부 모서리면(11_2R2)의 타측과 만난다. 제1 상부 모서리면(11_2R1) 및 제1 하부 모서리면(11_2R2)은 제1 도광판(11_2)의 상면(11_2a) 및 하면(11_2b)과 측면(11_2s)에 대해 경사져 있다. 제1 도광판(11_2)의 상면(11_2a) 및 하면(11_2b)에 대한 제1 상부 모서리면(11_2R1) 및 제1 하부 모서리면(11_2R2)의 경사각은 6° 내지 20°일 수 있다.
제2 광학 부재(20_2)는 제2 도광판(21_2)을 포함하여 제2 광원(50)으로부터 입광면(21_2S1) 측으로 입사된 청색광을 대광면(21_2S3) 측으로 가이드한다.
제2 도광판(21_2)은 상면(21_2a)과 측면(21S) 사이 및/또는 하면(21_2b)과 측면(21S) 사이에 경사진 제2 모서리면(21_2R1, 21_2R2)을 더 포함할 수 있다. 제2 도광판(21_2)의 상면(21_2a)은 제2 상부 모서리면(21_2R1)의 일측과 만나고 제2 도광판(21_2)의 측면(21_2S)은 제2 상부 모서리면(21_2R1)의 타측과 만난다. 또한, 제2 도광판(21_2)의 하면(21_2b)은 제2 하부 모서리면(21_2R2)의 일측과 만나고 제2 도광판(21_2)의 측면(21_2S)은 제2 하부 모서리면(21_2R2)의 타측과 만난다. 제2 상부 모서리면(21_2R1) 및 제2 하부 모서리면(21_2R2)은 제2 도광판(21_2)의 상면(21_2a) 및 하면(21_2b)과 측면(21_2s)에 대해 경사져 있다. 제2 도광판(21_2)의 상면(21_2a) 및 하면(21_2b)에 대한 제2 상부 모서리면(21_2R1) 및 제2 하부 모서리면(21_2R2)의 경사각은 6° 내지 20°일 수 있다.
제1 모서리면(11_2R1, 11_2R2) 및 제2 모서리면(21_2R1, 21_2R2)은 제1 도광판(11_2) 및 제2 도광판(21_2)의 모서리 부분의 날카로움을 완화하여, 외부 충격에 의한 파손을 방지하는 역할을 할 수 있다. 아울러, 제1 모서리면(11_2R1, 11_2R2) 및 제2 모서리면(21_2R1, 21_2R2)은 제1 도광판(11_2)의 입광면(11_2S1) 및 제2 도광판(21_2)의 입광면(21_2S1) 측에서 빛의 진행 경로를 조절하여 제1 도광판(11_2) 및 제2 도광판(21_2) 내에서 전반사가 효과적으로 이루어지도록 하고, 빛샘 현상을 방지한다. 제1 모서리면(11_2R1, 11_2R2) 및 제2 모서리면(21_2R1, 21_2R2)은 평면으로 이루어질 수 있지만, 곡면으로도 이루어질 수 있다.
도 11의 실시예는 제2 광학 부재가 파장 변환 물질을 포함하는 상부 파장 변환층을 포함하는 점에서 도 2의 실시예와 차이가 존재한다. 파장 변환층에 대해 설명하고 있는 도 5와 결부하여 설명하기로 한다.
도 5 및 도 11을 참조하면, 백라이트 유닛(100_3)은 하부 파장 변환층(13)을 포함하는 제1 광학 부재(10_3) 및 제1 광학 부재(10_3)의 상부에 배치되고 상부 파장 변환층(26)을 포함하는 제2 광학 부재(20_3)를 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(100_3)은 제1 광학 부재(10_3)와 제2 광학 부재(20_3) 사이에 배치된 광학 필터(30) 및 제1 광학 부재(10_3)의 하부에 배치된 반사 부재(60)를 더 포함할 수 있다.
제1 광학 부재(10_3)는 하부 파장 변환층(13)을 포함할 수 있다. 하부 파장 변환층(13)은 제1 파장 변환 물질(도 5의 "13g")을 포함하되, 제2 파장 변환 물질(도 5의 "13r")을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 하부 파장 변환층(13)은 입사광을 제1 광(도 5의 "LG")으로만 변환할 수 있다. 예컨대, 제1 광(LG)은 녹색광으로 하부 파장 변환층(13)은 제1 파장 변환 물질(13g)만 포함하여 입사광을 녹색광으로만 변환할 수 있다.
제2 광학 부재(20_3)는 상부 파장 변환층(26)을 포함할 수 있다. 상부 파장 변환층(26)은 제3 파장 변환 물질(26a) 및 바인더층(26b)을 포함할 수 있다.
바인더층(26b)은 제3 파장 변환 물질(26a)이 분산되는 매질로서, 일반적으로 바인더로 지칭될 수 있는 다양한 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 다만, 그에 제한되는 것은 아니며, 파장 변환 물질 및/또는 산란 입자를 분산 배치시킬 수 있는 매질이면 그 명칭, 추가적인 다른 기능, 구성 물질 등에 상관없이 바인더층(26b)으로 지칭될 수 있다.
제3 파장 변환 물질(26a)은 입사된 빛의 파장을 변환하는 입자로, 예를 들어 양자점(Quantum dot: QD), 형광 물질 또는 인광 물질일 수 있다. 일 실시예로 제3 파장 변환 물질(26a)은 적색 형광 물질일 수 있다. 적색 형광 물질은 입사광을 흡수하여 적색광으로 방출할 수 있다. 적색 형광 물질은 하부 파장 변환층(13)이 포함하는 파장 변환 물질에 비해 크기가 클 수 있다. 즉, 적색 형광 물질을 포함하는 상부 파장 변환층(26)은 하부 파장 변환층(13)에 비해 두께가 두꺼울 수 있다. 다른 실시예로 제3 파장 변환 물질(26a)은 양자점일 수 있다. 특히, 제2 파장 변환 물질(도 5의 "13r")과 같이 입사광을 흡수하여 적색광으로 방출하는 양자점일 수 있다. 제3 파장 변환 물질(26a)은 입사광을 흡수하여 적색광으로 변환 및 방출할 수 있는 물질이라면 상술한 실시예에 제한되지 않는다.
제1 광원(40)에서 방출된 근자외선광 중 일부는 하부 파장 변환층(13)을 투과하여 녹색광으로 변환되어 출사될 수 있다. 제2 광원(50)에서 방출된 청색광 중 일부는 상부 파장 변환층(26)을 투과하여 적색광으로 변환되어 출사되고, 다른 일부는 제3 파장 변환 물질(26a)과 반응하지 않고 외부로 출사될 수 있다. 즉, 백라이트 유닛(100_3)에서 외부로 출사되는 광은 적색광, 녹색광, 및 청색광을 모두 포함할 수 있다. 출사되는 서로 다른 색상의 광들의 비율을 적절하게 조절하면 백색광 또는 다른 색의 출사광을 표시할 수 있다.
청색광에 의한 광 변환 효율이 낮은 제1 파장 변환 물질(13g)에 대해서만 근자외선광이 통과하도록 하여 녹색광 변환 효율을 높일 수 있으며, 상부 파장 변환층(26)에 배치된 제3 파장 변환 물질(26a)에 의해 적색광 및 청색광의 비율 조절하여 백라이트 유닛(100_3)으로부터 출사되는 광의 색 좌표를 맞출 수 있다.
도 12의 실시예는 제1 광학 부재 및 제2 광학 부재가 대광면 측에 테이프 부재를 포함하는 점에서 도 2의 실시예와 차이가 존재한다.
도 12를 참조하면, 백라이트 유닛(100_4)은 제1 광학 부재(10_4), 제1 광학 부재(10_4)의 상부에 배치된 제2 광학 부재(20_4), 및 각 광학 부재(10_4, 20_4)의 일 측면에 인접하여 배치된 광원들(40, 50)들을 포함할 수 있다. 백라이트 유닛(100_4)은 제1 광학 부재(10_4)와 제2 광학 부재(20_4) 사이에 배치된 광학 필터(30) 및 제1 광학 부재(10_4)의 하부에 배치된 반사 부재(60)를 더 포함할 수 있다.
제1 광학 부재(10_4)는 제1 도광판(11)의 대광면(11S3) 측에 배치된 제1 테이프 부재(17)를 더 포함할 수 있다.
제1 테이프 부재(17)는 제1 도광판(11)의 대광면(11S3)을 덮도록 배치되되, 제1 도광판(11)의 하면(11b)을 더 덮도록 배치될 수 있다. 제1 테이프 부재(17)는 일 실시예로 파장 변환층(13)을 보호하기 위한 밀봉 테이프일 수 있다. 제1 테이프 부재(17)는 제1 광학 부재(10_4)의 측면을 덮도록 배치되어 파장 변환층(13)으로 수분 및 산소가 침투하는 것을 방지할 수 있다. 파장 변환층(13)이 제1 보호층(14)에 의해 보호되지 않는 경우, 제1 테이프 부재(17)를 통해 보호할 수 있다. 파장 변환층(13)이 제1 보호층(14)에 의해 보호되더라도 제1 테이프 부재(17)는 제1 도광판(11)과 제1 보호층(14)의 사이에 발생할 수 있는 균열을 통해 수분 및 산소가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
다른 실시예로 제1 테이프 부재(17)는 대광면(11S3)에서의 빛샘 현상을 방지하는 반사 테이프일 수 있다. 제1 테이프 부재(17)는 입광면(11S1) 측으로 입사된 광이 제1 도광판(11)에 의해 대광면(11S3) 측으로 가이드되는 과정에서 대광면(11S3) 측으로 입사광이 누설되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제1 테이프 부재(17)가 대광면(11S3)을 덮도록 배치되는 경우, 백라이트 유닛(100_4)의 모서리 측에서 발생할 수 있는 빛샘 현상을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 제1 테이프 부재(17)는 제1 테이프 부재(17)의 부착면 상에 광 반사 물질을 더 포함하여, 제1 테이프 부재(17)으로 입사되는 광을 반사할 수 있다. 예를 들어, 광 반사 물질은 Ag를 포함할 수 있다. 광 반사 물질은 제1 테이프 부재(17)의 부착면 상에 직접 증착되거나 코팅될 수 있다. Ag가 증착된 반사 테이프는 모든 파장 대역의 광을 반사할 수 있다. 다른 예로 제1 테이프 부재(17)는 광 반사 물질이 아닌 반사 편광 필름과 같이 굴절률이 다른 복수의 층이 적층된 구조를 가질 수도 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 13의 표시 장치(1000)는 도 1 및 도 2에서 상술하였던 백라이트 유닛(100)을 포함할 수 있다. 표시 장치 내부에 배치된 백라이트 유닛(100)은 하나의 예시일 뿐, 이에 한정되지 않으며, 앞서 설명한 모든 실시예의 광학 부재들이 본 실시예에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 13을 참조하면, 표시 장치(1000)는 백라이트 유닛(100), 백라이트 유닛(100)의 상부에 배치된 표시 패널(300)을 포함한다. 표시 장치(1000)는 백라이트 유닛(100)과 표시 패널(300) 사이에 배치되는 광학 필름(200)을 더 포함할 수 있다.
표시 패널(300)은 백라이트 유닛(100)의 상부에 배치된다. 표시 패널(300)은 백라이트 유닛(100)으로부터 빛을 제공받아 화면을 표시한다. 이와 같이 빛을 받아 화면을 표시하는 수광성 표시 패널의 예로는 액정 표시 패널, 전기 영동 표시 패널 등을 들 수 있다. 이하에서는 표시 패널로서 액정 표시 패널의 예를 들지만, 이에 제한되지 않고 다른 다양한 수광성 표시 패널이 적용될 수 있다.
표시 패널(300)은 제1 기판(310), 제1 기판(310)에 대향하는 제2 기판(320), 및 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이에 배치된 액정층(미도시)을 포함할 수 있다. 제1 기판(310)과 제2 기판(320)은 상호 중첩할 수 있다. 일 실시예에서, 어느 하나의 기판이 다른 하나의 기판보다 커서 외측으로 더 돌출될 수 있다. 도면에서는 상부에 위치하는 제2 기판(320)이 더 크고, 제1 광원(40) 및 제2 광원(50)이 배치된 측면에서 돌출된 경우가 예시되어 있다. 제2 기판(320)의 돌출 영역은 구동칩이나 외부 회로 기판이 실장되는 공간을 제공할 수 있다. 예시된 예와는 다르게, 아래에 위치하는 제1 기판(310)이 제2 기판(320)보다 커서 외측으로 돌출될 수도 있다. 표시 패널(300)에서 상기 돌출된 영역을 제외한 제1 기판(310)과 제2 기판(320)이 중첩하는 영역은 백라이트 유닛(100)의 제1 도광판(11)의 측면(11s) 또는 제2 도광판(21)의 측면(21s)에 대체로 정렬될 수 있다.
백라이트 유닛(100)은 모듈간 결합 부재(610)를 통해 표시 패널(300)과 결합할 수 있다. 모듈간 결합 부재(610)는 평면상 사각틀 형상으로 이루어질 수 있다. 모듈간 결합 부재(610)는 표시 패널(300) 및 백라이트 유닛(100)에서 각각 테두리 부위에 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 모듈간 결합 부재(610)의 하면은 제2 광학 부재(20)의 제2 보호층(24) 상면에 배치된다. 모듈간 결합 부재(610)의 하면은 제2 보호층(24) 상에서 제1 광학 부재(10)와 제2 광학 부재(20)를 구성하는 적층 구조체의 상면에만 중첩하되, 측면에서는 중첩하지 않도록 배치될 수 있다.
모듈간 결합 부재(610)는 폴리머 수지나 접착 또는 점착 테이프 등을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 모듈간 결합 부재(610)는 광 투과 저지 패턴의 기능을 더 수행할 수 있다. 예를 들어, 모듈간 결합 부재(610)가 블랙 안료나 염료 등과 같은 광 흡수 물질을 포함하거나, 반사 물질을 포함함으로써, 광 투과 저지 기능을 수행할 수 있다.
표시 장치(1000)는 하우징(500)을 더 포함할 수 있다. 하우징(500)은 일 면이 개방되어 있고, 바닥면(510) 및 바닥면(510)과 연결된 측벽(520)을 포함한다. 하우징(500)의 바닥면(510)과 측벽(520)에 의해 정의된 공간 내에는 백라이트 유닛(100) 및 표시 패널(300)이 수납될 수 있다. 하우징(500)의 바닥면(510)으로부터 순차적으로 백라이트 유닛(100)의 반사 부재(60), 제1 광학 부재(10), 광학 필터(30), 및 제2 광학 부재(20)가 배치될 수 있다.
백라이트 유닛(100)의 상부에 배치되는 표시 패널(300)은 하우징(500)의 측벽 상단과 인접 배치되고, 이들은 하우징 결합 부재(620)에 의해 상호 결합할 수 있다. 하우징 결합 부재(620)는 평면상 사각틀 형상으로 이루어질 수 있다. 하우징 결합 부재(620)는 폴리머 수지나 접착 또는 점착 테이프 등을 포함할 수 있다.
표시 장치(1000)는 적어도 하나의 광학 필름(200)을 더 포함할 수 있다. 하나 또는 복수의 광학 필름(200)은 백라이트 유닛(100)과 표시 패널(300) 사이에서 모듈간 결합 부재(610)에 의해 둘러싸인 공간에 수납될 수 있다. 하나 또는 복수의 광학 필름(200)의 측면은 모듈간 결합 부재(610)의 내측면에 접하여 그에 부착될 수 있다. 도면에서는 광학 필름(200)과 백라이트 유닛(100) 사이 및 광학 필름(200)과 표시 패널(300) 사이가 각각 이격된 경우를 예시적으로 도시하였지만, 상기 이격 공간이 필수적으로 요구되는 것은 아니다.
광학 필름(200)은 프리즘 필름, 확산 필름, 마이크로 렌즈 필름, 렌티큘러 필름, 편광 필름, 반사 편광 필름, 위상차 필름 등일 수 있다. 표시 장치(1000)는 동일한 종류 또는 상이한 종류의 복수의 광학 필름(200)을 포함할 수 있다. 복수의 광학 필름(200)이 적용되는 경우, 각 광학 필름(200)은 서로 중첩하도록 배치되고, 각각 측면이 모듈간 결합 부재(610)의 내측면에 접하여 그에 부착될 수 있다. 각 광학 필름(200) 사이는 이격되고, 그 사이에 공기층이 배치될 수 있다.
일 실시예에서 광학 필름(200)은 2 이상의 광학 기능층이 일체화된 복합 필름이 사용될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명을 위해 도 14가 참조된다.
도 14는 일 실시예에 따른 광학 필름의 단면도이다. 도 14를 참조하면, 예시적인 광학 필름(200)은 일체화된 제1 필름(210), 제2 필름(220), 및 제3 필름(230)을 포함할 수 있다.
제1 필름(210)은 제1 기재(211), 제1 기재(211)의 하면에 배치된 백코팅층(213), 제1 기재(211)의 상면에 배치된 제1 광학 패턴층(212)을 포함할 수 있다. 광학 필름(200)이 백라이트 유닛(100)로부터 이격되도록 배치되는 경우 백코팅층(213)은 생략될 수 있다.
제2 필름(220)은 제2 기재(221), 제2 기재(221)의 하면에 배치된 제1 결합 수지층(223) 및 제2 기재(221)의 상면에 배치된 제2 광학 패턴층(222)을 포함할 수 있다.
제3 필름(230)은 제3 기재(231), 제3 기재(231)의 하면에 배치된 제2 결합 수지층(233) 및 제3 기재(231)의 상면에 배치된 광학층(232)을 포함한다.
제1 광학 패턴층(212)은 철부와 요부를 포함하고, 철부의 일부는 제1 결합 수지층(223)에 맞닿거나 그 내부에 부분적으로 침투하여 결합한다. 제1 광학 패턴층(212)의 요부와 제1 결합 수지층(223) 사이에는 공기층이 배치된다.
제2 광학 패턴층(222)은 철부와 요부를 포함하고, 철부의 일부는 제2 결합 수지층(233)에 맞닿거나 그 내부에 부분적으로 침투하여 결합한다. 제2 광학 패턴층(222)의 요부와 제2 결합 수지층(233) 사이에는 공기층이 배치된다.
예시적인 실시예에서, 제1 광학 패턴층(212)은 마이크로 렌즈 패턴층 또는 확산층이고, 제2 광학 패턴층(222)은 프리즘 패턴층이고, 제3 필름(230)의 광학층(232)은 반사편광층이다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 광학 패턴층(212)은 프리즘 패턴층이고, 제2 광학 패턴층(222)은 프리즘 패턴층(연장 방향이 제1 광학 패턴층의 프리즘 패턴과 교차함)이고, 제3 필름(230)의 광학층(232)은 반사편광층이다. 상기 실시예들에서, 제3 필름(230)의 제3 기재(231)가 생략되고, 제2 결합 수지층(233)이 광학층(232)의 하면에 배치될 수도 있다. 그 밖에도 제1 광학 패턴층(212), 제2 광학 패턴층(222), 광학층(232)으로 다른 다양한 광학 기능층이 사용될 수 있다. 또, 2개의 필름이나 4개 이상의 필름이 일체화되어 적용될 수도 있다.
이하, 표시 장치의 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호로 지칭하고, 그 설명을 생략하거나 간략화하며, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 15 및 도 16은 다양한 실시예들에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 15의 실시예는 제1 광원이 제1 광학 부재의 일 측면에 인접하여 배치되고, 제2 광원이 제1 광학 부재의 일 측면에 대향하는 제2 광학 부재의 일 측면에 인접하여 배치되는 점에서 차이가 있다.
도 15를 참조하면, 표시 장치(1000_5)는 백라이트 유닛(100_5) 및 백라이트 유닛(100_5)의 상부에 배치되는 표시 패널(300)을 포함한다. 백라이트 유닛(100_5)은 제1 도광판(11)의 일 측면에 인접하여 배치되는 제1 광원(40) 및 제2 도광판(11)의 일 측면에 인접하여 배치되는 제2 광원(50_5)을 포함할 수 있다.
제1 광원(40)은 제1 도광판(11)의 일 측면(11S1)에 인접하여 배치될 수 있다. 제1 광원(40)으로부터 방출된 광이 입사되는 제1 도광판(11)의 일 측면은 입광면(11S1)이고, 그에 대향하는 타 측면은 대광면(11S3)일 수 있다. 제2 광원(50_5)은 제2 도광판(21)의 일 측면(21S3)에 인접하여 배치될 수 있ㅆ다. 제2 광원(50_5)으로부터 방출된 광이 입사되는 제2 도광판(21)의 일 측면은 입광면(21S3)이고, 그에 대향하는 타 측면은 대광면(21S1)일 수 있다.
제1 도광판(11)의 입광면(11S1)과 제2 도광판(21)의 입광면(21S3)은 서로 대향할 수 있다. 즉, 제1 도광판(11)의 입광면(11S1)과 제2 도광판(21)의 입광면(21S3)은 서로 다른 평면상에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 광원(40)과 제2 광원(50_5) 또한 서로 대향할 수 있으며, 표시 패널(300)에 수직 방향으로 중첩되지 않을 수 있다. 일 실시예로, 제1 광원(40)은 도면을 기준으로 하우징(500)의 좌측에 배치된 측벽(520)에 부착될 수 있다. 제2 광원(50_5)은 도면을 기준으로 하우징(500)의 우측에 배치된 측벽(520)에 부착될 수 있다. 다른 실시예로 제1 광원(40)은 하우징(500)의 바닥면(510)에 부착되어 입광면(11S1) 측으로 광을 제공할 수도 있다.
제1 광원(40)과 제2 광원(50_5)은 서로 대향하여 배치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 광원(40)이 제1 도광판(11)의 일 측면(11S1)에 인접하여 배치된 경우, 제2 광원(50_5)은 제1 도광판(11)의 일 측면(11S1)에 접촉하는 측면(도 1의 "11S2, 11S4")에 대응하는 제2 도광판(21)의 일 측면(도 1의 "21S2, 21S4")에 배치될 수 있다.
제2 광원(50_5)이 제1 광원(40)에 대향하여 배치된 경우, 제2 산란 패턴(25)은 제1 산란 패턴(15)에 대칭되도록 배치될 수 있다. 즉, 광량이 풍부한 제2 도광판(21)의 입광면(21S3)에 인접한 영역은 배치 밀도를 작게 하고, 상대적으로 광량이 작은 대광면(21S1)에 인접한 영역은 배치 밀도를 크게 할 수 있다.
제1 광원(40)과 제2 광원(50_5)이 서로 대향하여 배치된 경우, 백라이트 유닛(100_5)의 휘도 균일성이 향상될 수 있다.
도 16의 실시예는 제1 광원이 제1 도광판의 하부에 배치되는 직하형 광원인 점에서 도 2의 실시예와 차이가 있다.
도 16을 참조하면, 표시 장치(1000_6)는 백라이트 유닛(100_6) 및 백라이트 유닛(100_6)의 상부에 배치되는 표시 패널(300)을 포함한다. 백라이트 유닛(100_6)은 제1 도광판(11_6)의 하부에 배치된 제1 광원(40_6) 및 제2 도광판(21)의 일 측면(21S1)에 배치된 제2 광원(50)을 포함할 수 있다.
제1 광원(40_6)은 하우징(500)의 바닥면(510) 상에 배치된 인쇄회로기판(41_6) 및 인쇄회로기판(41_6) 상에 서로 이격되어 배치된 복수의 발광 소자(42_6)를 포함한다. 인쇄회로기판(41_6)과 복수의 발광 소자(42_6) 사이에는 반사 부재(60_6)가 더 배치될 수 있다.
발광 소자(42_6)는 근자외선광을 방출하는 유기 발광 소자일 수 있다. 복수의 발광 소자(42_6)는 백라이트 유닛(100_6)의 휘도 균일성을 위하여 일정한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 발광 소자(42_6)는 가로 방향 및 세로 방향으로 균일한 간격으로 이격되어 대략 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 또는, 복수의 발광 소자(42_6)는 세로 방향으로는 나란히 배열되고, 가로 방향으로는 지그재그로 배열될 수도 있다. 발광 소자(42_6)의 배치는 이에 한정되지 않으며, 높은 휘도 균일성을 얻기 위해 더욱 다양한 방식으로 배열될 수 있다. 인쇄회로기판(41_6)은 발광 소자(42_6)가 배치되기 위한 체결홀(미도시) 및 체결 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
제1 도광판(11_6)은 입사된 광을 확산하기 위한 확산판일 수 있다. 제1 도광판(11_6)은 제1 광원(40_6)의 상부에 배치되어 제1 광원(40_6)에서 출사되는 광을 제공받아 확산시킬 수 있다. 즉, 제1 도광판(11_6)은 백라이트 유닛(100_6)에서 출사되는 광의 휘도 균일성을 향상시킬 수 있다. 제1 도광판(11_6)은 제1 광원(40_6) 상부에 직접 부착되거나, 공기층을 사이에 두고 제1 광원(40_6)과 일정 간격을 가지도록 이격될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 제1 광학 부재 11: 제1 도광판
12: 제1 저굴절층 13: 파장 변환층
14: 제1 보호층 15: 제1 산란 패턴
20: 제2 광학 부재 22: 제2 도광판
22: 제2 저굴절층 24: 제2 보호층
25: 제2 산란 패턴 30: 광학 필터
40: 제1 광원 50: 제2 광원
60: 반사 부재 100: 백라이트 유닛
200: 광학 필름 300: 표시 패널
500: 하우징 1000: 표시 장치

Claims (26)

  1. 제1 도광판;
    상기 제1 도광판의 상부에 배치된 제2 도광판;
    상기 제1 도광판과 상기 제2 도광판 사이에 배치된 제1 파장 변환층;
    상기 제1 파장 변환층의 하부에 배치되고, 제1 광을 방출하는 제1 광원;
    상기 제1 파장 변환층의 상부에 배치되고, 제2 광을 방출하는 제2 광원; 및
    상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 도광판 사이에 배치되는 광학 필터를 포함하고,
    상기 제1 광은 근자외선광이고, 상기 제2 광은 청색광이고,
    상기 광학 필터는 청색광을 반사시키고, 적색광과 녹색광을 투과시키는 백라이트 유닛.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광원은 상기 제1 도광판의 일 측면에 인접하여 배치되고, 상기 제2 광원은 상기 제2 도광판의 일 측면에 인접하여 배치되는 백라이트 유닛.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 도광판과 상기 제1 파장 변환층 사이에 배치되는 제1 저굴절층을 더 포함하되, 상기 제1 저굴절층은 상기 제1 도광판보다 굴절률이 낮고, 상기 제1 도광판에 직접 접촉하는 백라이트 유닛.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 저굴절층 및 상기 제1 도광판에 직접 접촉하고, 상기 제2 도광판과 상기 제1 파장 변환층 사이에 배치되는 제1 보호층을 더 포함하는 백라이트 유닛.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 도광판 상에 배치되는 제2 저굴절층 및 제2 보호층을 더 포함하되, 상기 제2 저굴절층은 상기 제2 도광판과 상기 제2 보호층 사이에 배치되는 백라이트 유닛.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 필터는 상기 제2 광을 반사하고, 그 외의 광은 투과하는 백라이트 유닛.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환층은 제1 파장 변환 물질을 포함하되, 상기 제1 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 녹색광으로 변환하는 백라이트 유닛.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환층은 제2 파장 변환 물질을 더 포함하되, 상기 제2 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 적색광으로 변환하는 백라이트 유닛.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 도광판 상에 배치되는 제2 파장 변환층을 더 포함하되, 상기 제2 파장 변환층은 적색 형광 물질을 포함하는 백라이트 유닛.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은 상기 제1 도광판에 수직 방향으로 중첩되는 백라이트 유닛.
  12. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은 서로 대향하여 배치되고, 상기 제1 광원과 상기 제2 광원 사이에 상기 제1 도광판 및 상기 제2 도광판이 배치되는 백라이트 유닛.
  13. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 도광판의 하부에 배치되는 반사 부재를 더 포함하는 백라이트 유닛.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 도광판은 상기 제1 파장 변환층과 대향하는 면의 반대면에 배치된 제1 산란 패턴을 포함하고, 상기 제2 도광판은 상기 제1 파장 변환층과 대향하는 면에 배치된 제2 산란 패턴을 포함하는 백라이트 유닛.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 도광판은 상기 제1 도광판의 상면 및/또는 하면과 상기 제1 도광판의 일 측면 사이에 제1 모서리면을 포함하고, 상기 제2 도광판은 상기 제2 도광판의 상면 및/또는 하면과 상기 제2 도광판의 일 측면 사이에 제2 모서리면을 포함하는 백라이트 유닛.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 도광판의 일 측면에 대향하는 타 측면을 덮도록 배치되는 제1 테이프 부재 및 상기 제2 도광판의 일 측면에 대향하는 타 측면을 덮도록 배치되는 제2 테이프 부재를 더 포함하되, 상기 제1 테이프 부재 및 상기 제2 테이프 부재는 광 반사 물질을 포함하는 백라이트 유닛.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광원은 상기 제1 도광판의 하면에 대향하여 배치되고, 상기 제2 광원은 상기 제2 도광판의 일 측면에 인접하여 배치되는 백라이트 유닛.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 광원은 인쇄회로기판 및 복수의 발광 소자를 포함하고, 상기 복수의 발광 소자는 상기 인쇄회로기판 상에 매트릭스 배열로 서로 이격되어 배치되는 백라이트 유닛.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 광은 피크 파장이 390nm 내지 410nm인 근자외선광이고, 상기 제2 광은 피크 파장이 430nm 내지 470nm인 청색광인 백라이트 유닛.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 광학 필터는 상기 제2 광을 반사하고, 그 외의 광은 투과하는 백라이트 유닛.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제1 파장 변환층은 제1 파장 변환 물질 및 제2 파장 변환 물질을 포함하되, 상기 제1 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 녹색광으로 변환하고, 상기 제2 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 적색광으로 변환하는 백라이트 유닛.
  22. 제1 도광판,
    상기 제1 도광판의 상부에 배치된 제2 도광판,
    상기 제1 도광판 및 상기 제2 도광판 사이에 배치된 파장 변환층,
    상기 제1 파장 변환층의 하부에 배치되고, 제1 광을 방출하는 제1 광원,
    상기 제1 파장 변환층의 상부에 배치되고, 제2 광을 방출하는 제2 광원, 및
    상기 제1 파장 변환층 및 상기 제2 도광판 사이에 배치되는 광학 필터를 포함하는 백라이트 유닛; 및
    상기 백라이트 유닛의 상부에 배치된 표시 패널을 포함하고,
    상기 제1 광은 근자외선광이고, 상기 제2 광은 청색광이고,
    상기 광학 필터는 청색광을 반사시키고, 적색광과 녹색광을 투과시키는 표시 장치.
  23. 제22 항에 있어서,
    광학 필름을 더 포함하되, 상기 광학 필름은 상기 백라이트 유닛과 상기 표시 패널 사이에 배치되고, 프리즘 필름, 확산 필름, 마이크로 렌즈 필름, 렌티큘러 필름, 편광 필름, 반사 편광 필름, 위상차 필름 중 적어도 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 제1 광원은 상기 제1 도광판의 일 측면에 인접하여 배치되고, 상기 제2 광원은 상기 제2 도광판의 일 측면에 인접하여 배치되는 표시 장치.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 제1 광은 피크 파장이 390nm 내지 410nm인 근자외선광이고, 상기 제2 광은 피크 파장이 430nm 내지 470nm인 청색광이며, 상기 파장 변환층은 제1 파장 변환 물질 및 제2 파장 변환 물질을 포함하되, 상기 제1 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 녹색광으로 변환하고, 상기 제2 파장 변환 물질은 상기 제1 광을 적색광으로 변환하는 표시 장치.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 광학 필터는 상기 제2 광을 반사하고, 그 외의 광은 투과하는 표시 장치.
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