KR20180005786A - 백라이트 유닛, 그것을 포함하는 표시 장치, 및 그것의 제조 방법 - Google Patents

백라이트 유닛, 그것을 포함하는 표시 장치, 및 그것의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

백라이트 유닛은 광을 생성하는 광원, 상기 광을 상부 방향으로 가이드하는 도광판, 및 상기 도광판 상에 배치되어 상기 도광판으로부터 제공받은 상기 광을 상기 상부 방향으로 집광하는 광학 부재를 포함하고, 상기 도광판의 상면은 복수개의 중심 원형 영역들 및 중심 원형 영역들을 각각 둘러싸는 복수개의 링 영역들을 포함하는 복수개의 원형 영역들 및 상기 원형 영역들 주변의 주변 영역을 포함하고, 상기 광학 부재는, 상기 도광판 상에 배치되고, 상기 링 영역들 및 상기 주변 영역에서 상기 도광판과 소정의 간격을 두고 상부로 이격되어 공동을 정의하는 제1 절연막 및 상기 제1 절연막 상에 배치된 제2 절연막을 포함한다.

Description

백라이트 유닛, 그것을 포함하는 표시 장치, 및 그것의 제조 방법{BACKLIGHT UNIT, DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME, AND FABRICATION METHOD THEREOF}
본 발명은 백라이트 유닛, 그것을 포함하는 표시 장치, 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 표시장치는 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널 및 광을 생성하여 표시 패널에 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다. 표시 패널은 복수개의 화소들이 배치된 제1 기판, 제1 기판과 마주보도록 배치된 제2 기판, 및 제1 및 제2 기판들 사이에 배치된 영상 표시층을 포함한다. 백라이트 유닛으로서, 표시 장치의 측면에서 광을 생성하는 엣지형 백라이트 유닛이 사용될 수 있다.
화소들에 의해 영상 표시층이 구동되고, 백라이트 유닛으로부터 표시 패널에 제공된 광의 투과율이 영상 표시층에 의해 조절되어 영상이 표시될 수 있다. 영상 표시층은 액정층, 전기 습윤층, 또는 전기 영동층일 수 있다.
엣지형 백라이트 유닛은 광을 생성하는 광원, 광원으로부터 제공받은 광을 표시 패널이 배치된 상부 방향으로 가이드 하는 도광판, 및 도광판과 표시 패널 사이에 배치되어 도광판으로부터 제공받은 광을 상부 방향으로 집광하여 표시 패널에 제공하는 광학 시트를 포함한다.
광학 시트는 광을 확산하는 확산 시트, 확산 시트 상에 배치되어 광을 집광하는 프리즘 시트, 및 프리즘 시트 상에 배치되어 프리즘 시트를 보호하는 보호 시트를 포함한다. 일반적으로, 다수개의 시트들로 구성된 광학 시트는 0.5mm 정도의 두께를 가지며, 광학 시트로 인해 표시 장치의 두께가 두꺼워질 수 있다.
본 발명의 목적은 출광 효율을 높이고 두께를 줄일 수 있는 백라이트 유닛, 그것을 포함하는 표시 장치, 및 그것의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 광을 생성하는 광원, 상기 광을 상부 방향으로 가이드하는 도광판, 및 상기 도광판 상에 배치되어 상기 도광판으로부터 제공받은 상기 광을 상기 상부 방향으로 집광하는 광학 부재를 포함하고, 상기 도광판의 상면은 복수개의 중심 원형 영역들 및 중심 원형 영역들을 각각 둘러싸는 복수개의 링 영역들을 포함하는 복수개의 원형 영역들 및 상기 원형 영역들 주변의 주변 영역을 포함하고, 상기 광학 부재는, 상기 도광판 상에 배치되고, 상기 링 영역들 및 상기 주변 영역에서 상기 도광판과 소정의 간격을 두고 상부로 이격되어 공동을 정의하는 제1 절연막 및 상기 제1 절연막 상에 배치된 제2 절연막을 포함한다.
상기 제1 절연막은 상기 중심 원형 영역들에서 상기 도광판의 상기 상면에 접촉된다.
상기 제1 절연막은 무기 물질을 포함하고, 상기 제2 절연막은 유기 물질을 포함하고, 상기 제2 절연막의 상면은 평평하다.
상기 제2 절연막은 상기 주변 영역의 소정의 영역들에서 상기 제1 절연막을 관통하여 정의된 복수개의 홀들을 덮도록 배치된다.
상기 원형 영역들은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된다.
상기 홀들은, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 평행한 평면상에서 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하고, 반 시계 방향으로 상기 제1 방향과 45도 각도를 이루는 제1 대각 방향 및 상기 반 시계 방향으로 상기 제1 방향과 135도 각도를 이루는 제2 대각 방향으로 서로 인접한 링 영역들 사이의 중심부들의 소정의 영역들에서 상기 제1 절연막을 관통하여 정의된다.
상기 링 영역들에서 상기 제1 절연막은 상기 도광판의 상기 상면과 소정의 각도를 이루는 경사면을 포함한다.
상기 경사면은 상기 도광판의 상기 상면과 60도 내지 70도 각도를 이룬다.
상기 홀들 각각의 지름은 0 마이크로미터보다 크고 5 마이크로미터보다 작다.
상기 제2 절연막의 점도는 200 CP보다 크거나 같다.
상기 도광판의 굴절률은 상기 공동의 굴절률보다 크고 상기 제2 절연막의 굴절률과 같으며, 상기 제1 절연막의 굴절률은 상기 제2 절연막의 굴절률보다 크다.
상기 광학 부재의 두께는 3.5 마이크로미터보다 크거나 같고 10 마이크로미터보다 작거나 같다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널 및 상기 표시 패널의 후방에 배치되어 상기 표시 패널에 상기 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고, 상기 백라이트 유닛은, 상기 광을 생성하는 광원, 상기 광을 상기 표시 패널이 배치된 상부 방향으로 가이드하는 도광판 및 상기 도광판 상에 배치되어 상기 도광판으로부터 제공받은 상기 광을 상기 상부 방향으로 집광하는 광학 부재를 포함하고, 상기 도광판의 상면은 복수개의 중심 원형 영역들 및 중심 원형 영역들을 각각 둘러싸는 복수개의 링 영역들을 포함하는 복수개의 원형 영역들 및 상기 원형 영역들 주변의 주변 영역을 포함하고, 상기 광학 부재는, 상기 도광판 상에 배치되고, 상기 링 영역들 및 상기 주변 영역에서 상기 도광판과 소정의 간격을 두고 상부로 이격되어 공동을 정의하고, 상기 중심 원형 영역들에서 상기 도광판의 상기 상면에 접촉되는 제1 절연막 및 상기 제1 절연막 상에 배치된 제2 절연막을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 제조 방법은 복수개의 중심 원형 영역들, 상기 중심 원형 영역들을 각각 둘러싸는 복수개의 제1 링 영역들, 상기 제1 링 영역들을 각각 둘러싸는 복수개의 제2 링 영역들, 및 상기 제2 링 영역들 주변의 주변 영역으로 구분되는 도광판을 준비하는 단계, 상기 제2 링 영역들 및 상기 주변 영역에서 상기 도광판 상에 제1 포토 레지스트 패턴을 배치하는 단계, 상기 제1 포토 레지스트 패턴에 130도 내지 149도의 온도를 인가하는 단계, 상기 도광판 및 상기 제1 포토 레지스트 패턴 상에 제1 절연막을 배치하는 단계, 상기 주변 영역의 소정의 영역들에서 상기 제1 절연막을 제거하여 복수개의 홀들을 정의하는 단계, 상기 홀들을 통해 상기 제1 포토 레지스트 패턴에 에칭액을 주입하여 상기 제1 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계, 및 상기 홀들을 덮도록 상기 제1 절연막 상에 제2 절연막을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 제1 절연막은 상기 제1 및 제2 링 영역들과 상기 주변 영역에서 상기 도광판과 소정의 간격을 두고 상부로 이격되어 공동을 정의하고, 상기 중심 원형 영역들에서 상기 도광판의 상면에 접촉된다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛 및 표시 장치는, 광을 상부 방향으로 집광하여 출광 효율을 향상시키며 보다 슬림한 구조를 갖는 광학 부재를 포함하므로써, 백라이트 유닛 및 표시 장치의 두께가 줄어들 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 광학 부재를 상부에서 바라본 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.
도 6은 도광판과 광학 부재에서 광의 굴절을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 14b는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
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 제1, 제2 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 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 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 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(100)는 표시 패널(110), 게이트 구동부(120), 인쇄 회로 기판(130), 데이터 구동부(140), 및 백라이트 유닛(BLU)을 포함한다. 표시 패널(110)은 제1 방향(DR1)으로 장변을 갖고, 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 단변을 가질 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 광을 생성하고 집광하여 표시 패널(110)에 제공한다. 표시 패널(110)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공받은 광을 이용하여 영상을 표시한다.
표시 패널(110)은 제1 기판(111), 제1 기판(111)과 마주보는 제2 기판(112), 및 제1 기판(111)과 제2 기판(112) 사이에 배치된 액정층(LC)을 포함한다. 제1 기판(111)에는 복수개의 화소들(PX), 복수개의 게이트 라인들(GL1~GLm) 및 복수개의 데이터 라인들(DL1~DLn)이 배치된다. m 및 n은 자연수이다. 설명의 편의를 위해 도 1에는 하나의 화소(PX)만 도시되었으나, 실질적으로 복수개의 화소들(PX)이 제1 기판(111)에 배치된다.
게이트 라인들(GL1~GLm) 및 데이터 라인들(DL1~DLn)은 서로 절연되어 교차하도록 배치된다. 게이트 라인들(GL1~GLm)은 제1 방향(DR1)으로 연장되어 게이트 구동부(120)에 연결된다. 데이터 라인들(DL1~DLn)은 제2 방향(DR2)으로 연장되어 데이터 구동부(140)에 연결된다.
화소들(PX)은 서로 교차하는 게이트 라인들(GL1~GLm) 및 데이터 라인들(DL1~DLn)에 의해 구획된 영역들에 배치된다. 화소들(PX)은 매트릭스 형태로 배열되어 게이트 라인들(GL1~GLm) 및 데이터 라인들(DL1~DLn)에 연결된다.
게이트 구동부(120)는 제1 방향(DR1)에서 제1 기판(111)의 일측에 인접한 제1 기판(111)의 소정의 영역에 배치된다. 게이트 구동부(120)는 화소들(PX)의 트랜지스터들과 동일한 공정으로 동시에 형성되어 ASG(Amorphous Silicon TFT Gate driver circuit) 형태 또는 OSG(Oxide Silicon TFT Gate driver circuit) 형태로 제1 기판(111)에 실장될 수 있다.
그러나, 이에 한정되지 않고, 게이트 구동부(120)는 복수개의 구동 칩들로 형성되고 가요성 인쇄 회로 기판상에 실장되어 테이프 캐리어 패키지(TCP: Tape Carrier Package) 방식으로 제1 기판(111)에 연결될 수 있다. 또한, 게이트 구동부(120)는 복수개의 구동 칩들로 형성되어 제1 기판(111)에 칩 온 글래스(COG: Chip on Glass) 방식으로 실장될 수 있다.
인쇄 회로 기판(130) 상에 타이밍 컨트롤러(미 도시됨)가 배치된다. 타이밍 컨트롤러는 집적 회로 칩의 형태로 인쇄 회로 기판(130) 상에 실장되어 게이트 구동부(120) 및 데이터 구동부(140)에 연결될 수 있다. 타이밍 컨트롤러는 게이트 제어 신호, 데이터 제어 신호, 및 영상 데이터들을 출력한다.
게이트 구동부(120)는 제어 라인(CL)을 통해 타이밍 컨트롤러로부터 게이트 제어 신호를 수신한다. 게이트 구동부(120)는 게이트 제어 신호에 응답하여 복수개의 게이트 신호들을 생성하고, 생성된 게이트 신호들을 순차적으로 출력할 수 있다. 게이트 신호들은 게이트 라인들(GL1~GLm)을 통해 행 단위로 화소들(PX)에 제공된다. 그 결과, 화소들(PX)은 행 단위로 구동될 수 있다.
데이터 구동부(140)는 복수개의 소스 구동 칩들(141)을 포함한다. 소스 구동 칩들(141)은 연성 회로 기판들(142) 상에 실장되어 제2 방향(DR2)에서 제1 기판(111)의 일측의 소정의 영역 및 구동 회로 기판(130)에 연결된다. 즉, 데이터 구동부(140)는 테이프 캐리어 패키지(TCP: Tape Carrier Package) 방식으로 제1 기판(111) 및 구동 회로 기판(130)에 연결된다. 그러나 이에 한정되지 않고, 데이터 구동부(140)의 소스 구동 칩들(141)은 제1 기판(111)에 칩 온 글래스(COG: Chip on Glass) 방식으로 실장될 수 있다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 컨트롤러로부터 영상 데이터들 및 데이터 제어 신호를 수신한다. 데이터 구동부(140)는 데이터 제어 신호에 응답하여 영상 데이터들에 대응하는 아날로그 형태의 데이터 전압들을 생성하여 출력한다. 데이터 전압들은 데이터 라인들(DL1~DLn)을 통해 화소들(PX)에 제공된다.
화소들(PX)은 게이트 라인들(GL1~GLm)을 통해 제공받은 게이트 신호들에 응답하여 데이터 라인들(DL1~DLn)을 통해 데이터 전압들을 제공받는다. 화소들(PX)은 데이터 전압들에 대응하는 계조를 표시함으로써, 영상이 표시될 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 엣지형(edge type)의 백라이트 유닛일 수 있다. 백라이트 유닛(BLU)은 광학 부재(150), 도광판(160), 광원(LS), 및 반사 시트(170)를 포함한다. 광학 부재(150), 도광판(160), 및 반사 시트(170)는 제1 방향(DR1)으로 장변을 갖고 제2 방향(DR2)으로 단변을 갖는다.
광학 부재(150)는 표시 패널(110)의 하부에 배치되고, 도광판(160)은 광학 부재(150)의 하부에 배치되고, 반사 시트(170)는 도광판(160)의 하부에 배치된다. 광원(LS)은 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 제2 방향(DR2)에서 도광판(160)의 일측면에 인접하게 배치될 수 있다.
도광판(160)은 글래스를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, PMMA(Polymethylmethacrylate)와 같은 플라스틱 물질을 포함할 수 있다. 제2 방향(DR2)에서 도광판(160)의 일측면은 입광면으로 정의될 수 있으며, 광원(LS)에서 생성된 광은 도광판(160)의 일측면으로 제공된다. 도광판(160)은 광원(LS)으로부터 제공받은 광을 표시 패널(110)이 배치된 상부 방향으로 가이드한다.
광원(LS)은 제1 방향(DR1)으로 연장된 광원 기판(SUB) 및 광원 기판(SUB) 상에 실장된 복수개의 광원 유닛들(LSU)을 포함한다. 광원 유닛들(LSU)은 제1 방향(DR1)으로 균등한 간격을 두고 배치된다. 광원 유닛들(LSU)은 제2 방향(DR2)에서 도광판(160)의 일측면과 마주보도록 배치된다. 광원 유닛들(LSU)은 광을 생성하며, 광원 유닛들(LSU)에서 생성된 광은 도광판(160)의 일측면에 제공된다.
반사 시트(170)는 도광판(160)의 하부로 방출되는 광을 표시 패널(110)이 배치된 상부 방향으로 반사시킨다.
광학 부재(150)는 도광판(160)으로부터 제공받은 광을 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 평행한 평면과 교차하는 상부 방향으로 집광할 수 있다. 광학 부재(150)를 통과한 광은 표시 패널(110)이 배치된 상부 방향으로 진행되어 균일한 휘도 분포를 갖고 표시 패널(110)에 제공될 수 있다.
제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 평행한 평면과 수직하게 교차하는 방향은 제3 방향(DR3)(또는 법선 방향)으로 정의될 수 있다. 제3 방향(DR3)으로 광학 부재(150)는 3.5 마이크로미터(μm)보다 크거나 같고 10 마이크로미터(μm)보다 작거나 같은 두께를 가질 수 있다. 광학 부재(150)의 보다 구체적인 구성은 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소의 구성을 보여주는 도면이다.
설명의 편의를 위해, 도 2에는 게이트 라인(GLi) 및 데이터 라인(DLj)에 연결된 화소(PX)가 도시되었다. 도시되지 않았으나, 표시 패널(110)의 다른 화소들(PX)의 구성은 도 2에 도시된 화소(PX)와 동일할 것이다.
도 2를 참조하면, 화소(PX)는 게이트 라인(GLi) 및 데이터 라인(DLj)에 연결된 트랜지스터(TR), 트랜지스터(TR)에 연결된 액정 커패시터(Clc), 및 액정 커패시터(Clc)에 병렬로 연결된 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 생략될 수 있다. i 및 j는 자연수 이다.
트랜지스터(TR)는 제1 기판(111)에 배치될 수 있다. 트랜지스터(TR)는 게이트 라인(GLi)에 연결된 게이트 전극, 데이터 라인(DLj)에 연결된 소스 전극, 및 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)에 연결된 드레인 전극을 포함한다.
액정 커패시터(Clc)는 제1 기판(111)에 배치된 화소 전극(PE), 제2 기판(112)에 배치된 공통 전극(CE), 및 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 배치된 액정층(LC)을 포함한다. 액정층(LC)은 유전체로서의 역할을 한다. 화소 전극(PE)은 트랜지스터(TR)의 드레인 전극에 연결된다.
도 2에서 화소 전극(PE)은 비 슬릿 구조이나, 이에 한정되지 않고, 화소 전극(PE)은 십자 형상의 줄기부 및 줄기부로부터 방사형으로 연장된 복수개의 가지부들을 포함하는 슬릿 구조를 가질 수 있다.
공통 전극(CE)은 제2 기판(112)에 전체적으로 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 공통 전극(CE)은 제1 기판(111)에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE) 중 적어도 하나는 슬릿을 포함할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 화소 전극(PE), 스토리지 라인(미 도시됨)으로부터 분기된 스토리지 전극(미 도시됨), 및 화소 전극(PE)과 스토리지 전극 사이에 배치된 절연층을 포함할 수 있다. 스토리지 라인은 제1 기판(111)에 배치되며, 게이트 라인들(GL1~GLm)과 동일층에 동시에 형성될 수 있다. 스토리지 전극은 화소 전극(PE)과 부분적으로 오버랩될 수 있다.
화소(PX)는 레드, 그린, 및 블루 색 중 하나를 나타내는 컬러 필터(CF)를 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예로서 컬러 필터(CF)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 기판(112)에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 컬러 필터(CF)는 제1 기판(111)에 배치될 수 있다.
트랜지스터(TR)는 게이트 라인(GLi)을 통해 제공받은 게이트 신호에 응답하여 턴 온된다. 데이터 라인(DLj)을 통해 수신된 데이터 전압은 턴 온된 트랜지스터(TR)를 통해 액정 커패시터(Clc)의 화소 전극(PE)에 제공된다. 공통 전극(CE)에는 공통 전압이 인가된다.
데이터 전압 및 공통 전압의 전압 레벨의 차이에 의해 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 전계가 형성된다. 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 형성된 전계에 의해 액정층(LC)의 액정 분자들이 구동된다. 전계에 의해 구동된 액정 분자들에 의해 광 투과율이 조절되어 영상이 표시될 수 있다.
스토리지 라인에는 일정한 전압 레벨을 갖는 스토리지 전압이 인가될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 스토리지 라인은 공통 전압을 인가받을 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터(Clc)에 충전된 전압을 보완해 주는 역할을 한다.
도 3은 도 1에 도시된 광학 부재를 상부에서 바라본 평면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면도이다. 도 5는 도 3에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.
도 3, 도 4, 및 도 5를 참조하면, 광학 부재(150)는 도광판(160) 상에 배치된 제1 절연막(151) 및 제1 절연막(151) 상에 배치된 제2 절연막(152)을 포함한다. 제1 절연막(151)은 무기 물질을 포함하는 무기 절연막일 수 있다. 제2 절연막(152)은 유기 물질을 포함하는 유기 절연막일 수 있다.
도광판(160)의 상면은 복수개의 원형 영역들(CA) 및 원형 영역들(CA) 주변의 주변 영역(SA)으로 구분된다. 원형 영역들(CA) 각각은 중심 원형 영역(CCA) 및 중심 원형 영역(CCA)을 둘러싸는 링 영역(RA)을 포함한다. 원형 영역들(CA)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)으로 배열됨으로써 매트릭스 형태로 배치된다. 중심 원형 영역들(CCA)은 원형 형상을 갖고, 링 영역들(RA)은 링 형상을 갖는다.
제1 절연막(151)은 원형 영역들(CA)의 중심 원형 영역들(CCA)에서 도광판(160)의 상면에 접촉되도록 배치된다. 제1 절연막(151)은 링 영역들(RA) 및 주변 영역(SA)에서 도광판(160)과 소정의 간격을 두고 상부로 이격되어 공동(CV)(cavity)을 정의한다.
제2 방향(DR2)은 제1 방향(DR1)과 수직하게 교차할 수 있으며, 이하, 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)에 평행한 평면상에서 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 교차하는 방향은 대각 방향(DDR1,DDR2)으로 정의된다. 대각 방향(DDR1,DDR2)은 반 시계 방향으로 제1 방향(DR1)과 45도 각도를 이루는 제1 대각 방향(DDR1) 및 반 시계 방향으로 제1 방향(DR1)과 135도 각도를 이루는 제2 대각 방향(DDR2)을 포함한다.
주변 영역(SA)의 소정의 영역들에서 제1 절연막(151)을 관통하는 복수개의 홀들(H)이 정의된다. 구체적으로, 제1 대각 방향(DDR1)으로 서로 인접한 링 영역들(RA) 사이의 중심부들의 소정의 영역들 및 제2 대각 방향(DDR2)으로 서로 인접한 링 영역들(RA) 사이의 중심부들의 소정의 영역들에서 제1 절연막(151)을 관통하는 복수개의 홀들(H)이 정의된다.
링 영역들(RA)에서 제1 절연막(151)은 도광판(160)의 상면과 소정의 각도(θ)를 이루고 연장된다. 링 영역들(RA)에서 도광판(160)의 상면과 소정의 각도(θ)를 이루는 제1 절연막(151)은 경사면(SL)으로 정의된다. 제1 절연막(151)의 경사면(SL)은 도광판(160)의 상면과 60도 내지 70도 각도를 이룰 수 있으며, 보다 더 구체적으로 60도 각도를 이룰 수 있다.
제1 절연막(151) 상에 배치된 제2 절연막(152)은 홀들(H)을 덮도록 배치된다. 제2 절연막(152)은 평탄화 막으로서, 제2 절연막(152)의 상면은 평평할 수 있다.
제3 방향(DR3)으로 광학 부재(150)의 두께(T)는 중심 원형 영역들(CA)에서 제1 절연막(151)의 저면 및 제2 절연막(152)의 상면 사이의 거리이며, 3.5 마이크로미터(μm) 내지 10 마이크로미터(μm)로 설정될 수 있다.
공동(CV)의 굴절률은 실질적으로 공기의 굴절률이며, 도광판(160)의 굴절률은 공동(CV)의 굴절률보다 크다. 도광판(160)의 굴절률은 제2 절연막(152)의 굴절률과 같으며, 제1 절연막(151)의 굴절율은 제2 절연막(152)의 굴절률보다 크다.
도 6은 도광판과 광학 부재에서 광의 굴절을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 광원 유닛(LSU)에서 생성된 광(L)은 도광판(160)에 제공되고, 도광판(160)로 제공된 광(L)은 전반사 현상에 따라서 도광판(160)을 통해 광학 부재(150)로 제공된다.
광학 부재(150)로 제공된 광(L)은 제1 절연막(151) 및 제2 절연막(152)을 통과하면서, 도광판(160)보다 굴절률이 큰 제1 절연막(151) 및 제1 절연막(151)보다 굴절률이 낮은 제2 절연막(152)에서 굴절된다. 공동(CV)에 인접한 제2 절연막(152)을 투과하는 광은 전반사 현상에 따라서 공동(CV)과 제2 절연막(152)의 계면에서 반사될 수 있다.
광학 부재(150)의 제1 및 제2 절연막들(151,152)에서 굴절된 광은 제3 방향(DR3)에 보다 가까워져 광학 부재(150)로부터 출사될 수 있다. 즉, 광학 부재(150)는 도광판(160)으로부터 제공받은 광(L)을 표시 패널(110)이 배치된 상부 방향으로 집광하여 출사할 수 있다.
광(L)의 진행 방향이 제3 방향(DR3)에 가까울수록 표시 패널(110)로 제공되는 광(L)은 균일한 휘도 분포를 가질 수 있다. 즉, 백라이트 유닛(BLU)의 출광 효율이 향상될 수 있다. 광학 부재(150)로부터 출사되는 광(L)은 표시 패널(110)이 배치된 상부 방향으로 진행되어 균일한 휘도 분포를 갖고 표시 패널(110)에 제공될 수 있다.
광학 부재(150)가 사용되지 않고, 확산 시트, 프리즘 시트, 및 보호 시트를 사용하는 광학 시트가 사용될 경우, 0.5mm의 두께를 갖는 광학 시트로 인해 표시 장치의 두께가 두꺼워질 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 광학 부재(150)는 공동(CV)을 정의하는 제1 절연막(151) 및 제2 절연막(152)에 의해 도광판(160)으로부터 제공받은 광(L)을 집광할 수 있으며, 광학 부재(150)는 3.5 마이크로미터(μm) 내지 10 마이크로미터(μm)의 두께를 가질 수 있다. 광학 부재(150)는 광학 시트와 같이 광(L)을 집광할 수 있으며, 광학 시트보다 작은 두께를 가진다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛(BLU) 및 그것을 포함하는 표시 장치(100)는 출광 효율을 향상시키고 보다 슬림한 구조를 갖는 광학 부재(150)를 포함함으로써, 백라이트 유닛(BLU) 및 표시 장치(100)의 두께가 줄어들 수 있다.
도 7 내지 도 14b는 본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
설명의 편의를 위해 도 8a 내지 도 14b에서, 도 4에 도시된 I-I' 선의 단면 및 도 5에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면에 대응하는 단면들로 백라이트 유닛(BLU)의 제조 방법이 도시되었다.
도 7을 참조하면, 도광판(160)이 준비되고, 전술한 바와 같이 도광판(160)의 상면은 중심 원형 영역들(CCA) 및 링 영역들(RA)을 포함하는 원형 영역들(CA) 및 주변 영역(SA)을 포함한다. 링 영역들(RA)은 중심 원형 영역들(CCA)을 각각 둘러싸는 복수개의 제1 링 영역들(RA1) 및 제1 링 영역들(RA1)을 각각 둘러싸는 복수개의 제2 링 영역들(RA2)을 포함한다. 설명의 편의를 위해 도 7에서 제1 링 영역들(RA1)은 점선으로 도시되었다. 도 7에 도시하지 않았으나, 도광판(160)의 일측면에 광원(LS)이 배치될 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 도광판(160) 상에 유기 물질인 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)이 배치되며, 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)은 제2 링 영역들(RA2) 및 주변 영역(SA)에 배치된다. 도시하지 않았으나, 감광성 수지(또는 포토 레지스트)가 도광판(160) 상에 전체적으로 배치된 후, 중심 원형 영역들(CCA) 및 제1 링 영역들(RA1)에 해당하는 감광성 수지를 노출시키는 포토 마스크가 감광성 수지 상에 배치된다.
포토 마스크를 이용하여 중심 원형 영역들(CCA) 및 제1 링 영역들(RA1)에 해당하는 감광성 수지가 노광된다. 현상액에 의해 중심 원형 영역들(CCA) 및 제1 링 영역들(RA1)에 해당하는 감광성 수지가 제거됨으로써 제2 링 영역들(RA2) 및 주변 영역(SA)에서 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)이 형성될 수 있다. 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)을 형성하기 위해 사용되는 감광성 수지는 포지티브 타입 포토 레지스트일 수 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)에 대한 가경화 공정이 수행되며, 가경화 공정 시, 130도(℃) 내지 149도(℃)의 온도가 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)에 인가된다. 포지티브 타입 포토 레지스트로 형성된 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)에 130도 내지 149도의 온도가 인가될 경우, 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)이 흘러내려 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)의 측면은 경사면(PSL)을 가질 수 있다.
그 결과, 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)의 하면은 링 영역들(RA) 및 주변 영역(SA)에 형성되고, 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)의 상면은 주변 영역(SA)에 형성된다. 또한, 130도 내지 149도의 온도가 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)에 인가될 경우, 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)의 경사면(PSL)은 도광판(160)의 상면에 대해 60도 내지 70도의 각도를 갖도록 형성될 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 도광판(160) 및 제1 포토 레지스트 패턴(PR1) 상에 무기 절연막인 제1 절연막(151)이 배치된다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 제1 절연막(151) 상에 제2 포토 레지스트(PR2)가 배치되며, 주변 영역(SA)의 소정의 영역들에서 제2 포토 레지스트(PR2)가 제거되어 오픈부들(OP)이 정의된다. 실질적으로 오픈부들(OP)은 홀들(H)과 오버랩하는 영역이다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 제2 포토 레지스트(PR2)를 마스크로 하여 오픈부들(OP)과 오버랩하는 영역들의 제1 절연막(151)이 제거된다. 오픈부들(OP)과 오버랩하는 영역들의 제1 절연막(151)은 드라이 엣칭 공정을 이용하여 제거될 수 있다.
오픈부들(OP)과 오버랩하는 제1 절연막(151)이 제거되어 복수개의 홀들(H)이 정의된다. 제1 절연막(151)에 홀들(H)이 정의된 후, 제2 포토 레지스트(PR2)가 제거된다. 홀들(H)의 지름은 0 마이크로미터(μm)보다 크고 5 마이크로미터(μm)보다 작을 수 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 홀들(H)을 통해 엣칭액이 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)에 제공되어 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)이 제거된다. 즉, 홀들(H)은 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)을 제거하기 위한 엣칭액을 제1 포토 레지스트 패턴(PR1)에 주입하기 위한 역할을 할 수 있다.
제1 포토 레지스트 패턴(PR1)이 제거됨으로써, 제1 및 제2 링 영역들(RA1,RA2)과 주변 영역(SA)에서 공동(CV)이 정의된다. 즉, 제1 절연막(151)은 제1 및 제2 링 영역들(RA1,RA2)과 주변 영역(SA)에서 도광판(160)과 소정의 간격을 두고 상부로 이격되어 공동(CV)을 정의하고, 중심 원형 영역들(CCA)에서 도광판(160)의 상면에 접촉한다. 또한, 제1 및 제2 링 영역들(RA1,RA2)에서 제1 절연막(151)의 경사면(SL)은 도광판(160)의 상면과 60도 내지 70도 각도를 이룰 수 있다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 제1 절연막(151) 상에 유기 절연막인 제2 절연막(152)이 배치되며, 제2 절연막(152)은 홀들(H)을 덮도록 배치된다. 제2 절연막(152)은 200cP(centi-poise) 이상의 점도를 갖는다. 제2 절연막(152)이 200cP 이상의 점도를 가지고, 홀들(H)의 지름이 5 마이크로미터(μm)보다 작을 경우, 제2 절연막(152)이 홀들(H)을 통해 공동(CV)으로 주입되지 않을 수 있다.
따라서, 제2 절연막(152)이 200cP 이상의 점도를 가지고, 홀들(H)의 지름이 5 마이크로미터(μm)보다 작을 경우, 제2 절연막(152)은 홀들(H)에 주입되지 않고, 홀들(H)을 덮도록 배치될 수 있다. 그 결과 광학 부재(150)를 포함하는 백라이트 유닛(BLU)이 제조될 수 있다.
광학 부재(150)는 3.5 마이크로미터(μm) 내지 10 마이크로미터(μm)의 두께(T)를 가지며, 도광판(160)으로부터 제공받은 광(L)을 집광할 수 있다. 따라서, 백라이트 유닛(BLU)은 출광 효율을 향상시키고 보다 슬림한 구조를 가짐으로써, 백라이트 유닛(BLU)의 두께가 줄어들 수 있다.
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.
100: 표시 장치 110: 표시 패널
111: 제1 기판 112: 제2 기판
120: 게이트 구동부 130: 인쇄 회로 기판
140: 데이터 구동부 141: 소스 구동칩
142: 연성 회뢰 기판 150: 광학 부재
160: 도광판 170: 반사 시트
151: 제1 절연막 152: 제2 절연막

Claims (20)

  1. 광을 생성하는 광원;
    상기 광을 상부 방향으로 가이드하는 도광판; 및
    상기 도광판 상에 배치되어 상기 도광판으로부터 제공받은 상기 광을 상기 상부 방향으로 집광하는 광학 부재를 포함하고,
    상기 도광판의 상면은 복수개의 중심 원형 영역들 및 중심 원형 영역들을 각각 둘러싸는 복수개의 링 영역들을 포함하는 복수개의 원형 영역들 및 상기 원형 영역들 주변의 주변 영역을 포함하고,
    상기 광학 부재는,
    상기 도광판 상에 배치되고, 상기 링 영역들 및 상기 주변 영역에서 상기 도광판과 소정의 간격을 두고 상부로 이격되어 공동을 정의하는 제1 절연막; 및
    상기 제1 절연막 상에 배치된 제2 절연막을 포함하는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 절연막은 상기 중심 원형 영역들에서 상기 도광판의 상기 상면에 접촉되는 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 절연막은 무기 물질을 포함하고, 상기 제2 절연막은 유기 물질을 포함하고, 상기 제2 절연막의 상면은 평평한 백라이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 절연막은 상기 주변 영역의 소정의 영역들에서 상기 제1 절연막을 관통하여 정의된 복수개의 홀들을 덮도록 배치되는 백라이트 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 원형 영역들은 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되는 백라이트 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 홀들은, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 평행한 평면상에서 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하고, 반 시계 방향으로 상기 제1 방향과 45도 각도를 이루는 제1 대각 방향 및 상기 반 시계 방향으로 상기 제1 방향과 135도 각도를 이루는 제2 대각 방향으로 서로 인접한 링 영역들 사이의 중심부들의 소정의 영역들에서 상기 제1 절연막을 관통하여 정의되는 백라이트 유닛.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 링 영역들에서 상기 제1 절연막은 상기 도광판의 상기 상면과 소정의 각도를 이루는 경사면을 포함하는 백라이트 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 경사면은 상기 도광판의 상기 상면과 60도 내지 70도 각도를 이루는 백라이트 유닛.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 홀들 각각의 지름은 0 마이크로미터보다 크고 5 마이크로미터보다 작은 백라이트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 절연막의 점도는 200 CP보다 크거나 같은 백라이트 유닛.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판의 굴절률은 상기 공동의 굴절률보다 크고 상기 제2 절연막의 굴절률과 같으며, 상기 제1 절연막의 굴절률은 상기 제2 절연막의 굴절률보다 큰 백라이트 유닛.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 부재의 두께는 3.5 마이크로미터보다 크거나 같고 10 마이크로미터보다 작거나 같은 백라이트 유닛.
  13. 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 후방에 배치되어 상기 표시 패널에 상기 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하고,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 광을 생성하는 광원;
    상기 광을 상기 표시 패널이 배치된 상부 방향으로 가이드하는 도광판; 및
    상기 도광판 상에 배치되어 상기 도광판으로부터 제공받은 상기 광을 상기 상부 방향으로 집광하는 광학 부재를 포함하고,
    상기 도광판의 상면은 복수개의 중심 원형 영역들 및 중심 원형 영역들을 각각 둘러싸는 복수개의 링 영역들을 포함하는 복수개의 원형 영역들 및 상기 원형 영역들 주변의 주변 영역을 포함하고,
    상기 광학 부재는,
    상기 도광판 상에 배치되고, 상기 링 영역들 및 상기 주변 영역에서 상기 도광판과 소정의 간격을 두고 상부로 이격되어 공동을 정의하고, 상기 중심 원형 영역들에서 상기 도광판의 상기 상면에 접촉되는 제1 절연막; 및
    상기 제1 절연막 상에 배치된 제2 절연막을 포함하는 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 절연막은 상기 주변 영역의 소정의 영역들에서 상기 제1 절연막을 관통하여 정의된 복수개의 홀들을 덮도록 배치되는 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 링 영역들에서 상기 제1 절연막은 상기 도광판의 상기 상면과 60도 내지 70도 각도를 이루는 경사면을 포함하는 표시 장치
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 절연막은 무기 물질을 포함하고, 상기 제2 절연막은 유기 물질을 포함하고, 상기 홀들 각각의 지름은 0 마이크로미터보다 크고 5 마이크로미터보다 작고, 상기 제2 절연막의 점도는 200 CP보다 크거나 같으며, 상기 광학 부재의 두께는 3.5 마이크로미터보다 크거나 같고 10 마이크로미터보다 작거나 같은 표시 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 도광판의 굴절률은 상기 공동의 굴절률보다 크고 상기 제2 절연막의 굴절률과 같으며, 상기 제1 절연막의 굴절률은 상기 제2 절연막의 굴절률보다 큰 표시 장치.
  18. 복수개의 중심 원형 영역들, 상기 중심 원형 영역들을 각각 둘러싸는 복수개의 제1 링 영역들, 상기 제1 링 영역들을 각각 둘러싸는 복수개의 제2 링 영역들, 및 상기 제2 링 영역들 주변의 주변 영역으로 구분되는 도광판을 준비하는 단계;
    상기 제2 링 영역들 및 상기 주변 영역에서 상기 도광판 상에 제1 포토 레지스트 패턴을 배치하는 단계;
    상기 제1 포토 레지스트 패턴에 130도 내지 149도의 온도를 인가하는 단계;
    상기 도광판 및 상기 제1 포토 레지스트 패턴 상에 제1 절연막을 배치하는 단계;
    상기 주변 영역의 소정의 영역들에서 상기 제1 절연막을 제거하여 복수개의 홀들을 정의하는 단계;
    상기 홀들을 통해 상기 제1 포토 레지스트 패턴에 에칭액을 주입하여 상기 제1 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및
    상기 홀들을 덮도록 상기 제1 절연막 상에 제2 절연막을 배치하는 단계를 포함하고, 상기 제1 절연막은 상기 제1 및 제2 링 영역들과 상기 주변 영역에서 상기 도광판과 소정의 간격을 두고 상부로 이격되어 공동을 정의하고, 상기 중심 원형 영역들에서 상기 도광판의 상면에 접촉되는 백라이트 유닛의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 링 영역들에서 상기 제1 절연막은 상기 도광판의 상기 상면과 60도 내지 70도 각도를 이루는 경사면을 포함하고, 상기 도광판의 굴절률은 상기 공동의 굴절률보다 크고 상기 제2 절연막의 굴절률과 같으며, 상기 제1 절연막의 굴절률은 상기 제2 절연막의 굴절률보다 큰 백라이트 유닛의 제조 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 절연막은 무기 물질을 포함하고, 상기 제2 절연막은 유기 물질을 포함하고, 상기 홀들 각각의 지름은 0 마이크로미터보다 크고 5 마이크로미터보다 작고, 상기 제2 절연막의 점도는 200 CP보다 크거나 같으며, 상기 광학 부재의 두께는 3.5 마이크로미터보다 크거나 같고 10 마이크로미터보다 작거나 같은 백라이트 유닛의 제조 방법.
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