KR20200047837A - 백라이트 유닛 및 그것을 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

백라이트 유닛은 도광판, 상기 도광판 상에 배치된 저굴절층, 상기 저굴절층 상에 배치된 광변환층, 상기 도광판의 일측면에 인접한 광원, 및 상기 도광판 하부에 배치되고, 상기 일측면과 교차하는 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수 개의 광학 패턴들을 포함하고, 상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들은 사각형 형상을 갖는다.

Description

백라이트 유닛 및 그것을 포함하는 표시 장치{BACKLIGHT UNIT AND DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 백라이트 유닛 및 그것을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 표시 장치는 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널 및 표시 패널의 후방에 배치되어 표시 패널에 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다. 표시 패널은 영상을 생성하기 위한 복수 개의 화소들을 포함한다. 화소들은 백라이트 유닛으로부터 제공받은 광의 투과율을 조절하여 영상을 표시한다.
백라이트 유닛은 엣지형(edge type) 백라이트 유닛 및 직하형(direct type) 백라이트 유닛으로 구분된다. 엣지형 백라이트 유닛은 도광판 및 도광판의 일측면에 인접하게 배치된 광원을 포함한다. 도광판의 일측면은 입광부로 정의되며, 광원에서 생성된 광은 입광부를 통해 도광판에 제공된다.
엣지형 백라이트 유닛이 사용될 때, 도광판에서 입광부의 광밀도가 가장 높다. 이러한 경우, 입광부에 인접한 도광판의 소정의 부분을 통해 상부로 출광되는 광량이 증가한다. 따라서, 입광부에 인접한 도광판의 소정의 부분에서 광이 누설되는 빛샘 현상이 발생되어 광 효율이 떨어질 수 있다.
본 발명의 목적은 입광부에 인접한 도광판의 소정의 부분에서 빛샘을 줄일 수 있는 백라이트 유닛 및 그것을 포함하는 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 도광판, 상기 도광판 상에 배치된 저굴절층, 상기 저굴절층 상에 배치된 광변환층, 상기 도광판의 일측면에 인접한 광원, 및 상기 도광판 하부에 배치되고, 상기 일측면과 교차하는 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수 개의 광학 패턴들을 포함하고, 상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들은 사각형 형상을 갖는다.
본 발명의 실시 예에 따른 백라이트 유닛은 도광판, 상기 도광판 상에 배치된 저굴절층, 상기 저굴절층 상에 배치된 광변환층, 상기 도광판의 일측면에 인접한 광원, 및 상기 도광판 하부에 배치된 베이스층, 및 상기 베이스 층으로부터 하부로 돌출된 복수 개의 광학 패턴들을 포함하고, 상기 광학 패턴들은 상기 일측면과 교차하는 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되며, 상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들은 직사각형 형상을 갖는다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널 하부에 배치된 도광판, 상기 표시 패널과 상기 도광판 사이에 배치된 저굴절층, 상기 표시 패널과 상기 저굴절층 사이에 배치된 광변환층, 상기 도광판의 일측면에 인접한 광원, 및 상기 도광판 하부에 배치되고, 상기 일측면과 교차하는 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수 개의 광학 패턴들을 포함하고, 상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들은 사각형 형상을 갖는다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 도광판 하부에 사각형 형상을 갖는 광학 패턴들이 배치되고, 입광부에 인접한 도광판의 제1 부분으로 제공된 광은 광학 패턴들에 의해 제1 부분에서 출광되지 않고, 대광부를 향해 가이드될 수 있다. 따라서, 제1 부분의 빛샘이 줄어들 수 있어 광 균일도가 향상될 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 광변환층의 단면 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 도광판의 하면 상에 배치된 광학층의 평면 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 I-I' 선의 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 광학층의 일부분의 확대도이다.
도 7은 도 4에 도시된 광학층의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a, 도 8b, 및 도 8c는 비교 광학층에서 제1 광의 굴절을 예시적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 9a, 도 9b, 도 9c, 및 도 9d는 본 발명의 실시 예에 따른 광학층에서 제1 광의 굴절을 예시적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 10은 비교 광학층이 배치된 도광판에서 측정된 휘도와 본 발명의 실시 예에 따른 광학층이 배치된 도광판에서 측정된 휘도를 보여주는 그래프이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 광학층들의 구성들을 도시한 도면들이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의됩니다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들이 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(100)는 표시 패널(DP), 게이트 구동부(GD), 데이터 구동부(DD), 인쇄 회로 기판(PCB), 및 백라이트 유닛(BLU)을 포함할 수 있다. 표시 패널(DP)은 제1 방향(DR1)으로 단변들을 갖고, 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 장변들을 갖는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 표시 패널(DP)의 형상은 이에 한정되지 않을 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 제1 색을 갖는 제1 광을 생성하고, 제1 광을 제2 색을 갖는 제2 광으로 변환하여 표시 패널(DP)에 제공할 수 있다. 백라이트 유닛(BLU)은 엣지형(edge type) 백라이트 유닛일 수 있다. 표시 패널(DP)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공받은 제2 광을 이용하여 영상을 생성할 수 있다. 생성된 영상은 표시 패널(DP)의 상면을 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 제1 색은 청색이고, 제2 색은 백색일 수 있다.
표시 패널(DP)은 제1 기판(SUB1), 제1 기판(SUB1)과 마주보는 제2 기판(SUB2), 및 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2) 사이에 배치된 액정층(LC)을 포함할 수 있다. 제1 기판(SUB1) 및 제2 기판(SUB2)은 제1 방향(DR1)으로 단변들을 갖고, 제2 방향(DR2)으로 장변들을 갖는 직사각형 형상을 가질 수 있다.
예시적으로, 도 1에는 표시 패널(DP)로서 액정층(LC)을 포함하는 액정 표시 패널이 도시되었다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 표시 패널(DP)로서 전기 영동 표시 패널 및 전기 습윤 표시 패널 등과 같은 광을 이용하여 영상을 표시할 수 있는 다양한 표시 패널들이 사용될 수 있다.
제1 기판(SUB1)에는 복수 개의 화소들(PX), 복수 개의 게이트 라인들(GL1~GLm), 및 복수 개의 데이터 라인들(DL1~DLn)이 배치될 수 있다. m 및 n은 자연수이다. 설명의 편의를 위해, 도 1에는 하나의 화소(PX)만 도시되었으나, 실질적으로 복수 개의 화소들(PX)이 제1 기판(SUB1)에 배치될 수 있다.
게이트 라인들(GL1~GLm) 및 데이터 라인들(DL1~DLn)은 서로 절연되어 교차할 수 있다. 게이트 라인들(GL1~GLm)은 제2 방향(DR2)으로 연장되어 게이트 구동부(GD)에 연결될 수 있다. 데이터 라인들(DL1~DLn)은 제1 방향(DR1)으로 연장되어 데이터 구동부(DD)에 연결될 수 있다. 화소들(PX)은 게이트 라인들(GL1~GLm) 및 데이터 라인들(DL1~DLn)에 연결될 수 있다.
게이트 구동부(GD)는 제1 기판(SUB1)의 단변들 중 어느 하나의 단변에 인접한 제1 기판(SUB1)의 소정의 부분에 배치될 수 있다. 게이트 구동부(GD)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(SUB1)에 실장될 수 있다.
그러나, 이에 한정되지 않고, 게이트 구동부(GD)는 복수 개의 구동 칩들로 형성되고 연성 회로 기판들 상에 실장되어 테이프 캐리어 패키지(TCP: Tape Carrier Package) 방식으로 제1 기판(SUB1)에 연결될 수 있다. 대안으로서, 게이트 구동부(GD)의 구동 칩들은 제1 기판(SUB1)에 칩 온 글래스(COG: Chip on Glass) 방식으로 실장될 수 있다.
데이터 구동부(DD)는 연성 회로 기판들(FPC) 상에 실장된 복수 개의 소스 구동 칩들(S-IC)을 포함할 수 있다. 예시적으로 4개의 소스 구동 칩들(S-IC) 및 4개의 연성 회로 기판들(FPC)이 도 1에 도시되었으나, 표시 패널(DP)의 크기에 따라서 소스 구동 칩들(S-IC) 및 연성 회로 기판들(FPC)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
연성 회로 기판들(FPC)의 일측들은 제1 기판(SUB1)의 일측에 연결될 수 있다. 제1 기판(SUB1)의 일측은 제1 기판(SUB1)의 장변들 중 어느 한 장변으로 정의될 수 있다. 연성 회로 기판들(FPC)의 일측들의 반대측인 연성 회로 기판들(FPC)의 타측들은 인쇄 회로 기판(PCB)에 연결될 수 있다. 소스 구동 칩들(S-IC)은 연성 회로 기판들(FPC)을 통해 제1 기판(SUB1) 및 인쇄 회로 기판(PCB)에 연결될 수 있다.
인쇄 회로 기판(PCB) 상에 타이밍 컨트롤러(미 도시됨)가 배치될 수 있다. 타이밍 컨트롤러는 집적 회로 칩의 형태로 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 실장될 수 있다. 타이밍 컨트롤러는 연성 회로 기판들(FPC)을 통해 게이트 구동부(GD) 및 데이터 구동부(DD)에 연결될 수 있다. 타이밍 컨트롤러는 게이트 제어 신호, 데이터 제어 신호, 및 영상 데이터들을 출력할 수 있다.
게이트 구동부(GD)는 타이밍 컨트롤러로부터 게이트 제어 신호를 수신하고, 게이트 제어 신호에 응답하여 복수 개의 게이트 신호들을 생성할 수 있다. 게이트 구동부(GD)는 게이트 신호들은 순차적으로 출력할 수 있다. 게이트 신호들은 게이트 라인들(GL1~GLm)을 통해 화소들(PX)에 제공될 수 있다.
데이터 구동부(DD)는 타이밍 컨트롤러로부터 영상 데이터들 및 데이터 제어 신호를 수신할 수 있다. 데이터 구동부(DD)는 데이터 제어 신호에 응답하여 영상 데이터들에 대응하는 아날로그 형태의 데이터 전압들을 생성하여 출력할 수 있다. 데이터 전압들은 데이터 라인들(DL1~DLn)을 통해 화소들(PX)에 제공될 수 있다.
화소들(PX)은 게이트 라인들(GL1~GLm)을 통해 제공받은 게이트 신호들에 응답하여 데이터 라인들(DL1~DLn)을 통해 데이터 전압들을 제공받을 수 있다. 화소들(PX)은 데이터 전압들에 대응하는 계조를 표시함으로써, 영상을 표시할 수 있다.
백라이트 유닛(BLU)은 광원(LS), 도광판(LGP), 저굴절층(LRL), 광변환층(LCL), 광학 시트(OS), 및 광학층(OL)을 포함할 수 있다. 도광판(LGP), 저굴절층(LRL), 광변환층(LCL), 광학 시트(OS), 및 광학층(OL)은 제1 방향(DR1)으로 단변들을 갖고, 제2 방향(DR2)으로 장변들을 갖는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 이하 제1 및 제2 방향들(DR1,DR2)에 의해 정의되는 평면과 실질적으로 수직하게 교차하는 방향은 제3 방향(DR3)으로 정의된다.
광원(LS)은 제1 방향(DR1)으로 서로 대향하는 도광판(LGP)의 양측면들(S1,S2) 중 일측면(S1)에 인접하게 배치되어 도광판(LGP)의 일측면(S1)과 마주볼 수 있다. 도광판(LGP)의 양측면들(S1,S2)은 도광판(LGP)의 장변들을 정의하며, 일측면(S1)은 도광판(LGP)의 장변들 중 어느 하나의 장변일 수 있다.
광원(LS)은 제2 방향(DR2)으로 연장할 수 있다. 광원(LS)은 제1 광을 생성하고, 제1 광은 도광판(LGP)의 일측면(S1)에 제공될 수 있다. 도광판(LGP)의 일측면(S1)은 입광부로 정의되고, 도광판(LGP)의 일측면(S1)의 반대 측면인 도광판(LGP)의 타측면(S2)은 대광부 정의될 수 있다. 이하 입광부는 일측면(S1)과 같은 부호를 사용하여 지칭될 것이며, 대광부도 타측면(S2)과 같은 부호를 사용하여 지칭될 것이다.
광원(LS)은 제2 방향(DR2)으로 연장된 광원 기판(LSB) 및 광원 기판(LSB) 상에 배치된 복수 개의 광원 유닛들(LSU)을 포함할 수 있다. 광원 유닛들(LSU)은 제2 방향(DR2)으로 균등한 간격을 두고 배열될 수 있다. 광원 유닛들(LSU)은 도광판(LGP)의 일측면(S1)과 마주보도록 배치될 수 있다. 광원 유닛들(LSU)은 제1 광을 생성하며, 제1 광은 도광판(LGP)의 일측면(S1)에 제공될 수 있다.
도광판(LGP)은 투명한 플라스틱 또는 유리를 포함할 수 있다. 도광판(LGP)은 표시 패널(DP) 하부에 배치될 수 있다. 도광판(LGP)의 상면 및 하면은 제1 및 제2 방향들(DR1,DR2)에 의해 정의되는 평면일 수 있다. 따라서, 제3 방향(DR3)은 도광판(LGP)의 상면 및 하면에 수직한 방향일 수 있다. 도광판(LGP)은 광원 유닛들(LSU)로부터 제공받은 제1 광을 표시 패널(DP)이 배치된 상부 방향으로 가이드할 수 있다.
저굴절층(LRL)은 표시 패널(DP)과 도광판(LGP) 사이에 배치될 수 있다. 광변환층(LCL)은 표시 패널(DP)과 저굴절층(LRL) 사이에 배치될 수 있다. 저굴절층(LRL)은 도광판(LGP) 상에 배치되어 도광판(LGP)의 상면에 접촉할 수 있다. 광변환층(LCL)은 저굴절층(LRL) 상에 배치되어 저굴절층(LRL)의 상면에 접촉할 수 있다.
저굴절층(LRL)은 도광판(LGP)보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 저굴절층(LRL)이 도광판(LGP)보다 작은 굴절률을 가질 경우, 도광판(LGP)의 상면을 향해 진행한 일부 광은 도광판(LGP)과 저굴절층(LRL) 사이의 경계면에서 전반사될 수 있다. 예를 들어, 제1 광이 출사되는 각도에 따라서, 제1 광은 저굴절층(LRL)으로 제공되거나, 도광판(LGP)과 저굴절층(LRL) 사이의 경계면에서 전반사될 수 있다. 전반사된 광은 도광판(LGP)의 대광부(S2)를 향해 진행할 수 있다.
저굴절층(LRL)으로 제공된 광은 광변환층(LCL)에 제공될 수 있다. 광변환층(LCL)은 제1 광을 제2 광으로 변환시켜 상부로 출광시킬 수 있다. 제2 광은 광변환층(LCL)에서 확산되어 상부로 출광될 수 있다.
광변환층(LCL)은 청색 광을 백색 광으로 변환시키기 위한 복수 개의 양자점들을 포함할 수 있다. 광변환층(LCL)은 도광판(LGP)보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 광변환층(LCL)에서 변환된 제2 광은 광학 시트(OS)에 제공될 수 있다.
예시적으로 도광판(LGP)의 굴절률은 1.5이고, 저굴절층(LRL)의 굴절률은 1.25이고, 광변환층(LCL)의 굴절률은 1.6일 수 있다.
광학 시트(OS)는 표시 패널(DP)과 광변환층(LCL) 사이에 배치될 수 있다. 광학 시트(OS)는 확산 시트(미 도시됨) 및 확산 시트 상에 배치된 프리즘 시트(미 도시됨)를 포함할 수 있다.
확산 시트는 광변환층(LCL)으로부터 제공받은 제2 광을 확산시키는 역할을 할 수 있다. 프리즘 시트는 확산 시트에서 확산된 제2 광을 평면상에 수직한 상부 방향으로 집광할 수 있다. 프리즘 시트를 통과한 제2 광은 상부 방향으로 진행되어 균일한 휘도 분포를 갖고 표시 패널(DP)에 제공될 수 있다.
광학층(OL)은 도광판(LGP) 하부에 배치될 수 있다. 광학층(OL)은 도광판(LGP)과 같은 굴절률을 가질 수 있다. 광학층(OL)은 일측면(S1)에 인접한 도광판(LGP)의 소정의 부분으로 제공되는 제1 광을 대광부(S2)를 향해 가이드할 수 있다. 이러한 구성은 이하 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 도시되었으며, 표시 패널(DP)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 포함할 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 생략될 수 있다. i 및 j는 자연수이다.
트랜지스터(TR)는 제1 기판(SUB1)에 배치될 수 있다. 트랜지스터(TR)는 게이트 라인(GLi)에 연결된 게이트 전극(미 도시됨), 데이터 라인(DLj)에 연결된 소스 전극(미 도시됨), 및 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)에 연결된 드레인 전극(미 도시됨)을 포함할 수 있다.
액정 커패시터(Clc)는 제1 기판(SUB1)에 배치된 화소 전극(PE), 제2 기판(SUB2)에 배치된 공통 전극(CE), 및 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 배치된 액정층(LC)을 포함할 수 있다. 액정층(LC)은 유전체로서의 역할을 할 수 있다. 화소 전극(PE)은 트랜지스터(TR)의 드레인 전극에 연결될 수 있다.
도 2에서 화소 전극(PE)은 비 슬릿 구조이나, 이에 한정되지 않고, 화소 전극(PE)은 십자 형상의 줄기부 및 줄기부로부터 방사형으로 연장된 복수 개의 가지부들을 포함하는 슬릿 구조를 가질 수 있다.
공통 전극(CE)은 제2 기판(SUB2)의 하부 전체에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 공통 전극(CE)은 제1 기판(SUB1)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(SUB1)에 배치되며, 게이트 라인들(GL1~GLm)과 동일층에 동시에 형성될 수 있다. 스토리지 전극은 화소 전극(PE)과 부분적으로 중첩될 수 있다.
화소(PX)는 적색, 녹색, 및 청색 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(SUB2)에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 컬러 필터(CF)는 제1 기판(SUB1)에 배치될 수 있다.
트랜지스터(TR)는 게이트 라인(GLi)을 통해 제공받은 게이트 신호에 응답하여 턴 온될 수 있다. 데이터 라인(DLj)을 통해 수신된 데이터 전압은 턴 온된 트랜지스터(TR)를 통해 액정 커패시터(Clc)의 화소 전극(PE)에 제공될 수 있다. 공통 전극(CE)에는 공통 전압이 인가될 수 있다.
데이터 전압 및 공통 전압의 전압 레벨의 차이에 의해 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 전계가 형성될 수 있다. 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 형성된 전계에 의해 액정층(LC)의 액정 분자들이 구동될 수 있다. 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)의 충전량을 보완해 주는 역할을 할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 광변환층의 단면 구성을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 광변환층(LCL)은 제1 베리어층(BR1), 제1 베리어층(BR1)상에 배치된 제2 베리어층(BR2), 제1 베리어층(BR1)과 제2 베리어층(BR2) 사이에 배치된 레진(RN), 및 레진(RN)에 수용된 복수 개의 양자점들(QD)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 베리어층들(BR1,BR2)은 무기 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 베리어층들(BR1,BR2)과 레진(RN)은 도광판(LGP)보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 앞서 언급한 광변환층(LCL)의 굴절률 1.6은 레진(RN)의 굴절률일 수 있으며, 제1 및 제2 베리어층들(BR1,BR2)은 레진(RN)보다 큰 굴절률을 가질 수 있다.
광변환층(LCL)은 백색 광을 생성하기 위해 광원(LS)의 종류에 따라서 크기가 상이한 양자점들(QD)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(LS)이 청색광인 제1 광(L1)을 생성할 경우, 광변환층(LCL)은 청색 파장 대의 광을 흡수하여 녹색 파장 대의 광을 방출하는 크기를 갖는 양자점들(QD) 및 청색 파장 대의 광을 흡수하여 적색 파장 대의 광을 방출하는 크기를 갖는 양자점들(QD)을 포함할 수 있다.
양자점들(QD)은 광원(LS)으로부터 제공받은 청색광을 흡수하여 녹색 또는 적색 파장 대역의 광으로 변환시킬 수 있다. 또한, 청색광의 일부는 양자점들(QD)에 흡수되지 않을 수 있다. 따라서, 광변환층(LCL)에서 청색, 녹색, 및 적색 파장의 광들이 서로 혼합되면서 백색광인 제2 광(L2)이 생성될 수 있다. 또한, 양자점들(QD)은 제2 광(L2)을 확산시킬 수 있다. 양자점들(QD)에 의해 확산된 제2 광(L2)은 광학 시트(OS)로 제공될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 도광판의 하면 상에 배치된 광학층의 평면 구성을 보여주는 도면이다. 도 5는 도 4에 도시된 I-I' 선의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 광학층(OL)은 시트 형태로 제작되어 도광판(LGP)의 하면에 부착될 수 있다. 광학층(OL)은 도광판(LGP) 하부에 배치된 베이스층(BS) 및 복수 개의 광학 패턴들(OP)을 포함할 수 있다. 베이스층(BS) 및 광학 패턴들(OP)은 도광판(LGP)과 같은 굴절률을 가질 수 있다.
베이스층(BS)은 도광판(LGP)의 하면에 접촉할 수 있다. 광학 패턴들(OP)은 베이스층(BS)으로부터 하부를 향해 돌출될 수 있다. 베이스층(BS) 및 광학 패턴들(OP)은 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 단일 시트의 일면에 소정의 패턴들을 정의하여 광학 패턴들(OP)이 형성된 후, 단일 시트가 도광판(LGP)의 하면에 부착될 수 있다.
광학 패턴들(OP)은 도광판(LGP)의 일측면(S1)과 교차하는 방향으로 연장할 수 있다. 일측면(S1)과 교차하는 방향은 제1 방향(DR1)일 수 있으며, 제1 방향(DR1)은 실질적으로 일측면(S1)과 수직하게 교차할 수 있다. 광학 패턴들(OP)은 제2 방향(DR2)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
제1 방향(DR1)에서 바라봤을 때, 광학 패턴들(OP)은 사각형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(DR1)에서 바라봤을 때, 광학 패턴들(OP)은 역사다리꼴 형상을 가질 수 있다. 따라서, 광학 패턴들(OP) 각각은 서로 평행한 윗변 및 아랫변과 경사면으로 정의되는 양 빗변들을 포함할 수 있다. 제2 방향(DR2)을 기준으로 광학 패턴들(OP) 각각의 폭은 하부로 갈수록 작아질 수 있다.
그러나, 이에 한정되지 않고, 광학 패턴들(OP)이 사각형 형상을 갖는 한, 광학 패턴들(OP)은 다양한 형상들을 가질 수 있다. 광학 패턴들(OP)의 다양한 형상들은 이하, 도 11 내지 도 14를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
광학 패턴들(OP)의 개수는 광원 유닛들(LSU)의 개수보다 많을 수 있다. 한 개의 광원 유닛(LSU)에 대응하여 소정의 개수의 광학 패턴들(OP)이 도광판(LGP) 하부에 배치될 수 있다. 예시적으로 8개의 광원 유닛들(LSU)과 24개의 광학 패턴들(OP)이 도시되었으나, 광원 유닛들(LSU)의 개수와 광학 패턴들(OP)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
도 6은 도 5에 도시된 광학층의 일부분의 확대도이다.
설명의 편의를 위해, 도 6에는 2개의 광학 패턴들(OP)이 배치된 광학층(OL)의 부분이 확대되어 도시되었다.
도 6을 참조하면, 역사다리꼴의 양 빗변들로 정의되는 광학 패턴들(OP) 각각의 양측면들(SL1,SL2)은 서로 대칭될 수 있다. 예를 들어, 양측면들(SL1,SL2) 중 제1 측면(SL1)은 제2 방향(DR2)과 소정의 경사각(θs)을 이루는 경사면일 수 있다. 제1 측면(SL1)의 반대 면인 제2 측면(SL2)은 제1 측면(SL1)과 대칭되는 경사면일 수 있다. 경사각(θs)은 90도보다 작을 수 있다. 구체적으로, 경사각(θs)은 60도보다 크거나 갖고 90도 보다 작은 각도일 수 있다.
광학 패턴들(OP) 각각의 폭(WT)은 제2 방향(DR2)을 기준으로 제1 및 제2 측면들(SL1,SL2)의 상단들 사이의 거리로 정의될 수 있다. 광학 패턴들(OP) 각각의 두께(TH)는 제3 방향(DR3)을 기준으로 광학 패턴들(OP) 각각의 상면과 하면 사이의 거리로 정의될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 광학 패턴들(OP) 각각의 폭(WT)은 광학 패턴들(OP) 각각의 두께(TH)보다 클 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 광학 패턴들(OP) 각각의 폭(WT)은 광학 패턴들(OP) 각각의 두께(TH)보다 작을 수 있다. 예시적으로, 광학 패턴들(OP) 각각의 폭(WT)은 10 내지 300 마이크로미터(μm)일 수 있다. 광학 패턴들(OP) 각각의 두께(TH))는 3 내지 50 마이크로미터(μm)일 수 있다.
제2 방향(DR2)을 기준으로 h 번째 광학 패턴(OP)의 제1 측면(SL1)의 상단부터 h+1 번째 광학 패턴(OP)의 제1 측면(SL1)의 상단까지의 거리로 정의되는 광학 패턴들(OP)의 피치(PIT)는 20 내지 500 마이크로미터(μm)일 수 있다. 도 6에서 h 번째 광학 패턴(OP)은 좌측에 배치된 광학 패턴(OP)이고, h+1 번째 광학 패턴(OP)은 우측에 배치된 광학 패턴(OP)일 수 있다.
도 7은 도 4에 도시된 광학층의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 제1 및 제2 방향들(DR1,DR2)에 의해 정의되는 2차원 평면을 기준으로 제1 광(L1)의 진행 방향이 설명될 것이다.
도 7을 참조하면, 광원 유닛들(LSU1,LSU2,LSU3) 중 제1 및 제2 광원 유닛들(LSU1,LSU2)이 턴 온되고, 제1 및 제2 광원 유닛들(LSU1,LSU2)에서 생성된 제1 광(L1)이 도광판(LGP)에 제공될 수 있다. 도광판(LGP)에 제공된 제1 광(L1)은 광학 패턴들(OP)에 제공될 수 있다.
제1 광원 유닛(LSU1)에서 생성된 제1 광(L1)은 제1 광원 유닛(LSU1)에 인접한 3개의 제1 광학 패턴들(OP1)에 제공될 수 있다. 제1 광학 패턴들(OP1)에 제공된 제1 광(L1)은 제1 광학 패턴들(OP1) 각각의 제1 및 제2 측면들(SL1,SL2)에서 반사되고 제1 광학 패턴들(OP1) 각각에서 제1 방향(DR1)으로 진행할 수 있다. 따라서, 제1 광원 유닛(LSU1)에서 생성된 제1 광(L1)은 제1 광학 패턴들(OP1)로 정의된 특정 영역들로 가이드될 수 있다.
제2 광원 유닛(LSU2)에서 생성된 제1 광(L1)은 제2 광원 유닛(LSU2)에 인접한 3개의 제2 광학 패턴들(OP2)에 제공될 수 있다. 제2 광학 패턴들(OP2)에 제공된 제1 광(L1)은 제2 광학 패턴들(OP2) 각각의 제1 및 제2 측면들(SL1,SL2)에서 반사되고 제2 광학 패턴들(OP2) 각각에서 제1 방향(DR1)으로 진행할 수 있다. 따라서, 제2 광원 유닛(LSU2)에서 생성된 제1 광(L1)은 제2 광학 패턴들(OP2)로 정의된 특정 영역들로 가이드될 수 있다.
제3 광원 유닛(LSU3)은 오프 상태이므로, 제3 광원 유닛(LSU3)으로부터 제3 광원 유닛(LSU3)에 인접한 3개의 제3 광학 패턴들(OP3)로 제1 광(L1)이 제공되지 않을 수 있다. 다만, 제2 광원 유닛(LSU2)에서 생성된 제1 광(L1)의 일부가 제3 광학 패턴들(OP3)에 제공될 수는 있다. 그러나, 제3 광원 유닛(LSU3)이 턴 오프된 상태이므로, 제3 광학 패턴들(OP3)이 배치된 영역의 휘도는 제1 및 제2 광학 패턴들(OP1,OP2)이 배치된 영역의 휘도보다 상대적으로 매우 낮을 수 있다.
로컬 디밍은 표시 패널(DP)을 소정의 블록들로 구분하고, 블록들 각각에 표시되어야 할 영상의 휘도에 따라서 블록들에 대응하는 광원 유닛들(LSU)을 선택적으로 제어하는 동작으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(DP)은 제1 광학 패턴들(OP1)에 오버랩하는 제1 블록, 제2 광학 패턴들(OP2)에 오버랩하는 제2 블록, 및 제3 광학 패턴들(OP3)에 오버랩하는 제3 블록을 포함할 수 있다.
표시되어야 할 영상을 분석한 결과, 표시 패널(DP)의 제1 및 제2 블록들에 표시되어야 할 영상의 휘도가 높고, 표시 패널(DP)의 제3 블록에 표시되어야 할 영상의 휘도가 낮을 수 있다. 이러한 경우, 제1 및 제2 광원 유닛들(LSU1,LSU2)을 턴 온 시키고, 제3 광원 유닛(LSU3)을 턴 오프 시킴으로서, 제1 광(L1)이 제1 및 제2 광학 패턴들(OP1,OP2)을 따라 가이드될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 블록들의 휘도가 높을 수 있고, 제3 블록의 휘도가 낮을 수 있다.
광학 패턴들(OP)이 배치되지 않을 경우, 제1 광(L1)은 특정 영역들 단위로 가이드되지 않고, 도광판(LGP)의 모든 영역으로 확산될 수 있다. 따라서 로컬 디밍이 어려울 수 있다. 그러나, 광학 패턴들(OP)이 배치됨으로서, 광학 패턴들(OP)에 대응하는 특정 영역들 단위(예를 들어 표시 패널(DP)의 블록 단위)로 제1 광(L1)이 가이드될 수 있으므로, 특정 영역들 단위로 휘도가 제어될 수 있다.
예시적으로, 제1, 제2, 및 제3 광원 유닛들(LSU1,LSU2,LSU3)이 도시되어 설명되었으나, 다른 광원 유닛들(LSU)도 대응하는 블록들의 휘도에 따라서 로컬 디밍을 수행하기 위해 선택적으로 동작할 수 있다.
도 8a, 도 8b, 및 도 8c는 비교 광학층에서 제1 광의 굴절을 예시적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 8a에는 제1 방향(DR1)에서 바라본 도광판(LGP)과 비교 광학층(OL')의 소정의 부분이 도시되었다. 도 8b에는 제1 방향(DR1)에서 바라본 비교 광학층(OL')의 하나의 비교 광학 패턴(OP')의 단면이 도시되었다. 도 8c에는 제2 방향(DR2)에서 바라본 도광판(LGP)과 비교 광학층(OL')의 소정의 부분이 도시되었다.
도 8a 및 도 8c에서 비교 광학 패턴(OP')을 제외한 광원 유닛(LSU), 도광판(LGP), 저굴절층(LRL), 및 광변환층(LCL)은 도 1에 도시된 광원 유닛(LSU), 도광판(LGP), 저굴절층(LRL), 및 광변환층(LCL)과 동일할 수 있다. 따라서, 도 8a 및 도 8c에서 비교 광학 패턴(OP')을 제외한 다른 구성들에 대한 설명은 생략될 것이다.
도 8a를 참조하면, 도광판(LGP) 하부에 배치된 비교 광학층(OL')은 복수 개의 비교 광학 패턴들(OP')을 포함할 수 있다. 비교 광학 패턴들(OP')은 하부로 돌출된 볼록한 형상을 가질 수 있다. 따라서, 비교 광학 패턴들(OP') 각각의 하면은 곡면을 가질 수 있다. 광원 유닛(LSU)에서 생성된 제1 광(L1)은 일측면(S1)을 투과하여 비교 광학 패턴들(OP')에 제공될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 비교 광학 패턴(OP')의 굴절률은 에어층(AIR)의 굴절률보다 크고, 제1 광(L1)은 비교 광학 패턴(OP')과 에어층(AIR) 사이의 경계면에서 반사될 수 있다. 비교 광학 패턴(OP')의 하면이 곡면을 가지므로, 비교 광학 패턴(OP')을 향하는 제1 광(L1)은 비교 광학 패턴(OP')과 에어층(AIR) 사이의 경계면에서 반사되어 상부 방향으로 진행할 수 있다.
도 8c를 참조하면, 일측면(S1)에 인접한 도광판(LGP)의 소정의 부분은 제1 부분(PT1)으로 정의될 수 있다. 제1 부분(PT1)으로 제공된 제1 광(L1)은 비교 광학 패턴(OP')과 에어층(AIR) 사이의 경계면에서 반사되어 상부 방향으로 진행할 수 있다. 상부 방향으로 진행한 제1 광(L1)은 제1 부분(PT1)과 저굴절층(LRL) 사이의 경계면을 향해 진행할 수 있다.
제1 광(L1)의 입사각(θ1)은 저굴절층(LRL)의 굴절률 및 도광판(LGP)의 굴절률에 따른 전반사 임계각(θc)보다 작을 수 있다. 따라서, 제1 광(L1)은 제1 부분(PT1)과 저굴절층(LRL) 사이의 경계면을 투과한 후, 저굴절층(LRL)을 투과하여 광변환층(LCL)에 제공될 수 있다. 제1 광(L1)은 광변환층(LCL)에서 제2 광(L2)으로 변환되어 상부 방향으로 출광될 수 있다.
광원 유닛(LSU)에서 생성된 제1 광(L1)이 도광판(LGP)에 제공될 때, 입광부(S1)에서 광밀도가 가장 높을 수 있다. 일측면(S1)를 통과한 제1 광(L1)이 대광부(S2)를 향해 가이드되지 않고, 비교 광학 패턴(OP')에 의해 반사되어 제1 부분(PT1)에서 출광될 수 있다. 입광부(S1)의 광밀도가 가장 높으므로, 제1 부분(PT1)을 통해 출광되는 광량 역시 증가할 수 있다.
제1 부분(PT1)을 통해 출광되는 광량이 증가함으로써, 제1 부분(PT1)의 휘도가 도광판(LGP)의 다른 부분보다 매우 높아질 수 있다. 따라서, 도광판(LGP)에서 출광되는 광의 균일도가 떨어질 수 있다. 이러한 현상은 제1 부분(PT1)에서 제1 광(L1)이 누설되는 빛샘 현상으로 정의될 수 있다.
도 9a, 도 9b, 도 9c, 및 도 9d는 본 발명의 실시 예에 따른 광학층에서 제1 광의 굴절을 예시적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 9a에는 제1 방향(DR1)에서 바라본 도광판(LGP)과 광학층(OL)의 소정의 부분이 도시되었다. 도 9b에는 제1 방향(DR1)에서 바라본 하나의 광학 패턴(OP)의 단면이 도시되었다.
도 9c에는 제3 방향(DR3)에서 바라본 하나의 광학 패턴(OP)의 소정의 부분이 도시되었다. 도 9c에 도시된 광학 패턴(OP)의 소정의 부분은 일측면(S1)에 인접한 광학 패턴(OP)의 소정의 부분일 수 있다. 도 9d에는 제2 방향(DR2)에서 바라본 도광판(LGP)과 광학층(OL)의 소정의 부분이 도시되었다.
도 9a를 참조하면, 광원 유닛(LSU)에서 생성된 제1 광(L1)은 도광판(LGP)에 제공될 수 있다. 광학층(OL)은 도광판(LGP)과 같은 굴절률을 가지므로, 도광판(LGP)에 제공된 제1 광(L1)은 도광판(LGP)을 투과하여 광학층(OL)에 제공될 수 있다.
도 9b 및 도 9c를 참조하면, 제1 광(L1)은 광학 패턴(OP)에 제공되고, 제2 측면(SL2)과 에어층(AIR) 사이의 경계면의 제1 반사 지점(RP1)에서 반사될 수 있다. 제1 반사 지점(RP1)에서 반사된 제1 광(L1)은 광학 패턴(OP)의 바닥면(BTS)을 향해 진행하고, 바닥면(BTS)과 에이층(AIR) 사이의 경계면의 제2 반사 지점(RP2)에서 반사될 수 있다.
제2 반사 지점(RP2)에서 반사된 제1 광(L1)은 제1 측면(SL1)을 향해 진행하고, 제1 측면(SL1)과 에이층(AIR) 사이의 경계면의 제3 반사 지점(RP3)에서 반사될 수 있다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 제3 방향(DR3)에서 바라봤을 때, 제1 광(L1)은 제1, 제2, 및 제3 반사 지점들(RP1,RP2,RP3)에서 각각 반사되어 제1 방향(DR1)을 따라 진행할 수 있다.
도 9d를 참조하면, 제1 부분(PT1)으로 제공된 제1 광(L1)은 제1, 제2, 및 제3 반사 지점들(RP1,RP2,RP3)에서 각각 반사되어 상부 방향으로 진행할 수 있다. 상부 방향으로 진행한 제1 광(L1)은 도광판(LGP)의 제1 부분(PT1)으로 제공되지 않고, 제1 부분(PT1)보다 일측면(S1)에서부터 더 멀리 떨어진 도광판(LGP)의 제2 부분(PT2)에 제공될 수 있다.
비교 광학 패턴(OP')은 곡면을 가지므로, 제1 광(L1)이 반사되어 제1 부분(PT1)의 상면을 향해 제공될 수 있다. 그러나, 광학 패턴(OP)은 사각형 형상을 가지므로, 제2 방향(DR2)과 소정의 경사각(θs)을 이루고 평평한 경사면을 갖는 제1 및 제2 측면들(SL1,SL2)에 의해 제1 광(L1)이 반사되어 제2 부분(PT2)에 제공될 수 있다.
도 9d에 도시된 제1 광(L1)의 입사각(θ2)은 도 8c에 도시된 제1 광(L1)의 입사각(θ1)보다 클 수 있다. 또한, 제1 광(L1)의 입사각(θ2)은 전반사 임계각(θc)보다 클 수 있다. 따라서, 제1 광(L1)은 도광판(LGP)의 제2 부분(PT2)과 저굴절층(LRL) 사이의 경계면에서 전반사되어 대광부(S2)를 향해 진행할 수 있다. 제1 광(L1)이 제1 부분(PT1)을 통해 출광되지 않고 제2 부분(PT2)에서 반사되어 대광부(S2)를 향해 가이드됨으로써, 제1 부분(PT1)의 빛샘 현상이 줄어들 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(100)는 제1 부분(PT1)에 제공된 제1 광(L1)을 제1 부분(PT1)에서 출광시키지 않고 대광부(S2)를 향해 가이드 함으로써, 빛샘 현상을 줄이고 광 균일도를 향상시킬 수 있다.
도 10은 비교 광학층이 배치된 도광판에서 측정된 휘도와 본 발명의 실시 예에 따른 광학층이 배치된 도광판에서 측정된 휘도를 보여주는 그래프이다.
제1 그래프(G1)는 비교 광학층(OL')이 배치된 도광판(LGP)에서 측정된 휘도를 나타낸다. 제2 그래프(G2)는 본 발명의 실시 예에 따른 광학층(OL)이 배치된 도광판(LGP)에서 측정된 휘도를 나타낸다.
도 10에서 가로축은 거리(단위: mm)를 나타내고 세로축은 휘도(단위: nit)를 나타낸다. 가로축의 거리는 도광판(LGP)의 일측면(S1)을 0으로 했을 때, 도광판(LGP)의 일측면(S1)으로부터 떨어진 거리를 나타낸다. 예시적으로 도광판(LGP)의 길이는 1400mm이며, 설명의 편의를 위해 도광판(LGP)의 400mm까지의 휘도가 도시되었다.
도 10을 참조하면, 제1 그래프(G1)에서 도광판(LGP)의 일측면(S1)에 인접할 수록 휘도가 높아질 수 있다. 예시적으로 제1 부분(PT1)은 도광판(LGP)의 일측면(S1)에서부터 100mm까지의 도광판(LGP)의 부분으로 정의될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 제1 부분(PT1)에서 누설되는 광량이 증가하여 빛샘이 커질 수 있다.
그러나, 제2 그래프(G2)를 참조하면, 제1 부분(PT1)의 광량이 제1 그래프(G1)보다 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 즉, 광학층(OL)이 도광판(LGP) 하부에 배치될 때, 제1 부분(PT1)에서 누설되는 광량이 감소하여 빛샘이 작아질 수 있다. 그 결과, 제1 그래프(G1)보다 제2 그래프(G2)에서, 광 균일도가 향상될 수 있다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 광학층들의 구성들을 도시한 도면들이다.
설명의 편의를 위해, 광학층들(OL1~OL4) 각각의 일부분의 단면이 도시되었다. 이하, 도 5 및 도 6에 도시된 광학층(OL)과 다른 구성을 위주로 도 11 내지 도 14에 도시된 광학층들(OL1~OL4)의 구성이 설명될 것이며, 동일한 구성은 동일한 부호를 사용하여 도시하였다.
도 11을 참조하면, 광학층(OL1)은 베이스 층(BL) 및 베이스 층(BL)으로부터 돌출된 복수 개의 광학 패턴들(OP1_1)을 포함할 수 있다. 광학 패턴들(OP1_1)은 역사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
광학 패턴들(OP1_1)은 도 5에 도시된 광학 패턴들(OP)과 달리 제2 방향(DR2)으로 서로 이격되지 않고 서로 접촉할 수 있다. 예를 들어, 광학 패턴들(OP1_1) 중 서로 인접한 광학 패턴들(OP1_1)의 양측면들(SL1,SL2)의 상단들은 서로 접촉할 수 있다. 즉, h 번째 광학 패턴(OP1_1)의 제2 측면(SL2)의 상단은 h+1 번째 광학 패턴(OP1_1)의 제1 측면(SL1)의 상단에 접촉할 수 있다.
도 12를 참조하면, 광학층(OL2)은 베이스 층(BL) 및 베이스 층(BL)으로부터 돌출된 복수 개의 광학 패턴들(OP2_1)을 포함할 수 있다. 광학 패턴들(OP2_1)은 사각형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 패턴들(OP2_1)은 역사다리꼴 형상을 가지며, 광학 패턴들(OP2_1) 각각의 양측면들(SL1_1, SL2_1)은 서로 비대칭할 수 있다.
구체적으로, 제2 방향(DR2)을 기준으로 광학 패턴들(OP2_1) 각각의 폭은 하부로 갈수록 작아질 수 있다. 광학 패턴들(OP2_1) 각각의 제1 측면(SL1_1)은 제2 방향(DR2)에 대해 수직하게 연장할 수 있다. 광학 패턴들(OP2_1) 각각의 제2 측면(SL2_1)은 제2 방향(DR2)과 경사각(θs)을 이루는 경사면일 수 있다.
도 13을 참조하면, 광학층(OL3)은 베이스 층(BL) 및 베이스 층(BL)으로부터 돌출된 복수 개의 광학 패턴들(OP3_1)을 포함할 수 있다. 광학 패턴들(OP3_1)은 역사다리꼴 형상을 가지며, 광학 패턴들(OP3_1) 각각의 양측면들(SL1_2, SL2_2)은 서로 비대칭할 수 있다.
광학 패턴들(OP3_1)은 도 12에 도시된 광학 패턴들(OP2_1)과 반대 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 광학 패턴들(OP3_1) 각각의 제1 측면(SL1_2)은 제2 방향(DR2)과 경사각(θs)을 이루는 경사면일 수 있다. 광학 패턴들(OP3_1) 각각의 제2 측면(SL2_2)은 제2 방향(DR2)에 대해 수직하게 연장할 수 있다.
도 14를 참조하면, 광학층(OL4)은 베이스 층(BL) 및 베이스 층(BL)으로부터 돌출된 복수 개의 광학 패턴들(OP4_1)을 포함할 수 있다. 광학 패턴들(OP4_1)은 사각형 형상을 가지며, 구체적으로, 직사각형 형상을 가질 수 있다. 따라서, 광학 패턴들(OP3_1) 각각의 제1 측면(SL1_3) 및 제2 측면(SL2_3)은 제2 방향(DR2)에 대해 수직하게 연장할 수 있다.
도 11 내지 도 14에 도시된 광학 패턴들(OP1_1~OP4_1)의 양측면들(SL1~SL1_3, SL2~SL2_3)은 곡면을 갖지 않고, 평평한 경사면을 가지므로, 도 5 및 도 6에 도시된 광학 패턴들(OP)과 같이, 제1 광(L1)을 반사시켜 제2 부분(PT2)으로 진행시킬 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 DP: 표시 패널
GD: 게이트 구동부 DD: 데이터 구동부
PCB: 인쇄 회로 기판 FPC: 연성 회록 기판
S-IC: 소스 구동칩 BLU: 백라이트 유닛
OS: 광학 시트 LS: 광원
LSB: 광원 기판 LSU: 광원 유닛
LGP: 도광판 LRL: 저굴절층
LCL: 광변환층 OL: 광학층
BS: 베이스층 OP: 광학 패턴
S1,S2: 입광부 및 대광부 SL1,SL2: 제1 및 제2 측면

Claims (25)

  1. 도광판;
    상기 도광판 상에 배치된 저굴절층;
    상기 저굴절층 상에 배치된 광변환층;
    상기 도광판의 일측면에 인접한 광원; 및
    상기 도광판 하부에 배치되고, 상기 일측면과 교차하는 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수 개의 광학 패턴들을 포함하고,
    상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들은 사각형 형상을 갖는 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광판 하부에 배치된 베이스 층을 더 포함하고,
    상기 광학 패턴들은 상기 베이스 층으로부터 하부를 향해 돌출된 백라이트 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 층은 상기 도광판의 하면에 접촉하고, 상기 베이스 층 및 상기 광학 패턴들은 일체로 형성되는 백라이트 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 베이스 층 및 상기 광학 패턴들은 상기 도광판과 같은 굴절률을 갖는 백라이트 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들은 역사다리꼴 형상을 갖는 백라이트 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 역사다리꼴 형상의 양 빗변들로 정의되는 상기 광학 패턴들 각각의 양측면들은 서로 대칭되는 백라이트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 양측면들 중 제1 측면은 상기 제2 방향과 60도보다 크거나 갖고 90도보다 작은 각도를 이루는 경사면을 갖는 백라이트 유닛.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 방향을 기준으로 상기 양측면들의 상단들 사이의 거리로 정의되는 상기 광학 패턴들 각각의 폭은 상기 도광판의 하면에 수직한 제3 방향을 기준으로 상기 광학 패턴들 각각의 두께보다 큰 백라이트 유닛.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 방향을 기준으로 상기 양측면들의 상단들 사이의 거리로 정의되는 상기 광학 패턴들 각각의 폭은 상기 도광판의 하면에 수직한 제3 방향을 기준으로 상기 광학 패턴들 각각의 두께보다 작은 백라이트 유닛.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 방향을 기준으로 상기 양측면들의 상단들 사이의 거리로 정의되는 상기 광학 패턴들 각각의 폭은 10 내지 300 마이크로미터이고, 상기 도광판의 하면에 수직한 제3 방향을 기준으로 상기 광학 패턴들 각각의 두께는 3 내지 50 마이크로미터인 백라이트 유닛.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 방향을 기준으로 상기 광학 패턴들 중 h 번째 광학 패턴의 제1 측면의 상단부터 h+1 번째 광학 패턴의 제1 측면의 상단까지의 거리로 정의되는 상기 광학 패턴들의 피치는 20 내지 500 마이크로미터인 백라이트 유닛.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 제2 방향으로 배열된 복수 개의 광원 유닛들을 포함하고,
    상기 광학 패턴들의 개수는 상기 광원 유닛들의 개수보다 많은 백라이트 유닛.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 저굴절층은 상기 도광판의 상면에 접촉하고, 상기 광변환층은 상기 저굴절층의 상면에 접촉하는 백라이트 유닛.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 저굴절층은 상기 도광판보다 작은 굴절률을 갖고, 상기 광변환층은 상기 도광판보다 큰 굴절률을 갖는 백라이트 유닛.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 제1 색을 갖는 제1 광을 생성하고, 상기 광변환층은 상기 제1 광을 제2 색을 갖는 제2 광으로 변환하는 백라이트 유닛.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 패턴들은 상기 제2 방향으로 서로 이격된 백라이트 유닛.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들 중 서로 인접한 광학 패턴들의 양측면들의 상단들은 서로 접촉하는 백라이트 유닛.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들은 역사다리꼴 형상을 갖고, 상기 역사다리꼴의 양 빗변들로 정의되는 상기 광학 패턴들 각각의 양측면들은 서로 비대칭되는 백라이트 유닛.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들은 직사각형 형상을 갖는 백라이트 유닛.
  20. 도광판;
    상기 도광판 상에 배치된 저굴절층;
    상기 저굴절층 상에 배치된 광변환층;
    상기 도광판의 일측면에 인접한 광원; 및
    상기 도광판 하부에 배치된 베이스층; 및
    상기 베이스 층으로부터 하부로 돌출된 복수 개의 광학 패턴들을 포함하고,
    상기 광학 패턴들은 상기 일측면과 교차하는 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되며, 상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들은 직사각형 형상을 갖는 백라이트 유닛.
  21. 표시 패널;
    상기 표시 패널 하부에 배치된 도광판;
    상기 표시 패널과 상기 도광판 사이에 배치된 저굴절층;
    상기 표시 패널과 상기 저굴절층 사이에 배치된 광변환층;
    상기 도광판의 일측면에 인접한 광원; 및
    상기 도광판 하부에 배치되고, 상기 일측면과 교차하는 제1 방향으로 연장하고, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열된 복수 개의 광학 패턴들을 포함하고,
    상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들은 사각형 형상을 갖는 표시 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 도광판 하부에 배치되고, 상기 도광판의 하면에 접촉하는 베이스 층을 더 포함하고,
    상기 광학 패턴들은 상기 베이스 층으로부터 하부를 향해 돌출되고, 상기 베이스 층 및 상기 광학 패턴들은 상기 도광판과 같은 굴절률을 갖는 표시 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 제1 방향에서 바라봤을 때, 상기 광학 패턴들은 역사다리꼴 형상을 갖고, 상기 역사다리꼴의 양 빗변들로 정의되는 상기 광학 패턴들 각각의 양측면들은 서로 대칭되는 표시 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 양측면들 중 제1 측면은 상기 제2 방향과 60도보다 크거나 갖고 90도보다 작은 각도를 이루는 경사면을 갖는 표시 장치.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 제2 방향으로 배열된 복수 개의 광원 유닛들을 포함하고,
    상기 광학 패턴들의 개수는 상기 광원 유닛들의 개수보다 많은 표시 장치.
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