KR20180083031A

KR20180083031A - 표시 장치

Info

Publication number: KR20180083031A
Application number: KR1020170004380A
Authority: KR
Inventors: 배광수; 방정석; 오민정; 윤해주; 조돈찬
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2018-07-20
Also published as: US20180196302A1

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 모듈, 광을 생성하는 광원, 적어도 일측이 상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 광원으로부터 제공받은 상기 광을 상기 표시 모듈을 향하도록 가이드하는 도광 기판, 및 상기 도광 기판의 상부에 배치되는 광학 필터를 포함하고, 상기 광학 필터는 상기 도광 기판의 상면과 접촉하는 제1 서브 절연막, 상기 도광 기판의 상기 상면으로부터 상부로 이격되는 제2 서브 절연막 및 상기 제1 서브 절연막과 상기 제2 서브 절연막을 연결하는 제3 서브 절연막을 포함하는 제1 절연막, 상기 제1 절연막의 상부에 배치되어 상기 제2 서브 절연막과 접촉하는 제2 절연막, 및 상기 도광 기판으로부터 제공되는 광을 선택적으로 투과 및 반사하는 제1 액정층을 포함하고, 상기 제1 액정층은 상기 제2 서브 절연막, 상기 제3 서브 절연막 및 상기 제2 절연막에 의하여 둘러싸인 폐공간으로 정의되는 제1 공동들 각각의 내부에 배치된다.

Description

표시 장치{DISPLAY APPARATUS}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두께가 감소된 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 표시장치는 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널 및 광을 생성하여 표시 패널에 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다.

엣지형 백라이트 유닛은 광을 생성하는 광원, 광원으로부터 제공받은 광을 표시 패널이 배치된 상부 방향으로 가이드 하는 도광판, 및 도광판와 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 두께가 감소되고, 광 효율성 및 색 재현성이 향상된 표시 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 영상을 표시하는 표시 모듈, 광을 생성하는 광원, 적어도 일측이 상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 광원으로부터 제공받은 상기 광을 상기 표시 모듈을 향하도록 가이드하는 도광 기판, 및 상기 도광 기판의 상부에 배치되는 광학 필터를 포함하고, 상기 광학 필터는, 상기 도광 기판의 상면과 접촉하는 제1 서브 절연막, 상기 도광 기판의 상기 상면으로부터 상부로 이격되는 제2 서브 절연막 및 상기 제1 서브 절연막과 상기 제2 서브 절연막을 연결하는 제3 서브 절연막을 포함하는 제1 절연막, 상기 제1 절연막의 상부에 배치되어 상기 제2 서브 절연막과 접촉하는 제2 절연막, 및 상기 도광 기판으로부터 제공되는 광을 선택적으로 투과 및 반사하는 제1 액정층을 포함하고, 상기 제1 액정층은 상기 제2 서브 절연막, 상기 제3 서브 절연막 및 상기 제2 절연막에 의하여 둘러싸인 폐공간으로 정의되는 제1 공동들 각각의 내부에 배치된다.

상기 제1 액정층은 제1 액정 피치를 갖는 복수의 제1 액정 분자들을 포함하고, 상기 제1 액정 분자들 각각은 콜레스테릭 액정 분자이다.

상기 제1 액정층은 상기 도광 기판으로부터 제공되는 광 중 제1 파장 대역 내의 광을 반사하고, 상기 제1 파장 대역 이외의 광을 투과한다.

상기 표시 모듈은, 상기 광학 필터 상에 배치되어 상기 광학 필터로부터 투과된 광의 어느 한 성분의 위상을 λ/4만큼 지연시키는 위상차 필름, 상기 위상차 필름의 상부에 배치되어 상기 위상차 필름과 대향하는 봉지 기판 및 상기 위상차 필름 및 상기 봉지 기판 사이에 개재되는 네마틱 액정층을 포함한다.

상기 네마틱 액정층은 복수의 네마틱 액정 분자들을 포함한다.

상기 제1 액정층은 경화성 폴리머를 더 포함한다.

상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막 사이에 상기 제1 공동들과 인접한 제2 공동들이 정의되고, 상기 제2 공동들 각각의 내부에 배치되고, 상기 도광 기판으로부터 제공되는 광을 선택적으로 투과 및 반사하는 제2 액정층을 포함하고, 상기 제2 액정층은 상기 제1 액정 피치와 상이한 제2 액정 피치를 갖는 복수의 제2 액정 분자들을 포함하고, 상기 제2 액정 분자들 각각은 콜레스테릭 액정 분자이다.

상기 제2 액정층은, 상기 도광 기판으로부터 제공되는 광 중 제2 파장 대역 내의 광을 반사하고, 상기 제2 파장 대역 이외의 광을 투과한다.

상기 표시 모듈은, 상기 봉지 기판 및 상기 네마틱 액정층 사이에 배치되는 편광층; 및 상기 봉지 기판 및 상기 편광층 사이에 배치되고, 복수의 양자점들을 더 포함하는 광변환 부재를 더 포함한다.

상기 표시 모듈은 상기 봉지 기판의 상부에 배치되는 편광층을 더 포함한다.

상기 광학 필터는, 상기 제2 절연막의 상면과 접촉하는 제4 서브 절연막, 상기 제2 절연막의 상기 상면으로부터 상부로 이격되는 제5 서브 절연막 및 상기 제4 서브 절연막과 상기 제5 서브 절연막을 연결하는 제6 서브 절연막을 포함하는 제3 절연막, 상기 제3 절연막 상부에 배치되어, 상기 제5 서브 절연막과 접촉하는 제4 절연막, 및 상기 제1 액정층으로부터 제공되는 광을 선택적으로 투과 및 반사하는 제3 액정층을 포함하고, 상기 제3 액정층은 상기 제5 서브 절연막, 상기 제6 서브 절연막 및 상기 제4 절연막에 의하여 둘러싸인 폐공간으로 정의되는 제3 공동들 각각의 내부에 배치된다.

상기 제1 액정층은 제1 액정 피치를 갖는 복수의 제1 액정 분자들을 포함하고, 상기 제3 액정층은 상기 제1 액정 피치와 상이한 제3 액정 피치를 갖는 복수의 제3 액정 분자들을 포함하고, 상기 제1 액정 분자들 및 상기 제3 액정 분자들 각각은 콜레스테릭 액정 분자이다.

상기 제3 액정층은 상기 제1 액정층으로부터 제공되는 광 중 제3 파장 대역 내의 광을 반사하고, 상기 제3 파장 대역 이외의 광을 투과한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 액정층은 상기 제3 액정층과 평면상에서 중첩한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 액정층은 상기 제3 액정층과 평면 상에서 중첩하지 않는다.

상기 제1 액정층 및 상기 제3 액정층은 제1 액정 피치를 갖는 복수의 제1 액정 분자들을 포함하고, 상기 제1 액정 분자들 각각은 콜레스테릭 액정 분자이다.

상기 제3 서브 절연막은 원통형 형상을 갖고, 하부에서 상부를 향할수록 상기 공동들 각각의 지름이 증가한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 상기 광학 모듈 하부에 배치되는 반사 부재를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 투과된 광의 어느 한 성분의 위상을 λ/4만큼 지연시키는 위상차 필름을 포함하고, 영상을 표시하는 표시 모듈, 광을 생성하는 광원, 상기 위상차 필름의 하부에 배치되고, 적어도 일측이 상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 광원으로부터 제공받은 광을 상기 표시 모듈을 향하도록 가이드하는 도광 기판, 및 상기 도광 기판의 상부에 배치되는 광학 필터를 포함하고, 상기 광학 필터는, 상기 도광 기판의 상면과 접촉하는 제1 서브 절연막, 상기 도광 기판의 상기 상면으로부터 상부로 이격되는 제2 서브 절연막 및 상기 제1 서브 절연막과 상기 제2 서브 절연막을 연결하는 제3 서브 절연막을 포함하는 제1 절연막, 및 상기 도광 기판으로부터 제공되는 광을 선택적으로 투과 및 반사하는 제1 액정층을 포함하고, 상기 제1 액정층은 상기 제2 서브 절연막, 상기 제3 서브 절연막 및 상기 위상차 필름에 의하여 둘러싸인 공간으로 정의되는 제1 공동들 각각의 내부에 배치된다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 표시 장치의 두께가 감소되고, 광 효율성 및 색 재현성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ'선의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 표시 모듈의 확대 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 광학 모듈의 확대 단면도이다.
도 5는 도광 기판의 정면도이다.
도 6은 광학 필터의 배면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 A 영역의 확대 사시도이다.
도 8은 제1 액정층의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 모듈의 확대 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 모듈의 확대 단면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 모듈의 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 모듈의 확대 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 모듈의 확대 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자, 제 1 구성요소 또는 제 1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자, 제 2 구성요소 또는 제 2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ'선의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 제1 방향(DR1)으로 단변을 갖고, 제2 방향(DR2)으로 장변을 갖는 직사각형 형상을 갖는다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 이에 한정되지 않고, 다양한 형상을 가질 수 있다.

표시 장치(1000)는 표시 모듈(100), 백라이트 유닛(BLU) 및 수납 부재(500)를 포함한다.

설명의 편의를 위해, 표시 장치(1000)에서 영상이 제공되는 방향을 상부 방향으로 정의하고, 상부 방향의 반대 방향을 하부 방향으로 정의한다. 본 실시 예에서는, 상부 및 하부 망향은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 직교하는 방향으로 정의되는 제3 방향(DR3)과 평행하다. 제3 방향(DR3)은 후술할 구성 요소들의 전면과 배면을 구분하는 기준 방향일 수 있다. 그러나, 상부 방향이나 하부 방향은 상대적인 개념으로서, 다른 방향으로 변환될 수 있다.

100100표시 모듈(100)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공받은 광을 이용하여 영상을 표시한다.

상기 평면 상에서, 표시 모듈(100)에 영상이 표시되는 표시 영역(DA) 및 영상이 표시되지 않는 비표시 영역(NDA)이 정의된다. 표시 영역(DA)은 상기 평면 상에서 표시 모듈(100)의 중앙에 정의된다.비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러싸도록 정의된다. 이하 도 3에서 표시 모듈(100)에 관하여 보다 상세히 설명된다.

백라이트 유닛(BLU)은 표시 모듈(100)의 하부에 배치되어, 표시 모듈(100)로 광을 제공한다. 본 실시 예에 따르면, 백라이트 유닛(BLU)은 에지형 백라이트 유닛일 수 있다.

백라이트 유닛(BLU)은 광원(LS), 광학 모듈(200) 및 반사 부재(300)를 포함한다.

광원(LS)은 제1 방향(DR1)에서 광학 모듈(200)의 일측에 배치된다. 그러나, 본 발명은 광원(LS)의 위치에 한정되지 않고, 광학 모듈(200)의 측면들 중 적어도 어느 한 측면과 인접하게 배치될 수 있다.

광원(LS)은 복수의 광원 유닛들(LSU) 및 광원 기판(LSS)을 포함한다. 광원 유닛들(LSU)은 표시 모듈(100)에 제공되지 위한 광을 생성하여 광학 모듈(200)에 제공한다.

본 실시 예에 따르면, 광원 유닛들(LSU)은 LED(Light Emitting Diede)이 점광원으로서 사용된 형태일 수 있다. 그러나, 본 발명의 광원 유닛들(LSU)의 종류에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명은 광원 유닛들(LSU)의 개수에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 광원 유닛(LSU)은 복수개가 아닌 하나의 LED가 점광원으로서 제공되거나, 복수의 LED 그룹들로 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 광원 유닛들(LSU)은 선광원 일 수 있다.

광원 유닛들(LSU)은 광원 기판(LSS) 상에 실장될 수 있다. 광원 기판(LSS)은 제1 방향(DR1)에서 광학 부재(200)의 상기 일측과 마주보도록 배치되어 제2 방향(DR2)으로 연장된다. 광원 기판(LSS)에는 광원 유닛들(LSU)에 전원을 공급하고 제어하는 배선들이 인쇄될 수 있다. 광원 기판(LSS)은 광원 유닛들(LSU)에 연결된 광원 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 광원 제어부(미도시)는 표시 부재(100)에 표시되는 영상을 분석하여 로컬 디밍 신호를 출력하고, 상기 로컬 디밍 신호에 응답하여 광원 유닛들(LSU)이 생성하는 광의 휘도를 제어할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에서는, 광원 제어부(미도시)가 별도의 회로 기판에 실장되어 제공될 수 있으며, 그 위치가 특별히 한정되는 것은 아니다.

광학 모듈(200)은 표시 모듈(100)의 하부에 배치된다. 광학 모듈(200)은 도광 기판(210) 및 광학 필터(220)을 포함한다. 광학 모듈(200)은 도광 기판(210) 및 광학 필터(220)가 결합된 형태로 제공될 수 있다.

도광 기판(210)은 판 형상을 가질 수 있다. 도광 기판(210)은 광원(LS)으로부터 제공받은 광의 진행 방향을 표시 모듈(100)이 배치된 사부 방향으로 향하도록 변경시킨다. 도면에 도시되지 않았으나, 도광 기판(210)은 도광 기판(210)의 하면에 형성되는 확산 패턴(미도시)을 포함할 수 있다.

제1 방향(DR1)에서 도광 기판(210)의 일측에 광원(LS)이 배치될 수 있다. 도광 기판(210)의 측면들 중 광원(LS)과 인접한 일측면은 입광면으로 정의된다. 또한, 도광 기판(210)의 측면들 중 상기 입광면과 대향하는 일 측면은 대광면으로 정의된다. 즉, 입광면은 제1 방향(DR1)에서 도광 기판(210)의 일측에 배치되고, 대광면은 도광 기판(210)의 타측에 배치된다. 그러나, 본 발명은 광원(LS)의 위치에 한정되지 않고, 도광 기판(210)의 측면들 중 적어도 어느 한 측면과 인접하게 배치될 수 있다.

도광 기판(210)은 가시 광선 영역에서 광 투과율이 높은 물질을 포함한다. 예시적으로, 도광 기판(210)는 글라스 재질을 포함할 수 있다.

광학 필터(220)는 도광 기판(210) 및 표시 모듈(100) 사이에 배치된다. 광학 필터(220)는 도광 기판(210)으로부터 제공되는 광의 방향을 상부로 집광하며, 도광 기판(210)으로부터 제공되는 광을 선택적으로 투과 및 반사시킨다. 이하, 도 4 내지 도 10에서 도광 기판(210) 및 광학 필터(220)에 관하여 보다 상세히 설명된다.

도면에 도시되지 않았으나, 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치(1000)는 몰드 프레임(미도시)를 더 포함할 수 있다. 몰드 프레임(미도시)는 광학 모듈(200)의 상부에 배치되며, 광학 모듈(200)의 상면 상에서 가장 자리 영역에 대응될 수 있다. 몰드 프레임(미도시)는 표시 모듈(100)를 고정하는 역할을 한다.

도광 기판(210)의 하부에는 반사 부재(500)가 배치된다. 반사 부재(500)는 도광 기판(210)의 하부로 방출되는 광을 상부 방향으로 반사 시킨다. 반사 부재(500)는 광을 반사하는 물질을 포함한다. 예시적으로, 반사 부재(500)는 알루미늄을 포함할 수 있다.

수납 부재(400)는 표시 장치(1000)의 최하단에 배치되어 백라이트 유닛(BLU)을 수납한다. 수납 부재(400)는 바닥부(410) 및 바닥부(410)와 연결된 복수의 측벽부들(420)을 포함한다. 본 발명의 실시 예에서는, 수납 부재(400)의 측벽부들(420) 중 어느 하나의 내측면 상에 광원(LS)이 배치될 수 있다. 수납 부재(400)는 강성을 갖는 금속을 포함할 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 표시 모듈의 확대 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 표시 모듈(100)은 광학 모듈(200)의 상부에 배치되어, 표시 영역(DA)을 통하여 영상을 표시한다. 표시 모듈(100)은 수광형 표시 패널을 포함할 수 있다. 예시적으로, 본 발명의 실시 예에 따르면, 표시 모듈(100)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display panel)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 표시 모듈(100)은 제1 기판(110), 제2 기판(120), 편관층(130) 및 네마틱 액정층(NLC)을 포함할 수 있다.

제1 기판(110)은 표시 모듈(100)의 최 하단에 배치된다. 제1 기판(110)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공되는 광을 용이하게 전달하도록 광 투과성이 높은 재질로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면 제1 기판(110)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공되는 광의 일성분의 위상을 λ/4만큼 지연시키는 위상차 필름(110)일 수 있다. 즉, 제1 기판(110)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제1 기판(110)으로 제공되는 광의 편광 상태를 전환시키는 역할을 한다. 예시적으로, 제1 기판(110)은 백라이트 유닛(BLU)으로부터 제공되는 광을 원형 편광 상태에서 선형 편광 상태로 전환시킬 수 있다. 제1 기판(110)은 소정의 방향을 갖는 광축(미도시)을 가질 수 있다. 이하, 후술되는 도면에서 제1 기판(110)은 위상차 필름(110)으로 설명될 것이다.

도시되지 않았으나, 상기 평면 상에서 제1 기판(110)에 적어도 하나의 화소 영역(미도시) 및 화소 영역에 인접한 비화소 영역(미도시)이 정의된다. 본 실시 예에서, 화소 영역(미도시)은 복수로 구비되며, 비화소 영역(미도시)은 화소 영역들 사이에 정의될 수 있다.

제1 기판(110)의 화소 영역들(미도시)에는 화소들(미도시)이 각각 배치될 수 있다. 화소들(미도시)은 복수의 화소 전극들(미도시) 및 화소 전극들과 일대일 대응하여 전기적으로 연결된 복수의 박막 트랜지스터들(미도시)을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터들은 화소 전극들과 각각 연결되어 각 화소 전극에 제공되는 구동 신호를 스위칭할 수 있다.

제2 기판(120)은 제1 기판(110)의 상부에 배치되어 제1 기판(110)과 대향한다. 제2 기판(120) 및 제1 기판(110) 사이에 네마틱 액정층(NLC)이 개재될 수 있다. 즉, 제2 기판(120)은 네마틱 액정층(NLC)을 봉지하는 봉지 기판(120)일 수 있다. 후술되는 도면들에서, 제2 기판(120)은 봉지 기판(120)으로 설명될 것이다.

액정층(NLC)은 소정의 방향으로 배열되는 복수의 네마틱 액정 분자들(NLCM)을 포함한다. 제2 기판(120)은 화소 전극들과 함께 네마틱 액정 분자들(NLCM)의 배열을 제어하기 위한 전계를 형성하는 공통 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 표시 모듈(100)은 네마틱 액정층(NLC)을 구동하여 상부 방향인 제3 방향(DR3)으로 영상을 표시한다.

도시되지 않았으나, 표시 모듈(100)에는 구동 신호를 제공하는 구동칩, 구동칩이 실장되는 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package) 및 테이프 캐리어 패키지를 통해 상기 표시 모듈(100)과 전기적으로 연결되는 인쇄 회로 기판이 제공될 수 있다.

편광층(130)은 제2 기판(120)의 상부에 배치된다. 편광층(130)은 소정의 방향을 갖는 흡수축(미도시)을 가질 수 있다. 표시 장치(1000)의 표시 모드가 명 상태일 경우, 편광층(130)은 광을 투과시키고, 표시 장치(1000)의 표시 모드가 암 상태일 경우, 편광층(130)은 광을 흡수한다.

네마틱 액정 분자들(NLCM)의 배열 모드에 따라, 제1 기판(110)의 광축과 편광층(130)의 흡수축이 이루는 각도가 설정될 수 있다. 예시적으로, 제1 기판(110)의 광축은 상기 평면 상에서 편광층(130)의 흡수축과 수직할 수 있다.

이하, 광학 모듈(200)에 관하여 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명된다.

도 4는 도 2에 도시된 광학 모듈의 확대 단면도이고, 도 5는 광학 모듈의 분해 사시도이다. 도 6은 제2 절연막의 배면도이고, 도 7은 도광 기판의 정면도이다. 도 8은 제1 절연막의 배면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 A 영역의 확대 사시도이다.

도 4, 도 5, 도 7 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 광학 모듈(200)은 도광 기판(210) 및 광학 필터(220)가 결합된 형태를 갖는다.

상기 평면 상에서, 도광 기판(210)에 복수의 하부 중앙 영역들(DCA) 및 주변 영역(SA)이 정의된다. 본 실시 예에 따르면, 하부 중앙 영역(DCA)는 원 형상을 가질 수 있다. 주면 영역(SA)은 하부 중앙 영역(DCA)을 둘러싸는 형상을 갖는다. 구체적으로, 주변 영역(SA)은 평면 상에서 복수의 링 영역들(RA) 및 링 영역들(RA)을 제외한 접촉 영역(CTA)을 포함한다. 링 영역들(RA)은 하부 중앙 영역(DCA) 각각을 둘러싸는 고리 형상을 갖는다.

본 실시 예에 따르면, 도광 기판(210)은 제1 굴절률(n1)을 갖는다. 예시적으로, 도광 기판(210)가 글라스 재질을 포함하는 경우, 제1 굴절률(n1)을 1.2 이상 1.7 이하일 수 있다.

광학 필터(220)는 제1 절연막(221), 제2 절연막(222) 및 제1 액정층(LC1)을 포함한다. 제1 절연막(221)은 도광 기판(210) 상에 배치된다. 제1 절연막(221)은 평면 상에서 일체의 형상을 갖는다.

제1 절연막(221)의 굴절률은 도광 부재(210)의 굴절률보다 크거나 같다. 즉, 제1 절연막(221)은 제1 굴절률(n1)보다 크거나 같은 제2 굴절률(n2)을 갖는다. 예시적으로, 제2 굴절률(N2)은 1.5 이상 1.8 이하일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 절연막(221)은 실리콘 나이트라이드(SiNx)일 수 있다.

도 6을 더 참조하면, 제2 절연막(222)은 제1 절연막(221) 상에 배치된다. 본 실시 예에 따르면, 제2 절연막(222)의 굴절률은 도광 기판(210)의 굴절률과 동일할 수 있다. 즉, 제2 절연막(222)은 제1 굴절률(n1)을 가질 수 있다. 예시적으로, 제2 절연막(222)은 유기 물질을 포함할 수 있다.

본 실시 예에서는 제2 절연막(222)의 굴절률이 제1 굴절률(n1)을 가지나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제2 절연막(222)의 굴절률은 제2 굴절률(n2)보다 작은 값을 갖는 범위 내에서 제1 굴절률(n1)과 동일하지 않을 수 있다.

평면 상에서, 제2 절연막(222)에 복수의 상부 중앙 영역들(UCA)이 정의된다. 상부 중앙 영역들(UCA) 각각의 지름은 하부 중앙 영역들(DCA) 각각의 지름보다 크다. 구체적으로, 상부 중앙 영역(UCA)은 평면 상에서 하부 중앙 영역(DCA) 및 링 영역(RA)과 전면적으로 중첩한다. 즉, 상부 중앙 영역들(UCA)을 제외한 제2 절연막(222) 상의 영역들은 접촉 영역들(CTA)와 전면적으로 중첩한다.

도 8을 더 참조하면, 제1 절연막(221)은 제1 서브 절연막(S1), 제2 서브 절연막(S2) 및 제3 서브 절연막(S3)을 포함한다. 제1 서브 절연막(S1), 제2 서브 절연막(S2) 및 제3 서브 절연막(S3)은 서로 연결되어 일체의 형상을 갖는다.

제1 서브 절연막(S1)은 하부 중앙 영역(DCA)과 중첩하여 도광 기판(210)의 상면과 접촉한다. 제2 서브 절연막(S2)은 접촉 영역(CTA)과 중첩하여 도광 기판(210)의 상면으로부터 상부로 이격되고, 제2 절연막(222)의 하면과 접촉한다. 제3 서브 절연막(S3)은 평면 상에서 링 영역(RA)과 중첩하고, 제1 서브 절연막(S2)과 제2 서브 절연막(S2)을 연결한다. 제3 서브 절연막(S3)은 원통형 형상을 갖는다. 제1 서브 절연막(S1)은 제2 서브 절연막(S2)과 평면상에서 중첩되지 않는다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 절연막(221) 및 제2 절연막(222) 사이에 복수의 제1 공동들(CV, Cavity)이 정의될 수 있다. 제1 공동들(CV1) 각각은 제1 서브 절연막(S1), 제2 서브 절연막(S2), 제3 서브 절연막(S3) 및 제2 절연막(222)의 하면에 의하여 형성되는 폐공간으로 정의된다. 제1 공동들(CV1)은 단면 상에서 제1 공간(AR)에 의하여 둘러싸일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 서브 절연막(S1)이 배치되는 하부 중앙 영역(DCA) 이 제2 서브 절연막(S2)이 배치되는 상부 중앙 영역(UCA)보다 작은 면적을 가지므로, 제1 공동(CV1)을 정의하는 상부면의 면적은 제1 공동(CV1)을 정의하는 바닥면의 면적보다 넓다. 따라서, 공동을(CV)을 정의하는 제2 절연막(S2)은 경사면을 포함할 수 있다. 즉, 제2 서브 절연막(S2)은 하부에서 상부를 향할수록 지름이 증가하는 원통형 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 제2 서브 절연막(S2)이 도광 기판(210)의 상면과 이루는 경사각(θ)은 55도 이상 65도 이하의 값을 가질 수 있다. 바람직한 실시 예로서, 제2 서브 절연막(S2)이 도광 기판(210)의 상면과 이루는 경사각(θ)은 60도 일 수 있다.

제1 액정층(LC1)은 제1 공동들(CV1) 각각에 개재된다. 제1 액정층(LC1)은 복수의 제1 액정 분자들(LCM1)을 포함한다. 제1 액정 분자들(LCM1)은 콜레스테릭 액정일 수 있다.

제1 액정층(LC1)은 경화성 폴리머를 더 포함할 수 있다. 제1 액정층(LC1)의 굴절률은 도광 기판(210)의 굴절률과 동일할 수 있다. 즉, 제1 액정층(LC1)은 제1 굴절률(n1)을 가질 수 있다. 따라서, 도광 기판(210)으로 제공된 광은 제1 액정층(LC1) 및 제2 절연막(222) 내부로 입사될 수 있다. 제1 액정층(LC1)에 입사된 광은 제2 서브 절연막(S2)에서 반사되어, 상부 방향으로 집광될 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 제1 액정층(LC1)이 제1 굴절률(n1)을 가지나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 다르면, 제1 액정층(LC1)이 갖는 굴절률의 크기는 제2 굴절률(n2)보다 작은 값을 갖는 범위 내에서 제1 굴절률(n1)과 상이할 수 있다.

제1 공간(AR)의 굴절률은 도광 기판(210)의 굴절률 보다 작다. 즉, 제1 공간(AR)은 제1 굴절률(n1)보다 작은 제3 굴절률(n3)을 갖는다. 예시적으로, 제1 공간(AR)이 에어갭인 경우, 제3 굴절률(n3)은 1.0일 수 있다. 따라서, 도광 기판(210)으로 제공된 광은 제1 공간(AR)으로 제공되지 않는다.

도 10은 제1 액정층의 확대도이다.

도 10을 더 참조하면, 제1 액정층(LC1)의 제1 액정 분자들(LCM1)은 일정한 액정 피치를 가지며 반복적으로 꼬인 나선형 구조를 갖는다. 제1 액정 분자들(LCM1)은 제1 액정 피치(P1)를 가질 수 있다.

광학 필터(220)는 광학 필터(220)로 제공되는 광을 선택적으로 투과 및 반사시킬 수 있다. 구체적으로, 제1 액정층(LC1)의 제1 액정 분자들(LCM1)은 제1 액정층(LC1)으로 입사하는 광 중 제1 액정 피치(P1)와 동일한 길이를 갖는 중심 파장의 광을 반사시킨다. 즉, 본 실시 예에 따르면, 제1 액정 분자들(LCM1)은 제1 파장 대역을 갖는 광을 반사시키고, 제1 파장 대역 이외의 광을 투과시킬 수 있다. 제1 파장 대역의 대역 폭은 복룰절률, 경화성 폴리머 함유량 등에 의하여 조절될 수 있다.

제1 액정층(LC1)을 투과하는 광은 편광 상태가 전환 될 수 있다. 예시적으로, 제1 액정층(LC1)을 투과하는 광은 무편광 상태에서 원형 편광 상태로 전환될 수 있다. 원형 편광된 광은 위상차 필름(110)을 통과하면서 선형 편광을 전환된다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 광학 필터(220)의 제1 절연막(221)이 부분적으로 도광 기판(210) 또는 제2 절연막(222)과 접촉함으로써, 복수의 제1 공동들(CV1)을 형성하므로, 표시 장치(1000)의 집광 효율이 향상될 수 있다.

또한, 복수의 공동들(CV)에 개재되는 제1 액정층(LC1)이 광학 필터(220)로 입사되는 광을 선택적으로 투과 및 반사시키므로, 표시 장치의 색 재현성이 향상될 수 있다.

또한, 광학 모듈(200)이 기존의 도광판, 프리즘 시트 및 하부 편광판 등을 대체할 수 있으므로, 표시 장치(1000)의 두께가 감소될 수 있다.

도 11는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 모듈의 확대 단면도이다. 도 11을 설명함에 있어서, 앞서 설명된 구성요소들은 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략된다.

도 11을 참조하면, 제2 절연막(222)의 상부 중앙 영역(UCA)은 제1 중앙 영역(UCA1) 및 제2 중앙 영역(UCA2)을 포함한다. 제1 중앙 영역(UCA1)은 제2 중앙 영역(UCA2)과 인접할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제1 절연막(221) 및 제2 절연막(222) 사이에 제1 공동들(CV1) 및 제2 공동들(CV2)이 정의된다. 제1 공동들(CV1)은 평면 상에서 제1 중앙 영역(UCA1)과 중첩하고, 제2 공동들(CV2)은 평면 상에서 제2 중앙 영역(UCA2)과 중첩한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 필터(220)는 제2 액정층(LC2)을 더 포함한다. 제1 공동들(CV1) 각각의 내부에는 제1 액정층(LC1)이 개재되고, 제2 공동들(CV2) 각각의 내부에는 제2 액정층(LC2)이 개재될 수 있다.

제2 액정층(LC2)은 복수의 제2 액정 분자들(LCM2)를 포함할 수 있다. 제2 액정 분자들(LCM2)은 콜레스테릭 액정일 수 있다. 제2 액정 분자들(LCM2)은 제2 액정 피치(P2)를 가질 수 있다. 제2 액정 피치(P2)는 제1 액정 피치(P1)와 상이할 수 있다.

제2 액정 분자들(LCM2)은 제2 파장 대역을 갖는 광을 반사시키고, 제2 파장 대역 이외의 광을 투과시킬 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 제2 파장 대역의 중심 파장은 제2 액정 피치(P2)와 동일할 수 있다.

본 실시 예에서는 상부 중앙 영역(UCA)이 두 종류의 중앙 영역들(UCA1, UCA2)을 포함하나, 본 발명은 상부 중앙 영역(UCA)이 포함하는 중앙 영역들(UCA1, UCA2)의 종류의 수에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상부 중앙 영역(UCA)은 서로 액정 피치가 다른 액정층들이 각각 배치되는 3 종류 이상의 중앙 영역들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상부 중앙 영역(UCA)은 제1 기판(110)에 정의되는 화소 영역(미도시)과 전면적으로 중첩할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 중앙 영역들(UCA1, UCA2) 각각은 위상차 필름(110)에 정의되는 서브 화소 영역들(미도시)과 전면적으로 중첩할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 액정층(LC1, LC2)으로부터 상부로 제공되는 광은 각각 대응되는 화소 영역(PX)에 제공될 수 있다.

도 12은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 모듈의 확대 단면도이다. 도 12를 설명함에 있어서, 앞서 설명된 구성요소들은 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략된다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 모듈(200-2)은 제2 절연막(222)이 생략될 수 있다. 이 경우, 제1 절연막(221)의 제2 서브 절연막(S2)은 접촉 영역(CTA)과 중첩되어, 위상차 필름(110)의 하면과 접촉할 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 제2 절연막(222)이 삭제되어 표시 장치(1000)의 두께가 감소될 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 모듈의 확대 단면도이다. 도 13을 설명함에 있어서, 앞서 설명된 구성요소들은 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략된다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 필터(220-3)는 제1 광학 필터 유닛(220a) 및 제2 광학 필터 유닛(220b)을 포함한다. 제1 광학 필터 유닛(220a)의 구성은 도 4에 전술된 광학 필터(220)의 구성과 동일하므로 설명을 생략한다.

제2 광학 필터 유닛(220b)은 제3 절연막(221b), 제4 절연막(222b) 및 제3 액정층(LC1b)을 포함한다. 제3 절연막(221b)은 제1 광학 필터 유닛(220a)의 제2 절연막(222a) 상에 배치된다. 제3 절연막(221b)은 평면 상에서 일체의 형상을 갖는다. 제3 절연막(221b)은 제2 굴절률(n2)을 갖는다. 예시적으로, 제3 절연막(221b)은 실리콘 나이트라이드(SiNx)일 수 있다.

제3 절연막(221b)은 제4 서브 절연막(S4), 제5 서브 절연막(S5) 및 제6 서브 절연막(S6)을 포함한다. 제4 서브 절연막(S4), 제5 서브 절연막(S5) 및 제6 서브 절연막(S6)은 서로 연결되어 일체의 형상을 갖는다.

제4 서브 절연막(S4)은 하부 중앙 영역(DCA)과 중첩하여 제2 절연막(222a)의 상면과 접촉한다. 제5 서브 절연막(S5)은 접촉 영역(CTA)과 중첩하여 제2 절연막(222a)의 상면으로부터 상부로 이격되고, 제4 절연막(222b)의 하면과 접촉한다. 제6 서브 절연막(S6)은 평면 상에서 링 영역(RA)과 중첩하고, 제4 서브 절연막(S4)과 제5 서브 절연막(S5)을 연결한다. 제6 서브 절연막(S6)은 원통형 형상을 갖는다.

본 실시 예에 따르면, 제3 절연막(221b) 및 제4 절연막(222b) 사이에 복수의 제3 공동들(CVb)이 정의될 수 있다. 제3 공동들(CVb) 각각은 제4 서브 절연막(S4), 제5 서브 절연막(S5), 제6 서브 절연막(S6) 및 제4 절연막(222b)의 하면에 의하여 형성되는 폐공간으로 정의된다. 제3 공동들(CVb)은 단면 상에서 제2 공간(AR2)에 의하여 둘러싸일 수 있다.

제3 액정층(LC1b)은 제3 공동들(CVb) 각각의 내부에 개재된다. 제3 액정층(LC1b)은 평면 상에서 제1 액정층(LC1a)과 중첩할 수 있다.

제3 액정층(LC1b)은 복수의 제3 액정 분자들(LCM1b)을 포함한다. 제3 액정 분자들(LCM1b)은 콜레스테릭 액정일 수 있다. 제3 액정층(LC1b)의 제3 액정 분자들(LCM1b)은 일정한 액정 피치를 가지며 반복적으로 꼬인 나선형 구조를 갖는다. 제3 액정 분자들(LCM1b)은 제3 액정 피치(P3)를 가질 수 있다.

제3 액정 피치(P3)는 제1 액정 피치(P1)와 상이할 수 있다. 제3 액정 분자들(LCM1b)은 제3 파장 대역을 갖는 광을 반사시키고, 제3 파장 대역 이외의 광을 투과시킬 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 제3 파장 대역의 중심 파장은 제3 액정 피치(P3)와 동일할 수 있다.

예시적으로, 제3 액정 피치(P3)가 제1 액정 피치(P1)보다 작은 경우, 제3 액정층(LC1b)에서 반사되는 광의 파장은 제1 액정층(LC1a)에서 반사되는 광의 파장보다 짧을 수 있다. 예시적으로, 제1 파장 대역이 레드 광 파장 대역과 중첩되고, 제3 파장 대역이 그린 광의 파장 대역과 중첩되는 경우, 광학 필터(220-3)로 입사되는 광 중 레드 광은 제1 액정층(LC1a)에서 반사되고, 그린 광 및 블루 광은 투과되어 제3 액정층(LC1b)으로 제공될 수 있다. 또한, 제3 액정층(LC1b)으로 입사된 그린 광은 제3 액정층(LC1b)에서 반사되고, 블루 광만이 제3 액정층(LC1b)으로부터 투과될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 제3 액정층(LC1b)의 제3 액정 분자들(LCM1b)이 꼬이는 방향은 제1 액정층(LC1a)의 제1 액정 분자들(LMC1a)이 꼬이는 방향과 상이할 수 있다. 예시적으로, 제3 액정 분자들(LCM1b)이 시계 방향으로 꼬인 나선형 구조를 가질 경우, 제1 액정 분자들(LMC1a)은 반시계 방향으로 꼬인 나선형 구조를 가질 수 있다.

본 실시 예에서는 광학 필터(220-3)가 제1 광학 필터 유닛(220a) 및 제2 광학 필터 유닛(220b)만을 포함하나, 본 발명은 광학 필터(220-3)가 포함하는 광학 필터 유닛의 개수에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 광학 필터(220-3)는 3개 이상의 광학 필터 유닛들을 포함할 수 있다.

도시되지 않았으나, 본 실시 예에 따르면, 복수개의 광학 필터 유닛들이 적층되는 개수에 따라 표시 모듈(100)의 위상차 필름(110)이 생략될 수 있다. 구체적으로, 광학 필터(220-3)가 포함하는 광학 필터 유닛들의 개수가 짝수일 경우, 위상차 필름(110)이 삭제된다. 이 경우, 화소들(미도시)는 위상차 필름을 대체하는 별도의 유리 기판 상에 배치되거나, 광학 필터(220-3) 상면에 직접 배치될 수 있다.본 발명의 실시 예에 따르면, 표시 장치(1000-3)의 색 재현성이 향상될 수 있다.

도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 모듈의 확대 단면도이다. 도 14를 설명함에 있어서, 앞서 설명된 구성요소들은 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략된다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 필터(220-4)는 제1 광학 필터 유닛(220a) 및 제2 광학 필터 유닛(220c)를 포함한다. 제1 광학 필터 유닛(220a)의 구성은 도 4에 전술된 광학 필터(220)의 구성과 동일하므로 설명을 생략한다.

제2 광학 필터 유닛(220c)은 제3 절연막(221c), 제4 절연막(222c) 및 제3 액정층(LC1c)을 포함한다. 또한, 제3 절연막(221c)은 제4 서브 절연막(S4), 제5 서브 절연막(S5) 및 제6 서브 절연막(S6)을 포함한다. 제4 서브 절연막(S4), 제5 서브 절연막(S5) 및 제6 서브 절연막(S6)은 서로 연결되어 일체의 형상을 갖는다.

제4 서브 절연막(S4)은 접촉 영역(CTA)과 중첩하여 제2 절연막(222a)의 상면과 접촉한다. 제5 서브 절연막(S5)은 하부 중앙 영역(DCA)과 중첩하여 제2 절연막(222a)의 상면으로부터 상부로 이격되고, 제4 절연막(222c)의 하면과 접촉한다. 제6 서브 절연막(S6)은 평면 상에서 링 영역(RA)과 중첩하고, 제4 서브 절연막(S4)과 제5 서브 절연막(S5)을 연결한다. 제6 서브 절연막(S6)은 원통형 형상을 갖는다.

본 실시 예에 따르면, 제3 절연막(221c) 및 제4 절연막(222c) 사이에 복수의 제3 공동들(CVc)이 정의될 수 있다. 제3 공동들(CVc) 각각은 제4 서브 절연막(S4), 제5 서브 절연막(S5), 제6 서브 절연막(S6) 및 제4 절연막(222c)의 하면에 의하여 형성되는 폐공간으로 정의된다. 제3 공동들(CVc)은 단면 상에서 제3 공간(AR3)에 의하여 둘러싸일 수 있다.

제3 액정층(LC1c)은 제3 공동들(CVc) 각각의 내부에 개재된다. 제3 액정층(LC1c)은 평면 상에서 제1 액정층(LC1a)과 중첩되지 않는다.

제3 액정층(LC1c)은 복수의 제3 액정 분자들(LCM1c)을 포함한다. 제3 액정 분자들(LCM1c)은 콜레스테릭 액정일 수 있다. 제3 액정층(LC1c)의 제3 액정 분자들(LCM1c)은 일정한 액정 피치를 가지며 반복적으로 꼬인 나선형 구조를 갖는다. 제3 액정 분자들(LCM1c)은 제3 액정 피치(P3)를 가질 수 있다.

제3 액정 피치(P3)는 제1 액정 피치(P1)와 상이할 수 있다. 제3 액정 분자들(LCM1c)은 제3 파장 대역을 갖는 광을 반사시키고, 제3 파장 대역 이외의 광을 투과시킬 수 있다. 본 실시 예에 따르면, 제3 파장 대역의 중심 파장은 제3 액정 피치(P3)와 동일할 수 있다.

그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제3 액정층(LC1c)은 제1 액정 피치를 갖는 복수의 제1 액정 분자들(LCM1c)을 포함할 수 있다. 즉, 제2 액정층(LC1c)은 제1 액정층(LC1a)과 동일한 액정 분자들을 포함할 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 제1 액정층(LCM1a) 및 제3 액정층(LC1c)이 평면 상에서 중첩되지 않으므로, 즉, 제1 공간(AR1)이 제3 공간(AR3)과 중첩되지 않으므로, 제1 액정층(LCM1a)으로부터 투과된 광이 손실되는 것을 최소화 할 수 있다. 즉, 표시 장치의 광 효율성이 증가될 수 있다.

도 15은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 모듈의 확대 단면도이다. 도 15를 설명함에 있어서, 앞서 설명된 구성요소들은 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략된다.

도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 모듈(100-5)은 광변환 부재(140)을 더 포함할 수 있다. 광변환 부재(140)는 네마틱 액정층(NLC) 및 제2 기판(120) 사이에 배치될 수 있다.

광변환 부재(140)는 복수의 변환 필터들(CF) 및 블랙 매트릭스(BM)를 포함한다.

변환 필터들(CF)은 광변환 부재(140)로 입사되는 광의 에너지에 따라 색상을 변환시키거나 그대로 투과시킬 수 있다. 광원(LS)에서 생성된 광은 광변환 부재(140)에 의해 다양한 색의 광들로 변환되어 영상으로 구현될 수 있다.

변환 필터들(CF)은 복수의 광 변환 입자들을 포함할 수 있다. 광 변환 입자들 각각은 입사되는 광의 적어도 일부를 흡수하여 특정 색상을 지닌 광을 방출하거나, 그대로 투과시킨다. 변환 필터(CF)로 입사되는 광이 광 변환 입자를 여기시키기에 충분한 에너지를 가진 경우, 광 변환 입자는 입사되는 광의 적어도 일부를 흡수하여 들뜬 상태가 된 후, 안정화되면서 특정 색상의 광을 방출한다. 이와 달리, 입사되는 광이 광 변환 입자를 여기시키기 어려운 에너지를 가진 경우, 입사되는 광은 변환 필터(CF)를 그대로 통과하여 외부에서 시인될 수 있다.

광 변환 입자는 입자 크기에 따라 방사시키는 광의 색상이 결정될 수 있다. 대체적으로, 입자 크기가 클수록 긴 파장의 광이 생성되고, 입자 크기가 작을수록 짧은 파장의 광이 생성된다. 본 실시예에서, 광 변환 입자는 양자점(quantum dot, QD)일 수 있다.

한편, 변환 필터(CF)로부터 방출되는 광은 다양한 방향으로 방사된다. 이에 따라, 변환 필터(CF)에 의해 생성된 광은 제2 기판(120) 및 블랙 매트릭스(BM)를 향해 방사될 수 있다.

본 실시 예에 따르면, 복수의 변환 필터들(CF)은 제1 변환 필터(F1), 제2 변환 필터(F2) 및 제3 변환 필터(F3)를 포함한다. 제1 변환 필터(F1), 제2 변환 필터(F2), 및 제3 변환 필터(F3) 사이에는 블랙 매트릭스(BM)가 배치되어 제1 변환 필터(F1), 제2 변환 필터(F2), 및 제3 변환 필터(F3) 사이의 경계를 정의한다.

제1 변환 필터(F1) 및 제2 변환 필터(F2)는 광변환 부재(140)에 입사되는 광을 각각 서로 다른 파장 대역을 가진 광으로 변환할 수 있다.

예시적으로, 제1 변환 필터(F1)는 실질적으로 블루 광을 그린 광으로 변환할 수 있다. 제2 변환 필터(F2)는 실질적으로 블루 광을 레드 광으로 변환할 수 있다. 제3 변환 필터(F3)는 무색 필터 또는 그레이 필터(Gray Filter)일 수 있다. 광학 필터(220)를 최종적으로 투과하여 광변환 부재(140)로 입사된 광이 블루 광일 경우, 제3 변환 필터(F3)는 색상 변환 없이 입사된 광을 그대로 투과시켜도 블루 색상의 광을 출광하게 된다. 이때, 제3 변환 필터(F3)는 제3 변환 필터(F3)로 입사되는 광의 적어도 일부를 투과시킬 수 있다면 다양한 물질로 구성될 수 있으며, 어느 하나의 실시 예에 한정되지 않는다.

상술한 바와 같이, 양자점은 입자 크기에 따라 생성되는 광의 파장이 결정될 수 있다. 이에 따라, 제1 변환 필터(F1), 제2 변환 필터(F2), 및 제3 변환 필터(F3) 중 제2 변환 필터(F2)가 가장 큰 입자 크기를 가진 양자점을 포함하고, 제3 변환 필터(F3)가 가장 작은 입자 크기를 가진 양자점을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제3 변환 필터(F3)는 양자점을 포함하지 않아도 무방하다.

블랙 매트릭스(BM)는 변환 필터(CF)에 인접하여 배치된다. 블랙 매트릭스(BM)는 차광 물질로 구성될 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 주변 영역(미도시)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 광이 표시되는 화소 영역(미도시) 이외의 영역으로의 빛샘 현상을 방지하고, 인접하는 화소 영역들 사이의 경계를 명확히 구분 짓는다.

본 실시 예에 따르면, 편광층(130)은 네마틱 액정층(NLC) 및 광변환 부재(140) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 편광층(130)이 제2 기판(120)의 상부가 아닌 하부에 배치될 수 있다.

도 16는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 16을 설명함에 있어서, 앞서 설명된 구성요소들은 도면 부호를 병기하고, 상기 구성 요소들에 대한 중복된 설명은 생략된다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 표시 장치(1000-6)은 차광 부재(CM)를 더 포함한다.

차광 부재(CM)는 제1 방향(DR1)에서 광학 필터(220)의 일측에 배치된다. 차광 부재(CM)는 광원(LS)의 상부에 배치된다. 구체적으로, 광원(LS)이 제2 방향(DR2)을 따라 연장되는 경우, 차광 부재(CM)는 광원(LS)의 형상에 대응하여 제2 방향(DR2)을 따라 연장되는 형태를 가질 수 있다.

차광 부재(CM)는 광원(LS)으로부터 발생하는 광 중 도광 기판(210)로 제공되지 않고, 광학 필터(220-2)의 측면을 향하여 직접적으로 제공되는 광을 차단한다. 집광 부재(220-2)의 구성 물질은 광을 흡수 또는 반사하는 물질을 포함할 수 있다.

따라서, 본 실시 예에 따르면, 표시 장치(1000-5)의 휘도 균일성이 증가될 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.

1000: 표시 장치 100: 윈도우 부재
100: 표시 모듈 110: 봉지 기판
120: 위상차 필름 130: 편광층
140: 광변환 부재 200: 광학 모듈
210: 도광 기판 220: 광학 필터
221: 제1 절연막 222: 제2 절연막
300: 반사 부재 400: 수납 부재
410: 바닥부 420: 측벽부
LC: 액정층 LCM: 액정 분자
CV: 공동 BLU: 백라이트 유닛
LS: 광원 LSS: 광원 기판
LSU: 광원 유닛 TA: 투광 영역
CA: 차광 영역 DA: 표시 영역
NDA: 비표시 영역 CF: 광변환 필터
CM: 차광 부재 DCA: 하부 중앙 영역
SA: 주변 영역 UCA: 상부 중앙 영역
RA: 링 영역

Claims

영상을 표시하는 표시 모듈;
광을 생성하는 광원;
적어도 일측이 상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 광원으로부터 제공받은 상기 광을 상기 표시 모듈을 향하도록 가이드하는 도광 기판; 및
상기 도광 기판의 상부에 배치되는 광학 필터를 포함하고,
상기 광학 필터는,
상기 도광 기판의 상면과 접촉하는 제1 서브 절연막, 상기 도광 기판의 상기 상면으로부터 상부로 이격되는 제2 서브 절연막 및 상기 제1 서브 절연막과 상기 제2 서브 절연막을 연결하는 제3 서브 절연막을 포함하는 제1 절연막;
상기 제1 절연막의 상부에 배치되어 상기 제2 서브 절연막과 접촉하는 제2 절연막; 및
상기 도광 기판으로부터 제공되는 광을 선택적으로 투과 및 반사하는 제1 액정층을 포함하고,
상기 제1 액정층은 상기 제2 서브 절연막, 상기 제3 서브 절연막 및 상기 제2 절연막에 의하여 둘러싸인 폐공간으로 정의되는 제1 공동들 각각의 내부에 배치되는 표시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 액정층은 제1 액정 피치를 갖는 복수의 제1 액정 분자들을 포함하고,
상기 제1 액정 분자들 각각은 콜레스테릭 액정 분자인 표시 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 액정층은 상기 도광 기판으로부터 제공되는 광 중 제1 파장 대역 내의 광을 반사하고, 상기 제1 파장 대역 이외의 광을 투과하는 표시 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 표시 모듈은,
상기 광학 필터 상에 배치되어 상기 광학 필터로부터 투과된 광의 어느 한 성분의 위상을 λ/4만큼 지연시키는 위상차 필름;
상기 위상차 필름의 상부에 배치되어 상기 위상차 필름과 대향하는 봉지 기판; 및
상기 위상차 필름 및 상기 봉지 기판 사이에 개재되는 네마틱 액정층을 포함하는 표시 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 네마틱 액정층은 복수의 네마틱 액정 분자들을 포함하는 표시 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 액정층은 경화성 폴리머를 더 포함하는 표시 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 절연막 및 상기 제2 절연막 사이에 상기 제1 공동들과 인접한 제2 공동들이 정의되고,
상기 제2 공동들 각각의 내부에 배치되고, 상기 도광 기판으로부터 제공되는 광을 선택적으로 투과 및 반사하는 제2 액정층을 포함하고,
상기 제2 액정층은 상기 제1 액정 피치와 상이한 제2 액정 피치를 갖는 복수의 제2 액정 분자들을 포함하고,
상기 제2 액정 분자들 각각은 콜레스테릭 액정 분자인 표시 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제2 액정층은,
상기 도광 기판으로부터 제공되는 광 중 제2 파장 대역 내의 광을 반사하고, 상기 제2 파장 대역 이외의 광을 투과하는 표시 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 표시 모듈은,
상기 봉지 기판 및 상기 네마틱 액정층 사이에 배치되는 편광층; 및
상기 봉지 기판 및 상기 편광층 사이에 배치되고, 복수의 양자점들을 더 포함하는 광변환 부재를 더 포함하는 표시 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 표시 모듈은 상기 봉지 기판의 상부에 배치되는 편광층을 더 포함하는 표시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광학 필터는,
상기 제2 절연막의 상면과 접촉하는 제4 서브 절연막, 상기 제2 절연막의 상기 상면으로부터 상부로 이격되는 제5 서브 절연막 및 상기 제4 서브 절연막과 상기 제5 서브 절연막을 연결하는 제6 서브 절연막을 포함하는 제3 절연막;
상기 제3 절연막 상부에 배치되어, 상기 제5 서브 절연막과 접촉하는 제4 절연막; 및
상기 제1 액정층으로부터 제공되는 광을 선택적으로 투과 및 반사하는 제3 액정층을 포함하고,
상기 제3 액정층은 상기 제5 서브 절연막, 상기 제6 서브 절연막 및 상기 제4 절연막에 의하여 둘러싸인 폐공간으로 정의되는 제3 공동들 각각의 내부에 배치되는 표시 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 액정층은 제1 액정 피치를 갖는 복수의 제1 액정 분자들을 포함하고,
상기 제3 액정층은 상기 제1 액정 피치와 상이한 제3 액정 피치를 갖는 복수의 제3 액정 분자들을 포함하고,
상기 제1 액정 분자들 및 상기 제3 액정 분자들 각각은 콜레스테릭 액정 분자인 표시 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 제3 액정층은 상기 제1 액정층으로부터 제공되는 광 중 제3 파장 대역 내의 광을 반사하고, 상기 제3 파장 대역 이외의 광을 투과하는 표시 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제1 액정층은 상기 제3 액정층과 평면상에서 중첩하는 표시 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제1 액정층은 상기 제3 액정층과 평면 상에서 중첩하지 않는 표시 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제1 액정층 및 상기 제3 액정층은 제1 액정 피치를 갖는 복수의 제1 액정 분자들을 포함하고, 상기 제1 액정 분자들 각각은 콜레스테릭 액정 분자인 표시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제3 서브 절연막은 원통형 형상을 갖고, 하부에서 상부를 향할수록 상기 공동들 각각의 지름이 증가하는 표시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광학 모듈 하부에 배치되는 반사 부재를 더 포함하는 표시 장치.
투과된 광의 어느 한 성분의 위상을 λ/4만큼 지연시키는 위상차 필름을 포함하고, 영상을 표시하는 표시 모듈;
광을 생성하는 광원;
상기 위상차 필름의 하부에 배치되고, 적어도 일측이 상기 광원과 인접하게 배치되어 상기 광원으로부터 제공받은 광을 상기 표시 모듈을 향하도록 가이드하는 도광 기판; 및
상기 도광 기판의 상부에 배치되는 광학 필터를 포함하고,
상기 광학 필터는,
상기 도광 기판의 상면과 접촉하는 제1 서브 절연막, 상기 도광 기판의 상기 상면으로부터 상부로 이격되는 제2 서브 절연막 및 상기 제1 서브 절연막과 상기 제2 서브 절연막을 연결하는 제3 서브 절연막을 포함하는 제1 절연막; 및
상기 도광 기판으로부터 제공되는 광을 선택적으로 투과 및 반사하는 제1 액정층을 포함하고,
상기 제1 액정층은 상기 제2 서브 절연막, 상기 제3 서브 절연막 및 상기 위상차 필름에 의하여 둘러싸인 공간으로 정의되는 제1 공동들 각각의 내부에 배치되는 표시 장치.
제 19 항에 있어서,
상기 제1 액정층은 제1 액정 피치를 갖는 복수의 제1 액정 분자들을 포함하고,
상기 제1 액정 분자들 각각은 콜레스테릭 액정 분자인 표시 장치.