KR102078551B1 - 3축 초점거리 변환이 가능한 디스플레이 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3축 초점거리 변환이 가능한 광발광 디스플레이 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명은 일 실시예로 본 발명은 일 실시예로 2차원 프레넬 패턴이 형성되어 광원에서 입사되는 빛의 경로를 조절하는 렌즈층; 상기 렌즈층 상에 적층되어, 상기 렌즈층을 투과한 빛의 색을 전환시키는 광전환층; 및 상기 렌즈층에 전압을 인가하는 전원부;를 포함하며, 상기 렌즈층은 복수 개의 영역으로 분할되고, 상기 전원부는 복수 개의 영역으로 분할된 상기 렌즈층의 각 영역에 인가되는 전압을 조절함으로써, 3차원 공간 내에서 초점(Focal point)의 위치를 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 제공하여 디스플레이 패널의 개구율 및 해상도를 향상시킬 수 있다.

Description

3축 초점거리 변환이 가능한 디스플레이 패널 {A Display panel capable of three-axis focal length conversion}
본 발명은 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 프레넬(Fresnel) 패턴이 식각된 렌즈층을 복수 개의 영역으로 분할하고, 분할된 영역에 각기 다른 전압을 직간접적으로 인가함으로써, 초점(Focal Point)의 위치를 빛의 진행 방향뿐 아니라 X, Y, Z축 모든 방향으로 변경할 수 있는 3축 초점거리 변환이 가능한 디스플레이 패널에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 입력된 자료를 볼 수 있도록 화면으로 나타내는 장치를 의미하며, 정보화 기술이 발전함에 따라 디스플레이 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있다.
최근 들어 데스크탑 컴퓨터, 텔레비전, 광고판, 전시용 디스플레이 장치와 같은 전자 장치뿐 아니라, 스마트 폰, 랩탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 캠코더, 휴대 정보 단말기, 노트북, 태블릿 퍼스널 컴퓨터와 같은 모바일 장치에서까지 디스플레이 장치를 필요로 하기 시작하면서, 종래의 디스플레이 장치에 비해 슬림하면서도 높은 해상도를 갖는 디스플레이 장치에 대한 요구가 점차 증가하고 있다.
다만, 종래의 디스플레이 장치에 사용되던 렌즈들은 광원의 진행방향(렌즈에 입사되는 방향)과 동일한 방향 내에서만 초점 거리(Focal point length)를 조절할 수 있어, 다양한 색을 구현하기 위해서는 R(빨강), G(초록), B(파랑) 비율을 조절하는 트랜지스터를 사용할 수 밖에 없었고, 트랜지스터를 활용하기 위해서는 각각의 서브 픽셀을 구분하는 전선이 연결되어야 하므로, R, G, B의 일정 영역은 도 1과 같이 전선에 의해 가려질 수 밖에 없었고, 픽셀의 일부 영역이 트랜지스터 및 전선에 의해 가려짐에 따라 디스플레이 장치의 개구율(aperture ratio)이 떨어질 수 밖에 없었다.
또한, 디스플레이 장치의 해상도는 픽셀의 크기가 작고 많을수록 높아지는데
종래의 디스플레이 장치에 사용되는 렌즈들은 초점 거리만 조절할 수 있을 뿐, 좌, 우로 초점의 위치를 변화시킬 수는 없어 서브 픽셀의 배치를 자유롭게 할 수 없어 픽셀의 크기를 줄이는데 한계가 있었고, 아울러 종래의 디스플레이 장치에서는 트랜지스터에서 발생되는 열이 전선을 통해 컬러필터, OLED 등에 전달되어 디스플레이 장치의 수명을 저하시킬 수 있다는 문제가 있었으므로, 종래의 디스플레이 패널이 갖는 문제를 해결할 수 있는 새로운 디스플레이 장치가 요구되고 있는 실정이다.
한국공개특허공보(공개번호 : 10-2015-0050640) “가변 프레넬 렌즈”
본 발명은 프레넬(Fresnel) 패턴이 형성된 렌즈층을 적어도 2개 이상의 영역으로 분할하고, 분할된 영역마다 각기 다른 전압을 인가하여 초점(Focal point) 거리뿐만 아니라 초점의 위치까지 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절할 수 있는 디스플레이 패널을 제공함으로써, 종래의 디스플레이 장치가 갖는 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일 실시예로 2차원 프레넬 패턴이 형성되어 광원에서 입사되는 빛의 경로를 조절하는 렌즈층; 상기 렌즈층 상에 적층되어, 상기 렌즈층을 투과한 빛의 색을 전환시키는 광전환층; 및 상기 렌즈층에 전압을 인가하는 전원부;를 포함하며,
상기 렌즈층은 복수 개의 영역으로 분할되고, 상기 전원부는 복수 개의 영역으로 분할된 상기 렌즈층의 각 영역에 인가되는 전압을 조절함으로써, 3차원 공간 내에서 초점(Focal point)의 위치를 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 제공한다.
여기서, 상기 렌즈층은 2차원 플랫 렌즈(Flat lens)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광전환층은 입사된 빛을 제1 광으로 전환시키는 제1 광전환층; 제2 광으로 전환시키는 제2 광전환층; 및 제3 광으로 전환시키는 제3 광전환층;을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 렌즈층은 제1 렌즈부, 제2 렌즈부 2개의 영역으로 분할되고, 상기 제1 광전환층, 제2 광전환층, 제3 광전환층은 상기 렌즈층 상에 수평 방향으로 나란하게 배치될 수 있다.
특히, 상기 전원부는 상기 제1 렌즈부와 제2 렌즈부에 각기 다른 전압을 인가하여, 초점(Focal point)의 위치를 동일 평면 내에서 자유롭게 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 렌즈층은 제1 렌즈부, 제2 렌즈부, 제3 렌즈부 3개의 영역으로 분할될 수 있다.
이 때, 상기 전원부는 상기 제1 렌즈부, 제2 렌즈부, 제3 렌즈부에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 초점(Focal point)의 위치를 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 광전환층, 제2 광전환층, 제3 광전환층은 상기 렌즈층 상에 수평 방향으로 나란하게 배치될 수 있다.
또는, 상기 제1 광전환층, 제2 광전환층, 제3 광전환층은 상기 렌즈층 상에 순서대로 적층될 수도 있다.
아울러, 상기 전원부는 초점 위치 조절 시, 상기 분할된 렌즈층의 면적 비율에 따라 각 분할된 렌즈층 영역에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또 다른 실시예로 전극층; 상기 전극층 상에 적층되는 절연층; 상기 절연층 상에 적층되고, 2차원 프레넬 패턴이 형성되어 광원에서 입사되는 빛의 경로를 조절하는 렌즈층; 및 상기 렌즈층 상에 적층되어, 상기 렌즈층을 투과한 빛의 색을 전환시키는 광전환층;을 포함하고,
상기 렌즈층은 복수 개의 영역으로 분할되며, 상기 전극층은 복수 개의 영역으로 분할된 상기 렌즈층의 각 영역에 인가되는 전압을 조절함으로써, 3차원 공간 내에서 초점(Focal point)의 위치를 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널을 제공한다.
이 때, 상기 전극층은 상기 분할된 렌즈층의 면적 비율에 따라 각 분할된 렌즈층 영역에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 렌즈층은 제1 렌즈부, 제2 렌즈부, 제3 렌즈부 3개의 영역으로 분할되고, 상기 전극층은, 상기 제1 렌즈부에 전압을 인가하는 제1 전극층; 상기 제2 렌즈부에 전압을 인가하는 제2 전극층; 및 상기 제3 렌즈부에 전압을 인가하는 제3 전극층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제1 전극층, 제2 전극층, 제3 전극층은 상기 제1 렌즈부, 제2 렌즈부, 제3 렌즈부에 각기 다른 전압을 인가하여, 초점의 위치를 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절할 수 있다.
또한, 상기 광전환층은 입사된 빛을 제1 광으로 전환시키는 제1 광전환층, 제2 광으로 전환시키는 제2 광전환층 및 제3 광으로 전환시키는 제3 광전환층을 포함하고, 상기 제1 광전환층, 제2 광전환층, 제3 광전환층은 상기 렌즈층 상에 수평 방향으로 나란하게 배치될 수 있다.
또는, 상기 제1 광전환층, 제2 광전환층, 제3 광전환층은 상기 렌즈층 상에 순서대로 적층될 수도 있다.
본 발명은 초점의 거리뿐 아니라 초점의 위치까지 조절할 수 있게 됨에 따라 별도의 트랜지스터 및 전선이 없어도 R, G, B의 비율을 조절할 수 있어, 디스플레이 패널의 개구율(aperture ratio)을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 디스플레이 패널은 초점의 위치까지 조절할 수 있게 됨에 따라 입사된 빛을 R, G, B 빛으로 전환하는 광전환층의 배치를 수평 방향으로 나란하게 배치할 수 있을 뿐만 아니라, R, G, B 광전환층을 순서대로 적층할 수도 있어 화소의 크기를 최소화하여 디스플레이 패널의 해상도를 높일 수 있다.
아울러, 본 발명의 디스플레이 패널에서는 트랜지스터에서 발생하는 열이 직접적으로 광전환층에 전달되지 않으므로, 트랜지스터에 의해 디스플레이 패널의 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
도 1은 종래의 디스플레이 패널이 갖는 문제점을 도시한 도면으로, 구체적으로 전선에 의해 R, G, B 안료의 일부 영역이 가려진 것을 도시한 도면이다.
도 2 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 광전환층이 수평 방향으로 나란하게 배열된 디스플레이 패널의 측면도이며, 도 2 (b)는 렌즈층이 2개의 영역으로 분할된 디스플레이 패널의 A-A' 단면도이다.
도 3은 2개의 영역으로 분할된 렌즈층에 인가되는 전압의 크기를 조절하여, 초점(Focal point)의 위치를 동일 평면 내에서 조절하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 광전환층이 순서대로 적층된 디스플레이 패널의 측면도이며, 도 4 (b)는 렌즈층이 3개의 영역으로 분할된 디스플레이 패널의 A-A' 단면도이다.
도 5는 3개의 영역으로 분할된 렌즈층에 인가되는 전압의 크기를 조절하여, 초점(Focal point)의 위치를 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 디스플레이 패널에서 3개의 광전환층이 배치될 수 있는 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 7 (a)는 3개의 광전환층이 수평 방향으로 나란하게 배열된 경우에 렌즈층에서 초점의 위치를 조절함으로써, 제1 광전환층이 입사된 빛을 제1 광으로 전환하는 과정을 도시한 도면이고, 도 7 (b)는 광전환층이 순서대로 적층된 경우에 렌즈층에서 초점 거리를 조절함으로써, 제2 광전환층이 입사된 빛을 제2 광으로 전환하는 과정을 도시한 도면이다.
도 8 (a) 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3개의 광전환층이 순서대로 적층된 디스플레이 패널의 측면도이고, 도 8 (b)는 3개의 광전환층이 수평 방향으로 나란하게 배열된 디스플레이 패널의 측면도이고, 도 8 (c)는 렌즈층이 3개의 영역으로 분할된 디스플레이 패널의 A-A' 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널의 분해도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널 제조 과정을 나타낸 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치한다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 출원에서, “포함하다.” 또는 “가지다.” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 설명에 앞서 도 1을 참조하여 종래의 디스플레이 패널에 대하여 간략하게 살펴본다.
도 1은 종래의 디스플레이 패널이 갖는 문제점을 도시한 도면으로, 구체적으로 전선에 의해 R, G, B 안료의 일부 영역이 가려진 것을 도시한 도면이다.
트랜지스터(Thin Film Transistor)는 액정에 전압을 공급할 것인지를 결정하는 일정의 스위칭 소자로, 디스플레이의 기본 단위가 되는 픽셀(또는 화소)를 제어하는 역할을 한다.
트랜지스터는 특히 R, G, B의 빛을 내는 서브 픽셀(Sub-pixel)의 휘도를 조절하여 여러 가지 색을 구현할 수 있는데, 종래의 디스플레이 패널에 사용되는 렌즈들은 초점 거리만을 조절할 수 있어, 서브 픽셀의 휘도를 조절하기 위해서는 도 1과 같이 R, G, B의 구분을 위해 픽셀의 일부 영역이 트랜지스터 및 전선에 의해 가려질 수 밖에 없었다.
즉, 픽셀의 일부 영역이 전선에 의해 가려짐에 따라 개구율(Aperture ratio)이 감소하여 디스플레이의 휘도(luminance)가 떨어지게 되었고, 동일한 휘도를 얻기 위해서는 픽셀(화소)의 크기를 키울 수밖에 없어 디스플레이의 해상도를 향상시키는데 한계가 있었다.
이에 따라 본 발명은 초점의 거리뿐 아니라, 초점의 위치까지 조절할 수 있는 렌즈층이 구비된 디스플레이 패널을 제공함으로써, 상기와 같은 종래의 디스플레이 패널의 문제점을 해결하고자 한다.
이하에서는 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널에 대하여 구체적으로 살펴본다.
도 2 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 광전환층이 수평 방향으로 나란하게 배열된 디스플레이 패널의 측면도이며, 도 2 (b)는 렌즈층이 2개의 영역으로 분할된 디스플레이 패널의 A-A' 단면도이다. 도 3은 2개의 영역으로 분할된 렌즈층에 인가되는 전압의 크기를 조절하여, 초점(Focal point)의 위치를 동일 평면 내에서 조절하는 과정을 도시한 도면이다.
본 발명은 일 실시예에 따른 디스플레이 패널은 2차원 프레넬(Fresnel) 패턴이 형성되어 광원에서 입사되는 빛의 경로를 조절하는 렌즈층(200); 상기 렌즈층(200) 상에 적층되며, 상기 렌즈층(200)을 투과한 빛의 색을 전환시키는 광전환층(300); 및 상기 렌즈층(200)에 전압을 직접적으로 인가하는 전원부(400);를 포함하는데, 특히 상기 렌즈층(200)은 복수 개의 영역으로 분할되어 있고, 상기 전원부(400)는 복수 개의 영역으로 분할된 상기 렌즈층(200)의 각 영역에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 3차원 공간 내에서 초점(Focal point)의 위치를 자유롭게 가변시킬 수 있다.
이 때, 상기 도 2 (b) 및 도 3에서는 렌즈층(200)이 2개의 영역으로 분할된 경우만을 도시하였으나, 이는 예시에 불과하며 후술할 바와 같이 상기 렌즈층(200)은 3개의 영역으로 분할될 수도 있으며, 그 이상의 개수(4개, 5개 등)로 분할되더라도 무관하다.
아울러, 도 2와 후술할 도 4 상에는 상기 렌즈층(200)이 기판(100) 상에 적층된 것으로 도시되어 있으나 반드시 상기 렌즈층(200)이 반드시 상기 기판(100) 상에 위치해야만 하는 것은 아니며, 상기 렌즈층(200)의 하단에는 ⅰ) BLU 광원이 위치하거나, ⅱ) LED, OLED, Micro LED 등이 위치할 수 있어 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널은 다양한 종류의 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
다음으로 본 발명의 디스플레이 패널의 핵심 구성 요소인 렌즈층(200) 및 광전환층(300)에 대하여 구체적으로 살펴본다.
먼저, 상기 렌즈층(200)은 외부 광원에서 입사되는 빛의 경로를 조절하여 초점의 위치를 가변 시키는 역할을 한다.
이 때, 상기 렌즈층(200)은 디스플레이 패널 전체의 두께를 슬림하게 만들기 위해 2차원 물질로 형성된 2차원 플랫 렌즈일 수 있고, 상기 렌즈층(200)을 구성하는 2차원 물질은 MoS2, WSe2, WS2, MoTe2, MoSe2 중 하나일 수도 있고, 보다 바람직하게는 그래핀(Graphene)일 수 있다.
그래핀은 “꿈의 나노 물질”이라고 불릴 정도로 두께가 얇고(0.2nm 밖에 되지 않음), 물리적, 화학적 안정성이 우수하며, 아울러 전기 전도성까지 우수하다는 장점까지 있어 디스플레이 장치에서 사용하기 적합한 바, 그래핀에 인가되는 전압의 크기를 조절하면 그래핀의 전기 전도성(Electrical conductivity) 및 굴절률이 변한다는 성질을 이용하여, 그래핀에 인가되는 전압을 조절하여 초점 거리를 조절할 수 있는 그래핀 기반의 플랫 렌즈에 대한 개발까지 진행되었다.
다만, 종래의 그래핀 기반의 플랫 렌즈는 초점의 위치를 빛의 진행 방향과 동일한 방향으로만 조절할 수 있을 뿐, 초점의 위치를 좌, 우로 이동시키거나 3차원 공간 내의 다른 위치로 조절하는 것을 불가능하여, 트랜지스터와 전선 없이는 픽셀의 R, G, B 휘도를 조절할 수는 없으므로, 그래핀 기반의 플랫 렌즈를 사용한다고 하더라도 전선에 의해 픽셀의 일부 영역이 가려져 개구율이 감소한다는 문제점을 해결할 수는 없었다.
하지만, 본 발명의 렌즈층(200)은 그래핀과 같은 2차원 물질을 식각하여 프레넬 패턴을 형성할 때, 적어도 2개 이상의 영역으로 분할하여 프레넬 패턴을 형성함으로써 렌즈층(200)의 분할된 영역마다 각기 다른 전압을 인가할 수 있게 되었고, 이로 인해 분할된 렌즈층(200)의 각 영역별로 각기 다른 굴절률을 갖게 할 수 있어 초점의 위치를 빛의 진행 방향뿐 아니라 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절할 수 있게 되었다. 이 때, 복수 개의 영역으로 분할된 렌즈층(200)의 각 영역은 일정 거리 이격되어 배치되어, 서로 다른 렌즈층(200) 영역에 인가되는 전압에 의해 아무런 영향을 받지 않을 수 있다.
본 발명의 디스플레이 패널은 상기와 같이 렌즈층(200)을 복수 개의 영역으로 분할함에 따라 초점 거리뿐 아니라 초점의 위치까지 가변시킬 수 있게 되어 트랜지스터 및 전선을 통해 R, G, B 영역을 구분하지 않고도 렌즈층(200) 자체에서 초점의 위치를 조절하여 R, G, B 휘도를 조절할 수 있게 되었고, 결과적으로 본 발명의 디스플레이 패널은 픽셀의 일부 영역을 가리지 않고도 다양한 색을 구현할 수 있어, 트랜지스터 및 전선에 의해 개구율이 감소할 수 밖에 없었던 종래의 디스플레이 패널이 문제점을 해결할 수 있다.
다만, 상기 렌즈층(200)이 복수 개의 영역으로 분할될 때, 분할된 면적의 크기가 커질수록 상기 전원부(400)에서는 더 큰 전압을 인가해주어야 렌즈층(200)의 굴절률을 목표하는 만큼 변화시킬 수 있으므로, 상기 전원부(400)는 초점 위치를 조절 할 때, 복수 개의 영역으로 분할된 렌즈층(200)의 면적 비율에 따라 각 분할된 렌즈층(200) 영역에 인가되는 전압의 크기를 조절해야 한다. 예를 들어, 렌즈층(200)이 40의 크기를 갖는 영역과 60의 크기를 갖는 영역으로 분할된 경우(상대적인 크기임.)에 각 영역에 동일한 크기의 전압을 인가하면 초점의 위치가 좌측 또는 우측으로 가변될 수 있고, 40의 크기를 갖는 영역에는 4V를 인가하고, 60의 크기를 갖는 영역에는 6V를 인가하면 초점의 위치는 변하지 않은 채 초점의 거리만 변화할 수 있으므로, 상기 전원부(400)은 렌즈층(200)의 분할된 면적 비율을 고려하여 전압을 인가해야 하며, 이와 같은 사정으로 인해 효율적으로 초점의 위치를 조절하기 위해서는 상기 렌즈층(200)를 균등한 영역으로 분할하는 것이 바람직하다.
다음으로 광전환층(300)에 대하여 살펴보면, 상기 광전환층(300)은 입사된 빛의 색을 전환하는 역할을 하며, 구체적으로 렌즈층(200)을 투과하며 진행 경로가 변환된 빛이 상기 광전환층(300) 방향으로 입사되면, 상기 광전환층(300)은 입사된 빛을 R, G, B 중 하나의 색을 띄는 빛으로 전환시키는 역할을 한다.
상기 광전환층(300)은 종래의 디스플레이 장치에서 사용되던 컬러 필터(Color filter) 역할을 하여 빛을 전환시킬 수도 있고, 입사된 빛에 의해 자극을 받아 광발광(Photoluminescence)함으로써 빛을 전환시킬 수도 있다.
이 때, 광발광은 물질이 빛에너지를 흡수하여 열을 내지 않고 발광하는 현상을 의미하며, 보다 구체적으로는 빛 에너지에 의해 물질이 여기 상태(Excited state)가 되었다가, 다시 바닥 상태(Ground state)로 돌아가면서 흡수한 에너지를 빛으로 방출하는 현상을 의미한다.
상기 광전환층(300)은 R, G, B의 색을 구현하기 위하여 입사된 빛을 제1 광으로 전환시키는 제1 광전환층(310), 입사된 빛을 제2 광으로 전환시키는 제2 광전환층(320) 및 입사된 빛을 제3 광으로 전환시키는 제3 광을 발광하는 제3 광전환층(330)을 포함하며, 이 때 제1 광, 제2 광, 제 3광은 빨강, 녹색, 파랑 광 중 하나의 광이며, 제1 광, 제2 광, 제 3광은 각기 다른 광인 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 상기 제1 광은 빨간 광이고, 제2 광은 녹색 광이고, 제3 광은 파랑 광일 수도 있고, 또한 상기 제1 광은 녹색 광이고, 제2 광은 빨간 광이고, 제3 광은 파랑 광일 수도 있다.
앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 렌즈층(200)은 복수 개의 영역으로 분할되어 초점의 위치를 자유롭게 조절할 수 있어 상기 광전환층(300)을 구성하는 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)의 배치를 자유롭게 할 수 있으나, 광전환층 배치의 다양한 실시예에 대해서는 후술한다.
아울러, 도면 상에 도시한 바는 없으나, 상기 광전환층(300)은 입사된 빛을 흰(White) 광으로 전환하는 제4 광전환층(미도시)을 더 포함하여, R, G, B, W의 비율을 조절하여 디스플레이 패널의 해상도를 보다 향상시킬 수도 있다.
다음으로 본 발명의 디스플레이 패널의 일 실시예에 대하여 살펴보면, 상기 렌즈층(200)은 도 2 (b)와 같이 제1 렌즈부(210), 제2 렌즈부(220) 2개의 영역으로 분할될 수 있고, 상기 전원부(400)는 2개의 영역으로 분할된 상기 제1 렌즈부(210)와 제2 렌즈부(220)에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 도 3과 같이 초점(Focal point)의 위치를 동일 평면 내에서 자유롭게 조절할 수 있다.
예를 들어, 제1 렌즈부(210)보다 제2 렌즈부(220)에 더 높은 전압을 인가하여 초점의 위치를 빛의 진행 방향을 기준으로 좌측으로 가변시킬 수 있으며, 반대로 제2 렌즈부(220)보다 제1 렌즈부(210)에 더 높은 전압을 인가하여 초점의 위치를 빛의 진행 방향을 기준으로 우측으로 가변시킬 수도 있다.
상기 렌즈층(200)이 2개의 영역으로 분할되는 경우, 초점의 위치를 3차원 방향으로 자유롭게 조절할 수는 없으나, 초점의 위치를 도 3과 같이 동일 평면 내에서 좌, 우, 상, 하 방향으로는 자유롭게 조절할 수 있으므로, 상기 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)은 도 2 (a)와 같이 상기 렌즈층(200) 상에 수평 방향으로 나란하게 배치될 수 있다.
제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)이 일렬로 나란하게 배열되었을 때, 상기 렌즈층(200)에서 초점의 위치를 조절하여 제1 광, 제2 광, 제3 광의 비율을 조절할 수 있으므로, 종래의 디스플레이 패널의 픽셀과 달리 트랜지스터 및 전선으로 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)을 구분하지 않아도 되므로 종래에 비해 디스플레이 패널의 개구율을 향상시킬 수 있고, 또한 트랜지스터 및 전선에서 발생되는 열에 의해 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)이 손상되는 것을 방지할 수 있으므로 디스플레이 패널의 수명까지 높일 수 있다.
또한, 상기 렌즈층(200)이 2개의 영역으로 분할되었을 때에는 종래의 프레넬 렌즈와 같이 초점의 거리를 조절할 수도 있으므로, 상기 렌즈층(200) 상에 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)을 순서대로 적층하고, 상기 렌즈층(200)에서 초점 거리를 변화시켜 R, G, B의 비율을 조절할 수도 있다.
디스플레이 패널의 해상도는 픽셀의 크기가 작고 개수가 많을수록 향상되는데, 본 발명의 디스플레이 패널은 상기와 같이 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)을 순서대로 적층하고, 초점 거리를 조절하여 R, G, B의 비율을 조절함으로써, 종래의 R, G, B 서브 픽셀이 수평 방향으로 나란하게 나열된 픽셀보다 픽셀 전체의 크기를 줄일 수 있어 디스플레이 패널의 해상도를 높일 수 있다.
다음으로 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 디스플레이 패널의 또 다른 실시예에 대하여 살펴본다.
도 4 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 광전환층이 순서대로 적층된 디스플레이 패널의 측면도이며, 도 4 (b)는 렌즈층이 3개의 영역으로 분할된 디스플레이 패널의 A-A' 단면도이다. 도 5는 3개의 영역으로 분할된 렌즈층에 인가되는 전압의 크기를 조절하여, 초점(Focal point)의 위치를 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절하는 과정을 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 디스플레이 패널에서 3개의 광전환층이 배치될 수 있는 다양한 실시예를 도시한 도면이다. 도 7 (a)는 3개의 광전환층이 수평 방향으로 나란하게 배열된 경우에 렌즈층에서 초점의 위치를 조절함으로써, 제1 광전환층이 입사된 빛을 제1 광으로 전환하는 과정을 도시한 도면이고, 도 7 (b)는 광전환층이 순서대로 적층된 경우에 렌즈층에서 초점 거리를 조절함으로써, 제2 광전환층이 입사된 빛을 제2 광으로 전환하는 과정을 도시한 도면이다.
앞서 렌즈층(200)이 2개의 영역으로 분할된 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 렌즈층(200)은 도 4 (b) 및 도 5와 같이 제1 렌즈부(210), 제2 렌즈부(220), 제3 렌즈부(230) 3개의 영역으로 분할될 수도 있다.
아울러, 상기 전원부(400)는 상기 제1 렌즈부(210), 제2 렌즈부(220), 제3 렌즈부(230)에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 앞서 렌즈층(200)을 2개의 영역으로 분할했을 때와 달리 초점(Focal point)의 위치를 동일 평면 내에서의 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절할 수 있다.
즉, 렌즈층(200)이 2개의 영역으로 분할된 경우에는 상기 렌즈층(200)으로 입사되는 빛의 굴절률을 조절할 수 있는 변수가 2개여서 초점의 위치를 동일한 평면 내에서 좌, 우, 상, 하(초점 거리 조절)로만 조절할 수 있었으나, 도 4(b) 및 도 5와 같이 렌즈층(200)이 3개의 영역으로 분할된 경우에는 굴절률을 상기 렌즈층(200)으로 입사되는 빛의 굴절률을 조절할 수 있는 변수가 3개여서 초점의 위치를 X축, Y축, Z축 내에서 자유롭게 조절할 수 있다.
초점의 위치 조절이 자유로워짐에 따라 픽셀 즉, 광전환층(300)의 배치를 자유롭게 할 수 있게 되어 도 6과 같이 ⅰ) 상기 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)이 상기 렌즈층(200) 상에 수평 방향으로 나란하게 배치될 수도 있고, ⅱ) 상기 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)이 상기 렌즈층(200) 상에 순서대로 적층될 수도 있으며, ⅲ) 동일 평만 상에서 제1 광전환층(310)은 상단에 배치되고, 제2 광전환층(320)과 제3 광전환층(330)은 상기 제1 광전환층(310)의 하단에 나란하게 배치될 수도 있다. 이 때, 도 6 상에는 광전환층의 배치 형태에 관한 3가지 실시예만 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 초점의 위치를 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절할 수 있게 됨에 따라 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)을 다른 형태로 배치하더라도 무관하다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널은 도 7 (a)와 같이 상기 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)이 상기 렌즈층(200) 상에 수평 방향으로 나란하게 배치된 경우에도 상기 제1 렌즈부(210), 제2 렌즈부(220), 제3 렌즈부(230)에 인가되는 전압의 크기를 조절하여 초점의 위치를 제1 광전환층(310) 쪽으로 조절하여 제1 광전환층(310)에 입사된 빛이 제1 광으로 전환되도록 할 수 도 있으며, 초점의 위치를 제3 광전환층(330) 쪽으로 조절하여 제 3 광으로 전환되도록 할 수도 있다.
또한, 도 7 (b)와 같이 상기 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)이 상기 렌즈층(200) 상에 순서대로 적층된 경우에도 초점 거리를 조절하여 초점의 위치가 제1 광전환층(310) 또는 제2 광전환층(320) 또는 제3 광전환층(330) 상에 위치하도록 할 수 있다. 이 때, 광전환층(300)의 배치에 따른 효과는 앞서 설명한 바와 동일하므로, 효과에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
다음으로, 도 8 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예인 렌즈층에 전압을 간접적으로 인가하는 방식의 디스플레이 패널에 대하여 살펴본다.
도 8 (a) 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3개의 광전환층이 순서대로 적층된 디스플레이 패널의 측면도이고, 도 8 (b)는 3개의 광전환층이 수평 방향으로 나란하게 배열된 디스플레이 패널의 측면도이고, 도 8 (c)는 렌즈층이 3개의 영역으로 분할된 디스플레이 패널의 A-A' 단면도이다. 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널의 분해도이다.
이 때, 도 7 및 도 8 상에 전극층(500)이 기판(100) 상에 적층된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 전극층(500)이 BLU 상에 위치할 수도 있고, LED, OLED, Micro LED 상에 위치할 수도 있다.
본 발명은 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널은 도 8 및 도 9와 같이 전극층(500); 상기 전극층(500) 상에 적층되는 절연 특성을 지닌 절연층(600); 상기 절연층(600) 상에 적층되고, 2차원 프레넬 패턴이 형성되어 광원에서 입사되는 빛의 경로를 조절하는 렌즈층(200); 및 상기 렌즈층(200) 상에 적층되어, 상기 렌즈층(200)을 투과한 빛의 색을 전환시키는 광전환층(300);을 포함하며, 특히 상기 렌즈층(200)은 복수 개의 영역으로 분할되며, 상기 전극층(500)은 복수 개의 영역으로 분할된 상기 렌즈층(200)의 각 영역에 인가되는 전압을 조절함으로써, 3차원 공간 내에서 초점(Focal point)의 위치를 가변시킬 수 있다.
앞서 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널에서는 상기 렌즈층(200)에 전압을 직접적으로 인가하여 초점의 위치를 조절하였다면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널에서는 전극층(500) 및 절연층(600)을 구비하고, 축전기(Capacitor)와 유사한 원리로 전극층(500)에 위치한 전자들을 여기시키면, 절연층(600)을 사이에 두고 상기 전극층(500)과 마주보도록 위치한 상기 렌즈층(200)에는 전압이 간접적으로 인가되는 바, 양 실시예는 렌즈층(200)에 전압을 인가하는 방식의 차이가 있다.
이 때, 상기 전극층(500)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극층일 수도 있으며, 상기 렌즈층(200)과 동일한 그래핀일 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, TCO (transparent conductive oxide), conductive polymers, metal grid, carbon nanotubes, nanowire meshes, ultras thin metal films 등과 같이 상기 렌즈층(200)에 전압을 인가할 수 있는 물질이라면 다른 물질루 구성되더라도 무관하다. 또한, 상기 절연층(600)은 은 기본적으로 절연 특성을 지닌 재료로 이루어질 수 있으며, 무기질 또는 유기질 물질을 사용하여 형성될 수 있으며, 에폭시계 절연 수지로 형성될 수 있고, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 포함하여 이루어질 수 있으며, 예를 들어, SiO2, SiN, SiOxNy, TiO2, Si3N4, Al2O3, TiN, AlN, ZrO2, TiAlN, TiSiN 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 다른 종류의 절연 특성을 지닌 재료를 사용하더라도 무관하다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널의 렌즈층(200)은 앞서 언급한 바와 같이 제1 렌즈부(210), 제2 렌즈부(220) 2개의 영역으로 분할되어 초점의 위치를 좌, 우 방향으로 조절할 수도 있으나, 바람직하게는 도 8 (c)와 같이 제1 렌즈부(210), 제2 렌즈부(220), 제3 렌즈부(230) 3개의 영역으로 분할되어 초점의 위치를 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절할 수도 있다.
아울러, 상기 전극층(500)은 상기 제1 렌즈부(210), 제2 렌즈부(220), 제3 렌즈부(230)에 인가되는 전압의 크기를 조절하기 위하여, 상기 제1 렌즈부(210)에 전압을 인가하는 제1 전극층(510); 상기 제2 렌즈부에 전압을 인가하는 제2 전극층(520); 및 상기 제3 렌즈부(230)에 전압을 인가하는 제3 전극층(530)으로 구성될 수 있으며, 상기 렌즈층(200)이 2개의 영역으로 분할된 경우에 상기 전극층(500)은 제1 전극층(510) 및 제2 전극층(520)으로 분할될 수 있다.
이 때, 상기 제1 전극층(410), 제2 전극층(420), 제3 전극층(430)은 상기 제1 렌즈부(210), 제2 렌즈부(220), 제3 렌즈부(230)에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 초점의 위치를 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절할 수도 있는데, 앞서 언급한 바와 같이 분할된 렌즈부의 면적이 넓을수록 동일한 굴절률 조절을 위해서 더 큰 전압을 인가해야 하므로, 상기 전극층(410, 420, 430)은 분할된 제1 렌즈부(210), 제2 렌즈부(220), 제3 렌즈부(230)의 면적의 크기를 고려하여 각 렌즈부의 면적 비율에 따라 인가되는 전압의 크기를 조절할 수 있다.
이 때, 상기 제1 렌즈부(210), 제2 렌즈부(220), 제3 렌즈부(230)은 초점 위치를 효율적으로 조절할 수 있도록 균일한 영역으로 분할되는 것이 바람직하며, 상기 제1 전극층(410), 제2 전극층(420), 제3 전극층(430)도 이에 대응되도록 균일한 영역으로 분할되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광전환층(300)은 앞서 언급한 바와 같이 입사된 빛을 제1 광으로 전환시키는 제1 광전환층(310), 입사된 빛을 제2 광으로 전환시키는 제2 광전환층(320) 및 입사된 빛을 제3 광으로 전환시키는 제3 광전환층(330)을 포함하고, 상기 제1 광전환층(310), 제2 광전환층(320), 제3 광전환층(330)은 ⅰ) 도 8 (a)와 같이 상기 렌즈층(200) 상에 수평 방향으로 나란하게 배치될 수도 있고, ⅱ) 도 8 (b)와 같이 상기 렌즈층(200) 상에 순서대로 적층될 수도 있으며, ⅲ) 앞선 도 6에 기재된 바와 같이 동일 평만 상에서 제1 광전환층(310)은 상단에 배치되고, 제2 광전환층(320)과 제3 광전환층(330)은 상기 제1 광전환층(310)의 하단에 나란하게 배치될 수도 있다.
마지막으로, 도 10을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예인 디스플레이 패널 제조방법에 대하여 살펴본다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스플레이 패널 제조 과정을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널 제조 방법은 (a) 기판 상에 2차원 물질인 그래핀(Graphene)을 전사하는 단계; (b) 전사된 그래핀에 금속 필름을 증착하는 단계; (c) 상기 금속 필름을 프레넬(Fresnel) 패턴으로 식각하는 단계; (d) 금속 필름을 식각한 후, 그래핀을 에칭(Etching)하는 단계; 및 (e) 금속 필름을 제거한 후, 광전환층을 적층하는 단계;를 포함한다.
상기 (a) 단계에서 기판 상에 그래핀을 전사한다고 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 그래핀을 기판 상에 바로 전사하지 않고 Glass 나 Quartz에서 그래핀을 전사시키고, 프레넬 패턴을 식각하여 렌즈층을 만들고, 상기 렌즈층을 기판 상에 적층하더라도 무관하다.
또한, ⅰ) 상기 광전환층을 프레넬 패턴이 형성된 그래핀 층(즉, 렌즈층)에 적층한 후에 렌즈층에 전원부를 연결하거나, ⅱ) 그래핀 식각에 앞서, 기판 상에 전극층과 절연층을 적층하는 과정을 더 포함할 수도 있다.
아울러, 그래핀을 식각하여 프레넬 패턴을 형성하는 과정에서 포토리소그래피(Photolithography) 방식을 활용하거나, 전자빔 리소그라피(E-Beam Lithography), 레이저 라이팅(Laser writing) 방식 등을 활용할 수도 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 제조 방법은 집속이온빔장비(Focused Ion Beam)을 이용하여 그래핀을 식각하는 것을 특징으로 한다.
FIB 방식은 나노 단위로 적층된 구조까지 적층할 수 있다는 장점이 있어 프레넬 패턴을 형성하기에 적합하지만, 식각 대상이 도체 성질을 가져야 한다는 제한 조건이 있다.
그래핀은 열적, 전기적 특성이 우수하여 금속과 유사한 성질을 갖지만 도체는 아니어서, 그래핀을 FIB로 직접적으로 식각하는 경우에는 프레넬 패턴이 정밀하게 형성되지 않는다는 문제점이 있었다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 패널 제조 방법은 기판 상에 전사된 그래핀에 금속 필름을 증착함으로써, 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한다. 구체적으로, 본 발명의 디스플레이 제조 방법은 금속 필름을 증착시켜 그래핀을 식각하는 과정에서 상기 금속 필름을 마스크로 활용하면서도 그래핀의 도체 성질을 강화시켜 FIB의 정밀성을 높일 수 있으므로, 프레넬 패턴을 보다 정밀하게 형성할 수 있고, 프레넬 패턴 간의 경계를 정확하게 구분하여 렌즈층을 복수 개의 영역으로 분할할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
또한, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 기판 200 : 렌즈층
210 : 제1 렌즈부 220 : 제2 렌즈부
230 : 제3 렌즈부 300 : 광전환층
310 : 제1 광전환층 320 : 제2 광전환층
330 : 제3 광전환층 400 : 전원부
500 : 전극층 510 : 제1 전극층
520 : 제2 전극층 530 : 제3 전극층
600 : 절연층

Claims (16)

  1. 2차원 프레넬 패턴이 형성되어 광원에서 입사되는 빛의 경로를 조절하는 렌즈층;
    상기 렌즈층 상에 적층되어, 상기 렌즈층을 투과한 빛의 색을 전환시키는 광전환층; 및
    상기 렌즈층에 전압을 인가하는 전원부;를 포함하며,
    상기 렌즈층은 복수 개의 영역으로 분할되고, 상기 전원부는 복수 개의 영역으로 분할된 상기 렌즈층의 각 영역에 인가되는 전압을 조절하며, 상기 렌즈층의 각 영역에 인가되는 전압에 따라 굴절률이 영역별로 변함으로써 상기 빛의 3차원 공간 내에서의 초점(Focal point) 위치를 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈층은 2차원 플랫 렌즈(Flat lens)인 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광전환층은,
    입사된 빛을 제1 광으로 전환시키는 제1 광전환층;
    제2 광으로 전환시키는 제2 광전환층; 및
    제3 광으로 전환시키는 제3 광전환층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 렌즈층은 제1 렌즈부, 제2 렌즈부 2개의 영역으로 분할되고,
    상기 제1 광전환층, 제2 광전환층, 제3 광전환층은 상기 렌즈층 상에 수평 방향으로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 제1 렌즈부와 제2 렌즈부에 각각 전압을 인가함으로써, 초점(Focal point)의 위치를 동일 평면 내에서 자유롭게 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 렌즈층은 제1 렌즈부, 제2 렌즈부, 제3 렌즈부 3개의 영역으로 분할되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 제1 렌즈부, 제2 렌즈부, 제3 렌즈부에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 초점(Focal point)의 위치를 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 광전환층, 제2 광전환층, 제3 광전환층은 상기 렌즈층 상에 수평 방향으로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 광전환층, 제2 광전환층, 제3 광전환층은 상기 렌즈층 상에 순서대로 적층되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 전원부는 초점 위치 조절 시, 상기 분할된 렌즈층의 면적 비율에 따라 각 분할된 렌즈층 영역에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  11. 전극층;
    상기 전극층 상에 적층되는 절연층;
    상기 절연층 상에 적층되고, 2차원 프레넬 패턴이 형성되어 광원에서 입사되는 빛의 경로를 조절하는 렌즈층; 및
    상기 렌즈층 상에 적층되어, 상기 렌즈층을 투과한 빛의 색을 전환시키는 광전환층;을 포함하고,
    상기 렌즈층은 복수 개의 영역으로 분할되며, 상기 전극층은 상기 분할된 렌즈층의 면적 비율에 따라 각 분할된 렌즈층 영역에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 3차원 공간 내에서 초점(Focal point)의 위치를 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  12. 삭제
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 렌즈층은 제1 렌즈부, 제2 렌즈부, 제3 렌즈부 3개의 영역으로 분할되고,
    상기 전극층은,
    상기 제1 렌즈부에 전압을 인가하는 제1 전극층;
    상기 제2 렌즈부에 전압을 인가하는 제2 전극층; 및
    상기 제3 렌즈부에 전압을 인가하는 제3 전극층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 전극층, 제2 전극층, 제3 전극층은 각각 상기 제1 렌즈부, 제2 렌즈부, 제3 렌즈부에 인가되는 전압의 크기를 조절하여, 초점의 위치를 3차원 공간 내에서 자유롭게 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 광전환층은 입사된 빛을 제1 광으로 전환시키는 제1 광전환층, 제2 광으로 전환시키는 제2 광전환층 및 제3 광으로 전환시키는 제3 광전환층을 포함하고,
    상기 제1 광전환층, 제2 광전환층, 제3 광전환층은 상기 렌즈층 상에 수평 방향으로 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 광전환층은 입사된 빛을 제1 광으로 전환시키는 제1 광전환층, 제2 광으로 전환시키는 제2 광전환층 및 제3 광으로 전환시키는 제3 광전환층을 포함하고,
    상기 제1 광전환층, 제2 광전환층, 제3 광전환층은 상기 렌즈층 상에 순서대로 적층되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111312744B (zh) * 2020-03-31 2022-10-11 上海天马微电子有限公司 显示面板及显示装置
WO2021236224A1 (en) 2020-05-20 2021-11-25 Hrl Laboratories, Llc Method of growing crystalline optical films on si substrates which may optionally have an extremely small optical loss in the infra-red spectrum with hydrogenation of the crystalline optical films
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000261833A (ja) * 1999-03-11 2000-09-22 Oki Data Corp ３次元表示装置
CN100489599C (zh) 2004-08-26 2009-05-20 财团法人秋田企业活性化中心 液晶透镜
JP4057597B2 (ja) * 2004-08-26 2008-03-05 独立行政法人科学技術振興機構 光学素子
CA2904801A1 (en) 2013-03-11 2014-09-18 Koninklijke Philips N.V. Autostereoscopic display device
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