KR102295726B1 - 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법 - Google Patents

광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102295726B1
KR102295726B1 KR1020190153459A KR20190153459A KR102295726B1 KR 102295726 B1 KR102295726 B1 KR 102295726B1 KR 1020190153459 A KR1020190153459 A KR 1020190153459A KR 20190153459 A KR20190153459 A KR 20190153459A KR 102295726 B1 KR102295726 B1 KR 102295726B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
light
alignment
organic light
emitting material
Prior art date
Application number
KR1020190153459A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210064819A (ko
Inventor
김재훈
유창재
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020190153459A priority Critical patent/KR102295726B1/ko
Publication of KR20210064819A publication Critical patent/KR20210064819A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102295726B1 publication Critical patent/KR102295726B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0875—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements

Abstract

광 소자가 제공된다. 광 소자는, 광이 방출되는 경로 상에 구비되며, 유입되는 광 중에서 특정 편광 상태의 광을 굴절시켜 굴절된 광이 전방측에서 포커싱되게 하는 마이크로 렌즈 어레이 레이어; 및 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어의 후방측에 구비되며, 광을 발생시켜 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어 측으로 방출하되, 발생되는 광의 편광 상태를 변환시키는 스위칭 레이어를 포함할 수 있다.

Description

광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법{Optical Device, Method for Operating and Manufacturing thereof}
본 발명은 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법에 관련된 것으로 보다 구체적으로는, 광이 방출되는 경로 상에 구비되는 마이크로 렌즈를 통과하는 광의 포커싱 특성을 변환시킬 수 있는 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법에 관련된 것이다.
최근 정보 통신 시대의 핵심 기술 중 하나인, 다양한 정보를 화면으로 구현하는 디스플레이는 보다 얇고 가벼워서 휴대가 가능하면서도 동시에 고성능의 품질을 갖추기 위한 방향으로 빠르게 발전하고 있다. 특히, 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 이용한 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 보다 가볍고 얇은 두께로 제조가 가능할 뿐만 아니라, 높은 휘도, 낮은 소비 전력 등의 고품질 특성을 갖춰 휴대용 전자기기의 차세대 표시장치로 주목 받고 있다.
한편, 종래에는 광학적 이방성을 갖는 액정(Liquid Crystal)이 내부에 배열되어 있는 마이크로 렌즈를 광이 방출되는 경로 상에 구비하여, 마이크로 렌즈를 통과하는 광을 포커싱시킴으로써, 광의 세기를 증가시키는 광 소자가 개발되었다.
하지만, 종래에는 단지, 방출되는 광의 세기 증가를 위해 광의 포커싱 상태 유지에만 관심이 있을 뿐이었다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 광이 방출되는 경로 상에 구비되는 마이크로 렌즈를 통과하는 광의 포커싱 특성을 변환시킬 수 있는 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 광의 편광 상태를 가변시킬 수 있는 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 출사되는 광의 세기를 가변시킬 수 있는 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 디스플레이 분야뿐만 아니라 통신 분야의 채널 변경 스위치로도 적용 가능한 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 광 소자를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 광 소자는, 광이 방출되는 경로 상에 구비되며, 유입되는 광 중에서 특정 편광 상태의 광을 굴절시켜 굴절된 광이 전방측에서 포커싱되게 하는 마이크로 렌즈 어레이 레이어; 및 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어의 후방측에 구비되며, 광을 발생시켜 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어 측으로 방출하되, 발생되는 광의 편광 상태를 변환시키는 스위칭 레이어를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스위칭 레이어는, 편광 상태가 가변되는 광을 출사하고, 출사된 광은 편광 상태에 따라 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어에 의하여 포커싱되는 정도가 달라질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어는, 상기 스위칭 레이어의 전방면에 구비되는 매트릭스 층; 및 상기 매트릭스 층에 구비되며, 특정 방향으로 배열된 포커싱 폴리머층을 포함하되, 상기 매트릭스 층과 상기 포커싱 폴리머층의 접촉 계면은 상기 스위칭 레이어를 향하여 오목한 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 포커싱 폴리머층은, 제1 배향층; 및 상기 제1 배향층 상에 구비되며, 층상 구조를 가지는 고분자 물질을 포함하되, 상기 고분자 물질은 액정 특성을 갖는 비등방성 구조로 이루어지고, 상기 매트릭스 층을 이루는 물질과 다른 굴절률을 가지며, 자외선 흡수 시 고체화되어 상기 제1 배향층의 러빙 방향으로 정렬될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 물질의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광된 광은 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 통과하는 과정 중, 상기 접촉 계면에서 상기 포커싱 폴리머층의 중심축에 수렴하는 방향으로 굴절될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스위칭 레이어는, 제2 배향층; 및 상기 제2 배향층 상에 구비되고, 상기 제2 배향층의 러빙 방향으로 정렬되며, 소정 온도에서 액상 거동을 하되, 비등방성 구조로 이루어지는 유기발광물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 배향층은 제1 배향층과 동일한 러빙 방향을 갖되, 상기 제1 배향층은 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어에 구비될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스위칭 레이어는, 외측면에 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어가 형성되는 제1 기판; 상기 제1 기판과 대향되는 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 마주하는 내측면에 각각 형성되는 전극층을 더 포함하고, 상기 전극층 상에는 상기 제2 배향층이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전극층에 인가되는 전압에 따라, 상기 유기발광물질의 정렬 상태가 가변되며, 상기 유기발광물질의 정렬 상태에 따라 상기 유기발광물질에 의하여 발생되는 광의 편광 상태가 변환될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전극층에 전압이 인가되지 않으면, 상기 유기발광물질은 상기 제2 배향층의 러빙 방향으로 정렬된 상태를 유지하며, 상기 유기발광물질로부터 발생되는 광은 상기 유기발광물질의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유기발광물질의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광되는 광은 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 통과하는 과정에서 굴절되어 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어의 전방측에서 포커싱될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 광의 편광 상태가 특정 방향으로 편광된 상태인 경우, 상기 광의 편광 상태가 비 편광된 상태인 경우보다, 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 통과하는 과정에서 포커싱되는 정도가 클 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 광 소자 동작 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 광 소자 동작 방법은, 상기 스위칭 레이어에 전압을 미인가하여, 상기 스위칭 레이어에 구비되는 유기발광물질을 최초 정렬된 상태로 유지시켜, 상기 유기발광물질로부터 발생된 광이 상기 유기발광물질의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광되도록 하고, 광이 방출되는 경로 상에 구비되는 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 통과하는 과정에서, 편광된 광이 굴절되어 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어의 전방측에서 제1 세기로 포커싱되게 하는 제1 포커싱 단계; 및 상기 스위칭 레이어에 전압을 인가하여, 상기 유기발광물질의 정렬 상태를 변화시켜, 상기 유기발광물질로부터 발생된 광이 비 편광 상태로 편광 상태가 변환되도록 하고, 비 편광된 광이 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 통과하는 과정에서 굴절되어 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어의 전방측에서 제2 세기로 포커싱되게 하는 제2 포커싱 단계를 포함하되, 상기 제1 세기는 상기 제2 세기보다 상대적으로 클 수 있다.
또한, 한편, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 광 소자 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 광 소자 제조 방법은, 광을 발생시키고, 발생되는 광의 편광 상태를 변환시키는 스위칭 레이어를 형성하는 스위칭 레이어 형성 단계; 및 유입되는 광 중에서 특정 편광 상태의 광을 굴절시켜 굴절된 광이 전방측에서 포커싱되게 하는 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 광이 방출되는 상기 스위칭 레이어의 일면에 형성하는 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 광이 방출되는 경로 상에 구비되며, 유입되는 광 중에서 특정 편광 상태의 광을 굴절시켜 굴절된 광이 전방측에서 포커싱되게 하는 마이크로 렌즈 어레이 레이어; 및 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어의 후방측에 구비되며, 광을 발생시켜 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어 측으로 방출하되, 발생되는 광의 편광 상태를 변환시키는 스위칭 레이어를 포함할 수 있다.
이에 따라, 광이 방출되는 경로 상에 구비되는 마이크로 렌즈를 통과하는 광의 포커싱 특성을 변환시킬 수 있는 광 소자가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따라 제공되는 광 소자는 디스플레이뿐만 아니라 PM(passive matrix) 타입의 스위치 소자, 예컨대, 통신 채널 변경을 위한 스위치 소자로도 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자를 개략적으로 나타낸 단면 모식도로, (a)는 전압 미인가 시 유기발광물질의 정렬 상태를 나타낸 모식도이고, (b)는 전압 인가 시 유기발광물질의 정렬 상태를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자에서 광의 편광 상태에 따른 포커싱 여부를 나타낸 모식도로, (a)는 광이 포커싱된 모습을 나타낸 모식도이고, (b)는 광이 포커싱되지 않은 모습을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자에서 전압 인가 여부에 따른 광의 포커싱 상태를 보여주는 사진으로, (a)는 전압이 미인가된 상태에서 광이 포커싱된 상태를 보여주는 사진이고, (b)는 전압이 인가된 상태에서 광이 포커싱된 상태를 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기발광물질 및 고분자 물질의 정렬 상태를 확인한 실험 결과로서, 편광판의 각도 변화에 따른 광 세기 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 동작 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 동작 방법에서, 제1 포커싱 단계에 따른 광 소자의 상태를 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 동작 방법에서, 제2 포커싱 단계에 따른 광 소자의 상태를 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 제조 방법에서, 스위칭 레이어 형성 단계를 나타낸 모식도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 제조 방법에서, 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계를 나타낸 모식도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3 의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자를 설명하기 위한 도면들이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자(100)는 방출되는 광의 포커싱 특성을 변환시킬 수 있는 소자로서, 디스플레이 분야뿐만 아니라 통신 분야의 채널 변경 스위치로도 적용 가능한 소자이다. 이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자(100)는 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110) 및 스위칭 레이어(120)를 포함하여 형성될 수 있다.
마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)는 광이 방출되는 경로 상에 구비된다. 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)는 광을 발생시키는 스위칭 레이어(120)의 전방측에 구비될 수 있다. 이때, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)는 스위칭 레이어(120)의 전방면에 접합될 수 있다.
이러한 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)는 스위칭 레이어(120)로부터 방출되어 유입되는 광 중에서 특정 편광 상태의 광을 굴절시킨다. 이를 통해, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)는, 굴절된 광이 전방측에서 포커싱되게 한다. 이때, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)의 전방측에서 포커싱되는 광은 편광 상태에 따라 포커싱되는 정도 혹은 세기, 다시 말해, 포커싱되는 밝기가 달라지는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)는 매트릭스 층(111) 및 포커싱 폴리머층(112)을 포함하여 형성될 수 있다.
매트릭스 층(111)은 스위칭 레이어(120)의 전방면, 보다 상세하게는 스위칭 레이어(120)의 표면 중 광이 방출되는 일측면에 구비될 수 있다. 매트릭스 층(111)은 이의 내측에 특정 방향으로 배열되는 포커싱 폴리머층(112)을 지지하는 역할을 한다. 이러한 매트릭스 층(111)은 광중합성 모노머 또는 올리고머로 이루어질 수 있다. 여기서, 광중합성 모노머 또는 올리고머는 리액티브 메조겐(RM; Reactive Mesogen), 노어랜드(Nor land) 사의 NOA series 등을 포함할 수 있다.
포커싱 폴리머층(112)은 매트릭스 층(111)에 구비된다. 포커싱 폴리머층(112)은 복수 개로 구비될 수 있고, 이러한 복수 개의 포커싱 폴리머층(112)은 매트릭스 층(111) 내측에서 특정 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 포커싱 폴리머층(1212)은 스위칭 레이어(120)에서 출사되는 편광을 통과시킬 수 있도록, 특정 편관 상태를 가지도록 배열될 수 있다. 이때, 매트릭스 층(111)과 포커싱 폴리머층(112)의 접촉 계면(i)은 스위칭 레이어(120)를 향하여 오목한 형상을 가지며, 구면을 이룰 수 있다.
이러한 포커싱 폴리머층(112)은 제1 배향층(112a) 및 고분자 물질(112b)을 포함하여 형성될 수 있다.
제1 배향층(112a)은 포커싱 폴리머층(112)의 내측 중에서 스위칭 레이어(120)와 인접한 내측에 구비될 수 있다. 제1 배향층(112a)은 특정 방향으로 러빙된 상태로 구비될 수 있다. 제1 배향층(112a)은 후술되는 스위칭 레이어(120)의 제2 배향층(124)과 동일한 러빙 방향을 갖는다. 이는, 고분자 물질(112b)의 정렬 방향을, 후술되는 스위칭 레이어(120)의 제2 배향층(124)의 러빙 방향으로 정렬되는 유기발광물질(125a)의 정렬 방향과 일치시키기 위함이고, 나아가, 유기발광물질(125a)로부터 발생되고, 이에 대응되는 방향으로 편광되는 광을 소정의 세기로 포커싱시키기 위함이다.
고분자 물질(112b)은 제1 배향층(112a) 상에 구비될 수 있다. 이때, 고분자 물질(112b)은 층상 구조를 가지는 형태로 구비될 수 있다. 고분자 물질(112b)은 자외선 흡수 시 고체화되어, 제1 배향층(112a)에 의해 이의 러빙 방향으로 정렬될 수 있다.
이러한 고분자 물질(112b)은 액정 특성을 갖는 비등방성 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 고분자 물질(112b)은 액정 고분자(Liquid Crystal Polymer; LCP)로 이루어질 수 있다.
또한, 고분자 물질(112b)은 매트릭스 층(111)을 이루는 물질과 다른 굴절률을 가질 수 있다. 이와 같이, 매트릭스 층(111)과 고분자 물질(112b)이 다른 굴절률을 가지게 되면, 유기발광물질(125a) 및 고분자 물질(112b)의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광된 광은 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)를 통과하는 과정 중, 매트릭스 층(111)과 포커싱 폴리머층(112)이 이루는 접촉 계면(i)에서 포커싱 폴리머층(112)의 중심축에 수렴하는 방향으로 굴절될 수 있다. 이에 따라, 굴절된 광은, 특정 방향으로 편광된 광의 통과가 가능한 방향으로 정렬되어 있는 고분자 물질(112b)을 통과하여 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)의 전방측에서 포커싱된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스위칭 레이어(120)는 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)의 후방측에 구비된다. 스위칭 레이어(120)는 광을 발생시켜 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110) 측으로 방출한다. 이때, 스위칭 레이어(120)는 광의 편광 상태를 변환시킬 수 있다. 즉, 스위칭 레이어(120)는 편광된 광 또는 비 편광된 광을 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110) 측으로 방출할 수 있다. 다시 말해, 스위칭 레이어(120)는 편광 상태가 가변되는 광을 출사할 수 있고, 출사된 광은 편광 상태에 따라 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)에 의하여 포커싱되는 정도가 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 레이어(120)는 제1 기판(121), 제2 기판(122), 전극층(123), 제2 배향층(124) 및 유기발광층(125)를 포함하여 형성될 수 있다.
제1 기판(121)은 유기발광층(125)으로부터 발생된 광을 외부, 보다 상세하게는 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110) 측으로 방출시키는 통로 역할을 한다. 이에 따라, 제1 기판(121)의 외측면에는 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)가 형성된다. 또한, 제1 기판(121)은 전극층(123), 제2 배향층(124) 및 유기발광층(125)을 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 한다. 이를 위해, 즉, 전극층(123), 제2 배향층(124) 및 유기발광층(125)을 인캡슐레이션 시키기 위해, 제1 기판(121)은 테두리를 따라 형성되는 예컨대, 에폭시와 같은 씰링재(미도시)를 매개로, 이와 대향되게 배치되는 제2 기판(122)과 접합될 수 있다. 이때, 서로 대향되는 제1 기판(121)과 제2 기판(122), 그리고 이들 테두리에 형성되는 씰링재(미도시)에 의해 구획되는 내부 공간은 불활성 기체로 채워지거나 진공 분위기로 조성될 수 있다.
이러한 제1 기판(121)은 투명 기판으로, 광 투과율이 우수하고 기계적인 물성이 우수한 것이면 어느 것이든 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 기판(121)으로는 열경화 또는 UV 경화가 가능한 유기필름인 고분자 계열의 물질이 사용될 수 있다. 또한, 제1 기판(121)으로는 화학강화유리인 소다라임 유리(SiO2-CaO-Na2O) 또는 알루미노실리케이트계 유리(SiO2-Al2O3-Na2O)가 사용될 수 있다. 이외에도 제1 기판(121)으로는 금속산화물이나 금속질화물로 이루어진 기판이 사용될 수도 있다. 한편, 제1 기판(121)과 인캡슐레이션을 이루는 제2 기판(122)은 제1 기판(121)과 동일 또는 다른 물질로 이루어질 수 있다.
전극층(123)은 제1 기판(121)과 제2 기판(122)이 마주하는 내측면에 각각 형성될 수 있다. 이때, 제1 기판(121)의 내측면에 형성되는 전극층(123)은 유기발광층(125)으로의 정공 주입이 잘 일어나도록 일함수(work function)가 큰 물질 중 유기발광층(125)에서 발생된 광이 잘 투과될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(121)의 내측면에 형성되는 전극층(123)은 ITO로 이루어질 수 있다.
한편, 유기발광층(125)을 이루는 유기발광물질(125a)이 포토루미네선스(PL) 소재로 구비되는 경우, 제2 기판(122)의 내측면에 형성되는 전극층(123)은 제1 기판(121)의 내측면에 형성되는 전극층(123)과 동일한 물질, 예컨대, ITO로 이루어질 수 있다. 반면, 유기발광층(125)을 이루는 유기발광물질(125a)이 일렉트로루미네선스(EL) 소재로 구비되는 경우, 제2 기판(122)의 내측면에 형성되는 전극층(123)은 금속전극으로 이루어질 수 있다. 제2 기판(122)의 내측면에 형성되는 전극층(123)은 유기발광층(125)으로부터 발생된 광을 제1 기판(121) 측으로 반사시키는 물질 중 유기발광층(125)으로의 전자 주입이 잘 일어나도록 일함수가 작은 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제2 기판(122)의 내측면에 형성되는 전극층(123)은 Al, Al:Li 또는 Mg:Ag와 같은 금속 박막으로 이루어질 수 있다.
제2 배향층(124)은 상하측(도면 기준)에 각각 형성되는 전극층(123) 상에 형성될 수 있다. 즉, 제2 배향층(124)은 한 쌍으로 구비되며, 상하 마주하는 형태로 대향되게 형성될 수 있다. 제2 배향층(124)은 특정 방향으로 러빙된 상태로 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 배향층(124)은 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)에 구비되는 제1 배향층(112a)과 동일한 러빙 방향을 가질 수 있다. 이와 같이, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)에 구비되는 제1 배향층(112a)과 스위칭 레이어(120)에 구비되는 제2 배향층(124)이 동일한 러빙 방향을 가짐에 따라, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)에 구비되는 고분자 물질(112b) 및 스위칭 레이어(120)의 유기발광층(125)에 구비되는 유기발광물질(125a)이 이들 러빙 방향에 대응되는 방향으로 정렬될 수 있다.
유기발광층(125)은 서로 마주하는 상하 제2 배향층(124) 사이에 구비될 수 있다. 이러한 유기발광층(125)은 유기발광물질(125a)을 포함할 수 있다. 유기발광물질(125a)이 포토루미네선스(PL) 소재로 이루어지는 경우, 유기발광물질(125a)은 조사되는 자외선을 흡수하여 이보다 파장이 긴 광을 방출하게 된다.
한편, 유기발광물질(125a)이 일렉트로루미네선스(EL) 소재로 이루어지는 경우, 유기발광층(125)은 도시하진 않았지만, 제1 기판(121)의 내측면에 형성되어 있는 전극층(123)과 유기발광물질(125a), 보다 상세하게는 전극층(123)과 유기발광물질(125a)이 이루는 층 사이에 정공 주입층과 정공 수송층을 구비할 수 있고, 제2 기판(121)의 내측면에 형성되어 있는 전극층(123)과 유기발광물질(125a)이 이루는 층 사이에 전자 주입층 및 전자 수송층을 구비할 수 있다. 이러한 구조에 따라, 상하 전극층(123)에 순방향 전압이 인가되면, 상측 전극층(123)으로부터 정공이 정공 주입층 및 정공 수송층을 통해 유기발광물질(125a) 측으로 이동하게 되고, 하측 전극층(123)으로부터 전자가 전자 주입층 및 전자 수송층을 통해 유기발광물질(125a) 측으로 이동하게 된다. 이와 같이, 유기발광물질(125a)이 이루는 층으로 주입된 전자와 정공은 유기발광물질(125a)이 이루는 층에서 재결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태(excited state)에서 기저상태(ground state)로 전이하면서 광을 방출하게 되는데, 이때, 방출되는 광의 밝기는 상하 전극층(123) 사이에 흐르는 전류량에 비례하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기발광물질(125a)은 비등방성 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 유기발광물질(125a)은 고상으로 구비되어, 제2 배향층(124)의 러빙 방향으로 정렬될 수 있다. 이때, 유기발광물질(125a)은 동작 온도에서는 액상 거동을 하게 된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 레이어(120)는 유기발광물질(125a)의 액상 거동을 위해, 유기발광물질(125a)에 열을 가하는 별도의 가열수단(미도시)을 구비할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유기발광물질(125a)은 전극층(123)에 인가되는 전압에 따라, 그 정렬 상태가 가변될 수 있다. 또한, 유기발광물질(125a)에 의하여 발생되는 광은, 유기발광물질(125a)의 정렬 상태에 따라, 그 편광 상태가 변환될 수 있다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 전극층(123)에 전압이 인가되지 않으면(off), 유기발광물질(125a)은 제2 배향층(124)의 러빙 방향으로 정렬된 상태를 유지한다. 이때, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)에 구비되는 제1 배향층(112a)이 제2 배향층(124)과 동일한 러빙 방향을 가지므로, 유기발광물질(125a)은 제1 배향층(112a) 상에 구비되는 고분자 물질(112b)과 동일한 방향으로 정렬된다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 전극층(123)에 전압이 미인가됨에 따라, 제2 배향층(124)의 러빙 방향으로 정렬된 유기발광물질(125a)로부터 발생되는 광은 유기발광물질(125a)의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광된다. 그리고 이와 같이, 유기발광물질(125a)의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광된 광은 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110) 측으로 방출된다. 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110) 측으로 유입되는 편광된 광은 매트릭스 층(111) 및 매트릭스 층(111)의 내측에 구비되며, 유기발광물질(125a)과 동일한 방향으로 정렬되어 있는 고분자 물질(112b)이 배치되어 있는 포커싱 폴리머층(112)을 구비하는 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)를 통과하는 과정에서, 매트릭스 층(111)과 포커싱 폴리머층(112) 간의 접촉 계면(i)에서 포커싱 폴리머층(112)의 중심축에 수렴하는 방향으로 굴절되고, 특정 방향으로 편광된 광의 통과가 가능한 방향으로 정렬되어 있는 고분자 물질(112b)을 통과하여 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)의 전방측에서 포커싱된다.
즉, 전극층(123)에 전압이 미인가되는 off 상태에서, 특정 동작 온도에서 액상화되어 제2 배향층(124)의 러빙 방향으로 정렬된 유기발광물질(125a)로부터 발생되어 유기발광물질(125a)의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광된 후, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)를 통과하는 과정에서, 매트릭스 층(111)과 포커싱 폴리머층(112) 간의 굴절률 차이에 의해, 이들의 접촉 계면(i)에서 포커싱 폴리머층(112)의 중심축에 수렴하는 방향으로 굴절되고, 특정 방향으로 편광된 광의 통과가 가능한 방향으로 정렬되어 있는 고분자 물질(112b)을 통과한 광은 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)의 전방측에서 포커싱된다.
한편, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 전극층(123)에 전압이 인가되면(on), 유기방광물질(125a)의 정렬 상태가 변화된다. 즉, 비등방성 구조로 이루어진 유기발광물질(125a)의 장축이 상하 전극층(123)을 향하는 형태로, 유기발광물질(125a)의 정렬 상태가 변화된다.
도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 전극층(123)에 전압이 인가됨에 따라, 정렬 상태가 변화된 유기발광물질(125a)로부터 발생되는 광은 비 편광 상태로 편광 상태가 변환된다. 그리고 이와 같이, 비 편광된 광은 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110) 측으로 방출된다. 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110) 측으로 유입되는 비 편광된 광은 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)를 통과하는 과정에서, 매트릭스 층(111)과 포커싱 폴리머층(112) 간의 접촉 계면(i)에서 포커싱 폴리머층(112)의 중심축에 수렴하는 방향으로 굴절되고, 특정 편광 상태의 광만이 통과 가능한 방향으로 정렬되어 있는 고분자 물질(112b)에 막혀, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)의 전방측에서 충분히 포커싱되지 못한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광 소자에서 전압 인가 여부에 따른 광의 포커싱 상태를 보여주는 사진으로, (a)는 전압이 미인가된 off 상태에서 광이 포커싱된 상태를 보여주는 사진이고, (b)는 전압이 인가된 on 상태에서 광이 포커싱된 상태를 보여주는 사진이다.
도 3을 참조하면, 전극층(도 1의 123)에 전압이 미인가됨에 따라 유기발광물질(도 1의 125a)의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광된 광과 전극층(123)에 전압이 인가됨에 따라 비 편광된 광 모두, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(도 1의 110)를 통과하는 과정에서 굴절되어 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)의 전방측에서 포커싱되는 것을 확인할 수 있다.
하지만, 광의 편광 상태가 특정 방향으로 편광된 상태인 경우(a)는 광의 편광 상태가 비 편광된 상태인 경우(b)보다, 광의 초점이 상대적으로 밝게 빛나는 것을 확인할 수 있다. 이는, 광의 편광 상태가 특정 방향으로 편광된 상태인 경우(a)는 광의 편광 상태가 비 편광된 상태인 경우(b)보다, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)를 통과하는 과정에서 포커싱되는 정도 혹은 세기가 크다는 것을 의미한다.
실험 예
특정 방향으로 편광된 광이 출사되는 마이크로 렌즈 어레이 레이어의 출사면에 특정 방향으로 편광된 광만을 통과시키는 편광판을 올려 놓고, 이 편광판을 출사면의 법선 방향을 중심축으로 회전시키면서 PL intensity를 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4는 편광판의 각도 변화에 따른 광 세기 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 편광판이 특정 각도를 이룰 때, PL intensity가 높게, 즉, 밝기가 밝게 측정된 경우는, 출사되는 편광된 광과 편광판의 편광 방향이 일치되었기 때문이다. 이는, 유기발광물질에 의해 편광된 광의 통과가 가능한 방향으로 고분자 물질이 정렬되면, 고분자 물질을 통과하는 편광된 광이 높은 세기로 포커싱될 수 있음을 말해준다.
또한, 편광판이 다른 특정 각도를 이룰 때, PL intensity가 낮게, 즉, 밝기가 어둡게 측정된 경우는, 출사되는 편광된 광과 편광판의 편광 방향이 불일치되었기 때문이다. 이는, 유기발광물질에 의해 비 편광된 광이 특정 편광 상태의 광만이 통과 가능한 방향으로 정렬되어 있는 고분자 물질을 만나게 되면, 이에 막혀 충분한 포커싱이 될 수 없음을 말해준다. 다만, 그래프를 보면, PL intensity가 0이 아니므로, 편광된 광이 포커싱되는 세기보다는 낮은 세기로 어느 정도의 포커싱은 될 수 있음을 말해준다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 동작 방법에 대하여 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 동작 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 동작 방법에서, 제1 포커싱 단계에 따른 광 소자의 상태를 나타낸 모식도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 동작 방법에서, 제2 포커싱 단계에 따른 광 소자의 상태를 나타낸 모식도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 동작 방법은, 제1 포커싱 단계(S110) 및 제2 포커싱 단계(S120)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 동작 방법에서, 제1 포커싱 단계(S110)와 제2 포커싱 단계(S120)는 전압 인가 여부에 따라 구분된다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 포커싱 단계(S110)는 광 소자(100)로부터 출사되는 광을 전방측에서 제1 세기로 포커싱되게 하는 단계이다. 이를 위해, 제1 포커싱 단계(S110)에서는 스위칭 레이어(120), 보다 상세하게는 스위칭 레이어(120)의 전극층(123)에 전압을 인가하지 않는다. 이는, 유기발광물질(125a)을 최초 정렬된 상태로 유지시키기 위함이다.
그 다음, 제1 포커싱 단계(S110)에서는 예컨대, 유기발광물질(125a)이 포토루미네선스 소재로 이루어진 경우, 유기발광물질(125a)에 자외선을 조사한다. 이를 통해, 제1 포커싱 단계(S110)에서는 자외선을 흡수한 유기발광물질(125a)로부터 광을 발생시킨다. 이를 통해, 제1 포커싱 단계(S110)에서는 유기발광물질(125a)로부터 발생된 광이 유기발광물질(125a)의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광되도록 하고, 광이 방출되는 경로 상에 구비되는 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)를 통과하는 과정에서, 편광된 광이 굴절되고, 편광된 광의 통과가 가능한 방향으로 정렬되어 있는 고분자 물질(112b)을 통과하여, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)의 전방측에서 제1 세기로 포커싱되게 한다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 포커싱 단계(S120)는 광 소자(100)로부터 출사되는 광을 전방측에서 제2 세기로 포커싱되게 하는 단계이다. 이를 위해, 제2 포커싱 단계(S120)에서는 스위칭 레이어(120)의 전극층(123)에 전압을 인가한다. 또한, 제2 포커싱 단계(S120)에서는 별도의 가열수단(미도시)을 사용하여 특정 온도에서 액상 거동하는 유기발광물질(125a)에 열을 가할 수 있다. 이를 통해, 제2 포커싱 단계(S120)에서는 전압 미안가시 유지되던 유기발광물질(125a)의 정렬 상태를 변화시킨다. 도 7에 도시된 바와 같이, 스위칭 레이어(120)의 상하 전극층(123)에 전압을 인가하면, 유기발광물질(125a)은, 그 장축이 상하 전극층(123)을 향하는 방향으로 정렬될 수 있다.
그 다음, 제2 포커싱 단계(S120)에서는 예컨대, 유기발광물질(125a)이 포토루미네선스 소재로 이루어진 경우, 유기발광물질(125a)에 자외선을 조사한다. 이를 통해, 제1 포커싱 단계(S110)에서는 자외선을 흡수한 유기발광물질(125a)로부터 광을 발생시킨다. 이를 통해, 제2 포커싱 단계(S120)에서는 유기발광물질(125a)로부터 발생된 광이 비 편광 상태로 편광 상태가 변환되도록 하고, 비 편광된 광이 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)를 통과하는 과정에서 굴절되고, 특정 편광 상태의 광만이 통과 가능한 방향으로 정렬되어 있는 고분자 물질(112b)에 막혀, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)의 전방측에서 제2 세기로 포커싱되게 한다.
다시 도 5를 참조하면, 제1 포커싱 단계(S110)를 통해, 유기발광물질(125a)로부터 발생된 후 특정 방향으로 편광되고, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)를 통과하는 과정에서 굴절되고, 특정 방향으로 편광된 광의 통과가 가능한 방향으로 정렬되어 있는 고분자 물질(112b)을 통과하여, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)의 전방측에 포커싱되는 광의 제1 세기는 제2 포커싱 단계(S120)를 통해, 유기발광물질(125a)로부터 발생된 후 비 편광되고, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)를 통과하는 과정에서 굴절되고, 특정 편광 상태의 광만이 통과 가능한 방향으로 정렬되어 있는 고분자 물질(112b)에 막혀, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)의 전방측에 포커싱된느 과의 제2 세기보다 큰 것을 확인할 수 있다. 즉, 제1 포커싱 단계(S110)를 통해 포커싱되는 광이 제2 포커싱 단계(S120)를 통해 포커싱되는 광 보다 상대적인 밝기가 밝은 것을 확인할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 제조 방법에 대하여, 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 제조 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 제조 방법에서, 스위칭 레이어 형성 단계를 나타낸 모식도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 제조 방법에서, 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계를 나타낸 모식도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자 제조 방법은, 스위칭 레이어 형성 단계(S210) 및 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계(S220)를 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 먼저, 스위칭 레이어 형성 단계(S210)는 광을 발생시키고, 발생되는 광의 편광 상태를 변환시키는 스위칭 레이어(120)를 형성하는 단계이다.
스위칭 레이어 형성 단계(S210)에서는 제1 기판(121)과 제2 기판(122) 상에 전극층(123)을 형성한다. 스위칭 레이어 형성 단계(S210)에서는 전극층(123)을 투명 전도성 물질, 예컨대, ITO로 형성할 수 있다. 그 후, 스위칭 레이어 형성 단계(S210)에서는 전극층(123) 상에 특정 방향으로 러빙된 제2 배향층(124)을 형성한다. 그 후, 스위칭 레이어 형성 단계(S210)에서는 예컨대, 제2 기판(122)에 형성되어 있는 제2 배향층(124) 상에 유기발광층(125)을 적층시킨다. 이때, 스위칭 레이어 형성 단계(S210)에서는 유기발광층(125)을 이루는 유기발광물질(125a)로, 소정 온도에서 액상 거동을 하는 비등방성 구조로 이루어진 물질을 사용할 수 있다. 이러한 유기발광물질(125a)은 최초, 고상 상태로 형성된 후, 특정 동작 온도에 도달하면, 액상 거동을 하게 된다. 그 후, 스위칭 레이어 형성 단계(S210)에서는 에폭시와 같은 씰링재(미도시)를 매개로 제1 기판(121)과 제2 기판(122)을 접합하여 스위칭 레이어(120)를 완성한다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계(S220)는 유입되는 광 중에서 특정 편광 상태의 광을 굴절시켜 굴절된 광이 전방측에서 포커싱되게 하는 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)를 광이 방출되는 스위칭 레이어(120)의 일면에 형성하는 단계이다.
마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계(S220)에서는 먼저, 스위칭 레이어(120)의 일면에 리액티브 메조겐(RM; Reactive Mesogen), 노어랜드(Nor land) 사의 NOA series 등을 포함하는 광중합성 모노머 또는 올리고머로 이루어진 매트릭스 층(111)을 형성한다. 그 다음, 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계(S220)에서는 매트릭스 층(111)의 표면으로부터 깊이 방향으로 포커싱 폴리머층(112)을 형성한다. 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계(S220)에서는 매트릭스 층(111) 내측에서 특정 방향으로 배열되는 형태로 복수 개의 포커싱 폴리머층(112)을 형성한다. 이때, 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계(S220)에서는 포커싱 폴리머층(112)이 매트릭스 층(111)과 접촉되는 계면(i)이 스위칭 레이어(120)를 향하여 오목한 형상의 구면을 이루도록 형성할 수 있다.
여기서, 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계(S220)에서는 매트릭스 층(111)에 포커싱 폴리머층(112)에 상응하는 형상의 홈을 형성한 후, 이 홈의 내측에 먼저, 제1 배향층(112a)을 형성한 다음, 제1 배향층(112a) 상에 고분자 물질(112b)을 층상 구조로 형성함으로써, 포커싱 폴리머층(112)을 형성할 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계(S220)에서는 스위칭 레이어(120)에 형성된 제2 배향층(124)과 러빙 방향이 동일한 제1 배향층(112a)을 형성할 수 있다.
이때, 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계(S220)에서는 고분자 물질(112b)로 액정 특성을 갖는 비등방성 구조로 이루어진 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계(S220)에서는 고분자 물질(112b)로 액정 고분자(LCP)를 사용할 수 있다. 이러한 고분자 물질(112b)은 자외선 흡수 시 고체화되어 제1 배향층(112a)의 러빙 방향으로 정렬될 수 있다. 이에 따라, 고분자 물질(112b)과 유기발광물질(125a)은 동일한 방향으로 정렬될 수 있다. 이때, 고분자 물질(112b)은 유기발광물질(125a)로 포토루미네선스(PL) 소재 사용 시, 유기발광물질(125a)에서 광을 발생시키기 위한 광원(Backlight)으로부터 유기발광물질(125a)을 향해 조사되는 자외선에 의해 배향 경화될 수 있다.
이와 같이, 매트릭스 층(111) 내측에 포커싱 폴리머층(112)을 형성하면, 마이크로 렌즈 어레이 레이어(110)가 완성되며, 이를 통해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 소자(100)가 제조된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100; 광 소자 110; 마이크로 렌즈 어레이 레이어
111; 매트릭스 층 112; 포커싱 폴리머층
112a; 제1 배향층 112b; 고분자 물질
120; 스위칭 레이어 121; 제1 기판
122; 제2 기판 123; 전극층
124; 제2 배향층 125; 유기발광층
125a; 유기발광물질

Claims (14)

  1. 광이 방출되는 경로 상에 구비되며, 유입되는 광 중에서 특정 편광 상태의 광을 굴절시켜 굴절된 광이 전방측에서 포커싱되게 하는 마이크로 렌즈 어레이 레이어; 및
    상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어의 후방측에 구비되며, 광을 발생시켜 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어 측으로 방출하되, 발생되는 광의 편광 상태를 변환시키는 스위칭 레이어;를 포함하되,
    상기 스위칭 레이어는,
    외측면에 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어가 형성되는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향되는 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 마주하는 내측면에 각각 형성되는 전극층;
    상기 양측의 전극측 상에 각각 형성되는 제2 배향층; 및
    상기 양측의 제2 배향층 사이에 구비되고, 상기 제2 배향층의 러빙 방향으로 정렬되며, 소정 온도에서 액상 거동을 하되, 비등방성 구조로 이루어지는 유기발광물질을 포함하고,
    상기 전극층에 인가되는 전압에 따라, 상기 유기발광물질의 정렬 상태가 가변되며,
    상기 유기발광물질의 정렬 상태에 따라 상기 유기발광물질에 의하여 발생되는 광의 편광 상태가 변환되되,
    상기 유기발광물질은 상기 양측의 제2 배향층 사이에서 층상 구조를 이루며,
    상기 층상 구조를 이루는 유기발광물질은 상기 전극층에 인가되는 전압에 따라, 동일한 방향으로 정렬 방향이 변환되는, 광 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스위칭 레이어는, 편광 상태가 가변되는 광을 출사하고,
    출사된 광은 편광 상태에 따라 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어에 의하여 포커싱되는 정도가 달라지는 광 소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어는,
    상기 스위칭 레이어의 전방면에 구비되는 매트릭스 층; 및
    상기 매트릭스 층에 구비되며, 특정 방향으로 배열된 포커싱 폴리머층을 포함하되,
    상기 매트릭스 층과 상기 포커싱 폴리머층의 접촉 계면은 상기 스위칭 레이어를 향하여 오목한 형상을 갖는 광 소자.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 포커싱 폴리머층은,
    제1 배향층; 및
    상기 제1 배향층 상에 구비되며, 층상 구조를 가지는 고분자 물질을 포함하되,
    상기 고분자 물질은 액정 특성을 갖는 비등방성 구조로 이루어지고, 상기 매트릭스 층을 이루는 물질과 다른 굴절률을 가지며, 자외선 흡수 시 고체화되어 상기 제1 배향층의 러빙 방향으로 정렬되는 광 소자.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 고분자 물질의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광된 광은 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 통과하는 과정 중, 상기 접촉 계면에서 상기 포커싱 폴리머층의 중심축에 수렴하는 방향으로 굴절되는 광 소자.
  6. 삭제
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 배향층은 상기 제1 배향층과 동일한 러빙 방향을 가지는, 광 소자.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 전극층에 전압이 인가되지 않으면, 상기 유기발광물질은 상기 제2 배향층의 러빙 방향으로 정렬된 상태를 유지하며, 상기 유기발광물질로부터 발생되는 광은 상기 유기발광물질의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광되는 광 소자.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 유기발광물질의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광되는 광은 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 통과하는 과정에서 굴절되어 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어의 전방측에서 포커싱되는 광 소자.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 광의 편광 상태가 특정 방향으로 편광된 상태인 경우, 상기 광의 편광 상태가 비 편광된 상태인 경우보다, 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 통과하는 과정에서 포커싱되는 정도가 큰 광 소자.
  13. 스위칭 레이어에 전압을 미인가하여, 상기 스위칭 레이어에 구비되는 유기발광물질을 최초 정렬된 상태로 유지시켜, 상기 유기발광물질로부터 발생된 광이 상기 유기발광물질의 정렬 방향에 대응되는 방향으로 편광되도록 하고, 광이 방출되는 경로 상에 구비되는 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 통과하는 과정에서, 편광된 광이 굴절되어 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어의 전방측에서 제1 세기로 포커싱되게 하는 제1 포커싱 단계; 및
    상기 스위칭 레이어에 전압을 인가하여, 상기 유기발광물질의 정렬 상태를 변화시켜, 상기 유기발광물질로부터 발생된 광이 비 편광 상태로 편광 상태가 변환되도록 하고, 비 편광된 광이 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 통과하는 과정에서 굴절되어 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어의 전방측에서 제2 세기로 포커싱되게 하는 제2 포커싱 단계;를 포함하되,
    상기 제1 세기는 상기 제2 세기보다 상대적으로 크며,
    상기 스위칭 레이어에는,
    외측면에 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어가 형성되는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향되는 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 마주하는 내측면에 각각 형성되는 전극층; 및
    상기 양측의 전극측 상에 각각 형성되는 제2 배향층이 더 구비되고,
    상기 유기발광물질은 상기 양측의 제2 배향층 사이에 구비되고, 상기 제2 배향층의 러빙 방향으로 정렬되며, 소정 온도에서 액상 거동을 하되, 비등방성 구조로 이루어지되,
    상기 유기발광물질은 상기 양측의 제2 배향층 사이에서 층상 구조를 이루며,
    상기 층상 구조를 이루는 유기발광물질은 상기 전극층에 인가되는 전압에 따라, 동일한 방향으로 정렬 방향이 변환되는, 광 소자 동작 방법.
  14. 광을 발생시키고, 발생되는 광의 편광 상태를 변환시키는 스위칭 레이어를 형성하는 스위칭 레이어 형성 단계; 및
    유입되는 광 중에서 특정 편광 상태의 광을 굴절시켜 굴절된 광이 전방측에서 포커싱되게 하는 마이크로 렌즈 어레이 레이어를 광이 방출되는 상기 스위칭 레이어의 일면에 형성하는 마이크로 렌즈 어레이 레이어 형성 단계;를 포함하되,
    상기 스위칭 레이어는,
    외측면에 상기 마이크로 렌즈 어레이 레이어가 형성되는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향되는 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 마주하는 내측면에 각각 형성되는 전극층;
    상기 양측의 전극측 상에 각각 형성되는 제2 배향층; 및
    상기 양측의 제2 배향층 사이에 구비되고, 상기 제2 배향층의 러빙 방향으로 정렬되며, 소정 온도에서 액상 거동을 하되, 비등방성 구조로 이루어지는 유기발광물질을 포함하고,
    상기 전극층에 인가되는 전압에 따라, 상기 유기발광물질의 정렬 상태가 가변되며,
    상기 유기발광물질의 정렬 상태에 따라 상기 유기발광물질에 의하여 발생되는 광의 편광 상태가 변환되되,
    상기 유기발광물질은 상기 양측의 제2 배향층 사이에서 층상 구조를 이루며,
    상기 층상 구조를 이루는 유기발광물질은 상기 전극층에 인가되는 전압에 따라, 동일한 방향으로 정렬 방향이 변환되는, 광 소자 제조 방법.
KR1020190153459A 2019-11-26 2019-11-26 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법 KR102295726B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190153459A KR102295726B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190153459A KR102295726B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210064819A KR20210064819A (ko) 2021-06-03
KR102295726B1 true KR102295726B1 (ko) 2021-08-31

Family

ID=76396638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190153459A KR102295726B1 (ko) 2019-11-26 2019-11-26 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102295726B1 (ko)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101876529B1 (ko) * 2016-04-01 2018-07-11 경북대학교 산학협력단 능동형 렌즈 구조체 및 그 제조 방법
KR20180053936A (ko) * 2016-11-14 2018-05-24 경북대학교 산학협력단 3차원 디스플레이용 가상 이동 렌즈

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210064819A (ko) 2021-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9575217B2 (en) Optical film for reducing color shift and organic light-emitting display device employing the same
US20040217702A1 (en) Light extraction designs for organic light emitting diodes
TWI292678B (en) Top-emittierendes, elektrolumineszierendes bauelement mit zumindest einer organischen schicht
CN106299150B (zh) 具有提高的效率的oled装置和其制造方法
US7872414B2 (en) Light emitting element and display device with improved external coupling efficiency
US9444076B2 (en) Display device comprising polarizing layer
US7781961B2 (en) Top emitting, electroluminescent component with frequency conversion centres
JP5599740B2 (ja) 偏光板及びこれを備える有機発光装置
US9159958B2 (en) Organic light emitting display device
JP2019081369A (ja) 光学素子用透明基材の製造方法、液晶表示装置用偏光板、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
US9125279B2 (en) Organic electroluminescent device, luminaire device, and method for manufacturing organic electroluminescent device
JP2007165276A (ja) 有機発光表示装置
JP2008507809A5 (ko)
JP2011204384A (ja) 表示装置
JP2005528760A (ja) エレクトロルミネセント装置
JP2010243769A (ja) 円偏光板及び有機ｅｌ表示装置
JP2005322490A (ja) エレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法
KR20160000045A (ko) 표시 장치
JP2012178279A (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
US9692016B2 (en) Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component
KR102295726B1 (ko) 광 소자, 그 동작 방법 및 제조 방법
US20220216443A1 (en) Multi-layer display structure
KR20180030420A (ko) 광전자 어셈블리 및 광전자 어셈블리를 제조하기 위한 방법
KR101861630B1 (ko) 발광장치 및 그 제조방법
JP2018190666A (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant