KR102647969B1 - 광 필드 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

광 필드 표시 장치는 하부 기판, 하부 기판 상에 배치되는 백-플레인(black plane) 구조물, 상기 백-플레인 구조물과 전기적으로 연결되는 제1 전극, 제1 전극 상에 배치되는 유기 발광 표시층, 표시층을 커버하며, 제1 전극과 대향하는 제2 전극, 제2 전극을 커버하는 박막 봉지층, 박막 봉지층 상에 직접 배치되는 하부 배향막, 하부 배향막 상에 배치되고, 마이크로 렌즈 어레이를 구성하기 위한 복수의 마이크로 액정 렌즈들을 포함하는 액정층, 액정층 상에 배치되고, 제2 전극과 전기장을 형성하는 상부 렌즈 전극 및 상부 렌즈 전극 상에 배치되는 상부 기판을 포함한다.

Description

광 필드 표시 장치 및 이의 제조 방법{LIGHT FIELD DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 광 필드 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
삼차원 디스플레이 기술은 영화, TV, 휴대폰 등 다양한 영상 디스플레이 분야에 적용되고 있다. 삼차원 디스플레이의 궁극적 목적은 사람이 실제 환경에서 경험하는 것과 같은 입체감을 느낄 수 있게 하는 것으로, 이를 위해 스테레오 방식, 다시점 방식 등 많은 종류의 기술이 연구되고 있다. 그 중 광 필드(Light Field) 방식은 스테레오 방식 또는 다시점 방식에 비하여 삼차원 공간 정보를 보다 정확하게 재현할 수 있다.
최근, 전기장으로 액정 분자의 방향 분포를 제어하여 렌즈를 구현하는 액티브 액정 렌즈들이 제조되고 있다. 상기 액정 렌즈들은 상판, 하판 및 상기 상판 및 하판 사이의 두꺼운 액정층을 포함한다. 상기 액정 렌즈는 복수의 전극으로 이루어져 있으며, 각각의 전극에 상이한 전압을 공급하여 액정 분자의 방향 분포를 제어한다. 상기 액정 제어에 의해 2차원/3차원 표시 모드의 전환이 가능하다.
다만, 종래의 2차원/3차원 겸용 표시 장치는 단순히 표시 패널에 광학용 투명 접착제(Optically clear adhesive; OCA) 등을 이용하여 상판, 하판 및 상기 상판 및 하판 사이의 복수의 전극층들과 두꺼운 액정층을 포함하는 액정 렌즈 패널을 부착한 형태를 갖는다. 이에 따라, 광 필드 표시 장치에 있어서, 표시 패널의 두께를 줄이고 플렉서블 표시 패널을 구현하는 데에 다소 어려움이 있다.
본 발명의 일 목적은 유기 발광 표시 패널에 배향막 및/또는 렌즈 전극이 직접적으로 형성된 광 필드 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 발광 표시 패널에 배향막 및/또는 렌즈 전극을 집적하는 광 필드 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드(light field) 표시 장치는 하부 기판, 상기 하부 기판 상에 배치되는 백-플레인(black plane) 구조물, 상기 백-플레인 구조물과 전기적으로 연결되는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되는 유기 발광 표시층, 상기 표시층을 커버하며, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극, 상기 제2 전극을 커버하는 박막 봉지층, 상기 박막 봉지층 상에 직접 배치되는 하부 배향막, 상기 하부 배향막 상에 배치되고, 마이크로 렌즈 어레이를 구성하기 위한 복수의 마이크로 액정 렌즈들을 포함하는 액정층, 상기 액정층 상에 배치되고, 상기 제2 전극과 전기장을 형성하는 상부 렌즈 전극, 및 상기 상부 렌즈 전극 상에 배치되는 상부 기판을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 차원 표시 모드에서 상기 상부 렌즈 전극에 전압이 인가됨으로써, 상기 상부 렌즈 전극과 상기 제2 전극 사이에 전기장이 형성될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 광 필드 표시 장치는 상기 액정층과 상기 상부 렌즈 전극 사이에 배치되는 상부 배향막을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 상부 렌즈 전극은 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각을 둘러싸는 고리 형태의 패턴들을 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각의 평면 형상은 원형 또는 타원형일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 상부 렌즈 전극의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 형상은 육각형일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 상부 렌즈 전극의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 형상은 사각형일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각의 평면 형상은 육각형이고, 상기 상부 렌즈 전극의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 형상은 육각형일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 상부 렌즈 전극의 패턴의 폭은 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각의 피치(pitch)의 3% 내지 20% 범위에 포함될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 광 필드 표시 장치는 기 상부 기판 상에 배치되는 터치 센싱 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치는 하부 기판과 박막 봉지층 사이에서 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 서브 화소들을 포함하는 유기 발광 표시 패널, 상기 박막 봉지층 상에 직접 배치되는 하부 렌즈 전극, 상기 하부 렌즈 전극을 커버하는 하부 배향막, 상기 하부 배향막 상에 배치되고, 복수의 마이크로 액정 렌즈들로 구성된 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 액정층, 상기 액정층 상에 배치되는 상부 배향막, 상기 상부 배향막 상에 배치되고, 상기 하부 렌즈 전극과 전기장을 형성하는 상부 렌즈 전극, 및 상기 상부 렌즈 전극 상에 배치되는 상부 기판을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 하부 렌즈 전극은 상기 서브 화소들에 공통적으로 대향하여 배치되고, 상기 상부 렌즈 전극은 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각을 둘러싸는 고리 형태의 패턴들을 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 상부 렌즈 전극은 상기 서브 화소들에 공통적으로 대향하여 배치되고, 상기 하부 렌즈 전극은 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각을 둘러싸는 고리 형태의 패턴들을 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 하부 렌즈 전극의 상기 패턴들과 상기 상부 렌즈 전극은 상기 마이크로 액정 렌즈들이 배열되는 기 설정된 제1 방향으로 서로 교번하여 상기 마이크로 액정 렌즈들 중 대응하는 각각을 둘러싸는 고리 형태의 패턴을 가질 수 있다. 서로 인접한 마이크로 액정 렌즈들 각각에 대응하는 상기 하부 렌즈 전극의 가장자리의 일부와 상기 상부 렌즈 전극의 가장자리의 일부가 서로 중첩할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치의 제조 방법은 하부 기판, 백-플레인(back-plane) 구조물, 제1 전극, 유기 발광 표시층, 제2 전극, 및 상기 제2 전극을 커버하는 박막 봉지층 순으로 적층되는 유기 발광 표시 패널을 형성하고, 상기 박막 봉지층 상에 하부 배향막을 형성하며, 3차원 표시 모드에서 상기 제2 전극과 전기장을 형성하는 상부 렌즈 전극을 상부 기판 하면에 패터닝하고, 상기 상부 렌즈 전극을 커버하는 상부 배향막을 상기 상부 기판 하면에 형성하며, 상기 하부 배향막 또는 상기 상부 배향막 상에 복수의 마이크로 액정 렌즈들을 포함하는 마이크로 렌즈 어레이를 구성하기 위한 액정층을 형성한 후, 상기 하부 배향막과 상기 상부 배향막 사이에 상기 액정층이 배치되도록 상기 상부 기판과 상기 박막 봉지층을 합착할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 하부 배향막을 형성하는 것은 폴리이미드 계열 고분자 수지를 상기 박막 봉지층 상면에 직접 코팅하고, 100℃ 환경에서 상기 코팅된 폴리이미드 수지를 베이킹한 후 자외선 경화하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 상부 렌즈 전극은 상온 환경에서 패터닝되는 인듐-아연 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 상부 렌즈 전극은 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각을 둘러싸는 고리 형태의 패턴들을 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각의 평면 형상은 원형 또는 타원형 형상일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 상부 렌즈 전극의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 형상은 육각형일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 박막 봉지층 상에 하부 배향막을 형성하는 것은, 상온 환경에서 상기 박막 봉지층 상에 인듐-아연 산화물을 포함하는 하부 렌즈 전극을 증착하고, 폴리이미드 계열 고분자 수지를 상기 박막 봉지층의 노출된 부분 및 상기 하부 렌즈 전극 상에 직접 코팅하며, 100℃ 환경에서 상기 코팅된 폴리이미드 수지를 베이킹한 후 자외선 경화하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치는 유기 발광 표시 패널 상에 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 액정 렌즈 구조가 직접적으로 집적됨으로써, 액정 렌즈 패널 제조에 필요한 기판, 액정 렌즈의 하부 전극 등이 제거될 수 있다. 이에 따라, 광 필드 표시 장치의 제조 비용이 감소되고, 광 필드 표시 장치의 두께가 감소되며, 플렉서블한 유기 발광 표시 패널을 이용한 광 필드 디스플레이가 가능해질 수 있다. 사용자는 다시점을 이용한 자연스러운 입체 영상을 시청할 수 있다. 또한, 유기 발광 표시 패널의 제2 전극이 액정층 제어를 위한 구동 전극으로 활용되며, 상부 렌즈 전극에 인가되는 전압만을 제어함으로써, 2차원/3차원 표시 모드를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치의 제조 방법은 종래의 액정 렌즈 제조 공정보다 상대적으로 저온 환경에서 하부 배향막, 액정 렌즈 하부 전극 등이 형성됨으로써, 열에 취약한 유기 발광 표시 패널의 특성 변화없이 유기 발광 표시 패널 상에 마이크로 렌즈 어레이의 집적이 가능해진다. 이에 따라, 액정 렌즈 패널 제조에 필요한 기판 및 액정 렌즈 하부 전극이 제거되어 제조 비용이 감소되고, 광 필드 표시 장치의 두께가 감소되며, 플렉서블한 유기 발광 표시 패널(100)을 이용한 광 필드 디스플레이가 가능해질 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치를 간략히 나타낸 분해 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 광 필드 표시 장치를 사용하여 사용자가 입체 영상을 시청하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3a는 도 2의 광 필드 표시 장치에 포함되는 마이크로 렌즈 어레이와 상부 렌즈 전극의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 I-I'라인을 따라 자른 단면의 일부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 광 필드 표시 장치에 포함되는 마이크로 렌즈 어레이와 상부 렌즈 전극의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 2의 광 필드 표시 장치에 포함되는 마이크로 렌즈 어레이와 상부 렌즈 전극의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 2의 광 필드 표시 장치에서 마이크로 렌즈 어레이와 서브 화소들의 배치 관계의 일 예들을 나타내는 도면들이다.
도 7은 도 2의 광 필드 표시 장치에 포함되는 유기 발광 표시 패널의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 10의 광 필드 표시 장치에 포함되는 마이크로 렌즈 어레이의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 12a는 10의 광 필드 표시 장치에 포함되는 마이크로 렌즈 어레이와 상부 렌즈 전극 및 하부 렌즈 전극의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 12b는 도 11a의 II-II'라인을 따라 자른 단면의 일부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치를 간략히 나타낸 분해 사시도이다. 도 1b는 도 1a의 광 필드 표시 장치를 사용하여 사용자가 입체 영상을 시청하는 것을 나타낸 개념도이다.
광 필드 표시 장치(1000)는 복수의 유기 발광 소자들을 포함하는 유기 발광 표시 패널(100) 및 복수의 마이크로 액정 렌즈(ML)들을 포함하며 유기 발광 표시 패널(100) 상에 집적되는 마이크로 렌즈 어레이(200)를 포함할 수 있다.
유기 발광 표시 패널(100)은 유기 발광 소자를 포함하는 복수의 화소들을 포함할 수 있다. 각각의 화소들은 복수의 서브 화소들 (SP; 예를 들면 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 청색 서브 화소)을 포함할 수 있다. 서브 화소들(SP)은 제1 방향(D1) 및 상기 제1 방향과 실질적으로 수직한 제2 방향(D2)으로 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 서브 화소들(SP) 각각은 화소 회로, 제1 전극, 유기 발광 표시층, 제2 전극으로 구성될 수 있다.
마이크로 렌즈 어레이(200)는 유기 발광 표시 패널(100) 상에 집적된다. 일 실시예에서, 마이크로 렌즈 어레이(200)는 유기 발광 표시 패널(100)의 박막 봉지층 상에 집적될 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이(200)는 복수의 마이크로 렌즈(ML)들을 포함할 수 있다. 유기 발광 표시 패널(100)의 서브 화소(SP)들에서 발생한 광들이 상기 마이크로 렌즈 어레이(200)의 마이크로 렌즈(ML)들을 통과하여 광 필드(light field)를 형성할 수 있다.
상기 광 필드를 형성하기 위한 유기 발광 표시 패널(100)의 서브 화소(SP)들의 배열, 마이크로 렌즈 어레이(200)를 구성하는 마이크로 렌즈(ML)들의 배열 및 서브 화소(SP)들과 마이크로 렌즈(ML)들의 상대적인 위치 관계는 다양한 실시예로 구현될 수 있다.
마이크로 렌즈 어레이(200)는 액티브(active) 렌즈로 구성된다. 마이크로 렌즈 어레이(200)는 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 전극들에 인가되는 전압에 의해 전기장(전계)를 생성하고, 이에 따라 액정 분자의 배열을 변형시킬 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이(200)은 2차원 표시 모드에서는 유기 발광 표시 패널(100)에서 표시된 영상이 그대로 투과되도록 하고, 3차원 표시 모드에서는 유기 발광 표시 패널(100)의 영상의 시역을 분리한다. 예컨대, 3차원 표시 모드로 동작하는 마이크로 렌즈 어레이(200)는 유기 발광 표시 패널(100)에 표시된 다시점 영상을 광의 회절 및 굴절 현상을 이용하여 각 시점 영상 별로 해당하는 시역에 상이 맺히도록 한다.
도 1b에 도시된 바와 같이, '광 필드(Light Field)'는 빛이 공간 상에서 분포하는 상태를 광선의 분포를 통해 표현하는 개념이다. 이 개념을 이용하면 사물에서 반사되거나 발생한 빛은 공간 속을 직진하여 사람의 눈에 들어오는 것으로 정의되며, 삼차원 공간은 무수히 많은 광 필드로 구성될 수 있다. 개별적인 광 필드를 수학적으로 표현하는 데는 예를 들어, 5차원 플렌옵틱(Plenoptic) 함수가 사용될 수 있다. 즉, 공간 상의 특정 평면 상에서 광선이 평면을 지나는 점의 삼차원 공간 좌표 (x, y, z)와 광선이 향하는 공간 방향각 (θ, φ)에 대한 휘도로 표기될 수 있다. 광 필드는 앞에서 말한 특정 평면을 지나는 빛의 플렌옵틱 함수값을 정보화 함으로써 획득(capture)될 수 있다. 즉, 광 필드는 일정 영역의 (x, y, z) 좌표 각각에 대하여 (θ, φ)별 휘도값에 의해 획득될 수 있다. 예를 들어, 광 필드 카메라 (Light Field Camera)는 광 필드 획득을 목적으로 하는 카메라로, 2D 카메라가 공간 상의 특정 한 하나의 점 (=시점)에 대하여 (θ, φ)별 휘도값을 기록하는 것에 비하여, 광 필드 카메라는 일정 영역 내의 모든 좌표값에 대하여 (θ, φ)별 휘도값을 기록할 수 있다.
상기 광 필드 카메라를 이용하여 획득한 상기 광 필드를 광 필드 표시 장치(1000)에 표시 하여, 사용자(2)는 사물(OJ1, OJ2)에 대한 3차원 영상을 시청할 수 있다. 광 필드 표시 장치(1000)는 광 필드를 구현할 수 있으므로, 사용자(2)가 이동함에 따라, 서로 다른 형태의 입체 영상을 시청할 수 있고, 따라서, 종래의 스테레오 방식 또는 다시점 방식의 입체 영상 표시 장치에 비해, 현실감 있는 입체 영상을 시청할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 광 필드 표시 장치(1000)는 하부 기판(110), 백-플레인 구조물, 제2 전극(170)을 포함하는 표시 구조물, 박막 봉지층(180), 하부 배향막(220), 액정층(230), 상부 렌즈 전극(270), 상부 기판(290)을 포함할 수 있다. 광 필드 표시 장치(1000)는 액정층(230)과 상부 렌즈 전극(270) 사이에 배치되는 상부 배향막(250)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상부 기판(290) 상에는 광의 투과축 방향 제어를 위한 편광자(polarizer)가 더 배치될 수 있다. 표시 구조물(120)은 화소 회로, 상기 화소 회로 상에 배치되는 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되는 유기 발광 표시층 및 상기 유기 발광 표시층 상에 배치되는 제2 전극(170)을 포함할 수 있다.
광 필드 표시 장치(1000)는 유기 발광 표시 패널(100) 및 유기 발광 표시 패널(100)의 발광면 상에 집적되는 마이크로 렌즈 어레이(200)로 구분될 수 있다.
마이크로 렌즈 어레이(200)는 하부 배향막(220), 액정층(230), 상부 배향막(250), 상부 렌즈 전극(270) 및 상부 기판(290)을 포함할 수 있다.
광 필드 표시 장치(1000)는 2차원 영상을 표시하는 2차원 표시 모드 및 3차원 영상(입체 영상)을 표시하는 3차원 표시 모드로 동작할 수 있다. 즉, 마이크로 렌즈 어레이(200)에 포함되는 액정 분자의 방향 분포가 제어됨으로써 2차원 영상 또는 3차원 영상이 제어될 수 있다. 상기 액정의 분자의 방향 분포는 액정층 상하부에 배치되는 구동 전극들에 인가되는 전압에 의해 제어될 수 있다.
3차원 표시 모드에서, 상부 렌즈 전극(270)은 액정층(230)의 상부 구동 전극으로 기능하고, 유기 발광 표시 패널(100)의 제2 전극(170)(예를 들어, 캐소드 전극)이 액정층(230)을 구동하는 하부 구동 전극으로 기능할 수 있다. 따라서, 상부 렌즈 전극(270)과 제2 전극(170) 사이에 형성된 전기장에 의해 액정층(230)에 포함되는 액정 분자의 배향 방향이 적절하게 조절될 수 있다.
2차원 표시 모드에서는, 상부 렌즈 전극(270)에 전압을 인가하지 않음으로써 액정층(230)(즉, 제2 전극(170)과 상부 렌즈 전극(270) 사이)에 전기장이 생성되지 않는다. 따라서, 2차원 표시 모드에서는 서브 화소들(R, G, B)에서 출력되는 영상이 그대로 투과될 수 있다.
하부 기판(110)은 광 필드 표시 장치(1000)의 백-플레이 기판 혹은 베이스 기판으로 제공될 수 있다. 하부 기판(110)은 폴리머 기판으로서 투명 절연 기판을 사용할 수 있으며, 예를 들면 투명성 및 소정의 유연성을 갖는 폴리머 재질의 기판을 사용할 수 있다.
하부 기판(110) 상에 상기 화소 회로, 상기 화소 회로와 전기적으로 연결되는 상기 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치되는 상기 유기 발광 표시층, 상기 표시층을 커버하며 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극(170)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제1 전극은 서브 화소(R, G, B)의 애노드(anode) 전극으로 제공되고, 제2 전극(170)은 서브 화소(R, G, B)의 캐소드(cathode) 전극으로 제공될 수 있다.
제2 전극(170)은 복수의 서브 화소들에 공통적으로 배치되는 공통 전극으로 제공될 수 있다. 제2 전극(170)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 텅스텐(W), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 네오디뮴(Nd), 스칸듐(Sc) 등과 같은 일 함수가 낮은 금속 물질 또는 이들 금속의 합금을 포함할 수 있다.
제2 전극(170) 상에 표시 구조물(120)을 보호하기 위한 박막 봉지층(180)이 배치될 수 있다. 박막 봉지층(180)은 예를 들면, 실리콘 질화물 및/또는 금속 산화물과 같은 무기 물질을 포함할 수 있다. 또한, 박막 봉지층(180)은 평탄화를 위해 무기층들 사이에 유기층이 배치되는 다수의 층을 포함하는 형태를 가질 수도 있다. 이에 따라, 박막 봉지층(180)의 상면은 평탄한 형태를 가질 수 있다. 다만, 박막 봉지층(180)이 이에 한정되는 것은 아니고, 박막 봉지층은 리지드(rigid)한 글래스(glass) 기판으로 대체될 수도 있다.
박막 봉지층(180) 상에 하부 배향막(220)이 직접 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 배향막(220)은 폴리이미드 계열의 고분자 수지를 포함할 수 있다. 하부 배향막(220)은 액정층(230)에 포함되는 액정 분자들의 초기 배향을 결정하고, 상기 액정 분자들의 배열 방향을 미리 결정할 수 있다.
하부 배향막(220)은 저온 소성 공정에 의해 박막 봉지층(180) 상에 직접 배치될 수 있다. 백-플레인 구조물 및 표시 구조물의 변형을 방지하기 위해 약 100℃ 환경에서 하부 배향막(220)이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 폴리이미드 계열의 고분자 수지의 점도는 약 1.7cP(centi-poise) 내지 3cP를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 박막 봉지층(180) 상에 코팅된 상기 폴리이미드 계열의 고분자 수지가 약 100℃ 환경에서 약 1분간 건조된 후 약 300nm 내지 320nm(바람직하게는 313nm)의 파장 및 약 20mW/cm2의 에너지를 갖는 자외선 경화를 거쳐 하부 배향막(220)이 형성될 수 있다. 하부 배향막(220)이 종래보다 상대적으로 저온 환경에서 유기 발광 표시 패널(100)의 박막 봉지층(180) 상에 직접 형성되므로, 하부 배향막(220) 형성 공정에 의해 표시 구조물이 변형되지 않는다.
마이크로 렌즈 어레이를 구성하기 위한 복수의 마이크로 액정 렌즈(ML)들을 포함하는 액정층(230)이 하부 배향막(220) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로 액정 렌즈들 각각의 단면은 원형, 타원형, 육각형 중 적어도 하나의 형태를 가질 수 있다. 상기 마이크로 액정 렌즈의 피치(pitch)(가로 피치 및 세로 피치) 및 서브 화소의 피치에 따라 하나의 마이크로 액정 렌즈가 서브 화소들로부터 출력되는 광을 커버할 수 있는 시점 수가 결정될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 액정 렌즈 당 15 수평 시점 수 및 7 수직 시점 수를 커버할 수 있다. 이에 따라, 다시점의 입체 영상이 구현될 수 있다. 이에 대해서는 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 설명하기로 한다.
마이크로 액정 렌즈(ML)의 수평 시점 수란 마이크로 액정 렌즈(ML)의 수평 피치에 대응하는 서브 화소들의 수평 방향으로의 개수를 말한다. 마이크로 렌즈(ML)의 수직 시점 수란 마이크로 액정 렌즈(ML)의 수직 피치에 대응하는 서브 화소들의 수직 방향으로의 개수를 말한다.
액정층(230)은 하부 배향막(220)과 상부 배향막(250)의 사이에 주입하거나 또는 적하하는 과정을 거쳐 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 마이크로 액정 렌즈(ML)는 구동 전극들 사이의 거리 차이에 기초하여 액정을 제어하는 갭 컨트롤 렌즈(gap control lens) 방식, 액정 구동 전극들에 인가되는 전압 차이를 조절하여 액정을 제어하는 전압 컨트롤 렌즈(voltage control lens; VCL) 방식, 프레넬 렌즈(gresnel lens) 방식 등의 방식에 기초하여 제어될 수 있다.
상부 배향막(250)이 액정층(230)과 상부 렌즈 전극(270) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상부 배향막(250)은 상기 폴리이미드 계열의 고분자 수지를 포함할 수 있다. 상부 배향막(250)은 액정층(230)에 포함되는 액정 분자들의 초기 배향을 결정하고, 상기 액정 분자들의 배열 방향을 미리 결정할 수 있다.
상부 렌즈 전극(270)은 액정층(230) 및 상부 배향막(250) 상에 배치될 수 있다. 상부 렌즈 전극(270)은 상기 3차원 표시 모드에서 제2 전극(170)과 전기장을 형성할 수 있다. 상부 렌즈 전극(270)은 각각의 마이크로 액정 렌즈(ML)를 둘러싸는 고리 형태의 패턴들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 변은 육각형일 수 있다. 일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 변은 사각형일 수 있다. 일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 변은 원형일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 상부 렌즈 전극(270)의 패턴이 이에 한정되는 것은 아니다.
상부 렌즈 전극(270)은 인듐- 아연 산화물(Indium Zinc Oxide: IZO), 인듐-주석 산화물(Idium Tin Oxide; ITO) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 각각의 패턴의 폭(W)은 마이크로 액정 렌즈(ML)의 피치의 약 3% 내지 20% 범위에 포함될 수 있다. 이에 따라, 상부 렌즈 전극(270)의 배치에 의한 의도치 않은 광의 굴절 및 회절 등이 방지될 수 있다.
상부 기판(290)은 상부 렌즈 전극(270) 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 광 필드 표시 장치(1000)는 상부 기판(290) 상에 배치되는 터치 센싱 유닛을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치(1000)는 유기 발광 표시 패널(100) 상에 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 액정 렌즈 구조가 직접적으로 집적됨으로써, 액정 렌즈 패널 제조에 필요한 기판 및 액정 렌즈의 하부 전극이 제거될 수 있다. 이에 따라, 광 필드 표시 장치(1000)의 제조 비용이 감소되고, 광 필드 표시 장치(1000)의 두께가 감소되며, 플렉서블한 유기 발광 표시 패널(100)을 이용한 광 필드 디스플레이가 가능해질 수 있다. 사용자는 다시점을 이용한 자연스러운 입체 영상을 시청할 수 있다. 또한, 유기 발광 표시 패널(100)의 제2 전극(170)이 액정층 제어를 위한 구동 전극으로 활용되며, 상부 렌즈 전극(270)에 인가되는 전압만을 제어함으로써, 2차원/3차원 표시 모드를 구현할 수 있다.
도 3a는 도 2의 광 필드 표시 장치에 포함되는 마이크로 렌즈 어레이와 상부 렌즈 전극의 일 예를 나타내는 평면도이다. 도 3b는 도 3a의 I-I'라인을 따라 자른 단면의 일부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 3b를 참조하면, 마이크로 렌즈 어레이(MLA)는 복수의 마이크로 액정 렌즈(ML)들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 마이크로 액정 렌즈(ML)의 평면 형상은 원형 또는 타원형일 수 있다. 마이크로 액정 렌즈(ML)들은 상부 렌즈 전극(270A)의 패턴들에 의해 서로 이격하여 배치될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 마이크로 액정 렌즈(ML)의의 배열이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 원형 또는 타원형 모양은 마이크로 렌즈(ML)의 필 팩터(fill factor)가 최대가 될 수 있도록, 서로 인접하는 두 마이크로 렌즈(ML)들이 중 어느 한쪽이 함입되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 원형 또는 타원형 모양의 가장자리의 일부는 함몰된 형상일 수 있다. 상기 필 팩터란 마이크로 렌즈들이 형성된 평면에서 마이크로 렌즈 들이 실제 차지하는 면적의 비율을 말한다.
일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270A)은 마이크로 액정 렌즈(ML)들 각각을 둘러싸는 고리 형태의 전극 패턴(EP)들을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 각각의 전극 패턴(EP)의 평면 형상의 안쪽 형상은 마이크로 액정 렌즈(ML)에 대응하는 원형 또는 타원형이고, 바깥쪽 형상은 육각형의 형상일 수 있다.
마이크로 액정 렌즈(ML)가 형성되지 않는 부분에 대응하는 서브 화소로부터 발생한 광은 입체 영상 구현을 위해 원하는 광 필드 형성에 방해가 될 수 있으므로(즉, crosstalk가 발생됨), 마이크로 액정 렌즈(ML)가 형성되지 않는 부분은 최소화 되는 것이 바람직하다. 따라서, 일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270A)의 패턴(EP)의 폭(W)은 마이크로 액정 렌즈(ML)의 피치(pitch, P)의 약 3% 내지 20% 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 액정 렌즈(ML)의 피치(P)가 약 500μm인 경우, 전극 패턴(EP)의 폭(W)은 약 2μm 내지 10μm 범위 내에서 형성될 수 있다. 마이크로 액정 렌즈(ML)의 피치(P)가 약 55μm인 경우, 전극 패턴(EP)의 폭(W)은 약 1μm 내지 5μm 범위 내에서 형성될 수 있다. 여기서, 마이크로 렌즈(ML)의 피치는 이웃하는 마이크로 렌즈(ML)들의 중심들 사이의 거리를 의미한다.
일 실시예에서, 마이크로 렌즈 어레이(MLA)에 포함되는 마이크로 렌즈(ML)들의 피치(P)들은 실질적으로 동일할 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 유기 발광 표시 패널의 제2 전극(170)(예를 들어, 캐소드 전극) 상에 배치되는 박막 봉지층(180) 상에 하부 배향막(220)이 배치될 수 있다. 또한, 패터닝된 상부 렌즈 전극(270A)과 상부 배향막(250)이 형성된 상부 기판(290)과 하부 배향막(210) 사이에 마이크로 렌즈(ML)들을 포함하는 액정층(230)이 배치될 수 있다.
3차원 표시 모드에서, 상기 전극 패턴(EP)을 갖는 상부 렌즈 전극(270A)과 유기 발광 표시 패널의 공통 전극인 제2 전극(캐소드) 사이에 발생된 전기장에 의해 마이크로 렌즈 어레이(MLA)에 포함되는 액정 분자들이 재배열되고, 광 필드가 구현될 수 있다.
도 4는 도 2의 광 필드 표시 장치에 포함되는 마이크로 렌즈 어레이와 상부 렌즈 전극의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 광 필드 표시 장치는 상부 렌즈 전극의 패턴의 형상을 제외하고, 도 3a의 광 필드 표시 장치와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 간략히 하거나 생략한다.
마이크로 렌즈 어레이(MLA)는 복수의 마이크로 액정 렌즈(ML)들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 마이크로 액정 렌즈(ML)의 평면 형상은 원형 또는 타원형일 수 있다. 마이크로 액정 렌즈(ML)들은 상부 렌즈 전극(270B)의 패턴들에 의해 서로 이격하여 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270B)은 마이크로 액정 렌즈(ML)들 각각을 둘러싸는 고리 형태의 전극 패턴들을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 각각의 전극 패턴의 평면 형상의 안쪽 형상은 마이크로 액정 렌즈(ML)에 대응하는 원형 또는 타원형이고, 바깥쪽 형상은 사각형의 형상일 수 있다. 상부 렌즈 전극(270B)의 패턴의 폭(W)은 마이크로 액정 렌즈(ML)의 피치(P)의 약 3% 내지 20% 범위 내에 포함될 수 있다.
3차원 표시 모드에서, 상기 전극 패턴을 갖는 상부 렌즈 전극(270B)과 유기 발광 표시 패널의 공통 전극인 제2 전극(캐소드) 사이에 발생된 전기장에 의해 마이크로 렌즈 어레이(MLA)에 포함되는 액정 분자들이 재배열되고, 광 필드가 구현될 수 있다.
도 5는 도 2의 광 필드 표시 장치에 포함되는 마이크로 렌즈 어레이와 상부 렌즈 전극의 또 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 광 필드 표시 장치는 상부 렌즈 전극의 패턴의 형상 및 마이크로 액정 렌즈의 형상을 제외하고, 도 3a의 광 필드 표시 장치와 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 반복되는 설명은 간략히 하거나 생략한다.
마이크로 렌즈 어레이(MLA)는 복수의 마이크로 액정 렌즈(ML)들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 마이크로 액정 렌즈(ML)의 평면 형상은 육각형일 수 있다. 마이크로 액정 렌즈(ML)들은 상부 렌즈 전극(270C)의 패턴들에 의해 서로 이격하여 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270C)은 마이크로 액정 렌즈(ML)들 각각을 둘러싸는 고리 형태의 전극 패턴들을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 각각의 전극 패턴의 평면 형상의 안쪽 형상은 마이크로 액정 렌즈(ML)에 대응하는 육각형이고, 바깥쪽 형상도 육각형의 형상일 수 있다. 상부 렌즈 전극(270C)의 패턴의 폭(W)은 마이크로 액정 렌즈(ML)의 피치(P)의 약 3% 내지 20% 범위 내에 포함될 수 있다.
3차원 표시 모드에서, 상기 전극 패턴을 갖는 상부 렌즈 전극(270C)과 유기 발광 표시 패널의 공통 전극인 제2 전극(캐소드) 사이에 발생된 전기장에 의해 마이크로 렌즈 어레이(MLA)에 포함되는 액정 분자들이 재배열되고, 광 필드가 구현될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 도 2의 광 필드 표시 장치에서 마이크로 렌즈 어레이와 서브 화소들의 배치 관계의 일 예들을 나타내는 도면들이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 광 필드 표시 장치는 복수의 서브 화소들(SP)을 포함하는 표시 패널 및 상부 렌즈 전극 패턴으로 각각 둘러싸인 복수의 마이크로 렌즈(ML)를 포함하는 마이크로 렌즈 어레이를 포함할 수 있다.
서브 화소들(SP)은 제1 방향(D1) 및 상기 제1 방향(D1)과 실질적으로 수직한 제2 방향(D2)으로 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 도면상에서는 선으로 표시되어 있으나, 인접하는 서브 화소들(SP) 사이에는 광을 차단하는 블랙 매트릭스가 형성될 수 있다.
서브 화소들(SP)은 적색 광을 방출하는 적색 서브 화소(R), 녹색 광을 방출하는 녹색 서브 화소(G), 청색 광을 방출하는 청색 서브 화소(B)를 포함할 수 있다(RGB 구조). 일 실시예에서, 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G) 및 청색 서브 화소(B)는 제1 방향(D1)을 따라 반복적으로 배열될 수 있다. 적색 서브 화소들(R), 녹색 서브 화소들(G) 및 청색 서브 화소들(B)은 제2 방향(D2)을 따라 각각 연속적으로 배열될 수 있다. 즉, 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G) 및 청색 서브 화소(B)는 스트립(strip) 형태로 배열될 수 있다.
마이크로 렌즈(ML)의 평면 형상은 육각형 모양을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 육각형 모양은 좌우 대칭으로 두 변의 길이가 다른 네 변의 길이보다 길 수 있다. 일 실시예에서, 상기 육각형 모양은 정육각형일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 육각형 모양은 좌우 대칭으로 두 변의 길이가 다른 네 변의 길이보다 짧은 모양일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 육각형 모양 두 변의 길이가 동일하고, 좌우 비대칭인 육각형 모양일 수 있다.
마이크로 렌즈들(ML)을 둘러싸는 상부 렌즈 전극의 각각의 패턴의 인접하는 변이 서로 접하도록 배치되어 벌집 구조를 형성할 수 있다.
마이크로 렌즈들(ML)은 각각 상기 제1 방향(D1)과 상기 제2 방향(D2)에 대해 기 설정된 틸트(tilt) 각도(θ) 기울어져 배열될 수 있다. 일 실시예예서, 상기 틸트 각도(θ)는 서브 화소의 제1 방향(D1)으로의 피치, 서브 화소의 제2 방향(D2)으로의 피치, 및 마이크로 렌즈(ML)의 수평 시점수에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 마이크로 렌즈(ML)의 수평 시점 수란 마이크로 렌즈(ML)의 수평 피치(즉, 제1 방향(D1)으로의 피치)에 대응하는 서브 화소들의 상기 제1 방향(D1)으로의 개수를 말한다. 마이크로 렌즈(ML)의 수직 시점 수란 마이크로 렌즈(ML)의 수직 피치(즉, 제2 방향(D2)으로의 피치)에 대응하는 서브 화소들의 상기 제2 방향(D2)으로의 개수를 말한다.
마이크로 렌즈(ML)의 수평 피치란 이웃하는 마이크로 렌즈들의 중심들 간의 상기 제1 방향(D1)으로의 거리를 말한다. 상기 마이크로 렌즈(ML)의 수직 피치란 이웃하는 마이크로 렌즈들의 중심들 간의 상기 제2 방향(D1)으로의 거리를 말한다.
상기 수평 시점수는 하나의 단위 화소를 구성하는 서브 화소들(SP)의 개수와 관련되어 결정될 수 있다. 상기 수직 시점 수는 하나의 서브 화소의 가로, 세로 피치 및 단위 화소를 구성하는 서브 화소들 수에 따라 결정될 수 있다.
이에 따라, 광 필드 표시 장치는 수평 시점 및 수직 시점이 반영된 다시점(예를 들어, 수평 시점수 15, 수직 시점수 7의 105 시점수)의 입체 영상을 출력할 수 있으며, 사용자는 특정 색상이 강조되지 않는 자연스러운 입체 영상을 시청할 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 서브 화소들(SP)은 제1 방향(D1) 및 상기 제1 방향(D1)과 실질적으로 수직한 제2 방향(D2)으로 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 서브 화소들(SP)은 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G), 청색 서브 화소(B) 및 백색 서브 화소(W)를 포함할 수 있다. (RGBW 구조) 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G), 청색 서브 화소(B) 및 백색 서브 화소(W)는 타일 형식으로 배열될 수 있다.
상기 마이크로 렌즈(ML)는 육각형 모양을 가질 수 있다. 상기 육각형의 마주보는 두변의 길이가 동일할 수 있다. 상기 육각형의 좌, 우측 변은 상기 제2 방향(D2)과 평행하고, 상부 꼭지점과 하부 꼭지점을 연결한 선은 상기 제2 방향(D2)에 대해 소정 각도 (α) 기울어 질 수 있다. 즉, 상기 마이크로 렌즈는 비대칭 육각형 모양을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 육각형의 상기 상부 꼭지점과 상기 하부 꼭지점의 상기 제1 방향(D1)으로의 이격 거리는 하나의 서브 화소 가로 피치 이하 이도록, 상기 소정 각도(α)가 결정될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 마이크로 렌즈(ML)의 수평 시점수는 15, 수직 시점수는 7인 경우가 예시되어 있다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 서브 화소들(SP)은 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G) 및 청색 서브 화소(B)를 포함할 수 있다. 제n 행에서, 상기 제1 방향(D1)으로 적색 서브 화소(R), 녹색 서브 화소(G), 청색 서브 화소(B) 및 상기 블랙 매트릭스(BM)가 반복적으로 배열되고, 제n+1 행에서, 상기 제1 방향(D1)으로 상기 블랙 매트릭스(BM) 및 녹색 서브 화소(G)가 반복적으로 배열될 수 있다. (소위 RGBG pentile 구조)
상기 마이크로 렌즈(ML)는 육각형 모양을 가질 수 있다. 상기 육각형의 마주보는 두변의 길이가 동일할 수 있다. 상기 육각형의 좌, 우측 변은 상기 제2 방향(D2)과 평행하고, 상부 꼭지점과 하부 꼭지점을 연결한 선은 상기 제2 방향(D2)에 대해 소정 각도 (α) 기울어 질 수 있다. 즉, 상기 마이크로 렌즈는 비대칭 육각형 모양을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 육각형의 상기 상부 꼭지점과 상기 하부 꼭지점의 상기 제1 방향(D1)으로의 이격 거리는 하나의 서브 화소 가로 피치 이하 이도록, 상기 소정 각도(α)가 결정될 수 있다.
도 7은 도 2의 광 필드 표시 장치에 포함되는 유기 발광 표시 패널의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 유기 발광 표시 패널(100)은 하부 기판(110), 하부 기판 상에 형성된 백-플레인(Back Plane) 구조물, 상기 백-플레인 구조물 상에 적층되는 표시 구조물을 포함할 수 있다.
하부 기판(110)은 폴리머 기판(105)으로서 투명 절연 기판을 사용할 수 있다.
하부 기판(110) 상에 버퍼층(121)이 배치될 수 있다. 버퍼층(121)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막이 적층된 구조를 가질 수 있다. 버퍼층(121) 상에는 액티브 패턴(122, 124)이 배치될 수 있다. 게이트 절연막(126)은 버퍼층(121) 상에 형성되어 상기 액티브 패턴들을 커버할 수 있다. 게이트 절연막(126)은 실리콘 산화물 혹은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 게이트 절연막(126) 상에는 게이트 전극(132, 134)이 배치될 수 있다. 층간 절연막(136)은 게이트 절연막(126) 상에 형성되어 게이트 전극들(132, 134)을 커버할 수 있다. 층간 절연막(136)은 실리콘 산화물 혹은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)은 층간 절연막(136) 및 게이트 절연막(126)을 관통하여 각각 액티브 패턴(122)의 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 접촉될 수 있다.
상술한 제1 액티브 패턴(122), 게이트 절연막(126), 게이트 전극(132), 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)에 의해 상기 박막 트랜지스터가 정의될 수 있다. 또한, 액티브 패턴(124), 게이트 절연막(126) 및 게이트 전극(134)에 의해 커패시터가 정의될 수 있다.
비아 절연막(146)은 층간 절연막(136) 상에 형성되어 소스 전극(142) 및 드레인 전극(144)을 커버할 수 있다. 비아 절연막(146)은 실질적으로 평탄화 층으로 제공될 수 있다.
비아 절연막(146) 상에는 상기 표시 구조물이 적층될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 표시 구조물은 비아 절연막(146) 상에 순차적으로 적층되는 제1 전극(150), 유기 발광 표시층(160) 및 제2 전극(170)을 포함할 수 있다.
제1 전극(150)은 화소 전극으로 제공되며, 각 화소 마다 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극(150)은 유기 발광 표시 패널(100)의 애노드 전극으로 제공될 수 있다. 화소 정의막(155)은 비아 절연막(146) 상에 배치되어, 제1 전극(150)의 주변부를 커버할 수 있다. 유기 발광 표시층(160)은 화소 정의막(155) 및 제1 전극(150) 상에 배치될 수 있다. 유기 발광 표시층(160)은 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소 및 청색 서브 화소마다 독립적으로 패터닝되어 각 화소별로 다른 색광들을 발생시키는 유기 발광층을 포함할 수 있다.
제2 전극(170)은 화소 정의막(155) 및 표시층(160) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 전극(170)은 복수의 서브 화소들에 공통적으로 배치되는 공통 전극으로 제공될 수 있다. 또한, 제2 전극(170)은 제1 전극(150)과 대향하며 유기 발광 표시 패널의 캐소드 전극으로 제공될 수 있다.
제2 전극(170) 상에는 상기 표시 구조물을 보호하기 위한 박막 봉지층(180)이 배치될 수 있다. 박막 봉지층(180)은 예를 들면, 실리콘 질화물 및/또는 금속 산화물과 같은 무기 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 봉지층(181) 상기 무기 물질을 포함하는 제1 무기층(181), 제1 무기층 상에 배치되어 평탄화층 역할을 하는 유기층(182) 및 상기 유기층(182) 상에 배치되어 봉지 역할을 하는 제2 무기층이 배치될 수 있다. 유기층(182)은 폴리이미드, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리에스테르와 같은 유기 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 전극 상에 박막 봉지층(180) 대신 글라스(glass) 기판이 배치될 수도 있다.
상기 평탄화된 박막 봉지층(180) 상에 하부 배향막 또는 하부 렌즈 전극이 형성될 수 있다.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8a 내지 도 8e를 참조하면 광 필드 표시 장치의 제조 방법은 하부 기판, 제1 전극, 유기 발광 표시층, 제2 전극, 및 상기 제2 전극을 커버하는 박막 봉지층 순으로 적층되는 유기 발광 표시 패널을 형성하고, 상기 박막 봉지층 상에 하부 배향막을 형성하며, 상부 렌즈 전극을 상부 기판 하면에 패터닝하고, 상기 상부 렌즈 전극을 커버하는 상부 배향막을 상기 상부 기판 하면에 형성하고, 상기 하부 배향막 또는 상기 상부 배향막 상에 복수의 마이크로 액정 렌즈들을 포함하는 마이크로 렌즈 어레이를 구성하기 위한 액정층을 형성한 후, 상기 하부 배향막과 상기 상부 배향막 사이에 상기 액정층이 배치되도록 상기 상부 기판과 상기 박막 봉지층을 합착하는 것을 포함할 수 있다.
도 7 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 하부 기판(110), 백-플레인 구조물, 제1 전극, 유기 발광 표시층, 제2 전극(170) 및 제2 전극(170)을 커버하는 박막 봉지층(180)이 순차적으로 적층되는 유기 발광 표시 패널(100)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 전극(170)은 복수의 서브 화소들에 공통적으로 배치되는 공통 전극으로 제공될 수 있다. 또한, 제2 전극(170)은 제1 전극(150)과 대향하며 상기 투명 표시 장치의 캐소드로 제공될 수 있다. 박막 봉지층(180)은 제1 무기층, 평탄화를 위한 유기층, 및 제2 무기층이 순서대로 적층되어 박막 봉지층(180)이 형성될 수 있다.
박막 봉지층(180) 상에 하부 배향막(220)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 배향막(220)은 폴리이미드 계열의 고분자 수지를 포함할 수 있다. 실시예에서, 상기 폴리이미드 계열의 고분자 수지의 점도는 약 1.7cP(centi-poise) 내지 3cP를 가질 수 있다. 하부 배향막(220)은 저온 소성 공정에 의해 박막 봉지층(180) 상에 직접 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 박막 봉지층(180) 상에 상기 폴리이미드 계열의 고분자 수지가 스핀 코팅, 바 코팅 공정 등의 방법으로 직접 코팅될 수 있다. 이 후, 상기 코팅된 폴리이미드 계열의 고분자 수지가 약 100℃ 환경에서 약 1분간 건조(baking)되고, 약 300nm 내지 320nm(바람직하게는 313nm)의 파장 및 약 20mW/cm2의 에너지를 갖는 자외선 노광을 이용한 경화를 거쳐 하부 배향막(220)이 형성될 수 있다. 하부 배향막(220)이 종래보다 상대적으로 저온 환경(약 100℃)에서 유기 발광 표시 패널(100)의 박막 봉지층(180) 상에 직접 형성될 수 있다. 따라서, 하부 배향막(220)을 박막 봉지층 상에 직접 형성하는 공정에 의한 표시 구조물의 변형 및 막의 들뜸 현상이 방지될 수 있다.
일 실시예에서, 하부 배향막(220)을 형성하기 전에 상온 환경에서 박막 봉지층(180) 상에 인듐-아연 산화물을 포함하는 하부 렌즈 전극이 증착될 수 있다. 이후, 상기 증착된 하부 렌즈 전극 및 박막 봉지층(180)의 노출된 상면에 상기 폴리이미드 계열 고분자 수지가 코팅되고, 약 100℃ 환경에서 상기 코팅된 폴리이미드 수지가 베이킹된 후 자외선 노광에 의해 경되어 하부 배향막(220)이 형성될 수 있다. 즉, 박막 봉지층(180) 상에 액정층을 구동하는 상기 하부 렌즈 전극이 형성될 수도 있다. 상기 하부 렌즈 전극은 도 9 내지 도 12b를 참조하여 상술하기로 한다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 상부 기판(290)의 하면에 상부 렌즈 전극(270)이 패터닝될 수 있다. 상기 렌즈 전극(270)은 광 필드 표시 장치의 3차원 표시 모드에서 제2 전극(170)과 전기장을 형성할 수 있다. 상기 전기장에 따라 액정 분자들의 배열이 제어될 수 있다. 상부 렌즈 전극(270)은 마이크로 액정 렌즈들 각각을 둘러싸는 고리 형태 또는 벌집 형태의 패턴들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 형상은 육각형일 수 있다. 다른 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 형상은 사각형일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 형상은 원형 또는 타원형일 수도 있다.
일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 패턴의 폭(W)은 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각의 피치의 약 3% 내지 20% 범위에 포함될 수 있다.
상부 렌즈 전극(270)은 일함수가 높은 투명 도전성 물질을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)은 상온 환경(예를 들어, 약 20℃ 내지 30℃)에서 인듐-아연 산화물을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 제1 전극(150)은 인듐 주석 화합물, 아연 산화물 또는 인듐 산화물 등을 포함할 수도 있다.
이후, 도 8c에 도시된 바와 같이, 상부 렌즈 전극(270)을 커버하는 상부 배향막(250)이 상부 기판(290) 하면에 형성될 수 있다. 상부 배향막(250)은 하부 배향막(220)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상부 배향막(250)은 하부 배향막(220) 형성 공정과 실질적으로 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상부 배향막(250) 또한 약 100℃의 저온 환경에서 형성될 수 있다.
이후, 도 8d에 도시된 바와 같이, 하부 배향막(220) 상에 복수의 마이크로 액정 렌즈(ML)들을 포함하는 마이크로 렌즈 어레이를 구성하기 위한 액정층(230)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 배향막(220) 상에 실런트(235)가 형성되고, 액정이 주입되거나 적하될 수 있다. 다른 실시예에서, 액정층(230)은 상부 배향막(220) 상에 주입되거나 적하될 수 있다.
이후, 도 8e에 도시된 바와 같이, 하부 배향막(220)과 상부 배향막(250) 사이에 액정층(230)이 배치되도록 상부 기판(290)과 박막 봉지층(180)이 합착될 수 있다. 예를 들어, 자외선 노광에 의해 실런트(235)가 경화되어 상부 기판(290)과 박막 봉지층(180)이 합착될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치의 제조 방법은 종래의 액정 렌즈 제조 공정보다 상대적으로 저온에서 하부 배향막(220)이 형성됨으로써 유기 발광 표시 패널(100) 상에 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 액정 렌즈 구조가 집적될 수 있다. 이에 따라, 액정 렌즈 패널 제조에 필요한 기판 및 액정 렌즈 하부 전극이 제거되어 제조 비용이 감소되고, 광 필드 표시 장치의 두께가 감소되며, 플렉서블한 유기 발광 표시 패널(100)을 이용한 광 필드 디스플레이가 가능해질 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
본 실시예에 따른 광 필드 표시 장치는 하부 렌즈 전극 및 하부 배향막의 구성을 제외하면 제2 내지 도 7에 따른 광 필드 표시 장치와 동일하므로, 동일하거나 대응되는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 이용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 광 필드 표시 장치(2000)는 하부 기판(110)과 박막 봉지층(180) 사이에서 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 서브 화소들을 포함하는 유기 발광 표시 패널(100), 하부 렌즈 전극(210), 하부 배향막(220), 액정층(230), 상부 배향막(250), 상부 렌즈 전극(270) 및 상부 기판(290)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상부 기판(290) 상에는 광의 투과축 방향 제어를 위한 편광자(polarizer)가 더 배치될 수 있다.
광 필드 표시 장치(2000)는 유기 발광 표시 패널(100) 및 유기 발광 표시 패널(100)의 발광면 상에 집적되는 마이크로 렌즈 어레이(200)로 구분될 수 있다.
유기 발광 표시 패널(100)의 구성은 도 2 및 도 7을 참조하여 상술하였으므로, 이에 중복되는 설명은 생략한다.
3차원 표시 모드에서, 상부 렌즈 전극(270)은 액정층(230)의 상부 구동 전극으로 기능하고, 하부 렌즈 전극(210) 및/또는 유기 발광 표시 패널(100)의 제2 전극(170)(예를 들어, 캐소드 전극)이 액정층(230)을 구동하는 하부 구동 전극으로 기능할 수 있다. 따라서, 상부 렌즈 전극(270)과 제2 전극(170) 사이에 형성된 전기장에 의해 액정층(230)에 포함되는 액정 분자의 배향 방향이 적절하게 조절될 수 있다.
하부 렌즈 전극(210)은 박막 봉지층(180) 상에 직접 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 렌즈 전극(210)은 인듐-아연 산화물을 포함할 수 있다. 하부 렌즈 전극(210)은 상온 환경(약 20℃ 내지 30℃)에서 박막 봉지층(180) 상에 직접 증착될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 렌즈 전극(210)은 상기 서브 화소들에 공통적으로 대향하여 배치될 수 있다. 즉, 하부 렌즈 전극(210)은 공통 전극으로 제공될 수 있다.
하부 배향막(220)은 폴리이미드 계열의 고분자 수지를 이용한 저온 소성 공정에 의해 하부 렌즈 전극(210) 상에 직접 배치될 수 있다. 유기 발광 표시 패널(100)의 특성 변화를 방지하기 위해 약 100℃ 환경에서 하부 배향막(220)이 형성될 수 있다.
이와 같이, 하부 렌즈 전극(210) 및 하부 배향막(220)이 비교적 저온 환경에서 형성되므로, 열에 민감한 유기 발광 표시 패널(100) 상에 하부 렌즈 전극(210) 및 하부 배향막(220)이 집적될 수 있다.
마이크로 렌즈 어레이를 구성하기 위한 복수의 마이크로 액정 렌즈(ML)들을 포함하는 액정층(230)이 하부 배향막(220) 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로 액정 렌즈들 각각의 단면은 원형, 타원형, 육각형 중 적어도 하나의 형태를 가질 수 있다. 액정층(230)은 하부 배향막(220)과 상부 배향막(250)의 사이에 주입하거나 또는 적하하는 과정을 거쳐 형성될 수 있다.
상부 배향막(250)이 액정층(230)과 상부 렌즈 전극(270) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상부 배향막(250)은 상기 폴리이미드 계열의 고분자 수지를 포함할 수 있다.
상부 렌즈 전극(270)은 액정층(250) 및 상부 배향막(250) 상에 배치될 수 있다. 상부 렌즈 전극(270)은 상기 3차원 표시 모드에서 제2 전극(170)과 전기장을 형성할 수 있다. 상부 렌즈 전극(270)은 각각의 마이크로 액정 렌즈(ML)를 둘러싸는 고리 형태의 패턴들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 변은 육각형일 수 있다. 일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 변은 사각형일 수 있다. 일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 변은 원형일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 상부 렌즈 전극(270)의 패턴이 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(270)의 각각의 패턴의 폭(W)은 마이크로 액정 렌즈(ML)의 피치의 약 3% 내지 20% 범위에 포함될 수 있다. 이에 따라, 상부 렌즈 전극(270)의 배치에 의한 의도치 않은 광의 굴절 및 회절 등이 방지될 수 있다.
상부 기판(290)은 상부 렌즈 전극(270) 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 광 필드 표시 장치(2000)는 상부 기판(290) 상에 배치되는 터치 센싱 유닛을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치(2000)는 유기 발광 표시 패널(100) 상에 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 액정 렌즈 구조가 직접적으로 집적됨으로써, 액정 렌즈 패널 제조에 필요한 기판이 제거될 수 있다. 이에 따라, 광 필드 표시 장치(2000)의 제조 비용이 감소되고, 광 필드 표시 장치(2000)의 두께가 감소되며, 플렉서블한 유기 발광 표시 패널(100)을 이용한 광 필드 디스플레이가 가능해질 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
본 실시예에 따른 광 필드 표시 장치는 하부 렌즈 전극 및 상부 렌즈 전극의 구성을 제외하면 제2 내지 도 7에 따른 광 필드 표시 장치와 동일하므로, 동일하거나 대응되는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 이용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 10을 참조하면, 광 필드 표시 장치(3000)는 하부 기판(110)과 박막 봉지층(180) 사이에서 매트릭스 형태로 배열되는 복수의 서브 화소들을 포함하는 유기 발광 표시 패널(100), 하부 렌즈 전극(212), 하부 배향막(222), 액정층(230), 상부 배향막(252), 상부 렌즈 전극(272) 및 상부 기판(290)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상부 기판(290) 상에는 광의 투과축 방향 제어를 위한 편광자(polarizer)가 더 배치될 수 있다. 또한, 상부 기판(290) 상에는 터치 인식을 위한 터치 센싱 유닛이 더 배치될 수도 있다.
3차원 표시 모드에서, 상부 렌즈 전극(270)은 액정층(230)의 상부 구동 전극으로 기능하고, 하부 렌즈 전극(210) 및/또는 유기 발광 표시 패널(100)의 제2 전극(170)(예를 들어, 캐소드 전극)이 액정층(230)을 구동하는 하부 구동 전극으로 기능할 수 있다.
하부 렌즈 전극(212)은 박막 봉지층(180) 상에 직접 패터닝될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 렌즈 전극(212)은 인듐-아연 산화물을 포함할 수 있다. 하부 렌즈 전극(212)은 상온 환경(약 20℃ 내지 30℃)에서 박막 봉지층(180) 상에 직접 증착될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 렌즈 전극(212)은 마이크로 액정 렌즈(ML)들 각각을 둘러싸는 고리 형태의 패턴들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 하부 렌즈 전극(212)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 변은 육각형일 수 있다. 일 실시예에서, 하부 렌즈 전극(212)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 변은 사각형일 수 있다. 일 실시예에서, 하부 렌즈 전극(212)의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 변은 원형일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 하부 렌즈 전극(212)의 패턴이 이에 한정되는 것은 아니다.
하부 배향막(220)은 폴리이미드 계열의 고분자 수지를 이용한 저온 소성 공정에 의해 하부 렌즈 전극(210)를 커버하며 박막 봉지층(180) 상에 배치될 수 있다. 유기 발광 표시 패널(100)의 특성 변화를 방지하기 위해 약 100℃ 환경에서 하부 배향막(220)이 형성될 수 있다.
마이크로 렌즈 어레이를 구성하기 위한 복수의 마이크로 액정 렌즈(ML)들을 포함하는 액정층(230)이 하부 배향막(220) 상에 배치될 수 있다.
상부 배향막(250)이 액정층(230)과 상부 렌즈 전극(272) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 상부 배향막(250)은 상기 폴리이미드 계열의 고분자 수지를 포함할 수 있다.
상부 렌즈 전극(272)은 액정층(250) 및 상부 배향막(250) 상에 배치될 수 있다. 상부 렌즈 전극(272)은 상기 3차원 표시 모드에서 하부 렌즈 전극(212) 및/또는 제2 전극(170)과 전기장을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 상부 렌즈 전극(272)은 상기 서브 화소들에 공통적으로 대향하여 배치될 수 있다. 즉, 상부 렌즈 전극(272)은 공통 전극으로 제공될 수 있다.
상부 기판(290)은 상부 렌즈 전극(270) 상에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 광 필드 표시 장치(3000)는 유기 발광 표시 패널(100) 상에 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 액정 렌즈 구조가 직접적으로 집적됨으로써, 액정 렌즈 패널 제조에 필요한 기판이 제거될 수 있다.
도 11은 도 10의 광 필드 표시 장치에 포함되는 마이크로 렌즈 어레이의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 유기 발광 표시 패널의 박막 봉지층(180) 상에 패터닝된 하부 렌즈 전극(212)이 배치되고, 이를 커버하는 하부 배향막(222)이 배치될 수 있다. 또한, 공통 전극인 상부 렌즈 전극(272)과 상부 배향막(252)이 형성된 상부 기판(290)과 하부 배향막(222) 사이에 마이크로 렌즈들을 포함하는 액정층(230)이 배치될 수 있다.
3차원 표시 모드에서, 상기 전극 패턴을 갖는 하부 렌즈 전극(212)과 공통 전극 패턴을 갖는 상부 렌즈 전극(272) 사이에 발생된 전기장에 의해 마이크로 렌즈 어레이에 포함되는 액정 분자들이 재배열되고, 광 필드가 구현될 수 있다.
도 12a는 10의 광 필드 표시 장치에 포함되는 마이크로 렌즈 어레이와 상부 렌즈 전극 및 하부 렌즈 전극의 일 예를 나타내는 평면도이다. 도 12b는 도 11a의 II-II'라인을 따라 자른 단면의 일부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 10, 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 광 필드 표시 장치에 포함되는 하부 렌즈 전극(212A)과 상부 렌즈 전극(274A)은 각각 패턴 형태로 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 하부 렌즈 전극(212A)과 상부 렌즈 전극(274A)은 마이크로 액정 렌즈(ML)가 배열되는 제1 방향(D1)을 따라 서로 교번하여 고리 형태의 패턴(EP1, EP2)을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 마이크로 액정 렌즈에 대하여 하부 렌즈 전극(212A)과 상부 렌즈 전극(274A) 중 하나만이 고리 형태의 패턴을 가지고, 다른 하나는 편평한 전극 형태를 가질 수 있다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 하부 렌즈 전극(212A)은 제1 마이크로 액정 렌즈(ML1)에 대응하여 제1 마이크로 액정 렌즈(ML1)를 둘러싸는 고리 형태의 패턴을 가지고, 제2 마이크로 액정 렌즈(ML2)에 대응하는 전극부(212)를 가질 수 있다. 예를 들어, 하부 렌즈 전극(212A)은 제1 방향(DL1)을 따라 기 설정된 마이크로 액정 렌즈들마다 홀(hole)을 가질 수 있다. 또한, 상부 렌즈 전극(274A)은 제2 마이크로 액정 렌즈(ML2)에 대응하여 제2 마이크로 액정 렌즈(ML2)를 둘러싸는 고리 형태의 패턴을 가지고, 제2 마이크로 액정 렌즈(ML2)에 대응하는 전극부(274)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상부 렌즈 전극(274A)은 하부 렌즈 전극(212A)이 홀을 갖지 않는 마이크로 액정 렌즈들마다 홀을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 서로 인접한 마이크로 액정 렌즈들(예를 들어, 제1 마이크로 액정 렌즈(ML1)와 제2 마이크로 액정 렌즈(ML2)) 각각에 대응하는 상부 렌즈 전극(274A)의 전극부(274)의 가장자리 일부와 하부 렌즈 전극(212A)의 전극부(212)의 가장자리 일부가 서로 중첩할 수 있다.
이와 같이, 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 상부 렌즈 전극(274A)과 하부 렌즈 전극(212A)은 마이크로 액정 렌즈의 위치에 대응하여 각각 서로 다른 위치에서 패터닝될 수 있다.
상술한 바와 같이, 마이크로 렌즈 어레이에 포함되는 마이크로 액정 렌즈의 형상과 렌즈 전극들의 패턴 형태를 조절함으로써, 2000 PPI 이상의 고해상도 영상의 다시점 3D 영상이 구현될 수 있다.
본 발명은 광 필드 디스플레이를 구현하는 표시 장치에 적용될 수 있다. 예를 들면, 상기 투명 표시 장치는 컴퓨터, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드, MP3 플레이어 등의 전자 기기뿐만 아니라, 자동차용 네비게이션 또는 헤드 업(Head up) 디스플레이 등에도 적용될 수 있다. 또한, 신체에 부착 가능한 웨어러블(wearable) 디스플레이 장치에도 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 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.
100: 유기 발광 표시 패널 110: 하부 기판
170: 제2 전극 180: 박막 봉지층
200: 마이크로 렌즈 어레이 210, 212: 하부 렌즈 전극
220, 222: 하부 배향막 230: 액정층
235: 실런트 250, 252: 상부 배향막
270, 272: 상부 렌즈 전극 290: 상부 기판
1000, 2000, 3000: 광 필드 표시 장치
ML: 마이크로 액정 렌즈

Claims (20)

  1. 하부 기판;
    상기 하부 기판 상에 배치되는 백-플레인(black plane) 구조물;
    상기 백-플레인 구조물과 전기적으로 연결되는 애노드 전극;
    상기 애노드 전극 상에 배치되는 유기 발광 표시층;
    상기 표시층을 커버하며, 상기 애노드 전극과 대향하는 캐소드 전극;
    상기 캐소드 전극을 커버하는 박막 봉지층;
    상기 박막 봉지층 상에 직접 배치되는 하부 배향막;
    상기 하부 배향막 상에 배치되고, 마이크로 렌즈 어레이를 구성하기 위한 복수의 마이크로 액정 렌즈들을 포함하는 액정층;
    상기 액정층 상에 배치되고, 상기 캐소드 전극과 전기장을 형성하는 상부 렌즈 전극; 및
    상기 상부 렌즈 전극 상에 배치되는 상부 기판을 포함하는 광 필드(light field) 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 3차원 표시 모드에서 상기 상부 렌즈 전극에 전압이 인가됨으로써, 상기 상부 렌즈 전극과 상기 캐소드 전극 사이에 전기장이 형성되는 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층과 상기 상부 렌즈 전극 사이에 배치되는 상부 배향막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 상부 렌즈 전극은 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각을 둘러싸는 고리 형태의 패턴들을 갖는 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각의 평면 형상은 원형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 상부 렌즈 전극의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 형상은 육각형인 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 상부 렌즈 전극의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 형상은 사각형인 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각의 평면 형상은 육각형이고,
    상기 상부 렌즈 전극의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 형상은 육각형인 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 상부 렌즈 전극의 패턴의 폭은 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각의 피치(pitch)의 3% 내지 20% 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 상부 기판 상에 배치되는 터치 센싱 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 하부 기판, 백-플레인(back-plane) 구조물, 애노드 전극, 유기 발광 표시층, 캐소드 전극, 및 상기 캐소드 전극을 커버하는 박막 봉지층 순으로 적층되는 유기 발광 표시 패널을 형성하는 단계;
    상기 박막 봉지층 상에 하부 배향막을 형성하는 단계;
    상기 캐소드 전극과 전기장을 형성하는 상부 렌즈 전극을 상부 기판 하면에 패터닝하는 단계;
    상기 상부 렌즈 전극을 커버하는 상부 배향막을 상기 상부 기판 하면에 형성하는 단계;
    상기 하부 배향막 또는 상기 상부 배향막 상에 복수의 마이크로 액정 렌즈들을 포함하는 마이크로 렌즈 어레이를 구성하기 위한 액정층을 형성하는 단계; 및
    상기 하부 배향막과 상기 상부 배향막 사이에 상기 액정층이 배치되도록 상기 상부 기판과 상기 박막 봉지층을 합착하는 단계를 포함하는 광 필드 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 하부 배향막을 형성하는 단계는
    폴리이미드 계열 고분자 수지를 상기 박막 봉지층 상면에 직접 코팅하는 단계; 및
    100℃ 환경에서 상기 코팅된 폴리이미드 수지를 베이킹한 후 자외선 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 상부 렌즈 전극은 상온 환경에서 패터닝되는 인듐-아연 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 상부 렌즈 전극은 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각을 둘러싸는 고리 형태의 패턴들을 갖는 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 마이크로 액정 렌즈들 각각의 평면 형상은 원형 또는 타원형 형상이고,
    상기 상부 렌즈 전극의 상기 패턴들 각각의 평면 형상의 바깥쪽 형상은 육각형인 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제 15 항에 있어서, 상기 박막 봉지층 상에 하부 배향막을 형성하는 단계는,
    상온 환경에서 상기 박막 봉지층 상에 인듐-아연 산화물을 포함하는 하부 렌즈 전극을 증착하는 단계;
    폴리이미드 계열 고분자 수지를 상기 박막 봉지층의 노출된 부분 및 상기 하부 렌즈 전극 상에 직접 코팅하는 단계; 및
    100℃ 환경에서 상기 코팅된 폴리이미드 수지를 베이킹한 후 자외선 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 필드 표시 장치의 제조 방법.
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