KR20110086363A - 나노 구조물을 갖는 박막과 이를 채용한 면광원 및 디스플레이 장치 - Google Patents

나노 구조물을 갖는 박막과 이를 채용한 면광원 및 디스플레이 장치 Download PDF

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KR20110086363A
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한승훈
이홍석
한문규
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삼성전자주식회사
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    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals

Abstract

개시된 면광원용 박막은 유전체층 및 상기 유전체층에 주기를 갖고 배열된 나노 구조물을 포함하고, 상기 면광원용 박막에서 출사되는 광은 상기 나노 구조물에 의해서 지향성을 갖게 될 수 있다. 개시된 면광원은 상기 면광원용 박막을 복수 개의 층으로 적층한 제1멀티층, 상기 제1멀티층 상에 마련된 활성 박막층 및 상기 활성 박막층 상에 마련되고, 상기 면광원용 박막을 상기 제1멀티층의 층수보다 적은 개수의 층으로 적층한 제2멀티층을 포함하고, 상기 활성 박막층에서 발생한 광은 상기 제1멀티층에서 반사되고, 상기 제2멀티층에서 지향성을 갖고 출사되게 할 수 있다.

Description

나노 구조물을 갖는 박막과 이를 채용한 면광원 및 디스플레이 장치{Nanostructured thin film, surface emitting light source and display apparatus employing the nanostructured thin film}
나노 구조물을 갖는 박막과 이를 채용한 면광원 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
면광원은 광원의 표면으로부터 빛이 방출되어 나오는 광원이다. 액정 표시장치와 같은 수광형 표시장치는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하기 때문에, 백라이트 유닛이라고 통상적으로 불리는 별도의 면광원 소자를 필요로 한다. 백라이트 유닛은 냉음극 형광램프(CCFL; cold cathode fluorescent lamp)와 같은 다수의 선광원들을 사용하거나, 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)와 같은 다수의 점광원을 주로 사용하여 제작되어 왔다. CCFL이나 LED를 사용하는 백라이트 유닛은 일반적으로 제조 비용이 높고 전력 소모가 큰데, 백라이트 유닛으로 면광원을 사용하는 경우 이런 단점을 보완할 수 있다. 또한, 최근에는 지향성이 좋은 면광원을 3차원 입체 영상 디스플레이 장치에 적용하는 연구가 진행되고 있다.
나노 구조물을 갖는 박막과 이를 채용한 면광원 및 디스플레이 장치를 제공한다.
개시된 면광원용 박막은
유전체층; 및
상기 유전체층에 주기를 갖고 배열된 나노 구조물;을 포함하고,
상기 유전체층에서 출사되는 광은 상기 나노 구조물에 의해서 지향성을 갖게 될 수 있다.
상기 나노 구조물은 상기 유전체층을 형성하는 재료와 다른 유전율을 갖는 금속 또는 유전체로 형성될 수 있다.
상기 유전체층은 광을 생성하는 활성 박막층을 포함할 수 있다.
상기 활성 박막층은 반도체 pn-접합층, 유기화합물층, 양자점(Quantum Dot)층, 양자우물(Quantum well)층, 인광(Phosphor)층 및 염료(Dye)층 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 유전체층의 재료 및 광학적 성질, 상기 나노 구조물의 재료, 형태, 주기 및 광학적 성질 중에서 적어도 하나를 변화시켜 상기 광의 지향성을 조절할 수 있다.
상기 나노 구조물의 배열 주기는 상기 광의 파장보다 짧을 수 있다.
상기 나노 구조물은 나노 입자, 막대, 판, 실린더 및 격자 형태 중 하나일 수 있다.
상기 나노 구조물은 상기 유전체층을 형성하는 재료와 다른 유전율을 갖는 복수 개의 금속 또는 유전체의 복합 구조를 포함할 수 있다.
상기 면광원용 박막은 상기 나노 구조물이 형성되어 있는 제1영역과, 상기 유전체층 또는 상기 나노 구조물과 다른 재료로 형성된 제2영역이 교대로 배열될 수 있다.
상기 제2영역은 서로 다른 재료로 형성된 복수 개의 영역을 포함할 수 있다.
상기 면광원용 박막은 수동 또는 능동 광학 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 면광원용 박막은 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 광을 출사할 수 있다.
상기 적색, 녹색 및 청색의 면광원용 박막 중에서 적어도 두 개의 면광원용 박막이 순차적으로 배열될 수 있다.
개시된 3차원 입체 영상 디스플레이 장치는 상기 면광원용 박막을 채용할 수 있다.
개시된 면광원은
상기 면광원용 박막을 복수 개의 층으로 적층한 제1멀티층;
상기 제1멀티층 상에 마련된 활성 박막층; 및
상기 활성 박막층 상에 마련되고, 상기 면광원용 박막을 상기 제1멀티층의 층수보다 적은 개수의 층으로 적층한 제2멀티층;을 포함하고,
상기 활성 박막층에서 발생한 광은 상기 제1멀티층에서 반사되고, 상기 제2멀티층에서 지향성을 갖고 출사되게 할 수 있다.
상기 활성 박막층은 반도체 pn-접합층, 유기화합물층, 양자점(Quantum Dot)층, 양자우물(Quantum well)층, 인광(Phosphor)층 및 염료(Dye)층 중에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 면광원은 수동 또는 능동 광학 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 면광원은 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 광을 출사할 수 있다.
상기 적색, 녹색 및 청색의 면광원 중에서 적어도 두 개의 면광원이 순차적으로 배열될 수 있다.
개시된 다른 3차원 입체 영상 디스플레이 장치는 상기 면광원을 채용할 수 있다.
개시된 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막과 이를 채용한 면광원은 얇고 플렉서블하며, 다양한 형태의 지향성을 갖는 광을 출사할 수 있다. 개시된 면광원용 박막 및 면광원을 3차원 입체 영상 디스플레이 장치에 사용하는 경우, 컴팩트한 디스플레이 장치가 제작 가능하므로 디스플레이 장치의 부피를 줄일 수 있고, 고해상도, 고선명도, 고밀도 및 고휘도를 갖는 디스플레이 장치가 제작 가능해진다.
도 1은 개시된 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막의 개략적인 평면도이다.
도 2는 개시된 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막에서 출사되는 광의 주파수 특성의 한 예를 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3d는 면광원용 박막에 구비된 다양한 주기 및 형태의 나노 구조물을 도시한 것이다.
도 4는 개시된 또 다른 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막의 개략적인 단면도이다.
도 5는 개시된 다른 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막을 채용한 면광원의 개략적인 사시도이다.
도 6a 및 도 6b는 개시된 또 다른 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막을 이용하여 컬러를 표시하는 방법을 보인 것이다.
도 7에는 개시된 면광원용 박막에 광학 소자가 더 포함된 예가 도시되어 있다.
도 8은 개시된 면광원용 박막의 플렉서블(flexible)한 특징을 보여준다.
이하, 나노 구조물을 갖는 박막과 이를 채용한 면광원 및 디스플레이 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 1은 개시된 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막의 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 개시된 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막(100)은 유전체층(10) 및 나노 구조물(20)을 포함할 수 있다. 유전체층(10)에는 나노 구조물(20)이 주기를 갖고 배열되어 있다. 나노 구조물(20)의 배열 주기는 면광원용 박막(100)에서 출사되는 광의 파장보다 짧을 수 있다. 나노 구조물(20)은 유전체 또는 금속 등으로 형성될 수 있다. 나노 구조물(20)을 형성하는 재료의 유전율은 유전체층(10)을 형성하는 재료의 유전율과 다를 수 있다. 또한, 나노 구조물(20)은 예를 들어, 코어-쉘 나노 입자(Core-shell nanoparticle) 또는 나노 캡슐(Nanocapsule)과 같은, 유전체와 금속 등으로 형성된 복합 구조를 포함할 수 있다. 유전체층(10)의 두께는 수 ㎚ 내지 수백 ㎛일 수 있다. 발광원(미도시)에서 출사된 광은 면광원용 박막(100)을 투과하면, 상기 광은 면광원용 박막(100)의 표면과 평행한 방향의 파수 벡터 성분이 매우 작게 되어서, 면광원용 박막(100)의 표면에 수직한 지향성을 가질 수 있다. 즉, 면광원용 박막(100)을 투과한 광은 0으로 수렴하는, 박막 표면에 평행한 파수 벡터(wave vector) 성분을 가질 수 있다. 이는 유전체층(10) 및 이에 구비된 나노 구조물(20)의 주기적 구조에 따라 변하는 유전율 및 굴절율이 0에 수렴하기 때문에, 면광원용 박막(100)에 입사되는 광의 입사각이 크더라도 면광원용 박막(100) 표면에서의 굴절각은 매우 작으며, 0°에 수렴할 수 있다. 따라서, 면광원용 박막(100)을 투과하는 광은 면광원용 박막(100)의 표면에 수직한 지향성을 가질 수 있다. 또한, 유전체층(10)을 형성하는 재료 또는 유전체층(10)의 광학적 성질, 나노 구조물(20)을 형성하는 재료, 형태, 주기 또는 나노 구조물(20)의 광학적 성질 등을 변화시켜, 면광원용 박막(100)을 투과하는 지향성 광의 출사각이나 출사각 범위를 조절할 수 있다. 상기 광학적 성질은 예를 들어, 유전율, 투자율, 굴절율, 이득(gain)율 등일 수 있다. 한편, 유전체층(10)은 광을 생성하는 활성 박막층을 포함할 수 있다. 또한, 나노 구조물(20)도 상기 활성 박막층과 같이 광을 생성할 수도 있다. 유전체층(10)이 활성 박막층을 포함하는 경우, 상기 활성 박막층에서 광이 생성되므로 별도의 발광원이 구비되지 않아도 된다. 상기 활성 박막층은 예를 들어, 반도체 pn-접합층, 유기화합물층, 양자점(Quantum Dot)층, 양자우물(Quantum well)층, 인광(Phosphor)층 및 염료(Dye)층 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 반도체 pn-접합층은 LED에, 유기화합물층은 OLED에 사용되고, 인광층은 PDP에 사용될 수 있다.
도 2는 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막에서 출사되는 광의 주파수 특성을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 유효 주파수 영역에서는 광이 면광원용 박막(100)에서 출사될 수 있으나, 무효 주파수 영역에서는 광이 면광원용 박막(100)에서 출사될 수 없다. 예를 들어, 서로 다른 유전체 물질들이 주기적으로 배열될 때, 전자기파의 에너지 스펙트럼에 광자 밴드 갭(photonic band gap)이 형성되어 특정 파장(또는 주파수) 대역에서 광이 통과할 수 없는 무효 주파수 영역이 생긴다. 예를 들어, 굴절율(n)의 제곱이 0보다 작은 경우 또는 광자 밴드 갭에서 무효 주파수 영역이 생길 수 있다. 도 2에서와 같이, 발광원의 스펙트럼은 유효 주파수 영역과 무효 주파수 영역 모두에 걸쳐 있다. 일반적으로, 발광원의 스펙트럼은 유효 주파수 영역과 무효 주파수 영역 사이에서 다양하게 위치할 수 있다. 그 중에서, 발광원의 스펙트럼과 유효 주파수 영역이 겹치는 주파수 대역에서 발광원에서 나온 광이 면광원용 박막(100)을 투과하여 출사될 수 있다. 한편, 상기 활성 박막층을 포함하는 면광원용 박막(100)의 경우 면광원용 박막(100) 자체가 발광원일 수 있으며, 면광원용 박막(100)의 스펙트럼과 유효 주파수 영역이 겹치는 주파수 대역에서 광이 면광원용 박막(100)으로부터 출사될 수 있다. 그리고, 발광원의 스펙트럼과 유효 주파수 영역이 서로 겹치는 영역을 조절하여, 면광원용 박막(100)에서 출사되는 광의 주파수와 지향성을 조절할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 면광원용 박막에 배열된 다양한 주기 및 형태의 나노 구조물을 도시한 것이다.
유전체층(30)에 구비된 나노 구조물(40, 41, 43, 45)은 일정한 주기를 갖고 배열될 수 있다. 도 3a는 유전체층(30)에 배열된 나노 입자 형태의 나노 구조물(40)을 도시한 것이다. 이 나노 입자 형태의 나노 구조물(40)은 일정한 주기를 갖고 3차원 상으로 배열되어 있다. 또는, 이 나노 입자 형태의 나노 구조물(40)은 일정한 나노 구조물의 크기 분포를 유지하며 3차원 상으로 배열될 수 있다. 도 3b는 유전체층(30)에 구비된 나노 막대 또는 판 형태의 나노 구조물(41)을 도시한 것이다. 나노 막대 또는 판 형태의 나노 구조물(41)은 일정한 주기를 갖고 횡방향으로 나란하게 배열되어 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 나노 판 형태의 나노 구조물(41)은 종방향으로 나란하게 배열될 수도 있다. 도 3c는 유전체층(30)에 일정한 주기를 갖고 배열된 실린더 형태의 나노 구조물(43)을 도시한 것이다. 그리고, 도 3d는 유전체층(30)에 일정한 주기를 갖고 배열된 격자 형태의 나노 구조물(45)을 도시한 것이다. 도면에 도시되지는 않았으나, 나노 구조물(40, 41, 43, 45)은 예를 들어, 코어-쉘 나노 입자 또는 나노 캡슐과 같은, 유전체와 금속 등으로 형성된 복합 구조를 포함할 수 있다. 도 3a 내지 도 3d에 도시되어 있는 나노 구조물(40, 41, 43, 45)들의 형태는 예시적인 것이며, 나노 구조물의 형태는 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기와 같은 나노 구조물(40, 41, 43, 45)은 나노 임프린팅(Nano-imprinting), 셀프-어셈블리(self-assembly), 상분리 등의 방법으로 형성될 수 있다.
도 4는 개시된 부가의 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막의 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 개시된 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막(200)은 제1영역(120) 및 제2영역(130)이 교대로 배열되어 있다. 제1영역(120) 및 제2영역(130)은 일정한 주기를 갖고 배열될 수 있다. 제1영역(120)은 유전체층(30) 및 유전체층(30)에 구비된 나노 구조물(40)을 포함할 수 있다. 나노 구조물(40)은 일정한 주기를 갖고, 다양한 형태로 배열될 수 있다. 제2영역(130)은 제1영역(120)과 같은 유전체층(30)과 나노 구조물(40)을 포함하나 그 형태와 조성이 다를 수 있다. 한편, 제2영역(130)은 유전체층(30) 또는 나노 구조물(40)을 형성하는 재료와 다른 재료로 형성될 수 있다. 즉, 제2영역(130)을 형성하는 재료는 유전체층(30) 및 나노 구조물(40)을 형성하는 재료와 유전율이 다른 유전체나 금속을 포함할 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 개시된 면광원용 박막(200)은 주기를 갖고 배열된 복수 개의 다른 영역을 더 포함할 수 있다. 즉, 제2영역(130)은 서로 다른 재료로 형성된 복수 개의 영역을 포함할 수 있다. 한편, 유전체층(30)은 광을 생성하는 활성 박막층을 포함할 수 있다. 또한, 나노 구조물(40)도 상기 활성 박막층과 같이 광을 생성할 수도 있다. 상기 활성 박막층은 예를 들어, 반도체 pn-접합층, 유기화합물층, 양자점(Quantum Dot)층, 양자우물(Quantum well)층, 인광(Phosphor)층 및 염료(Dye)층 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 주기 및 복수 개의 영역들의 배열 형태 또는 상기 영역들을 구성하는 재료들의 광학적 성질을 전기적, 기계적 또는 열적으로 변형시켜, 면광원용 박막(200)에서 출사되는 지향성 광의 출사 방향, 세기 분포 등을 조절할 수 있다. 상기 광학적 성질은 예를 들어, 유전율, 투자율, 굴절율, 이득(gain)율 등일 수 있다.
도 5는 개시된 다른 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막을 채용한 면광원의 개략적인 사시도이다.
도 5를 참조하면, 개시된 면광원(300)은 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막(100, 200)을 복수 개의 층으로 적층한 제1멀티층(50), 제1멀티층(50) 상에 마련된 활성 박막층(60) 및 활성 박막층(60) 상에 마련되고, 면광원용 박막(100, 200)을 제1멀티층(50)의 층수보다 적은 개수의 층으로 적층한 제2멀티층(70)을 포함할 수 있다. 개시된 면광원(300)의 경우, 활성 박막층(60)에서 발생한 광은 제1멀티층(50)에서 반사되고, 제2멀티층(70)에서 지향성을 갖고 출사될 수 있다. 활성 박막층(60)은 예를 들어, 반도체 pn-접합층, 유기화합물층, 양자점(Quantum Dot)층, 양자우물(Quantum well)층, 인광(Phosphor)층 및 염료(Dye)층 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 활성 박막층(60)은 나노 구조물이 형성되어 있는 제1영역과, 활성 박막층(60) 또는 상기 나노 구조물과 다른 재료로 형성된 제2영역이 교대로 주기적으로 배열될 수 있다. 즉, 제1영역 및 제2영역을 형성하는 재료들은 유전율이나 굴절률 등이 서로 다를 수 있다.
개시된 면광원(300)에서, 광자 결정(photonic crystal)에 의해 형성된 제1멀티층(50)의 광자 밴드 갭 영역(photonic band gap)이 캐비티(cavity) 거울로서 작용할 수 있다. 즉, 이러한 광자 밴드 갭을 이용하여 활성 박막층(60)에서 생성된 광을 제1멀티층(50)에서 반사시켜, 제2멀티층(70)을 통과하도록 할 수 있다. 여기서, 광자 결정은 유전율이 서로 다른 물질을 주기적으로 배열하여 전자기파의 에너지 스펙트럼에 광자 밴드 갭(photonic band gap)이 형성되도록 만든 인공 결정을 말한다. 그리고, 광자 결정에 광이 입사되는 경우 대부분의 파장에 대해서 광은 산란 없이 결정을 통과하지만, 특정한 파장(또는 주파수) 대역에서 광이 통과할 수 없는 반사 영역이 생기는데 이를 광자 밴드 갭이라고 한다. 광자 밴드 갭에 속하는 파장(또는 주파수)을 갖는 광이 광자 결정 내로 입사되면 광은 광자 결정 내로 전파되지 못하고 반사된다. 이러한 광자 밴드 갭을 조절하기 위해서 광자 결정 패턴이 다양하게 형성될 수 있다. 상기 광자 결정 패턴은 예를 들어, 홀로그래픽, 화학적 식각(chemical etching), 셀프-어셈블리 등의 방식으로 형성될 수 있다.
제2멀티층(70)에서 출사되는 광은 제2멀티층(70)의 표면과 평행한 방향의 파수 벡터(wave vector) 성분이 매우 작은 캐비티 모드만 존재할 수 있다. 제2멀티층(70)에서 출사되는 광은 0으로 수렴하는 제2멀티층(70)의 표면과 평행한 파수 벡터(wave vector) 성분을 가질 수 있다. 즉, 광이 제2멀티층(70)의 표면과 수직한 방향으로 출사될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 개시된 또 다른 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막의 개략적인 단면도이다.
도 6a에 도시된 면광원용 박막은 서로 다른 컬러의 광을 출사하는 복수 개의 면광원용 박막 예를 들어, 제1면광원용 박막(91), 제2면광원용 박막(93) 및 제3면광원용 박막(95)을 포함할 수 있다. 도 6a를 참조하면, 제1면광원용 박막(91), 제2면광원용 박막(93) 및 제3면광원용 박막(95)이 횡방향으로 배열될 수 있다. 제1면광원용 박막(91)은 예를 들어, 적색 면광원용 박막이고, 제2면광원용 박막(93)은 녹색 면광원용 박막이며, 제3면광원용 박막(95)은 청색 면광원용 박막일 수 있다.
도 6b와 같이, 제1 내지 제3면광원용 박막(91, 93, 95)은 광의 출사 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다. 제1 내지 제3면광원용 박막(91, 93, 95)은 도 1을 참조하여 설명한 면광원용 박막(100)과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 또한, 제1 내지 제3면광원용 박막(91, 93, 95)의 유전체층의 재료 및 구조, 나노 구조물의 형태를 변화시킴으로써 다양한 컬러의 면광원을 만들 수 있으며, 제1 내지 제3면광원용 박막(91, 93, 95)에서 출사되는 광의 스펙트럼 분포를 레이저의 스펙트럼 분포와 같이 매우 좁도록 조절하거나, LED에서 출사되는 광의 스펙트럼 분포와 같이 상당히 넓도록 조절할 수 있다. 또한, 제1 내지 제3면광원용 박막(91, 93, 95)에서 출사되는 광이 간섭성(coherent), 부분 간섭성(partially coherent) 및 비간섭성(incoherent) 중 어느 하나의 특성을 갖도록 조절할 수 있다.
한편, 제1 내지 제3면광원용 박막(91, 93, 95) 중에서 적어도 두 개의 면광원용 박막을 조합하여 배열시킴으로써 다양한 컬러의 면광원용 박막을 만들 수 있다. 예를 들어, 적색 면광원용 박막과 녹색 면광원용 박막을 조합하여 배열시킴으로써 노랑색 면광원용 박막을 만들 수 있다. 또한, 적색, 녹색 및 청색 면광원용 박막을 모두 순차로 배열시키는 경우 백색 면광원용 박막을 만들 수 있으며, 이 백색 면광원용 박막은 넓은 면적을 갖도록 형성되는 경우 백라이트 유닛으로도 사용될 수 있다. 그리고, 제1 내지 제3면광원용 박막(91, 93, 95)이 각각 적색, 녹색 및 청색 면광원용 박막인 경우, 이 세 가지 컬러의 면광원용 박막(91, 93, 95)을 나란하게 배열하여 하나의 컬러 화소 단위를 형성할 수 있다.
도 7에는 개시된 면광원용 박막에 광학 소자가 더 포함된 예가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 개시된 면광원용 박막(100)은 하나 이상의 수동 또는 능동 광학 소자(110)를 더 포함할 수 있다. 수동 또는 능동 광학 소자(110)는 예를 들어, 확산 필름(diffuser), 편광 소자, 프리즘 소자, 렌즈 어레이, 음향 광학 소자(acoustic optic element), MEMS 소자, 전기 광학 소자(electro-optic element) 등에서 선택될 수 있다. 개시된 면광원용 박막(100)은 수동 또는 능동 광학 소자(110)를 더 포함함으로써, 면광원용 박막(100)에서 출사되는 지향성 광의 출사각이나 출사각의 분포 범위를 조절할 수 있다.
도 8은 개시된 면광원용 박막의 플렉서블(flexible)한 특징을 보여준다.
도 8을 참조하면, 개시된 면광원용 박막(100)은 그 두께가 얇기 때문에 다양한 형태로 제작될 수 있으며, 다양한 형태로 변형(flexible)될 수도 있다. 또한, 개시된 면광원용 박막(100)은 지향성을 조절하여 고해상도, 고선명도, 고밀도의 멀티시점(multiview)을 갖는 실감형 3차원 입체 영상 디스플레이 장치를 제작하는데 사용될 수 있다. 개시된 면광원용 박막(100)을 사용하는 경우, 고밀도의 멀티시점 디스플레이 장치, 고해상도의 인테그럴 이미징(integral imaging) 디스플레이 장치, 고해상도의 홀로그램 TV, 고선명도 및 고해상도의 고밀도 지향성(high-density directional) 디스플레이 장치 및 슈퍼멀티시점(supermultiview) 디스플레이 장치, 시청자의 위치에만 이미지를 형성하는 2차원 및 3차원 상에서의 광선 세이빙(ray saving) 디스플레이 장치 등의 제작이 가능하다. 그리고, 이들 디스플레이 장치는 2차원 디스플레이 장치들과 호환가능한 평판 디스플레이(flat panel display) 형태를 가질 수 있다. 즉, 높은 데이터 전달율 백플레인(high data addressing rate backplane) 및 능동 소자(active element)와 결합하여 실재적인 평판형 3차원 디스플레이 장치가 구현가능하다. 또한, 개시된 면광원용 박막(100)은 기계적, 전기적, 재료적, 형태적 측면 등 다양한 측면에서 면광원용 박막(100)으로부터 출사되는 광의 지향성을 조절하기 용이하므로, 평면 및 입체 영상의 전환이 용이한 디스플레이 장치를 구현하는데 사용될 수 있다. 한편, 개시된 면광원용 박막(100)은 다양한 조명 장치, 조형 장치, 센싱 장치 및 의료용 내시경 등에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시된 면광원용 박막(100)은 벽, 천장 및 창문 등에 일체화되어, 조명장치나 배경 화면을 보여주는 조형 장치로서 사용될 수 있다. 여기서, 도 8에 도시된 면광원용 박막(100)에 관한 상기 설명은 도 4에 도시된 면광원용 박막(200)이나 도 5에 도시된 면광원(300)에도 적용될 수 있다.
이러한 나노 구조물을 갖는 면광원용 박막과 이를 채용한 면광원 및 디스플레이 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10, 30: 유전체층 20, 40, 41, 43, 45: 나노 구조물
100, 200, 97, 107: 명광원용 박막 300: 면광원
91, 101, 93, 103, 95, 105: 적색, 녹색, 청색의 면광원용 박막
110: 수동 또는 능동 광학 소자

Claims (20)

  1. 유전체층; 및
    상기 유전체층에 주기를 갖고 배열된 나노 구조물;을 포함하고,
    상기 유전체층에서 출사되는 광은 상기 나노 구조물에 의해서 지향성을 갖게 되는 면광원용 박막.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은 상기 유전체층을 형성하는 재료와 다른 유전율을 갖는 금속 또는 유전체로 형성된 면광원용 박막.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체층은 광을 생성하는 활성 박막층을 포함하는 면광원용 박막.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 활성 박막층은 반도체 pn-접합층, 유기화합물층, 양자점(Quantum Dot)층, 양자우물(Quantum well)층, 인광(Phosphor)층 및 염료(Dye)층 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 면광원용 박막.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층의 재료 및 광학적 성질, 상기 나노 구조물의 재료, 형태, 주기 및 광학적 성질 중에서 적어도 하나를 변화시켜 상기 광의 지향성을 조절할 수 있는 면광원용 박막.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물의 배열 주기는 상기 광의 파장보다 짧은 면광원용 박막.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은 나노 입자, 막대, 판, 실린더 및 격자 형태 중 하나인 면광원용 박막.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 구조물은 상기 유전체층을 형성하는 재료와 다른 유전율을 갖는 복수 개의 금속 또는 유전체의 복합 구조를 포함하는 면광원용 박막.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 면광원용 박막은 상기 나노 구조물이 형성되어 있는 제1영역과, 상기 유전체층 또는 상기 나노 구조물과 다른 재료로 형성된 제2영역이 교대로 배열된 면광원용 박막.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2영역은 서로 다른 재료로 형성된 복수 개의 영역을 포함하는 면광원용 박막.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 면광원용 박막은 수동 또는 능동 광학 소자를 더 포함하는 면광원용 박막.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 면광원용 박막은 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 광을 출사하는 면광원용 박막.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 적색, 녹색 및 청색의 면광원용 박막 중에서 적어도 두 개의 면광원용 박막이 순차적으로 배열된 면광원용 박막.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 면광원용 박막을 채용한 3차원 입체 영상 디스플레이 장치.
  15. 제 1 항에 따른 면광원용 박막을 복수 개의 층으로 적층한 제1멀티층;
    상기 제1멀티층 상에 마련된 활성 박막층; 및
    상기 활성 박막층 상에 마련되고, 상기 면광원용 박막을 상기 제1멀티층의 층수보다 적은 개수의 층으로 적층한 제2멀티층;을 포함하고,
    상기 활성 박막층에서 발생한 광은 상기 제1멀티층에서 반사되고, 상기 제2멀티층에서 지향성을 갖고 출사되는 면광원.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 활성 박막층은 반도체 pn-접합층, 유기화합물층, 양자점(Quantum Dot)층, 양자우물(Quantum well)층, 인광(Phosphor)층 및 염료(Dye)층 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 면광원.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 면광원은 수동 또는 능동 광학 소자를 더 포함하는 면광원.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 면광원은 적색, 녹색 및 청색 중 하나의 광을 출사하는 면광원.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 적색, 녹색 및 청색의 면광원 중에서 적어도 두 개의 면광원이 순차적으로 배열된 면광원.
  20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 면광원을 채용한 3차원 입체 영상 디스플레이 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170112915A (ko) * 2016-03-30 2017-10-12 삼성전자주식회사 구조광 생성기 및 이를 포함하는 객체 인식 장치

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012145622A1 (en) * 2011-04-22 2012-10-26 Sun Catalytix Corporation Nanostructures, systems, and methods for photocatalysis
KR101535236B1 (ko) * 2013-05-06 2015-07-08 코닝정밀소재 주식회사 광추출 기판 및 이를 포함하는 유기발광소자
FR3046830A1 (fr) * 2016-01-15 2017-07-21 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif d’eclairage a emission de photons coherents et directifs par super-radiance de dicke
EP3226042B1 (en) * 2016-03-30 2022-05-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Structured light generator and object recognition apparatus including the same
US10489924B2 (en) 2016-03-30 2019-11-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Structured light generator and object recognition apparatus including the same
US11211722B2 (en) * 2017-03-09 2021-12-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Superconductor interconnect system
KR102526929B1 (ko) * 2018-04-04 2023-05-02 삼성전자 주식회사 메타 표면이 형성된 투명 부재를 포함하는 광원 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치
CN109581554B (zh) * 2019-01-23 2021-04-13 京东方科技集团股份有限公司 结构化光发生器
CN117091580A (zh) * 2022-05-13 2023-11-21 意子科技私人投资有限公司 平面平台上的光机械陀螺仪
WO2023235245A1 (en) * 2022-05-31 2023-12-07 Board Of Regents, The University Of Texas System Composite materials and methods of making and use thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003263832A1 (en) 2002-07-30 2004-02-16 Massachusetts Institute Of Technology Using optical solitons to increase figure-of-merit of laser beam deflection devices
US20040227694A1 (en) 2003-05-14 2004-11-18 Xiao-Dong Sun System and method for a three-dimensional color image display utilizing laser induced fluorescence of nanopartcles and organometallic molecules in a transparent medium
EP1860504A1 (en) 2005-03-18 2007-11-28 National University Corporation The University of Electro - Communications Photosensitive composition containing organic fine particles
JP4956119B2 (ja) 2006-09-27 2012-06-20 キヤノン株式会社 発光素子およびそれを用いた表示素子
JP4595007B2 (ja) * 2008-07-23 2010-12-08 株式会社東芝 光導波路システム
US8264637B2 (en) * 2008-10-10 2012-09-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Photonic crystal optical filter, reflective color filter, display apparatus using the reflective color filter, and method of manufacturing the reflective color filter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170112915A (ko) * 2016-03-30 2017-10-12 삼성전자주식회사 구조광 생성기 및 이를 포함하는 객체 인식 장치

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