KR20150068450A - 감소된 번쩍임 현상을 제공하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치 - Google Patents

감소된 번쩍임 현상을 제공하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150068450A
KR20150068450A KR1020157011962A KR20157011962A KR20150068450A KR 20150068450 A KR20150068450 A KR 20150068450A KR 1020157011962 A KR1020157011962 A KR 1020157011962A KR 20157011962 A KR20157011962 A KR 20157011962A KR 20150068450 A KR20150068450 A KR 20150068450A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
glare
pixel
layer
substrate
pixel array
Prior art date
Application number
KR1020157011962A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102330361B1 (ko
Inventor
자크 골리어
장-마르크 마틴 제라드 조우아노
가렛 앤드류 피치
Original Assignee
코닝 인코포레이티드
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 코닝 인코포레이티드 filed Critical 코닝 인코포레이티드
Priority to KR1020217037747A priority Critical patent/KR102604648B1/ko
Publication of KR20150068450A publication Critical patent/KR20150068450A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102330361B1 publication Critical patent/KR102330361B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133502—Antiglare, refractive index matching layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13356—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements
    • G02F1/133562—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements on the viewer side
    • G02F2001/133562—

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

눈부심 및 번쩍임의 현상을 최소화하는 디스플레이 장치 및 눈부심 방지층이 기술된다. 한 타입의 디스플레이 장치는 픽셀 어레이를 갖춘 픽셀 기판, 및 눈부심 방지층을 포함한다. 상기 눈부심 방지층은 이 눈부심 방지층의 기준 초점 길이가 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 4배 크거나, 또는 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 3배 작도록 공간 주파수를 갖는 표면 거칠기를 갖는다. 몇몇 실시예들에 있어서, 픽셀 어레이의 픽셀 피치는 120 ㎛보다 작다. 몇몇 실시예들에 있어서, 눈부심 방지층은 픽셀 어레이의 컬러 방향과 나란한 단축을 갖는 타원형의 파워 스펙트럼 밀도를 갖는다.

Description

감소된 번쩍임 현상을 제공하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치{DISPLAY DEVICES HAVING AN ANTIGLARE LAYER PROVIDING REDUCED SPARKLE APPEARANCE}
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 2012년 10월 10일 출원된 미국 가출원 제61/712,000호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 모두 포함된다.
본 명세서는 통상 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 눈부심 및 번쩍임 현상을 모두 최소화하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치에 관한 것이다.
눈부신 빛의 존재는 디스플레이 장치에 있어, 특히 디스플레이 장치를 밖에서 보거나 또는 밝은 빛의 환경에서 볼 때 가장 큰 문제가 된다. 따라서, 몇몇 디스플레이 장치는 그러한 디스플레이의 전면으로부터의 반사를 없애기 위해 그 디스플레이의 전면 상에 반사 방지 코팅을 이용한다. 그러나, 단순히 반사 방지 코팅만의 사용은 디스플레이 장치 자체 내측에 있는 여러 층들에 의해 반사된 상당한 양의 빛이 유지되기 때문에 충분하지 않다. 따라서, 몇몇 디스플레이 장치는 디스플레이 장치의 전면 상에 눈부심 방지를 이용하거나, 또는 눈부심 방지 및 반사 방지 처리 모두의 조합을 이용하여 반사를 없애려 하고 있다.
그러나, 디스플레이 장치들, 특히 휴대용 전자 장치에 사용된 디스플레이 장치들의 해상도가 증가함에 따라, 픽셀 어레이의 픽셀 피치가 크게 축소된다. 상기 디스플레이 장치 구조 내에 눈부심 방지 처리를 이용할 때, 그러한 눈부심 방지층은 "번쩍임(sparkle)"이라 부르는 이미지 아티팩트(image artifact)를 생성한다. 그러한 번쩍임의 결과를 최소화하기 위해, 눈부심 방지 처리 또는 표면의 거칠기가 높은 공간 주파수를 갖도록 디자인된다. 그러나, 높은 공간 주파수는 상당한 헤이즈(haze)를 생성하여 이미지 선명도를 감소시킨다.
본 발명은 눈부심 및 번쩍임 현상을 모두 최소화하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명 개시의 제1형태는 픽셀 어레이를 갖춘 픽셀 기판, 픽셀 기판에 대해 위치된 눈부심 방지층을 포함하는 디스플레이 장치이다. 상기 눈부심 방지층은 이 눈부심 방지층의 통상의 초점 길이(즉, "기준 초점 길이")가 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 4배 크거나, 또는 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 3배 작도록 공간 주파수를 갖는 표면 거칠기를 갖는다.
본 발명 개시의 제2형태는 상술한 형태의 디스플레이 장치이며, 눈부심 방지층의 기준 초점 길이는 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 3배 작고, 눈부심 방지층의 파워 스펙트럼 밀도는 환형의 형태를 갖는다.
본 발명 개시의 제3형태는 소정의 선행하는 형태의 디스플레이 장치이며, 픽셀 어레이부터 눈부심 방지층까지의 광학 거리는 0.30 mm보다 작다.
본 발명 개시의 제4형태는 소정의 선행하는 형태의 디스플레이 장치이며, 눈부심 방지층에 의해 전달된 광의 위상 변조의 진폭은 적어도 100 nm이다.
본 발명 개시의 제5형태는 소정의 선행하는 형태의 디스플레이 장치이며, 픽셀 기판에 인접한 컬러 필터, 및 그 컬러 필터 기판에 인접한 편광 기판을 더 포함하고, 눈부심 방지층은 편광 기판의 표면 상에 위치된다.
본 발명 개시의 제6형태는 제5형태의 디스플레이 장치이며, 편광 기판의 두께는 약 0.1 mm이다.
본 발명 개시의 제7형태는 제1형태 내지 제4형태 중 어느 한 형태의 디스플레이 장치이며, 픽셀 어레이의 표면 상에 위치된 컬러 필터 기판, 및 터치-감지층을 더 포함한다.
본 발명 개시의 제8형태는 제7형태의 디스플레이 장치이며, 커버 유리 기판 및 이 커버 유리 기판의 표면 상의 반사 방지층을 더 포함한다.
본 발명 개시의 제9형태는 제7형태의 디스플레이 장치이며, 편광 기판을 더 포함하고, 터치-감지층은 컬러 필터 기판 또는 픽셀 기판 상에 위치되고, 눈부심 방지층은 편광 기판의 외면 상에 위치된다.
본 발명 개시의 제10형태는 제9형태의 디스플레이 장치이며, 커버 유리 기판 및 이 커버 유리 기판의 외면 상에 위치된 반사 방지층을 더 포함한다.
본 발명 개시의 제11형태는 소정의 선행하는 형태의 디스플레이 장치이며, 눈부심 방지층의 표면 거칠기는 40 ㎛보다 큰 주기에 의해 규정된다.
본 발명 개시의 제12형태는 소정의 선행하는 형태의 디스플레이 장치이며, 픽셀 어레이의 픽셀 피치는 120 ㎛보다 작다.
본 발명 개시의 제13형태는 소정의 선행하는 형태의 디스플레이 장치이며, 픽셀 어레이의 픽셀 피치는 약 80 ㎛이다.
본 발명 개시의 제14형태는 소정의 선행하는 형태의 디스플레이 장치이며, 눈부심 방지층의 표면은 타원형의 파워 스펙트럼 밀도를 제공하는 표면 형태에 의해 규정된다.
본 발명 개시의 제15형태는 제14형태의 디스플레이 장치이며, 타원형의 파워 스펙트럼 밀도는 픽셀 어레이의 컬러 방향과 나란한 단축을 갖는다.
본 발명 개시의 제16형태는 제1형태 내지 제13형태 중 어느 한 형태의 디스플레이 장치이며, 눈부심 방지층의 표면은 비-회전 대칭 표면 형태에 의해 규정된다.
본 발명 개시의 제17형태는 소정의 선행하는 형태의 디스플레이 장치이며, 눈부심 방지층은 눈부심 방지 유리 기판 상에 제공된다.
본 발명 개시의 제18형태는 소정의 선행하는 형태의 디스플레이 장치이며, 픽셀 어레이의 픽셀 피치는 약 120 ㎛보다 작고, 픽셀 기판부터 눈부심 방지층까지의 광학 거리는 약 0.30 mm보다 작다.
본 발명 개시의 제19형태는 픽셀 어레이를 갖춘 픽셀 기판, 및 이 픽셀 기판에 대해 위치된 눈부심 방지층을 포함하는 디스플레이 장치이다. 상기 눈부심 방지층은 이 눈부심 방지층의 기준 초점 길이가 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 4배 크도록 공간 주파수를 갖는 표면 거칠기를 포함하며, 상기 눈부심 방지층의 표면 형태는 비-회전 대칭이다. 상기 디스플레이 장치는 픽셀 어레이의 표면 상에 위치된 컬러 필터 기판, 터치-감지층, 및 편광 기판을 더 포함한다.
본 발명 개시의 제12형태는 제19형태의 디스플레이 장치이며, 터치-감지층에 인접하여 위치된 커버 유리 기판, 및 이 커버 유리 기판의 외면 상의 반사 방지층을 더 포함한다.
본 발명 개시의 제21형태는 제19형태 또는 제20형태의 디스플레이 장치이며, 표면 형태는 픽셀 어레이의 컬러 방향과 나란한 단축을 갖는 타원형의 파워 스펙트럼 밀도를 제공한다.
본 발명 개시의 제22형태는 제19형태 내지 제21형태 중 어느 한 형태의 디스플레이 장치이며, 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리는 0.30 mm보다 작거나 같다.
본 발명 개시의 제23형태는 픽셀 어레이를 갖춘 픽셀 기판, 및 이 픽셀 기판에 대해 위치된 눈부심 방지층을 포함하는 디스플레이 장치이며, 상기 눈부심 방지층은 이 눈부심 방지층의 기준 초점 길이가 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 4배 크도록 공간 주파수를 갖는 표면 거칠기를 갖는다.
본 발명 개시의 제24형태는 픽셀 어레이를 갖춘 픽셀 기판, 및 이 픽셀 기판에 대해 위치된 눈부심 방지층을 포함하는 디스플레이 장치이다. 상기 눈부심 방지층은 이 눈부심 방지층의 기준 초점 길이가 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 3배 작도록 공간 주파수를 갖는 표면 거칠기를 포함하며, 상기 눈부심 방지층의 파워 스펙트럼 밀도는 환형의 형태를 갖는다.
본원에 개시된 실시예들의 추가의 특징 및 장점들은 이하의 상세한 설명에 기술되며, 부분적으로는 통상의 기술자라면 그러한 설명으로부터 용이하게 알 수 있거나 또는 이하의 상세한 설명, 청구항 뿐만 아니라 수반된 도면들을 포함한 본원에 기술된 실시예들을 실시함으로써 알 수 있을 것이다.
상술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명이 다양한 실시예들을 기술하며 청구 대상의 성질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 기초를 제공하기 위한 것이라는 것을 알아야 한다. 수반의 도면들은 다양한 실시예들을 좀더 잘 이해할 수 있도록 제공하며, 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 그러한 도면들은 본원에 기술된 다양한 실시예들을 기술하며, 그러한 설명과 함께 청구 대상의 원리 및 동작을 설명하기 위해 제공된다.
도 1a는 표시 장치의 픽셀의 어레어를 개략적으로 나타내고;
도 1b는 도 1a에 나타낸 픽셀 어레이의 2개의 인접한 픽셀의 서브-픽셀을 개략적으로 나타내고;
도 2는 비-터치-감지 디스플레이 장치의 층들을 개략적으로 나타내고;
도 3은 터치-감지 디스플레이 장치의 층들을 개략적으로 나타내고;
도 4는 10×10 LCD 픽셀에서의 번쩍임을 나타내는 이미지이고;
도 5는 관측자에게 가까운 원거리장(far field)에서 선택적인 밝은 영역 및 어두운 영역을 생성하기 위해 주기적 위상 플레이트를 히팅(hitting)하는 단일의 단색성(monochromatic) 포인트(p1) 소스를 개략적으로 나타내고;
도 6은 무한히 작은 픽셀 및 무한히 작은 눈 동공 직경을 추정하는 고르지 않은 주기 대 픽셀당 파워 편차(PPD; power-per-pixel deviation)를 그래픽으로 나타내고;
도 7은, 무한히 작은 픽셀 및 무한히 작은 눈 동공 직경을 추정하는, T가 고르지 않은 주기인 λ dz / T 2 의 함수로서 PPD를 그래픽으로 나타내고;
도 8은 유한의 픽셀 크기 및 무한히 작은 눈 동공 직경을 추정하는 고르지 않은 주기 대 PPD를 그래픽으로 나타내고;
도 9는 유한의 픽셀 크기 및 유한의 눈 동공 직경을 추정하는 고르지 않은 주기 대 PPD를 그래픽으로 나타내고;
도 10a는 마이크로렌즈 및 이 마이크로렌즈의 초점 평면에 픽셀이 위치되도록 배열된 픽셀을 개략적으로 나타내고;
도 10b는 마이크로렌즈의 초점 길이보다 훨씬 작은 거리로 픽셀에 대해 위치된 마이크로렌즈를 개략적으로 나타내고;
도 11은 번쩍임의 점진적 변화 대 다양한 눈부심 방지층 샘플들에 대한 픽셀 거리의 배열에 따른 눈부심 방지를 그래픽으로 나타내고;
도 12a-12d는 픽셀 어레이로부터 증가의 거리로 눈부심 방지층 샘플에 의해 생성된 번쩍임을 나타내는 적외선-컬러(false-color) 이미지이고;
도 13은 눈부심 방지층을 포함하는 비-터치-감지 디스플레이 장치의 층들을 개략적으로 나타내고;
도 14a 및 14b는 커버 유리 기판 아래에 위치된 눈부심 방지층을 포함하는 터치-감지 디스플레이 장치의 층들을 개략적으로 나타내고;
도 15는 20 ㎛와 30 ㎛ 사이의 주기를 갖는 제1눈부심 장치층 및 40 ㎛와 300 ㎛ 사이의 주기를 갖는 제2눈부심 방지층을 위한 픽셀 어레이에 대한 눈부심 방지층의 거리 대 PPD를 그래픽으로 나타내고;
도 16은 눈부심 방지층의 3개의 표면 형태를 개략적으로 나타내고;
도 17은 20 ㎛ 내지 30 ㎛의 주기를 갖는 제1눈부심 방지층에 대응하는 초점 길이 히스토그램(histogram)을 나타내고;
도 18은 40 ㎛ 내지 300 ㎛의 주기를 갖는 제2눈부심 방지층에 대응하는 초점 길이 히스토그램을 나타내고;
도 19는 필셀의 어레이로부터 눈부심 방지층의 거리와 통상의 초점 길이간 비율 대 PPD를 그래픽으로 나타내고;
도 20은 눈부심 방지층 주파수 성분의 함수로서 번쩍임의 점진적 변화를 그래픽으로 나타내고;
도 21은 40 ㎛ 컷오프(cutoff) 주기를 갖는 눈부심 방지층에 대응하는 1/e2 를 갖는 가우시안 파워(Gaussian power) 스펙트럼 밀도를 그래픽으로 나타내고;
도 22는 도 21에 나타낸 바와 같은 파워 스펙트럼 밀도의 표면 텍스처(surface texture)를 갖는 눈부심 방지층을 나타내고;
도 23은 컬러 방향으로 1/40 μ- 1(microns-1)및 대향 방향으로 1/10 μ-1의 1/e2 주파수를 갖는 타원형의 가우시안 파워 스펙트럼 밀도를 나타내고;
도 24는 도 23에 나타낸 바와 같은 타원형의 파워 스펙트럼 밀도의 표면 텍스처를 갖는 눈부심 방지층을 나타내고;
도 25는 1/20 μ-1가 중심인 환형의 파워 스펙트럼 밀도를 나타내고;
도 26은 도 25에 나타낸 바와 같은 환형의 파워 스펙트럼 밀도의 표면 텍스터를 갖는 눈부심 방지층을 나타내며;
도 27은 각기 다른 PSD 형태를 갖는 3개의 눈부심 방지 표면에 대한 통상의 초점 길이 대 PPD를 그래픽으로 나타낸다.
이제, 디스플레이 장치의 외면 라이트 오프(light off)의 반사 뿐만 아니라 디스플레이 장치 내의 내면 라이트 오프의 반사에 의해 제공된 눈부심 현상을 감소시키기 위해 눈부심 방지 처리를 갖는 디스플레이 장치의 실시예에 대한 상세한 참조가 이루어진다. 특히, 실시예들은 디스플레이 장치 및 눈부심 방지층이 픽셀 어레이를 갖춘 픽셀 기판에 대한 눈부심 방지층의 광학 거리보다 큰((예컨대, 적어도 4배 큰) 통상의 초점 길이(즉, '기준 초점 길이)를 갖는 눈부심 방지층에 관한 것이다. 특히 눈부심 방지층의 파워 스펙트럼 밀도가 환형의 형태인 다른 실시예들에 있어서, 그러한 통상의 초점 길이는 픽셀 기판에 대한 눈부심 방지층의 광학 거리보다 작아질(예컨대, 적어도 3배 작은) 것이다. 눈부심 방지층 및 디스플레이 장치들의 다양한 실시예들이 수반된 도면들을 참조하여 본원에 좀더 상세히 기술될 것이다.
"눈부심 방지" 등과 같은 용어는 디스플레이 장치와 같은 제품의 처리된 표면을 접촉하는 광의 물리적 변환과 관련되거나, 또는 상기 제품의 표면으로부터 반사된 광을 거울 같은 반사가 아닌 확산 반사로 변경하는 특성과 관련된다. 본원에 기술된 실시예들에 있어서, 눈부심 방지층 또는 처리는 박막 코팅(thin-film coating)에 의해 제공되거나,또는 유리 기판의 기계적 또는 화학적 에칭에 의해 제공될 수 있다. 눈부심 방지는 그 표면으로부터 반사된 광의 양을 감소시키지 않으나, 그 반사된 광의 특성만을 변경한다. 눈부심 방지층에 의해 반사된 이미지는 샤프(sharp)한 경계를 갖지 않는다. 눈부심 방지층과 반대로, 반사 방지 표면은 통상 굴절률 변이의 이용, 및 몇몇 실시예에서 상쇄 간섭 기술의 이용을 통해 표면으로부터의 광의 반사를 감소시키는 박막 코팅이다.
디스플레이 "번쩍임" 또는 "눈부심"은 보통 예컨대 액정 디스플레이(LCD), 유기발광 다이오드(OLED), 터치 스크린 등과 같은 픽셀화 디스플레이 시스템에 눈부심 방지 또는 광 산란 표면을 도입할 때 발생할 수 있고, 투사 또는 레이저 시스템에서 관측되어 특성화된 타입이 다른 "불꽃(즉, 번쩍임)" 또는 "반점"의 타입으로부터 기원하는 바람직하지 않은 부작용이다. 번쩍임은 디스플레이의 아주 미세한 비선명(grainy) 현상과 관련되며, 디스플레이의 시야각 변경에 의해 극소의 패턴의 변화를 갖는 것으로 나타날 것이다. 디스플레이 번쩍임은 대략 픽셀-레벨 크기 규모로 밝고 그리고 어두운 스폿(spot) 또는 컬러의 스폿으로 나타날 것이다. 이하 좀더 상세히 기술되는 바와 같이, 가시의 번쩍임을 나타내지 않는 제1투명 유리 시트의 이미지가 도 12a에 나타나 있는 반면, 증가하는 가시의 번쩍임을 나타내는 투명 유리 시트가 도 12b-12d에 나타나 있다. 도 12a에 나타낸 샘플은 소정 가시의 번쩍임을 나타내지 않으며, 상호 규칙적이면서 일정한 픽셀 이미지를 갖는다. 반대로, 도 12b-12d에 나타낸 이미지는 가시의 노이즈 및 픽셀당 파워의 약간의 분산을 나타낸다. 따라서, 도 12b-12d의 픽셀들은 더 확산하여 함께 합쳐지는 것을 나타낸다.
본원에 기술한 바와 같이, 눈부심 방지층과 결합된 픽셀화 디스플레이에서 흔히 관측되는 디스플레이 번쩍임의 타입은 주로 표면 상의 어느 정도 육안으로 보이는(즉, 광 파장보다 훨씬 큰) 치수를 갖는 형태들이 굴절을 야기하거나 또는 각도 변화로 디스플레이 픽셀들의 "렌싱(lensing)"을 야기함으로써, 픽셀들의 뚜렷한 상대적 강도를 변경하는 굴절 효과라는 것을 알아냈다. 이러한 효과를 측정하기 위한 기술이 본원에 제공되며 전체 내용이 본원에 포함되는 2012년 1월 20일 제출된 미국 특허공개 제2012/0221264호에 기술되어 있다. 일반적으로, 그러한 기술은 픽셀당 파워 편차(PPD)를 산출하기 위해 "아이 시뮬레이터(eye simulator)"의 카메라 시스템(즉, 인간 관측자의 기계공의 눈을 시뮬레이트하는 시스템)을 이용하여 각각의 디스플레이 픽셀로부터 선택된 총 파워의 표준 편차를 측정한다. 이러한 측정은 디스플레이 번쩍임의 사용자 판단과 적절히 연관된다.
이제 도 1a에 따르면, 디스플레이 패널(10) 상에 제공된 픽셀(12) 어레이의 상면도가 개략적으로 나타나 있다. 각각의 픽셀(12)은 그러한 개별 픽셀(12)들간 스페이스(space)인 수직 및 수평 밴드(13, 15)에 의해 분리된다. 그러한 디스플레이 패널(10)은 LCD, OLED, 능동 매트릭스 유기발광 다이오드(AMOLED; active matrix organic light emitting diode) 등과 같은 소정의 발광의 픽셀화된 디스플레이로서 구성될 것이다. 도 1a에 나타낸 디스플레이 패널(10)의 픽셀(12)들은 기준 인덱스 i 및 j를 갖는 픽셀 어레이로 제공된다. 도 1b에 나타낸 바와 같이, 개별 픽셀은 디스플레이 패널(10)을 따라 수평인 컬러 방향으로 배열된 적(R), 녹(G) 및 청(B) 서브-픽셀과 같은 몇개의 서브-픽셀로 이루어진다. 본원에 사용된 바와 같이, 픽셀 피치(pp)는 동일한 컬러의 서브-픽셀들간 거리로 규정된다. 본원에 사용된 바와 같은 표현 "컬러 방향"은 서브-픽셀들이 배열되는 방향(예컨대, R, G, B 서브 픽셀)과 관련된다. 실시예들은 도 1a 및 1b에 나타낸 픽셀(2) 어레이의 픽셀들의 형태 및 배열로 한정하지 않으며, 디스플레이 패널(10)은 각기 다른 개별 픽셀 배열들을 가질 뿐만 아니라 각기 다른 픽셀 어레이 배열(예컨대, 원형 픽셀 및/또는 서브-픽셀, 펜타일(PenTile) 매트릭스 픽셀, 적-녹-청-녹 픽셀 등)을 갖는다는 것을 알아야 할 것이다.
도 2 및 3은 비-터치 감지 가능 디스플레이 장치(11) 및 터치-감지 가능 디스플레이 장치(11')를 각각 개략적으로 나타내며, 그 모두는 LCD 디스플레이 장치로 구성된다. 실시예들은 도 2 및 3에 나타낸 구성으로 한정하지 않으며, 좀더 많거나 적은 층들이 본원에 기술된 실시예들에 제공될 수 있다는 것을 알아야 할 것이다. 이하 좀더 상세히 기술하는 바와 같이, 터치-감지 디스플레이 장치는 인간의 손의 터치 및 제스처로부터의 수신 입력에 따라 전기적으로 반응하는 장치이다. 처음에 도 2의 비-터치 감지 디스플레이 장치와 관련하여, 그러한 디스플레이 장치(11)는 일반적으로 백라이트(21; 예컨대, 형광성 백라이트, 발광다이오드(LED) 백라이트 등), 제1편광층(22), 픽셀 기판(23; 박막 트랜지스터(TFT) 층), 컬러 필터 기판(24), 및 제2편광 기판(25)를 포함한다. 상기 픽셀 기판(23) 및 컬러 필터 기판(24)은 각각 에컨대 유리 기판을 포함한다. 상기 픽셀 기판(23) 및 컬러 필터 기판(24)은 픽셀(12)의 어레이를 제공하도록 구성된다. 상기 제1 및 제2편광 기판(22, 25)은 특정 편광의 광이 그를(예컨대, 광의 수평 성분 또는 수직 성분을 통과시킬 수 있는 선형 편광자) 통과할 수 있게 한다. 추가의 또는 좀더 적은 편광 기판 또한 제공될 수 있다는 것을 알아야 한다. 한정하지 않는 예로서, OLED 디스플레이에 있어서, 그러한 디스플레이 장치는 보통 디스플레이의 캐소드로부터 주변 광의 반사를 없애기 위해 원형 편광자(예컨대, 1/4 파장판 및 선형 편광자)를 포함한다. 더욱이, 추가의 점착층 또한 도 2 및 3에 나타낸 층들 사이에 제공될 수 있다는 것을 알아야 한다.
치수를 예컨대 각각 0.10 mm와 같이 얇게 하기 위해 픽셀 기판(23), 제2편광 기판(25), 및 점착층의 두께를 감소시킴으로써, 픽셀 기판(23)의 표면과 제2편광 기판(25)의 상면간 약 0.30 mm의 기계적인 두께(dm)가 제공될 것이다. 그러한 기계적인 두께는 컬러 필터 기판(24)의 하면으로부터 측정된다. 픽셀 기판(23), 제2편광 기판(25), 및 점착층에 대한 1.5의 굴절을 가정할 경우, 이는 약 0.20 mm의 광학 거리를 산출한다. LCD 디스플레이에 있어서, 이미지는 컬러 필터 기판의 컬러 필터에 의해 생성되며, 그와 같이 픽셀 어레이로부터의 기계적인 거리는 컬러 필터 기판의 후면으로부터 측정된다는 것을 알아야 한다. OLED 디스플레이와 같은 발광 디스플레이에 있어서, 이미지는 OLED 층 자체에 의해 생성되며, 이려한 경우 픽셀 어레이로부터의 기계적인 거리는 그 OLED 층으로부터 측정된다. 본원에 사용된 바와 같이, 표현 "광학 거리"는 그러한 광 경로에 있는 재료의 굴절률에 의해 분할된 기계적인 거리로서 규정된다. 각기 다른 굴절률을 갖는 다수의 재료가 사용될 경우, 그 총 광학 거리는 개별 재료들의 광학 거리의 합과 같다. 이하 좀더 상세히 기술하는 바와 같이, 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 광학 거리의 감소는 관측자에게 보여질 수 있는 번쩍임의 크기를 감소시킨다.
도 3과 관련하여, 터치-감지 애플리케이션의 경우에, 몇몇 추가의 층들은 인듐 주석 산화물(ITO; indium tin oxide)과 같은 용량성 센서 필름(터치 감지 기판 28), 및 커버 유리 기판(29)을 필요로 한다. 기술된 터치-감지 디스플레이 장치(11')에 있어서, 터치-감지 기판(28)은 첫번째 방향(예컨대, y-축 방향)으로 터치 감지 능력을 제공하는 제1 ITO층(28a) 및 두번째 대향 방향(예컨대, x-축 방향)으로 터치 감지 능력을 제공하는 제2 ITO층을 갖춘 유리 기판이다. 차폐층 또는 에어 갭(air gap)은 제2편광 기판(25)과 터치-감지 기판(28) 사이에 배치된다. 상기 커버 유리 기판(29)은 터치-감지 기판(28) 상에 배치된다. 추가로, 반사 방지 필름 또는 코팅으로서 구성되는 반사 방지층(30)은 커버 유리 기판(29)의 외면 상에 배치된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 터치-감지 디스플레이 장치(11')의 추가의 층들은 컬러 필터 기판(24)의 하면과 커버 유리 기판(29) 또는 반사 방지층의 상면간 기계적인 거리 및 광학 거리를 증가시키며, 이는 도 2에 나타낸 비-터치 감지 디스플레이 장치(11)에 비해 번쩍임의 크기를 증가시킬 것이다.
번쩍임은 주어진 디스플레이 타입에 대해 통상의 시각상의 거리에서 픽셀 크기보다 작은 형태를 인간 관측자가 분석할 수 없도록 대부분의 디스플레이가 디자인되는 고려사항에 기초한 픽셀당 파워 편차(PPD)와 같은 본원과 관련된 표준화된 측정 기준에 의해 측정될 것이다. 그와 같이, 단일 픽셀 내측 노이즈는 문제가 되지 않으며, 단지 각각의 픽셀들간 노이즈만이 번쩍임에 문제가 된다.
따라서, 번쩍임은 주어진 단일 컬러(R, G 또는 B)의 픽셀화된 이미지기 주어질 경우 픽셀 피치(pp; pixel pitch)와 동일한 크기를 갖는 개별 픽셀들을 둘러싼 윈도우를 규정하는 프로세스인 PPD에 의해 측정된다. 그러한 PPD 프로세스는 통상 본원에 기술되며, 그러한 PPD 프로세스와 관련된 추가의 정보는 참조된 미국 특허출원 제13/354,827호에도 제공된다는 것을 알아야 한다. 도 4는 눈부심 방지 표면의 존재로부터 야기되는 번쩍임을 나타내는 10×10 LCD 픽셀의 적외선-컬러 실험 이미지를 제공한다. 단일의 윈도우가 단일의 픽셀을 둘러싼 백색의 정사각형으로 나타나 있다. 그 정사각형의 폭은 픽셀 피치(pp)와 동일하다.
일반적으로, 윈도우 내측의 파워는 통합되며, PPD는 이하의 식과 같이 제공된 평균 픽셀당 파워로 표준화된 각 픽셀에 대한 통합 파워의 표준 편차로서 규정된다:
Figure pct00001
이제 도 5에 따르면, 번쩍임 모델을 구성하기 위해, 번쩍임을 생성하는 형태(예컨대, 형태 42a, 42b)들을 갖는 확산면을 나타내는 주기적 위상판(40)을 히팅하는 단일의 단색성의 포인트(p1) 소스(단일의 단색성 지점(p1) 소스)의 매우 단순한 경우를 고려하자. 순수하게 기하학적 형태의 관점에서, 그러한 주기적 위상판(40)이 원거리장에서 어느 정도의 프린지(fringe)들을 생성하고 이들 프린지가 밝거나(밝은 영역 50a-50c로 나타낸) 또는 어두워(밝은 영역 50a-50c 사이의 영역들)진다는 것을 예상할 수 있으며, 여기서 상기 주기적 위상판(40)은 오목(예컨대, 형태 42a)하거나 또는 볼록(예컨대, 형태 42b)하다. 따라서, 그러한 주기적 표면은 dθ p 에 의해 분리된 명확한 각도로 밝고 그리고 어두운 프린지들의 형성을 제공한다. 단순화를 위해 주기적 위상 함수를 가정하면, 그러한 원거리장이 이하의 식 1에 의해 주어진 각도의 주기적 함수가 된다는 것을 예상할 수 있다:
Figure pct00002
식 1
여기서:
dθ p 는 원거리장의 각도 주기이고,
P는 위상판의 주기이며,
dz는 발광 지점부터 위상판(즉, 눈부심 방지층 또는 표면)까지의 거리이다.
이제 디스플레이의 원거리장에 위치된 관측자를 고려하면, 그 관측자는 눈 동공이 프린지들에 대해 위치됨에 따라 발광 지점(p l )이 더 어둡거나 또는 밝다는 생각을 가질 것이다. 픽셀화된 디스플레이에 있어서, 그러한 소스는 포인트 소스가 아니며, 그러한 개별 픽셀의 실제 크기가 고려되어야 한다. 또한 형태적 시각에 기초하며, 제1지점(p 1 )으로부터 거리(dy)에 위치된 지점(p 2 )에 의해 방출된 원거리장은 이하의 식 2에 의해 주어진 각도로 변이된 제1지점(p 1 )에 의해 방출된 원거리장과 동일해질 것이다:
Figure pct00003
식 2
여기서, dθ s 는 발광 지점의 변이 dy와 연관된 각도 변이이다.
따라서, 확장(dL)의 연속 픽셀을 고려할 때, 광이 그 픽셀 내측에서 간섭하지 않다고 가정하면, 그 원거리장 내에 강도 분포는 이하의 식 3과 같이 주어진다:
Figure pct00004
식 3
여기서:
Iff p0 는 하나의 단일 지점 소스에 대한 원거리장 강도이고,
rect는 구형 함수(rectangular function)이고,
dL는 픽셀 크기이고,
Iff p1 는 전체 픽셀에 의해 방출된 원거리장 강도이며,
*는 합성곱이다.
다음에, 특정 픽셀에 있어 관측자의 망막으로 얼마나 많은 파워가 전달되는지가 이하의 식 4에 의해 산출된다:
Figure pct00005
식 4
여기서:
P는 관측자에 의해 인식된 파워이고,
통합 윈도우는 눈 동공 각도 크기와 같다.
그러한 인식된 픽셀당 파워의 편차에 대응하는 PPD를 산출하기 위해, 위상판에 대한 임의의 위치에 위치된 많은 다른 픽셀들이 고려될 것이다. 상기 식 2에 따라서, 다른 픽셀들에 대한 원거리장은, 주어진 각도로 변이될 뿐 모든 추가의 원거리장 이미지가 동일한 것으로 알려져 있기 때문에, 재산출될 필요가 없다. 따라서, 주기적 위상판(40)에 대해 임의로 위치된 픽셀들에 대한 원거리장 패턴을 재산출하는 대신, 상기 파워 P는 관측자 눈이 임의로 그 원거리장 내측에 위치되었다는 것을 고려하여 재산출될 것이다. 따라서, PPD는 이하의 식에 의해 얻어질 것이다:
Figure pct00006
식 5
Figure pct00007
식 6
여기서 θ eye 는 눈의 각도 범위이다.
이전의 산출에 있어서, 눈 동공이 가변의 파워량을 수집한다는 사실로 인해 그러한 픽셀당 파워 편차가 배타적이라는 것을 추정할 수 있다는 것을 알아야 한다. 그러나, 픽셀당 파워의 일부 변동이 생길 수 있는 또 다른 메카니즘이 있다. 높은 위상 변조 주파수 또는 진폭에 있어서, 그러한 파워의 일부는 픽셀 윈도우 외측 망막 상에 이미지될 수 있다. 따라서, 이러한 파워는 픽셀 윈도우에 걸쳐 통합된 파워에 기여하지 않고, 이에 따라 이러한 파워 누설은 식 6을 고려하지 않는다. 따라서, 이러한 단순화된 모델은 비교적 작은 확산 콘(diffusion cone)을 갖는 위상 변조에만 유효하다:
Figure pct00008
식 7a
여기서:
D는 표면 확산 각도이고,
dz는 픽셀에서 확산면까지의 거리이며,
Pixel gap은 주어진 컬러의 픽셀들간 갭이다.
상기 식들이 적용되지 않는 예는 흑색 및 백색 E-리더 장치에서와 같이 비-픽셀화된 이미지에 대한 것이며, 여기서 그러한 픽셀들간 갭은 제로(zero)에 가까우며 거친 구조에 상관하지 않고 어떠한 번쩍임도 없다. 이는 디스플레이 번쩍임을 최소화하기 위한 대안의 전략을 나타내며, 이에 의해 디스플레이 픽셀들간 갭을 최소화하거나 없앨 수 있다.
마지막으로, 상기 식들이 스펙트럼 간섭 소스를 추정하며, 이는 픽셀 간섭 길이보다 낮은 거칠기 폭에만 적용할 수 있다는 것을 암시한다는 것을 알아야 한다:
Figure pct00009
식 7b
여기서:
dh는 거칠기 폭이고,
dl는 스펙트럼 폭이다.
눈부심 방지 표면에 있어서, 통상의 거칠기 폭은 대략 200nm RMS이고, 이는 백색 소스와 마찬가지로, 스펙트럼 간섭 추정이 여전히 유효하다는 것을 의미한다.
이제 식 1 내지 6을 풀기 위해, 하나의 단일 발광 지점에 대응하는 원거리장 강도가 계산되어야 한다. 이러한 계산은 위상판을 히팅하는 구면파를 고려하고 퓨리에 옵틱(Fourier optic)을 이용하여 원거리장의 전계를 산출함으로써 수행될 것이다:
Figure pct00010
식 8
도 6의 차트는 사인파의 주기적 위상판으로 무한히 작은 픽셀 및 무한히 작은 눈 동공 직경을 추정하는 산출된 PPD를 나타낸다. 그 파장은 532nm로 고정된다. 도 6의 차트는 PPD 대 고르지 않은 주기(T)를 나타낸다. 그 위상 진폭은 2p의 단위로 0.1로 설정되고, 픽셀부터 사인파의 주기적 위상판까지의 거리는 3mm로 고정된다.
이는 간섭 효과로 인해 FFP에서 프린지의 대비가 제로로 떨어지는 일부 특정 고르지 않은 주파수가 있다는 것을 나타낼 수 있다. 이들 주파수는 또한 탤봇 주파수(Talbot frequency)로도 알려져 있으며, 식 9에 의해 주어진다:
Figure pct00011
식 9
여기서:
T는 고르지 않은 주기이고,
k는 정수이다.
따라서, 고르지 않은 주기의 함수 대신 λdz / T 2 의 함수로서 PPD를 플롯팅함으로써, 도 7의 차트에 나타낸 바와 같은 완전하게 주기적 함수가 얻어진다.
실제 픽셀 크기를 고려하기 위해, 식 3의 합성곱은 고주파수의 주기적 위상판에 대한 프린지의 대비를 없애는 것이 적용될 것이다. 도 8은 레티나 디스플레이(Retina display; 커브 60)와 같은 고해상도 디스플레이에 대응하는 70 mm, 컴퓨터 모니터 디스플레이(커브 61)에 대응하는 200 mm, 및 대형 텔레비전(커브 62)에 대응하는 500 mm와 동일한 픽셀 피치에 대한 고르지 않은 주기의 함수로서 그 산출된 PPD를 나타낸다. 눈 동공 직경은 여전히 도 8에 플롯된 시뮬레이션에서 무한히 작은 것으로 고려된다는 것을 알아야 한다. 그러한 플롯에서 볼 수 있는 바와 같이, 고주파수 거칠기에 대한 PPD는 상당히 감소된다. 또한, 주어진 고르지 않은 주파수에 있어서, PPD는 작은 픽셀들에 대해 항상 좋지 않다.
유한의 눈 동공 직경은 식 5로부터 추가의 합성곱을 적용함으로써 계산될 것이다. 도 9는 레티나 디스플레이 및 컴퓨터 디스플레이의 경우에는 그 스크린으로부터 0.5 m 떨어져 위치되고, 큰 텔레비전의 경우에는 3 m 거리에 위치된 5 mm 직경의 눈 동공을 고려하는 것 외에는, 도 8의 차트에 제공된 것과 같은 동일한 조건으로 산출된 PPD를 나타낸다. 도 8과 유사하게, 커브 63은 70 mm 픽셀 피치를 갖는 디스플레이를 나타내고, 커브 64는 200 mm 픽셀 피치를 갖는 디스플레이를 나타내며, 커브 65는 500 mm 픽셀 피치를 갖는 디스플레이를 나타낸다.
도 9의 차트는, 픽셀 어레이에서 사인파의 주기적 위상판(40)까지의 거리가 약 3.0 mm라는 것을 가정할 경우, 번쩍임을 최소화하기 위해 약 40 mm보다 큰 고르지 않은 주기가 피해질 수 있다는 것을 나타낸다. 이러한 경향은 다른 수치적 모델 및 샘플 거칠기의 준경험적 평가에 의해 상호 유효하다.
기존의 눈부심 방지층 또는 표면은 보통 거칠기 형태의 퓨리에 변환인 그들의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)에 의해 특징지워질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "거칠기" 또는 "표면 거칠기"는 제곱 평균(RMS) 거칠기와 같은 미시적인(microscopic) 레벨 또는 그 이사의 평탄하지 않거나 고르지 않은 표면 조건과 관련된다. 눈부심 방지층의 효과는 그러한 눈부심 방지층에 의해 반사되거나 전달되는 광의 위상을 변조하는 것이다. 눈부심을 효과적으로 제거하기 위해, 위상 변조의 진폭이 적어도 100 nm RMS가 되어야 한다는 것을 알 수 있을 것이다. 일 예로서, 눈부심 방지층이 거칠기 폭이 적어도 200 nm RMS인 1.5의 굴절률을 갖는 거친 표면일 때, 그러한 전달된 광은 대개 산란(전달되는 것이 아니라)될 것이다. 또 다른 예에 있어서, 상기 눈부심 방지층은 굴절률 n1 및 n2를 갖는 2개의 매체간 거친 표면에 의해 생성될 것이다. 이러한 경우, 그러한 거칠기의 폭은 n1과 n2간 차이로 나누어진 적어도 100 nm가 되어야 한다. 보통, PSD는 제로가 중심인 가우시안 함수(또는 몇몇 더 정교한 함수)에 의해 근사화될 수 있다. 그러한 결과는 그 눈부심 방지층 상의 모든 형태가 특히 고해상도 디스플레이가 사용될 때 약간의 번쩍임을 생성할 수 있는 일부 저주파수 성분을 제공한다는 것이다. 번쩍임을 최소화하기 위해, 한가지 해결책은 그 눈부심 방지층의 대부분의 거칠기를 저주파수가 아닌 고주파수가 되도록 PSD 가우시안 분포의 1/e2 주파수를 증가시키는 것을 포함한다. 그러나, 그러한 거칠기의 공간 주파수를 증가할 때, 광이 표면의 헤이즈의 증가를 야기하는 큰 각도로 산란되고, 몇몇의 경우(그 눈부심 방지층이 픽셀 어레이로부터 떨어져 위치될 때와 같은), 그 이미지 또한 흐려질 수 있다.
이하 좀더 상세히 기술하는 바와 같이, 다른 실시예들은 번쩍임을 생성하기 위한 저주파수 및 흐릿함(haziness)을 생성하기 위한 고주파수가 제거되도록 파워 스펙트럼 밀도 형태를 갖는 눈부심 방지층의 사용에 의해 흐릿함 및 번쩍임을 최소화할 것이다(도 25 및 26 참조).
상술한 번쩍임 모델에서 또 다른 중요한 파라미터는 픽셀 기판(23) 및 눈부심 방지층(예컨대, 이하 기술된 도 14a 및 14b에 나타낸 눈부심 방지층 480)으로부터의 거리이다. 그러한 거리 파라미터가 어떻게 번쩍임에 영향을 줄 수 있는지 설명하기 위해, 눈부심 방지층 형태가 일련의 마이크로렌즈로 구성되는 것으로 고려하자. 즉, 눈부심 방지층에 의해 제공된 피크 및 값들은 개별 마이크로렌즈와 같이 작용한다. 도 10a에 따르면, 픽셀(p)이 눈부심 방지층에 의해 제공된 마이크로렌즈의 초점 평면(fp)에 가깝게 위치되는 경우를 나타낸다. 참조부호 42는 픽셀(p)에서 초점 평면(fp)를 갖는 단일의 마이크로렌즈를 나타낸다. 이러한 경우, 광은 거의 시준되며, 그 마이크로렌즈의 전체 표면은 마이크로렌즈를 통해 관측자(O)의 눈에 의해 보여진 디스플레이 표면이 적, 녹, 또는 청 픽셀이나, 또는 그 픽셀들간 위치된 흑 매트릭스 상에 있는지에 따라 적, 녹, 청, 또는 흑으로 턴(turn)할 것이다. 이러한 상황은 관측자에게 쉽게 보여질 수 있는 높은 폭의 번쩍임을 이끈다.
도 10b는 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 거리가 눈부심 방지층에 의해 제공된 마이크로렌즈(42)의 초점 길이보다 훨씬 작아지도록 마이크로렌즈(42)가 픽셀 어레이(p)에 매우 가깝게 위치되는 경우를 나타낸다. 마이크로렌즈(42)를 방출 지점(픽셀 p)의 상부에 바로 두면, 기하학적 옵틱(및 퓨리에 옵틱)은 마이크로렌즈(42)가 광(70')이 방출되는 통로에 영향을 주지 않고, 거기에 광이 전혀 집중되지 않는다는 것을 예상한다. 이러한 경우, 번쩍임이 완전히 제거된 것으로 예상될 수 있다. 또한, 마이크로렌즈의 초점 길이보다 훨씬 큰 마이크로렌즈와 픽셀들간 거리의 설정은 번쩍임을 제거할 수 있다는 것을 보여준다. 그러나, 이러한 경우는 디스플레이 장치의 두께가 비현실적이기 때문에 실용적이지 않다.
따라서, 이상적인 상황은 눈부심 방지층이 디스플레이의 픽셀에 극히 가깝게 위치될 때이다. 그러나, 눈부심 방지층을 픽셀 어레이의 상부에 바로 두는 것은 컬러 필터 기판, 편광자(LCD 디스플레이의 경우) 및 TV 커버(예컨대, 터치 스크린의 경우)를 포함하는데 필요한 최소 거리가 있기 때문에 실용적인 해결책은 아니다. 그러나, 그 거리를 최소화함으로써, 번쩍임이 크게 감소될 수 있다고 예상된다.
번쩍임에 대한 픽셀 어레이와 마이크로렌즈들간 거리의 영향이 한 쌍의 렌즈를 이용하여 LCD 디스플레이의 픽셀을 이미징하는 것을 포함하는 구성을 만들고, 그 한 쌍의 렌즈에 의해 생성된 이미지에 가깝게 눈부심 방지층을 둠으로써 실험적으로 평가했다. 그러한 눈부심 방지층은 이미지와 눈부심 방지층간 거리가 가변되도록 x, y, z 스테이지에 연결되었다. 그 거리를 변경하여 그 번쩍임 폭 대 거리를 평가했다.
도 11은 몇개의 눈부심 방지 샘플들에 의해 측정된 눈부심 방지층과 픽셀의 이미지간 거리 대 번쩍임의 점진적 변화를 나타내는 차트이다. 각각의 커브 101 및 102는 거칠기가 없는 유리 기판에 대응하고, 반면 커브 103-110은 폭 및 형태가 다른 몇개의 거친 텍스처(texture)에 대응한다.
도 11로부터 볼 수 있는 바와 같이, 번쩍임은 거리가 제로에 가까워질 때 크게 떨어진다. 또한, 번쩍임이 제로로 갈 때까지 가지 않는 것은 렌즈 개구의 제한 및 렌즈 탈선으로 인한 측정 인공물이 존재하기 때문인 것이라 생각된다. 도 12a-12d는 다양한 거리 및 다양한 샘플에서의 측정 결과를 나타낸다. 도 12a는 눈부심 방지층에 의한 측정을 나타낸다. 도 12b, 12c 및 12d는 각각 0 mm, 2 mm 및 5 mm에서의 커브 106과 연관된 샘플의 측정 결과를 나타낸다.
따라서, 번쩍임은 픽셀과 눈부심 방지층간 거리를 최소화함으로써 감소될 것이다. 도 13은 편광 기판(28)의 표면에 위치된 눈부심 방지층(380) 외에 도 2와 관련하여 상기 기술한 바와 같은 동일한 요소들을 갖춘 비-터치 디스플레이 장치(300)를 나타낸다. 그러한 눈부심 방지층(380)은 필름 또는 코팅, 분리된 눈부심 방지 유리 기판, 또는 편광 기판(28)의 표면 상에 임프레스(impress)된 표면 형태에 의해 제공될 것이다. 즉, 상기 눈부심 방지층(380)은 본원에 기술된 눈부심 방지 효과를 제공할 수 있는 어떠한 표면 또는 처리로서 구성될 것이다. 유리 기판의 표면 상에 눈부심 방지층 형태를 제공하기 위한 예시의 기술은 본원에 참조에 의해 그 전체 내용이 포함되는 2011년 4월 20일 출원된 미국 특허출원공개 제2011/0267697호에 기술되어 있다. 상술한 바와 같이, 얇은 층들을 이용함으로써, 기계적인 두께, 및 이에 따른 픽셀 기판(23)간 거리가 최소화될 수 있다. 이러한 거리를 최소화함으로써, 번쩍임의 폭이 감소된다. 예컨대, 약 0.10 mm의 두께를 갖는 편광 기판(25)에 접합된 약 0.10 mm의 두께를 갖는 컬러 필터 기판(14)을 이용함으로써, 그리고 눈부심 방지층(380)을 제공하기 위해 편광층의 표면을 거칠게 함으로써, 그 기계적인 거리가 0.20 mm 정도로 작아지고, 이에 의해 약 0.14 mm의 광학 거리에 대응한다.
그러나, 상술한 바와 같이, 터치-감지 디스플레이 장치의 경우, 터치-감지 성능을 제공하기 위해 추가의 층들이 필요하다. 픽셀 어레이부터 눈부심 방지층까지의 짧은 거리를 달성하기 위해, 다수의 구성이 가능하다. 도 14a에 나타낸 디스플레이 장치(400)와 관련하여, 디스플레이 장치의 강도를 보장하기 위해, 보통 비교적 두꺼운 커버 유리 기판(29)이 바람직하다. 커버 유리 기판(29)의 상면에 눈부심 방지층의 배치가 가능하나, 그렇게 함으로써 픽셀 기판(23)과 눈부심 방지층간 증가된 거리를 제공한다. 대안으로, 그 눈부심 방지층은 커버 유리층(29)의 후면에 제공될 수 있고, 그 커버 유리 기판(29)은 디스플레이 장치의 전방측으로부터 오는 반사를 제거하기 위해 반사 방지 코팅(30)을 구비한다. 이러한 경우, 그러한 눈부심 방지층의 기능은 디스플레이 장치 내측에 위치된 층들로부터 오는 반사를 제거하는 것이다.
도 14a 및 14b와 관련하여, 또 다른 옵션은 x-방향 및 y-방향으로 터치 성능을 제공하는 ITO 그리드의 형태로 터치 감지층(428; 유리 기판 없이)을 제공하는 것이다. 도 14a는 디스플레이 장치(400; 즉, "온-셀(on-cell)" 구조)의 컬러 필터 기판(24) 상에 위치된 그와 같은 터치 감지층(428)을 나타내고, 반면 도 14b는 픽셀 기판(23; 즉, "인-셀(in-cell)" 구조) 상에 위치된 터치 감지층(428)을 갖춘 디스플레이 장치(400')를 나타낸다. 몇몇 실시예들에 있어서, 터치 감지층은 픽셀 기판(23) 및 컬러 필터 기판(24) 모두에 제공될 수 있다. 다음에, 눈부심 방지층(480)은 편광 기판(25) 상에 배치된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 디스플레이 장치는 추가의 커버 유리층(29)의 사용을 필요로 하지 않으며, 고려사항에 따라 광학 거리에 기여하는 그러한 구조는 단지 도 13에 나타낸 비-터치 경우에서와 같이 컬러 필터 기판(24) 및 편광 기판(25)을 포함한다. 그러한 층들의 두께를 상술한 바와 같이 최소로 유지함으로써, 번쩍임의 폭이 감소될 것이다.
눈부심 방지층이 픽셀 어레이로부터 위치된 거리 외에, 눈부심 방지층의 구성은 심지어 그 눈부심 방지층이 픽셀 어레이로부터 비교적 멀리 위치된 경우에도 번쩍임을 감소시키도록 조작될 수 있다. 이하 상세히 기술하는 바와 같이, 고해상도 디스플레이 장치(예컨대, 약 120 ㎛보다 작은 픽셀 피치를 갖는 디스플레이 장치)의 경우, 눈부심 방지층의 표면 형태는 관측자에게 보여지는 번쩍임의 폭을 감소시키기 위해 픽셀 어레이에 대한 눈부심 방지층의 광학 거리보다 적어도 4배 큰(또는 환형의 파워 스펙트럼 밀도를 갖는 표면의 경우 그 픽셀 어레이에 대한 눈부심 방지층의 광학 거리보다 적어도 3배 작은) 통상의 초점 길이를 그 눈부심 방지층이 갖도록 구성될 수 있다.
일반적으로, 상술한 바와 같이, 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 광학 거리 대 번쩍임의 양을 측정하거나 모델링할 경우, 번쩍임은 제로의 거리에서 시작할 때 빠르게 증가하고, 이후 안정기에 도달한 후 서서히 감소한다. 그러한 커브의 형태는 눈부심 방지층의 주파수 성분 및 픽셀 어레이의 형태 함수이다. 도 15는 2개의 각기 다른 타입의 눈부심 방지층에 대한 80 ㎛로 고정된 픽셀 어레이의 픽셀 피치를 갖는 번쩍임 폭을 나타내는 차트이다. 정사각형으로 나타낸 커브는 대게 고주파수를 나타내는 눈부심 방지층에 대응한다(즉, 그 PSD는 도 26에 나타낸 표면 및 도 25에 나타낸 파워 스펙트럼 밀도와 유사한 20-30 ㎛ 주기로 제한된 환형 함수이다). 삼각형으로 나타낸 커버는 좀더 많은 저주파수를 포함한다(즉, 그 PSD는 40-300 ㎛ 주기로 제한된 환형 함수이다). 고주파수의 눈부심 방지층의 경우, 그러한 안정기는 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 매우 작은 거리로 도달하고, 그 안정기의 폭은 저주파수를 갖는 또 다른 눈부심 방지층보다 훨씬 낮다.
상술한 바와 같이, 눈부심 방지층은 임의의 마이크로렌즈의 어레이와 비교되고, 번쩍임은 굴절 효과(형태적 시각) 및 회절 효과 모두의 결과이다. 그러한 회절 양상을 순간적으로 등한시하면, 번쩍임은, 마이크로렌즈의 초점 길이가 픽셀에서 그 렌즈 자체(즉, 눈부심 방지층)까지의 광학 거리(즉, 컬러 필터 기판의 하면으로부터 측정된)와 동일할 때, 최악인 것으로 예상된다. 그러한 마이크로렌즈의 초점 길이가 광학 거리와 동일할 때, 시야의 관측자 라인은 렌즈가 어둠으로 턴되는 픽셀들간 갭 상에, 또는 그 렌즈가 밝음으로 턴되는 픽셀 자체 상에 포커스된다.
본 발명 개시의 실시예들은 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 광학 거리보다 훨씬 크거나 또는 훨씬 작은 통상의 초점 길이를 갖는 눈부심 방지층의 사용에 의해 번쩍임의 폭을 최소화한다. 본원에 사용된 바와 같이, 표현 "통상의 초점 길이"는 이하에 의해 결정된 눈부심 방지층의 초점 길이를 의미한다:
1. 눈부심 방지층의 제2편도함수를 산출:
Figure pct00012
식 10
여기서:
A(x,y)는 눈부심 방지층의 위상이고,
B(x,y)는 제2도함수이며,
X는 디스플레이 패널의 적, 녹, 및 청 서브-픽셀의 방향(즉, 컬러 방향)이다.
2. 특정 위치에서 국소 곡률 반경 산출:
Figure pct00013
식 11
여기서, R(x,y)는 국소 곡률 반경이다.
3. 국소 초점 길이 산출:
Figure pct00014
식 12
여기서: F(x,y)=R(x,y)/(n2-n1)
F(x,y)는 국소 초점 길이이며,
n 1 및 n 2 는 눈부심 방지층을 규정하는 재료의 굴절률(여기서 그 눈부심 방지층이 공기와 접촉하는 경우 n 1 = 1).
4. 통상의 초점 길이(f0)를 결정하기 위해 눈부심 방지층에 걸친 분포 F(x,y)의 히스토그램을 산출하며, 여기서 그러한 통상의 초점 길이(f0)는 눈부심 방지층 상의 최대의 발생 정도를 갖는 초점 길이이다.
이제 도 16에 따르면, 눈부심 방지층(80)이 개략적으로 나타나 있다. 각각의 표면 형태(82a-82c)는 국소 곡률 반경(ri) 및 ri /( n 1 - n 2 )에 의해 결정되는 국소 초점 길이(fi)를 가지며, 여기서 n1 및 n2는 그 눈부심 방지층의 양 측면의 굴절률이다. 상기 눈부심 방지층이 최종 표면 상에 위치될 때, 공기와 접촉되며, 그 국소 초점 길이는 ri/(n-1)에 의해 주어진다. 상기 3개의 표면 형태(82a-82c)는 가변의 반경 ri 및 폭 A를 갖는다. 예컨대, 표면 형태(82a)는 표면 형태(82c)에 비해 보다 작은 국소 곡률 반경(ri)을 갖고 이에 따라 보다 짧은 국소 초점 길이(fi)를 갖는다. 상기 눈부심 방지층에 걸쳐 가장 빈번하게 발생하는 초점 길이(fi)는 그 눈부심 방지층의 통상의 초점 길이(f0)이다.
통상의 초점 길이는 각각 20 ㎛ 내지 30 ㎛(도 15의 고주파수 커브에 대응하는 동일한 눈부심 방지층) 및 40 ㎛ 내지 300 ㎛(도 15의 저주파수 커브에 대응하는 동일한 눈부심 방지층)의 표면 형태 주기를 갖는 눈부심 방지층을 생성한 2개의 컴퓨터에 의해 상술한 바와 같이 산출된다. 도 17은 20 ㎛ 내지 30 ㎛의 주기를 갖는 눈부심 방지층에 대응하는 초점 길이 히스토그램을 나타낸다. 그 히스토그램에 나타낸 바와 같이, 통상의 초점 길이는 도 15에 나타낸 최대의 고주파수 번쩍임 커브에 합리적으로 대응하는 약 0.11 mm이다. 도 18은 40 ㎛ 내지 300 ㎛의 표면 형태 주기를 갖는 눈부심 방지층에 대응하는 초점 길이 히스토그램을 나타낸다. 도 18의 히스토그램은 통상의 초점 길이가 또한 도 15의 최대의 저주파수 번쩍임에 합리적으로 대응하는 약 0.65로 변하는 것을 나타낸다.
따라서, 그러한 눈부심 방지층의 통상의 초점 길이는 번쩍임의 발생에 영향을 미치조록 결정되고 조작될 것이다.
상기 눈부심 방지층의 통상의 초점 길이의 효과를 나타내기 위한 또 다른 방식은 픽셀 어레이로부터 눈부심 방지층의 거리(d0)를 고정하고, 다른 주파수 성분과 이에 따른 다른 통상의 초점 길이를 갖는 다른 눈부심 방지층을 고려하는 것이다. 그러한 번쩍임 폭은 통상의 초점 길이와 거리(d0)간 비율에 대비하여 플롯된다. 상술한 바와 같이, 그러한 통상의 초점 길이와 거리(d0)간 비율이 1일 때 그 번쩍임 발생이 최고라는 것이 예상된다. 도 19는 통상의 초점 길이와 거리(d0)간 비율 대 PPD에 대한 번쩍임의 발생을 플롯하는 차트를 나타낸다. 그 차트에 나타낸 바와 같이, PPD에 대한 최대 번쩍임은 그 비율이 1일 때 발생한다.
일반적으로, 상술한 바와 같이 눈부심 방지층에 대한 픽셀의 거리는 가변 파라미터가 아니고 어느 정도 기계적인 억제에 의해 고정된다. 대부분의 애플리케이션에 있어서, 이러한 기계적 거리는 컬러 필터 기판의 두께가 통상 대략 0.50 mm이고, 광 경로에 있는 편광자 및 다른 여러 층들의 두께 또한 그러한 디스플레이 장치의 두께에 기여하기 때문에, 적어도 1.0 mm이다. 상술한 바와 같이, 번쩍임을 피하기 위해, 통상의 초점 길이가 픽셀에서 눈부심 방지층까지의 거리와 완전히 달라지도록 표면이 이루어질 수 있다. 만약 통상의 초점 길이가 1.0 mm의 기계적인 거리보다 크도록 디자인되면, 확산 각도가 매우 좁고 눈부심이 효율적으로 제거되지 않았다는 것을 의미하는 극히 낮은 고르지 않은 주파수를 그와 같은 눈부심 방지층이 가질 필요가 있다는 것을 알 수 있다.
또 다른 옵션은 1 mm보다 상당히 작은 통상의 초점 길이를 갖는 눈부심 방지층을 선택하는 것이며, 이는 그 표면이 20-30 ㎛ 범위의 주기를 갖는 표면 형태와 같은 대게 높은 공간 주파수 성분을 가질 필요가 있다는 것을 의미한다. 특히 120 ㎛보다 작은 픽셀 피치를 갖는 고해상도 디스플레이의 경우, 통상의 초점 길이가 1 mm보다 상당히 작고 번쩍임의 수용가능 레벨을 갖는 모드에서 동작하도록, 매우 높은 주파수(예컨대, 1/20 μ-1보다 큰)를 갖는 눈부심 방지층을 사용할 필요가 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러나, 그와 같은 고주파수 표면의 그러한 결과는 그 표면이 매우 높은 흐릿함을 갖고, 그 이미지 해상도가 악영향을 준다는 것이다. 따라서, 낮은 번쩍임, 낮은 헤이즈 및 높은 이미지 해상도 유지를 동시에 함께 달성하는 것은 어렵다.
본 발명 개시의 몇몇 실시예들에 있어서, 디스플레이 장치는 픽셀 어레이로부터 작은 거리로 배열된 낮은 공간 주파수를 갖는 눈부심 방지층을 갖춘다. 즉, 눈부심 방지층의 통상의 초점 길이는 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 광학 거리보다 크다. 도 20은 아래의 조건을 이용하여 산출된 눈부심 방지층 주파수 성분의 함수로서 번쩍임의 점진적 변화를 나타내는 차트이다:
1. PSD는 그 차트 상에 컷오프 주기에 대응하는 1/e2 주파수를 갖는 근접 가우시안(nearly Gaussian)이고;
2. 눈부심 방지층의 위상 변조의 진폭은 100 nm RMS이고;
3. 픽셀 피치는 80 μ이고;
4. 굴절률은 1.5이며;
5. 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 광학 거리는 0.2mm(약 0.3mm의 기계적인 거리).
도 20의 차트로부터 알 수 있는 바와 같이, 컷오프 주기는 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 광학 거리가 0.2 mm인 경우 5% 이하의 번쩍임 레벨을 얻기 위해 적어도 40 ㎛가 될 것이다. 이는 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 7배의 광학 거리 정도의 통상의 초점 길이에 대응한다. 상기 컷오프 주기는 더 증가되나, 그 눈부심 방지층에 의해 제공된 확산이 실제로 낮아지고, 이에 따라 덜 효과적으로 눈부심을 없앤다. 그러한 눈부심 방지층의 통상의 초점 길이는 5%와 다른 PPD(즉, 7배의 광학 거리와 다른 통상의 초점 길이)를 갖도록 구성된다. 그러한 타겟 PPD는 눈부심 방지층의 원하는 특성에 좌우된다. 도 20의 차트는 통상의 초점 길이가 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 광학 거리에 비해 큰 것을 나타낸다.
도 21은 40 ㎛ 컷오프 주기 및 0.2 ㎛ RMS의 표면 거칠기를 갖는 눈부심 방지층과 부합하는 1/e2 주파수를 갖는 예시의 원형 대칭 가우시안 PSD를 나타낸다. 도 22는 도 21에 나타낸 바와 같은 PSD를 갖춘 눈부심 방지층의 예시의 표면 텍스처를 나타낸다. 도 22에 나타낸 표면의 산출된 통상의 초점 길이는 약 1.2 mm이고, 이는 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 광학 거리가 0.19 mm 이하라는 것을 의미한다. 광 경로의 디스플레이 장치의 재료의 굴절률과 같이 1.5라고 가정하면, 그 기계적인 거리는 0.285 mm 이하가 될 것이다. 도 21에 나타낸 PSD 및 도 22에 나타낸 표면 텍스처는 한정하지 않으며 단지 설명의 목적을 위해서만 제공된다는 것을 알아야 한다.
낮은 공간 주파수를 갖는 눈부심 방지층은 또한 높은 공간 주파수를 갖는 눈부심 방지층보다 덜 효과적으로 눈부심을 제거하는 비교적 낮은 확산 각도를 제공한다는 것을 알아야 한다. 눈부심 방지층의 형태가 디스플레이 장치의 컬러 방향(CD; 즉, RGB 서브-픽셀 방향)에 있어 가장 중요하다는 것을 알 수 있을 것이다. 몇몇 실시예들에 있어서, 그러한 눈부심 방지층의 표면 형태는 그 표면 형태가 그 대향 방향에서보다 디스플레이 장치의 컬러 방항(CD)에서 더 길도록 비-회전 대칭으로 구성된다. 따라서, 디스플레이 장치의 컬러 방향을 따라 단축을 갖고, 그 컬러 방향의 대향 방향의 장축을 갖는 타원형의 PSD를 갖는 눈부심 방지층을 이용함으로써, 원형 PSD를 갖는 눈부심 방지층에 걸쳐 확산 각도를 증가시키면서 번쩍임은 최소가 될 것이다.
도 23은 컬러 방향으로 1/40 μ-1, 및 그 컬러 방향(CD)에 수직인 방향으로 1/10 μ-1의 1/e2 주파수를 갖는 타원형의 가우시안 함수인 PSD를 나타낸다. 그 거칠기의 폭은 0.2 μ RMS이다. 따라서, 일 예로서 그리고 한정하지 않고, 눈부심 방지층의 타원형의 PSD는 그 대향 방향에서보다 그 컬러 방향에서 4배 더 작은 1/e2 주파수를 가질 것이다.
도 24는 도 23에 나타낸 바와 같은 타원형의 PSD를 갖는 눈부심 방지층의 예시의 표면 텍스처를 나타낸다. 도 24에 나타낸 바와 같이, 그 눈부심 방지층은 컬러 방향(CD)에 수직인 방향에서보다 그 컬러 방향(CD)에서 더 긴 주기를 갖는다. 도 23에 나타낸 눈부심 방지층의 통상의 초점 길이는 도 21에 나타낸 눈부심 방지층과 동일하다.
상술한 바와 같이, 몇몇 실시예들에서, 눈부심 방지층은 환형-형태의 PSD(즉, 도넛-형태)를 가지며, 번쩍임을 생성하기 위한 낮은 공간 주파수는 흐릿함을 생성하기 위한 높은 공간 주파수와 함께 동시에 제거된다. 이제 도 25에 따르면, 예시의 눈부심 방지 표면의 환형의 PSD가 그래픽으로 나타나 있다. 도 25에 나타낸 바와 같이, 환형의 PSD는 1/20 μ-1가 중심이 된다. 따라서, 상당한 흐릿함 현상 없이 번쩍임이 감소되도록 원하지 않는 낮은 그리고 높은 공간 주파수가 제공되지 않는다.
도 26은 도 25에 나타낸 바와 같은 환형의 PSD를 갖는 눈부심 방지층의 예시의 표면 텍스처를 나타낸다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 그 눈부심 방지층은 환형의 PSD에 의해 규정된 범위 내의 주기(즉, 낮고 높은 공간 주파수가 제공되지 않는)를 갖는 표면 형태를 갖는다.
이제 도 27에 따르면, 각기 다른 PSD 형태를 갖는 3개의 눈부심 방지층에 대한 통상의 초점 길이 대 번쩍임의 폭을 나타내는 차트가 제공된다. 픽셀 어레이로부터 눈부심 방지층까지의 광학 거리는 0.20 mm로 설정되고, 위상 변조의 진폭은 전송에 있어 125 nm이며, 그 픽셀 피치는 도 27의 차트에 의해 나타낸 시뮬레이션에서 80 ㎛로 설정된다. 상기 3개의 눈부심 방지층은 다음과 같은 PSD 형태들을 갖는다. 즉, 다이아몬드 형태로 표시된 데이터 지점들은 가우시안 분포를 갖는 눈부심 방지층에 대응하고, 정사각형 형태로 표시된 데이터 지점들은 최상의 분포(즉, 직사각형 형태)를 갖는 눈부심 방지층에 대응하며, 삼각형으로 표시된 데이터 지점들은 환형 분포를 갖는 눈부심 방지층에 대응한다.
그러한 차트로부터 알 수 있는 바와 같이, 번쩍임은 픽셀 어레이로부터 눈부심 방지층까지의 광학 거리에 대응하는 약 0.30 mm의 통상의 초점 길이에서 피크가 된다. 차트는 2개의 각기 다른 타입의 눈부심 방지층이 낮은 번쩍임 레벨을 생성할 수 있다는 것을 보여준다. 첫번째, 훨씬 더 큰 통상의 초점 길이를 갖는 눈부심 방지층은 AG 표면에 대한 픽셀이 낮은 번쩍임 레벨을 생성할 수 있다. 예컨대 그리고 도 27의 차트에 따르면, 약 6의 PPD를 달성하기 위해, 통상의 초점 길이는, 화살표 500으로 나타낸 바와 같이, 픽셀 어레이로부터 눈부심 방지층까지의 광학 거리보다 약 6배 큰 통상의 초점 길이에 대응하는 약 1.2 mm가 될 것이다. 약 6의 PPD를 달성하기 위해, 통상의 초점 길이는 도 20에 나타낸 차트에 대응하는 광학 거리보다 약 7배 클 것이다. 그러한 통상의 초점 길이는 감소시키기 위한 번쩍임의 레벨 및 눈부심 방지층의 원하는 파라미터에 좌우된다. 일반적으로, 광학 거리보다 적어도 4개 큰 통상의 초점 길이를 갖는 눈부심 방지층은 번쩍임의 폭을 최소화한다.
두번째, 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 광학 거리보다 작은(예컨대, 광학 거리보다 적어도 3배 더 작은) 통상의 초점 길이를 갖는 눈부심 방지층 또한 번쩍임의 폭을 최소화한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 작은 통상의 초점 길이를 갖는 눈부심 방지층은 원하지 않는 헤이즈를 생성하는 높은 공간 주파수를 소유한다. 따라서, 환형-형태의 PSD 및 작은 통상의 초점 길이를 갖는 눈부심 방지층(예컨대, 원형의 데이터 지점 510으로 나타낸)은 일반적으로 가우시안 PSD를 갖는 표면과 같은 기존의 표면에 제공되는 고주파수 후부가 제거되기 때문에 높은 공간 주파수를 제거하고 덜 흐릿한 현상을 야기하는 경향이 있다.
이제 본 발명 개시의 실시예들이 눈부심을 감소시킴과 더불어 번쩍임의 현상을 최소화하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치를 제공한다는 것을 알 수 있을 것이다. 본원에 기술된 눈부심 방지층은 디스플레이 장치의 픽셀 어레이와 눈부심 장치간 광학 거리에 비해 크거나(예컨대, 적어도 4배 큰), 또는 디스플레이 장치의 픽셀 어레이와 눈부심 방지층간 광학 거리에 비해 작은(예컨대, 적어도 3배 작은) 통상의 초점 길이를 갖는다. 몇몇 실시예들에 있어서, 상기 눈부심 방지층은 디스플레이 장치의 컬러 방향과 나란한 단축, 및 그 대향 방향에 나란한 장축을 갖는 주파수 공간에서 타원형의 파워 스펙트럼 밀도 함수를 갖는다. 특히 통상의 초점 길이가 작은 다른 실시예들에 있어서, 그 눈부심 방지층은 환형-형태의 파워 스펙트럼 밀도를 갖는다.
상기 용어 "대략" 및 "약"은 소정의 양 비교, 값, 측정, 또는 다른 표시에 기인한 본질적인 불명확성의 정도를 나타내기 위해 사용된다는 것을 알아야 한다. 또한 이들 용어는 제기된 청구 대상의 기본 기능을 변경하지 않고 진술한 참조에 으해 양적인 표시가 변경되는 정도를 나타내기 위해 본원에 사용된다.
본원에 특정 실시예들이 기술되고 설명되었지만, 청구 대상의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 다른 변경 및 변형들이 이루어질 수 있다는 것을 알아야 한다. 더욱이, 그러한 청구 대상의 다양한 형태가 본원에 기술되었을 지라도, 그와 같은 형태들이 반드시 조합에 사용될 필요는 없다. 따라서 수반된 청구항은 그러한 청구 대상의 범주 내에 속하는 모든 그와 같은 변경 및 변형을 커버한다.

Claims (24)

  1. 픽셀 어레이를 포함하는 픽셀 기판; 및
    상기 픽셀 기판에 대해 위치된 눈부심 방지층을 포함하며,
    상기 눈부심 방지층은 이 눈부심 방지층의 기준 초점 길이가 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 4배 크거나, 또는 상기 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 3배 작도록 공간 주파수를 갖는 표면 거칠기를 포함하는, 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 눈부심 방지층의 기준 초점 길이는 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 3배 작고, 상기 눈부심 방지층의 파워 스펙트럼 밀도는 환형의 형태를 갖는, 디스플레이 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 픽셀 어레이부터 상기 눈부심 방지층까지의 광학 거리는 0.30 mm보다 작은, 디스플레이 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 눈부심 방지층에 의해 전달된 광의 위상 변조의 진폭은 적어도 100 nm인, 디스플레이 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    픽셀 기판에 인접한 컬러 필터 기판; 및
    상기 컬러 필터 기판에 인접합 편광 기판을 더 포함하며,
    상기 눈부심 방지층은 상기 편광 기판의 표면 상에 위치되는, 디스플레이 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 편광 기판의 두께는 약 0.1 mm인, 디스플레이 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    픽셀 어레이의 표면 상에 위치된 컬러 필터 기판; 및
    터치-감지층을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    커버 유리 기판; 및
    상기 커버 유리 기판의 표면 상의 반사 방지층을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    평판 기판을 더 포함하며,
    터치-감지층은 컬러 필터 표면 또는 픽셀 기판 상에 위치되고, 눈부심 방지층은 편광 기판의 외면 상에 위치되는, 디스플레이 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    커버 유리 기판 및 이 커버 유리 기판의 외면 상에 위치된 반사 방지층을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    눈부심 방지층의 표면 거칠기는 40 ㎛보다 큰 주기에 의해 규정되는, 디스플레이 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    픽셀 어레이의 픽셀 피치는 120 ㎛보다 작은, 디스플레이 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    픽셀 어레이의 픽셀 피치는 약 80 ㎛인, 디스플레이 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    눈부심 방지층의 표면은 타원형의 파워 스펙트럼 밀도를 제공하는 표면 형태에 의해 규정되는, 디스플레이 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    타원형의 파워 스펙트럼 밀도는 픽셀 어레이의 컬러 방향과 나란한 단축을 갖는, 디스플레이 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    눈부심 방지층의 표면은 비-회전 대칭 표면 형태에 의해 규정되는, 디스플레이 장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    눈부심 방지층은 눈부심 방지 유리 기판 상에 제공되는, 디스플레이 장치.
  18. 청구항 1에 있어서,
    픽셀 어레이의 픽셀 피치는 약 120 ㎛보다 작고, 픽셀 기판부터 눈부심 방지층까지의 광학 거리는 약 0.30 mm보다 작은, 디스플레이 장치.
  19. 픽셀 어레이를 포함하는 픽셀 기판;
    상기 픽셀 기판에 대해 위치된 눈부심 방지층;
    상기 픽셀 어레이의 표면 상에 위치된 컬러 필터 기판;
    터치-감지층; 및
    편광 기판을 포함하며,
    상기 눈부심 방지층은 이 눈부심 방지층의 기준 초점 길이가 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 4배 크도록 공간 주파수를 갖는 표면 거칠기를 포함하고, 상기 눈부심 방지층의 표면 형태는 비-회전 대칭인, 디스플레이 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    터치-감지층에 인접하여 위치된 커버 유리 기판; 및
    상기 커버 유리 기판의 외면 상의 반사 방지층을 더 포함하는, 디스플레이 장치.
  21. 청구항 19에 있어서,
    표면 형태는 픽셀 어레이의 컬러 방향과 나란한 단축을 갖는 타원형의 파워 스펙트럼 밀도를 제공하는, 디스플레이 장치.
  22. 청구항 19에 있어서,
    픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리는 0.30 mm보다 작거나 같은, 디스플레이 장치.
  23. 픽셀 어레이를 포함하는 픽셀 기판; 및
    상기 픽셀 기판에 대해 위치된 눈부심 방지층을 포함하며,
    상기 눈부심 방지층은 이 눈부심 방지층의 기준 초점 길이가 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 4배 크도록 공간 주파수를 갖는 표면 거칠기를 포함하는, 디스플레이 장치.
  24. 픽셀 어레이를 포함하는 픽셀 기판; 및
    상기 픽셀 기판에 대해 위치된 눈부심 방지층을 포함하며,
    상기 눈부심 방지층은 이 눈부심 방지층의 기준 초점 길이가 픽셀 어레이의 표면과 눈부심 방지층간 광학 거리보다 적어도 3배 작도록 공간 주파수를 갖는 표면 거칠기를 포함하고, 상기 눈부심 방지층의 파워 스펙트럼 밀도는 환형의 형태를 갖는, 디스플레이 장치.
KR1020157011962A 2012-10-10 2013-10-03 감소된 번쩍임 현상을 제공하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치 KR102330361B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020217037747A KR102604648B1 (ko) 2012-10-10 2013-10-03 감소된 번쩍임 현상을 제공하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261712000P 2012-10-10 2012-10-10
US61/712,000 2012-10-10
PCT/US2013/063172 WO2014058690A1 (en) 2012-10-10 2013-10-03 Display devices having an antiglare layer providing reduced sparkle appearance

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217037747A Division KR102604648B1 (ko) 2012-10-10 2013-10-03 감소된 번쩍임 현상을 제공하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150068450A true KR20150068450A (ko) 2015-06-19
KR102330361B1 KR102330361B1 (ko) 2021-11-23

Family

ID=49382621

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157011962A KR102330361B1 (ko) 2012-10-10 2013-10-03 감소된 번쩍임 현상을 제공하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치
KR1020217037747A KR102604648B1 (ko) 2012-10-10 2013-10-03 감소된 번쩍임 현상을 제공하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217037747A KR102604648B1 (ko) 2012-10-10 2013-10-03 감소된 번쩍임 현상을 제공하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9057824B2 (ko)
EP (1) EP2906991B1 (ko)
JP (2) JP2015532467A (ko)
KR (2) KR102330361B1 (ko)
CN (2) CN108873448B (ko)
TW (1) TWI681235B (ko)
WO (1) WO2014058690A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9435939B2 (en) 2012-08-02 2016-09-06 Apple Inc. Displays with coherent fiber bundles
US10067535B2 (en) 2012-09-28 2018-09-04 Apple Inc. Multiple-element light-bending structures for minimizing display borders
US20160280584A1 (en) * 2014-07-09 2016-09-29 Agc Glass Europe Low sparkle glass sheet
US9707592B2 (en) 2014-08-08 2017-07-18 Ppg Industries Ohio, Inc. Method of forming an anti-glare coating on a substrate
TW201606381A (zh) * 2014-08-08 2016-02-16 群創光電股份有限公司 顯示裝置
CN105334652A (zh) * 2014-08-08 2016-02-17 群创光电股份有限公司 显示装置
US9489739B2 (en) * 2014-08-13 2016-11-08 Empire Technology Development Llc Scene analysis for improved eye tracking
RU2017122124A (ru) 2014-11-25 2018-12-26 Ппг Индастриз Огайо, Инк. Отверждаемые пленкообразующие золь-гелевые композиции и имеющие противобликовые покрытия изделия, полученные из них
EP3362851A1 (en) 2015-10-12 2018-08-22 3M Innovative Properties Company Multi-mode display
CN106896555B (zh) * 2017-02-22 2019-09-13 武汉华星光电技术有限公司 一种抗闪光盖板及其制作方法
US11208344B2 (en) 2017-03-28 2021-12-28 Corning Incorporated Textured glass articles and methods of making the same
US10811396B2 (en) 2019-01-20 2020-10-20 Lextar Electronics Corporation Display device
JPWO2021161973A1 (ko) * 2020-02-14 2021-08-19
CN111766976B (zh) * 2020-06-12 2022-02-22 惠州市华星光电技术有限公司 光敏变色触控显示装置
US11619774B2 (en) 2021-07-22 2023-04-04 Meta Platforms Technologies LLC Talbot pattern illuminator and display based thereon
CN114035367B (zh) * 2021-12-02 2024-02-27 山西长深科技有限公司 一种弱光环境下使用的反射式液晶屏前光结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08114770A (ja) * 1994-08-26 1996-05-07 Omron Corp 光学的ローパスフィルタおよびそれを利用したドットマトリクス表示装置
JP2003005662A (ja) * 2001-06-25 2003-01-08 Sumitomo Chem Co Ltd 保護板を備える表示装置及びそれに好適な保護板
JP2004126530A (ja) * 2002-08-07 2004-04-22 Hoya Corp 反射防止膜付き基板の製造方法
KR20060111622A (ko) * 2003-12-26 2006-10-27 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 반사방지 필름, 편광판, 그의 제조 방법, 액정 디스플레이소자, 액정 디스플레이 장치, 및 영상 디스플레이 장치
JP2011107297A (ja) * 2009-11-16 2011-06-02 Sony Corp 防眩性フィルムおよび表示装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3374299B2 (ja) * 1994-04-20 2003-02-04 大日本印刷株式会社 防眩フィルム
US6466368B1 (en) * 2000-04-26 2002-10-15 3M Innovative Properties Company Rear projection screen with reduced speckle
JP2002098813A (ja) * 2000-09-26 2002-04-05 Nitto Denko Corp アンチグレア層、アンチグレアフィルムおよび光学素子
JP2005300576A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Konica Minolta Opto Inc 防眩性反射防止フィルム、偏光板及び表示装置
JP2006267412A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Victor Co Of Japan Ltd アンチグレアシート及びその製造方法
CN2812037Y (zh) * 2005-06-30 2006-08-30 上海指南工业设计有限公司 公共设施显示屏幕防眩光装置
JP2007025040A (ja) * 2005-07-13 2007-02-01 Konica Minolta Opto Inc 防眩性フィルム、防眩性フィルムの製造方法、防眩性反射防止フィルム、偏光板及び表示装置
JP2007304436A (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Nec Lcd Technologies Ltd 表示装置、偏光素子、防眩性フィルム、及び、その製造方法
TW200827778A (en) * 2006-12-19 2008-07-01 Entire Technology Co Ltd Optical plate of anti-glare and its fabricating method
JP4924505B2 (ja) * 2007-03-31 2012-04-25 コニカミノルタオプト株式会社 防眩性フィルム、その製造方法、防眩性フィルムを用いた偏光板、及び表示装置
JP5153383B2 (ja) * 2008-02-26 2013-02-27 株式会社ジャパンディスプレイイースト 液晶表示装置の製造方法
KR101255297B1 (ko) * 2008-03-11 2013-04-15 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
US8771532B2 (en) * 2009-03-31 2014-07-08 Corning Incorporated Glass having anti-glare surface and method of making
US9151875B2 (en) * 2009-11-30 2015-10-06 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Optical film and touch panel
JP5832101B2 (ja) * 2010-03-11 2015-12-16 住友化学株式会社 防眩性偏光板およびそれを用いた画像表示装置
US8992786B2 (en) 2010-04-30 2015-03-31 Corning Incorporated Anti-glare surface and method of making
US9411180B2 (en) 2011-02-28 2016-08-09 Corning Incorporated Apparatus and method for determining sparkle
EP2681163A1 (en) * 2011-02-28 2014-01-08 Corning Incorporated Glass having antiglare surface with low display sparkle
US9535280B2 (en) * 2011-05-27 2017-01-03 Corning Incorporated Engineered antiglare surface to reduce display sparkle
KR20120095818A (ko) * 2012-02-29 2012-08-29 에이치엔티 일렉트로닉스(주) 싱글 터치센서의 신호 패턴 구조

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08114770A (ja) * 1994-08-26 1996-05-07 Omron Corp 光学的ローパスフィルタおよびそれを利用したドットマトリクス表示装置
JP2003005662A (ja) * 2001-06-25 2003-01-08 Sumitomo Chem Co Ltd 保護板を備える表示装置及びそれに好適な保護板
JP2004126530A (ja) * 2002-08-07 2004-04-22 Hoya Corp 反射防止膜付き基板の製造方法
KR20060111622A (ko) * 2003-12-26 2006-10-27 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 반사방지 필름, 편광판, 그의 제조 방법, 액정 디스플레이소자, 액정 디스플레이 장치, 및 영상 디스플레이 장치
JP2011107297A (ja) * 2009-11-16 2011-06-02 Sony Corp 防眩性フィルムおよび表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20140176827A1 (en) 2014-06-26
EP2906991A1 (en) 2015-08-19
EP2906991B1 (en) 2019-04-24
WO2014058690A1 (en) 2014-04-17
TW201415133A (zh) 2014-04-16
CN105143966A (zh) 2015-12-09
CN105143966B (zh) 2018-07-17
US9057824B2 (en) 2015-06-16
TWI681235B (zh) 2020-01-01
JP2019082700A (ja) 2019-05-30
JP2015532467A (ja) 2015-11-09
KR102604648B1 (ko) 2023-11-21
CN108873448B (zh) 2021-06-29
KR102330361B1 (ko) 2021-11-23
KR20210145305A (ko) 2021-12-01
CN108873448A (zh) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102604648B1 (ko) 감소된 번쩍임 현상을 제공하는 눈부심 방지층을 갖춘 디스플레이 장치
TWI594147B (zh) 導電性膜、具備其的顯示裝置及觸控面板、以及導電性膜的圖案的決定方法
JP5948763B2 (ja) 防眩性フィルム、偏光板及び画像表示装置
JP2020184088A (ja) スパークル低減面を備えた多色画素化ディスプレイ
JP6285888B2 (ja) 導電性フィルム、これを備える表示装置及び導電性フィルムの評価方法
US20120062817A1 (en) Liquid crystal display device
KR20130080761A (ko) 표시 장치
US20150212540A1 (en) Light diffusing touch panel and manufacturing method for same, as well as display device
TW594202B (en) Mask, substrate with light reflecting film, method for forming light reflecting film, method for manufacturing electro-optical device, electro-optical device, and electronic apparatus
TW201329522A (zh) 顯示裝置
JP6488829B2 (ja) タッチパネル付表示装置及び光学フィルム
TW200400415A (en) Mask, substrate with light reflecting film, method for manufacturing light reflecting film, optical display device, and electronic apparatus
JP6330545B2 (ja) タッチパネル付表示装置及び光学フィルム
Park et al. Color shift reduction of liquid crystal displays by controlling light distribution using a micro-lens array film
US20190005872A1 (en) Method and system for providing collimated backlight illumination in a display system
JP2020177168A (ja) 表示装置
WO2022024678A1 (ja) ディスプレイユニット
JP2010039068A (ja) 表示デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant