KR20180076597A - 표시 모듈과 이를 포함한 헤드 장착형 표시장치 - Google Patents

표시 모듈과 이를 포함한 헤드 장착형 표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180076597A
KR20180076597A KR1020160180923A KR20160180923A KR20180076597A KR 20180076597 A KR20180076597 A KR 20180076597A KR 1020160180923 A KR1020160180923 A KR 1020160180923A KR 20160180923 A KR20160180923 A KR 20160180923A KR 20180076597 A KR20180076597 A KR 20180076597A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
display module
layer
black matrix
film
Prior art date
Application number
KR1020160180923A
Other languages
English (en)
Inventor
정성민
김한석
이경진
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
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 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020160180923A priority Critical patent/KR20180076597A/ko
Priority to US15/849,004 priority patent/US11409106B2/en
Priority to CN201711456766.0A priority patent/CN108254919B/zh
Publication of KR20180076597A publication Critical patent/KR20180076597A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/282—Autofocusing of zoom lenses
    • 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
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512—Light shielding layers, e.g. black matrix
    • 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
    • G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
    • 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
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/006—Mixed reality
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B2003/0093—Simple or compound lenses characterised by the shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/011—Head-up displays characterised by optical features comprising device for correcting geometrical aberrations, distortion

Abstract

본 발명은 표시 모듈의 해상도를 높이지 않고 블랙 매트릭스가 사용자에게 격자 형태로 시인되는 것을 방지할 수 있는 표시 모듈과 이를 포함한 헤드 장착형 디스플레이에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈은 복수의 화소들이 마련된 제1 기판, 일 면에 음각 패턴이 형성된 제2 기판, 제1 기판과 제2 기판 사이에 마련되는 블랙 매트릭스, 및 제2 기판의 음각 패턴에 채워진 렌즈층을 포함한다.

Description

표시 모듈과 이를 포함한 헤드 장착형 표시장치{DISPLAY MODULE AND METHOD FOR HEAD MOUNTED DISPLAY}
본 발명은 표시 모듈과 이를 포함한 헤드 장착형 디스플레이에 관한 것이다.
헤드 장착형 디스플레이(Head Mounted Display, HMD)는 사용자의 머리에 안경이나 헬멧 형태로 착용되어, 사용자의 눈앞 가까운 거리에 초점이 형성되는 영상 표시 장치이다. 헤드 장착형 디스플레이는 가상현실(Virtual Reality, VR) 또는 증강현실(Augmented Reality, AR)을 구현할 수 있다.
헤드 장착형 디스플레이는 사용자의 눈이 위치하는 접안렌즈와 영상을 표시하는 표시 모듈을 포함할 수 있다. 헤드 장착형 디스플레이에서는 영상을 표시하는 표시 모듈이 사용자의 눈 사이에 접안렌즈가 배치되고, 접안렌즈의 초점 거리 내에 표시 모듈이 배치된다. 이로 인해, 표시 모듈이 영상을 표시하는 경우 사용자는 접안렌즈를 통해 확대된 허상을 가상 영상으로 볼 수 있다.
헤드 장착형 디스플레이의 표시 모듈은 액정표시장치(liquid crystal display), 유기발광 표시장치(organic light emitting display device)와 같은 평판표시장치로 구현될 수 있다. 평판표시장치는 영상을 표시하는 화소들과 화소들 각각의 개구부를 정의하는 블랙 매트릭스를 포함한다.
헤드 장착형 디스플레이에서 표시 모듈은 접안렌즈에 의해 사용자에게 확대되어 보이며, 이로 인해 표시 모듈의 블랙 매트릭스 역시 확대되어 보일 수 있다. 이 경우, 도 1과 같이 블랙 매트릭스가 사용자에게 격자 형태로 시인되는 문제가 발생할 수 있다. 표시 모듈의 해상도를 높이는 경우 블랙 매트릭스의 면적이 줄어들기 때문에, 블랙 매트릭스가 사용자에게 격자 형태로 시인되는 문제를 해결할 수 있다. 하지만, 고해상도의 소형 표시 모듈의 적용으로 인해 헤드 장착형 디스플레이의 제조비용이 상승할 수 있다.
본 발명은 표시 모듈의 해상도를 높이지 않고 블랙 매트릭스가 사용자에게 격자 형태로 시인되는 것을 방지할 수 있는 표시 모듈과 이를 포함한 헤드 장착형 디스플레이를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 모듈은 복수의 화소들이 마련된 제1 기판, 일 면에 음각 패턴이 형성된 제2 기판, 제1 기판과 제2 기판 사이에 마련되는 블랙 매트릭스, 및 제2 기판의 음각 패턴에 채워진 렌즈층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 장착형 디스플레이는 접안렌즈, 및 접안렌즈에 영상을 제공하는 표시 모듈을 구비한다. 표시 모듈은 복수의 화소들이 마련된 제1 기판, 일 면에 음각 패턴이 형성된 제2 기판, 제1 기판과 제2 기판 사이에 마련되는 블랙 매트릭스, 및 제2 기판의 음각 패턴에 채워진 렌즈층을 포함한다.
본 발명의 실시예는 제2 기판의 굴절률, 렌즈의 굴절률, 및 곡률부의 초점거리에 따라 곡률부의 곡률반경을 설정한다. 또한, 본 발명의 실시예는 블랙 매트릭스의 폭, 제2 기판의 두께, 및 곡률부의 초점거리에 따라 곡률부의 폭을 설정한다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 개구부를 통하여 렌즈의 곡률부로 진행하는 화소로부터의 광을 곡률부의 곡률반경에 의해 굴절시켜 상부 방향으로 출광시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 화소로부터의 광을 블랙 매트릭스가 형성된 영역까지 확장하여 출광시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 블랙 매트릭스가 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 헤드 장착형 디스플레이로 표시된 영상의 격자 패턴을 보여주는 예시도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 장착형 디스플레이를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2a 및 도 2b의 표시 모듈 수납부의 일 예를 보여주는 예시 도면이다.
도 4는 도 2a 및 도 2b의 표시 모듈 수납부의 다른 예를 보여주는 예시 도면이다.
도 5는 도 3a 및 도 3b의 표시 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 4의 제1 기판, 게이트 구동부, 소스 드라이브 IC, 연성필름, 회로보드, 및 타이밍 제어부를 보여주는 평면도이다.
도 7은 표시패널의 화소들을 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 7의 A 영역의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 장착형 디스플레이로 표시된 영상의 격자 패턴을 보여주는 예시도면이다.
도 10은 렌즈층을 포함하는 제2 기판의 제조방법을 보여주는 흐름도이다.
도 11a 내지 도 11e는 렌즈층을 포함하는 제2 기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 핵심 구성과 관련이 없는 경우 및 본 발명의 기술분야에 공지된 구성과 기능에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다. 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 장착형 디스플레이를 보여주는 사시도이다. 도 1a는 헤드 장착형 디스플레이(10)의 디스플레이 수납부(20)의 배면이 보여지도록 도시되어 있으며, 도 1b는 헤드 장착형 디스플레이(10)의 디스플레이 수납부(20)의 정면이 보여지도록 도시되어 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 장착형 디스플레이(head mounted display, 10)는 디스플레이 수납부(20), 제1 접안렌즈(30), 제2 접안렌즈(40), 제1 글라스(50), 제2 글라스(60), 및 안경테 다리(70)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤드 장착형 디스플레이(10)는 도 1a 및 도 1b와 같이 사용자가 쉽게 입거나 벗을 수 있도록 안경테 다리(70)를 포함하는 안경 형태로 구현된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 헤드 장착형 디스플레이(10)는 안경테 다리(70) 대신에 머리에 장착할 수 있는 머리 장착 밴드를 포함할 수 있다.
디스플레이 수납부(20)는 영상을 표시하는 표시 모듈과 표시 모듈에 표시된 영상을 제1 및 제2 접안렌즈들(30, 40)에 제공하기 위한 광학 수단을 포함한다. 디스플레이 수납부(20)에 대한 자세한 설명은 도 3a 및 도 3b를 결부하여 후술한다.
제1 및 제2 접안렌즈들(30, 40)은 디스플레이 수납부(20)의 배면에 배치될 수 있다. 제1 접안렌즈(30)는 사용자의 좌안이 위치하는 좌안 렌즈일 수 있으며, 제2 접안렌즈(40)는 사용자의 우안이 위치하는 우안 렌즈일 수 있다. 이로 인해, 사용자는 제1 및 제2 접안렌즈들(30, 40)을 통해 표시 모듈 수납부(20)의 표시 모듈에 표시되는 영상을 볼 수 있다. 제1 및 제2 접안렌즈들(30, 40) 각각은 볼록 렌즈(convex lens) 또는 프레넬 렌즈(fresnel lens)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 및 제2 글라스들(50, 60)은 디스플레이 수납부(20)의 정면에 배치될 수 있다. 제1 글라스(50)는 제1 접안렌즈(30)와 대응되게 배치되며, 제2 글라스(60)는 제2 접안렌즈(40)와 대응되게 배치된다. 이로 인해, 사용자는 제1 및 제2 접안렌즈들(30, 40)을 통해 제1 및 제2 글라스들(50, 60)에 의해 보여지는 디스플레이 수납부(20)의 정면의 배경을 볼 수 있다. 제1 및 제2 글라스들(50, 60)은 사용자의 요구에 따라 개폐되도록 설계될 수 있다. 또는, 제1 및 제2 글라스들(50, 60)은 생략될 수 있다.
도 3은 도 2a 및 도 2b의 표시 모듈 수납부의 일 예를 보여주는 예시 도면이다.
도 3은 표시 모듈 수납부를 일 측면에서 바라본 일 측면도에 해당한다. 도 3에는 제1 접안렌즈(30)와 대응되게 배치된 표시 모듈 수납부(20)의 구성들이 도시되어 있으며, 제2 접안렌즈(30)와 대응되게 배치된 표시 모듈 수납부(20)의 구성들은 도 3에 도시된 바와 실질적으로 동일하므로 생략한다.
도 3을 참조하면, 표시 모듈 수납부(20)는 표시 모듈(100) 및 집광 렌즈(200)를 포함할 수 있다.
표시 모듈(100)은 소정의 영상을 표시하는 표시장치일 수 있다. 예를 들어, 표시 모듈(100)은 유기발광 표시장치(organic light emitting display device), 액정표시장치(liquid crystal display), OLEDoS(organic light emitting device on silicon substrate), LCoS(liquid crystal on silicon substrate), 또는 LEDoS(light emitting diode on silicon substrate)와 같은 소형 표시장치로 구현될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 표시 모듈(100)이 유기발광 표시장치인 것을 예시하였으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 표시 모듈(100)에 대한 자세한 설명은 도 5 및 도 6을 결부하여 후술한다.
집광 렌즈(200)는 표시 모듈(100)과 제1 접안렌즈(30) 사이에 배치될 수 있다. 집광 렌즈(200)는 표시 모듈(100)에 표시된 영상을 제1 접안렌즈(30)로 제공한다. 집광 렌즈(500)는 볼록 렌즈(convex lens) 또는 프레넬 렌즈(fresnel lens)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 집광 렌즈(200)는 경우에 따라 생략될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 글라스들(50, 60)은 사용자의 요구에 따라 개폐되도록 설계될 수 있다. 또는, 제1 및 제2 글라스들(50, 60)은 생략될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 표시 모듈 수납부(20)의 표시 모듈에 의해 표시되는 가상 영상을 제1 접안렌즈(30)를 통해 사용자의 눈에 제공할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 가상현실(Virtual Reality, VR)을 구현할 수 있다.
도 4는 도 2a 및 도 2b의 표시 모듈 수납부의 다른 예를 보여주는 예시 도면이다.
도 4는 표시 모듈 수납부를 일 측면에서 바라본 일 측면도에 해당한다. 도 4에는 제1 접안렌즈(30)와 대응되게 배치된 표시 모듈 수납부(20)의 구성들이 도시되어 있으며, 제2 접안렌즈(30)와 대응되게 배치된 표시 모듈 수납부(20)의 구성들은 도 4에 도시된 바와 실질적으로 동일하므로 생략한다.
도 4를 참조하면, 표시 모듈 수납부(20)는 표시 모듈(100), 집광 렌즈(200), 및 투과 반사부(300)를 포함할 수 있다.
표시 모듈(100)은 투과 반사부(300)의 상부에 배치될 수 있다. 표시 모듈(100)은 소정의 영상을 표시하는 표시장치일 수 있다. 예를 들어, 표시 모듈(100)은 유기발광 표시장치(organic light emitting display device), 액정표시장치(liquid crystal display), OLEDoS(organic light emitting device on silicon substrate), LCoS(liquid crystal on silicon substrate), 또는 LEDoS(light emitting diode on silicon substrate)와 같은 소형 표시장치로 구현될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 표시 모듈(100)이 유기발광 표시장치인 것을 예시하였으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 표시 모듈(300)에 대한 자세한 설명은 도 5 및 도 6을 결부하여 후술한다.
집광 렌즈(200)는 투과 반사부(300)와 제1 접안렌즈(30) 사이에 배치될 수 있다. 집광 렌즈(200)는 투과 반사부(300)에 의해 반사된 표시 모듈(100)의 영상을 제1 접안렌즈(30)로 제공한다. 집광 렌즈(500)는 볼록 렌즈(convex lens) 또는 프레넬 렌즈(fresnel lens)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 집광 렌즈(200)는 경우에 따라 생략될 수 있다.
투과 반사부(300)는 집광 렌즈(200)와 제1 글라스(50) 사이에 배치될 수 있다. 투과 반사부(300)는 광의 일부를 투과시키고, 광의 또 다른 일부를 반사시키는 하프 미러(half mirror) 또는 반사 편광판일 수 있다. 하프 미러는 글라스와 글라스의 일 면에 형성된 반투과 금속막을 포함한다. 반투과 금속막은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 반사 편광판은 APF(advanced polarizing film) 또는 DBEF(dual bright enhanced film)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 제1 및 제2 글라스들(50, 60)은 사용자의 요구에 따라 개폐되도록 설계될 수 있다. 또는, 제1 및 제2 글라스들(50, 60)은 생략될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 광의 일부를 투과시키고 광의 또 다른 일부를 반사시키는 투과 반사부(300)를 포함함으로써, 제1 글라스(50)로부터 입사된 광을 투과시키고, 표시 모듈(300)에 표시된 영상을 집광 렌즈(500)로 진행시킬 수 있다. 따라서, 사용자는 제1 접안렌즈(30)를 통해 제1 글라스(50)에 의해 보여지는 배경과 표시 모듈(300)에 표시되는 영상을 모두 볼 수 있다. 즉, 사용자는 현실의 배경과 가상의 영상을 겹쳐 하나의 영상으로 볼 수 있으므로, 증강현실(Augmented Reality, AR)이 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 제1 글라스(50)가 닫히거나 제1 글라스(50)가 생략되는 경우, 투과 반사부(300)를 통해 표시 모듈(300)에 표시된 영상만을 집광 렌즈(500)로 진행시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 제1 접안렌즈(30)를 통해 표시 모듈(300)에 표시되는 영상을 사용자의 눈에 제공할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 가상현실(VR)을 구현할 수 있다.
도 5는 도 3a 및 도 3b의 표시 모듈을 보여주는 사시도이다. 도 6은 도 4의 제1 기판, 게이트 구동부, 소스 드라이브 IC, 연성필름, 회로보드, 및 타이밍 제어부를 보여주는 평면도이다.
도 6에서는 설명의 편의를 위해 제2 기판(112)을 생략하였으며, 제2 기판(112)은 제1 기판(111)의 표시영역(DA)을 덮도록 배치될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시 모듈(100)은 표시패널(110), 게이트 구동부(120), 소스 드라이브 집적회로(integrated circuit, 이하 "IC"라 칭함)(130), 연성필름(140), 회로보드(150), 및 타이밍 제어부(160)를 포함한다.
표시패널(110)은 제1 기판(111)과 제2 기판(112)을 포함한다. 제1 기판(111)과 제2 기판(112)은 유리(glass)로 형성된 것을 중심으로 설명하였으나, 플라스틱으로 형성될 수도 있다.
제1 기판(111) 상에는 게이트 라인들, 데이터 라인들, 및 화소들이 형성된다. 화소들은 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차 구조에 의해 정의되는 영역에 마련된다.
화소들 각각은 박막 트랜지스터와 제1 전극, 유기발광층, 및 제2 전극을 구비하는 유기발광소자를 포함할 수 있다. 화소들 각각은 박막 트랜지스터를 이용하여 게이트 라인으로부터 게이트 신호가 입력되는 경우 데이터 라인의 데이터 전압에 따라 유기발광소자에 소정의 전류를 공급한다. 이로 인해, 화소들 각각의 유기발광소자는 소정의 전류에 따라 소정의 밝기로 발광할 수 있다. 화소들에 대한 자세한 설명은 도 4를 결부하여 후술한다.
표시패널(110)은 화소들이 형성되어 화상을 표시하는 표시영역과 화상을 표시하지 않는 비표시영역으로 구분될 수 있다. 표시영역에는 게이트 라인들, 데이터 라인들, 및 화소들이 형성될 수 있다. 비표시영역에는 게이트 구동부와 패드들이 형성될 수 있다.
게이트 구동부(120)는 타이밍 제어부(160)로부터 입력되는 게이트 제어신호에 따라 게이트 라인들에 게이트 신호들을 공급한다. 게이트 구동부(120)는 표시패널(110)의 표시영역(DA)의 일측 또는 양측 바깥쪽의 비표시영역(DA)에 GIP(gate driver in panel) 방식으로 형성될 수 있다. 또는, 게이트 구동부(120)는 구동 칩으로 제작되어 연성필름에 실장되고 TAB(tape automated bonding) 방식으로 표시패널(110)의 표시영역(DA)의 일측 또는 양측 바깥쪽의 비표시영역(DA)에 부착될 수도 있다.
소스 드라이브 IC(130)는 타이밍 제어부(160)로부터 디지털 비디오 데이터와 소스 제어신호를 입력받는다. 소스 드라이브 IC(130)는 소스 제어신호에 따라 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터전압들로 변환하여 데이터 라인들에 공급한다. 소스 드라이브 IC(130)가 구동 칩으로 제작되는 경우, COF(chip on film) 또는 COP(chip on plastic) 방식으로 연성필름(140)에 실장될 수 있다.
표시패널(110)의 비표시영역(NDA)에는 데이터 패드들과 같은 패드들이 형성될 수 있다. 연성필름(140)에는 패드들과 소스 드라이브 IC(130)를 연결하는 배선들, 패드들과 회로보드(150)의 배선들을 연결하는 배선들이 형성될 수 있다. 연성필름(140)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film)을 이용하여 패드들 상에 부착되며, 이로 인해 패드들과 연성필름(140)의 배선들이 연결될 수 있다.
회로보드(150)는 연성필름(140)들에 부착될 수 있다. 회로보드(150)는 구동 칩들로 구현된 다수의 회로들이 실장될 수 있다. 예를 들어, 회로보드(150)에는 타이밍 제어부(160)가 실장될 수 있다. 회로보드(150)는 인쇄회로보드(printed circuit board) 또는 연성 인쇄회로보드(flexible printed circuit board)일 수 있다.
타이밍 제어부(160)는 회로보드(150)의 케이블을 통해 외부의 시스템 보드로부터 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호를 입력받는다. 타이밍 제어부(60)는 타이밍 신호에 기초하여 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호와 소스 드라이브 IC(130)들을 제어하기 위한 소스 제어신호를 발생한다. 타이밍 제어부(160)는 게이트 제어신호를 게이트 구동부(120)에 공급하고, 소스 제어신호를 소스 드라이브 IC(130)들에 공급한다.
도 7은 표시패널의 화소들을 보여주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 제1 기판(111) 상에는 박막 트랜지스터(210)들이 형성된다. 제1 기판(111) 상에는 박막 트랜지스터(210)들을 형성하기 전에 버퍼막이 형성될 수 있다. 버퍼막은 투습에 취약한 제1 기판(111)을 통해 침투하는 수분으로부터 박막 트랜지스터(210)들과 유기발광소자(260)들을 보호하기 위해 제1 기판(111) 상에 형성될 수 있다. 버퍼막은 교번하여 적층된 복수의 무기막들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 버퍼막은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), SiON 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 버퍼막은 생략될 수 있다.
버퍼막 상에는 박막 트랜지스터(210)들이 형성된다. 박막 트랜지스터(210)들 각각은 액티브층(211), 게이트전극(212), 소스전극(213) 및 드레인전극(214)을 포함한다. 도 7에서는 박막 트랜지스터(210)가 게이트전극(212)이 액티브층(211)의 상부에 위치하는 상부 게이트(탑 게이트, top gate) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 즉, 박막 트랜지스터(210)들은 게이트전극(212)이 액티브층(211)의 하부에 위치하는 하부 게이트(보텀 게이트, bottom gate) 방식 또는 게이트전극(212)이 액티브층(211)의 상부와 하부에 모두 위치하는 더블 게이트(double gate) 방식으로 형성될 수 있다.
버퍼막 상에는 액티브층(211)이 형성된다. 액티브층(211)은 실리콘계 반도체 물질 또는 산화물계 반도체 물질로 형성될 수 있다. 버퍼막과 액티브층(211) 사이에는 액티브층(211)으로 입사되는 외부광을 차단하기 위한 차광층이 형성될 수 있다.
액티브층(211) 상에는 게이트 절연막(220)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(220)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
게이트 절연막(220) 상에는 게이트전극(212)과 게이트 라인이 형성될 수 있다. 게이트전극(212)과 게이트 라인은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
게이트전극(212)과 게이트 라인 상에는 층간 절연막(230)이 형성될 수 있다. 층간 절연막(230)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(230) 상에는 소스전극(213), 드레인전극(214), 및 데이터 라인이 형성될 수 있다. 소스전극(213)과 드레인 전극(214) 각각은 게이트 절연막(220)과 층간 절연막(230)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(211)에 접속될 수 있다. 소스전극(213), 드레인전극(214), 및 데이터 라인은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
소스전극(223), 드레인전극(224), 및 데이터 라인 상에는 박막 트랜지스터(210)를 절연하기 위한 보호막(240)이 형성될 수 있다. 보호막(240)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
보호막(240) 상에는 박막 트랜지스터(210)로 인한 단차를 평탄하게 하기 위한 평탄화막(250)이 형성될 수 있다. 평탄화막(250)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
평탄화막(250) 상에는 유기발광소자(260)와 뱅크(270)이 형성된다. 유기발광소자(260)는 제1 전극(261), 유기발광층(262), 및 제2 전극(263)을 포함한다. 제1 전극(261)은 애노드 전극이고, 제2 전극(263)은 캐소드 전극일 수 있다.
제1 전극(261)은 평탄화막(250) 상에 형성될 수 있다. 제1 전극(261)은 보호막(240)과 평탄화막(250)을 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(210)의 소스전극(223)에 접속된다. 화소(P)들 각각의 광을 제2 기판(112) 방향으로 출력하는 상부 발광 방식의 경우, 제1 전극(261)은 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)과 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다.
뱅크(270)는 화소(P)들을 구획하기 위해 평탄화막(250) 상에서 제1 전극(261)의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다. 즉, 뱅크(270)는 화소(P)들을 정의하는 화소 정의막으로서 역할을 한다.
화소(P)들 각각은 애노드 전극에 해당하는 제1 전극(261), 유기발광층(262), 및 캐소드 전극에 해당하는 제2 전극(263)이 순차적으로 적층되어 제1 전극(261)으로부터의 정공과 제2 전극(263)으로부터의 전자가 유기발광층(262)에서 서로 결합되어 발광하는 영역을 나타낸다. 이 경우, 뱅크(270)가 형성된 영역은 광을 발광하지 않으므로 비발광부로 정의될 수 있다.
뱅크(270)는 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
제1 전극(261)과 뱅크(270) 상에는 유기발광층(262)이 형성된다. 유기발광층(262)은 화소(P)들에 공통적으로 형성되는 공통층이며, 백색 광을 발광하는 백색 발광층일 수 있다. 이 경우, 유기발광층(262)은 표시 영역 전체에 개구부가 형성된 오픈 마스크(open mask)를 이용하여 증착될 수 있다.
유기발광층(262)이 백색 광을 발광하는 공통층으로 형성되는 경우, 2 스택(stack) 이상의 탠덤 구조로 형성될 수 있다. 스택들 각각은 정공 수송층(hole transporting layer), 적어도 하나의 발광층(light emitting layer), 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다.
또한, 스택들 사이에는 전하 생성층이 형성될 수 있다. 전하 생성층은 하부 스택과 인접하게 위치하는 n형 전하 생성층과 n형 전하 생성층 상에 형성되어 상부 스택과 인접하게 위치하는 p형 전하 생성층을 포함할 수 있다. n형 전하 생성층은 하부 스택으로 전자(electron)를 주입해주고, p형 전하 생성층은 상부 스택으로 정공(hole)을 주입해준다. n형 전하 생성층은 전자수송능력이 있는 유기 호스트 물질에 Li, Na, K, 또는 Cs와 같은 알칼리 금속, 또는 Mg, Sr, Ba, 또는 Ra와 같은 알칼리 토금속이 도핑된 유기층일 수 있다. p형 전하 생성층은 정공수송능력이 있는 유기 호스트 물질에 도펀트가 도핑된 유기층일 수 있다.
도 5에서는 유기발광층(262)이 화소(P)들에 공통적으로 형성되는 공통층이며, 백색 광을 발광하는 백색 발광층인 것을 예시하였으나, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 즉, 유기발광층(262)은 화소(P) 별로 형성될 수 있다. 이 경우, 화소(P)는 제1 색의 광을 발광하는 제1 발광층을 포함하거나, 제2 색의 광을 발광하는 제2 발광층을 포함하거나, 제3 색의 광을 발광하는 제3 발광층을 포함할 수 있다. 하나의 예로, 제1 발광층은 적색 광을 발광하는 적색 발광층이고, 제2 발광층은 녹색 광을 발광하는 녹색 발광층이며, 제3 발광층은 청색 광을 발광하는 청색 발광층일 수 있다. 이 경우, 제1 내지 제3 발광층들 각각은 미세 금속 마스크(fine metal mask, FMM)를 이용하여 증착될 수 있다.
제2 전극(263)은 유기발광층(262) 상에 형성된다. 제2 전극(263)은 화소(P)들에 공통적으로 형성되는 공통층이다. 제2 전극(263)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 제2 전극(140)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 마이크로 캐비티(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다. 제2 전극(263) 상에는 캡핑층(capping layer)이 형성될 수 있다.
제2 전극(263) 상에는 봉지막(280)이 배치된다. 봉지막(280)은 유기발광층(262)과 제2 전극(263)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 봉지막(280)은 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 또한, 봉지막(280)은 이물들(particles)이 제1 봉지막(280)과 제1 무기막(281)을 뚫고 유기발광층(262)과 제2 전극(263)에 투입되는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 무기막을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 봉지막(280)은 도 7과 같이 제1 무기막(281), 유기막(282), 및 제2 무기막(283)을 포함할 수 있다.
제1 무기막(281)은 제2 전극(263) 상에 배치된다. 제1 무기막(281)은 제2 전극(263)을 덮도록 형성될 수 있다.
유기막(282)은 제1 무기막(281) 상에 배치된다. 유기막(282)은 제1 봉지막(280)과 제1 무기막(281)을 뚫고 유기발광층(262)과 제2 전극(263)에 투입되는 것을 방지하기 위해 충분한 두께로 형성될 수 있다.
제2 무기막(283)은 유기막(282) 상에 배치된다. 제2 무기막(283)은 유기막(282)을 덮도록 형성될 수 있다.
제1 및 제2 무기막들(281, 283) 각각은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 또는 티타늄 산화물로 형성될 수 있다.
제1 기판(111)과 제2 기판(112) 사이에는 제1 내지 제3 컬러필터들(291, 292, 293)과 블랙 매트릭스(294)가 마련된다. 제1 기판(111)과 마주보는 제2 기판(112)의 일 면 상에는 제1 내지 제3 컬러필터들(291, 292, 293)과 블랙 매트릭스(294)가 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 컬러필터들(291, 292, 293) 각각은 화소(P)에 대응되게 배치되며, 블랙 매트릭스(294)는 뱅크(270)에 대응되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러필터(291)는 적색 컬러필터이고, 제2 컬러필터(292)는 녹색 컬러필터이며, 제3 컬러필터(293)는 청색 컬러필터일 수 있다.
제2 기판(112)의 일 면의 반대 면인 타 면에는 음각 패턴(112a)이 형성된다. 제2 기판(112)의 타 면 상에는 렌즈층(113)이 형성될 수 있다. 렌즈층(113)은 음각 패턴(112a)을 덮도록 형성되며, 음각 패턴(112a)에는 렌즈층(113)이 채워질 수 있다.
렌즈층(113)은 제2 기판(112)보다 높은 굴절률을 갖는 레진으로 형성될 수 있다. 레진은 자외선 경화수지일 수 있다. 제2 기판(112)이 유리인 경우 제2 기판(112)은 1.5의 굴절률을 가지므로, 레진은 1.6 이상의 굴절률을 갖는 물질일 수 있다. 예를 들어, 레진은 아크릴레이트범용 모노머(acrylate monomer), 고굴절 분산 무기입자, 자외선 광 개시제, 및 첨가제가 혼합된 물질일 수 있다. 아크릴레이트범용 모노머는 우레탄 아크릴레이트범용 모노머일 수 있으며, 고굴절 분산 무기입자는 지르코니아 파우더(ZrO2)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 따라서, 렌즈층(113)은 음각 패턴(112a)의 형상에 따라 소정의 굴절률을 갖는 렌즈 역할을 할 수 있다. 렌즈층(113)에 대한 자세한 설명은 도 8을 결부하여 후술한다.
렌즈층(113) 상에는 외광 반사를 방지하기 위한 편광판이 부착될 수 있다.
제1 기판(111)의 봉지막(280)과 제2 기판(112)의 컬러필터들(291, 292, 293)은 접착층(290)을 이용하여 접착되며, 이로 인해 제1 기판(111)과 제2 기판(112)은 합착될 수 있다. 접착층(290)은 투명한 접착 레진일 수 있다. 제2 기판(112)은 플라스틱 필름, 유리 기판, 또는 봉지 필름(보호 필름)일 수 있다.
도 8은 도 7의 A 영역의 확대도이다.
도 8에서는 설명의 편의를 위해 블랙 매트릭스(294), 제2 기판(112), 및 렌즈층(113)만을 도시하였다.
도 8을 참조하면, 렌즈층(113)은 복수의 렌즈(1130)들을 포함한다. 복수의 렌즈(1130)들 각각은 개구부에 대응되게 배치될 수 있다. 개구부는 블랙 매트릭스(294)에 의해 가려지지 않은 영역이다. 복수의 렌즈(1130)들 각각의 피치(PIT)는 개구부의 폭(A)과 블랙 매트릭스(294)의 폭(B)으로 설계될 수 있다.
복수의 렌즈(1130)들 각각은 중앙에 배치된 평탄부(1131)와 평탄부(1131)의 가장자리로부터 연장되며 소정의 곡률반경(R)을 갖는 곡률부(1132)를 포함한다. 곡률부(1132)는 곡률반경(R)에 따라 초점거리(f)를 가질 수 있으므로, 입사되는 빛을 굴절시키는 렌즈 역할을 할 수 있다.
평탄부(1131)는 개구부에 대응되게 배치되고, 곡률부(1132)는 블랙 매트릭스(294)에 대응되게 배치될 수 있다. 곡률부(1132)의 폭이 "a'"로 정의되는 경우, 평탄부(1131)의 폭은 "PIT-2a'"로 정의될 수 있다. 평탄부(1131)의 폭(PIT-2a')은 곡률부(1132)의 폭(a')보다 넓게 형성되며, 개구부의 폭(A)보다 좁게 형성될 수 있다. 곡률부(1132)의 폭(a')은 블랙 매트릭스(294)의 폭(B)의 절반(B/2)보다 넓게 형성될 수 있다. 이 경우, 곡률부(1132)의 폭(a')은 블랙 매트릭스(294)의 폭(B)의 절반(B/2)과 초점거리(f)와 중첩되는 개구부의 가장자리의 폭(a)의 합으로 설정될 수 있다. 이로 인해, 평탄부(1131)의 폭(PIT-2a')은 "A-2a"와 실질적으로 동일하다고 가정할 수 있다.
곡률부(1132)는 곡률반경(R)에 따라 초점거리(f)를 가진다. 이 경우, 곡률부(1132)의 곡률반경(R)은 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서, R은 곡률부(1132)의 곡률반경, n1은 제2 기판(112)의 굴절률, n2는 렌즈(1130)의 굴절률, f는 곡률부(1132)의 초점거리를 나타낸다. 즉, 곡률부(1132)의 곡률반경(R)은 제2 기판(112)의 굴절률(n2), 렌즈(1130)의 굴절률(n1), 및 곡률부(1132)의 초점거리(f)에 따라 설정될 수 있다. 곡률부(1132)의 초점거리(f)는 렌즈(1130)로부터 화소(P)의 유기발광층(262)까지의 거리일 수 있다.
렌즈(1130)의 굴절률(n2)는 제2 기판(112)의 굴절률보다 작은 경우, 곡률부(1132)의 곡률반경(R)이 0보다 작은 값을 갖는다. 따라서, 렌즈(1130)의 굴절률(n2)는 제2 기판(112)의 굴절률보다 크다.
또한, 곡률부(1132)의 초점거리(f)와 제2 기판(112)의 두께(T)로부터 수학식 2가 산출될 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서, a는 초점거리(f)와 중첩되는 개구부의 가장자리의 폭, a'는 곡률부(1132)의 폭, f는 곡률부(1132)의 초점거리, T는 제2 기판(112)의 두께를 나타낸다. 수학식 2를 정리하면, 수학식 3이 산출될 수 있다.
Figure pat00003
또한, 곡률부(1132)의 폭(a')은 수학식 4와 같이 블랙 매트릭스(294)의 폭(B)의 절반(B/2)과 초점거리(f)와 중첩되는 개구부의 가장자리의 폭(a)의 합으로 설정될 수 있다.
Figure pat00004
수학식 3과 수학식 4를 이용하면, 수학식 5와 같이 초점거리(f)와 중첩되는 개구부의 가장자리의 폭(a)를 산출할 수 있다.
Figure pat00005
수학식 5에 의해 산출된 초점거리(f)와 중첩되는 개구부의 가장자리의 폭(a)를 수학식 3 또는 수학식 4에 대입하는 경우, 수학식 6과 같이 곡률부(1132)의 폭(a')을 산출할 수 있다.
Figure pat00006
수학식 6과 같이, 곡률부(1132)의 폭(a')은 블랙 매트릭스(294)의 폭(B), 제2 기판(112)의 두께(T), 및 곡률부(1132)의 초점거리(f)에 따라 설정될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 수학식 1과 같이 제2 기판(112)의 굴절률(n2), 렌즈(1130)의 굴절률(n1), 및 곡률부(1132)의 초점거리(f)에 따라 곡률부(1132)의 곡률반경(R)을 설정한다. 또한, 본 발명의 실시예는 수학식 6과 같이 블랙 매트릭스(294)의 폭(B), 제2 기판(112)의 두께(T), 및 곡률부(1132)의 초점거리(f)에 따라 곡률부(1132)의 폭(a')을 설정한다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 개구부를 통하여 렌즈(1130)의 곡률부(1132)로 진행하는 화소(P)로부터의 광(L)을 곡률부(1132)의 곡률반경(R)에 의해 굴절시켜 상부 방향으로 출광시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 화소(P)로부터의 광을 블랙 매트릭스(294)가 형성된 영역까지 확장하여 출광시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 도 9와 같이 블랙 매트릭스(294)가 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 렌즈층을 포함하는 제2 기판의 제조방법을 보여주는 흐름도이다. 도 11a 내지 도 11e는 렌즈층을 포함하는 제2 기판의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
이하에서는 도 10 및 도 11a 내지 도 11e를 결부하여 렌즈층을 포함하는 제2 기판의 제조방법의 일 예를 상세히 설명한다. 도 10 및 도 11a 내지 도 11e에서는 제2 기판(112)이 유리 기판인 것을 예시하였다.
첫 번째로, 도 11a와 같이 제2 기판(112)의 일면 상에 금속층(ML)을 증착한다. 금속층(ML)은 몰리브덴(Mo)일 수 있으며, 대략 2000Å으로 증착되는 것이 바람직하다. 금속층(ML)의 두께는 음각 패턴(112a)들의 두께를 고려하여 설정될 수 있다. (도 10의 S101)
두 번째로, 도 11b와 같이 금속층(ML) 상에 마스크(M)를 배치하고 UV로 금속층(ML)의 일부를 노광하여 금속 패턴(MP)을 형성한다. (도 11의 S102)
세 번째로, 도 11c와 같이 금속 패턴(MP)이 형성된 제2 기판(112)을 불산(HF) 등의 가스를 이용하여 식각한다. 이로 인해, 금속 패턴(MP)이 형성되지 않은 제2 기판(112)의 일면에는 음각 패턴(112a)이 형성될 수 있다. (도 11의 S103)
네 번째로, 도 11d와 같이 제2 기판(112)의 일면 상에 남아있는 금속 패턴(MP)을 제거한다. (도 11의 S104)
다섯 번째로, 도 11e와 같이 제2 기판(112)의 일면 상에 레진을 도포하여 렌즈층(113)을 형성한다.
레진은 자외선 경화수지일 수 있다. 또한, 레진은 제2 기판(112)보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 제2 기판(112)이 유리인 경우 제2 기판(112)은 1.5의 굴절률을 가지므로, 레진은 1.6 이상의 굴절률을 갖는 물질일 수 있다. 예를 들어, 레진은 아크릴레이트범용 모노머(acrylate monomer), 고굴절 분산 무기입자, 자외선 광 개시제, 및 첨가제가 혼합된 물질일 수 있다. 아크릴레이트범용 모노머는 우레탄 아크릴레이트범용 모노머일 수 있으며, 고굴절 분산 무기입자는 지르코니아 파우더(ZrO2)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 렌즈층(113)은 음각 패턴(112a)의 형상에 따라 소정의 굴절률을 갖는 렌즈 역할을 할 수 있다. (도 11의 S105)
한편, 제2 기판(112)이 플라스틱 기판인 경우, 압출 성형 또는 프레스 성형 등을 이용하여 제2 기판(112)의 일면에 음각 패턴(112a)을 형성할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 헤드 장착형 디스플레이 20: 표시 모듈 수납부
30: 제1 접안렌즈 40: 제2 접안렌즈
50: 제1 글라스 60: 제2 글라스
70: 안경테 다리 100: 표시모듈
110: 표시패널 111: 하부 기판
112: 상부 기판 112a: 음각 패턴
113: 렌즈층 120: 게이트 구동부
130: 소스 드라이브 IC 140: 연성필름
150: 회로보드 160: 타이밍 콘트롤러
200: 집광 렌즈 210: 박막 트랜지스터
211: 액티브층 212: 게이트전극
213: 소스전극 214: 드레인전극
220: 게이트 절연막 230: 층간 절연막
240: 보호막 250: 제1 평탄화막
260: 유기발광소자 261: 제1 전극
262: 유기발광층 263: 제2 전극
270: 뱅크 280: 봉지막
281: 제1 무기막 282: 유기막
283: 제2 무기막 290: 접착층
291, 292, 293: 컬러필터 294: 블랙 매트릭스
300: 투과 반사부 1130: 렌즈
1131: 평탄부 1132: 곡률부

Claims (11)

  1. 복수의 화소들이 마련된 제1 기판;
    일 면에 음각 패턴이 형성된 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 마련되는 블랙 매트릭스; 및
    상기 제2 기판의 상기 음각 패턴에 채워진 렌즈층을 구비하는 표시 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈층의 굴절률은 상기 제2 기판의 굴절률보다 큰 것을 특징으로 하는 표시 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈층은 복수의 렌즈들을 포함하고,
    상기 복수의 렌즈들 각각은 상기 화소들 각각에 대응되게 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈들 각각의 피치는 상기 블랙 매트릭스에 의해 가려지지 않는 개구부의 폭과 상기 블랙 매트릭스의 폭의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 표시 모듈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 렌즈들 각각은,
    중앙에 배치된 평탄부; 및
    상기 평탄부의 가장자리로부터 연장되며 소정의 곡률을 갖는 곡률부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 평탄부는 상기 블랙 매트릭스에 의해 가려지지 않는 개구부와 대응되게 배치되고, 상기 곡률부는 상기 블랙 매트릭스와 대응되게 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 모듈.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 개구부의 폭은 상기 평탄부의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 표시 모듈.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 곡률부의 폭은 상기 블랙 매트릭스의 폭의 절반보다 넓은 것을 특징으로 하는 표시 모듈.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 곡률부의 곡률반경을 "R", 상기 곡률부의 초점거리를 "f", 상기 제2 기판의 굴절률을 "n1", 상기 렌즈층의 굴절률을 "n2"라 할 때,
    Figure pat00007
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 표시 모듈.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 곡률부의 폭을 "a'", 상기 곡률부의 초점거리를 "f", 상기 블랙 매트릭스의 폭을 "B", 제2 기판의 두께를 "T"라 할 때,
    Figure pat00008
    를 만족하는 것을 특징으로 하는 표시 모듈.
  11. 접안렌즈; 및
    상기 접안렌즈에 영상을 제공하는 표시 모듈을 구비하고,
    상기 표시 모듈은,
    복수의 화소들이 마련된 제1 기판;
    일 면에 음각 패턴이 형성된 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 마련되는 블랙 매트릭스; 및
    상기 제2 기판의 상기 음각 패턴에 채워진 렌즈층을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 장착형 표시장치.
KR1020160180923A 2016-12-28 2016-12-28 표시 모듈과 이를 포함한 헤드 장착형 표시장치 KR20180076597A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160180923A KR20180076597A (ko) 2016-12-28 2016-12-28 표시 모듈과 이를 포함한 헤드 장착형 표시장치
US15/849,004 US11409106B2 (en) 2016-12-28 2017-12-20 Display module and head-mounted display device including the same
CN201711456766.0A CN108254919B (zh) 2016-12-28 2017-12-28 显示模块和包括该显示模块的头戴式显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160180923A KR20180076597A (ko) 2016-12-28 2016-12-28 표시 모듈과 이를 포함한 헤드 장착형 표시장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180076597A true KR20180076597A (ko) 2018-07-06

Family

ID=62629667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160180923A KR20180076597A (ko) 2016-12-28 2016-12-28 표시 모듈과 이를 포함한 헤드 장착형 표시장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11409106B2 (ko)
KR (1) KR20180076597A (ko)
CN (1) CN108254919B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210335831A1 (en) * 2017-01-20 2021-10-28 Sony Semiconductor Solutions Corporation Display device, electronic device, and method of manufacturing display device

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102605397B1 (ko) * 2018-08-20 2023-11-24 삼성디스플레이 주식회사 증강 현실 제공 장치
CN109739054B (zh) 2019-02-28 2021-07-30 上海天马微电子有限公司 显示装置
KR20200111308A (ko) * 2019-03-18 2020-09-29 삼성디스플레이 주식회사 증강 현실 제공 장치
CN115776825A (zh) * 2019-03-28 2023-03-10 京东方科技集团股份有限公司 一种硅基oled显示组件和虚拟现实显示装置
KR20210027557A (ko) * 2019-08-28 2021-03-11 삼성디스플레이 주식회사 광학 장치
JP7200979B2 (ja) * 2020-07-28 2023-01-10 セイコーエプソン株式会社 液晶装置、及び電子機器

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3674209B2 (ja) * 1997-01-23 2005-07-20 ソニー株式会社 固体撮像装置及びその製造方法
KR101030537B1 (ko) 2004-06-30 2011-04-21 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그를 이용한 휘도 편차 보상방법
JP3769575B1 (ja) * 2004-12-15 2006-04-26 シャープ株式会社 表示パネルの製造方法および表示パネルの製造装置
KR20060075221A (ko) * 2004-12-28 2006-07-04 엘지이노텍 주식회사 액정표시장치 및 이를 구비한 이동통신 단말기
JP4345729B2 (ja) 2005-08-31 2009-10-14 セイコーエプソン株式会社 マイクロレンズ基板、液晶パネルおよび投射型表示装置
JP4566226B2 (ja) * 2007-09-07 2010-10-20 株式会社 日立ディスプレイズ 液晶表示装置
JP4206119B1 (ja) 2007-12-27 2009-01-07 株式会社忠利 プラグ変換アダプタ及びプラグ変換アダプタ器具
JP2009175599A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Seiko Epson Corp マイクロレンズ基板、マイクロレンズ基板の製造方法、液晶パネル及び液晶装置
KR20120059953A (ko) 2010-12-01 2012-06-11 엘지디스플레이 주식회사 크로스 토크를 줄인 패턴드 리타더를 사용한 3차원 영상 표시장치
KR101934787B1 (ko) 2012-07-25 2019-03-19 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 디스플레이 소자 및 그 제조 방법
KR102048924B1 (ko) * 2013-05-16 2019-11-27 삼성디스플레이 주식회사 유기발광표시장치
KR20150059494A (ko) * 2013-11-22 2015-06-01 삼성전자주식회사 색변화 저감용 광학 필름의 제조방법, 색변화 저감용 광학필름이 적용된 유기발광 표시장치 및 이의 제조방법
US9274340B2 (en) 2014-02-18 2016-03-01 Merge Labs, Inc. Soft head mounted display goggles for use with mobile computing devices
CN105929591B (zh) 2016-07-08 2019-04-05 京东方科技集团股份有限公司 量子点显示基板及其制造方法和量子点显示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210335831A1 (en) * 2017-01-20 2021-10-28 Sony Semiconductor Solutions Corporation Display device, electronic device, and method of manufacturing display device
US11769773B2 (en) * 2017-01-20 2023-09-26 Sony Semiconductor Solutions Corporation Display device, electronic device, and method of manufacturing display device with substrate including light emitting elements adhered to substrate including microlens array

Also Published As

Publication number Publication date
US20180180888A1 (en) 2018-06-28
CN108254919B (zh) 2020-09-04
US11409106B2 (en) 2022-08-09
CN108254919A (zh) 2018-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10483335B2 (en) Organic light emitting display device having pixel defining layer
CN107785393B (zh) 显示装置及其制造方法
KR20180076597A (ko) 표시 모듈과 이를 포함한 헤드 장착형 표시장치
KR102318464B1 (ko) 표시 장치 및 전자 기기
KR20180047592A (ko) 유기발광 표시장치와 그의 제조방법
KR20170062904A (ko) 유기발광 표시장치와 그를 포함한 헤드 장착형 디스플레이
JP6605441B2 (ja) 表示装置及びその製造方法
KR20180036428A (ko) 표시장치, 그의 제조방법, 및 그를 포함한 헤드 장착형 디스플레이
KR101853390B1 (ko) 표시장치와 그의 제조방법
US11740461B2 (en) Near eye display device including internal reflector
KR20180002471A (ko) 유기발광 표시장치, 그의 제조방법, 및 그를 포함한 헤드 장착형 디스플레이
KR102630000B1 (ko) 표시장치
KR20210010053A (ko) 발광 표시 장치
US10763309B2 (en) Display device
KR20200075597A (ko) 표시장치
KR20210014816A (ko) 광학 장치
KR20180045887A (ko) 표시장치와 그의 제조방법
US11789270B2 (en) Optical device
KR20180073867A (ko) 헤드 장착형 디스플레이
KR102663231B1 (ko) 유기발광 표시장치
KR102622791B1 (ko) 표시장치
KR102622790B1 (ko) 표시장치
KR20180061843A (ko) 유기발광 표시장치
WO2024048559A1 (ja) 発光装置および電子機器
WO2023195351A1 (ja) 表示装置および電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal