KR20200119455A - 광학 필름 및 이의 제조 방법 - Google Patents

광학 필름 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR20200119455A
KR20200119455A KR1020190041604A KR20190041604A KR20200119455A KR 20200119455 A KR20200119455 A KR 20200119455A KR 1020190041604 A KR1020190041604 A KR 1020190041604A KR 20190041604 A KR20190041604 A KR 20190041604A KR 20200119455 A KR20200119455 A KR 20200119455A
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KR1020190041604A
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최충석
이종람
박재용
조원석
조상환
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삼성디스플레이 주식회사
포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

광학 필름 및 이의 제조 방법이 제공된다. 광학 필름은 제1 기재층, 상기 제1 기재층과 이격되어 대향하는 제2 기재층, 상기 제1 기재층 상에 형성되고 적어도 일부 영역이 서로 이격된 적어도 하나의 광 산란 구조체를 포함하는 광 산란 패턴 및 상기 광 산란 패턴과 상기 제2 기재층 사이에 게재된 굴절률 조절층을 포함하고, 상기 굴절률 조절층의 높이와 상기 광 산란 구조체의 높이의 비는 0.1 이상이다.

Description

광학 필름 및 이의 제조 방법{Optical film and method for fabricating the same}
본 발명은 광학 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 산란 패턴과 굴절률 조절층을 포함하는 광학 필름 및 이의 제조 방법에 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 가상 현실(Virtual Reality, VR) 또는 증강 현실(Augmented Reality, AR)을 구현할 수 있다.
헤드 장착형 디스플레이는 사용자의 눈이 위치하는 접안 렌즈와 영상을 표시하는 표시 모듈을 포함할 수 있다. 헤드 장착형 디스플레이에서는 영상을 표시하는 표시 모듈이 사용자의 눈 사이에 접안 렌즈가 배치되고, 접안 렌즈의 초점 거리 내에 표시 모듈이 배치된다. 이로 인해, 표시 모듈이 영상을 표시하는 경우 사용자는 접안 렌즈를 통해 확대된 허상을 가상 영상으로 볼 수 있다.
다만, 접안 렌즈를 통해 확대된 허상을 표시하는 헤드 장착형 디스플레이는 표시 모듈에서 영상을 표시할 때 접안 렌즈를 통해 확대된 허상에서 표시 모듈의 비표시 영역이 시인되는 경우가 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광 산란 패턴과 굴절률 조절층을 포함하여 표시 패널에서 출사된 광을 산란시키는 광학 필름을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 플라즈마를 조사하여 광 산란 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 광학 필름의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 광학 필름은 제1 기재층, 상기 제1 기재층과 이격되어 대향하는 제2 기재층, 상기 제1 기재층 상에 형성되고 적어도 일부 영역이 서로 이격된 적어도 하나의 광 산란 구조체를 포함하는 광 산란 패턴 및 상기 광 산란 패턴과 상기 제2 기재층 사이에 게재된 굴절률 조절층을 포함하고, 상기 굴절률 조절층의 높이와 상기 광 산란 구조체의 높이의 비는 0.1 이상이다.
상기 광 산란 구조체는 상기 제1 기재층의 상면 중 적어도 일부 영역이 돌출되어 형성되고, 상기 제1 기재층으로부터 돌출된 단부의 적어도 일부 영역이 상기 제2 기재층의 하면에 삽입될 수 있다.
상기 굴절률 조절층은 서로 이격된 상기 광 산란 구조체와 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 둘러싸는 영역에 배치될 수 있다.
상기 제1 기재층과 상기 제2 기재층의 굴절률 차이는 상기 제1 기재층과 상기 굴절률 조절층의 굴절률 차이보다 작을 수 있다.
상기 굴절률 조절층의 굴절률은 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층의 굴절률보다 작을 수 있다.
상기 제1 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리우레아(PU) 및 에폭시계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 굴절률 조절층의 높이와 상기 광 산란 구조체의 높이의 비는 0.3 내지 0.7의 범위를 갖고, 헤이즈(Haze) 값이 60% 이상의 범위를 가질 수 있다.
상기 광 산란 구조체의 높이는 1㎛ 내지 10㎛의 범위를 가질 수 있다.
상기 광 산란 구조체의 직경은 500nm 내지 3000nm의 범위를 가질 수 있다.
상기 광학 필름은 헤이즈(Haze) 값이 80% 이상의 범위를 가질 수 있다.
상기 광 산란 구조체는 측면이 상기 제1 기재층의 상면과 이루는 예각의 크기는 70° 이상일 수 있다.
상기 광 산란 구조체는 상기 제1 기재층의 상면으로부터 수직한 방향으로 돌출될 수 있다.
상기 굴절률 조절층은 상기 광 산란 구조체의 외면을 둘러싸도록 배치된 제1 굴절률 조절층을 포함할 수 있다.
상기 굴절률 조절층은 상기 제1 굴절률 조절층과 상기 제2 기재층의 하면 사이에 게재된 제2 굴절률 조절층을 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 광학 필름의 제조 방법은 제1 기재 필름 상에 적어도 하나의 마스크 로드 및 상기 마스크 로드가 이격되어 형성된 홀을 포함하는 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 식각 마스크 패턴의 홀을 따라 제1 기재 필름의 일부를 식각하여 광 산란 패턴이 형성된 제1 기재층을 형성하는 단계 및 상기 제1 기재층과 이격되어 대향하는 제2 기재층 및 상기 제2 기재층과 상기 광 산란 패턴 사이에 게재된 굴절률 조절층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계는 상기 제1 기재 필름 상에 금속층을 형성하는 단계 및 상기 금속층 상에 제1 플라즈마를 조사하여 서로 이격된 상기 마스크 로드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 금속층은 은(Ag)을 포함하고, 상기 제1 플라즈마는 염소기체를 이용한 플라즈마일 수 있다.
상기 제1 기재층을 형성하는 단계는 상기 식각 마스크 패턴과 상기 제1 기재 필름 상에 제2 플라즈마를 조사하는 단계, 상기 제1 기재 필름의 상면 중 상기 홀과 중첩하는 영역과 상기 식각 마스크 패턴이 상기 제2 플라즈마에 의해 식각되는 단계 및 상기 제1 기재 필름의 상면 중 적어도 일부 영역이 함몰되어 형성된 광 산란 구조체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 플라즈마는 산소기체를 이용한 플라즈마이고, 상기 제2 플라즈마는 45분 내지 90분 동안 조사될 수 있다.
상기 제2 기재층 및 상기 굴절률 조절층을 형성하는 단계는 상기 광 산란 패턴 상에 상기 광 산란 구조체의 돌출된 단부의 적어도 일부 영역이 삽입되도록 제2 기재 필름을 배치하는 단계 및 상기 제2 기재 필름에 열 또는 광을 조사하여 상기 제2 기재 필름을 경화시켜 상기 제2 기재층을 형성하고 상기 제2 기재층과 상기 광 산란 패턴 사이에 상기 굴절률 조절층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 광학 필름은 광 산란 패턴과 굴절률 조절층을 포함한다. 광 산란 패턴과 굴절률 조절층은 광학 필름으로 입사되는 광을 산란시켜 방출할 수 있고, 투명한 재질의 재료를 포함하여 우수한 투과도 및 높은 헤이즈(Haze) 값을 가질 수 있다. 이에 따라, 일 실시예에 따른 광학 필름은 접안 렌즈를 통해 표시 패널의 확대된 영상을 표시할 때 발생할 수 있는 스크린 도어 현상을 방지할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 광 산란 패턴을 포함하는 광학 필름은 2회에 걸쳐 플라즈마를 조사하는 공정을 수행하여 제조될 수 있다. 광학 필름의 제조 방법은 식각 마스크 패턴을 형성하는 제1 플라즈마 조사 단계와 광 산란 패턴을 형성하는 제2 플라즈마 조사 단계를 포함하고, 제2 플라즈마 조사 단계의 조사 시간을 조절하여 광 산란 패턴의 광 산란 구조체의 형상을 제어할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 제1 표시 패널의 서브 화소들을 나타내는 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 광학 필름과 제1 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 패널의 기판, 화소 어레이층 및 박막 봉지층을 나타내는 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 광학 필름을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 광학 필름으로 입사되는 광이 산란되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 패널에서 방출된 광이 광학 필름을 통해 산란되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 9a 및 도 9b는 일 실시예에 따른 스크린 도어 현상을 나타내는 개략도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 광학 필름의 광 산란 패턴과 굴절층의 두께에따른 광학 필름의 헤이즈(Haze) 값 및 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 11은 일 실시예에 따른 광 산란 패턴의 평균 직경에 따른 광학 필름의 헤이즈(Haze) 비율 및 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 12는 일 실시예에 따른 광 산란 패턴의 평균 높이에 따른 광학 필름의 헤이즈(Haze) 비율 및 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 13은 일 실시예에 따른 광 산란 패턴의 경사각에 따른 광학 필름의 헤이즈(Haze) 비율 및 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 14는 일 실시예에 따른 광학 필름의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 15a 내지 도 15h는 일 실시예에 따른 광학 필름의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 16은 일 실시예에 따른 제2 플라즈마의 조사 시간에 따른 광 산란 구조체의 높이 및 간격을 나타내는 그래프이다.
도 17은 일 실시예에 따른 제2 플라즈마의 조사 시간에 따른 광학 필름의 헤이즈(Haze) 비율 및 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 18 및 도 19는 일 실시예에 따른 제2 플라즈마의 조사 시간에 따른 표시 패널의 스크린 도어 현상을 나타내는 그래프들이다.
도 20a 및 도 20b는 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타내는 개략도들이다.
도 21 및 도 22는 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타내는 단면도들이다.
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 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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 '위(on)'로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 '직접 위(directly on)'로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1의 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 제1 표시 패널(100), 제1 회로 보드(110), 제1 표시 구동부(120), 제2 표시 패널(200), 제2 회로 보드(210), 제2 표시 구동부(220), 광학 필름(300), 제어 회로 보드(500), 메인 제어부(510), 전원 공급부(520), 표시 패널 수납부(600), 수납부 커버(700), 및 헤드 장착 밴드(800)를 포함한다. 도 1 및 도 2에 도시된 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 헤드 장착형 디스플레이일 수 있다.
제1 표시 패널(100)은 사용자의 우안에 영상을 제공하고, 제2 표시 패널(200)은 사용자의 좌안에 영상을 제공한다. 제1 표시 패널(100)과 제2 표시 패널(200)은 유기 발광 소자(organic light emitting element)를 이용하는 유기 발광 표시 패널, 초소형 발광 다이오드(micro LED)를 이용하는 초소형 발광 다이오드 표시 패널, 양자점 발광 소자(Quantum dot Light Emitting Diode)를 포함하는 양자점 발광 표시 패널, LCoS(liquid crystal on silicon substrate), OLEDoS(organic light emitting device on silicon substrate), 또는 LEDoS(light emitting diode on silicon substrate)일 수 있다. 이하에서는, 제1 표시 패널(100)과 제2 표시 패널(200)이 도 4와 같이 유기 발광 표시 패널인 것을 중심으로 설명한다.
제1 표시 패널(100)과 제2 표시 패널(200) 각각은 기판 상에 배치된 복수의 서브 화소들을 포함한다. 기판에는 데이터 라인들과 스캔 라인들이 교차되도록 배치되며, 데이터 라인들과 스캔 라인들의 교차 구조에 의해 복수의 서브 화소들은 매트릭스 형태로 배치된다. 복수의 서브 화소들 각각은 적어도 하나의 데이터 라인과 적어도 하나의 스캔 라인에 접속될 수 있다. 이로 인해, 복수의 화소들 각각은 스캔 라인으로 스캔 신호가 인가될 때 데이터 라인으로부터 데이터 전압을 인가 받으며, 인가된 데이터 전압에 따라 발광한다. 제1 표시 패널(100)과 제2 표시 패널(200)에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
제1 회로 보드(110)는 제1 표시 패널(100)의 일 측 가장자리에 마련된 패드들 상에 부착될 수 있다. 제2 회로 보드(210)는 제2 표시 패널(200)의 일 측 가장자리에 마련된 패드들 상에 부착될 수 있다. 제1 회로 보드(110)와 제2 회로 보드(210)는 연성 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board) 또는 칩온 필름(chip on film)일 수 있다.
제1 표시 구동부(120)는 제1 회로 보드(110) 상에 장착될 수 있다. 제1 표시 구동부(120)는 메인 제어부(510)로부터 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호들을 입력 받으며, 타이밍 신호들에 따라 제1 표시 패널(100)의 데이터 라인들에 데이터 전압들을 인가하며, 스캔 라인들에 스캔 신호들을 공급하는 스캔 구동부를 구동하기 위한 스캔 구동 신호들을 스캔 구동부에 공급한다.
제2 표시 구동부(220)는 제2 회로 보드(210) 상에 장착될 수 있다. 제2 표시 구동부(220)는 메인 제어부(510)로부터 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호들을 입력 받으며, 타이밍 신호들에 따라 제2 표시 패널(200)의 데이터 라인들에 데이터 전압들을 인가하며, 스캔 라인들에 스캔 신호들을 공급하는 스캔 구동부를 구동하기 위한 스캔 구동 신호들을 스캔 구동부에 공급한다.
제1 표시 구동부(120)와 제2 표시 구동부(220)는 집적회로(integrated circuit)으로 형성될 수 있다.
광학 필름(300)은 제1 표시 패널(100) 및 제2 표시 패널(200)과 수납부 커버(700) 사이에 배치될 수 있다. 도 2에서는 광학 필름(300)이 제1 표시 패널(100) 및 제2 표시 패널(200)과 분리되어 수납부 커버(700) 사이에 위치하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 광학 필름(300)은 제1 표시 패널(100) 및 제2 표시 패널(200)에 부착된 상태로 표시 장치(10) 내에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따른 광학 필름(300)은 광 산란 패턴(350, 도 5에 도시)을 포함하여 제1 표시 패널(100) 및 제2 표시 패널(200)에서 출사되는 광을 산란시킬 수 있다. 이에 따라 광학 필름(300)을 통과하여 산란된 광은 표시 패널(100, 200)의 서브 화소들 사이에 형성된 블랙 매트릭스가 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 광학 필름(300)은 표시 패널(100, 200)에서 표시되는 영상에 발생하는 스크린 도어 현상(Screen Door Effect, SDE)을 방지할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
제어 회로 보드(500)는 제1 표시 패널(100)과 표시 패널 수납부(600) 사이와 제2 표시 패널(200)과 표시 패널 수납부(600) 사이에 배치될 수 있다. 제어 회로 보드(500)는 제1 케이블을 통해 제1 회로 보드(110)와 연결될 수 있다. 제1 케이블은 제어 회로 보드(500)의 커넥터와 제1 회로 보드(110)의 커넥터 사이에 연결될 수 있다. 제어 회로 보드(500)는 제2 케이블을 통해 제2 회로 보드(210)와 연결될 수 있다. 제2 케이블은 제어 회로 보드(500)의 커넥터와 제2 회로 보드(210)의 커넥터 사이에 연결될 수 있다.
메인 제어부(510)와 전원 공급부(520)는 제어 회로 보드(500) 상에 장착될 수 있다. 메인 제어부(510)는 표시 장치(10)의 모든 기능을 제어한다. 예를 들어, 메인 제어부(510)는 제1 표시 패널(100)이 영상을 표시하도록 제1 영상 데이터를 제1 회로 보드(110)의 제1 표시 구동부(120)로 출력할 수 있다. 또한, 메인 제어부(510)는 제2 표시 패널(200)이 영상을 표시하도록 제2 영상 데이터를 제2 회로 보드(210)의 제2 표시 구동부(220)로 출력할 수 있다. 메인 제어부(510)는 제1 표시 패널(100)과 제2 표시 패널(200)이 동일한 영상을 표시하도록 제어할 수 있다. 또는, 제1 표시 패널(100)이 사용자의 우안에 최적화된 우안 영상을 표시하고, 제2 표시 패널(200)이 사용자의 좌안에 최적화된 좌안 영상을 표시하도록 제어할 수 있다. 또는, 메인 제어부(510)는 입체 영상을 구현하기 위해 제1 표시 패널(100)에 우안 입체 영상을 표시 하고, 제2 표시 패널(200)에 좌안 입체 영상을 표시하도록 제어할 수 있다.
메인 제어부(510)는 집적회로로 이루어진 어플리케이션 프로세서(application processor), 중앙 처리 장치(central processing unit), 또는 시스템 칩(system chip)일 수 있다.
전원 공급부(520)는 표시 장치(10)의 모든 구성들에 필요한 전압을 공급한다. 예를 들어, 전원 공급부(520)는 메인 제어부(510), 제1 표시 구동부(120), 및 제2 표시 구동부(220)의 구동에 필요한 전압들을 생성하여 공급할 수 있다. 또한, 전원 공급부(520)는 제1 표시 패널(100)과 제2 표시 패널(200)에 제1 전원전압과 제2 전원전압을 생성하여 공급할 수 있다. 제1 표시 패널(100)과 제2 표시 패널(200)이 유기 발광 표시 패널인 경우, 제1 전원전압은 유기 발광 소자의 애노드에 공급되는 고전위 전압이고, 제2 전원전압은 유기 발광 소자의 캐소드에 공급되는 저전위 전압일 수 있다.
표시 패널 수납부(600)는 제1 표시 패널(100), 제2 표시 패널(200), 광학 필름(300) 및 제어 회로 보드(500)를 수납하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 표시 패널(100), 제2 표시 패널(200), 광학 필름(300) 및 제어 회로 보드(500)를 수납하기 위해, 표시 패널 수납부(600)의 일면은 개방될 수 있다. 표시 패널 수납부(600)의 형태는 도 1 및 도 2에 도시된 것에 한정되지 않는다.
수납부 커버(700)는 표시 패널 수납부(600)의 개방된 일면을 덮도록 배치된다. 수납부 커버(700)는 사용자의 좌안이 배치되는 제1 개구부(710)와 사용자의 우안이 배치되는 제2 개구부(720)를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 제1 개구부(710)와 제2 개구부(720)는 사각 형태로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 개구부(710)와 제2 개구부(720)는 원 형태, 또는 타원 형태로 형성될 수 있다. 또는, 제1 개구부(710)와 제2 개구부(720)가 합쳐져 하나의 개구부로 형성될 수 있다.
제1 접안 렌즈(410)는 제1 개구부(710)에 배치되어 제1 표시 패널(100)과 정렬되며, 제2 접안 렌즈(420)는 제2 개구부(720)에 배치되어 제2 표시 패널(200)과 정렬될 수 있다. 제1 접안 렌즈(410)와 제2 접안 렌즈(420)는 각각 제1 표시 패널(100) 및 제2 표시 패널(200) 방향으로 볼록한 볼록 렌즈로 형성될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 제1 개구부(710)를 통해 제1 접안 렌즈(410)에 의해 허상으로 확대된 제1 표시 패널(100)의 영상을 볼 수 있으며, 제2 개구부(720)를 통해 제2 접안 렌즈(420)에 의해 허상으로 확대된 제2 표시 패널(200)의 영상을 볼 수 있다.
표시 장치(10)가 헤드 장착형 디스플레이에 적용되는 경우, 헤드 장착 밴드(800)는 수납부 커버(700)의 제1 개구부(710)와 제2 개구부(720)가 사용자의 좌안과 우안에 각각 배치되도록 표시 패널 수납부(600)를 사용자의 머리에 고정하는 역할을 한다. 헤드 장착 밴드(800)는 표시 패널 수납부(600)의 상면, 좌측면, 및 우측면에 연결될 수 있다.
표시 패널 수납부(600)가 경량 소형으로 구현되는 경우, 표시 장치(10)는 헤드 장착 밴드(800) 대신에 안경테를 구비할 수 있다.
이 외에, 표시 장치(10)는 전원 공급부(520)에 전원을 공급하기 위한 배터리, 외장 메모리를 수납할 수 있는 외장 메모리 슬롯, 및 영상 소스를 공급받기 위한 외부 연결 포트 및 무선 통신 칩을 더 구비할 수 있다. 외부 연결 포트는 USB(universe serial bus) 단자, 디스플레이 포트(display port), 또는 HDMI(high-definition multimedia interface) 단자일 수 있으며, 무선 통신 칩은 와이 파이 칩 또는 블루투스 칩일 수 있다.
도 3은 도 1의 제1 표시 패널의 서브 화소들을 나타내는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 표시 패널(100)은 복수의 서브 화소들을 포함한다. 예를 들어, 도 3과 같이 제1 표시 패널(100)은 제1 서브 화소(RP)들, 제2 서브 화소(GP)들, 제3 서브 화소(BP)들을 포함할 수 있다. 제1 서브 화소(RP)들 각각은 제1 색을 표시하며, 제2 서브 화소(GP)들 각각은 제2 색을 표시하고, 제3 서브 화소(BP)들 각각은 제3 색을 표시할 수 있다. 제1 색은 적색이고, 제2 색은 녹색이며, 제3 색은 청색일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 서브 화소(GP)들은 홀수 행들에 배치되고, 제1 서브 화소(RP)들과 제3 서브 화소(BP)들은 짝수 행들 각각에서 교대로 배치될 수 있다. 이때, 제2 서브 화소(GP)들은 행 방향(X축 방향)으로 나란하게 배치되고, 제1 서브 화소(RP)들과 제3 서브 화소(BP)들은 행 방향(X축 방향)으로 나란하게 배치될 수 있다.
제2 서브 화소(GP)들과 제3 서브 화소(BP)들은 홀수 열들 각각에서 교대로 배치될 수 있다. 이때, 제2 서브 화소(GP)들은 열 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치되고, 제3 서브 화소(BP)들은 열 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치되나, 제2 서브 화소(GP)들과 제3 서브 화소(BP)들은 열 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치되지 않는다. 즉, 제2 서브 화소(GP)들과 제3 서브 화소(BP)들은 열 방향(Y축 방향)으로 지그재그(zigzag) 배치될 수 있다.
또한, 제2 서브 화소(GP)들과 제1 서브 화소(RP)들은 짝수 열들 각각에서 교대로 배치될 수 있다. 이때, 제2 서브 화소(GP)들은 열 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치되고, 제1 서브 화소(RP)들은 열 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치되나, 제2 서브 화소(GP)들과 제1 서브 화소(RP)들은 열 방향(Y축 방향)으로 나란하게 배치되지 않는다. 즉, 제2 서브 화소(GP)들과 제1 서브 화소(RP)들은 열 방향(Y축 방향)으로 지그재그(zigzag) 배치될 수 있다.
제1 표시 패널(100)은 화소(P) 단위로 백색 계조 표현을 할 수 있다. 화소(P)는 N(N은 2 이상의 정수) 개의 서브 화소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 화소(P)는 서로 인접한 하나의 제1 서브 화소(RP), 두 개의 제2 서브 화소(GP), 및 하나의 제3 서브 화소(BP)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 표시 패널(100)에서 제1 서브 화소(RP)들의 개수와 제3 서브 화소(BP)들의 개수는 동일할 수 있다. 제1 표시 패널(100)에서 제2 서브 화소(GP)들의 개수는 제1 서브 화소(RP)들의 개수의 두 배이고, 제3 서브 화소(BP)들의 개수의 두 배일 수 있다. 또한, 제1 표시 패널(100)에서 제2 서브 화소(GP)들의 개수는 제1 서브 화소(RP)들의 개수와 제3 서브 화소(BP)들의 개수의 합과 동일할 수 있다.
평면 상에서 제1 서브 화소(RP)의 크기는 제2 서브 화소(GP)의 크기보다 클 수 있다. 평면 상에서 제3 서브 화소(BP)의 크기는 제2 서브 화소(GP)의 크기보다 클 수 있다. 평면 상에서 제1 서브 화소(RP)의 크기는 제3 서브 화소(BP)의 크기와 실질적으로 동일할 수 있다. 평면 상에서 제1 서브 화소(RP)와 제3 서브 화소(BP) 각각은 마름모 형태로 형성될 수 있다. 평면 상에서 제2 서브 화소(GP)는 원 형태로 형성될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 광학 필름과 제1 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 표시 패널(100)은 기판(1100), 화소 어레이층(1200), 박막 봉지층(1300), 패널 하부 부재(1400) 및 편광 필름(1500)을 포함할 수 있다. 도면에 도시하지 않았으나, 제2 표시 패널(200)의 경우에도 실질적으로 동일한 구조일 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
기판(1100)은 유리 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 기판(1100)이 플라스틱인 경우, 폴리에테르술폰(polyethersulphone: PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PA), 폴리아릴레이트(polyarylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide: PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenapthalate: PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyleneterepthalate: PET), 폴리페닐렌설파이드 (polyphenylenesulfide: PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulosetriacetate: CAT), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.
화소 어레이층(1200)은 기판(1100) 상에 배치된다. 화소 어레이층(1200)은 복수의 화소(P)들이 형성되어 영상을 표시하는 층이다. 화소 어레이층(1200)은 박막 트랜지스터층과 발광 소자층을 포함할 수 있다.
박막 봉지층(1300)은 화소 어레이층(1200) 상에 배치된다. 박막 봉지층(1300)은 화소 어레이층(1200)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해, 박막 봉지층(1300)은 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다.
화소 어레이층(1200)과 박막 봉지층(1300)에 대한 자세한 설명은 도 5가 참조된다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 패널의 기판, 화소 어레이층 및 박막 봉지층을 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 기판(1100) 상에는 박막 트랜지스터층(1230)이 형성된다. 박막 트랜지스터층(1230)은 박막 트랜지스터(1235)들, 게이트 절연막(1236), 층간 절연막(1237), 보호막(1238), 및 평탄화막(1239)을 포함한다.
기판(1100) 상에는 버퍼막이 형성될 수 있다. 버퍼막은 투습에 취약한 기판(1100)을 통해 침투하는 수분으로부터 박막 트랜지스터(1235)들과 발광 소자들을 보호하기 위해 기판(1100) 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(1235)가 형성된다. 박막 트랜지스터(1235)는 액티브층(1231), 게이트전극(1232), 소스전극(1233) 및 드레인전극(1234)을 포함한다. 도 14에서는 박막 트랜지스터(1235)가 게이트전극(1232)이 액티브층(1231)의 상부에 위치하는 상부 게이트(탑 게이트, top gate) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 즉, 박막 트랜지스터(1235)들은 게이트전극(1232)이 액티브층(1231)의 하부에 위치하는 하부 게이트(보텀 게이트, bottom gate) 방식 또는 게이트전극(1232)이 액티브층(1231)의 상부와 하부에 모두 위치하는 더블 게이트(double gate) 방식으로 형성될 수 있다.
버퍼막 상에는 액티브층(1231)이 형성된다. 액티브층(1231)은 실리콘계 반도체 물질 또는 산화물계 반도체 물질로 형성될 수 있다. 버퍼막과 액티브층(1231) 사이에는 액티브층(1231)으로 입사되는 외부광을 차단하기 위한 차광층이 형성될 수 있다.
액티브층(1231) 상에는 게이트 절연막(1236)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(1216)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
게이트 절연막(1216) 상에는 게이트전극(1232)과 게이트 라인이 형성될 수 있다. 게이트전극(1232)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(1232)과 게이트 라인 상에는 층간 절연막(1237)이 형성될 수 있다. 층간 절연막(1237)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(1237) 상에는 소스전극(1233), 드레인전극(1234), 및 데이터 라인이 형성될 수 있다. 소스전극(1233)과 드레인전극(1234) 각각은 게이트 절연막(1236)과 층간 절연막(1237)을 관통하는 콘택홀을 통해 액티브층(1231)에 접속될 수 있다. 소스전극(1233), 드레인전극(1234), 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(1233), 드레인전극(1234), 및 데이터 라인 상에는 박막 트랜지스터(1235)를 절연하기 위한 보호막(1238)이 형성될 수 있다. 보호막(1238)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
보호막(1238) 상에는 박막 트랜지스터(1235)로 인한 단차를 평탄하게 하기 위한 평탄화막(1239)이 형성될 수 있다. 평탄화막(1239)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.
박막 트랜지스터층(1230) 상에는 발광 소자층(1240)이 형성된다. 발광 소자층(1240)은 발광 소자들과 화소 정의막(1244)을 포함한다.
발광 소자들과 화소 정의막(1244)은 평탄화막(1239) 상에 형성된다. 발광 소자는 유기 발광 소자(organic light emitting device)일 수 있다. 이 경우, 발광 소자는 애노드 전극(1241), 발광층(1242)들, 및 캐소드 전극(1243)을 포함할 수 있다.
애노드 전극(1241)은 평탄화막(1239) 상에 형성될 수 있다. 애노드 전극(1241)은 보호막(1238)과 평탄화막(1239)을 관통하는 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(1235)의 소스전극(1233)에 접속될 수 있다.
화소 정의막(1244)은 화소들을 구획하기 위해 평탄화막(1239) 상에서 애노드 전극(1241)의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다. 즉, 화소 정의막(1244)은 화소들을 정의하는 화소 정의막으로서 역할을 한다. 화소들 각각은 애노드 전극(1241), 발광층(1242), 및 캐소드 전극(1243)이 순차적으로 적층되어 애노드 전극(1241)으로부터의 정공과 캐소드 전극(1243)으로부터의 전자가 발광층(1242)에서 서로 결합되어 발광하는 영역을 나타낸다.
애노드 전극(1241)과 화소 정의막(1244) 상에는 발광층(1242)들이 형성된다. 발광층(1242)은 유기 발광층일 수 있다. 발광층(1242)은 적색(red) 광, 녹색(green) 광 및 청색(blue) 광 중 하나를 발광할 수 있다. 적색 광의 피크 파장 범위는 약 620㎚ 내지 750㎚일 수 있으며, 녹색 광의 피크 파장 범위는 약 495㎚ 내지 570㎚일 수 있다. 또한, 청색 광의 피크 파장 범위는 약 450㎚ 내지 495㎚일 수 있다. 또는, 발광층(1242)은 백색 광을 발광하는 백색 발광층일 수 있으며, 이 경우 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층이 적층된 형태를 가질 수 있으며, 화소들에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다. 이 경우, 제1 표시 패널(100)은 적색, 녹색 및 청색을 표시하기 위한 별도의 컬러 필터(Color Filter)를 더 포함할 수도 있다.
발광층(1242)은 정공 수송층(hole transporting layer), 발광층(light emitting layer), 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다. 또한, 발광층(1242)은 2 스택(stack) 이상의 탠덤 구조로 형성될 수 있으며, 이 경우, 스택들 사이에는 전하 생성층이 형성될 수 있다.
캐소드 전극(1243)은 발광층(1242) 상에 형성된다. 제2 전극(1243)은 발광층(1242)을 덮도록 형성될 수 있다. 제2 전극(1243)은 화소들에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다.
발광 소자층(1240)이 상부 방향으로 발광하는 상부 발광(top emission) 방식으로 형성되는 경우, 애노드 전극(1241)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)와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다. 또한, 캐소드 전극(1243)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. 캐소드 전극(1243)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 미세 공진(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다.
발광 소자층(1240)이 하부 방향으로 발광하는 하부 발광(bottom emission) 방식으로 형성되는 경우, 애노드 전극(1241)은 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(1243)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)와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. 애노드 전극(1241)이 반투과 금속물질로 형성되는 경우, 미세 공진(micro cavity)에 의해 출광 효율이 높아질 수 있다.
발광 소자층(1240) 상에는 박막 봉지층(1300)이 형성된다. 박막 봉지층(1300)은 발광층(1242)과 캐소드 전극(1243)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해, 박막 봉지층(1300)은 적어도 하나의 무기막을 포함할 수 있다. 무기막은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 또는 티타늄 산화물로 형성될 수 있다. 또한, 박막 봉지층(1300)은 적어도 하나의 유기막을 더 포함할 수 있다. 유기막은 이물들(particles)이 박막 봉지층(1300)을 뚫고 발광층(1242)과 캐소드 전극(1243)에 투입되는 것을 방지하기 위해 충분한 두께로 형성될 수 있다. 유기막은 에폭시, 아크릴레이트 또는 우레탄아크릴레이트 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 패널 하부 부재(1400)는 기판(1100)의 하부에 배치된다. 패널 하부 부재(1400)는 제1 표시 패널(100)의 열을 효율적으로 방출하기 위한 방열층, 전자파를 차폐하기 위한 전자파 차폐층, 외부로부터 입사되는 광을 차단하기 위한 차광층, 외부로부터 입사되는 광을 흡수하기 위한 광 흡수층, 및 외부로부터의 충격을 흡수하기 위한 완충층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 패널 하부 부재(1400)는 광 흡수 부재(1410), 완충 부재(1420), 및 방열 부재(1430)를 포함할 수 있다.
광 흡수 부재(1410)는 기판(1100)의 하부에 배치될 수 있다. 광 흡수 부재(1410)는 광의 투과를 저지하여 광 흡수 부재(1410)의 하부에 배치된 구성들이 제1 표시 패널(100)의 상부에서 시인되는 것을 방지한다. 광 흡수 부재(1410)는 블랙 안료나 염료 등과 같은 광 흡수 물질을 포함할 수 있다.
완충 부재(1420)는 광 흡수 부재(1410)의 하부에 배치될 수 있다. 완충 부재(1420)는 외부 충격을 흡수하여 제1 표시 패널(100)이 파손되는 것을 방지한다. 완충 부재(1420)는 단일층 또는 복수층으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 완충 부재(1420)는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene)등과 같은 고분자 수지로 형성되거나, 고무, 우레탄 계열 물질, 또는 아크릴 계열 물질을 발포 성형한 스폰지 등 탄성을 갖는 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 완충 부재(1420)는 쿠션층일 수 있다.
방열 부재(1430)는 완충 부재(1420)의 하부에 배치될 수 있다. 방열 부재(1430)는 적어도 하나의 방열층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방열 부재(1430)는 그라파이트나 탄소 나노 튜브 등을 포함하는 제1 방열층과 전자기파를 차폐할 수 있고 열전도성이 우수한 구리, 니켈, 페라이트, 은과 같은 금속 박막으로 형성된 제2 방열층을 포함할 수 있다.
편광 필름(1500)은 박막 봉지층(1300) 상에 배치될 수 있다. 편광 필름(1500)은 외부 광이 화소 어레이층(1200)의 금속 배선들 또는 금속 전극들로부터 반사되어 사용자에게 시인되는 것을 방지하기 위한 역할을 한다.
광학 필름(300)은 제1 표시 패널(100) 및 제2 표시 패널(200) 상에 배치된다. 도면에 도시된 바와 같이 광학 필름(300)은 표시 패널(100, 200)의 편광 필름(1500) 상에 부착될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 광학 필름(300)과 편광 필름(1500) 사이에는 다른 부재들, 예컨대 화소 어레이층(1200)과의 거리를 유지하기 위한 캡 유지 부재와 같은 층이 더 배치될 수도 있다. 상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 광학 필름(300)은 표시 패널(100, 200)의 발광층(1242)에서 방출된 광을 산란시키는 광 산란 패턴(350, 도 5에 도시)을 포함하여 표시 패널(100, 200)에서 표시되는 영상에서 발생하는 스크린 도어 현상을 방지할 수 있다. 이하에서는 다른 도면을 참조하여 광학 필름(300)의 구조에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
도 6은 일 실시예에 따른 광학 필름을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 필름(300)은 제1 기재층(310), 제2 기재층(320), 광 산란 패턴(350) 및 굴절률 조절층(380)을 포함한다.
제1 기재층(310)은 표시 패널(100, 200)에서 방출된 광이 투과되도록 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 제1 기재층(310)은 유리 또는 광 투과성 수지를 포함할 수 있으며, 일 예로 제1 기재층(310)은 후술할 바와 같이 플라즈마 처리를 통해 광 산란 패턴(350)의 형성이 가능한 재료라면 특별히 제한되지 않는다. 예시적인 실시예에서, 제1 기재층(310)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethyleneterephtalate, PET), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리우레아(Polyurea, PU), 폴리이미드(Polyimide, PI) 및 에폭시계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제2 기재층(320)은 제1 기재층(310)과 이격되어 대향하고, 후술하는 광 산란 패턴(350) 상에 배치된다. 제2 기재층(320)은 표시 패널(100, 200)에서 방출된 광이 투과되도록 투명한 재질로 이루어질 수 있으며, 비교적 경도가 높은 재료를 포함하여 제1 기재층(310) 상에 형성된 광 산란 패턴(350)을 외부 충격으로부터 보호하는 기능을 수행할 수도 있다.
또한, 제2 기재층(320)은 제1 기재층(310)과 이격되도록 배치되되, 광 산란 패턴(350)의 적어도 일부 영역이 제2 기재층(320)의 내부로 삽입되도록 형성될 수 있다. 즉, 일 실시예에 따르면 광 산란 패턴(350)의 광 산란 구조체(351)는 제1 기재층(310)으로부터 돌출된 단부가 제2 기재층(320)의 하면에 삽입될 수 있다. 제2 기재층(320)과 광 산란 패턴(350) 사이에는 후술하는 굴절률 조절층(380)이 게재될 수 있는 공간이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 기재층(320)은 점성을 갖고 열 또는 광에 의해 경화되는 수지를 포함할 수 있다. 제2 기재층(320)은 일정 수준의 점도를 갖는 수지를 광 산란 패턴(350) 상에 배치하여 광 산란 패턴(350)이 부분적으로 삽입되면 이를 경화시켜 형성될 수 있다. 상기 수지의 점도를 조절함으로써, 제2 기재층(320)과 광 산란 패턴(350) 사이 공간의 높이, 즉 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)를 제어할 수 있다. 예시적인 실시예에서 제2 기재층(320)은 포토 레지스트, 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 등과 같은 재료를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
광 산란 패턴(350)은 제1 기재층(310) 상에 형성될 수 있다. 광 산란 패턴(350)은 실질적으로 제1 기재층(310)과 일체로 형성되고, 제1 기재층(310)의 상면이 부분적으로 돌출 또는 함몰되어 형성된 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 산란 패턴(350)은 제1 기재층(310)의 일부 영역이 함몰됨에 따라 상대적으로 돌출된 영역인 광 산란 구조체(351)를 포함하고, 광 산란 구조체(351)는 적어도 일부 영역이 서로 이격됨으로써 광 산란 패턴(350)을 형성할 수 있다. 도면에서는 광 산란 구조체(351)가 하단부로부터 상단부로 갈수록 폭이 좁아지고, 측면이 제1 기재층(310)의 상면으로부터 경사진 형상인 것을 도시하고 있으나, 광 산란 구조체(351)의 형상은 이에 제한되지 않는다. 즉, 광 산란 구조체(351)의 평균 직경(DN), 평균 높이(HN) 또는 측면의 평균 경사각(ΘN)은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 광학 필름(300)으로 입사된 광이 원활하게 산란되도록 광 산란 구조체(351)의 평균 직경(DN) 및 평균 높이(HN)와 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)는 특정 범위 내의 값을 가질 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
복수의 광 산란 구조체(351)는 적어도 일부 영역이 서로 이격될 수 있다. 도 5와 같이 광 산란 구조체(351)들의 하단부는 상호 접촉하되, 상단부로 갈수록 이격됨에 따라 이들 사이에 공간이 형성될 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니며, 경우에 따라서 광 산란 구조체(351)들은 서로 물리적으로 이격되어 상호 접촉하지 않을 수도 있다. 또한, 광 산란 구조체(351)들이 이격된 간격은 반드시 동일하지 않고, 불규칙적인 배열을 갖도록 이격될 수도 있으며, 광 산란 구조체(351)들이 이루는 광 산란 패턴(350)의 형상이 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 따른 광 산란 구조체(351) 및 광 산란 패턴(350)은 제1 기재층(310) 상에 식각 마스크를 형성하고, 상기 식각 마스크의 형상에 따라 제1 기재층(310)의 상면을 플라즈마를 이용하여 식각함에 따라 형성된 것일 수 있다. 광 산란 패턴(350)이 형성되는 과정은 다른 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
굴절률 조절층(380)은 광 산란 패턴(350)과 제2 기재층(320) 사이에 게재된다. 일 실시예에 따른 굴절률 조절층(380)은 제1 기재층(310) 및 제2 기재층(320)과 다른 굴절률을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 기재층(310)과 제2 기재층(320)의 굴절률 차이는 제1 기재층(310)과 굴절률 조절층(380)의 굴절률 차이보다 작을 수 있다. 제1 기재층(310)과 제2 기재층(320)은 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 재료를 포함하고, 굴절률 조절층(380)은 제1 기재층(310)보다 굴절률이 낮은 재료를 포함할 수 있다. 또한, 굴절률 조절층(380)도 제1 기재층(310) 및 제2 기재층(320)과 같이 입사되는 광이 투과될 수 있도록 투명한 재질의 재료를 포함할 수 있다. 일 예로, 굴절률 조절층(380)은 공기층일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 굴절률 조절층(380)은 서로 이격된 광 산란 구조체(351)와 제1 기재층(310) 및 제2 기재층(320)이 둘러싸는 영역에 배치될 수 있다. 굴절률 조절층(380)은 제2 기재층(320)과 광 산란 패턴(350) 사이에 게재되므로, 이들의 형상은 제2 기재층(320)과 광 산란 패턴(350)의 형상에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 광 산란 패턴(350)의 평균 높이(HN)나 경사진 측면의 경사각(ΘN)에 따라 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)나 폭이 달라질 수 있으며, 경우에 따라서 제2 기재층(320)의 하면이 광 산란 패턴(350)의 역상의 형상을 갖는 경우, 실질적으로 굴절률 조절층(380)은 광 산란 패턴(350)을 둘러싸도록 형성될 수도 있다.
제1 기재층(310)의 하면으로부터 입사된 광은 광 산란 패턴(350)을 통해 다양한 입사각을 갖고 굴절률 조절층(380)으로 입사될 수 있다. 굴절률 조절층(380)은 제1 기재층(310) 및 제2 기재층(320)과 다른 굴절률을 가지므로, 상기 광들은 광 산란 패턴(350)과 굴절률 조절층(380)을 통해 산란되어 제2 기재층(320)에서 출사될 수 있다. 일 실시예에 따른 광학 필름(300)은 투명한 재질의 부재들을 포함하여 우수한 투과도를 가짐과 동시에 높은 헤이즈(Haze) 값을 가질 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 광학 필름으로 입사되는 광이 산란되는 것을 나타내는 개략도이다. 도 8은 일 실시예에 따른 표시 패널에서 방출된 광이 광학 필름을 통해 산란되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 7을 참조하면, 표시 패널(100, 200)에서 방출된 광(L)은 광학 필름(300)의 제1 기재층(310)의 하면으로 입사된다. 예시적인 실시예에서 제1 기재층(310)이 제1 굴절률(n1)을 갖는 재료를 포함하는 경우, 제1 기재층(310)과 일체화되어 형성된 광 산란 패턴(350)의 광 산란 구조체(351)도 제1 굴절률(n1)을 가질 수 있다. 제1 기재층(310)에 입사된 광(L)은 광 산란 구조체(351)의 일 면, 예컨대 경사진 측면으로 입사될 수 있다.
광 산란 구조체(351)의 경사진 측면으로 입사된 광(L)은 제1 굴절률(n1)과 다른 제2 굴절률(n2)을 갖는 굴절률 조절층(380)과 광 산란 구조체(351)의 측면에서 굴절된다. 상기 광(L)들은 제2 굴절률(n2)의 굴절률 조절층(380) 내에서 진행하여 제2 기재층(320)의 하면으로 입사된다. 제2 기재층(320)이 제1 기재층(310)과 유사한 제1 굴절률(n1)을 갖는 경우, 상기 광(L)들은 제2 기재층(320)의 하면에서 다시 굴절되어 입사되고, 제2 기재층(320)의 상면을 통해 외부로 출사될 수 있다(도 7의 L').
표시 패널(100, 200)에서 방출된 광(L)들은 다양한 입사각을 갖고 제1 기재층(310)의 하면으로 입사되고, 제1 기재층(310), 굴절률 조절층(380) 및 제2 기재층(320)을 통해 진행하면서 복수회 굴절될 수 있다. 이에 따라 표시 패널(100, 200)에서 방출된 광(L)은 광학 필름(300)을 통해 산란되어 접안 렌즈(410, 420)로 입사될 수 있다(도 7의 L'). 산란된 광(L')들은 표시 패널(100, 200)의 서브 화소들 사이에 위치하는 블랙 매트릭스가 접안 렌즈(410, 420)를 통해 시인되는 것을 방지할 수 있다.
도 8을 참조하면, 표시 패널(100)의 복수의 서브 화소들, 예컨대 제1 서브 화소(RP), 제2 서브 화소(GP) 및 제3 서브 화소(BP)는 각각 제1 광(L1), 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)을 방출한다. 제1 서브 화소(RP), 제2 서브 화소(GP) 및 제3 서브 화소(BP)들은 일 방향으로 이격되어 배치되고, 이들 사이에는 블랙 매트릭스(BM)가 배치될 수 있다.
표시 패널(100)에서 방출된 제1 광(L1), 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)은 광학 필름(300)으로 입사된다. 제1 광(L1), 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)은 광학 필름(300)의 하면으로부터 상부 방향으로 진행하기 때문에, 광학 필름(300)의 하면 중 광이 방출되지 않는 블랙 매트릭스(BM)와 중첩하는 영역에는 제1 광(L1), 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)이 입사되지 않을 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 광학 필름(300)으로 입사된 광들은 광 산란 패턴(350)과 굴절률 조절층(380)에 의해 산란되므로, 광학 필름(300)의 상면에서 방출되는 제1 광(L1'), 제2 광(L2') 및 제3 광(L3')은 각각 광학 필름(300)의 하면으로 입사되는 제1 광(L1), 제2 광(L2) 및 제3 광(L3)과 다른 진행 방향을 가질 수 있다. 광학 필름(300)의 상면에서 방출되는 제1 광(L1'), 제2 광(L2') 및 제3 광(L3')들은 광학 필름(300)의 상부에서 블랙 매트릭스(BM)가 시인되지 않도록 표시 패널(100)의 블랙 매트릭스(BM)와 중첩하는 영역으로도 진행할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 광 산란 패턴(350)이 형성되어 우수한 투과도를 가짐과 동시에 높은 헤이즈(Haze) 값을 갖는 광학 필름(300)을 포함하여, 접안 렌즈(410, 420)를 통해 발생할 수 있는 표시 패널(100, 200)의 스크린 도어 현상을 방지할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 일 실시예에 따른 스크린 도어 현상을 나타내는 개략도이다. 도 9a는 광학 필름(300)을 포함하지 않는 표시 패널(100, 200)에서 표시되는 영상을 도시하는 개략도이고, 도 9b는 일 실시예에 따른 광학 필름(300)을 포함하는 표시 패널(100, 200)에서 표시되는 영상을 도시하는 개략도이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 표시 장치(10)의 표시 패널(100, 200)에서 표시되는 영상은 접안 렌즈(410, 420)를 통해 확대되어 시인될 수 있다. 이에 따라 광학 필름(300)을 포함하지 않는 표시 패널(100, 200)은 서브 화소들 사이에 형성된 블랙 매트릭스도 확대되어 시인됨에 따라 블랙 매트릭스가 사용자에게 격자 형태로 보여지는 스크린 도어 현상(Screen Door Effect, SDE)이 발생할 수 있다. 반면에, 표시 패널(100, 200)이 일 실시예에 따른 광학 필름(300)을 포함하는 경우, 도 8을 참조하여 상술한 바와 같이 광 산란 패턴(350)에 의해 광이 산란되어 표시 패널(100, 200)의 서브 화소들 사이에 형성된 블랙 매트릭스가 사용자에게 시인되지 않을 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 광학 필름(300)에 의한 광 산란을 통해 스크린 도어 현상(SDE)을 방지하고, 사용자에게 노이즈 없이 선명한 화질의 영상을 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 광학 필름(300)은 광 산란 패턴(350)과 굴절률 조절층(380)을 포함하여 우수한 투과도를 가짐과 동시에 높은 헤이즈(Haze)값을 가질 수 있다. 일 실시예에 따른 광학 필름(300)은 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN), 평균 직경(DN) 및 측면의 평균 경사각(ΘN)이나, 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)를 조절하여 헤이즈(Haze) 값을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN) 대비 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)의 비(HA/HN)는 0.1 이상의 값을 가질 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 광학 필름의 광 산란 패턴과 굴절층의 두께에따른 광학 필름의 헤이즈(Haze) 값 및 투과도를 나타내는 그래프이다. 도 10의 그래프에서, 좌측 세로축은 광학 필름(300)의 평균 투과도(average transmittance, %)를, 우측 세로축은 평균 헤이즈(average haze) 값을, 가로축은 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN) 대비 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)의 비(HA/HN)를 나타낸다.
광학 필름(300)의 헤이즈(Haze) 값은 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN) 대비 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)의 비(HA/HN, 이하, '높이비')에 따라 달라질 수 있다. 도 10을 참조하면, 광 산란 구조체(351)와 굴절률 조절층(380)의 높이비(HA/HN)가 0인 경우, 즉, 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)가 0이고 제2 기재층(320)의 하면이 광 산란 구조체(351)의 외면에 접촉하는 경우 평균 헤이즈(Haze) 값은 0%를 가질 수 있다. 광학 필름(300)의 제2 기재층(320)이 제1 기재층(310)과 이격되지 않고 굴절률 조절층(380)이 존재하지 않는 경우, 평균 헤이즈(Haze) 값이 0% 이므로 광학 필름(300)으로 입사되는 광이 산란되지 않을 수 있다.
반면에 광 산란 구조체(351)와 굴절률 조절층(380)의 높이비(HA/HN)가 0.1 이상인 경우, 광학 필름(300)의 평균 헤이즈(Haze) 값은 20% 이상의 값을 갖는다. 예시적인 실시예에서, 광학 필름(300)은 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN) 대비 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)의 비(HA/HN)가 0.3 내지 0.7의 비를 가질 수 있고, 광학 필름(300)의 헤이즈(Haze) 값은 60% 내지 90%의 범위를 가질 수 있다.
한편, 광학 필름(300)의 평균 투과도는 광 산란 구조체(351)와 굴절률 조절층(380)의 높이비(HA/HN)가 변하더라도 80% 이상의 값을 가진다. 즉, 일 실시예에 따른 광학 필름(300)은 우수한 투과도를 가짐과 동시에 60% 이상의 헤이즈(Haze) 값을 가질 수 있다.
광학 필름(300)의 헤이즈(Haze) 값은 광 산란 구조체(351)의 직경, 특히 평균 최대 직경(DN), 평균 높이(HN) 및 측면의 경사각에 따라 달라질 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 광학 필름(300)의 광 산란 구조체(351)는 평균 직경(DN)이 500nm 내지 3000nm의 범위를 갖고, 평균 높이(HN)는 1㎛ 내지 10㎛의 범위를 갖고, 측면의 평균 경사각(ΘN)은 70° 내지 90°의 범위를 가질 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 광 산란 패턴의 평균 직경에 따른 광학 필름의 헤이즈(Haze) 비율 및 투과도를 나타내는 그래프이다. 도 11의 그래프에서, 좌측 세로축과 우측 세로축은 도 10의 그래프와 동일하고, 가로축은 광 산란 구조체(351)의 평균 최대 직경(DN)을 나타낸다.
도 12는 일 실시예에 따른 광 산란 패턴의 평균 높이에 따른 광학 필름의 헤이즈(Haze) 비율 및 투과도를 나타내는 그래프이다. 도 12의 그래프에서, 좌측 세로축은 평균 헤이즈(average haze) 값을, 가로축은 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN)를 나타낸다.
도 13은 일 실시예에 따른 광 산란 패턴의 경사각에 따른 광학 필름의 헤이즈(Haze) 비율 및 투과도를 나타내는 그래프이다. 도 13의 그래프에서, 좌측 세로축과 우측 세로축은 도 10의 그래프와 동일하고, 가로축은 광 산란 구조체(351) 측면의 평균 경사각(ΘN)을 나타낸다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 광 산란 구조체(351)의 평균 직경(DN), 평균 높이(HN) 및 측면의 평균 경사각(ΘN)이 상술한 범위 내에 있는 경우, 광학 필름(300)의 평균 헤이즈(Haze) 값은 60% 내지 90%의 범위, 바람직하게는 80% 이상의 값을 가질 수 있다. 일 실시예에 따른 광학 필름(300)은 상기의 크기를 갖는 광 산란 구조체(351)를 포함하여 높은 헤이즈(Haze) 값을 가질 수 있고, 표시 패널(100, 200)에서 방출된 광을 산란시켜 스크린 도어 현상을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 필름(300)은 제1 기재층(310)의 상면을 플라즈마로 식각하여 광 산란 구조체(351)를 형성하는 공정을 통해 제조될 수 있다. 이하에서는 일 실시예에 따른 광학 필름(300)의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 14는 일 실시예에 따른 광학 필름의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
일 실시예에 따른 광학 필름(300)의 제조 방법은 제1 기재 필름(311) 상에 적어도 하나의 마스크 로드(MR) 및 마스크 로드(MR)가 이격되어 형성된 홀(MH)을 포함하는 식각 마스크 패턴(Mask)을 형성하는 단계, 식각 마스크 패턴(Mask)의 홀(MH)을 따라 제1 기재 필름(311)의 일부를 식각하여 광 산란 패턴(350)이 형성된 제1 기재층(310)을 형성하는 단계 및 제1 기재층(310)과 이격되어 대향하는 제2 기재층(320)과 제2 기재층(320) 및 광 산란 패턴(350) 사이에 게재된 굴절률 조절층(380)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 14를 참조하면, 광학 필름(300)의 제조 방법은 제1 기재 필름(311)을 준비하는 단계(S100), 제1 기재 필름(311) 상에 금속층(ML)을 형성하는 단계(S200), 금속층(ML) 상에 제1 플라즈마(PS1)를 조사하여 식각 마스크 패턴(Mask)을 형성하는 단계(S300), 식각 마스크 패턴(Mask) 상에 제2 플라즈마(PS2)를 조사하여 제1 기재 필름(311) 상에 광 산란 패턴(350)을 형성하는 단계(S400) 및 광 산란 패턴(350) 상에 제2 기재층(320)을 형성하고 제2 기재층(320)과 광 산란 패턴(350) 사이에 게재된 굴절률 조절층(380)을 형성하는 단계(S500)를 포함한다. 광학 필름(300)의 제조 방법은 제1 플라즈마(PS1)와 제2 플라즈마(PS2)를 조사하여 각각 식각 마스크 패턴(Mask)과 광 산란 패턴(350)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 플라즈마(PS1)는 금속층(ML) 상에 조사되어 식각 마스크 패턴(Mask)을 형성할 수 있고, 제2 플라즈마(PS2)는 식각 마스크 패턴(Mask)을 따라 제1 기재 필름(311)의 상면을 부분적으로 식각하여 광 산란 패턴(350)이 형성된 제1 기재층(310)을 형성할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 다른 도면들이 참조된다.
도 15a 내지 도 15h는 일 실시예에 따른 광학 필름의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 15a를 참조하면, 제1 기재 필름(311)을 준비(S100)한다. 제1 기재 필름(311)은 실질적으로 제1 기재층(310)과 동일하되, 상면의 일부가 함몰된 광 산란 패턴(350)이 형성되지 않은 것일 수 있다. 후술하는 단계에서, 제1 기재 필름(311)은 제2 플라즈마(PS2)가 조사되어 상면에 광 산란 패턴(350)이 형성된 제1 기재층(310)을 이룰 수 있다.
다음으로 도 15b를 참조하면, 제1 기재 필름(311) 상에 금속층(ML)을 형성(S200)한다. 금속층(ML)은 제1 기재 필름(311) 상면에 전면적으로 형성될 수 있다. 금속층(ML)은 후속 공정에서 제1 플라즈마(PS1)가 조사되어 식각 마스크 패턴(Mask)을 형성할 수 있다. 금속층(ML)은 조사되는 제1 플라즈마(PS1)에 포함된 기체와 반응할 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 금속층(ML)은 은(Ag)을 포함할 수 있다.
다음으로 도 15c 및 도 15d를 참조하면, 금속층(ML) 상에 제1 플라즈마(PS1)를 조사하여 식각 마스크 패턴(Mask)을 형성(S300)한다. 제1 플라즈마(PS1)는 금속층(ML)과 반응할 수 있는 기체를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 플라즈마(PS1)는 염소(Cl2) 기체를 이용한 플라즈마일 수 있다. 염소(Cl2) 기체를 이용한 제1 플라즈마(PS1)는 은(Ag)을 포함하는 금속층(ML)과 반응하여 염화은(AgCl)을 포함하는 마스크 로드(MR)를 형성할 수 있다. 복수의 마스크 로드(MR)는 서로 이격되어 형성되고, 이들은 식각 마스크 패턴(Mask)을 형성할 수 있다. 식각 마스크 패턴(Mask)은 마스크 로드(MR)들이 이격된 영역인 홀(MH)을 포함하고, 제1 기재 필름(311) 중 홀(MH)이 위치하는 영역과 중첩된 영역은 후속 공정에서 제2 플라즈마(PS2)에 의해 식각될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 식각 마스크 패턴(Mask)은 제1 기재층(310)의 광 산란 패턴(350)을 형성하기 위한 식각 마스크의 기능을 수행할 수 있다.
다음으로 도 15e 내지 도 15g를 참조하면, 식각 마스크 패턴(Mask) 상에 제2 플라즈마(PS2)를 조사하여 제1 기재 필름(311) 상에 광 산란 패턴(350)을 형성(S400)한다. 도 15e에 도시된 바와 같이, 식각 마스크 패턴(Mask) 상에 제2 플라즈마(PS2)를 조사하면, 식각 마스크 패턴(Mask)과 제1 기재 필름(311)이 부분적으로 제거될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 플라즈마(PS2)는 식각 마스크 패턴(Mask)과 제1 기재 필름(311)을 식각할 수 있는 기체를 포함할 수 있다. 일 예로, 제2 플라즈마(PS2)는 산소(O2) 기체를 이용한 플라즈마일 수 있다.
제2 플라즈마(PS2)가 식각 마스크 패턴(Mask) 상에 전면적으로 조사되면, 식각 마스크 패턴(Mask)의 마스크 로드(MR)가 형성된 영역과 홀(MH)이 형성된 영역은 다른 속도로 식각될 수 있다. 제1 기재 필름(311)은 식각 마스크 패턴(Mask)의 홀(MH)을 따라 조사된 제2 플라즈마(PS2)에 의해 상면이 부분적으로 식각되어 함몰될 수 있다. 상기 함몰된 영역은 제1 기재층(310) 상에 형성된 광 산란 구조체(351)의 서로 이격된 영역을 형성하고, 상기 이격된 영역은 후속 공정에서 굴절률 조절층(380)이 위치하는 영역이 될 수 있다.
식각 마스크 패턴(Mask)의 홀(MH) 및 마스크 로드(MR)의 형상에 따라 광 산란 구조체(351)의 형상이 달라질 수 있다. 도면에서는 도 5와 같이 광 산란 구조체(351)가 하단부에서 상단부로 갈수록 폭이 좁아지고 측면이 경사진 형상인 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 15f 및 도 15g에 도시된 바와 같이, 제2 플라즈마(PS2)에 의해 제거되지 않은 식각 마스크 패턴(Mask)의 잔유물(RR)을 제거하여 광 산란 패턴(350)을 형성한다. 제1 기재 필름(311)은 상면에 광 산란 패턴(350)이 형성된 제1 기재층(310)을 이룰 수 있다. 광 산란 패턴(350)과 제1 기재층(310)에 대한 설명은 상술한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 제2 플라즈마(PS2)를 조사하여 광 산란 패턴(350)을 형성할 때, 제2 플라즈마(PS2)의 조사 시간에 따라 광 산란 구조체(351)의 높이 및 간격이 달라질 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 제2 플라즈마의 조사 시간에 따른 광 산란 구조체의 높이 및 간격을 나타내는 그래프이다. 도 17은 일 실시예에 따른 제2 플라즈마의 조사 시간에 따른 광학 필름의 헤이즈(Haze) 비율 및 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 제2 플라즈마(PS2)의 조사 시간에 따라 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN) 및 평균 간격(PN)이 달라질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 플라즈마(PS2)를 조사하는 시간은 45분 내지 90분의 범위를 가질 수 있으며, 이에 따라 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN)는 1000nm, 즉 1㎛ 이상이고, 평균 간격(PN)은 700nm 이상일 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 제2 플라즈마(PS2)의 조사 시간이 45분 이상인 경우, 광학 필름(300)의 헤이즈(Haze) 값은 60% 이상일 수 있다. 일 실시예에 따른 광학 필름(300)의 제조 방법은 광 산란 패턴(350)을 형성하는 단계에서 제2 플라즈마(PS2)의 조사 시간을 조절하여 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN)와 평균 간격(PN)을 조절하고, 광학 필름(300)의 헤이즈(Haze) 값을 조절할 수 있다.
다시 도 15h를 참조하면, 광 산란 패턴(350) 상에 제1 기재층(310)과 이격되어 대향하는 제2 기재층(320)을 형성한다. 제2 기재층(320)은 상술한 바와 같이 열(H) 또는 광(hv)에 의해 경화되는 재료를 포함할 수 있다. 제2 기재층(320)을 형성하는 단계는 열 또는 광에 의해 경화되는 재료를 포함하는 제2 기재 필름(321)을 광 산란 패턴(350) 상에 배치하고, 이에 열(H) 또는 광(hv)을 조사하여 제2 기재 필름(321)을 경화시켜 제2 기재층(320)을 형성할 수 있다. 제2 기재 필름(321)은 제1 기재층(310)의 상면과 이격되어 배치되고, 제2 기재 필름(321)과 광 산란 패턴(350) 사이에는 광 산란 구조체(351)들이 이격된 공간이 형성될 수 있다. 상기 이격된 공간에는 굴절률 조절층(380)이 게재될 수 있는데, 도면에서는 굴절률 조절층(380)이 공기층인 경우를 예시하고 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 굴절률 조절층(380)은 공기 이외의 물질을 포함할 수도 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 일 실시예에 따르면 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN)와 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)의 비(HA/HN)는 0.3 내지 0.7의 범위를 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 기재층(320)을 형성하는 단계에서 제2 기재 필름(321)의 점도를 조절하여 광 산란 구조체(351)의 제1 기재층(310)으로부터 돌출된 단부가 제2 기재 필름(321)의 하면에 삽입되는 정도를 조절함으로써, 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN)와 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)의 비(HA/HN)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제2 기재 필름(321)의 점도가 낮을 경우, 광 산란 구조체(351)가 제2 기재 필름(321)의 하면에 깊게 삽입되어 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)는 낮아질 수 있다. 반대로 제2 기재 필름(321)의 점도가 높을 경우, 광 산란 구조체(351)가 제2 기재 필름(321)의 하면에 얕게 삽입되어 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)는 높아질 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
이상에서 서술한 방법을 통해 광 산란 패턴(350)과 굴절률 조절층(380)을 포함하는 광학 필름(300)을 제조할 수 있다. 광학 필름(300)을 제조하는 방법은 제1 플라즈마(PS1)와 제2 플라즈마(PS2)를 조사하는 단계를 포함하여 광 산란 패턴(350)을 형성할 수 있고, 제2 기재층(320)을 형성하는 단계에서 굴절률 조절층(380)의 높이를 조절할 수 있다. 일 실시예에 따른 광학 필름(300)의 제조 방법은 우수한 투과도와 높은 헤이즈(Haze) 값을 갖는 광학 필름(300)을 제조할 수 있다.
도 18 및 도 19는 일 실시예에 따른 제2 플라즈마의 조사 시간에 따른 표시 패널의 스크린 도어 현상을 나타내는 그래프들이다.
도 18 및 도 19은 제2 플라즈마(PS2)의 조사 시간에 따른 제1 서브 화소(RP), 제2 서브 화소(GP) 및 제3 서브 화소(BP)의 스크린 도어 현상(SDE) 수치를 도시하고 있다. 도 18 및 도 19를 참조하면, 상술한 바와 같이 제2 플라즈마(PS2)의 조사 시간이 45분 이상인 경우, 스크린 도어 현상 수치(SDE index)가 감소하는 것을 알 수 있다. 특히, 제2 플라즈마(PS2)의 조사 시간이 75분 이상인 경우, 제2 서브 화소(GP) 및 제3 서브 화소(BP)의 스크린 도어 현상 수치는 3% 이하로 현저하게 감소한 것을 알 수 있다. 제1 서브 화소(RP)의 경우, 제2 서브 화소(GP) 및 제3 서브 화소(BP)에 비해 비교적 높은 스크린 도어 현상 수치를 가지나, 제2 플라즈마(PS2)가 75분 이상 조사되면 제1 서브 화소(RP)의 경우에도 스크린 도어 현상 수치가 15% 이하로 감소하는 것을 알 수 있다.
도 20a 및 도 20b는 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타내는 개략도들이다.
상술한 바와 같이, 광학 필름(300)의 광 산란 구조체(351)의 형상은 반드시 도 5에 제한되는 것은 아니다. 도 20a을 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 필름(300_1)의 광 산란 구조체(351_1)는 외면이 곡률진 형상을 가질 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 광 산란 구조체(351_1)는 제1 기재층(310_1)의 상면이 부분적으로 돌출된 요철 형상으로 반구(hemisphere)형의 형상을 가질 수 있다.
또한 도 20b를 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 필름(300_2)의 광 산란 구조체(351_2)는 측면의 경사각이 90°이고 제1 기재층(310_2)의 상면으로부터 제2 기재층(320_2)의 하면을 향해 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 광 산란 구조체(351_2)는 제1 기재층(310_2)의 상면에 형성된 원기둥의 로드(rod) 형상을 가질 수 있다.
광학 필름(300)은 광 산란 패턴(350)과 굴절률 조절층(380)을 포함하여 입사되는 광을 산란시킬 수 있는 구조라면 광 산란 구조체(351)의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 상술한 바와 같이 광학 필름(300)이 우수한 헤이즈(Haze) 값을 갖기 위해, 광 산란 구조체(351)의 평균 높이(HN)와 굴절률 조절층(380)의 평균 높이(HA)의 비(HA/HN), 광 산란 구조체(351)의 평균 직경(DN) 및 측면의 경사각(ΘN) 등은 상술한 범위 내의 값을 가질 수 있다.
도 21 및 도 22는 다른 실시예에 따른 광학 필름을 나타내는 단면도들이다.
광학 필름(300)의 제2 기재층(320)은 하면이 반드시 상면과 같이 평탄한 면을 형성하지 않을 수도 있다. 제2 기재층(320)의 하면이 부분적으로 돌출되어 광 산란 패턴(350)의 역상의 구조를 갖는 경우, 제2 기재층(320)과 광 산란 패턴(350) 사이의 공간은 도 5와 다른 구조를 가질 수 있다. 즉, 굴절률 조절층(380)의 형상이 반드시 도 5에 제한되지 않는다.
도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 필름(300_3)은 제2 기재층(320_3)의 하면이 부분적으로 돌출되고, 굴절률 조절층(380_3)은 실질적으로 광 산란 구조체(351_3)의 외면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 도 21의 광학 필름(300_3)은 굴절률 조절층(380_3)의 형상이 다른 것을 제외하고는 도 5의 광학 필름(300)과 동일하다. 이하에서는 중복되는 내용은 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 21의 광학 필름(300_3)은 제2 기재층(320_3)의 하면이 부분적으로 돌출되도록 형성되고, 굴절률 조절층(380_3)은 소정의 두께를 갖고 광 산란 구조체(351_3)의 외면을 따라 이를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 도 5의 광학 필름(300)과 달리 도 21의 광학 필름(300_3)은 제2 기재층(320_3)이 굴절률 조절층(380_3)을 사이에 두고 광 산란 구조체(351_3)를 둘러싸도록 형성되며, 굴절률 조절층(380_3)은 광 산란 구조체(351_3)의 제2 기재층(320_3)에 삽입된 영역에도 접촉할 수 있다. 도 21의 광학 필름(300_3)은 제1 기재층(310_3)의 하면으로 입사된 광 중에서 광 산란 패턴(350_3)을 통해 제2 기재층(320_3)으로 직접 입사되는 광이 감소하고, 모든 광들이 굴절률 조절층(380_3)을 통해 제2 기재층(320_3)으로 입사될 수 있다. 이에 따라 광학 필름(300_3)의 헤이즈(Haze) 값이 더 높은 값을 가질 수 있다.
한편, 굴절률 조절층(380)은 반드시 하나의 재료를 포함하여 단일층으로 형성되지 않을 수도 있다. 도 22를 참조하면, 일 실시예에 따른 광학 필름(300_4)은 광 산란 구조체(351_4)의 외면을 둘러싸도록 배치된 제1 굴절률 조절층(381_4) 및 광 산란 구조체(351_4)가 이격된 공간에 게재되고, 제1 굴절률 조절층(381_4)과 제2 기재층(320_4)의 하면 사이에 배치된 제2 굴절률 조절층(382_4)을 포함할 수 있다. 도 22의 광학 필름(300_4)은 제2 기재층(320_4)의 하면이 평탄한 면을 형성하고 굴절률 조절층(380_4)이 제1 굴절률 조절층(381_4)과 제2 굴절률 조절층(382_4)을 포함하는 것을 제외하고는 도 21의 광학 필름(300_3)과 동일하다. 이하에서는 중복되는 내용은 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 22의 광학 필름(300_4)은 제1 굴절률 조절층(381_4)은 도 21의 굴절률 조절층(380_3)과 같이 소정의 두께를 갖고 광 산란 구조체(351_4)의 외면을 둘러싸도록 형성되고, 제2 굴절률 조절층(382_4)은 광 산란 구조체(351_4)가 이격된 공간에 게재되어 제1 굴절률 조절층(381_4)과 제2 기재층(320_4)의 하면에 배치될 수 있다. 도 22의 광학 필름(300_4)은 제1 기재층(310_4) 및 제2 기재층(320_4)과 다른 굴절률을 갖는 제1 굴절률 조절층(381_4) 및 제2 굴절률 조절층(382_4)을 포함하여 광학 필름(300_4)의 헤이즈(Haze) 값이 더 높은 값을 가질 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 표시 장치
100, 200: 표시 패널
300: 광학 필름
310: 제1 기재층 320: 제2 기재층
350: 광 산란 패턴 351: 광 산란 구조체
380: 굴절률 조절층

Claims (20)

  1. 제1 기재층;
    상기 제1 기재층과 이격되어 대향하는 제2 기재층;
    상기 제1 기재층 상에 형성되고 적어도 일부 영역이 서로 이격된 적어도 하나의 광 산란 구조체를 포함하는 광 산란 패턴; 및
    상기 광 산란 패턴과 상기 제2 기재층 사이에 게재된 굴절률 조절층을 포함하고,
    상기 굴절률 조절층의 높이와 상기 광 산란 구조체의 높이의 비는 0.1 이상인 광학 필름.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광 산란 구조체는 상기 제1 기재층의 상면 중 적어도 일부 영역이 돌출되어 형성되고, 상기 제1 기재층으로부터 돌출된 단부의 적어도 일부 영역이 상기 제2 기재층의 하면에 삽입된 광학 필름.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 굴절률 조절층은 서로 이격된 상기 광 산란 구조체와 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층이 둘러싸는 영역에 배치된 광학 필름.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 기재층과 상기 제2 기재층의 굴절률 차이는 상기 제1 기재층과 상기 굴절률 조절층의 굴절률 차이보다 작은 광학 필름.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 굴절률 조절층의 굴절률은 상기 제1 기재층 및 상기 제2 기재층의 굴절률보다 작은 광학 필름.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리이미드(PI), 폴리우레아(PU) 및 에폭시계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 광학 필름.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 굴절률 조절층의 높이와 상기 광 산란 구조체의 높이의 비는 0.3 내지 0.7의 범위를 갖고, 헤이즈(Haze) 값이 60% 이상의 범위를 갖는 광학 필름.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 광 산란 구조체의 높이는 1㎛ 내지 10㎛의 범위를 갖는 광학 필름.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 광 산란 구조체의 직경은 500nm 내지 3000nm의 범위를 갖는 광학 필름.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 광학 필름은 헤이즈(Haze) 값이 80% 이상의 범위를 갖는 광학 필름.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 광 산란 구조체는 측면이 상기 제1 기재층의 상면과 이루는 예각의 크기는 70° 이상인 광학 필름.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 광 산란 구조체는 상기 제1 기재층의 상면으로부터 수직한 방향으로 돌출된 광학 필름.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 굴절률 조절층은 상기 광 산란 구조체의 외면을 둘러싸도록 배치된 제1 굴절률 조절층을 포함하는 광학 필름.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 굴절률 조절층은 상기 제1 굴절률 조절층과 상기 제2 기재층의 하면 사이에 게재된 제2 굴절률 조절층을 더 포함하는 광학 필름.
  15. 제1 기재 필름 상에 적어도 하나의 마스크 로드 및 상기 마스크 로드가 이격되어 형성된 홀을 포함하는 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 식각 마스크 패턴의 홀을 따라 제1 기재 필름의 일부를 식각하여 광 산란 패턴이 형성된 제1 기재층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 기재층과 이격되어 대향하는 제2 기재층 및 상기 제2 기재층과 상기 광 산란 패턴 사이에 게재된 굴절률 조절층을 형성하는 단계를 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 식각 마스크 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 제1 기재 필름 상에 금속층을 형성하는 단계 및
    상기 금속층 상에 제1 플라즈마를 조사하여 서로 이격된 상기 마스크 로드를 형성하는 단계를 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 금속층은 은(Ag)을 포함하고, 상기 제1 플라즈마는 염소기체를 이용한 플라즈마인 광학 필름의 제조 방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 기재층을 형성하는 단계는,
    상기 식각 마스크 패턴과 상기 제1 기재 필름 상에 제2 플라즈마를 조사하는 단계;
    상기 제1 기재 필름의 상면 중 상기 홀과 중첩하는 영역과 상기 식각 마스크 패턴이 상기 제2 플라즈마에 의해 식각되는 단계 및
    상기 제1 기재 필름의 상면 중 적어도 일부 영역이 함몰되어 형성된 광 산란 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제2 플라즈마는 산소기체를 이용한 플라즈마이고, 상기 제2 플라즈마는 45분 내지 90분 동안 조사되는 광학 필름의 제조 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제2 기재층 및 상기 굴절률 조절층을 형성하는 단계는,
    상기 광 산란 패턴 상에 상기 광 산란 구조체의 돌출된 단부의 적어도 일부 영역이 삽입되도록 제2 기재 필름을 배치하는 단계 및
    상기 제2 기재 필름에 열 또는 광을 조사하여 상기 제2 기재 필름을 경화시켜 상기 제2 기재층을 형성하고 상기 제2 기재층과 상기 광 산란 패턴 사이에 상기 굴절률 조절층을 형성하는 단계를 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
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