KR20210070427A - 광 제어 부재, 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

광 제어 부재, 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20210070427A
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Abstract

광 제어 부재, 이를 포함하는 표시 장치, 및 상기 표시 장치의 제조 방법이 제공된다. 일 실시예에 따른 광 제어 부재는 기판; 상기 기판의 상에 배치되고 상기 기판의 일면을 기준으로, 제1 각도로 연장된 제1 측면, 및 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 연장된 제2 측면을 포함하는 비등각 프리즘; 상기 비등각 프리즘 상에 배치된 에칭 스토퍼; 및 상기 에칭 스토퍼 상에 배치되고, 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 배치된 흡수 패턴을 포함한다.

Description

광 제어 부재, 표시 장치 및 표시 장치의 제조 방법{Light control member, display device and method of manufacturing for display device}
본 발명은 광 제어 부재, 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 화상을 표시하는 장치로서 유기 발광 표시 패널이나 액정 표시 패널과 같은 표시 패널을 포함한다.
표시 장치의 표시면을 통해 출사광의 출사각은 사용자 기준으로, 시야각이 될 수 있다. 사용자의 시야각이 넓을 경우에 사용자의 위치에 상관없이 표시면을 왜곡없이 볼 수 있다는 점에서 장점이 있으나, 주행 환경 등, 특수한 환경에서 사용되는 디스플레이는 사용자의 시야각을 제한할 필요가 있어, 이 경우 표시 패널 상에 출사광의 출사각, 즉 시야각을 제어하는 광 제어 부재를 배치할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원하는 시야각을 쉽게 제어할 수 있는 광 제어 부재를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 원하는 시야각을 쉽게 제어할 수 있는 광 제어 부재를 포함하는 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 원하는 시야각을 쉽게 제어할 수 있는 광 제어 부재를 포함하는 표시 장치의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 윈도우 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 광 제어 부재는 기판; 상기 기판의 상에 배치되고 상기 기판의 일면을 기준으로, 제1 각도로 연장된 제1 측면, 및 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 연장된 제2 측면을 포함하는 비등각 프리즘; 상기 비등각 프리즘 상에 배치된 에칭 스토퍼; 및 상기 에칭 스토퍼 상에 배치되고, 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 배치된 흡수 패턴을 포함한다.
상기 에칭 스토퍼는 상기 비등각 프리즘의 상기 제1 측면, 및 상기 제2 측면 상에 배치되어 상기 비등각 프리즘을 커버하고, 상기 비등각 프리즘은 레진을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 에칭 스토퍼는 상기 비등각 프리즘을 완전히 커버하고, 상기 흡수 패턴은 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에서, 상기 에칭 스토퍼와 직접 접할 수 있다.
상기 비등각 프리즘의 굴절률은 약 1.6이고, 상기 에칭 스토퍼의 굴절률은 상기 비등각 프리즘의 굴절률보다 크며, 상기 에칭 스토퍼는 ITO, ZrOx, HfOx, 또는 Al2O3 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 비등각 프리즘은 상기 기판에 접하는 제1 프리즘부, 및 상기 제1 프리즘부와 연결되고 비등각 단면 형상을 갖는 제2 프리즘부를 포함할 수 있다.
상기 제2 프리즘부의 상기 단면 형상은 직사각형 형상을 포함할 수 있다.
상기 제2 프리즘부, 및 상기 흡수 패턴은 각각 복수개이고, 상기 복수개의 흡수 패턴은 상기 복수개의 제2 프리즘부의 상기 제2 측면마다 배치되며, 각 상기 흡수 패턴의 두께 방향으로의 높이는 인접한 상기 흡수 패턴의 피치의 1.1배 내지 1.4배일 수 있다.
상기 흡수 패턴의 표면 높이는 상기 에칭 스토퍼의 표면 높이보다 작을 수 있다.
상기 비등각 프리즘의 상기 제1 측면 상에 배치된 에칭 스토퍼의 두께는 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 배치된 에칭 스토퍼의 두께와 동일할 수 있다.
상기 비등각 프리즘의 상기 제1 측면 상에 배치된 에칭 스토퍼의 두께는 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 배치된 에칭 스토퍼의 두께보다 클 수 있다.
상기 에칭 스토퍼, 및 상기 흡수 패턴은 각각 표면에 요철을 포함하고, 상기 흡수 패턴의 요철 깊이는 상기 에칭 스토퍼의 요철 깊이보다 클 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치된 발광 소자; 및 상기 발광 소자 상에 배치된 광 제어 부재를 포함하고, 상기 광 제어 부재는 기판, 상기 기판의 상에 배치되고 상기 기판의 일면을 기준으로, 제1 각도로 연장된 제1 측면, 및 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 연장된 제2 측면을 포함하는 비등각 프리즘, 상기 비등각 프리즘 상에 배치된 에칭 스토퍼, 및 상기 에칭 스토퍼 상에 배치되고, 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 배치된 흡수 패턴을 포함한다.
상기 발광 소자는 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 발광층을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극 상에 배치되고 상기 제1 전극의 상면을 부분적으로 노출하는 개구를 구비하는 뱅크층을 더 포함하고, 상기 발광층은 상기 개구에 배치될 수 있다.
상기 제1 기판과 대향하고 상기 발광 소자 상에 배치된 제2 기판을 더 포함하고, 상기 제2 기판은 상기 발광 소자를 밀봉하고, 상기 광 제어 부재는 상기 제2 기판 상에 배치될 수 있다.
상기 발광 소자 상에 배치되고 상기 발광 소자를 밀봉하는 봉지층을 더 포함하고, 상기 광 제어 부재는 상기 봉지층 상에 배치될 수 있다.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 광 제어 부재를 형성하는 단계; 및 상기 광 제어 부재와 표시 패널을 합착하는 단계를 포함하고, 상기 광 제어 부재를 형성하는 단계는 기판 상에, 상기 기판의 일면을 기준으로, 제1 각도로 연장된 제1 측면, 및 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 연장된 제2 측면을 포함하는 비등각 프리즘을 형성하는 단계, 상기 비등각 프리즘 상에 에칭 스토퍼를 형성하는 단계, 및 상기 에칭 스토퍼 상, 및 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 흡수 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 비등각 프리즘은 레진을 포함하고, 상기 비등각 프리즘을 형성하는 단계는 상기 비등각 프리즘을 임프린트(Imprint) 방식으로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 에칭 스토퍼를 형성하는 단계는 상기 에칭 스토퍼를 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 방식, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 또는 스퍼터링(Sputtering) 방식으로 진행될 수 있다.
상기 에칭 스토퍼 상, 및 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 흡수 패턴을 형성하는 단계는 상기 에칭 스토퍼의 전면에 걸쳐 흡수 패턴 물질을 형성한 뒤, 드라이 에칭으로 상기 비등각 프리즘의 상기 제1 측면 상의 상기 에칭 스토퍼를 노출하는 상기 흡수 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 광 제어 부재, 표시 장치 및 이의 제조 방법에 의하면, 원하는 시야각을 쉽게 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 광 제어 부재의 단면도이다.
도 2는 도 1의 광 제어 부재를 지나가는 복수의 광 경로를 나타낸 개략적인 도면이다.
도 3은 도 2의 제1-1 광 경로를 보다 자세히 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 광 제어 부재를 포함하는 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6 내지 도 9는 일 실시예에 따른 광 제어 부재를 포함하는 표시 장치의 제조 방법의 공정 단계별 단면도들이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 광 제어 부재의 단면도이다.
도 11은 도 10의 B 영역을 확대한 도면이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 광 제어 부재의 단면도이다.
도 13은 도 12의 C 영역을 확대한 도면이다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 광 제어 부재의 단면도이다.
도 15는 도 14의 D 영역을 확대한 도면이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 광 제어 부재의 단면도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 18은 도 17의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 19는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 광 제어 부재의 단면도이다.
일 실시예에 따른 광 제어 부재(10)는 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 사용된다. 상기 디스플레이 장치에는 모바일 폰, 스마트 폰, 태블릿 PC(Personal Computer), 및 스마트 워치, 워치 폰, 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia PCAyer), 네비게이션, UMPC(Ultra Mobile PC) 등과 같은 휴대용 전자 장치뿐만 아니라 텔레비전, 노트북, 모니터, 광고판, 사물 인터넷 등의 다양한 전자 장치에 이에 포함될 수 있다. 예시된 실시예에서 광 제어 부재(10)는 차재용 디스플레이 장치에 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 이외 예시된 디스플레이 장치에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 광 제어 부재(10)는 화면을 출사하는 디스플레이 모듈에 결합되어 사용될 수 있다. 상기 디스플레이 모듈은 화상을 생성하여 외부로 출사하는 표시 패널을 포함한다. 상기 표시 패널은 자발광 유기층을 포함하는 유기 표시 패널일 수 있고, 자발광 무기 반도체층을 포함하는 무기 표시 패널, 예컨대 나노 LED, 또는 마이크로 LED일 수 있다. 다른 예로, 상기 표시 패널은 액정 표시 패널일 수도 있다.
광 제어 부재(10)가 예로든 표시 패널 중 어느 하나와 결합된 경우, 광 제어 부재(10)는 상기 표시 패널에서 출사된 광의 경로를 제어하는 부재일 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 패널에서 출사된 광이 가시광선 파장 대역의 광인 경우 광 제어 부재(10)는 가시광선 파장 대역의 광의 경로를 제어하는 부재일 수 있다. 다른 예로, 상기 표시 패널에서 출사된 광이 자외선, 또는 적외선 파장 대역의 광인 경우 광 제어 부재(10)는 각각 자외선, 또는 적외선 파장 대역의 광의 광 경로를 제어하는 부재일 수 있다. 또 다른 예로, 광 제어 부재(10)는 가시광선 파장 대역, 및 이외 파장 대역(자외선, 또는 적외선)을 아우르는 광의 경우를 제어하는 부재일 수도 있다.
일 실시예에 따른 광 제어 부재(10)는 광 제어 기판(11), 광 제어 기판(11) 상에 배치된 비등각 프리즘(13), 비등각 프리즘(13) 상에 배치된 에칭 스토퍼(15), 및 에칭 스토퍼(15) 상에 배치된 흡수 패턴(17)을 포함할 수 있다.
광 제어 기판(11)은 투명 절연 기판일 수 있다. 광 제어 기판(11)은 유리, 또는 석영 등의 리지드 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 제어 기판(11)은 투명 절연 리지드 물질을 포함할 수 있다. 광 제어 기판(11)은 약 1.5의 굴절률을 가질 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 광 제어 기판(11)은 폴리 이미드(PI) 등의 가요성 물질을 포함하는 플렉시블 기판일 수 있다. 이 경우, 광 제어 기판(11)은 벤딩되거나 꺾이거나 접혀지거나 말릴 수 있다.
광 제어 기판(11) 상에는 비등각 프리즘(13)이 배치될 수 있다. 비등각 프리즘(13)은 광 제어 기판(11)의 일면 상에 직접 배치될 수 있다. 비등각 프리즘(13)은 광 제어 기판(11)의 일면에 직접 배치된 제1 프리즘부(13a), 및 제1 프리즘부(13a) 상에 배치된 복수의 제2 프리즘부(13b)를 포함할 수 있다.
제1 프리즘부(13a)의 단면 형상은 직사각형 형상일 수 있다. 이 경우, 제1 프리즘부(13a)의 상면은 복수의 제2 프리즘부(13b)의 배열 방향을 따라 연장되고, 제1 프리즘부(13b)의 측면은 복수의 제2 프리즘부(13b)의 배열 방향과 교차하는 도면상 두께 방향을 따라 연장될 수 있다.
제2 프리즘부(13b)는 광 제어 기판(11)의 일면을 기준으로, 제1 각도(
Figure pat00001
13a)로 연장된 제1 측면(13s1), 및 제1 각도(
Figure pat00002
13a)보다 큰 제2 각도(
Figure pat00003
13b)로 연장된 제2 측면(13s2)을 포함할 수 있다. 제1 각도(
Figure pat00004
13a), 및 제2 각도(
Figure pat00005
13b)는 출사각의 조절을 위한 다양한 설계에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 제2 각도(
Figure pat00006
13b)는 직각 또는 둔각일 수 있고, 제1 각도(
Figure pat00007
13a)는 예각일 수 있다. 제2 각도(
Figure pat00008
13b)는 약 90° 내지 약 110°의 각도 범위, 또는 약 90° 내지 약 100°의 각도 범위, 또는 약 90°일 수 있다. 제1 각도(
Figure pat00009
13a)는 약 30° 내지 약 80°의 각도 범위, 또는 약 60° 내지 약 70°의 각도 범위를 가질 수 있다. 다른 예로, 제2 각도(
Figure pat00010
13b)는 예각일 수 있다. 이 경우에도 제2 각도(
Figure pat00011
13b)는 제1 각도(
Figure pat00012
13a)보다 큰 예각일 수 있다.
제2 프리즘부(13b)의 단면 형상은 삼각형일 수 있다. 즉, 제1 프리즘부(13a)와 접하는 제2 프리즘부(13b)의 저면이 삼각형의 하면, 제2 프리즘부(13b)의 양 측면(13s1, 13s2)가 삼각형의 양 측면을 이룰 수 있다. 제2 각도(
Figure pat00013
13b)가 90°인 경우 제2 프리즘부(13b)의 단면 형상은 직각 삼각형 형상일 수 있다.
복수의 제2 프리즘부(13b)는 일 방향을 따라 배열될 수 있다. 복수의 제2 프리즘부(13b)의 단면 형상은 모두 동일할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
비등각 프리즘(13)은 비등각 프리즘(13)으로 입사되는 광의 경로를 제어하는 역할을 한다. 더욱 구체적으로, 비등각 프리즘(13)에 도달되기 전의 매질보다 큰 굴절률을 가져 비등각 프리즘(13)으로 입사되는 광을 보다 수직 방향으로 진행하도록 광의 경로를 변환시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 비등각 프리즘(13)은 광 제어 기판(11)보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 비등각 프리즘(13)은 약 1.6의 굴절률을 가질 수 있다.
비등각 프리즘(13)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 비등각 프리즘(13)은 예를 들어, 절연성 수지(resin)를 포함하여 이루어질 수 있다. 제1 프리즘부(13a), 및 제2 프리즘부(13b)는 동일한 절연성 수지를 포함할 수 있다. 제1 프리즘부(13a), 및 제2 프리즘부(13b)는 동일한 제조 공정을 통해 동시에, 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 프리즘부(13a), 및 제2 프리즘부(13b)는 임프린트(imprint) 방식을 통해 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 제1 프리즘부(13a)가 광 제어 기판(11)의 일면 상에 먼저 형성되고, 제2 프리즘부(13b)가 먼저 형성된 제1 프리즘부(13a) 상에 순차 형성될 수도 있다. 시간차를 갖고 형성된 제1 프리즘부(13a), 및 제2 프리즘부(13b)의 경계는 공기층 등으로 구분될 수 있지만, 이에 제한되지 않고 동시에 형성된 것처럼 그 경계가 구분되지 않고 일체로 형성될 수도 있다.
비등각 프리즘(13) 상에는 에칭 스토퍼(15)가 배치될 수 있다. 에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 전 표면 상에 일체로 형성되어 배치될 수 있다. 에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 제1 측면(13s1), 제2 측면(13s2), 제1 프리즘부(13a)의 양 측면 상에 배치되어 비등각 프리즘(13)의 전 표면을 커버할 수 있다. 에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 전 표면을 커버함으로써 후술할 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치되는 흡수 패턴(17)을 드라이 에칭 등으로 형성할 때 과식각으로 인해 비등각 프리즘(13) 표면이 손상되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 이와 같은 관점에서 드라이 에칭의 에칭 가스에 대해 에칭 스토퍼(15)의 식각비가 흡수 패턴(17)의 식각비보다 낮은 것이 바람직하며 이들의 식각비 차이인 선택비가 클수록 에칭 스토퍼(15)의 비등각 프리즘(13) 표면 보호 기능을 더욱 잘할 수 있다.
예를 들어, 에칭 스토퍼(15)는 후술할 흡수 패턴(17)의 물질보다 흡수 패턴(17)의 에칭에 이용되는 에칭 가스에 대한 식각비가 낮은 ITO, ZrOx, HfOx, 또는 Al2O3 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 제1 측면(13s1) 상에 배치되어 표시 패널로부터 출사되는 광이 비등각 프리즘(13)보다 에칭 스토퍼(15)에 먼저 도달할 수 있다. 비등각 프리즘(13)의 광의 수직 방향으로의 유도 기능을 고려할 때, 에칭 스토퍼(15) 역시 광의 경로 상에 위치하기 때문에, 비등각 프리즘(13)의 굴절률과 동일하거나 그보다 더 큰 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 관점에서 에칭 스토퍼(15)의 굴절률은 비등각 프리즘(13)의 예시된 굴절률인 1.6과 동일하거나 그보다 클 수 있다. 흡수 패턴(17)의 물질보다 흡수 패턴(17)의 에칭에 이용되는 에칭 가스에 대한 식각비가 낮도록 선택된 ITO, ZrOx, HfOx, 또는 Al2O3는 각각 굴절률이 1.8, 2.2, 1.9, 및 1.7이므로 이와 같은 조건을 만족할 수 있다.
에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 표면 상에 원자층 증착 방식 (Atomic Layer Deposition, ALD)을 통해 형성될 수 있다. 이와 같은 방식을 통해 에칭 스토퍼(15)를 비등각 프리즘(13)의 표면 상에 형성하면 에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 표면의 형상을 컨포말하게 반영할뿐만 아니라, 영역별로 동일한 두께를 가질 수 있다. 광 경로 상에 위치하는 에칭 스토퍼(15)가 동일한 두께를 가지면 광 제어 부재(10)를 통해 입사된 광의 경로 조절이 더욱 용이해질 수 있다.
비등각 프리즘(13)의 표면의 전면에 배치된 에칭 스토퍼(15) 상에 흡수 패턴(17)이 배치될 수 있다. 흡수 패턴은 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치된 에칭 스토퍼(15) 상에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이 에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 표면의 전면에 배치되어 커버하기 때문에 흡수 패턴(17)은 비등각 프리즘(13)과 직접 접하지 않을 수 있다.
도 4를 참조하여 에칭 스토퍼(15), 및 흡수 패턴(17)에 대해 더욱 상세히 설명한다.
도 4는 도 1의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 4를 참조하면, 도 1에서 상술한 바와 같이 에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 표면 상에 원자층 증착 방식 (Atomic Layer Deposition, ALD)을 통해 형성되어, 영역별로 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 즉, 비등각 프리즘(13)의 제1 측면(13s1) 상에 배치된 부분의 두께(t2)와 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치된 부분의 두께(t3)가 서로 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 비등각 프리즘(13)의 제1 측면(13s1) 상에 배치된 부분의 두께(t2)와 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치된 부분의 두께(t3)는 약 10%, 또는 약 5%, 또는 약 1% 이내의 차이를 가질 수 있다.
또한, 흡수 패턴(17)은 후술할 제조 방법와 같이 컨포말하게 형성된 에칭 스토퍼(15)의 전 표면에 걸쳐 형성된 후, 드라이 에칭될 수 있는데, 비등각 프리즘(13)의 제1 측면(13s1) 상에 배치된 흡수 패턴 물질은 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치된 흡수 패턴 물질 대비 두께 방향으로 얇은 두께를 가져 제거되지만 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치된 흡수 패턴 물질은 적어도 비등각 프리즘(13)의 제1 측면(13s1) 상에 배치된 흡수 패턴 물질이 제거된 후에도 남아 도 1, 및 도 4와 같은 흡수 패턴(17)이 형성된다. 흡수 패턴(17)은 도 4에서와 같이 에칭 스토퍼(15)의 상부 방향 단부로부터 일부 영역을 노출할 수 있다. 상기 노출 영역은 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치된 흡수 패턴 물질 역시도 드라이 에칭으로 인해 일부 제거되어 형성될 수 있다. 상기 노출 영역의 길이 내지 폭(t17)은 제2 두께(t2)보다 클 수 있으나, 작을 수도 있다.
흡수 패턴(17)은 각 비등각 프리즘(13)의 제2 프리즘부(13b)의 제2 측면(13s2)마다 배치될 수 있다. 흡수 패턴(17)은 광 제어 부재(10)로 입사된 광 중 흡수 패턴(17)에 입사된 광을 흡수함으로써 광의 경로를 제어하는 역할을 할 수 있다. 각 제2 프리즘부(13b)의 제2 측면(13s2)의 제2 각도(
Figure pat00014
13b)가 예를 들어 직각인 경우 상술한 바와 같이 에칭 스토퍼(15)의 두께가 각 영역별로 실질적으로 동일하기 때문에, 흡수 패턴(17)은 도면 상 수직 방향을 따라 연장된 형상을 가질 수 있다.
흡수 패턴(17)은 제2 프리즘부(13b)의 제2 측면(13s2)마다 배치되며, 인접한 흡수 패턴(17)들은 일정한 피치(pitch, P)를 가지며 반복 배열될 수 있다. 또한, 흡수 패턴(17)의 연장 길이(t1) 또는 높이는 인접 흡수 패턴(17)들의 피치(P)를 고려하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 흡수 패턴(17)의 연장 길이(t1)는 흡수 패턴(17)들의 피치(P)의 약 1.3배이상, 또는 약 1.2배일 수 있다. 상기한 흡수 패턴(17)의 연장 길이(t1) 수준이어야 설정된 시야각 범위 이상의 광이 광 제어 부재(10)를 통해 출사되는 것을 미연에 방지될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 광 제어 부재(10)는 광의 경로를 변환 관점에서 비등각 프리즘(13)에 도달되기 전의 매질보다 큰 굴절률을 가질 수 있고 이는 흡수 패턴(17)의 연장 길이(t1)를 크게 늘리지 않아도 비등각 프리즘(13)을 지나면서 광이 수직 방향으로 변환되어 흡수 패턴(17)의 연장 길이(t1)를 줄일 수 있다. 흡수 패턴(17)의 연장 길이(t1)를 줄이면 흡수 패턴(17)을 통해 흡수되는 광량이 줄어, 광 제어 부재(10)의 전반적인 투과율을 높일 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 흡수 패턴(17)의 광 흡수 과정, 및 비등각 프리즘(13)의 광 경로 제어 과정을 보다 자세히 상술한다.
도 2는 도 1의 광 제어 부재를 지나가는 복수의 광 경로를 나타낸 개략적인 도면이다.
도 2를 참조하면, 예시적인 실시예에서 광 제어 부재(10)의 하부 상에 접착 부재(AM) 또는 점착 부재가 배치되고 접착 부재(AM)의 하부 상에 유리 기판(UG)이 부착되어 있다. 접착 부재(AM)는 광 제어 부재(10)와 유리 기판(UG)을 결합하는 역할을 한다. 접착 부재(AM)는 유리 기판(UG)을 통해 진행되는 광을 손실없이 광 제어 부재(10)로 전달시켜야 하기 때문에 광 투명 접착 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 접착 부재(AM)는 광 투명 접착제(OCA) 또는 광 투명 수지(OCR)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2에서, 설명의 편의를 위해 유리 기판(UG)의 굴절률을 1.5, 접착 부재(AM)의 굴절률을 1.5, 광 제어 부재(10)의 비등각 프리즘(13)의 굴절률을 1.6, 광 제어 기판(11)의 굴절률을 1.5, 광 제어 기판(11) 상부의 공기층(Air)의 굴절률을 1.0으로 예시한다.
유리 기판(UG)을 통해 입사된 광(L11, L12, L21, L22)은 순차적으로 유리 기판(UG), 및 접착 부재(AM)를 통과하는데, 유리 기판(UG)과 접착 부재(AM)의 굴절률이 동일하므로 각 계면 상에서 광(L11, L12, L21, L22)은 굴절이 일어나지 않을 수 있다.
제1-1 광(L11), 및 제1-2 광(L12)은 각각 흡수 패턴(17)으로 입사된다. 흡수 패턴(17)으로 입사된 광(L11, L12)은 도 1에서 상술한 바와 같이 흡수 패턴(17)을 통해 흡수되어 소멸될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명을 위해 도 3이 참조된다.
도 3은 도 2의 제1-1 광 경로를 보다 자세히 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 흡수 패턴(17)은 복수의 층을 가지며, 복수의 층은 금속층, 및 절연층 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 흡수 패턴(17)은 금속층, 및 절연층이 교번하여 배치된 복수의 층을 포함할 수 있다. 도 3에서는 흡수 패턴(17)이 에칭 스토퍼(15)의 측면 상에 직접 배치된 제1 금속층(171), 제1 금속층(171) 상에 직접 배치된 절연층(173), 및 절연층(173) 상에 직접 배치된 제2 금속층(175)을 예시하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
금속층(171, 173)은 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 금속층(171)과 제2 금속층(175)은 동일한 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 예시된 실시예에서 제1 금속층(171)과 제2 금속층(175)은 각각 탄탈륨(Ta)을 포함하여 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
흡수 패턴(17)을 향해 입사되는 제1-1 광(L11)은 제2 금속층(175)에서 반사되거나 제2 금속층(175)을 통과하여 절연층(173)을 통과하고 제1 금속층(171)에서 반사될 수 있다. 제1 금속층(171), 및 제2 금속층(175)의 간격, 즉 절연층(173)의 폭 또는 두께는 제2 금속층(175)에서 바로 반사된 광, 및 제2 금속층(175)을 통과하여 절연층(173)을 통과하고 제1 금속층(171)에서 반사된 광 간의 상쇄 간섭 조건의 경로차를 고려하여 설정될 수 있다.
절연층(173)의 폭 또는 두께가 제2 금속층(175)에서 바로 반사된 광, 및 제2 금속층(175)을 통과하여 절연층(173)을 통과하고 제1 금속층(171)에서 반사된 광 간의 상쇄 간섭 조건의 경로차를 고려하여 설정되면 예를 들어 제2 금속층(175)에서 바로 반사된 광의 시간별(x 축) 진폭(y 축)은 제2 금속층(175)을 통과하여 절연층(173)을 통과하고 제1 금속층(171)에서 반사된 광 의 시간별(x 축) 진폭(y 축)과 동일한 양을 갖되, 부호가 반대일 수 있다. 즉, 제2 금속층(175)에서 바로 반사된 광과 제2 금속층(175)을 통과하여 절연층(173)을 통과하고 제1 금속층(171)에서 반사된 광은 서로 상쇄되어 흡수될 수 있다.
일 실시예에 따른 광 제어 부재(10)를 통과한 광의 출사각(
Figure pat00015
1), 또는 시야각은 약 0° 내지 약 30° 범위에서 설정될 수 있다. 제2-1 광(L21)은 제2-2 광(L22)의 입사각(
Figure pat00016
4)보다 큰 입사각(
Figure pat00017
3)을 갖고 유리 기판(UG)에 입사된다. 제2-1 광(L21), 및 제2-2 광(L22)은 유리 기판(UG)과 공기 간 계면에서 보다 상부 방향으로 굴절되어 진행되고 유리 기판(UG)과 접착 부재(AM)의 계면에서 굴절없이 진행되다가 광 제어 부재(10)로 입사된다.
광 제어 부재(10)의 비등각 프리즘(13)은 하부의 접착 부재(AM)보다 굴절률이 크기 때문에 광 제어 부재(10)로 입사된 제2-1 광(L21), 및 제2-2 광(L22)은 각각 상부 방향으로 보다 굴절되어 비등각 프리즘(13)과 광 제어 기판(11)의 계면을 향해 진행된다. 비등각 프리즘(13)과 광 제어 기판(11)의 계면에서는 광 제어 기판(11)의 굴절률이 비등각 프리즘(13)의 굴절률보다 작기 때문에 보다 하부 방향으로 굴절된다. 광 제어 기판(11)을 통과한 제2-1 광(L21), 및 제2-2 광(L22)은 각각 광 제어 기판(11)과 공기층(Air)의 계면에서 보다 하부 방향으로 굴절되어 출사된다. 이 때 제2-1 광(L21) 및 제2-2 광(L22)의 출사각(
Figure pat00018
1)이 약 0° 내지 약 30° 범위에 있기 위해서는 입사각 범위가 약 7.6° 내지 약 69.4° 범위에서 설정될 수 있다.
비등각 프리즘(13)을 미포함하는 경우, 출사각(
Figure pat00019
1)이 약 0° 내지 약 30° 범위에 있기 위해서 입사각 범위가 이와 동일한 범위인 약 0° 내지 약 30° 범위에 있어야 하는데, 비등각 프리즘(13)을 포함하는 본 실시예의 경우 상기 경우에 비해 입사각 범위가 크게 늘어나, 입사 영역이 늘어난다. 이로 인해, 더 큰 입사 영역에서 입사된 광을 수용하므로 광 투과율이 개선될 수 있다.
뿐만 아니라, 도 1에서 상술한 바와 같이 흡수 패턴(17)의 연장 길이(t1)를 크게 늘리지 않아도 비등각 프리즘(13)을 지나면서 광이 수직 방향으로 변환되어 흡수 패턴(17)의 연장 길이(t1)를 줄일 수 있다. 흡수 패턴(17)의 연장 길이(t1)를 줄이면 흡수 패턴(17)을 통해 흡수되는 광량이 줄어, 광 제어 부재(10)의 전반적인 투과율을 높일 수 있다.
이하, 일 실시예에 따른 광 제어 부재를 포함하는 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서 이미 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호로서 지칭하고, 그 설명을 생략하거나 간략화한다.
도 5는 일 실시예에 따른 광 제어 부재를 포함하는 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 6 내지 도 9는 일 실시예에 따른 광 제어 부재를 포함하는 표시 장치의 제조 방법의 공정 단계별 단면도들이다.
먼저 도 5, 및 도 6과 함께 도 1을 참조하면, 광 제어 기판(11) 상에, 광 제어 기판(11)의 일면을 기준으로, 제1 각도(
Figure pat00020
13a)로 연장된 제1 측면(13s1), 및 제1 각도(
Figure pat00021
13a)보다 큰 제2 각도(
Figure pat00022
13b)로 연장된 제2 측면(13s2)을 포함하는 비등각 프리즘(13)을 형성(S10)한다.
비등각 프리즘(13)의 구성, 형상, 기능, 및 물질에 대해서는 상술한 바 중복된 설명은 생략하기로 한다.
비등각 프리즘(13)은 비등각 프리즘(13)으로 입사되는 광의 경로를 제어하는 역할을 한다. 더욱 구체적으로, 비등각 프리즘(13)에 도달되기 전의 매질보다 큰 굴절률을 가져 비등각 프리즘(13)으로 입사되는 광을 보다 수직 방향으로 진행하도록 광의 경로를 변환시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 비등각 프리즘(13)은 광 제어 기판(11)보다 큰 굴절률을 가질 수 있다. 비등각 프리즘(13)은 약 1.6의 굴절률을 가질 수 있다.
비등각 프리즘(13)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 비등각 프리즘(13)은 예를 들어, 절연성 수지(resin)를 포함하여 이루어질 수 있다. 제1 프리즘부(13a), 및 제2 프리즘부(13b)는 동일한 절연성 수지를 포함할 수 있다. 제1 프리즘부(13a), 및 제2 프리즘부(13b)는 동일한 제조 공정을 통해 동시에, 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 프리즘부(13a), 및 제2 프리즘부(13b)는 임프린트(imprint) 방식을 통해 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 제1 프리즘부(13a)가 광 제어 기판(11)의 일면 상에 먼저 형성되고, 제2 프리즘부(13b)가 먼저 형성된 제1 프리즘부(13a) 상에 순차 형성될 수도 있다. 시간차를 갖고 형성된 제1 프리즘부(13a), 및 제2 프리즘부(13b)의 경계는 공기층 등으로 구분될 수 있지만, 이에 제한되지 않고 동시에 형성된 것처럼 그 경계가 구분되지 않고 일체로 형성될 수도 있다.
이어서, 도 5, 및 도 7을 참조하면, 비등각 프리즘(13) 상에 에칭 스토퍼(15)를 형성(S20)한다.
에칭 스토퍼(15)의 배치, 물질, 및 기능에 대해서는 상술한 바 중복된 설명은 생략하기로 한다.
에칭 스토퍼(15)는 흡수 패턴(17)의 물질보다 흡수 패턴(17)의 에칭에 이용되는 에칭 가스에 대한 식각비가 낮은 ITO, ZrOx, HfOx, 또는 Al2O3 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 제1 측면(13s1) 상에 배치되어 표시 패널로부터 출사되는 광이 비등각 프리즘(13)보다 에칭 스토퍼(15)에 먼저 도달할 수 있다. 비등각 프리즘(13)의 광의 수직 방향으로의 유도 기능을 고려할 때, 에칭 스토퍼(15) 역시 광의 경로 상에 위치하기 때문에, 비등각 프리즘(13)의 굴절률과 동일하거나 그보다 더 큰 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 관점에서 에칭 스토퍼(15)의 굴절률은 비등각 프리즘(13)의 예시된 굴절률인 1.6과 동일하거나 그보다 클 수 있다. 흡수 패턴(17)의 물질보다 흡수 패턴(17)의 에칭에 이용되는 에칭 가스에 대한 식각비가 낮도록 선택된 ITO, ZrOx, HfOx, 또는 Al2O3는 각각 굴절률이 1.8, 2.2, 1.9, 및 1.7이므로 이와 같은 조건을 만족할 수 있다.
에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 표면 상에 원자층 증착 방식 (Atomic Layer Deposition, ALD)을 통해 형성될 수 있다. 이와 같은 방식을 통해 에칭 스토퍼(15)를 비등각 프리즘(13)의 표면 상에 형성하면 에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 표면의 형상을 컨포말하게 반영할뿐만 아니라, 영역별로 동일한 두께를 가질 수 있다. 광 경로 상에 위치하는 에칭 스토퍼(15)가 동일한 두께를 가지면 광 제어 부재(10)를 통해 입사된 광의 경로 조절이 더욱 용이해질 수 있다.
이어서, 도 5, 도 8, 및 도 9과 함께 도 1을 참조하면, 에칭 스토퍼(15) 상, 및 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 흡수 패턴(17)을 형성(S30)한다.
흡수 패턴(17) 형성 단계(S30)는 흡수 패턴 물질(17a)을 에칭 스토퍼(15) 상에 형성하는 단계, 및 에칭 스토퍼(15)의 상에 형성된 흡수 패턴 물질(17a)을 에칭하는 단계를 포함할 수 있다.
흡수 패턴 물질(17a)을 에칭 스토퍼(15) 상에 형성하는 단계는 흡수 패턴 물질(17a)을 에칭 스토퍼(15)의 전 표면에 걸쳐 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
흡수 패턴 물질(17a)을 에칭 스토퍼(15) 상에 형성하는 단계는 원자층 증착 방식 (Atomic Layer Deposition, ALD)을 통해 수행될 수 있다. 흡수 패턴 물질(17a)은 상기 방식으로 형성되기 때문에 에칭 스토퍼(15)의 표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 두께를 갖고 형성되며, 에칭 스토퍼(15)의 표면을 컨포말하게 반영할 수 있다.
흡수 패턴 물질(17a)을 에칭 스토퍼(15)의 전 표면에 걸쳐 형성한 후, 에칭 스토퍼(15)의 전 표면에 걸쳐 형성된 흡수 패턴 물질(17a)을 에칭한다. 흡수 패턴 물질(17a)을 에칭하는 단계는 드라이 에칭 단계를 포함할 수 있다. 상기 드라이 에칭은 염소(Cl2), 및 불소(F2) 등의 에칭 가스를 이용하여 진행될 수 있다.
에칭 스토퍼(15)는 비등각 프리즘(13)의 전 표면을 커버함으로써 상기 공정에서 에칭 가스에 인한 과식각으로 인해 비등각 프리즘(13) 표면이 손상되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 이와 같은 관점에서 드라이 에칭의 에칭 가스에 대해 에칭 스토퍼(15)의 식각비가 흡수 패턴(17)의 식각비보다 낮은 것이 바람직하며 이들의 식각비 차이인 선택비가 클수록 에칭 스토퍼(15)의 비등각 프리즘(13) 표면 보호 기능을 더욱 잘할 수 있다.
상술한 바와 같이 비등각 프리즘(13)의 제1 측면(13s1) 상에 배치된 흡수 패턴 물질은 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치된 흡수 패턴 물질 대비 두께 방향으로 얇은 두께를 가져 제거되지만 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치된 흡수 패턴 물질은 적어도 비등각 프리즘(13)의 제1 측면(13s1) 상에 배치된 흡수 패턴 물질이 제거된 후에도 남아 도 1, 및 도 4와 같은 흡수 패턴(17)이 형성된다. 흡수 패턴(17)은 도 4에서와 같이 에칭 스토퍼(15)의 상부 방향 단부로부터 일부 영역을 노출할 수 있다. 상기 노출 영역은 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치된 흡수 패턴 물질 역시도 드라이 에칭으로 인해 일부 제거되어 형성될 수 있다. 상기 노출 영역의 길이 내지 폭(t17)은 제2 두께(t2)보다 클 수 있으나, 작을 수도 있다.
이어서, 광 제어 부재(10)와 표시 패널을 합착(S40)한다.
상기 표시 패널은 자발광 유기층을 포함하는 유기 표시 패널일 수 있고, 자발광 무기 반도체층을 포함하는 무기 표시 패널, 예컨대 나노 LED, 또는 마이크로 LED일 수 있다. 다른 예로, 상기 표시 패널은 액정 표시 패널일 수도 있다.
광 제어 부재(10)와 상기 표시 패널은 결합 부재 또는 광 투명 접착 부재를 통해 상호 결합될 수 있다. 상기 광 투명 접착 부재는 광 투명 접착제(OCA), 또는 광 투명 수지(OCR)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 일 실시예에 따른 광 제어 부재의 다른 실시예에 대해 설명한다.
도 10은 다른 실시예에 따른 광 제어 부재의 단면도이고, 도 11은 도 10의 B 영역을 확대한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 광 제어 부재(10_1)는 에칭 스토퍼(15_1), 및 흡수 패턴(17_1)의 상부에 위치하는 표면 또는 상면에 각각 요철 형상을 더 포함한다는 점에서 도 1에 따른 실시예와 상이하다.
더욱 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 상기 요철 형상은 흡수 패턴을 형성하기 위해 드라이 에칭할 때, 흡수 패턴(17_1), 및 에칭 스토퍼(15_1)에 각각 형성된 것일 수 있다.
도 9에서 상술한 바와 같이 흡수 패턴(17_1)에 대한 에칭 가스의 선택비는 에칭 스토퍼(15_1)에 대한 에칭 가스의 선택비보다 좋을 수 있다. 이로 인해, 에칭 스토퍼(15_1)의 표면 요철 깊이(d1)는 흡수 패턴(17_1)의 표면 요철 깊이(d2)보다 작을 수 있다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 광 제어 부재의 단면도이고, 도 13은 도 12의 C 영역을 확대한 도면이다.
도 12, 및 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 광 제어 부재(10_2)는 에칭 스토퍼(15_2)가 원자층 증착 방식 (Atomic Layer Deposition, ALD)이 아닌, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 또는 스퍼터링(Sputtering) 방식으로 형성되어 에칭 스토퍼(15_2)가 전체에 걸쳐 비균일한 두께를 가진다는 점에서 도 1에 따른 실시예와 상이하다.
더욱 구체적으로 설명하면, 비등각 프리즘(13)의 제1 측면(13s1) 상에서의 에칭 스토퍼(15_2)의 두께(t4)가 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에서의 에칭 스토퍼(15_2)의 두께(t3)보다 클 수 있다.
나아가, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 또는 스퍼터링(Sputtering) 방식으로 에칭 스토퍼(15_2)를 형성하면, 가 원자층 증착 방식 (Atomic Layer Deposition, ALD) 대비, 스텝 커버리지(Step Coverage)(일면 하부 구조물의 단차를 반영하는 정도)가 낮아 비등각 프리즘(13)의 단부나 절곡 지점에서 에칭 스토퍼(15_2)는 하부 구조물의 단부 형상, 및 절곡 지점 형상을 그대로 반영하지 않고 외측으로 볼록한 실질적인 곡면 형상을 가질 수 있다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 광 제어 부재의 단면도이고, 도 15는 도 14의 D 영역을 확대한 도면이다.
도 14, 및 도 15를 참조하면, 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치된 에칭 스토퍼(15_3)가 서로 다른 두께를 가진다는 점에서 도 12, 및 도 13에 따른 실시예와 상이하다.
더욱 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 배치된 에칭 스토퍼(15_3)가 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 즉, 비등각 프리즘(13)의 단부와 더 가까운 영역(도면상 상부 영역)에 배치된 에칭 스토퍼(15_3)의 두께(t5)는 비등각 프리즘(13)의 단부와 더 먼 영역(도면상 하부 영역)에 배치된 에칭 스토퍼(15_3)의 두께(t3)보다 클 수 있다. 이는 상술한 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 또는 스퍼터링(Sputtering) 방식으로 에칭 스토퍼(15_2)를 형성할 때 증착 장치가 상부에서 증착 물질을 분사하면서 비등각 프리즘(13)의 단부와 더 가까운 영역(도면상 상부 영역)부터 상기 증착 물질(본 실시예에서 에칭 스토퍼 물질)이 증착되고, 이로 인해 증착된 상기 증착 물질에 막혀 해당 영역의 하부 영역에는 적은 양의 증착 물질이 증착되는 것에 기인할 수 있다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 광 제어 부재의 단면도이다.
도 16을 참조하면, 본 실시예에 따른 광 제어 부재(10_4)는 에칭 스토퍼(15_4)가 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2)을 부분적으로 노출한다는 점에서 도 14, 및 도 15의 실시예와 상이하다.
더욱 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 광 제어 부재(10_4)는 에칭 스토퍼(15_4)가 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2)을 부분적으로 노출하고, 노출된 부분에는 흡수 패턴(17_3)이 직접 비등각 프리즘(13)의 제2 측면(13s2) 상에 접할 수 있다.
이하, 상술한 광 제어 부재를 포함하는 표시 장치에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서 이미 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호로서 지칭하고, 그 설명을 생략하거나 간략화한다.
도 17은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이고, 도 18은 도 17의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 17. 및 도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(100)는 광 제어 부재(10')를 포함하는 표시 장치(100)일 수 있다. 표시 장치(100)는 표시 모듈(20), 표시 모듈(20)과 광 제어 부재(10')의 사이에 배치되어 표시 모듈(20), 및 광 제어 부재(10')를 결합하는 결합 부재(30)를 더 포함할 수 있다.
광 제어 부재(10')는 도 1에서 상술한 광 제어 부재(10)와 실질적으로 동일한 구성일 수 있다. 기술적 사상을 벗어나지 않는 한, 본 실시예에 따른 광 제어 부재(10')는 도 10의 광 제어 부재(10_1), 도 12의 광 제어 부재(10_2), 도 14의 광 제어 부재(10_3), 또는 도 16의 광 제어 부재(10_4) 중 하나가 적용될 수도 있다.
실시예들에서, 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)은 서로 다른 방향으로 상호 교차한다. 도 17의 사시도에서는 설명의 편의상 표시 장치(100)의 가로 방향인 제1 방향(DR1)과 표시 장치(100)의 세로 방향인 제2 방향(DR2)이 정의되어 있다. 다만, 실시예에서 언급하는 방향은 상대적인 방향을 언급한 것으로 이해되어야 하며, 실시예는 언급한 방향에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 자발광 유기층을 포함하는 유기 표시 패널을 포함하는 유기 발광 표시 장치일 수 있다.
표시 장치(100)는 화상을 표시하는 표시 영역(DA), 및 표시 영역(DA)의 주변에 배치된 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(DA)은 복수의 화소들을 포함할 수 있다.
표시 장치(100)의 평면 형상은 직사각형 형상으로 적용될 수 있지만, 이에 제한되지 않고 표시 장치(100)의 평면 형상으로 정사각형, 원형, 타원형, 또는 기타 다각형이 적용될 수 있음은 물론이다.
표시 모듈(20)은 제1 기판(21)과 제1 기판(21) 상에 배치된 복수의 발광 소자를 포함한다.
제1 기판(21)은 절연 기판일 수 있다. 제1 기판(21)은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(21)은 유리, 석영 등과 같은 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 제1 기판(21)은 리지드 기판일 수 있다. 그러나, 제1 기판(21)이 상기 예시된 것에 제한되는 것은 아니고, 제1 기판(21)은 폴리이미드 등과 같은 플라스틱을 포함할 수도 있고, 휘어지거나, 벤딩되거나, 폴딩되거나, 롤링될 수 있는 플렉시블한 특성을 가질 수도 있다.
제1 기판(21)의 일면 상에는 복수의 화소 전극(22)이 배치될 수 있다. 각 화소 전극(22)은 상기 화소마다 배치될 수 있다. 이웃하는 상기 화소의 화소 전극(22)은 서로 분리되어 있을 수 있다. 제1 기판(21)과 화소 전극(22) 사이에는 각 화소 전극(22)을 구동하는 회로층(미도시)이 배치될 수 있다. 회로층은 복수의 박막 트랜지스터와 커패시터 등을 포함할 수 있다.
화소 전극(22)은 발광 소자(또는 발광 다이오드)의 제1 전극, 예컨대 애노드 전극일 수 있다. 화소 전극(22)은 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide: ITO), 인듐-아연-산화물(Indium-Zinc-Oxide: IZO), 산화아연(Zinc Oxide: ZnO), 산화인듐(Induim Oxide: In2O3)의 일함수가 높은 물질층과 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 납(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca) 또는 이들의 혼합물 등과 같은 반사성 물질층이 적층된 적층막 구조를 가질 수 있다. 일함수가 높은 물질층이 반사성 물질층보다 위층에 배치되어 발광층(24)에 가깝게 배치될 수 있다. 화소 전극(22)은 ITO/Mg, ITO/MgF, ITO/Ag, ITO/Ag/ITO의 복수층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 기판(21)의 일면 상에는 상기 화소의 경계를 따라 뱅크층(23)이 배치될 수 있다. 뱅크층(23)은 화소 전극(22) 상에 배치되며, 화소 전극(22)을 노출하는 개구를 포함할 수 있다. 뱅크층(23)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(polyphenylenesulfides resin) 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 뱅크층(23)은 무기 물질을 포함할 수도 있다.
뱅크층(23)이 노출하는 화소 전극(22) 상에는 발광층(24)이 배치된다. 표시 장치가 유기 발광 표시 장치인 일 실시예에서, 발광층(24)은 유기 물질을 포함하는 유기층을 포함할 수 있다. 상기 유기층은 유기 발광층(24)을 포함하며, 경우에 따라 발광을 보조하는 보조층으로서 정공 주입/수송층 및/또는, 전자 주입/수송층을 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 표시 장치가 마이크로 LED 표시 장치, 나노 LED 표시 장치 등인 경우, 발광층(24)은 무기 반도체와 같은 무기 물질을 포함할 수 있다.
발광층(24) 상에는 공통 전극(25)이 배치될 수 있다. 공통 전극(25)은 발광층(24)과 접할 뿐만 아니라, 뱅크층(23)의 상면에도 접할 수 있다.
공통 전극(25)은 각 상기 화소의 구별없이 연결되어 있을 수 있다. 공통 전극(25)은 상기 화소의 구별없이 전면적으로 배치된 전면 전극일 수 있다. 공통 전극(25)은 발광 다이오드의 제2 전극, 예컨대 캐소드 전극일 수 있다.
공통 전극(25)은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag, Pt, Pd, Ni, Au Nd, Ir, Cr, BaF, Ba 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물 등)과 같은 일함수가 작은 물질층을 포함할 수 있다. 공통 전극(25)은 상기 일함수가 작은 물질층 상에 배치된 투명 금속 산화물층을 더 포함할 수 있다.
화소 전극(22), 발광층(24) 및 공통 전극(25)은 발광 소자(예컨대, 유기 발광 소자)를 구성할 수 있다. 발광층(24)에서 발광한 빛은 공통 전극(25)을 통해 상측 방향으로 출사될 수 있다.
공통 전극(25) 상부에는 박막 봉지 구조물(27)이 배치될 수 있다. 박막 봉지 구조물(27)은 봉지 기판 또는 제2 기판을 포함할 수 있다. 상기 봉지 기판은 절연 기판일 수 있다. 상기 봉지 기판은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 봉지 기판은 유리, 석영 등과 같은 투명한 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 봉지 기판은 리지드 기판일 수 있다. 상기 봉지 기판은 제1 기판(21)과 동일한 기판이 사용될 수도 있지만, 물질, 두께, 투과율 등이 상이할 수도 있다. 예를 들어, 상기 봉지 기판은 제1 기판(21)보다 높은 투과율을 가질 수 있다. 상기 봉지 기판은 제1 기판(21)보다 두꺼울 수도 있고, 그보다 얇을 수도 있다.
그러나, 상기 봉지 기판이 상기 예시된 것에 제한되는 것은 아니고, 상기 봉지 기판은 폴리이미드 등과 같은 플라스틱을 포함할 수도 있고, 휘어지거나, 벤딩되거나, 폴딩되거나, 롤링될 수 있는 플렉시블한 특성을 가질 수도 있다.
박막 봉지 구조물(27)과 제1 기판(21)의 사이에는 실링 부재(26)가 배치될 수 있다. 실링 부재(26)는 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 실링 부재(26)는 뱅크층(23)의 상면과 박막 봉지 구조물(27)의 사이에 배치되고 나아가 뱅크층(23)의 상면, 및 박막 봉지 구조물(27)과 직접 접해 제1 기판(21)과 박막 봉지 구조물(27)을 결합시킬 수 있다.
박막 봉지 구조물(27) 상에는 상술한 광 제어 부재(10')가 배치될 수 있다. 광 제어 부재(10')와 박막 봉지 구조물(27)의 사이에는 결합 부재(30)가 배치될 수 있다. 광 제어 부재(10')의 광 제어 기판(11')과 결합 부재(30)의 사이에 비등각 프리즘(13')이 배치되고, 비등각 프리즘(13')과 결합 부재(30) 사이에 에칭 스토퍼(15')가 배치될 수 있다. 결합 부재(30)는 광 제어 부재(10')의 노출된 흡수 패턴(17'), 및 에칭 스토퍼(15')와 직접 접할 수 있다.
도 19는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(100_1)는 표시 모듈(20_1)의 박막 봉지 구조물(28)이 도 18에 따른 박막 봉지 구조물(27)과 상이하다는 점에서 도 18의 실시예와 상이하다.
더욱 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 박막 봉지 구조물(28)은 적어도 하나의 박막 봉지층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 박막 봉지층은 제1 무기막(28a), 유기막(28b) 및 제2 무기막(28c)을 포함할 수 있다. 제1 무기막(28a) 및 제2 무기막(28c)은 각각 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 또는 실리콘 산질화물 등을 포함할 수 있다. 유기막(28b)은 아크릴계 수지(polyacrylates resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드계 수지(polyamides resin), 폴리이미드계 수지(polyimides rein), 불포화 폴리에스테르계 수지(unsaturated polyesters resin), 폴리페닐렌계 수지(poly phenylenethers resin), 폴리페닐렌설파이드계 수지(polyphenylenesulfides resin) 또는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene, BCB) 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
광 제어 부재(10')와 박막 봉지 구조물(28)의 사이에는 결합 부재(30)가 배치될 수 있다. 결합 부재(30)는 광 제어 부재(10')의 노출된 흡수 패턴(17'), 및 에칭 스토퍼(15')와 직접 접하고, 박막 봉지 구조물(28)의 제2 무기막(28c)과 직접 접할 수 있다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(100_2)는 표시 모듈(20_2)이 액정 표시 패널을 포함하는 액정 표시 장치라는 점에서 도 18에 따른 실시예와 상이하다.
더욱 구체적으로 설명하면 본 실시예에 따른 표시 장치(100_2)는 표시 모듈(20_2)이 액정 표시 패널을 포함하는 액정 표시 장치일 수 있다.
표시 모듈(20_2)은 제1 기판(21), 제1 기판(21)과 대향하는 제2 기판(27), 제1 기판(21) 상에 배치된 뱅크층(23), 뱅크층(23)의 개구 내에 배치된 화소 전극(22'), 제2 기판(27)의 하면 상에 배치된 공통 전극(CME), 및 공통 전극(CME)과 화소 전극(22')의 사이에 배치되고 액정 분자(LC)를 포함하는 액정층(LCL)을 포함할 수 있다.
화소 전극(22')은 뱅크층(23) 상에 배치되고, 뱅크층의 측면들, 및 상면의 일부에 배치된다는 점에서 도 18에 따른 화소 전극(22)과 상이하다.
공통 전극(CME)은 제1 기판(21) 상에 배치되지 않고 제2 기판(27) 상에 배치된다는 점에서 도 18에 따른 공통 전극(CME)과 상이하다.
이외 설명은 도 18에서 상술한 바 중복 설명은 이하 생략하기로 한다.
그 외 설명은 도 4에서 상술한 바 중복 설명은 이하 생략하기로 한다.
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: 광 제어 부재
11: 광 제어 기판
13: 비등각 프리즘
15: 에칭 스토퍼
17: 흡수 패턴
100: 표시 장치
20: 표시 모듈
30: 결합 부재

Claims (21)

  1. 기판;
    상기 기판의 상에 배치되고 상기 기판의 일면을 기준으로, 제1 각도로 연장된 제1 측면, 및 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 연장된 제2 측면을 포함하는 비등각 프리즘;
    상기 비등각 프리즘 상에 배치된 에칭 스토퍼; 및
    상기 에칭 스토퍼 상에 배치되고, 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 배치된 흡수 패턴을 포함하는 광 제어 부재.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 에칭 스토퍼는 상기 비등각 프리즘의 상기 제1 측면, 및 상기 제2 측면 상에 배치되어 상기 비등각 프리즘을 커버하고, 상기 비등각 프리즘은 레진을 포함하는 광 제어 부재.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 에칭 스토퍼는 상기 비등각 프리즘을 완전히 커버하고, 상기 흡수 패턴은 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에서, 상기 에칭 스토퍼와 직접 접하는 광 제어 부재.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 비등각 프리즘의 굴절률은 약 1.6이고, 상기 에칭 스토퍼의 굴절률은 상기 비등각 프리즘의 굴절률보다 크며, 상기 에칭 스토퍼는 ITO, ZrOx, HfOx, 또는 Al2O3 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 광 제어 부재.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 비등각 프리즘은 상기 기판에 접하는 제1 프리즘부, 및 상기 제1 프리즘부로부터 연장된 비등각 단면 형상을 갖는 제2 프리즘부를 포함하는 광 제어 부재.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 프리즘부의 상기 단면 형상은 삼각형을 포함하는 광 제어 부재.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 프리즘부, 및 상기 흡수 패턴은 각각 복수개이고, 상기 복수개의 흡수 패턴은 상기 복수개의 제2 프리즘부의 상기 제2 측면마다 배치되며, 각 상기 흡수 패턴의 두께 방향으로의 높이는 인접한 상기 흡수 패턴의 피치의 1.1배 내지 1.4배인 광 제어 부재.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 흡수 패턴의 표면 높이는 상기 에칭 스토퍼의 표면 높이보다 작은 광 제어 부재.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 비등각 프리즘의 상기 제1 측면 상에 배치된 에칭 스토퍼의 두께는 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 배치된 에칭 스토퍼의 두께와 동일한 광 제어 부재.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 비등각 프리즘의 상기 제1 측면 상에 배치된 에칭 스토퍼의 두께는 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 배치된 에칭 스토퍼의 두께보다 큰 광 제어 부재.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 에칭 스토퍼, 및 상기 흡수 패턴은 각각 표면에 요철을 포함하고, 상기 흡수 패턴의 요철 깊이는 상기 에칭 스토퍼의 요철 깊이보다 큰 광 제어 부재.
  12. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 배치된 발광 소자; 및
    상기 발광 소자 상에 배치된 광 제어 부재를 포함하고,
    상기 광 제어 부재는
    기판,
    상기 기판의 상에 배치되고 상기 기판의 일면을 기준으로, 제1 각도로 연장된 제1 측면, 및 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 연장된 제2 측면을 포함하는 비등각 프리즘,
    상기 비등각 프리즘 상에 배치된 에칭 스토퍼, 및
    상기 에칭 스토퍼 상에 배치되고, 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 배치된 흡수 패턴을 포함하는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 비등각 프리즘은 상기 기판과 상기 발광 소자의 사이에 배치되고,
    상기 에칭 스토퍼는 상기 비등각 프리즘과 상기 발광 소자의 사이에 배치된 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극, 상기 제1 전극과 대향하는 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 발광층을 포함하는 표시 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 전극 상에 배치되고 상기 제1 전극의 상면을 부분적으로 노출하는 개구를 구비하는 뱅크층을 더 포함하고, 상기 발광층은 상기 개구에 배치된 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 기판과 대향하고 상기 발광 소자 상에 배치된 제2 기판을 더 포함하고, 상기 제2 기판은 상기 발광 소자를 밀봉하고, 상기 광 제어 부재는 상기 제2 기판 상에 배치된 표시 장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 발광 소자 상에 배치되고 상기 발광 소자를 밀봉하는 봉지층을 더 포함하고, 상기 광 제어 부재는 상기 봉지층 상에 배치된 표시 장치.
  18. 광 제어 부재를 형성하는 단계; 및
    상기 광 제어 부재와 표시 패널을 합착하는 단계를 포함하고,
    상기 광 제어 부재를 형성하는 단계는 기판 상에, 상기 기판의 일면을 기준으로, 제1 각도로 연장된 제1 측면, 및 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 연장된 제2 측면을 포함하는 비등각 프리즘을 형성하는 단계,
    상기 비등각 프리즘 상에 에칭 스토퍼를 형성하는 단계, 및
    상기 에칭 스토퍼 상, 및 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 흡수 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 비등각 프리즘은 레진을 포함하고, 상기 비등각 프리즘을 형성하는 단계는 상기 비등각 프리즘을 임프린트(Imprint) 방식으로 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 에칭 스토퍼를 형성하는 단계는 상기 에칭 스토퍼를 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 방식, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 또는 스퍼터링(Sputtering) 방식으로 진행되는 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제18 항에 있어서,
    상기 에칭 스토퍼 상, 및 상기 비등각 프리즘의 상기 제2 측면 상에 흡수 패턴을 형성하는 단계는 상기 에칭 스토퍼의 전면에 걸쳐 흡수 패턴 물질을 형성한 뒤, 드라이 에칭으로 상기 비등각 프리즘의 상기 제1 측면 상의 상기 에칭 스토퍼를 노출하는 상기 흡수 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
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