KR20230131317A - 렌즈 어레이 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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KR20230131317A
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김범식
김영찬
정수빈
하영상
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Abstract

렌즈 어레이 및 이를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 표시 패널, 및 표시 패널의 일면 상에 배치되며, 복수의 렌즈 및 렌즈의 골부에 배치된 광 투과 특성 제어층을 포함하는 렌즈 어레이를 포함하되, 광 투과 특성 제어층은 흡광 물질을 포함하고, 광 투과 특성 제어층의 적층 두께는 렌즈의 높이보다 작다.

Description

렌즈 어레이 및 이를 포함하는 표시 장치{Lens array and display device inculding the same}
본 발명은 렌즈 어레이 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로, 구체적으로 렌즈 어레이를 이용하여 무안경 타입으로 입체 영상 또는 시야각별 개별 영상을 제공할 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 이에 따라, 최근에는 액정 표시 장치(LCD: Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시 장치(PDP: Plasma Display Panel), 유기 발광 표시 장치(OLED: Organic Light Emitting Display)와 같은 여러가지 표시 장치가 활용되고 있다.
최근에는 렌즈 어레이를 이용하여 표시 장치의 영상을 표시 장치의 전면의 공간에 분할하여 표시하는 입체 영상 표시 장치와 시야각 제어 표시 장치가 개발되고 있다. 입체 영상 표시 장치는 양안 시차에 따라 입체감을 느끼게 하기 위해 좌안 영상과 우안 영상을 분리하여 표시한다. 시야각 제어 표시 장치는 표시 장치로부터 서로 다른 시야각에 위치하는 사용자들에게 서로 다른 영상을 보여줄 수 있도록 제1 시야각 영상과 제2 시야각 영상을 분리하여 표시한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 크로스토크가 저감된 표시 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 렌즈 골부에서 빛의 비정상 지향을 감소할 수 있는 렌즈 어레이를 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 표시 장치는 표시 패널, 및 상기 표시 패널의 일면 상에 배치되며, 복수의 렌즈 및 상기 렌즈의 골부에 배치된 광 투과 특성 제어층을 포함하는 렌즈 어레이를 포함하되, 상기 광 투과 특성 제어층은 흡광 물질을 포함하고, 상기 광 투과 특성 제어층의 적층 두께는 상기 렌즈의 높이보다 작다.
상기 광 투과 특성 제어층은 상기 렌즈의 적어도 일부를 노출할 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층의 폭은 상기 렌즈 폭의 25% 내지 40%의 범위에 있을 수 있다.
상기 표시 패널은 발광 영역을 포함하는 복수의 화소를 포함하며, 상기 광 투과 특성 제어층은 상기 발광 영역과 비중첩할 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층의 폭은 인접하는 상기 발광 영역의 간격보다 작거나 같을 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층의 흡광 계수는 1.95 X 102 내지 1.95 X 103 M-1·cm-1의 범위에 있을 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층에서, 상기 흡광 물질의 몰 농도는 0.05 내지 0.5M의 범위에 있을 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층은 상기 렌즈의 표면에 직접 접촉할 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층의 고상 굴절률은 상기 렌즈의 고상 굴절률의 0.9배 내지 1배일 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층의 두께는 중심부로부터 에지로 갈수록 작아질 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층의 상면은 평탄할 수 있다.
상기 각 렌즈는 제1 방향으로 연장하고, 상기 복수의 렌즈는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열될 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층은 평면도 상 상기 제1 방향으로 연장하는 라인 형상을 가질 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층은 광 경화성 수지를 더 포함하며, 상기 흡광 물질은 상기 광 경화성 수지 내에 분포할 수 있다.
상기 각 렌즈는 평면도 상 원형 또는 다각형의 섬형의 형상을 가질 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층은 평면도 상 상기 각 렌즈의 주변을 둘러쌀 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층은 상기 복수의 렌즈 상에, 젯팅 공정 또는 니들 도포 공정을 통해 코팅될 수 있다.
상기 흡광 물질은 전기 변색성 물질 또는 광 변색성 물질일 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 렌즈 어레이는 복수의 렌즈를 포함하는 패턴층, 및 상기 렌즈의 골부에 배치된 광 투과 특성 제어층을 포함하되, 상기 광 투과 특성 제어층은 흡광 물질을 포함하고, 상기 광 투과 특성 제어층의 적층 두께는 상기 렌즈의 높이보다 작다.
상기 패턴층은 상기 복수의 렌즈의 하부에 배치되며 상기 복수의 렌즈를 일체로 연결하는 기저부를 더 포함할 수 있다.
상기 패턴층의 하부에 배치된 베이스를 더 포함할 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층의 폭은 상기 렌즈 폭의 25% 내지 40%의 범위에 있을 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층의 흡광 계수는 1.95 X 102 내지 1.95 X 103 M-1·cm-1의 범위에 있을 수 있다.
상기 광 투과 특성 제어층에서, 상기 흡광 물질의 몰 농도는 0.05 내지 0.5M의 범위에 있을 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 렌즈 어레이 및 표시 장치에 의하면, 렌즈 골부에서의 회절, 구면 수차 등을 억제하여, 크로스토크를 줄일 수 있다. 따라서, 표시 화질을 개선할 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 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 9는 도 8의 IX-IX'선을 따라 자른 단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 광 지향 경로를 나타낸 개략도이다.
도 11은 몇몇 실시예에 따른 렌즈 어레이의 광 지향 경로를 나타낸 개략도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 렌즈 어레이의 광 지향 경로를 나타낸 개략도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이다.
도 15는 도 14의 부분 확대도이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이다.
도 17은 도 16의 부분 확대도이다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 21은 도 20의 렌즈 어레이의 부분 평면도이다.
도 22는 광 투과 특성 제어층의 흡광 계수가 렌즈 어레이의 크로스토크에 미치는 영향을 보여주기 위한 영상 이미지들이다.
도 23은 광 투과 특성 제어층의 흡광 계수에 따른 경화 특성을 설명하기 위한 사진들이다.
도 24는 광 투과 특성 제어층의 폭과 렌즈 폭의 비율이 크로스토크에 미치는 영향을 보여주기 위한 영상 이미지들이다.
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. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.
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 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1의 표시 장치의 분해 사시도이다.
이하에서 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)은 서로 다른 방향으로 교차한다. 일 실시예에서, 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)은 수직으로 교차하고, 제1 방향(DR1)은 세로 방향이며, 제2 방향(DR2)은 가로 방향이고, 제3 방향(DR3)은 두께 방향일 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(1)는 동영상이나 정지영상을 표시하는 장치이다. 표시 장치(1)는 표시 화면을 제공하는 모든 전자 장치를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 표시 화면을 제공하는 텔레비전, 노트북, 모니터, 태블릿 PC(Personal Computer), 네비게이션, 차량용 디스플레이, 모바일 폰, 스마트 폰, 전자 시계, 스마트 워치, 워치 폰, 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 게임기, 디지털 카메라, 광고판, 사물 인터넷 등이 표시 장치(1)에 포함될 수 있다.
표시 장치(1)는 위치별로 다른 영상 정보를 제공하는 라이트 필드 표시 장치(Light Field Display Device)일 수 있다. 구체적으로, 표시 장치(1)는 렌즈 어레이(LAR)를 이용하여 표시 패널(PNL)에 표시되는 영상을 표시 장치(1)의 전면의 공간에 분할하여 영상 정보를 제공할 수 있다. 이러한 영상 정보 전달 방식을 적절히 활용함으로써, 표시 장치(1)는 3차원 영상을 제공하는 입체 영상 표시 장치 또는 서로 다른 시야각에 위치하는 사용자들에게 서로 다른 영상들을 보여주는 시야각 제어 표시 장치로 활용될 수 있다.
표시 장치(1)의 평면 형상에는 제한이 없다. 예를 들어, 직사각형, 정사각형, 마름모, 기타 다각형, 원형, 타원형 등 적용되는 분야에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 예시된 표시 장치(1)의 평면 형상은 직사각형으로서, 장변이 제1 방향(DR1)과 나란하게 위치해 있다.
표시 장치(1)는 표시 패널(PNL), 렌즈 어레이(LAR) 및 렌즈 어레이(LAR)를 표시 패널(PNL)에 결합하는 결합 부재(PSA)를 포함할 수 있다.
표시 패널(PNL)은 표시 화면을 제공한다. 예시된 표시 장치(1)에서, 표시 패널(PNL)이 표시 화면을 제공하는 방향은 제3 방향(DR3) 일측(즉, 상부 방향)이다. 표시 패널(PNL)은 표시 장치(1)와 대체로 유사한 평면 형상을 가질 수 있다.
표시 패널(PNL)의 예로는 유기발광 표시 패널, 무기발광 표시 패널, 마이크로 LED 표시 패널, 나노 LED 표시 패널, 양자점 발광 표시 패널, 액정 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 전계방출 표시 패널, 전기영동 표시 패널, 전기습윤 표시 패널 등을 들 수 있다. 이하에서는 표시 패널(PNL)의 일 예로서, 유기발광 표시 패널이 적용된 경우를 예시하지만, 그에 제한되는 것은 아니며, 동일한 기술적 사상이 적용가능하다면 다른 표시 패널(PNL)에도 적용될 수 있다.
표시 패널(PNL)은 표시 장치(1)와 유사한 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(PNL)은 직사각형의 평면 형상을 가질 수 있다.
표시 패널(PNL)은 표시 영역(DPA)과 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 표시 영역(DPA)은 화면이 표시되는 영역이고, 비표시 영역(NDA)은 표시가 이루어지지 않는 영역이다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DPA)의 주변에 배치될 수 있다. 표시 영역(DPA)이 직사각형 형상을 가질 경우, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DPA)의 4변을 둘러싸도록 배치될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DPA)의 일부 변의 외측에만 배치될 수도 있다. 경우에 따라서는 표시 영역(DPA) 내부에 비표시 영역(NDA)이 존재하며, 비표시 영역(NDA)이 표시 영역(DPA)에 의해 둘러싸일 수도 있다.
표시 패널(PNL)은 영상을 표시하기 위해, 데이터 배선들, 스캔 배선들, 및 데이터 배선들과 스캔 배선들에 연결되는 복수의 화소(PX)들을 포함할 수 있다. 복수의 화소(PX)는 복수의 색 화소(PX)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 화소(PX)는 복수의 적색 화소(PX), 복수의 녹색 화소(PX), 복수의 청색 화소(PX)를 포함할 수 있다. 적색 화소(PX), 녹색 화소(PX) 및 청색 화소(PX)는 교대 배열될 수 있다.
화소(PX)들 각각은 적어도 하나의 스캔 배선과 적어도 하나의 데이터 배선에 접속될 수 있다. 화소(PX)들 각각은 구동 트랜지스터 및 적어도 하나의 스위칭 트랜지스터와 같은 박막 트랜지스터와 발광 소자를 포함할 수 있다. 화소(PX)들 각각은 스캔 배선으로부터 스캔 신호가 인가되는 경우 데이터 배선의 데이터 전압을 인가받을 수 있고, 구동 트랜지스터의 게이트 전극에 인가된 데이터 전압에 따라 발광 소자에 구동 전류를 공급함으로써 발광할 수 있다.
표시 패널(PNL)의 일면(표시면) 결합 부재(PSA)가 배치된다. 결합 부재(PSA)는 광학적으로 투명할 수 있다. 결합 부재(PSA)는 예를 들어, 접착 테이프, 접착제, 점착제, 결합 수지 등을 포함할 수 있다.
결합 부재(PSA)의 일면 상에는 렌즈 어레이(LAR)가 배치된다. 렌즈 어레이(LAR)는 결합 부재(PSA)를 통해 표시 패널(PNL)의 일면 상에 부착될 수 있다. 렌즈 어레이(LAR)와 결합 부재(PSA)는 평면도 상 동일한 형상을 가질 수 있다. 결합 부재(PSA)는 렌즈 어레이(LAR)보다 작거나 같은 크기를 가질 수 있다. 결합 부재(PSA)는 렌즈 어레이(LAR)의 외측으로 돌출되지 않는 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
렌즈 어레이(LAR)의 평면 형상은 표시 패널(PNL)의 평면 형상과 실질적으로 동일할 수 있다. 평면도 상 렌즈 어레이(LAR)의 크기는 표시 패널(PNL)의 크기보다 작거나 같을 수 있다. 렌즈 어레이(LAR)는 표시 패널(PNL)의 표시 영역(DPA)을 모두 커버하도록 배치된다. 렌즈 어레이(LAR)는 표시 패널(PNL)의 표시 영역(DPA) 뿐만 아니라, 비표시 영역(NDA)의 일부 또는 전부를 더 커버할 수 있다. 예시된 도면에서는 렌즈 어레이(LAR)가 표시 패널(PNL)의 표시 영역(DPA) 전부와 비표시 영역(NDA)의 일부를 커버하며, 그 외측으로 표시 패널(PNL)의 비표시 영역(NDA)이 렌즈 어레이(LAR)로부터 노출된 경우를 도시하고 있지만, 렌즈 어레이(LAR)의 배치가 이에 제한되는 것은 아니다.
렌즈 어레이(LAR)는 베이스(BS), 베이스(BS) 상에 배치된 패턴층(PT), 패턴층(PT)의 일부 영역 상에 배치된 광 투과 특성 제어층(TCL)을 포함할 수 있다.
베이스(BS)는 투명한 필름일 수 있다. 베이스(BS)는 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리술폰(PSF), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 시클로올레핀 폴리머(COP) 또는 시클로올레핀 코폴리머(COC) 등과 같은 광학 필름에 통상적으로 적용되는 물질로 이루어질 수 있다. 베이스(BS)의 광투과율은 90% 이상일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
패턴층(PT)은 투명한 수지를 포함하여 이루어질 수 있다. 패턴층(PT)은 에폭시아크릴레이트계 수지, 우레탄아크릴레이트계 수지, 실리콘아크릴레이트계 수지 등의 광경화성 수지나 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지 등의 열경화성 수지를 포함하여 이루어질 수 있다. 패턴층(PT)을 구성하는 수지는 90% 이상의 광투과율을 가질 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
패턴층(PT)은 1.5 이상의 고상 굴절률을 가질 수 있다. 나아가, 패턴층(PT)은 1.6 이상의 고상 굴절률을 갖는 고굴절 물질로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 패턴층(PT)은 1.63 내지 1.76의 고상 굴절률을 가질 수 있으며, 바람직하게는 1.65 내지 1.67의 고상 굴절률을 가질 수 있다.
패턴층(PT)은 표면 요철을 포함한다. 패턴층(PT)의 표면은 복수의 철부와 복수의 철부 사이에 배치된 요부를 포함한다. 철부는 그 단면이 볼록한 형상을 가지며, 이하에서는 이러한 볼록 형상을 갖는 패턴부를 렌즈(LNS)로 지칭하기로 한다. 렌즈(LNS) 중 높이가 가장 높은 부분은 렌즈(LNS)의 산부(또는 정상부)로 지칭되고, 렌즈(LNS)에서 가장 낮은 부분으로서 복수의 철부 사이에 위치하는 요부는 렌즈 골부(valley, VLE)로 각각 지칭된다. 렌즈 골부(VLE)는 복수의 렌즈(LNS)의 경계부에 위치한다.
각 렌즈(LNS)는 일 방향으로 연장할 수 있다. 즉, 렌즈(LNS)는 평면도 상 라인 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 각 렌즈(LNS)는 표시 장치(1)의 단변 연장 방향인 제2 방향(DR1)으로 연장할 수 있다. 복수의 렌즈(LNS)들은 각 렌즈(LNS)의 연장 방향과 교차하는 방향으로 배열된다. 예를 들어, 복수의 렌즈(LNS)들은 제1 방향(DR1)을 따라 배열될 수 있다.
각 렌즈(LNS)를 연장 방향에 대해 수직인 방향으로 자른 단면들은 실질적으로 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 렌즈(LNS)의 단면 형상은 원 또는 타원의 일부일 수 있다. 렌즈(LNS)의 단면 형상이 원의 일부일 경우, 반원이거나 중심각이 180°미만인 부채꼴 형상일 수 있다. 일 실시예에서, 렌즈(LNS)는 전반적으로 렌티큘러 렌즈 형상일 수 있다. 렌즈(LNS)의 단면 형상은 삼각형이거나, 기타 다각형일 수도 있다. 즉, 렌즈(LNS)는 전반적으로 프리즘 렌즈 형상일 수 있다.
패턴층(PT)은 렌즈(LNS) 하부에서 복수의 렌즈(LNS)를 일체로 연결하는 기저부(BS)(또는 완화부)를 더 포함할 수 있다. 복수의 골부(VLE)들을 연결한 가상의 면이 렌즈(LNS)와 기저부(BS)의 경계로 정의될 수 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL)은 렌즈 골부(VLE) 상에 배치된다. 렌즈 골부(VLE)가 제2 방향(DR2)을 따라 연장하는 경우, 광 투과 특성 제어층(TCL) 또한 제2 방향(DR2)을 따라 연장한다. 광 투과 특성 제어층(TCL)은 흡광 물질을 포함함으로써, 광 투과 특성을 제어하는 역할을 한다. 흡광 물질은 예를 들어, 블랙 염료나 블랙 안료일 수 있다. 표시 장치 분야에서 블랙 매트릭스에 포함되는 다양한 물질이 흡광 물질로 적용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 흡광 물질은 전기적 신호에 의해 흡광 상태와 투광 상태가 바뀌는 전기 변색성 물질 또는 특정 파장의 빛에 노출되는 정도에 따라 흡광 상태와 투광 상태가 바뀌는 광 변색성 물질일 수 있다. 이처럼, 흡광 물질로 변색성 물질이 적용되는 경우, 2D/3D 전환과 같은 표시 화면의 제공 상태를 제공하기 용이하다.
패턴층(PT)이 기저부(BS)를 포함하는 경우, 광 투과 특성 제어층(TCL)은 렌즈 어레이(LAR) 하부의 구조물, 예를 들어 표시 패널(PNL)의 일면이나 결합 부재(PSA)에 대해 기저부(BS)의 두께 이상 이격될 수 있다. 광 투과 특성 제어층(TCL)에 대한 상세한 설명은 후술된다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 표시 패널(PNL)은 제1 기판(SUB1) 및 제1 기판(SUB1) 상에 배치된 표시층(DPL)을 포함한다. 표시 패널(PNL)은 제1 기판(SUB1)에 대향하는 제2 기판(SUB2), 및 테두리 부위에서 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2)을 결합하는 실링 부재(SEAL)를 더 포함할 수 있다. 제2 기판(SUB2)은 표시층(DPL)의 상면에 대해 이격 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 기판(SUB2)과 표시층(DPL) 사이의 공간은 비워져 있거나, 공기 등과 같은 기체로 채워져 있거나, 수지와 같은 고상의 충진재로 채워질 수 있다. 다른 예로, 제2 기판(SUB2)과 표시층(DPL)의 상면은 서로 접촉할 수도 있다.
제1 기판(SUB1)은 표시층(DPL)이 배치되는 공간을 제공한다. 제1 기판(SUB1)은 절연 기판 또는 반도체 기판일 수 있다. 제1 기판(SUB1)은 리지드(rigid) 기판일 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(SUB1)은 유리를 포함할 수 있다.
표시층(DPL)은 평면도 상 복수의 화소(PX)로 구획될 수 있다. 복수의 화소(PX)는 복수의 색화소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 화소는 교대 배열된 적색 화소, 녹색 화소, 및 청색 화소를 포함할 수 있다.
표시층(DPL)은 회로 소자층과 발광 소자층을 포함할 수 있다. 회로 소자층과 발광 소자층은 제1 기판(SUB1) 상에서 형성되거나, 별도로 제조된 후 제1 기판(SUB1) 상에 부착될 수 있다.
발광 소자층은 화소(PX) 별로 회로 소자층에 의해 구동되며, 발광 소자를 포함하여 구동 전류에 따라 발광한다. 발광 소자층의 발광 방향은 제한되지 않지만, 도 3에서는 제1 기판(SUB1)의 상면이 향하는 방향인 제3 방향(DR3) 일측으로 발광하는 전면 발광 소자가 적용된 경우를 도시한다. 본 실시예에서, 표시 화면은 도 3을 기준으로 표시 장치(1)의 상부에서 관찰된다.
제2 기판(SUB2)은 표시층(DPL)의 상부에서 표시층(DPL)을 보호하는 역할을 한다. 제2 기판(SUB2)은 투습이나 기체 유입을 방지하는 봉지 기판일 수 있다. 제2 기판(SUB2)은 표시층(DPL)의 표시 방향 상에 놓이므로, 투명한 절연 기판이 적용된다. 예를 들어, 제2 기판(SUB2)은 유리를 포함할 수 있다.
실링 부재(SEAL)는 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2)의 테두리 부위에 배치되어 이들을 결합한다. 실링 부재(SEAL)는 표시 패널(PNL)의 측면 방향으로의 투습이나 기체 유입을 방지하기 위해 봉지 기능을 가질 수 있다. 실링 부재(SEAL)는 예를 들어, 프릿이나 광 경화성 수지, 열 경화성 수지 등을 포함할 수 있다.
제1 기판(SUB1), 제2 기판(SUB2), 및 실링 부재(SEAL)에 의해 정의된 내부 공간은 밀봉될 수 있다. 표시층(DPL)은 밀봉된 내부 공간 내에 배치될 수 있다.
렌즈 어레이(LAR)는 결합 부재(PSA)를 통해 제2 기판(SUB2)의 상면 상에 부착된다. 렌즈 어레이(LAR)의 렌즈(LNS) 표면은 제3 방향(DR3) 일측을 향한다.
도 4는 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(2)는 표시층(DPL)의 발광 소자가 제1 기판(SUB1)의 하면을 향하는 방향인 제3 방향(DR3) 타측으로 발광하는 배면 발광 소자가 적용된 점에서 도 3의 실시예와 차이가 있다. 본 실시예에서, 표시 화면은 도 3을 기준으로 표시 장치(2)의 하부에서 관찰된다.
표시층(DPL)으로부터 발광된 빛이 제1 기판(SUB1)을 관통하여 출사되므로, 제1 기판(SUB1)은 투명한 기판으로 이루어진다. 예를 들어, 제1 기판(SUB1)은 유리를 포함할 수 있다.
렌즈 어레이(LAR)는 제1 기판(SUB1)의 하면 상에 부착된다. 렌즈 어레이(LAR)의 렌즈(LNS) 표면은 제3 방향(DR3) 타측을 향한다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(3)는 렌즈 어레이(LAR)가 결합 부재(PSA) 없이 표시 패널(PNL)의 일면 상에 직접 배치될 수 있음을 보여준다. 예를 들어, 렌즈 어레이(LAR)는 제2 기판(SUB2)의 일면 상에 직접 형성될 수 있다. 경우에 따라, 렌즈 어레이(LAR)의 베이스(BS)가 생략되고, 제2 기판(SUB2)의 일면 상에 렌즈(LNS)를 포함하는 패턴층(PT)이 직접 배치될 수도 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치(4)는 제2 기판(SUB2_1)의 일면이 복수의 렌즈(LNS)를 포함하는 점에서 도 3의 실시예와 상이하다. 즉, 도시된 것처럼, 제2 기판(SUB2_1)의 표면을 가공하여 렌즈(LNS)를 형성할 수 있다. 이후, 렌즈 골부(VLE)에 광 투과 특성 제어층(TCL)을 형성함으로써, 도 6에 도시된 바와 같은 표시 장치(4)가 제조될 수 있다. 본 실시예의 경우, 제2 기판(SUB2_1) 자체를 렌즈 어레이(LAR)로 활용하기 때문에, 부품이 간소화됨은 물론, 부품 생략에 의한 투과율 개선 효과를 얻을 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 7은 표시 장치(5)가 플렉시블 표시 장치일 수 있음을 예시한다.
도 7을 참조하면, 표시 패널(PNL)의 제1 기판(SUB1_1)은 플렉시블한 특성을 가질 수 있다. 제1 기판(SUB1_1)은 휘어지거나, 벤딩되거나, 폴딩되거나, 롤링되거나, 스트레칭되는 특성을 가질 수 있다. 제1 기판(SUB1_1)은 예를 들어, 고분자 수지 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 고분자 물질의 예로는 폴리에테르술폰(polyethersulphone: PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate: PA), 폴리아릴레이트(polyarylate: PAR), 폴리에테르이미드(polyetherimide: PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene napthalate: PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethylene terepthalate: PET), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide: PI), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(cellulose triacetate: CAT), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate: CAP) 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
제1 기판(SUB1_1)의 일 단부는 도시된 바와 같이 하측으로 벤딩될 수 있다. 제1 기판(SUB1_1)에서 벤딩된 부분에는 구동부들이 배치될 수 있다. 이와 같은 표시 패널(PNL)의 벤딩 구조는 표시 장치(5)의 비표시 영역의 폭, 다시 말하면 베젤의 폭을 줄이는 데 도움을 줄 수 있다.
제1 기판(SUB1_1)의 일면 상에는 표시층(DPL)이 배치된다. 표시층(DPL) 상에는 박막 봉지층(TFE)이 배치되어, 도 3의 제2 기판을 대체한다. 본 실시예의 경우 제2 기판(SUB2)이 생략되므로, 실링 부재(SEAL) 또한 생략될 수 있다.
박막 봉지층(TFE)은 하나 이상의 무기막 및/또는 하나 이상의 유기막을 포함할 수 있다. 박막 봉지층(TFE)의 상면은 평탄할 수 있다.
렌즈 어레이(LAR)는 박막 봉지층(TFE)의 상면 상에 배치된다. 도면에서는 렌즈 어레이(LAR)의 베이스(BS)가 생략되고, 렌즈 어레이(LAR)의 패턴층(PT)이 박막 봉지층(TFE)의 상면 상에 직접 배치된 경우를 예시하고 있다. 이러한 구조의 렌즈 어레이(LAR)는 박막 봉지층(TFE)을 형성한 후, 후속 공정으로 박막 봉지층(TFE)의 상면 상에 직접 패턴층(PT)을 형성하는 방식으로 제조될 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며, 렌즈 어레이(LAR)가 도 5에 도시된 것과 유사하게 베이스(BS)를 더 포함할 수도 있고, 도 3에 도시된 것과 유사하게 베이스(BS)를 포함하는 렌즈 어레이(LAR)를 별도 제작한 후 결합 부재(PSA)를 통해 박막 봉지층(TFE)의 상면 상에 부착할 수도 있다.
이상에서 설명한 도 3 내지 도 7의 실시예는 서로 다양하게 조합 가능하다. 예를 들어, 도 5, 도 6의 렌즈 어레이 구조는 도 4의 배면 발광 구조와 조합될 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여, 렌즈 어레이(LAR)와 표시 패널(PNL)의 화소(PX)의 관계에 대해 상세히 설명한다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 8을 참조하면, 각 렌즈(LNS)는 복수의 화소(PX)를 커버할 수 있다. 각 렌즈(LNS)는 그 연장 방향인 제2 방향(DR2)은 물론, 그 폭 방향인 제1 방향(DR1)으로도 복수의 화소(PX)를 커버할 수 있다. 도 8에서는 각 렌즈(LNS)가 폭 방향으로 3개의 화소(PX)를 커버하는 경우를 예시하지만, 그 갯수가 이에 제한되는 것은 아니다.
표시 영역의 각 화소(PX)는 발광 영역(EMA)을 포함할 수 있다. 각 화소(PX)의 발광 영역(EMA)은 행렬 방향으로 배열된다. 각 발광 영역(EMA)은 렌즈 어레이(LAR)의 배치와 무관하게 표시 영역(DPA) 전체에 걸쳐 균일한 간격을 가질 수 있다. 여기서, 발광 영역(EMA)이 균일한 간격을 가진다 함은, 모든 발광 영역(EMA)이 동일한 간격을 가지는 경우 뿐만 아니라, 일정한 규칙성을 가지며 배열되는 경우를 포함한다. 예를 들어, 적색 화소(PX)가 인접하는 녹색 화소(PX)와 제1 간격을 갖고, 인접하는 청색 화소(PX)와 제1 간격과 상이한 제2 간격을 갖는 경우라도, 표시 영역(DPA) 전체에 걸쳐 이러한 간격 관계를 유지한다면 균일한 간격을 갖는 것으로 해석될 수 있다.
렌즈 어레이(LAR)의 렌즈 골부(VLE)는 화소(PX) 행 사이 공간에 배치된다. 렌즈 골부(VLE)는 발광 영역(EMA)과 비중첩할 수 있다. 렌즈 골부(VLE)를 사이에 둔 발광 영역(EMA) 간 제1 방향(DR1)의 간격은 하나의 렌즈(LNS) 내에 포함된 인접한 발광 영역(EMA) 간 제1 방향(DR1)의 간격과 동일할 수 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL)은 평면도 상 렌즈 골부(VLE)에 중첩한다. 광 투과 특성 제어층(TCL)은 제2 방향(DR2)으로 연장하며, 폭 방향인 제1 방향(DR1)에 위치하는 양 에지는 렌즈 골부(VLE)를 기준으로 선대칭 관계에 있을 수 있다. 즉, 렌즈 골부(VLE)에 대한 광 투과 특성 제어층(TCL)의 제1 에지와 제2 에지의 이격 거리는 동일할 수 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL)도 발광 영역(EMA)과 비중첩할 수 있다. 동일한 관점에서, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 제1 방향(DR1)의 폭은 제1 방향(DR1)으로 인접하는 발광 영역(EMA)의 간격보다 작거나 같을 수 있다.
도 9는 도 8의 IX-IX'선을 따라 자른 단면도이다. 도 9를 참조하여 표시 장치의 단면 구조에 대해 더욱 상세히 설명한다.
도 9를 참조하면, 제1 기판(SUB1) 상에 차광층(BML)이 배치된다. 차광층(BML)은 패턴화된 형상을 가지며, 상부의 반도체층(ACT)과 중첩하여 그 아래에서 진입하는 빛이 반도체층(ACT)에 입사하는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.
차광층(BML)은 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. 다른 예로, 차광층(BML)은 블랙 안료를 포함하는 유기막일 수 있다.
차광층(BML) 상에는 버퍼층(110)이 배치된다. 버퍼층(110)은 기판(SUB1)의 전면에 걸쳐 형성될 수 있다. 버퍼층(110)은 반도체층(ACT)과 차광층(BML)을 상호 절연시키는 역할을 한다. 버퍼층(110)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 또는 실리콘 산질화물 등을 포함할 수 있다.
버퍼층(110) 상에는 반도체층(ACT)이 배치된다. 반도체층(ACT)은 상술한 바와 같이 하부의 차광층(BML)과 두께 방향인 제3 방향(DR3)으로 중첩할 수 있다. 반도체층(ACT)은 제1 소스/드레인 전극(SD1)과 연결되는 제1 소스/드레인 영역, 제2 소스/드레인 전극(SD2)과 연결되는 제2 소스/드레인 영역 및 이들 사이에 배치된 채널 영역을 포함할 수 있다.
반도체층(ACT)은 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 반도체층(ACT)은 단결정 실리콘, 저온 다결정 실리콘, 비정질 실리콘이나, 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 산화물 반도체는 예를 들어 인듐, 아연, 갈륨, 주석, 티타늄, 알루미늄, 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg) 등을 함유하는 이성분계 화합물(ABx), 삼성분계 화합물(ABxCy), 사성분계 화합물(ABxCyDz)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 반도체층(ACT)은 ITZO(인듐, 주석, 티타늄을 포함하는 산화물)나 IGZO(인듐, 갈륨, 주석을 포함하는 산화물)를 포함할 수 있다.
반도체층(ACT) 상에는 게이트 절연막(130)이 배치된다. 게이트 절연막(130)은 실리콘 화합물, 금속 산화물 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 게이트 절연막(130)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 알루미늄 산화물, 탄탈륨 산화물, 하프늄 산화물, 지르코늄 산화물, 티타늄 산화물 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 게이트 절연막(130)은 단일막 또는 서로 다른 물질의 적층막으로 이루어진 다층막일 수 있다.
게이트 절연막(130) 상에는 게이트 전극(GE)이 배치된다. 게이트 전극(GE)은 반도체층(ACT)의 채널 영역과 적어도 부분적으로 중첩할 수 있다. 게이트 전극(GE)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘 (Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 또는 이들의 합금 가운데 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(GE) 상에는 제1 층간 절연막(141)이 배치될 수 있다. 제1 층간 절연막(141)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다. 제1 층간 절연막(141)은 복수의 무기막을 포함할 수 있다.
제1 층간 절연막(141) 상에는 커패시터 전극(CAE)이 배치될 수 있다. 커패시터 전극(CAE)은 게이트 전극(G)과 중첩할 수 있다. 커패시터 전극(CAE)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘 (Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속을 포함하여 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
커패시터 전극(CAE) 상에는 제2 층간 절연막(142)이 배치될 수 있다. 제2 층간 절연막(142)은 무기막, 예를 들어 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층으로 형성될 수 있다. 제2 층간 절연막(142)은 복수의 무기막을 포함할 수 있다.
제2 층간 절연막(142) 상에는 제1 소스/드레인 전극(SD1)과 제2 소스/드레인 전극(SD2)이 배치될 수 있다. 제1 소스/드레인 전극(SD1)과 제2 소스/드레인 전극(SD2)(D 은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘 (Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 또는 이들의 합금 가운데 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
제1 소스/드레인 전극(SD1)은 게이트 절연막(130), 제1 층간 절연막(141), 및 제2 층간 절연막(142)을 관통하는 컨택홀을 통해 반도체층(ACT)의 제1 소스/드레인 영역에 접속될 수 있다. 제1 소스/드레인 전극(SD1)은 게이트 절연막(130), 제1 층간 절연막(141), 및 제2 층간 절연막(142)을 관통하는 컨택홀을 통해 반도체층(ACT)의 제2 소스/드레인 영역에 접속될 수 있다.
제1 소스/드레인 전극(SD1)과 제2 소스/드레인 전극(SD2)은 게이트 전극(GE), 반도체층(ACT)과 함께 박막 트랜지스터를 구성할 수 있다.
제1 소스/드레인 전극(SD1)과 제2 소스/드레인 전극(SD2) 상에는 박막 트랜지스터들로 인한 단차를 평탄하게 하기 위한 제1 유기막(150)이 배치될 수 있다. 제1 유기막(150)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 또는 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등을 포함할 수 있다.
제1 유기막(150) 상에는 제1 연결 전극(ANDE1)이 배치될 수 있다. 제1 연결 전극(ANDE1)은 제1 유기막(150)을 관통하는 컨택홀을 통해 제2 소스/드레인 전극(SD2)에 접속될 수 있다. 제1 연결 전극(ANDE1)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘 (Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 또는 이들의 합금 가운데 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
제1 연결 전극(ANDE1) 상에는 제2 유기막(160)이 배치될 수 있다. 제2 유기막(160)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 또는 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
제2 유기막(160) 상에는 화소 전극(171)이 배치된다. 화소 전극(171)은 화소(PX)마다 하나씩 배치될 수 있다. 화소 전극(171)은 제2 유기막(160)을 관통하는 컨택홀(또는 비아홀)을 통해 박막 트랜지스터의 제1 연결 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 화소 전극(171)은 발광 소자의 애노드 전극 역할을 할 수 있다.
화소 전극(171)은 이에 제한되는 것은 아니지만 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 높은층이 반사성 물질층보다 위층에 배치되어 중간층(172)에 가깝게 배치될 수 있다. 화소 전극(171)은 ITO/Mg, ITO/MgF, ITO/Ag, ITO/Ag/ITO의 복수층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
화소 전극(171) 상에는 화소 정의막(180)이 배치된다. 화소 정의막(180)은 발광 영역(EMA)을 정의하는 역할을 한다. 화소 정의막(180)은 화소 전극(171)을 적어도 부분적으로 노출하는 개구를 포함한다. 화소(PX) 정의막의 개구는 발광 영역(EMA)을 정의할 수 있다.
화소 정의막(180)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. 화소 정의막(180)은 무기 물질을 포함할 수도 있다. 또한, 화소 정의막(180)은 무기층과 유기층의 적층막을 포함할 수도 있다.
화소 정의막(180)의 개구(160_OP1) 내에는 중간층(172)이 배치된다. 중간층(172)은 유기 발광층을 포함할 수 있다. 중간층(172)은 유기 발광층의 하부에 배치된 정공 주입/수송층 및/또는 유기 발광층의 상부에 배치된 전자 주입/수송층을 더 포함할 수 있다. 중간층의 적어도 일부는 화소(PX) 정의막의 개구 뿐만 아니라, 화소 정의막(180)의 상면 상으로도 연장될 수 있다. 나아가, 중간층의 적어도 일부는 화소(PX)와 무관하게 전체가 모두 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 정공 주입/수송층과 전자 주입/수송층은 화소(PX)와 무관하게 전체가 연결된 공통층이고, 유기 발광층은 화소 정의막(180)의 개구 내에만 배치되어 화소(PX) 별로 분리되어 있을 수 있다.
중간층(172) 상에는 공통 전극(173)이 배치된다. 공통 전극(173)은 화소(PX)와 무관하게 전체가 일체로 연결되어 있을 수 있다. 공통 전극(173)은 발광 소자의 캐소드 전극 역할을 할 수 있다.
공통 전극(173)은 이에 제한되는 것은 아니지만, 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(173)은 상기 일함수가 작은 물질층 상에 배치된 투명 금속 산화물층을 더 포함할 수 있다.
제2 기판(SUB2)은 공통 전극(173)과 소정 거리 이격되어 대향한다. 공통 전극(173)과 제2 기판(SUB2) 사이에는 충진재(190)가 배치될 수 있다. 충진재(190)는 완충 기능을 가진 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 충진재(190)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.
제2 기판(SUB2)의 상면 상에는 결합 부재(PSA)를 매개하여 렌즈 어레이(LAR)가 부착된다. 렌즈 어레이(LAR)의 각 렌즈(LNS)는 3개의 발광 영역(EMA)을 커버한다. 도시된 바와 같이, 렌즈 골부(VLE)는 화소(PX) 정의막과 중첩 배치되고, 발광 영역(EMA)과는 비중첩한다. 또, 광 투과 특성 제어층(TCL) 또한 화소 정의막(108)과 중첩하며, 발광 영역(EMA)과는 비중첩한다.
도 10은 일 실시예에 따른 표시 장치의 광 지향 경로를 나타낸 개략도이다. 도 10에서는 설명의 편의상 표시 패널(PNL)의 구조를 간략히 도시하였다. 도 10에 도시된 화소(PX1-PX9)는 구체적으로 화소의 발광 영역(EMA)을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 렌즈(LNS)의 중앙으로부터 일측에 위치하는 제1 화소(PX1), 제4 화소(PX4) 및 제7 화소(PX7)는 제1 뷰 영상(VI1)을 제공하고, 렌즈(LNS)의 중앙에 위치하는 제2 화소(PX2), 제5 화소(PX5) 및 제8 화소(PX8)는 제2 뷰 영상(VI2)을 제공하고, 렌즈(LNS)의 중앙으로부터 타측에 위치하는 제3 화소(PX3), 제6 화소(PX6) 및 제9 화소(PX9)는 제3 뷰 영상(VI3)을 제공할 수 있다.
제1 뷰 영상(VI1), 제2 뷰 영상(VI2), 및 제3 뷰 영상(VI3)은 표시 장치(10)의 전면 상의 서로 구분되는 공간들에 표시될 수 있다. 제1 뷰 영상(VI1), 제2 뷰 영상(VI2) 및 제3 뷰 영상(VI3)은 렌즈(LNS)(210)에 의해 굴절되어 각각 표시 장치(1) 전방의 제1 뷰 영역(V1), 제2 뷰 영역(V2) 및 제3 뷰 영역(V3)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 뷰 영역(V2)은 표시 장치(1)의 가운데 영역에 위치하고, 제1 뷰 영역(V1)은 표시 장치(1)의 우측 영역에 위치하며, 제3 뷰 영역(V3)은 표시 장치(1)의 좌측 영역에 위치할 수 있다.
제1 뷰 영상(VI1), 제2 뷰 영상(VI2), 및 제3 뷰 영상(VI3)은 양안 시차를 고려하여 생성된 영상일 수 있다. 사용자의 좌안과 우안이 제1 뷰 영역(V1), 제2 뷰 영역(V2), 및 제3 뷰 영역(V3) 중 서로 다른 뷰 영역들에 위치하면, 사용자는 양안 시차에 따라 입체감을 느낄 수 있다.
몇몇 실시예에서, 표시 장치(1)는 복수의 뷰잉 존(VZ1, VZ2, VZ3)을 포함할 수 있다. 뷰잉 존(VZ1, VZ2, VZ3)은 특정 뷰잉 각도(
Figure pat00001
va) 범위 내에서 하나의 입체 영상을 끊김 없이 자연스럽게 볼 수 있는 영역을 의미할 수 있다. 예를 들면, 복수의 뷰잉 존(VZ1, VZ2, VZ3)은 표시 장치(1)의 가운데 영역에 위치하는 제1 뷰잉 존(VZ1), 표시 장치(1)의 좌측 영역에 위치하는 제2 뷰잉 존(VZ2) 및 표시 장치(1)의 우측 영역에 위치하는 제3 뷰잉 존(VZ3)을 포함할 수 있다.
제1 뷰잉 존(VZ1), 제2 뷰잉 존(VZ2) 및 제3 뷰잉 존(VZ3)은 각각 서로 다른 영상을 제공할 수 있다. 예를 들면, 제1 뷰잉 존(VZ1), 제2 뷰잉 존(VZ2) 및 제3 뷰잉 존(VZ3)은 각각 대상체를 제1 각도, 제2 각도 및 제3 각도에서 바라본 영상을 제공할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 제1 뷰잉 존(VZ1)은, 제2 뷰잉 존(VZ2) 및 제3 뷰잉 존(VZ3)은 각각 네비게이션 영상, 차량 정보를 표시하는 영상 및 영화와 같은 엔터테인먼트 영상을 제공할 수도 있다.
제1 시점(V1), 제2 시점(V2) 및 제3 시점(V3)은 제1 뷰잉 존(VZ1) 내의 복수의 시점의 적어도 일부를 구성할 수 있다. 예를 들면, 제1 뷰잉 존(VZ1) 내에 N개의 시점이 존재하는 경우, 제1 시점(V1)은 가장 좌측에 위치하는 첫번째 시점이고, 제3 시점(V3)은 가장 우측에 위치하는 N번째 시점이며, 제2 시점(V2)은 가장 중앙에 위치하는 (N+1)/2번째 시점일 수 있다.
한편, 도 10에서는 설명의 편의를 위해 화소(PX)들이 3 개의 뷰 영상들(VI1, VI2, VI3)을 3 개의 시점들(V1, V2, V3)에 제공하는 것을 예시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 도시되지는 않았으나, 표시 장치(1)는 도 10에서 예시된 뷰 영상들(VI1, VI2, VI3), 시점들(V1, V2, V3) 및 뷰잉 존(VZ1, VZ2, VZ3)들 외에 추가적인 뷰 영상, 시점 및/또는 뷰잉 존을 제공하는 복수의 서브 화소(PX)(SP1, SP2, SP3)를 더 포함할 수 있다. 뷰 영상을 제공하는 화소(PX)들의 개수, 뷰 영상(VI1, VI3, VI3)의 개수, 시점(V1, V2, V3) 및 뷰잉 존(VZ1, VZ2, VZ3)들의 개수는 표시 장치(1)의 설계에 따라 다양하게 가변될 수 있다.
도 11은 몇몇 실시예에 따른 렌즈 어레이의 광 지향 경로를 나타낸 개략도이다. 도 11은 렌즈 어레이(LAR)가 광 투과 특성 제어층(TCL)을 포함하지 않는 경우의 광 지향 경로를 예시한다.
도 11을 참조하면, 렌즈 어레이(LAR)의 렌즈(LNS)는 제1 영역(LNA)과 제2 영역(VLA)으로 구분될 수 있다. 제2 영역(VLA)은 렌즈(LNS)에서 렌즈 골부(VLE)가 위치하는 경계 영역에 위치한다. 제2 영역(VLA)은 골부(VLE)를 기준으로 양 측으로 소정 폭을 가질 수 있다. 제1 영역(LNA)은 제2 영역(VLA) 이외의 영역으로, 비경계 영역에 해당한다.
렌즈(LNS)의 제1 영역(LNA)을 투과한 빛은 렌즈(LNS)의 표면 형상에 따라 굴절하여 지향한다. 렌즈(LNS)를 통한 빛의 굴절은 스넬의 법칙을 따를 수 있다. 도시된 바와 같이, 렌즈 골부(VLE)를 기준으로 일측에 인접한 렌즈(LNS)의 제1 영역(LNA)과 타측에 인접한 렌즈(LNS)의 제1 영역(LNA)은 대체로 렌즈 골부(VLE)에 대해 대칭으로 광을 출사시킬 수 있다.
한편, 인접한 2개의 렌즈(LNS)의 수평 이격 거리는 상측으로 갈수록 증가한다. 인접한 렌즈(LNS)의 수평 이격 거리는 하측으로 갈수록 감소하며, 렌즈 골부(VLE)에 이르러 0이 된다. 따라서, 렌즈 골부(VLE)에 가까운 영역에서는 인접한 렌즈(LNS)간 수평 이격 거리가 매우 작은 구간이 존재한다. 이처럼 렌즈(LNS) 사이의 폭이 좁은 구간에서는 회절 및/또는 구면 수차현상이 발생할 수 있다. 제2 영역(VLA)이 이러한 구간에 해당하며, 제2 영역(VLA)에서 회절이나 구면 수차 현상이 발생하면 빛이 렌즈(LNS)의 형상에 의해 설계된 대로 지향하지 못할 수 있다. 빛이 비정상적으로 지향하면, 누설 신호와 정상 신호의 비에 해당하는 크로스토크(crosstalk)가 증가하여 영상의 초점이 안 맞는 등 화질이 저하할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 렌즈 어레이의 광 지향 경로를 나타낸 개략도이다. 도 13은 일 실시예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이다.
이하에서, 도 12 및 도 13을 참조하여, 광 투과 특성 제어층(TCL)에 대해 상세히 설명한다.
도 12를 참조하면, 본 실시예의 경우, 렌즈 골부(VLE) 상에 광 투과 특성 제어층(TCL)이 배치된다. 광 투과 특성 제어층(TCL)은 입사하는 광의 적어도 일부를 흡수할 수 있다. 따라서, 제2 영역(VLA)을 통과하여 전방으로 출사하는 빛의 양이 줄어드므로, 이상 지향 현상이 저감될 수 있다. 따라서, 크로스토크를 줄여 표시 품질을 개선할 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 고상 굴절률은 렌즈 어레이(LAR)의 패턴층(PT)의 고상 굴절률 이하이되, 그와 유사한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 고상 굴절률은 렌즈 어레이(LAR) 패턴층(PT)의 고상 굴절률 대비 0.9배 내지 1배일 수 있다. 일 실시예에서, 렌즈 어레이(LAR) 패턴층(PT)의 고상 굴절률은 1.67이고, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 고상 굴절률은 약 1.52 내지 1.65의 범위 내에서 선택될 수 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL)은 흡광 물질을 포함할 수 있다. 흡광 물질은 광 투과 특성 제어층(TCL)을 통과하는 빛을 흡수하는 주된 인자가 된다. 광 투과 특성 제어층(TCL)은 수지를 더 포함할 수 있다. 흡광 물질은 수지 내에 분산되어 분포할 수 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL)의 수지는 광 경화성 수지일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며 열 경화성 수지일 수도 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL) 내의 흡광 물질의 농도와 흡광 물질의 흡광 계수, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 두께와 함께 광 투과 특성 제어층(TCL)의 투과율을 결정하는 인자가 된다.
비어-램버트 법칙(Beer-Lambert)에 의해 다음의 수학식이 성립할 수 있다.
[수학식]
It / I0 = 10-εcl
상기 수학식에서, It는 투과광의 광 밀도(light intensity)를, I0는 입사광의 광 밀도를, ε은 광 투과 특성 제어층(TCL)의 흡광 계수를, c는 광 투과 특성 제어층(TCL) 내의 흡광 물질의 농도를, l은 광 투과 특성 제어층(TCL)의 두께를 나타낸다. 상기 수학식에서 좌변의 It / I0는 투과율(T)을 의미한다. 따라서, 투과율(T)은 흡광 계수(ε)가 증가할수록, 흡광 물질의 농도(c)가 증가할수록, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 두께(l)가 증가할수록 감소할 수 있다. 투과율(T)이 감소한다는 것은 광 투과 특성 제어층(TCL)을 통해 출사하는 빛의 양이 줄어든다는 것이므로, 투과율(T)이 감소할수록 해당 영역에서 발생하는 이상 지향 현상이 감소할 수 있다. 다만, 모든 인자를 동시에 증가시키는 것은 공정상 쉽지 않으며, 너무 큰 흡광 계수(ε)를 가질 경우, 경화 광이 전체를 투과하지 못해 광 투과 특성 제어층(TCL)의 경화가 어려워질 수 있다. 이하에서, 공정상 안정적으로 적용가능하면서도 이상 지향 현상을 실효적으로 방지할 수 있는 파라미터의 범위에 대해 설명한다.
먼저, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 두께(l)는 대체로 광 투과 특성 제어층(TCL)의 폭(w2)과 렌즈(LNS)의 형상에 따라 결정된다. 광 투과 특성 제어층(TCL)의 두께는 렌즈 골부(VLE)와 중첩하는 중심부가 최대이며, 양 에지로 갈수록 감소한다.
흡광 물질의 농도(c)는 수지에 대한 흡광 물질의 분산성, 응집성 등을 고려하여 결정된다. 광 투과 특성 제어층(TCL)의 흡광 물질의 몰 농도(c)가 0.05 내지 0.5M의 범위에 있는 경우 분산성, 응집성 등을 제어하기 용이하다. 바람직하게는 흡광 물질의 몰 농도(c)가 0.1 내지 0.25M의 범위에 있을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 흡광 물질의 몰 농도(c)는 0.2M로 설정된다.
광 투과 특성 제어층(TCL)(또는 흡광 물질)의 흡광 계수(ε)는 1.95 X 102 내지 1.95 X 103 M-1·cm-1의 범위에 있을 수 있다.
흡광 계수(ε)가 1.95 X 102 M-1·cm-1보다 작은 경우, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 투과율이 커서, 이상 지향광을 충분히 억제하기 어렵다. 뿐만 아니라, 광 투과 특성 제어층(TCL)도 패턴층(PT)과 유사한 굴절률을 갖기 때문에, 광 투과 특성 제어층(TCL)을 통과한 빛은 이중 상을 형성하는 데에 기여할 수 있다. 이러한 관점에서, 흡광 계수(ε)는 1.95 X 102 M-1·cm-1 이상인 것이 바람직하다.
한편, 흡광 계수(ε)가 1.95 X 103 M-1·cm-1보다 큰 경우, 광 투과 특성 제어층(TCL)이 미경화하는 현상이 발생할 수 있다. 미경화된 광 투과 특성 제어층(TCL)은 렌즈 어레이(LAR)의 내구성을 약화시킬 수 있다. 이러한 관점에서, 흡광 계수(ε)는 1.95 X 103 M-1·cm-1 이하인 것이 바람직하다.
이러한 조건을 적용하였을 때, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 투과율은 가장 두꺼운 부분인 중앙부를 기준으로 50% 이하, 바람직하게는 10% 이하의 값을 가질 수 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL)은 렌즈(LNS)의 표면 상에 직접 배치될 수 있다. 광 투과 특성 제어층(TCL)은 렌즈(LNS)의 표면과 직접 접촉할 수 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL)은 예를 들어, 렌즈(LNS)를 포함하는 패턴층(PT) 상에 젯팅 공정, 니들 도포 공정 등을 통해 코팅된 후, 경화 공정을 거쳐 형성될 수 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL)의 하면은 접촉하는 렌즈(LNS)의 표면 형상에 대해 상보적인 형상을 가질 수 있다. 광 투과 특성 제어층(TCL)의 상면은 평탄할 수 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL)의 폭(w2)의 크기는 평면도 상 측정되며, 단면도 상으로는 상면을 기준으로 측정될 수 있다. 광 투과 특성 제어층(TCL)의 폭은 렌즈(LNS)의 피치(w1) 및 렌즈(LNS)의 폭보다 작을 수 있다. 여기서, 렌즈(LNS)의 피치(w1)는 렌즈(LNS)의 산부로부터 인접한 다른 렌즈(LNS)의 산부까지의 수평 거리로 정의된다. 렌즈(LNS)의 폭은 하나의 렌즈(LNS)의 일측 골부(VLE)로부터 타측 골부(VLE)까지의 수평 거리로 정의된다. 렌즈(LNS)의 피치(w1)는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 렌즈(LNS)의 폭과 동일할 수 있다. 렌즈(LNS)의 폭은 화소(PX)의 폭보다 크며, 이에 제한되는 것은 아니지만, 100um 내지 500um의 범위에 있을 수 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL)의 폭(w2)은 렌즈(LNS)의 피치(w1) 및 렌즈(LNS)의 폭 대비 25% 내지 40%의 범위에 있을 수 있다. 상기의 범위 내에 있을 때, 영상 크로스토크가 효과적으로 감소할 수 있다. 또한, 광 투과 특성 제어층(TCL)이 상기와 같은 범위 내에 있으면, 렌즈(LNS) 표면 중에서 광 투과 특성 제어층(TCL)이 덮지 않고 노출하는 영역을 충분한 비율로 확보할 수 있다. 광 투과 특성 제어층(TCL)이 노출하는 렌즈(LNS)의 표면은 주된 광 지향 기능을 하는 영역이므로, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 도입에도 불구하고, 렌즈(LNS)에 의한 광 지향 효과가 실효적으로 유지될 수 있다.
광 투과 특성 제어층(TCL)의 적층 두께(렌즈 골부(VLE)로부터 상면의 에지까지의 제3 방향(DR3) 거리, h2; 여기서, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 상면이 평탄하므로, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 적층 두께(h2)는 광 투과 특성 제어층(TCL)의 중심 두께와 동일하다.)는 렌즈(LNS)의 높이(기저부(BS)로부터 렌즈(LNS)의 산부까지의 거리, h1)보다 작을 수 있다. 광 투과 특성 제어층(TCL)의 적층 두께(h2)는 렌즈(LNS)의 높이(h1)의 1/2 이하일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 적층 두께(h2)는 렌즈(LNS)의 높이(h1)의 25% 내지 40%의 범위에 있을 수 있다. 이와 같은 범위 내에서, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 투과율 억제 기능 및 렌즈(LNS)에 의한 광 지향 기능이 동시에 효과적으로 수행될 수 있다.
이하, 다른 실시예들에 대해 설명한다.
도 14는 다른 실시예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이다. 도 15는 도 14의 부분 확대도이다. 도 16은 또 다른 실시예에 따른 렌즈 어레이의 단면도이다. 도 17은 도 16의 부분 확대도이다.
도 14 및 도 15의 실시예와 도 16 및 도 17의 실시예는 광 투과 특성 제어층(TCL)의 표면이 평탄하지 않을 수 있음을 예시한다. 광 투과 특성 제어층(TCL)을 구성하는 수지와 패턴층(PT) 간의 표면 장력이나 웨팅성에 따라 광 투과 특성 제어층(TCL)의 상면은 도 14 및 도 15에 도시된 것처럼 표면이 오목한 형상을 가질 수도 있고, 도 16 및 도 17에 도시된 것처럼 표면이 볼록한 형상을 가질 수도 있다.
도 14 및 도 15와 같이 표면이 오목할 경우, 중심부(h21)가 가장 두껍고 에지로 갈수록 두께가 줄어드는 점(h21>h22>h23)은 도 12의 실시예와 동일하지만, 에지로 갈수록 두께가 줄어드는 정도가 완화된다. 따라서, 도 14 및 도 15의 실시예는 보다 넓은 범위에서 실효적인 광 차단을 하고자 하는 경우에 유용할 수 있다. 도 14 및 도 15의 경우, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 중심 두께(h22)는 적층 두께(h2)에 비해 작다.
도 16 및 도 17과 같이 표면이 볼록할 경우, 중심부로부터 에지로 갈수록 두께가 줄어드는 점(h21>h22>h23)은 도 12의 실시예와 동일하지만, 중심부의 두께(h21)가 도 12에 비해 큰 점에서 도 12의 실시예와 차이가 있다. 본 실시예의 경우, 광 투과 특성 제어층(TCL)의 중심 두께(h21)가 적층 두께(h2)에 비해 크다. 따라서, 중심부에서의 광 차단율이 더욱 개선될 수 있다. 본 실시예는 제한된 폭 내에서 강한 광 차단이 요구되는 경우에 유용할 수 있다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 18에서는 렌즈 어레이(LAR)의 렌즈(LNS)의 연장 방향이 제2 방향(DR2)에 대해 틸트될 수 있음을 예시한다. 렌즈(LNS)의 연장 방향은 제2 방향(DR2) 뿐만 아니라, 제1 방향(DR1)에 대해서도 틸트된다. 제2 방향(DR2)에 대한 렌즈(LNS)의 연장 방향의 틸트 각도는 0° 초과 90° 미만이며, 예를 들어 약 5° 내지 15°일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이처럼, 렌즈(LNS)의 연장 방향이 표시 패널(PNL)의 장변 또는 단변에 대해 틸트된 경우, 모아레 현상을 방지하는 데에 도움을 줄 수 있다. 본 실시예의 경우, 렌즈 골부(VLE) 상에 배치되는 광 투과 특성 제어층(TCL)도 렌즈(LNS)와 마찬가지로 제2 방향(DR2)에 대해 틸트된 상태로 연장됨은 자명하다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다.
도 19에서는 렌즈 어레이(LAR)의 렌즈(LNS)의 연장 방향이 제1 방향(DR1)인 점에서 도 1의 실시예와 차이가 있다. 도 1의 실시예에서는 복수의 뷰 영역들이 제2 방향(DR2)을 따라 배치되지만, 도 19의 실시예의 경우, 복수의 뷰 영역들은 제2 방향(DR2)을 따라 분포할 수 있다. 렌즈(LNS)가 제1 방향(DR1)으로 연장하므로, 렌즈 골부(VLE) 상에 배치되는 광 투과 특성 제어층(TCL)도 렌즈(LNS)와 마찬가지로 제1 방향(DR1)으로 연장됨은 자명하다.
도 20은 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 사시도이다. 도 21은 도 20의 렌즈 어레이의 부분 평면도이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 장치는 렌즈(LNS)가 특정 방향으로 연장하는 라인 타입이 아닌, 도트 타입 또는 섬 타입인 점에서 이전의 실시예와 차이가 있다. 예시된 도면에서는 렌즈(LNS)의 평면 형상이 육각형이지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 팔각형, 원형 등 다양한 형상으로 변형할 수 있다. 광 투과 특성 제어층(TCL)은 각 렌즈(LNS)를 둘러싸도록 배치되며, 전체가 하나로 연결될 수 있다. 렌즈(LNS)의 단면 형상은 도 9에 도시된 것과 실질적으로 동일할 수 있다. 렌즈(LNS)는 전반적으로 마이크로 렌즈(LNS) 형상일 수 있다.
본 실시예의 경우, 렌즈(LNS)가 섬 타입 형성되므로, 평면도 상 모든 방향으로 빛을 지향할 수 있다. 따라서, 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2) 뿐만 아니라, 그에 교차하는 평면 방향으로도 뷰 영역들이 분포할 수 있다.
이하, 실험예를 통해 실시예들에 대해 더욱 상세히 설명한다.
도 22는 광 투과 특성 제어층의 흡광 계수가 렌즈 어레이의 크로스토크에 미치는 영향을 보여주기 위한 영상 이미지들이다. 도 22의 (a)는 광 투과 특성 제어층(TCL)을 적용하지 않은 경우의 영상 이미지이고, 도 22의 (b)는 흡광 계수가 1 X 102 M-1·cm-1인 경우의 영상 이미지이고, 도 22의 (c)는 흡광 계수가 1 X 103 M-1·cm-1인 경우의 영상 이미지이다. 도 22의 (b) 및 (c)에서 광 투과 특성 제어층(TCL)의 농도는 0.2M을 적용하였다.
도 22의 (a)를 참조하면, 광 투과 특성 제어층(TCL)이 적용되지 않은 경우에는 일반적인 3D 입체 이미지가 얻어졌으며, 10% 수준의 크로스토크가 발생하였다.
도 22의 (b)를 참조하면, 낮은 수준의 흡광 계수를 갖는 광 투과 특성 제어층(TCL)을 적용하였을 때, 오히려 크로스토크가 13% 수준으로 도 22의 (a)이 비해 더 증가하였다. 이는 이중 상 이미지에 기인한 것으로 생각된다.
도 22의 (c)는 적절한 수준의 흡광 계수를 갖는 광 투과 특성 제어층(TCL)을 적용한 결과를 보여주며, 크로스토크가 3.5% 수준으로 감소하는 것으로 확인되었다.
도 23은 광 투과 특성 제어층의 흡광 계수에 따른 경화 특성을 설명하기 위한 사진들이다. 도 23의 (a)는 흡광 계수가 1.95 X 102 M-1·cm-1보다 작은 경우로서 0.2 내지 0.3 X 102 M-1·cm-1 수준의 흡광 계수를 갖는 광 투과 특성 제어층(TCL)의 평면 사진이고, 도 23의 (b)는 흡광 계수가 1.95 X 103 M-1·cm-1보다 큰 경우로서, 3.0 ~ 3.5 X 103 M-1·cm-1 수준의 흡광 계수를 갖는 광 투과 특성 제어층(TCL)의 평면 사진이고, 도 23의 (c)는 흡광 계수가 1.95 X 102 M-1·cm-1 내지 1.95 X 103 M-1·cm-1 사이의 범위에 있는 경우로서, 1.0 내지 1.2 X 103 M-1·cm-1수준의 흡광 계수를 갖는 광 투과 특성 제어층(TCL)의 평면 사진이다.
도 23의 (b)를 참조하면, 흡광 계수가 너무 큼에 따라 광 경화가 불완전하게 이루어진 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 23의 (a)와 (c)는 양호한 경화 품질을 보인다. 다만, 도 23의 (c)의 경우, 투과율이 높아 이중 상을 보여, 크로스토크가 증가한다.
도 24는 광 투과 특성 제어층의 폭과 렌즈 폭의 비율이 크로스토크에 미치는 영향을 보여주기 위한 영상 이미지들이다.
도 24의 (a)는 광 투과 특성 제어층(TCL)을 적용하지 경우의 영상 이미지이고, 도 24의 (b)는 광 투과 특성 제어층(TCL)의 폭과 렌즈(LNS) 폭의 비율이 20%인 경우의 영상 이미지이고, 도 24의 (c)는 광 투과 특성 제어층(TCL)의 폭과 렌즈(LNS) 폭의 비율이 35%인 경우의 영상 이미지이다. 각 도면에서, 좌측 사진은 음의 심도 영역을, 우측 사진은 양의 심도 영역을 나타낸다. 도 24의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 도 24의 (c)가 가장 높은 선명도를 가짐을 확인할 수 있다.
실험적으로 확인한 바에 의하면, 도 24의 (a)에서는 중앙부의 크로스토크가 8.4%이고, 모든 시야각에 대한 평균 크로스토크는 10%이었다. 도 24의 (b)에서는 중앙부의 크로스토크가 0.9%이고, 평균 크로스토크는 5.4%였다. 반면, 도 24의 (c)에서는 중앙부의 크로스토크가 0.6%이고, 평균 크로스토크가 3.5%인 것으로 확인되어 가장 우수한 크로스토크 저감 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.
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.
1: 표시 장치
PNL: 표시 패널
LAR: 렌즈 어레이
LNS: 렌즈
TCL; 광 투과 특성 제어층

Claims (24)

  1. 표시 패널; 및
    상기 표시 패널의 일면 상에 배치되며, 복수의 렌즈 및 상기 렌즈의 골부에 배치된 광 투과 특성 제어층을 포함하는 렌즈 어레이를 포함하되,
    상기 광 투과 특성 제어층은 흡광 물질을 포함하고,
    상기 광 투과 특성 제어층의 적층 두께는 상기 렌즈의 높이보다 작은 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층은 상기 렌즈의 적어도 일부를 노출하는 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층의 폭은 상기 렌즈 폭의 25% 내지 40%의 범위에 있는 표시 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 발광 영역을 포함하는 복수의 화소를 포함하며, 상기 광 투과 특성 제어층은 상기 발광 영역과 비중첩하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층의 폭은 인접하는 상기 발광 영역의 간격보다 작거나 같은 표시 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층의 흡광 계수는 1.95 X 102 내지 1.95 X 103 M-1·cm-1의 범위에 있는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층에서, 상기 흡광 물질의 몰 농도는 0.05 내지 0.5M의 범위에 있는표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층은 상기 렌즈의 표면에 직접 접촉하는 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층의 고상 굴절률은 상기 렌즈의 고상 굴절률의 0.9배 내지 1배인 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층의 두께는 중심부로부터 에지로 갈수록 작아지는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층의 상면은 평탄한 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 각 렌즈는 제1 방향으로 연장하고, 상기 복수의 렌즈는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 배열되는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층은 평면도 상 상기 제1 방향으로 연장하는 라인 형상을 갖는 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층은 광 경화성 수지를 더 포함하며, 상기 흡광 물질은 상기 광 경화성 수지 내에 분포하는 표시 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 각 렌즈는 평면도 상 원형 또는 다각형의 섬형의 형상을 갖는 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층은 평면도 상 상기 각 렌즈의 주변을 둘러싸는 표시 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층은 상기 복수의 렌즈 상에, 젯팅 공정 또는 니들 도포 공정을 통해 코팅되는 표시 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 흡광 물질은 전기 변색성 물질 또는 광 변색성 물질인 표시 장치.
  19. 복수의 렌즈를 포함하는 패턴층; 및
    상기 렌즈의 골부에 배치된 광 투과 특성 제어층을 포함하되,
    상기 광 투과 특성 제어층은 흡광 물질을 포함하고,
    상기 광 투과 특성 제어층의 적층 두께는 상기 렌즈의 높이보다 작은 렌즈 어레이.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 패턴층은 상기 복수의 렌즈의 하부에 배치되며 상기 복수의 렌즈를 일체로 연결하는 기저부를 더 포함하는 렌즈 어레이.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 패턴층의 하부에 배치된 베이스를 더 포함하는 렌즈 어레이.
  22. 제19 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층의 폭은 상기 렌즈 폭의 25% 내지 40%의 범위에 있는 렌즈 어레이.
  23. 제19 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층의 흡광 계수는 1.95 X 102 내지 1.95 X 103 M-1·cm-1의 범위에 있는 렌즈 어레이.
  24. 제19 항에 있어서,
    상기 광 투과 특성 제어층에서, 상기 흡광 물질의 몰 농도는 0.05 내지 0.5M의 범위에 있는 렌즈 어레이.
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