KR20220102222A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20220102222A
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유재호
권재중
김범식
김영찬
조현진
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 화소들이 정의된 표시 영역 및 표시 영역의 외측에 배치된 비표시 영역을 포함하는 베이스층, 표시 영역과 비표시 영역에 중첩하는 중간 무기막, 중간 무기막 상에 배치되며 비표시 영역 내에서 중간 무기막의 일부분을 노출하는 중간 유기막, 및 회로 소자를 포함하고, 베이스층 상에 배치된 회로 소자층, 회로 소자층 상에 배치되고, 표시 영역에 배치된 표시 소자들을 포함하는 표시 소자층, 중간 유기막의 에지의 외측에 배치되고, 중간 유기 중간 유기막의 에지를 따라 연장된 제1 댐부, 표시 소자층 및 제1 댐부와 각각 중첩하는 제1 및 제2 봉지 무기막, 및 제1 봉지 무기막과 제2 봉지 무기막 사이에 개재되며, 제1 댐부와 비중첩하는 봉지 유기막을 포함하는 박막 봉지층, 박막 봉지층 상에 배치된 터치 감지층, 터치 감지층 상에 배치되고, 차광층, 복수의 컬러 필터들 및 차광층과 복수의 컬러 필터들을 커버하는 오버코트층을 포함하는 반사 방지층, 및 비표시 영역 상에 배치되고, 오버코트층의 경계를 정의하는 제2 댐부를 포함한다.
제2 댐부는 차광층 및 복수의 컬러 필터들 중 적어도 하나와 동일한 재료로 형성된다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치는 화상을 표시하는 장치로서, 유기 전계 발광(organic light emitting diodes; OLED)소자 또는 양자점 발광(quantum dot electroluminescence device; QD-EL)소자를 포함하는 유기 발광 표시 패널이나 액정 표시 패널과 같은 표시 패널을 포함한다.
여러 명의 사용자가 동시에 표시 장치를 사용하거나, 한 명의 사용자가 정면이 아닌 비스듬한 각도에서 표시 장치를 사용하는 경우, 표시 장치는 시인성 향상을 위해, 넓은 시야각을 갖는 것이 바람직하다.
다만, 최근 휴대 전화, 태블릿 PC, PDA, 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 표시 장치의 사용이 급격하게 증가함에 따라, 공공장소에서의 프라이버시(privacy) 보호가 새로운 과제로 대두되고 있다. 이러한 공공 장소에서의 휴대용 표시 장치의 사용 시에 프라이버시 보호를 위하여, 표시 장치는 좁은 시야각을 갖는 것이 바람직하다.
따라서, 휴대용 표시 장치는 상황에 따라 좁은 시야각을 갖는 프라이버시 모드와 기 설정된 기준 시야각을 갖는 일반 모드를 서로 전환할 수 있도록 하는 표시 장치에 대한 연구가 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상황에 따라 좁은 시야각 또는 기 설정된 기준 시야각을 가질 수 있도록 제어 가능한 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제 해결을 위한 본원 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 램버시안(Lambertian) 발광 분포를 가지는 표시 면을 포함하는 표시 패널 및 상기 표시 패널 상에 배치되는 시야각 변조기를 포함한다.
상기 시야각 변조기는, 일 면 상에 회절 구조를 포함하는 제1 굴절층, 상기 제1 굴절층 상에 배치되고, 전압이 인가되는 경우 굴절률이 변하는 전기 광학 물질을 포함하는 굴절률 변환층, 상기 굴절률 변환층 상에 배치되는 제2 굴절층;을 포함한다.
상기 굴절률 변환층은, 베이스 층; 및 상기 베이스 층 상에 형성되고 상기 제2 굴절층과 마주하는 면에 입사되는 광의 경로를 변경하는 광학 구조를 포함한다.
상기 광학 구조는 프리즘 구조 및 볼록 렌즈 구조 중 어느 하나일 수 있다.
상기 시야각 변조기는 상기 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 표시 패널의 시야각을 기준 시야각으로 설정하는 일반 모드 및 상기 전압이 인가되는 경우, 상기 표시 패널의 시야각을 상기 기준 시야각보다 좁게 설정하는 프라이빗 모드를 포함할 수 있다.
상기 굴절률 변환층은 상기 전압 인가 시 상기 제1 굴절층과 상기 굴절률 변환층의 제1 경계면에 입사하는 입사광을 상기 회절 구조를 통해 제1 경로로 진행하는 제1 출사광 및 제2 경로로 진행하는 제2 출사광으로 나눌 수 있다.
상기 제1 출사광은 상기 광학 구조와 상기 제2 굴절층의 제2 경계면에 제1 입사각 범위로 입사되고, 상기 제2 출사광은 상기 제2 경계면에 상기 제1 입사각 범위보다 작은 각도를 갖는 제2 입사각 범위로 입사될 수 있다.
상기 제1 출사광은 상기 표시 면을 통과하지 않고, 상기 제2 출사광은 상기 표시 면을 통과하되, 상기 제2 출사광의 출사각은 상기 기준 시야각의 출사각 범위보다 작을 수 있다.
상기 제1 굴절층은 제1 굴절률을 가지고, 상기 제2 굴절층은 제2 굴절률을 가지고, 상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률은 동일할 수 있다.
상기 전기 광학 물질은 정상광 굴절률 및 이상광 굴절률을 가지는 복굴절성을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
상기 액정은 상기 전압이 인가되는 경우, 상기 이상광 굴절률을 가지고, 상기 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 정상광 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률은 상기 정상광 굴절률과 동일할 수있다.
상기 굴절률 변환층은 상기 베이스 층에만 상기 전기 광학 물질을 포함하고, 상기 광학 구조는 제3 굴절률을 가질 수 있다.
상기 전기 광학 물질은 정상광 굴절률 및 이상광 굴절률을 가지는 복굴절성을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
상기 액정은 상기 전압이 인가되는 경우, 상기 이상광 굴절률을 가지고, 상기 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 정상광 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률은 상기 정상광 굴절률과 동일하고, 상기 제3 굴절률은 상기 제1 및 제2 굴절률보다 크고 상기 정상광 굴절률 보다 작을 수 있다.
상기 전기 광학 물질은 외측 표면으로부터 내부까지 3차원 그물 구조의 폴리머 네트워크에 의해 안정화된 액정을 포함하는 PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)일 수 있다.
상기 액정은 정상광 굴절률 및 이상광 굴절률을 가지는 복굴절성을 가지는 물질을 포함할 수 있다.
상기 PNLC는 상기 폴리머 네트워크에 의해 상기 액정을 포함하는 복수의 도메인들로 구분될 수 있다.
상기 PNLC는 상기 전압이 인가되는 경우, 상기 복수의 도메인들 모두는 상기 이상광 굴절률을 가지고, 상기 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 복수의 도메인들 중 제1 도메인은 상기 정상광 굴절률을 가지고 상기 복수의 도메인들 중 제2 도메인은 상기 이상광 굴절률을 가질 수 있다.
상기 제2 도메인들은 입사된 광을 산란시킬 수 있다.
상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률은 상기 정상광 굴절률과 동일할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예들에 따른 표시 장치에 의하면, 상황에 따라 좁은 시야각 또는 기 설정된 기준 시야각을 가질 수 있도록 제어 가능할 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 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치가 포함하는 표시 패널의 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 화소의 예시적인 등가 회로도이다.
도 5는 도 4에 도시된 화소의 개략적인 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 시야각 변조기의 단면도이다.
도 7a는 표시 장치의 일반 모드를 설명하는 도면이다.
도 7b는 표시 장치의 프라이빗 모드를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2의 시야각 변조기의 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 굴절률 변환층에 포함된 광학 물질이 PNLC인 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 PNLC에 인가된 전압에 따른 투과도 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 굴절률 변환층에 포함된 광학 물질이 PNLC인 경우, 표시 장치의 일반 모드를 설명하는 도면이다.
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.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치(1)는 이미지가 표시되는 표시면(IS)을 포함한다. 표시면(IS)은 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 정의하는 면과 평행할 수 있다. 표시면(IS)의 법선 방향, 즉 표시 장치(1)의 두께 방향은 제3 방향(DR3)으로 지시된다. 각 부재들의 전면(또는 상면)과 배면(또는 하면)은 제3 방향(DR3)에 의해 구분된다. 그러나, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서 다른 방향으로 변환될 수 있다.
예시적으로 도 1에는 표시면(IS)이 평면 형상으로 이루어진 표시 장치(1)를 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 표시 장치(1)는 곡면형 표시면 또는 서로 다른 방향을 지시하는 복수 개의 표시 영역들을 포함하는 입체형 표시면(다각 기둥형 표시면)을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에서 표시 장치(1)는 리지드 표시 장치(rigid display) 또는 플렉서블 표시 장치(flexible display)일 수 있다. 도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치(1)가 적용된 예로써 휴대용 표시 장치를 도시하였다. 휴대용 표시 장치는 휴대 전화, 태블릿 PC, PDA(Personal Digital Assistant), 노트북 컴퓨터, PMP(Portable Multimedia Player), 게임기, 등을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 표시 장치(1)의 구체적인 종류에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명의 다른 실시 예에서는 표시 장치(1)가 텔레비전 또는 외부 광고판과 같은 대형 전자 장비를 비롯하여, 퍼스널 컴퓨터, 자동차 네비게이션 장치, 스마트 와치, 카메라와 같은 중소형 전자 장비 등에 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서 표시 장치(1)는 평면상 직사각형 형상으로 이루어질 수 있다. 표시 장치(1)는 제1 방향(DR1)으로 연장된 양 장변과 제2 방향(DR2)으로 연장된 양 단변을 포함할 수 있다. 표시 장치(1)의 장변과 단변이 만나는 모서리는 직각일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 곡면을 이룰 수 있다. 또는 표시 장치(1)의 모서리는 파손 위험을 줄이기 위해 모따기 처리(chamfering)되어 있을 수도 있다. 이외에도 표시 장치(1)의 평면 형상은 예시된 것에 제한되지 않고, 원형이나 기타 다른 형상으로 적용될 수도 있다.
표시 장치(1)의 표시면(IS)은 이미지가 표시되는 표시 영역(DM-DA) 및 표시 영역(DM-DA)에 인접한 비표시 영역(DM-NDA)을 포함한다. 비표시 영역(DM-NDA)은 이미지가 표시되지 않는 영역이다.
몇몇 실시예에서 표시 영역(DM-DA)은 대체로 사각 형상일 수 있다. 몇몇 실시예에서 표시 영역(DM-DA)의 모서리는 도 1에 도시된 바와 같이 곡면을 이룰 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 표시 영역(DM-DA)의 모서리가 곡면을 이루는 경우를 예시로 설명한다.
비표시 영역(DM-NDA)은 표시 영역(DM-DA)을 둘러쌀 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 표시 영역(DM-DA)의 형상과 비표시 영역(DM-NDA)의 형상은 상대적으로 디자인될 수 있다.
다른 정의가 없는 한, 본 명세서에서 "상", "상측", "상부", "탑", "상면"은 도면을 기준으로 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)과 교차하는 제3 방향(DR3)의 화살표가 향하는 측을 의미하고, "하", "하측", "하부", "바텀", "하면"은 도면을 기준으로 제3 방향(DR3)의 화살표가 향하는 방향의 반대 방향측을 의미하는 것으로 한다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(1)는 표시 패널(DP) 및 시야각 변조기(VAM)를 포함할 수 있다. 표시 패널(DP) 상에 시야각 변조기(VAM)가 배치되고, 시야각 변조기(VAM) 상에 윈도우 부재(WM)가 배치될 수 있다. 별도로 도시하지 않았으나, 표시 장치(1)는 표시 패널(DP)의 하측에 배치된 보호부재, 윈도우 부재(WM)의 상측에 배치된 반사 방지 부재를 더 포함할 수 있다.
표시 패널(DP)은 자발광소자를 포함하는 표시 패널일 수 있다. 예시적인 실시예에서 상기 자발광소자는 유기발광소자(Organic Light Emitting Diode), 양자점 발광소자(Quantum dot Light Emitting Diode), 무기물 기반의 마이크로 발광다이오드(예컨대 Micro LED), 무기물 기반의 나노 발광 다이오드(예컨대 Nano LED) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 자발광소자가 유기발광소자인 경우를 예로서 설명한다.
표시 패널(DP)은 기판(SUB), 기판(SUB) 상에 순차적으로 배치된 회로 소자층(DP-CL), 표시 소자층(DP-LD), 및 박막 봉지층(TFE)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서 기판(SUB)은 유리, 석영, 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. 기판(SUB)은 금속 재질의 물질을 포함할 수도 있다.
기판(SUB)은 리지드(rigid) 기판이거나 벤딩(bending), 폴딩(folding), 롤링(rolling) 등이 가능한 플렉시블(flexible) 기판일 수 있다. 플렉시블 기판을 이루는 물질의 예로 폴리이미드(PI)를 들 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1을 참조하여 설명한 표시 영역(DM-DA)과 비표시 영역(DM-NDA)은 기판(SUB)에 동일하게 정의될 수 있다.
회로 소자층(DP-CL)은 적어도 하나의 중간 절연층과 회로 소자를 포함한다. 중간 절연층은 적어도 하나의 중간 무기막과 적어도 하나의 중간 유기막을 포함한다. 상기 회로 소자는 신호라인들, 화소의 구동회로 등을 포함한다. 코팅, 증착 등에 의한 절연층 형성공정과 포토리소그래피 공정에 의한 도체층 및/또는 반도체층의 패터닝 공정을 통해 회로 소자층(DP-CL)이 형성될 수 있다.
표시 소자층(DP-LD)은 자발광 소자를 포함한다. 예시적으로 상기 자발광 소자는 유기 발광 소자일 수 있다. 표시 소자층(DP-LD)은 화소 정의막과 같은 유기막을 더 포함할 수 있다.
박막 봉지층(TFE)은 표시 소자층(DP-LD)을 밀봉한다. 박막 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 무기막(이하, 봉지 무기막)을 포함한다. 박막 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 유기막(이하, 봉지 유기막)을 더 포함할 수 있다. 봉지 무기막은 수분/산소로부터 표시 소자층(DP-LD)을 보호하고, 봉지 유기막은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 표시 소자층(DP-LD)을 보호한다. 봉지 무기막은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층 및 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있다. 봉지 유기막은 아크릴 계열 유기층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
몇몇 실시예에서 박막 봉지층(TFE)은 봉지 기판 등으로 대체될 수 있다. 봉지 기판은 실런트에 의해 표시 소자층(DP-LD)을 밀봉한다.
윈도우 부재(WM)는 표시 패널(DP) 상에 배치되어 표시 패널(DP)을 보호하는 한편, 표시 패널(DP)에서 출사되는 빛을 투과시킨다. 예를 들어, 윈도우 부재(WM)는 시야각 변조기(VAM) 상에 배치될 수 있다.
윈도우 부재(WM)는 표시 패널(DP)에 중첩하고, 표시 패널(DP) 전면을 커버하도록 배치될 수 있다. 윈도우 부재(WM)는 대체로 표시 패널(DP)과 평면상 유사한 형상을 가지지만, 그 크기는 표시 패널(DP)보다 클 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1)의 양 단변에서 윈도우 부재(WM)는 표시 패널(DP)보다 외측으로 돌출될 수 있다. 표시 장치(1)의 양 장변에서도 윈도우 부재(WM)가 표시 패널(DP)로부터 돌출될 수 있지만, 돌출 거리는 양 단변의 경우가 더 클 수 있다. 윈도우 부재(WM)는 표시 장치(1)의 평면 형상과 동일하게 양 장변과 양 단변을 포함하는 직사각형 형상일 수 있다.
윈도우 부재(WM)는 일면 및 타면을 포함할 수 있다. 윈도우 부재(WM)가 표시 장치(1)에 장착될 때, 윈도우 부재(WM)의 일면은 표시 패널에 대향하는 면이 되고, 윈도우 부재(WM)의 타면은 화면이 출사되는 면이 될 수 있다.
시야각 변조기(VAM)는 표시 패널(DP) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 시야각 변조기(VAM)은 표시 패널(DP) 및 윈도우 부재(WM) 사이에 배치될 수 있다. 도 2에서는 자세히 표시하지 않았으나 시야각 변조기(VAM)는 복수의 굴절층들을 포함하며, 복수의 굴절층들은 굴절률이 고정된 층과 굴절률을 변경할 수 있는 층을 포함할 수 있다. 시야각 변조기(VAM)는 표시 장치(1)(또는, 표시 패널(DP)의 시야각을 변경할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(1)(또는, 표시 패널(DP)는 기준 시야각을 가지는 일반 모드 및 기준 시야각보다 좁은 시야각을 가지는 프라이빗 모드를 포함할 수 있다. 이 때, 기준 시야각은 여러 명의 사용자가 동시에 표시 장치(1)를 사용하거나, 한 명의 사용자가 정면이 아닌 비스듬한 각도에서 표시 장치(1)를 사용하는 경우를 전제로, 시인성을 확보하기 위해 기 설정된 시야각을 의미한다. 시야각 변조기(VAM)에 대해 도 6a 내지 도 7b를 참조하여 자세히 후술한다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시 장치가 포함하는 표시 패널의 평면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 화소의 예시적인 등가 회로도이다. 도 5는 도 4에 도시된 화소의 개략적인 단면도이다.
도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 표시 패널(DP)의 기판(SUB)은 평면 상에서 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)을 포함하는 메인 영역(MR), 메인 영역(MR)의 일 측과 연결된 벤딩 영역(BD) 및 벤딩 영역(BD)의 일 측과 연결되고, 벤딩 시 메인 영역(MR)과 제3 방향(DR3)으로 중첩되는 서브 영역(SR)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)의 테두리를 따라 정의될 수 있다. 표시 패널(DP)의 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)은 도 1에 도시된 표시 장치(1)의 표시 영역(DM-DA) 및 비표시 영역(DM-NDA)에 각각 대응할 수 있다. 표시 패널(DP)의 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)은 표시 장치(1)의 표시 영역(DM-DA) 및 비표시 영역(DM-NDA)과 반드시 동일할 필요는 없고, 표시 패널(DP)의 구조/디자인에 따라 변경될 수 있다. 몇몇 실시예에서 표시 패널(DP)의 표시 영역(DA)의 모서리는 곡면 형상으로 이루어질 수 있다.
벤딩 영역(BD)은 메인 영역(MR)에 연결된다. 예를 들어, 벤딩 영역(BD)은 메인 영역(MR)의 일 단변을 통해 연결될 수 있다. 벤딩 영역(BD)의 폭은 메인 영역(MR)의 폭(단변의 폭)보다 작을 수 있다. 메인 영역(MR)과 벤딩 영역(BD)의 연결부는 L자 커팅 형상을 가질 수 있다.
벤딩 영역(BD)에서 기판(SUB)은 두께 방향으로 하측 방향, 다시 말하면 표시면의 반대 방향으로 곡률을 가지고 벤딩될 수 있다. 벤딩 영역(BD)은 일정한 곡률 반경은 가질 수 있지만, 이에 제한되지 않고 구간별로 다른 곡률 반경을 가질 수도 있다. 기판(SUB)이 벤딩 영역(BD)에서 벤딩됨에 따라 기판(SUB)의 면이 반전된다. 즉, 상부를 항하는 기판(SUB)의 일면이 패널 벤딩 영역(BD)을 통해 외측을 항하였다가 다시 하부를 향하도록 변경될 수 있다.
서브 영역(SR)은 벤딩 영역(BD)으로부터 연장된다. 서브 영역(SR)은 벤딩이 완료된 이후부터 시작하여 메인 영역(MR)과 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 서브 영역(SR)은 기판(SUB)의 두께 방향으로 메인 영역(MR)과 중첩할 수 있다. 서브 영역(SR)은 메인 영역(MR) 에지의 비표시 영역(NDA)와 중첩하고, 나아가 메인 영역(MR)의 표시 영역(DA)에까지 중첩할 수 있다.
서브 영역(SR)의 폭은 벤딩 영역(BD)의 폭과 동일할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
표시 패널(DP)은 구동회로(GDC), 복수 개의 신호라인들(SGL) 및 복수 개의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 복수개의 화소들(PX)은 표시 영역(DA)에 배치된다. 화소들(PX) 각각은 자발광 소자(예컨대 유기 발광 소자) 및 상기 자발광 소자에 연결된 화소 구동회로를 포함할 수 있다. 구동회로(GDC), 복수 개의 신호라인들(SGL) 및 화소 구동회로는 도 2에 도시된 회로 소자층(DP-CL)에 포함될 수 있다.
구동회로(GDC)는 스캔 구동회로를 포함할 수 있다. 구동회로(GDC)는 구동 제어 신호(CSL)에 대응하여 복수 개의 스캔 신호들을 생성하고, 복수 개의 스캔 신호들을 후술하는 복수 개의 스캔 라인들(GL)에 순차적으로 출력할 수 있다.
구동회로(GDC)는 화소 구동회로(PXC)와 동일한 공정, 예컨대 LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon) 공정 또는 LTPO(Low Temperature Polycrystalline Oxide) 공정을 통해 형성된 복수 개의 박막 트랜지스터들을 포함할 수 있다.
표시 패널(DP)은 신호라인들(SGL)의 말단에 연결된 신호패드들(DP-PD, PW-PD)을 포함한다. 신호패드들(DP-PD, PW-PD)은 일종의 회로 소자일 수 있다. 비표시 영역(NDA) 중 신호패드들(DP-PD, PW-PD)이 배치된 영역은 패드영역으로 정의될 수 있다. 한편, 패드영역 상에 표시 구동 기판(FPCB; Flexible Printed Circuit Board)이 연결될 수 있다. 표시 구동 기판(FPCB)은 연성 인쇄회로기판이나 필름일 수 있다. 표시 구동 기판(FPCB)에는 칩실장영역이 정의될 수 있으며, 상기 칩실장영역에는 칩 형태의 타이밍 제어회로 등 구동칩(IC)이 실장될 수도 있다.
도 4에서는 어느 하나의 스캔 라인(GL)과 어느 하나의 데이터 라인(DL), 및 전원 라인(PL)에 연결된 화소(PX)를 예시적으로 도시하였다. 화소(PX)의 구성은 이에 제한되지 않고 변형되어 실시될 수 있다.
화소(PX)는 발광 소자(LD) 및 발광 소자(LD)를 구동하기 위한 화소 구동회로(PXC)를 포함할 수 있다. 발광 소자(LD)는 전면 발광형 다이오드이거나, 배면 발광형 다이오드일 수 있다. 화소 구동회로(PXC)는 제1 트랜지스터(T1, 또는 스위칭 트랜지스터), 제2 트랜지스터(T2, 또는 구동 트랜지스터), 및 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 제1 전원 전압(VDD)은 제2 트랜지스터(T2)에 제공되고, 제2 전원 전압(VSS)은 발광 소자(LD)에 제공될 수 있다. 제2 전원 전압(VSS)은 제1 전원 전압(VDD) 보다 낮은 전압일 수 있다.
제1 트랜지스터(T1)는 스캔 라인(GL)에 인가된 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(DL)에 인가된 데이터 신호를 출력할 수 있다. 커패시터(Cst)는 제1 트랜지스터(T1)로부터 수신한 데이터 신호에 대응하는 전압을 충전할 수 있다.
제2 트랜지스터(T2)는 발광 소자(LD)에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(T2)는 커패시터(Cst)에 저장된 전하량에 대응하여 발광 소자(LD)에 흐르는 구동전류를 제어할 수 있다. 발광 소자(LD)는 제2 트랜지스터(T2)의 턴-온 구간 동안 발광할 수 있다.
전원 라인(PL)은 제 2 트랜지스터(T2)에 접속되어 제2 트랜지스터(T2)로 제1 전원 전압(VDD)을 공급한다.
도 5는 도 4에 도시된 등가회로에 대응하는 표시 패널(DP)의 부분 단면을 도시하였다.
기판(SUB) 상에 회로 소자층(DP-CL), 표시 소자층(DP-LD), 및 박막 봉지층(TFE)이 순차적으로 배치된다. 본 실시예에서 회로 소자층(DP-CL)은 무기막인 버퍼막(BFL), 제1 중간 무기막(10) 및 제2 중간 무기막(20)을 포함하고, 유기막인 중간 유기막(30)을 포함할 수 있다. 무기막 및 유기막의 재료는 특별히 제한되지 않고, 본 발명의 일 실시예에서 버퍼막(BFL)은 선택적으로 배치/생략될 수 있다.
버퍼막(BFL) 상에 제1 트랜지스터(T1)의 반도체 패턴(OSP1: 이하 제1 반도체 패턴), 제2 트랜지스터(T2)의 반도체 패턴(OSP2: 이하 제2 반도체 패턴)이 배치된다. 제1 반도체 패턴(OSP1) 및 제2 반도체 패턴(OSP2)은 아몰포스 실리콘, 폴리 실리콘, 금속 산화물 반도체에서 선택될 수 있다.
제1 반도체 패턴(OSP1) 및 제2 반도체 패턴(OSP2) 상에 제1 중간 무기막(10)이 배치된다. 제1 중간 무기막(10) 상에는 제1 트랜지스터(T1)의 제어전극(GE1: 이하, 제1 제어전극) 및 제2 트랜지스터(T2)의 제어전극(GE2: 이하, 제2 제어전극)이 배치된다. 제1 제어전극(GE1) 및 제2 제어전극(GE2)은 스캔 라인들(GL, 도 3 참조)과 동일한 포토리소그래피 공정에 따라 제조될 수 있다.
제1 중간 무기막(10) 상에는 제1 제어전극(GE1) 및 제2 제어전극(GE2)을 커버하는 제2 중간 무기막(20)이 배치된다. 제2 중간 무기막(20) 상에 제1 트랜지스터(T1)의 입력전극(SE1: 이하, 제1 입력전극) 및 출력전극(DE1: 제1 출력전극), 제2 트랜지스터(T2)의 입력전극(SE2: 이하, 제2 입력전극) 및 출력전극(DE2: 제2 출력전극)이 배치된다.
제1 입력전극(SE1)과 제1 출력전극(DE1)은 제1 중간 무기막(10) 및 제2 중간 무기막(20)을 관통하는 제1 관통홀(CH1)과 제2 관통홀(CH2)을 통해 제1 반도체 패턴(OSP1)에 각각 연결된다. 제2 입력전극(SE2)과 제2 출력전극(DE2)은 제1 중간 무기막(10) 및 제2 중간 무기막(20)을 관통하는 제3 관통홀(CH3)과 제4 관통홀(CH4)을 통해 제2 반도체 패턴(OSP2)에 각각 연결된다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서 제1 트랜지스터(T1) 및 제2 트랜지스터(T2) 중 일부는 바텀 게이트 구조로 변형되어 실시될 수 있다.
제2 중간 무기막(20) 상에 제1 입력전극(SE1), 제2 입력전극(SE2), 제1 출력전극(DE1), 및 제2 출력전극(DE2)을 커버하는 중간 유기막(30)이 배치된다. 중간 유기막은 평탄면을 제공할 수 있다.
중간 유기막(30) 상에는 표시 소자층(DP-LD)이 배치된다. 표시 소자층(DP-LD)은 화소 정의막(PDL) 및 발광 소자(LD)를 포함할 수 있다. 화소 정의막(PDL)은 유기물질을 포함할 수 있다. 중간 유기막(30) 상에 제1 전극(AE)이 배치된다. 제1 전극(AE)은 중간 유기막(30)을 관통하는 제5 관통홀(CH5)을 통해 제2 출력전극(DE2)에 연결된다. 화소 정의막(PDL)에는 개구부(OP)가 정의된다. 화소 정의막(PDL)의 개구부(OP)는 제1 전극(AE)의 적어도 일부분을 노출시킨다. 본 발명의 일 실시예에서 화소 정의막(PDL)은 생략될 수도 있다.
화소(PX)는 표시 영역(DP-DA)에 배치될 수 있다. 표시 영역(DP-DA)은 발광영역(PXA)과 발광영역(PXA)에 인접한 비발광영역(NPXA)을 포함할 수 있다. 비발광영역(NPXA)은 발광영역(PXA)을 둘러 쌀 수 있다. 본 실시예에서 발광영역(PXA)은 개구부(OP)에 의해 노출된 제1 전극(AE)의 일부영역에 대응하게 정의되었다.
본 발명의 일 실시예에서 발광영역(PXA)은 제1 및 제2 트랜지스터들(T1, T2) 중 적어도 하나에 중첩할 수 있다. 개구부(OP)가 더 넓어지고, 제1 전극(AE), 및 후술하는 발광층(EML)도 더 넓어질 수 있다.
정공 제어층(HCL)은 발광영역(PXA)과 비발광영역(NPXA)에 공통으로 배치될 수 있다. 별도로 도시되지 않았으나, 정공 제어층(HCL)과 같은 공통층은 화소들(PX, 도 3 참조)에 공통으로 형성될 수 있다.
정공 제어층(HCL) 상에 발광층(EML)이 배치된다. 발광층(EML)은 개구부(OP)에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 즉, 발광층(EML)은 화소들(PX) 각각에 분리되어 형성될 수 있다. 발광층(EML)은 유기물질 및/또는 무기물질을 포함할 수 있다. 발광층(EML)은 소정의 유색 컬러광을 생성할 수 있다.
본 실시예에서 패터닝된 발광층(EML)을 예시적으로 도시하였으나, 발광층(EML)은 화소들(PX)에 공통적으로 배치될 수 있다. 또한, 발광층(EML)은 텐덤(tandem)이라 지칭되는 다층구조를 가질 수 있다.
발광층(EML) 상에 전자 제어층(ECL)이 배치된다. 별도로 도시되지 않았으나, 전자 제어층(ECL)은 화소들(PX, 도 3 참조)에 공통으로 형성될 수 있다. 전자 제어층(ECL) 상에 제2 전극(CE)이 배치된다. 제2 전극(CE)은 화소들(PX)에 공통적으로 배치된다.
제2 전극(CE) 상에 박막 봉지층(TFE)이 배치된다. 박막 봉지층(TFE)은 화소들(PX)에 공통적으로 배치된다. 본 실시예에서 박막 봉지층(TFE)은 제2 전극(CE)을 직접 커버한다. 본 발명의 일 실시예에서, 박막 봉지층(TFE)과 제2 전극(CE) 사이에는, 제2 전극(CE)을 커버하는 캡핑층이 더 배치될 수 있다. 이때 박막 봉지층(TFE)은 캡핑층을 직접 커버할 수 있다.
몇몇 실시예에서 박막 봉지층(TFE)은 제2 전극(CE) 상에 순차적으로 적층된 제1 봉지 무기막(IOL1), 봉지 유기막(OL1) 및 제2 봉지 무기막(IOL2)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서 제1 봉지 무기막(lOL1) 및 제2 봉지 무기막(IOL2)은 각각 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 세륨 산화물, 실리콘 산질화물(SiON), 리튬 플로라이드 등으로 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예에서 봉지 유기막(OL1)은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지 및 페릴렌계 수지 등으로 이루어질 수 있다.
다만 박막 봉지층(TFE)의 구조가 상술한 예에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 박막 봉지층(TFE)의 적층구조는 다양하게 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 발광 소자(LD)는 발광층(EML)에서 생성된 광의 공진 거리를 제어하기 위한 공진 구조물을 더 포함할 수 있다. 공진 구조물은 제1 전극(AE)과 제2 전극(CE) 사이에 배치되며, 공진 구조물의 두께는 발광층(EML)에서 생성된 광의 파장에 따라 결정될 수 있다.
도 4 및 도 5에서는 화소(PX)가 2개의 박막트랜지스터 및 1개의 스토리지 커패시터를 포함하는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 시야각 변조기의 단면도이다.
도 2, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 시야각 변조기(VAM)는 순서대로 적층된 제1 굴절층(RL1), 굴절률 변환층(VRL), 및 제2 굴절층(RL2)을 포함할 수 있다.
제1 굴절층(RL1)은 표시 패널(DP, 도 2 참조) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 굴절층(RL1)은 박막 봉지층(TFE) 상에 형성될 수 있다. 제1 굴절층(RL1)은 기 설정된 제1 굴절률(ninc)을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질(Isotropic Polymer)로 이루질 수 있다. 예를 들어, 등방상 고분자 물질은 아크릴계 수지, 폴리카보네이트, 및 사이클로올레핀폴리머(COP) 중 어느 하나일 수 있다.
제1 굴절층(RL1)은 굴절률 변환층(VRL)과 마주하는 제1 경계면(LL1) 상에 회절 구조(DF)를 포함할 수 있다. 회절 구조(DF)는 제1 경계면(LL1)으로 입사되는 입사광을 회절시켜 광경로를 변경할 수 있다. 회절 구조(DF)는 평면 상 스트라이프(stripe) 형상의 일정한 주기를 갖는 요철부일 수 있다. 예를 들어, 회절 구조(DF)는 제2 방향(DR2)으로 연장되고, 제1 방향(DR1)을 따라 주기적으로 배열되는 요철부일 수 있다. 이 때, 요철부의 단면 형상은 사각형이고, 주기는 약 0.1㎛ 일 수 있다.
회절 구조(DF)는 제1 굴절층(RL1)과 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있다. 이 경우, 회절 구조(DF)는 기 설정된 제1 굴절률(ninc)을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질(Isotropic Polymer)로 이루질 수 있다. 예를 들어, 등방상 고분자 물질은 아크릴계 수지, 폴리카보네이트, 및 사이클로올레핀폴리머(COP) 중 어느 하나일 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 회절 구조(DF)는 편평한 표면을 가지는 제1 굴절층(RL1)을 형성하고, 이후에 편평한 표면 상에 요철부를 별도로 추가함으로써 형성할 수도 있다. 이 경우, 회절 구조(DF)는 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 및 산화인듐주석(ITO: Indium Tin Oxide) 등과 같은 금속 산화물 또는 질화규소(SiN)와 같은 질화물계 금속으로 형성될 수 있다.
굴절률 변환층(VRL)은 제1 굴절층(RL1) 상에 배치될 수 있다. 굴절률 변환층(VRL)은 베이스 층(BS) 및 광학 구조(OP)를 포함할 수 있다. 이 때, 베이스 층(BS) 및 광학 구조(OP)는 동일한 물질로 동시에 형성될 수 있다.
베이스 층(BS)은 제1 굴절층(RL1) 상에 배치될 수 있다. 베이스 층(BS)은 제1 굴절층(RL1)과 마주하는 면은 회절 구조(DF)의 요철부와 상보적인 형상을 가지며, 제1 굴절층(RL1)과 광학 구조(OP) 사이에 일정한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
광학 구조(OP)는 베이스 층(BS) 상에 배치될 수 있다. 광학 구조(OP)는 제2 굴절층(RL2)과 마주하는 제2 경계면(LL2)으로 입사되는 입사광을 굴절시켜 광경로를 변경할 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 광학 구조(OP)는 프리즘 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 광학 구조(OP)의 단면 형상은 삼각형 형상일 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 광학 구조(OP)는 렌즈 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 광학 구조(OP)의 단면 형상은 반원 형상일 수 있다. 광학 구조(OP)의 단면 형상이 반원 형상을 가질 경우, 삼각형 형상을 가지는 광학 구조(OP)에 비해 광학 구조(OP)를 통하여 출사되는 출사광의 출사각이 더 좁게 설정될 수 있다. 즉, 표시 장치(1)의 프라이빗 모드가 더 향상될 수 있다.
굴절률 변환층(VRL)은 전압이 인가되는 경우 굴절률이 변하는 전기 광학 물질을 포함할 수 있다. 전기 광학 물질은 정상광 굴절률(no) 및 이상광 굴절률(ne)을 가지는 복굴절성을 가지는 물질을 포함하는 액정일 수 있다. 액정은 전압이 인가되는 경우, 이상광 굴절률(ne)을 가지고, 전압이 인가되지 않는 경우, 정상광 굴절률(no)을 가질 수 있다.
다시 도 6a를 참조하면, 제2 굴절층(RL2)은 굴절률 변환층(VRL) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 굴절층(RL2)은 광학 구조(OP) 상에 배치될 수 있다. 제2 굴절층(RL2)은 기 설정된 제2 굴절률(nexit)을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질(Isotropic Polymer)로 이루질 수 있다. 예를 들어, 등방상 고분자 물질은 아크릴계 수지, 폴리카보네이트, 및 사이클로올레핀폴리머(COP) 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 굴절률(ninc), 제2 굴절률(nexit), 및 정상광 굴절률(no)은 상호 동일한 크기를 가질 수 있고, 이상광 굴절률(ne)은 제1 굴절률(ninc), 제2 굴절률(nexit), 및 정상광 굴절률(no)과 상이한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 이상광 굴절률(ne)은 제1 굴절률(ninc), 제2 굴절률(nexit), 및 정상광 굴절률(no)보다 클 수 있다.
도 7a는 표시 장치의 일반 모드를 설명하는 도면이다. 도 7b는 표시 장치의 프라이빗 모드를 설명하는 도면이다.
도 2, 도 6a, 도 6b, 및 도 7a를 참조하면, 표시 장치(1)는 시야각 변조기(VAM)(또는, 굴절률 변환층(VRL)에 전압이 인가되지 않는 경우, 표시 패널(DP)의 시야각의 범위가 기준 시야각의 범위와 동일하게 설정되는 일반 모드로 동작할 수 있다.
시야각 변조기(VAM)(또는, 굴절률 변환층(VRL))에 전압이 인가되지 않는 경우, 제1 굴절층(RL1), 굴절률 변환층(VRL), 및 제2 굴절층(RL2)의 굴절률이 모두 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 굴절층(RL1)의 제1 굴절률(ninc) 및 제2 굴절층(RL2)의 제2 굴절률(nexit)은 정상광 굴절률(no)과 동일한 크기를 갖도록 기 설정될 수 있다. 굴절률 변환층(VRL)은 전기 광학 물질을 포함할 수 있다. 광학 물질은 정상광 굴절률(no) 및 이상광 굴절률(ne)을 가지는 복굴절성을 가지는 물질을 포함하는 액정일 수 있다. 액정은 전압이 인가되지 않는 경우, 정상광 굴절률(no)을 가질 수 있다. 즉, 제1 굴절층(RL1), 굴절률 변환층(VRL), 및 제2 굴절층(RL2)의 굴절률은 모두 정상광 굴절률(no)로 동일할 수 있다.
표시 패널(DP)의 표시 소자층(DP-LD)에서 출사된 광(L0)은 램버시안(Lambertian) 형태의 광일 수 있다. 즉, 제1 굴절층(RL1)과 마주하는 표시 패널(DP)의 일 면은 램버시안 표면일 수 있다. 램버시안 표면은 모든 방향에서 실질적으로 동일한 양의 광이 방출되는 표면으로서, 관찰자는 관찰 위치에 관계 없이 같은 크기의 광을 인식할 수 있다.
표시 패널(DP)의 표시 소자층(DP-LD)에서 출사된 광(L0)은, 표시 패널(DP)과 제1 굴절층(RL1)의 경계면을 기준으로 제1 출사각 범위를 갖는 제1 출사광(L1) 및 제2 출사각 범위를 갖는 제2 출사광(L2)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 출사각의 범위는 제2 출사각의 범위보다 클 수 있다.
제1 출사광(L1) 및 제2 출사광(L2)은, 광경로 상에 배치된 제1 굴절층(RL1), 굴절률 변환층(VRL), 및 제2 굴절층(RL2) 상호간 굴절률 차이가 없으므로, 제1 굴절층(RL1)과 굴절률 변환층(VRL) 사이의 제1 경계면(LL1)에서 회절이 발생되지 않고, 굴절률 변환층(VRL)과 제2 굴절층(RL2) 사이의 제2 경계면(LL2)에서 굴절도 발생하지 않으므로 직진하게 된다.
즉, 표시 장치(1)는, 시야각 변조기(VAM)(또는, 굴절률 변환층(VRL))에 전압이 인가되지 않는 경우, 표시 패널(DP)에서 출사된 광의 제2 굴절층(RL2)의 일 면에 대한 출사각(θva)의 범위가 기 설정된 기준 시야각(θref)의 범위와 같게 설정된 일반 모드로 동작할 수 있다.
도 2, 도 6a, 도 6b, 및 도 7b를 참조하면, 표시 장치(1)는 시야각 변조기(VAM)(또는, 굴절률 변환층(VRL))는 전압이 인가되는 경우, 표시 패널(DP)의 시야각을 기준 시야각보다 좁게 설정하는 프라이빗 모드로 동작할 수 있다.
시야각 변조기(VAM) (또는, 굴절률 변환층(VRL))에 전압이 인가되는 경우, 제1 굴절층(RL1)의 제1 굴절률(ninc) 및 제2 굴절층(RL2)의 제2 굴절률(nexit) 각각은 굴절률 변환층(VRL)의 굴절률인 이상광 굴절률(ne)과 상호 상이할 수 있다.
제1 굴절층(RL1)의 제1 굴절률(ninc) 및 제2 굴절층(RL2)의 제2 굴절률(nexit)은 정상광 굴절률(no)과 동일한 크기를 갖도록 기 설정될 수 있다. 굴절률 변환층(VRL)은 전기 광학 물질을 포함할 수 있다. 광학 물질은 정상광 굴절률(no) 및 이상광 굴절률(ne)을 가지는 복굴절성을 가지는 물질을 포함하는 액정일 수 있다. 액정은 전압이 인가되는 경우, 이상광 굴절률(ne)을 가질 수 있다. 이 때, 이상광 굴절률(ne)은 정상광 굴절률(no)보다 클 수 있다.
표시 패널(DP)의 표시 소자층(DP-LD)에서 출사된 광(L0)은 램버시안(Lambertian) 형태의 광일 수 있다. 표시 패널(DP)의 표시 소자층(DP-LD)에서 출사된 광(L0)은, 표시 패널(DP)과 제1 굴절층(RL1)의 경계면을 기준으로 제1 출사각 범위를 갖는 제1 출사광(L1) 및 제2 출사각 범위를 갖는 제2 출사광(L2)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 출사각은 제2 출사각보다 클 수 있다.
제1 굴절층(RL1)과 굴절률 변환층(VRL) 상호 간에 굴절률 차이가 발생하므로, 제1 출사광(L1) 및 제2 출사광(L2)은 제1 경계면(LL1)에서 회절 구조(DF)에 의해 회절이 발생될 수 있다. 이 때, 제1 출사광(L1) 및 제2 출사광(L2)의 회절 정도는 아래의 수학식 1(또는, 회절 공식)에 의해 제어될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(여기서, ninc는 제1 굴절률, ne는 이상광 굴절률, θinc은 제1 출사광(L1)의 제1 경계면(LL1)에서 입사각(θinc1) 및 제2 출사광(L2)의 제1 경계면(LL1)에서 입사각(θinc2), θgrating은 제1 출사광(L1)의 제1 경계면(LL1)에서 출사각(θgrating1) 및 제2 출사광(L2)의 제1 경계면(LL1)에서 출사각(θgrating2), m은 양의 정수, λ는 제1 출사광(L1) 및 제2 출사광(L2) 각각의 파장, T는 회절 구조(DF)의 주기이다.)
또한, 굴절률 변환층(VRL)과 제2 굴절층(RL2) 상호 간에 굴절률 차이가 발생하므로, 제1 출사광(L1) 및 제2 출사광(L2)은 제2 경계면(LL2)에서 광학 구조(OP)에 의해 굴절이 발생될 수 있다. 이 때, 제1 출사광(L1) 및 제2 출사광(L2)의 굴절 정도는 아래의 수학식 2(또는, 굴절 공식)에 의해 제어될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
(여기서, nexit는 제2 굴절률, ne는 이상광 굴절률, θdiffraction은 제1 출사광(L1)의 제2 경계면(LL2)에서 입사각(θdiffraction1) 및 제2 출사광(L2)의 제2 경계면(LL2)에서 입사각(θdiffraction2), θout은 제1 출사광(L1)의 제2 경계면(LL2)에서 출사각(θout1) 및 제2 출사광(L2)의 제2 경계면(LL2)에서 출사각(θout2)이다.)
예를 들어, 굴절률 변환층(VRL)은, 전압 인가 시 제1 경계면(LL1)으로 입사되는 제1 출사광(L1) 및 제2 출사광(L2)을 회절 구조(DF)를 통해 회절시킬 수 있다. 이 후, 제1 출사광(L1)은 제2 경계면(LL2)에서 제1 입사각 범위로 입사되고, 제2 출사광(L2)은 제2 경계면(LL2)에서 제1 입사각 범위보다 작은 각도를 갖는 제2 입사각 범위로 입사될 수 있다. 이 후, 제1 출사광(L1)은 표시면(IS, 도 1 참조)을 통과하지 않고 표시 패널(DP) 쪽으로 되돌아 오고, 제2 출사광(L2)은 표시면(IS)을 통과하되, 제2 출사광(L2)의 윈도우 부재(WM, 도 2 참조)와 마주하는 제2 굴절층(RL2)의 일 면에 대한 출사각(θva)은 기 설정된 기준 시야각(θref)의 출사각 범위보다 작을 수 있다. 즉, 표시 장치(1)는, 시야각 변조기(VAM)(또는, 굴절률 변환층(VRL))에 전압이 인가되는 경우, 표시 패널(DP)에서 출사된 광의 제2 굴절층(RL2)의 일 면에 대한 출사각(θva)의 범위가 기 설정된 기준 시야각(θref)의 범위보다 좁게 설정된 프라이빗 모드로 동작할 수 있다.
이하, 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 이미 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략화하고, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2의 시야각 변조기의 단면도이다.
도 6a, 도 6b, 및 도 8을 참조하면, 도 8에 도시된 실시예는 굴절률 변환층(VRL_1)에 포함된 베이스 층(BS)의 굴절률(no, ne)과 광학 구조(OP_1)의 굴절률(np)이 상이하다는 점에서, 베이스 층(BS)과 광학 구조(OP_1)가 동일한 굴절률(no, ne)을 가지는 도 6a 및 도 6b의 실시예와 차이점이 있다. 이하, 도 6a 및 도 6b의 실시예와 동일한 구성에 대한 중복되는 설명은 생략하고, 차이점인 굴절률 변환층(VRL_1)을 중심으로 설명한다.
구체적으로, 굴절률 변환층(VRL_1)은 베이스 층(BS), 및 광학 구조(OP_1)를 포함할 수 있다. 굴절률 변환층(VRL_1)은 제1 굴절층(RL1) 상에 배치될 수 있다. 이 때, 베이스 층(BS) 및 광학 구조(OP_1)는 상이한 물질로 순차적으로 형성될 수 있다.
베이스 층(BS)은 제1 굴절층(RL1) 상에 배치될 수 있다. 베이스 층(BS)은 제1 굴절층(RL1)과 마주하는 면은 회절 구조(DF)의 요철부와 상보적인 형상을 가지며, 제1 굴절층(RL1)과 광학 구조(OP_1) 사이에 일정한 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
베이스 층(BS)은 전압이 인가되는 경우 굴절률이 변하는 전기 광학 물질을 포함할 수 있다. 전기 광학 물질은 정상광 굴절률(no) 및 이상광 굴절률(ne)을 가지는 복굴절성을 가지는 물질을 포함하는 액정일 수 있다. 액정은 전압이 인가되는 경우, 이상광 굴절률(ne)을 가지고, 전압이 인가되지 않는 경우, 정상광 굴절률(no)을 가질 수 있다.
광학 구조(OP_1)는 베이스 층(BS) 상에 배치될 수 있다. 광학 구조(OP_1)는 제2 굴절층(RL2)과 마주하는 제2 경계면(LL2)으로 입사되는 입사광을 굴절시켜 광경로를 변경할 수 있다. 광학 구조(OP_1)는 도 6a에 도시된 바와 같이, 광학 구조(OP_1)는 프리즘 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 광학 구조(OP_1)의 단면 형상은 삼각형 형상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 광학 구조(OP_1)는 렌즈 구조를 가질 수도 있다. 이 경우, 광학 구조(OP_1)의 단면 형상은 반원 형상일 수 있다.
광학 구조(OP_1)는 기 설정된 제3 굴절률(np)을 갖는 광경화성 등방상 고분자 물질(Isotropic Polymer)로 이루질 수 있다. 예를 들어, 등방상 고분자 물질은 아크릴계 수지, 폴리카보네이트, 및 사이클로올레핀폴리머(COP) 중 어느 하나일 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 제3 굴절률(np)은 제1 굴절률(ninc) 및 제2 굴절률(nexit)과 상이한 크기를 가질 수 있다. 이 때, 제1 굴절률(ninc) 및 제2 굴절률(nexit)은 정상광 굴절률(no)과 상호 동일한 크기를 가질 수 있고, 제3 굴절률(np)은 정상광 굴절률(no) 및 이상광 굴절률(ne) 각각과 상이한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 굴절률(np)은 제1 굴절률(ninc), 제2 굴절률(nexit), 및 정상광 굴절률(no)보다 크고 이상광 굴절률(ne)보다 작을 수 있다.
도 8에 도시된 실시예는 도 6a 및 도 6b에 도시된 실시예와 반대로, 시야각 변조기(VAM_1)(또는, 굴절률 변환층(VRL_1))에 전압이 인가되는 경우, 표시 패널(DP)의 시야각이 기 설정된 기준 시야각으로 설정되는 일반 모드로 동작하고, 시야각 변조기(VAM_1)(또는, 굴절률 변환층(VRL_1))에 전압이 인가되지 않는 경우, 표시 패널(DP)의 시야각을 기준 시야각보다 좁게 설정하는 프라이빗 모드로 동작할 수 있다.
즉, 시야각 변조기(VAM_1)(또는, 굴절률 변환층(VRL_1))에 전압이 인가되는 경우, 굴절률 변환층(VRL_1)의 베이스 층(BS)의 굴절률은 액정을 포함하므로, 이상광 굴절률(ne)로 변경될 수 있다. 이 경우, 표시 패널(DP)에서 출사한 광은 제1 굴절층(RL1) 및 베이스 층(BS) 사이의 제1 경계면(LL1)에서 회절되고, 베이스 층(BS) 및 광학 구조(OP_1) 사이의 제3 경계면(LL3)과 광학 구조(OP_1) 및 제2 굴절층(RL2) 사이의 제2 경계면(LL2)에서 굴절될 수 있다. 따라서, 제1 경계면(LL1)에서 상술한 수학식 1(또는, 회절 공식)을 이용하고, 제2 경계면(LL2) 및 제3 경계면(LL3)에서 상술한 수학식 2(또는, 굴절 공식)를 이용하여, 표시 패널(DP)에서 출사한 광이 직진하도록 하는 제3 굴절률(np)을 도출할 수 있다.
또한, 시야각 변조기(VAM_1) (또는, 굴절률 변환층(VRL_1)에 전압이 인가되지 않는 경우, 굴절률 변환층(VRL_1)의 베이스 층(BS)의 굴절률은 액정을 포함하므로, 정상광 굴절률(no)로 변경될 수 있다. 이 경우, 표시 패널(DP)에서 출사한 광은 제1 굴절층(RL1) 및 베이스 층(BS) 사이의 제1 경계면(LL1)에서 회절되지 않고, 베이스 층(BS) 및 광학 구조(OP_1) 사이의 제3 경계면(LL3)과 광학 구조(OP_1) 및 제2 굴절층(RL2) 사이의 제2 경계면(LL2)에서 굴절될 수 있다. 따라서, 제2 경계면(LL2) 및 제3 경계면(LL3)에서 상술한 수학식 2(또는, 굴절 공식)를 이용하여, 표시 패널(DP)에서 출사한 광이 기 설정된 기준 시야각(θref)보다 좁은 시야각을 갖도록 하는 제3 굴절률(np)을 도출할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 굴절률 변환층에 포함된 광학 물질이 PNLC인 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 PNLC에 인가된 전압에 따른 투과도 변화를 설명하기 위한 그래프이다. 도 11은 굴절률 변환층에 포함된 광학 물질이 PNLC인 경우, 표시 장치의 일반 모드를 설명하는 도면이다.
도 9a 내지 도 11에 도시된 실시예는 굴절률 변환층에 포함된 광학 물질이 PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)라는 점에서, 굴절률 변환층에 포함된 광학 물질이 액정인 도 6 내지 도 7b에 도시된 실시예와 차이점이 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 굴절률 변환층(VRL)에 포함된 광학 물질은 폴리머 네트워크(PN)와, 폴리머 네트워크(PN)에 의해 안정화된 액정 물질(LC)을 포함하는 PNLC로 이루어질 수 있다. 폴리머 네트워크(PN)는 3 차원 구조로 형성되어 있으며, 폴리머 네트워크(PN)에 의해 복수의 도메인(D)이 형성된다. 도메인(D)은 폴리머 네트워크(PN)의 그물 형태의 구조물에 의해 형성되는 공간을 의미하는 것으로서, 액정 영역을 의미할 수 있다. 액정 물질(LC)은 폴리머 네트워크(PN)에 의해 형성되는 복수의 도메인(D) 내에 분산되어 있다. 폴리머 네트워크(PN)는 무작위한 모양으로 분포될 수 있다.
폴리머 네트워크(PN)는 (메트)아크릴레이트 ((meth)acrylates), 폴리(메트)아크릴레이트 (poly(meth)acrylate), 플루오르화 아크릴레이트 (fluorinated acrylate), 또는 이들의 조합으로 이루어지는 화합물의 가교 반응 결과물 또는 중합 반응 결과물로 이루어질 수 있다. 그러나, 폴리머 네트워크(PN)의 구성 재료가 예시된 바에 한정되는 것은 아니다.
액정 물질(LC)은 폴리머 네트워크(PN) 내에서 상분리되고, 폴리머 네트워크(PN) 내에서 배향된 상태로 존재할 수 있는 화합물로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 액정 물질(LC)은 네마틱 (nematic) 액정, 콜레스테릭 (cholesteric) 액정, 스맥틱 (smectic) 액정, 강유전성 (ferroelectric) 액정, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
액정 물질(LC)은 상분리되어 폴리머 네트워크(PN)와는 결합되어 있지 않으며, 외부에서 전압이 인가됨에 따라 배향이 변경될 수 있다. 이를 위하여, 액정 물질(LC)은 중합성 기(group) 또는 가교성 기를 갖지 않는 화합물일 수 있다.
도 9a 및 도 10을 참조하면, 굴절률 변환층(VRL)에 전압이 인가되지 않은 경우에는, 액정 물질(LC)을 구성하는 액정 분자들이 특정 방향으로 배열하지 않고, 무작위한 방향으로 분포되어 빛을 산란시킬 수 있다. 이 때, 복수의 도메인(D) 중 제1 도메인에 포함된 액정 물질(LC)은 정상광 굴절률(no)을 가지고, 제2 도메인에 포함된 액정 물질(LC)은 이상광 굴절률(ne)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 도메인을 통과하는 광은 직진하고, 제2 도메인을 통과하는 광은 산란될 수 있다.
반대로, 도 9b 및 도 10을 참조하면, 굴절률 변환층(VRL)에 전압이 인가되면, 액정 물질(LC)을 구성하는 액정 분자들이 전계(EF)와 평행하게 정렬되어 굴절률 변환층(VRL)이 투명하게 될 수 있다. 이 때, 복수의 도메인(D)에 포함된 액정 물질(LC)은 모두 이상광 굴절률(ne)일 수 있다.
굴절률 변환층(VRL)에 포함된 광학 물질이 PNLC인 경우에도 광학 물질이 액정인 경우와 마찬가지로, 표시 장치(1)는 시야각 변조기(VAM)에 전압이 인가되는 경우, 표시 패널(DP)의 시야각을 기준 시야각보다 좁게 설정하는 프라이빗 모드로 동작하고, 표시 장치(1)는 시야각 변조기(VAM)에 전압이 인가되지 않는 경우, 표시 패널(DP)의 시야각이 기 설정된 기준 시야각으로 설정되는 일반 모드로 동작할 수 있다.
상술한 바와 같이, 굴절률 변환층(VRL)에 전압이 인가되는 경우, 액정 물질(LC)은 이상광 굴절률(ne)만을 가지므로, 도 7b에 도시된 실시예와 동일한 조건을 만족하므로 프라이빗 모드에 대한 중복되는 설명은 생략한다.
한편, 도 11을 참조하면, 일반 모드는 도 7a에 도시된 실시예와 달리, 굴절률 변환층(VRL)에 전압을 인가하지 않는 경우, 복수의 도메인(D) 중 제1 도메인에 포함된 액정 물질(LC)은 정상광 굴절률(no)을 가지고, 제2 도메인에 포함된 액정 물질(LC)은 이상광 굴절률(ne)을 가질 수 있다. 따라서, 제1 출사광(L1) 및 제2 출사광(L2)은 굴절률 변환층(VRL) 내에서 정상광 굴절률(no)을 가지는 제1 도메인 영역을 통과하는 경우는 직진하고, 이상광 굴절률(ne)을 가지는 제2 도메인 영역을 통과하는 경우 산란할 수 있다. 제1 굴절률(ninc), 제2 굴절률(nexit), 및 정상광 굴절률(no)은 상호 동일한 크기를 가지고 이상광 굴절률(ne)은 제1 굴절률(ninc), 제2 굴절률(nexit), 및 정상광 굴절률(no)보다 클 수 있다.
이로 인해, 표시 패널(DP)에서 출사된 광(L0)의 윈도우 부재(WM)과 마주하는 제2 굴절층(RL2)의 일 면에 대한 출사각(θva)의 범위가 기 설정된 기준 시야각(θref)의 범위보다 넓게 설정된 일반 모드로 동작할 수 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.
1: 표시 장치
DP: 표시 패널
VAM: 시야각 변조기
RL1, RL2: 제1 굴절층, 제2 굴절층
DF: 회절 구조
OP: 광학 구조
VRL: 굴절률 변환층
LL1, LL2, LL3: 제1 경계면, 제2 경계면, 제3 경계면,
L1, L2: 제1 출사광, 제2 출사광

Claims (20)

  1. 램버시안(Lambertian) 발광 분포를 가지는 표시 면을 포함하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널 상에 배치되는 시야각 변조기;를 포함하되,
    상기 시야각 변조기는,
    일 면 상에 회절 구조를 포함하는 제1 굴절층;
    상기 제1 굴절층 상에 배치되고, 전압이 인가되는 경우 굴절률이 변하는 전기 광학 물질을 포함하는 굴절률 변환층;
    상기 굴절률 변환층 상에 배치되는 제2 굴절층;을 포함하되,
    상기 굴절률 변환층은, 베이스 층; 및 상기 베이스 층 상에 형성되고 상기 제2 굴절층과 마주하는 면에 입사되는 광의 경로를 변경하는 광학 구조;를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광학 구조는 프리즘 구조 및 볼록 렌즈 구조 중 어느 하나인 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 시야각 변조기는 상기 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 표시 패널의 시야각을 기준 시야각으로 설정하는 일반 모드; 및 상기 전압이 인가되는 경우, 상기 표시 패널의 시야각을 상기 기준 시야각보다 좁게 설정하는 프라이빗 모드를 포함하는 표시 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 굴절률 변환층은 상기 전압 인가 시 상기 제1 굴절층과 상기 굴절률 변환층의 제1 경계면에 입사하는 입사광을 상기 회절 구조를 통해 제1 경로로 진행하는 제1 출사광 및 제2 경로로 진행하는 제2 출사광으로 나누는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 출사광은 상기 광학 구조와 상기 제2 굴절층의 제2 경계면에 제1 입사각 범위로 입사되고, 상기 제2 출사광은 상기 제2 경계면에 상기 제1 입사각 범위보다 작은 각도를 갖는 제2 입사각 범위로 입사되는 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제1 출사광은 상기 표시 면을 통과하지 않고, 상기 제2 출사광은 상기 표시 면을 통과하되, 상기 제2 출사광의 출사각은 상기 기준 시야각의 출사각 범위보다 작은 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 굴절층은 제1 굴절률을 가지고, 상기 제2 굴절층은 제2 굴절률을 가지고, 상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률은 동일한 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 전기 광학 물질은 정상광 굴절률 및 이상광 굴절률을 가지는 복굴절성을 가지는 물질을 포함하는 액정인 표시 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 액정은 상기 전압이 인가되는 경우, 상기 이상광 굴절률을 가지고, 상기 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 정상광 굴절률을 가지는 표시 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률은 상기 정상광 굴절률과 동일한 표시 장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 굴절률 변환층은 상기 베이스 층에만 상기 전기 광학 물질을 포함하고, 상기 광학 구조는 제3 굴절률을 가지는 표시 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 전기 광학 물질은 정상광 굴절률 및 이상광 굴절률을 가지는 복굴절성을 가지는 물질을 포함하는 액정인 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 액정은 상기 전압이 인가되는 경우, 상기 이상광 굴절률을 가지고, 상기 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 정상광 굴절률을 가지는 표시 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률은 상기 정상광 굴절률과 동일하고, 상기 제3 굴절률은 상기 제1 및 제2 굴절률보다 크고 상기 정상광 굴절률 보다 작은 표시 장치.
  15. 제7 항에 있어서,
    상기 전기 광학 물질은 외측 표면으로부터 내부까지 3차원 그물 구조의 폴리머 네트워크에 의해 안정화된 액정을 포함하는 PNLC(Polymer Network Liquid Crystal)인 표시 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 액정은 정상광 굴절률 및 이상광 굴절률을 가지는 복굴절성을 가지는 물질을 포함하는 표시 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 PNLC는 상기 폴리머 네트워크에 의해 상기 액정을 포함하는 복수의 도메인들로 구분되는 표시 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 PNLC는 상기 전압이 인가되는 경우, 상기 복수의 도메인들 모두는 상기 이상광 굴절률을 가지고, 상기 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 복수의 도메인들 중 제1 도메인은 상기 정상광 굴절률을 가지고 상기 복수의 도메인들 중 제2 도메인은 상기 이상광 굴절률을 가지는 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제2 도메인들은 입사된 광을 산란시키는 표시 장치.
  20. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률은 상기 정상광 굴절률과 동일한 표시 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8619363B1 (en) 2007-11-06 2013-12-31 Fusion Optix, Inc. Light redirecting element comprising a forward diffracting region and a scattering region
JP6120481B2 (ja) 2009-02-06 2017-04-26 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光制御フィルム及び多層光学フィルムスタック
KR101950379B1 (ko) 2017-02-28 2019-02-20 경북대학교 산학협력단 시야각 제어 가능한 디스플레이 장치
TW201921060A (zh) 2017-09-15 2019-06-01 美商瑞爾Ｄ斯帕克有限責任公司 用於可切換定向顯示器的光學堆疊結構
EP3814680A4 (en) * 2018-06-29 2022-05-04 RealD Spark, LLC PRIVACY DISPLAY OPTICAL STACK
CN112602011A (zh) * 2018-07-18 2021-04-02 瑞尔D斯帕克有限责任公司 用于可切换定向显示器的光学堆叠
CN113508334A (zh) * 2019-01-07 2021-10-15 瑞尔D斯帕克有限责任公司 用于防窥显示器的光学叠堆
WO2020167680A1 (en) * 2019-02-12 2020-08-20 Reald Spark, Llc Diffuser for privacy display

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