KR100869810B1 - 표시 장치 - Google Patents

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윤지환
이관희
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서로 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판, 제1 기판 위에 형성된 반도체 소자 및 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자와 제2 기판 사이에 형성되어 시야각을 조절하는 광학부를 포함한다.
Figure R1020070077727
유기 발광 표시 장치, 광 시야각, 협 시야각, 액정

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 선택적으로 시야각을 제한할 수 있는 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치에 적용되고 있는 다양한 표시 패널 중에서도 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술에 의해 유기 발광 표시 장치(OLED; Organic Light Emitting diode Display)가 다른 표시 패널에 비해 성능이 더욱 향상된 표시 패널로서 많이 사용되고 있다.
알려진 바와 같이, 능동 구동형 유기 발광 표시 장치는 기판 위에 화상 표현의 기본 단위인 화소(pixel)를 매트릭스 방식으로 배열한다. 그리고 각 화소마다 스위칭 소자로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 배치하여 독립적으로 화소를 제어한다.
이러한 유기 발광 표시 장치는 소형화, 경량화가 가능하므로, 셀룰라(cellular)폰, PDA(Personal Digital Assistant) 및 PMP(Portable Multimedia Player) 등과 같이 소형 제품이면서 이동용 제품인 전자 기기에 장착되어 사용되고 있다. 또한, 다수의 사용자가 여러 각도에서 표시 장치를 바라볼 가능성이 높아지 게 되어 표시 장치의 시야각을 제한하는 특성이 요구되고 있다.
시야각을 제한하기 위한 방안으로, 표시 패널의 상판 위에 편광판 또는 편광 필름 등의 광학 부재를 위치시키거나 별도의 액정 패널을 구비하여 화소의 온, 오프 구동에 따라 액정을 배열시키는 방법 등이 알려져 있다.
유기 발광 표시 장치를 비롯한 여타의 표시 장치는, 휴대가 간편하도록 그 부피가 크지 않고 선택적으로 시야각 제한이 가능한 특성을 지녀야만 표시 장치로서 우수한 기능을 수행할 수 있다.
슬림화가 가능하면서도 선택적으로 시야각 제한이 가능한 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 서로 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판, 제1 기판 위에 형성된 반도체 소자 및 유기 발광 소자 및 유기 발광 소자와 제2 기판 사이에 형성되어 시야각을 조절하는 광학부를 포함한다.
광학부는 제2 기판에 형성된 보조 전극 및 유기 발광 소자와 제2 기판 사이에 채워진 액정층을 포함할 수 있다. 보조 전극은 복수의 보조 전극은 유기 발광 소자가 형성되지 않은 비발광 영역에 대응되어 복수로 형성될 수 있다. 여기서, 보조 전극은 투명할 수 있다.
유기 발광 소자는 반도체 소자와 전기적으로 연결되어 적층된 제1 화소 전 극, 유기 발광층 및 제2 화소 전극을 포함하고, 액정층은 제2 화소 전극 및 보조 전극에 의해 구동될 수 있다. 여기서, 제1 화소 전극은 반사막을 포함할 수 있고, 제2 화소 전극은 투명 또는 반투명할 수 있다.
상기 반도체 소자는 박막 트랜지스터일 수 있으며, 표시 장치는 휴대용품용으로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 표시 패널 내부에 인가되는 전압에 의해 표시 패널에서 출사되는 빛의 시야각을 선택적으로 조절할 수 있다.
또한, 별도의 기판을 사용하지 않고 표시 패널에 사용되는 기판 및 전극을 사용하므로, 시야각 조절을 위한 추가 패널이 필요 없고, 슬림형의 표시 장치를 제조할 수 있다.
또한, 표시 패널 내부의 전극을 사용하고 이를 통해 액정층의 배향 정도를 제어하므로 제조 공정을 간소화시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위해서는 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)를 나타낸 부분 단면도로서, 도 1은 광 시야각 모드 상태의 표시 장치를, 도 2는 협 시야각 모드 상태의 표시 장치를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 화상을 표시하는 표시 패널(100)과 표시 패널(100)에서 출사된 빛의 시야각을 조절하는 광학부(300)를 포함한다.
표시 패널(100)은 일례로 유기 발광 표시 패널을 사용할 수 있다. 본 발명에 있어, 표시 패널은 유기 발광 표시 패널 이외에 다른 표시 패널, 일례로 액정 표시 패널을 사용할 수도 있다.
표시 패널(100)은 기판(110) 위에 화상 표현의 기본 단위인 화소가 매트릭스 형태로 배열된다. 예를 들어, 표시 장치(10)가 능동 구동형 유기 발광 표시 장치로 이루어질 때, 화소는 발광하여 화상을 표시하는 유기 발광 소자(L)와 유기 발광 소자(L)를 구동하는 반도체 소자를 포함한다.
이하, 반도체 소자 및 이와 연결된 유기 발광 소자(L)의 구성을 좀더 상세히 설명한다.
기판(110) 위에 버퍼층(120)이 형성되고, 버퍼층(120) 위에 반도체 소자인 박막 트랜지스터(T)가 형성된다. 이 박막 트랜지스터(T)는 버퍼층(120) 위에 형성된 반도체층(130), 게이트 전극(150), 소오스 전극(171) 및 드레인 전극(172)을 포함한다.
여기서, 반도체층(130)은 소오스 영역(131) 및 드레인 영역(133)과 이들 사이를 연결하는 채널 영역(132)을 포함한다.
반도체층(130)을 덮으면서 버퍼층(120) 위에 게이트 절연막(140)이 형성되며, 반도체층(130) 위로 게이트 절연막(140)을 사이에 두고 게이트 전극(150)이 형성된다.
게이트 전극(150)을 덮으면서 게이트 절연막(140) 위로 층간 절연막(160)이 형성된다. 여기서, 게이트 절연막(140) 및 층간 절연막(160)에는 각각 제1 콘택홀(1401) 및 제2 콘택홀(1601)이 형성된다.
이로써, 소오스 영역(131) 및 드레인 영역(133)이 제1 콘택홀(1401) 및 제2 콘택홀(1601)을 통해 노출되는 바, 이 노출된 소오스 영역(131) 및 드레인 영역(133)에는 각각 소오스 전극(171) 및 드레인 전극(172)이 전기적으로 연결된다.
기판(110)은 절연 재질 또는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 절연 재질로 유리 또는 플라스틱을 사용할 수 있으며, 금속 재질로는 스테인레스 스틸(stainless steel, SUS)을 사용할 수 있다. 버퍼층(120)은 반도체층(130)의 형성시, 기판(110)의 불순물들이 확산되는 것을 방지한다. 버퍼층(120)은 일례로 실리콘 질화물(SiN)층 또는 실리콘 질화물(SiN)과 실리콘 산화물(SiO2)이 적층된 층으로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(150)은 금속층, 일례로 MoW막, Al막, Cr막 및 Al/Cr막 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 소오스 전극(171) 및 드레인 전극(172)은 금속층, 일례로 Ti/Al막 또는 Ti/Al/Ti막으로 이루어질 수 있다.
한편, 박막 트랜지스터(T)를 덮으면서 층간 절연막(160) 위에 평탄화막(180)이 형성된다. 평탄화막(180) 위에는 제1 화소 전극(210), 유기 발광층(220) 및 제2 화소 전극(230)이 순차적으로 형성되어 유기 발광 소자(L)를 구성한다.
여기서, 제1 화소 전극(210)은 평탄화막(180)에 구비된 비아홀(1801)을 통해서 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(172)과 전기적으로 연결된다. 제1 화소 전극(210)은 화소 정의막(240)에 의해 인접 화소의 제1 화소 전극(미도시)과 전기적으로 분리되며, 화소 정의막(240)에 구비된 개구부(2401)를 통하여 유기 발광층(220)과 접촉한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제2 화소 전극(230)은 기판(110)의 전면 위에 형성되어 기판(110)에 배열된 복수의 화소에 공통적으로 음극 전압을 제공한다. 일례로, 제1 화소 전극(210)은 정공을 주입하는 기능을 수행하고 제2 화소 전극(230) 은 전자를 주입하는 기능을 수행한다.
제1 화소 전극(210)은 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide; ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide; IZO)로 이루어지는 제1 투명 전극으로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 화소 전극은 유기 발광 소자(L)의 발광 방향에 따라 제1 투명 전극 위에 도전성 반사막과 제2 투명 전극을 더 포함할 수 있다. 반사막은 유기 발광층(220)에서 발생되는 빛을 반사하여 발광 효율을 높이면서 전기 전도도(electrical conductivity)를 개선한다. 일례로 알루미늄(Al), 알루미늄-합금(Al-alloy), 은(Ag), 은-합금(Ag-alloy), 금(Au) 또는 금-합금(Au-alloy)으로 이루어질 수 있다. 제2 투명 전극은 반사막의 산화를 억제하면서 유기 발광층(220)과 반사막 사이의 일함수 관계를 개선한다. 제2 투명 전극은 제1 투명 전극과 마찬가지로 ITO 또는 IZO로 이루어질 수 있다. 아울러, 제1 화소 전극이 반사 기능을 할 수 있다면 그 상세 구조는 전술한 실시예에 한정되지 않는다.
유기 발광층(220)은 실제 발광이 이루어지는 발광층과 발광층의 상하부에 위치하여 정공이나 전자 등의 캐리어를 발광층까지 효율적으로 전달시켜 주기 위한 유기층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일례로, 유기층은 발광층과 제1 화소 전극(210) 사이에 형성되는 정공 주입층 및 정공 수송층과, 발광층과 제2 화소 전극(230) 사이에 형성되는 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
제2 화소 전극(230)은 유기 발광 소자(L)의 발광 방향(도면의 화살표 참조)을 고려하여 투명 도전막으로 이루어질 수 있다. 일례로, 투명 도전막은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 MgAg로 이루어질 수 있다.
한편, 전술한 기판(110) 위에 형성된 박막 트랜지스터(T) 및 유기 발광 소자(L)들은 기판(110)과 봉지용 기판(200)이 상호 접합되면서 밀봉된다. 이때 유기 발광 소자(L)를 이루는 층(layer) 중, 가장 위에 형성되는 제2 화소 전극(230)과 봉지용 기판(200) 사이에는 공간이 형성된다.
본 실시예에서는 상기 공간을 이용하여 시야각 조절을 위한 광학부(300)를 형성한다. 즉, 별도의 기판 없이 제2 화소 전극(230)과 봉지용 기판(200) 사이에 광학부(300)를 형성한다.
광학부(300)는 표시 패널(100) 위에 구비되어 표시 패널(100)에서 출사된 빛의 시야각을 조절한다.
광학부는 액정층(310)과 복수의 보조 전극(320)을 포함한다. 액정층(310)은 제2 화소 전극(230)과 봉지용 기판(200) 사이에 채워지고, 보조 전극(320)은 봉지용 기판(200)의 면에 형성된다.
복수의 보조 전극(320)은 소정의 간격을 두고 서로 이격되어 형성되며, 그 하부에 유기 발광 소자(L)가 없는 비발광 영역에 대응되어 형성된다. 이에 따라 보조 전극(320)이 유기 발광 소자(L)에서 출사되는 빛에 의해 발광되는 영역을 침범하지 않으므로, 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다. 보조 전극(320)은 유기 발광 소자(L)의 발광 방향을 고려하여 투명하거나 반투명한 도전막으로 이루어질 수 있다. 일례로, 보조 전극(320)은 ITO, IZO 또는 MgAg로 이루어질 수 있다. 또한, 보조 전극(320)은 MgAg의 두께를 조절하여 광을 투과시키는 정도를 변화시킴으로써 반투명한 도전막으로 형성될 수도 있다.
제2 화소 전극(230)에 구동 전압이 인가될 때, 보조 전극(320)에는 기설정된 전압이 인가되고, 제2 화소 전극(230)과 보조 전극(320) 사이에 전계가 형성된다. 이 전계에 의해 액정층(310)이 구동된다.
액정층(310)은 기판(110)의 전면에 형성된 제2 화소 전극(230)과 보조 전극(320) 사이의 전계에 따라 단위 화소 별로 빛을 투과시키거나 차단시킨다.
예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 제2 화소 전극(230)과 보조 전극(320)에 전압이 인가되어 이들 사이에 전계가 형성되면 액정 분자들이 일정한 방향으로 배열되지 않는 이른바, "열림" 상태가 되고, 표시 패널(100)에서 출사된 빛이 액정층(310)을 통과한다. 즉, 출사된 빛은 광 시야각 모드 상태가 되며 도 1의 화살표 방향으로 화상이 표시된다.
이와 반대로, 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 화소 전극(230)과 보조 전극(320)에 전압이 인가되지 않으면 액정 분자들이 일정한 배열 방향을 가지고 배향되는 이른바, "닫힘" 상태가 되고, 표시 패널(100)에서 출사된 빛이 액정층(310) 중 액정 분자가 배열된 영역에서 차단된다. 즉, 출사된 빛의 경로가 제한되는 협 시야각 모드 상태가 되며 도 2의 화살표 방향으로 화상이 표시된다.
따라서 제2 화소 전극(230)과 보조 전극(320)의 전압을 온(on) 또는 오프(off)하여 표시 장치(10)의 시야각을 선택적으로 제한할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 전압이 온 또는 오프 됨에 따라 액정층이 열림 또는 닫힘 상태로 되는 경우를 도시하고 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아 니며 액정층의 배향 정도는 전술한 예와 반대로 조절될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치로서, 광 시야각을 갖는 표시 장치의 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치로서, 협 시야각을 갖는 표시 장치의 부분 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명>
100; 표시 패널 300; 광학부
310; 액정층 320; 보조 전극

Claims (12)

  1. 서로 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판 위에 형성된 반도체 소자 및 유기 발광 소자; 및
    상기 유기 발광 소자와 상기 제2 기판 사이에 형성되어 시야각을 조절하는 광학부
    를 포함하고,
    상기 광학부는,
    상기 제2 기판에 형성된 보조 전극; 및
    상기 유기 발광 소자와 상기 제2 기판 사이에 채워진 액정층
    을 포함하는 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조 전극이 상기 유기 발광 소자가 형성되지 않은 비발광 영역에 대응되어 복수로 형성된 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조 전극이 투명 또는 반투명한 표시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보조 전극이 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 및 MgAg 중 선택된 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유기 발광 소자는, 상기 반도체 소자와 전기적으로 연결되어 적층된 제1 화소 전극, 유기 발광층 및 제2 화소 전극을 포함하고,
    상기 액정층은 상기 제2 화소 전극 및 상기 보조 전극에 의해 구동되는 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극이 반사막을 포함하는 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 화소 전극이 알루미늄(Al), 알루미늄-합금(Al-alloy), 은(Ag), 은-합금(Ag-alloy), 금(Au) 및 금-합금(Au-alloy) 중 선택된 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 화소 전극이 투명한 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 화소 전극이 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 및 MgAg 중 선택된 어느 하나를 포함하는 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 박막 트랜지스터인 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 표시 장치는 휴대용품용으로 사용되는 표시 장치.
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