KR102416017B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

영상을 표시하는 표시 패널; 상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 영상이 투과되는 표시 영역과 상기 표시 영역 주위의 비표시 영역을 포함하는 윈도우; 및 상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 개재되는 접착층을 포함하며, 상기 윈도우는, 표시 패널과 대향하게 배치된 윈도우 베이스, 상기 윈도우 베이스의 하부에 배치된 인쇄층(printing layer), 및 상기 윈도우 베이스와 상기 인쇄층 사이에 배치된 저 굴절 영역(low index zone)을 포함하는 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빛샘 현상이 개선된 표시 장치에 관한 것이다.
사용자에게 영상을 제공하는 스마트폰, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 네비게이션 및 텔레비전 등의 전자기기는 영상을 표시하기 위한 표시 장치를 포함한다. 표시 장치는 영상을 생성하여 표시하는 표시 패널 및 표시 패널의 상부에 배치되어 표시 패널을 보호하는 윈도우를 포함한다.
표시 패널에서 생성된 영상은 윈도우를 투과하여 사용자에게 제공될 수 있다. 윈도우는 영상이 표시되는 표시 영역 및 표시 영역 주변에 형성되는 비표시 영역을 포함한다. 윈도우의 비표시 영역은 인쇄층에 의해 다양한 색상으로 디자인될 수 있다. 그러나, 전반사에 의해 인쇄층에 도달한 빛이 산란되어 빛샘이 시인되기도 한다.
본 발명의 실시예는 전반사에 의한 빛샘 현상이 개선된 표시 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 영상을 표시하는 표시 패널; 상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 영상이 투과되는 표시 영역과 상기 표시 영역 주위의 비표시 영역을 포함하는 윈도우; 및 상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 개재되는 접착층을 포함하며, 상기 윈도우는 표시 패널과 대향하게 배치된 윈도우 베이스, 상기 윈도우 베이스의 하부에 배치된 인쇄층(printing layer), 및 상기 윈도우 베이스와 상기 인쇄층 사이에 배치된 저 굴절 영역(low index zone)을 포함하는 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 저 굴절 영역은 공기(air) 층일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 윈도우 베이스와 상기 인쇄층 사이에 기재 필름이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 윈도우 베이스와 상기 기재 필름 사이에 OCA(optically clear adhesive)층이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 저 굴절 영역과 상기 OCA층은 동일층에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 저 굴절 영역은 상기 OCA층 상부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시 패널과 상기 접착층 사이에 배치된 저 굴절층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 저 굴절층은 전면에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 저 굴절층은 저 굴절율을 갖는 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 윈도우의 측면에 배치된 광 흡수 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 흡수 부재는 베이스 레진, 광 흡수 재료, 및 UV 경화 촉진제를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인쇄층은 비표시 영역에 배치되며 상기 접착층과 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인쇄층은 제1 데코 인쇄층, 및 차광 인쇄층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차광 인쇄층은 상기 접착층과 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 데코 인쇄층은 백색 인쇄층일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차광 인쇄층은 흑색 인쇄층일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시 패널은 제1 기판; 상기 제1 기판상에 적층된 캡핑층; 및 상기 캡핑층 상에 적층된 박막봉지층(TFE; thin film encapsulation)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박막봉지층 상에 적층되어 상기 윈도우 기판을 향하는 편광판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착층은 상기 편광판과 상기 윈도우 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 편광판 상에 적층된 터치 스크린 패널(TSP; touch screen panel)을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 윈도우에 저 굴절 영역을 배치함으로써 전반사에 의해 인쇄층에 도달하는 광을 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 빛샘 현상이 개선된 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 윈도우에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 표시 장치에서 전반사 광 경로를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 표시 장치에서 전반사 광 경로를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 1의 A 영역에 배치된 표시 패널의 한 화소를 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 6의 I-I' 선에 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 저 굴절 영역의 형성 단계를 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 표시 장치의 빛샘 개선 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 종래 기술에 따른 표시 장치와 본 발명에 따른 표시 장치의 빛샘 정도를 비교 실험한 사진이다.
도 15는 도 14의 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
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. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 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. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 이하에는 표시 장치로서, 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 실시예로서 설명하나, 이에 한정되지 않고, 본 발명에 따른 표시 장치는 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 전계 방출 표시 장치 등의 표시 장치일 수 있다.
또한, 첨부 도면에서는, 하나의 화소에 두개의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)와 하나의 축전 소자(capacitor)를 구비하는 2Tr-1Cap 구조의 능동 구동(active matrix, AM)형 유기 발광 표시 장치를 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 유기 발광 표시 장치는 박막 트랜지스터의 개수, 축전 소자의 개수 및 배선의 개수가 한정되지 않는다. 한편, 화소는 이미지를 표시하는 최소 단위를 말하며, 유기 발광 표시 장치는 복수의 화소들을 통해 이미지를 표시한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(100)는 화소 영역(PX) 및 비화소 영역(NPX)이 정의된 표시 패널(200), 표시 패널(200)을 수용하기 위한 하우징(610), 표시 패널(200)과 하우징(610) 사이에 배치되는 충격 흡수 시트(620), 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)이 정의된 윈도우(300), 및 표시 패널(200)과 윈도우(300) 사이에 개재되는 접착층(500)을 포함한다. 윈도우(300)는 표시 패널(200) 상부에 배치된다.
화소 영역(PX) 주변에 비화소 영역(NPX)이 형성되고, 표시 영역(DA) 주변에 비표시 영역(NDA)이 형성될 수 있다. 표시 패널(200)의 화소 영역(PX)은 윈도우(300)의 표시 영역(DA)에 대응되며, 표시 패널(200)의 비화소 영역(NPX)은 윈도우(300)의 비표시 영역(NDA)에 대응된다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 하우징(610), 표시 패널(200), 윈도우(300), 및 접착층(500)이 서로 분리된 상태로 도시되었다.
표시 패널(200)의 화소 영역(PX)은 영상을 생성하여 표시하는 영역으로 정의될 수 있다. 표시 패널(200)의 비화소 영역(NPX)은 영상을 생성하지 않는 영역으로 정의될 수 있다. 표시 패널(200)에서 생성된 영상은 윈도우(300)를 투과하여 사용자에게 제공된다.
표시 패널(200)에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 표시 패널(200)은 유기 발광 표시 패널(organic light emitting display panel) 등의 자발광성 표시 패널과 액정 표시 패널(liquid crystal display panel) 및 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel) 등의 비발광성 표시 패널일 수 있다. 표시 패널(200)에 대한 자세한 설명은 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.
하우징(610)은 표시 패널(200)을 수용한다. 도 1에 표시 패널(200)을 수용할 수 있는 공간을 형성하는 1개의 부재로 구성된 하우징(610)이 예시적으로 도시되어 있다. 그러나, 하우징(610)은 2개 이상의 부재가 결합된 구조를 가질 수도 있다.
하우징(610)은 표시 패널(200) 이외에 구동 소자가 실장된 회로기판(미도시)을 더 수용할 수 있으며, 필요에 따라 배터리와 같은 전원부(미도시)를 더 수용할 수도 있다.
충격 흡수 시트(620)는 표시 패널(200)과 하우징(610) 사이에 배치되어, 표시 패널(200)에 가해질 수 있는 충격을 흡수한다. 따라서, 충격 흡수 시트(620)는 외부 충격이 상기 표시 패널(200)에 직접 작용하는 것을 방지한다. 충격 흡수 시트(620)는 생략될 수도 있다.
윈도우(300)는 표시 패널(200)에서 영상이 출사되는 쪽에 배치되며, 하우징(610)에 결합되어 하우징(610)과 함께 표시 장치(100)의 외면을 구성한다.
편광판(400)은 표시 패널(200) 상에 배치되며, 보다 상세하게는 표시 패널(200)과 접착층(500) 사이에 배치된다. 편광판(400)은 표시 패널(200)로부터 조사된 광의 광축을 변환시킬 수 있다.
편광판(400)은 표시 패널(200)의 적어도 일부를 덮도록 표시 패널(200) 상에 배치될 수 있다. 또는 편광판(400)은 표시 패널(200)의 전면을 덮도록 표시 패널(200)과 실질적으로 동일한 크기로 형성될 수 있다. 편광판(400)은 단일층 또는 편광 필름과 위상차 필름을 포함하는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
도 1 및 도 3을 함께 참조하면, 표시 장치(100)는 터치 스크린 패널(touch screen panel)(420)을 더 포함할 수 있다. 터치 스크린 패널(420)은 표시 패널(200) 상에 배치된다. 예를 들어, 터치 스크린 패널(420)은 편광판(400)상에 배치되거나 또는 표시 패널(200)과 편광판(400) 사이에 배치될 수 있다. 터치 스크린 패널(420)에서 제공된 입력 신호에 따라서 표시 패널(200)은 입력 신호에 해당하는 영상을 사용자에게 제공한다.
이하, 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 윈도우(300)를 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 윈도우(300)에 대한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 3에서 하우징(610)과 충격 흡수 시트(620)는 생략되어 있다.
윈도우(300)는 표시 패널(200) 상부에 배치되어 외부의 스크래치(scratch)로부터 표시 패널(200)을 보호한다.
윈도우(300)의 상부 평면은 표시 영역(DA), 표시 영역(DA) 주변에 형성된 비표시 영역(NDA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 관찰자에게 제공되기 위한 영상을 표시하는 영역으로 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 영상을 표시하지 않는 영역으로 정의될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 흑색으로 인쇄될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 비표시 영역(NDA)은 흑색을 제외한 다양한 색으로 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 비표시 영역(NDA)은 백색으로 인쇄될 수 있다.
윈도우(300)는 윈도우 베이스(310), 인쇄층(340), 및 윈도우 베이스(310)와 인쇄층(340) 사이에 배치된 저 굴절 영역(380)을 포함할 수 있다.
윈도우 베이스(310)는 표시 패널(200)과 대향하게 배치된다. 윈도우(300)의 평면 영역과 동일하게 윈도우 베이스(310)의 평면 영역은 표시 영역(DA) 및 표시 영역(DA)의 주변에 형성된 비표시 영역(NDA)을 포함한다.
윈도우 베이스(310)는 광을 투과시키는 투명 필름으로 형성될 수 있다. 따라서, 표시 패널(200)의 화소 영역(PX)에서 생성된 영상은 표시 영역(DA)에서 윈도우 베이스(310)를 투과하여 사용자에게 제공될 수 있다.
또한 윈도우 베이스(310)는 내충격성을 가지는 플라스틱(plastic) 또는 유리(glass)로 만들어질 수도 있다. 윈도우 베이스(310)는 사각 플레이트 형상일 수 있으며, 플레이트의 꼭지점 부근은 라운드 형상을 가질 수 있다. 도 2에 도시된 윈도우 베이스(310)는 오른쪽 가장자리(311)가 만곡된 구조를 갖는다. 다만, 이에 한정되지 않고 윈도우 베이스(310)는 코너부가 곡선인 형태 또는 왼쪽 가장자리가 만곡된 형태 등을 포함한 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
도시하지는 않았지만, 윈도우 베이스(310)상에 하드 코팅층 또는 보호층이 배치될 수 있다.
하드 코팅층은 윈도우 베이스(310)의 표면 경도를 향상시킬 수 있는 코팅 조성물이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하나, 고온 처리가 필요 없는 자외선 경화형 코팅 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.
하드 코팅층은 아크릴레이트계 단량체 또는 무기 화합물을 포함할 수 있다. 하드 코팅층은 윈도우 베이스(310)의 표면 경도를 향상시킴과 동시에 내약품성을 높여주는 역할을 한다.
하드 코팅층상에 보호층이 배치될 수 있다. 보호층은 지문방지 코팅층(Anti-Finger coating: AF), 반사방지 코팅층(Anti-Reflection coating: AR), 눈부심방지 코팅층(Anti-glare coating: AG) 등을 포함하는 기능성 코팅층(functional coating)일 수 있다.
표시 패널(200)과 대향하게 배치된 윈도우 베이스(310) 하면의 비표시 영역(NDA)에 인쇄층(340)이 배치된다. 즉, 비표시 영역(NDA)은 인쇄층(340)이 배치된 영역에 대응되며 표시 영역(DA)은 인쇄층(340)이 배치되지 않은 영역에 대응된다.
도 3을 참조하면, 윈도우 베이스(310) 하부에 배치된 기재 필름(330), 윈도우 베이스(310)와 기재 필름(330) 사이에 배치된 OCA(Optically clear adhesive)층(320) 및 저 굴절 영역(380)을 포함할 수 있다.
기재 필름(330)은 PET 등의 투명한 필름일 수 있다. 광을 투과할 수 있는 투명한 필름이라면, 그 종류에 제한이 없다.
OCA층(320)은 윈도우 베이스(310)와 기재 필름(330)이 결합될 수 있도록 하며, 투명하므로 표시 패널(200)에서 출사되는 광의 휘도를 감소시키지 않는다.
저 굴절 영역(380)은 윈도우 베이스(310)와 인쇄층(340) 사이에 배치되어 광의 경로를 변경한다. 보다 구체적으로, 저 굴절 영역(380)은 빛샘을 유발하는 전반사 광의 경로를 변경하여 전반사 광이 인쇄층(340)에 도달하지 못하게 하는 역할을 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 저 굴절 영역(380)은 윈도우 베이스(310)와 인쇄층(340) 사이, 구체적으로 윈도우 베이스(310)와 기재 필름(330) 사이에 OCA층(320)과 동일층에 배치될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 저 굴절 영역(380)은 OCA층(320) 상부에 배치되는 등 전반사 광의 경로를 조절하여 인쇄층(340)에 도달하지 못하게 하는 다양한 구성으로 형성될 수 있다.
저 굴절 영역(380)은 낮은 굴절률을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 저 굴절 영역(380)은 공기(air), 진공(vacuum), 또는 에어로겔(aerogel)로 채워진 층일 수 있다. 에어로겔은 98% 이상이 공기로 채워져 있는 고체 물질로서, 1.01 이하의 매우 낮은 굴절률을 갖는다.
저 굴절 영역(380)은 OCA 층(320)의 일부를 제거하여 윈도우 베이스(310)와 기재 필름(330) 사이에 공기 층을 배치하는 방식으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 저 굴절 영역(380)은 윈도우 베이스(310)와 OCA층(320)의 경계면에 마스크 또는 포토레지스트를 이용한 식각(etching) 또는 증착(deposition)을 실시하여 OCA 층(320) 상부에 공기 층을 배치하는 방식으로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 윈도우 베이스(310)와 인쇄층(340) 사이에 배치된 저 굴절 영역(380)에 의해 입사되는 전반사 광이 다시 전반사 되어 광의 경로가 변경된다. 즉, 저 굴절 영역(380)은 광의 경로를 변경함으로써, 빛샘을 유발하는 전반사 광이 인쇄층(340)에 도달하지 못하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 저 굴절 영역(380)을 포함함으로써 달라지는 전반사의 광 경로 및 빛샘 개선 효과에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 후술한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 광 흡수 부재(360)를 더 포함할 수 있다.
광 흡수 부재(360)는 윈도우(300)의 측면에 배치되어 저 굴절 영역(380)에 의해 경로가 변경된 광을 흡수하여 소멸시키는 역할을 한다. 이때, 광 흡수 부재(360)에 흡수되지 못한 광은 다시 전반사 되어 편광판(400)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 광 흡수 부재(360)는 빛샘 개선 효과를 극대화할 수 있다.
도시된 바와 같이, 광 흡수 부재(360)는 윈도우 베이스(310), OCA층(320), 기재 필름(330), 및 인쇄층(340)의 측면에 걸쳐 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 광 흡수 부재(360)는 생략될 수도 있다.
광 흡수 부재(360)는 베이스 레진, 광 흡수 재료, 및 UV경화 촉진제 등을 포함할 수 있다.
베이스 레진은 상기 광 흡수 재료 및 UV경화 촉진 재료를 결합하면서 상기 광 흡수 부재(360)의 기본을 이루는 주 재료이다. 베이스 레진은 아크릴레이트계 고분자로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
광 흡수 재료는 광이 새어 나가는 것을 방지하기 위한 재료이다. 즉, 상기 광 흡수 재료는 상기 광 흡수 부재(360)의 주기능을 수행하는 핵심 재료이다. 광 흡수 재료는 유색 입자를 포함하여 이루어진다.
상기 UV경화 촉진 재료는 상기 베이스 레진의 UV경화를 보다 용이하게 하기 위한 재료이다. 이와 같이 상기 광 흡수 부재(360)가 UV경화 촉진 재료를 포함하고 있기 때문에, 상기 광 흡수 부재(360)의 블랙도를 증가시킨다 하더라도 상기 베이스 레진이 경화 공정이 용이하게 될 수 있다.
인쇄층(340)은 비표시 영역(NDA)에서 기재 필름(330)의 일면에 배치될 수 있다. 도시하지 않았지만, 인쇄층(340)은 표시 패널(200)을 구동하는 구동부 및 표시 패널(200)을 수납하는 수납부가 외부로 시인되는 것을 방지할 수 있다.
인쇄층(340)은 소정의 색을 갖는 유기물질을 포함할 수 있다. 따라서, 윈도우 베이스(310)의 비표시 영역(NDA)에서 인쇄층(340)의 색이 사용자에게 제공될 수 있다.
인쇄층(340)은 흑색 또는 백색을 포함한 다양한 색상일 수 있다. 인쇄층(340)이 흑색인 경우, 인쇄층(340)은 블랙 매트릭스(black matrix)를 포함할 수 있다. 인쇄층(340)이 백색인 경우, 인쇄층(340)은 백색 수지 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 또한, 인쇄층(340)은 CrOx 또는 MoOx 등의 불투명 무기 절연 물질이나 블랙 수지 등의 불투명 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 인쇄층(340)은 표시 패널(200) 내부의 빛을 차단하거나 내부 구조를 보이지 않게 하는 역할, 및 윈도우(300)의 색상을 결정하는 역할을 한다.
인쇄층(340)은 기재 필름(330)에 인쇄용 조성물을 인쇄하여 인쇄층(340)이 형성된 기재 필름(330)을 윈도우 베이스(310)에 접착시키는 방식으로 형성될 수 있다. 다만, 기재 필름(330)에 인쇄층(340)을 형성하는 방식 및 형성된 필름이 윈도우 베이스(310)의 일면에 배치되는 방식은 전술한 방식에 한정되는 것은 아니며, 종래에 알려진 여러 방식으로 형성될 수 있다.
인쇄층(340)은 단일층으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 인쇄층(340)은 동일한 두께를 갖는 복수의 층 또는 서로 다른 두께를 갖는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 인쇄층(340)은 2개의 인쇄층들(341, 343)을 포함한다. 인쇄층들(341, 343)은 비표시 영역(NDA)에서 기재 필름(330)의 일면에 배치된 제1 데코 인쇄층(341) 및 차광 인쇄층(343)을 포함한다.
제1 데코 인쇄층(341)은 백색 인쇄층일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 제1 데코 인쇄층(341)은 흑색을 제외한 다양한 색을 가질 수 있다. 제1 데코 인쇄층(341)은 하나의 층으로 도시되었지만, 서로 동일한 색을 갖는 복수의 층을 포함하여 보다 더 명확한 색을 구현할 수 있다.
차광 인쇄층(343)은 흑색 인쇄층일 수 있다. 흑색을 갖는 차광 인쇄층(343)은 제1 데코 인쇄층(341) 보다 높은 광 차단율을 가질 수 있다.
도 3에는 2개의 인쇄층들(341, 343)이 예시적으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고, 2개보다 많은 인쇄층들이 비표시 영역(NDA)에서 기재 필름(330)의 일면에 배치될 수 있다.
인쇄층(340)은 표시 패널(200)과 윈도우(300) 사이에 개재된 접착층(500)과 서로 접촉된다.
접착층(500)은 편광판(400)과 윈도우(300) 사이에 제공되며, 표시 패널(200)과 윈도우(300)가 단단하게 결합될 수 있도록 한다.
접착층(500)이 표시 패널(200)에서 출사되는 광의 휘도를 감소시키는 것을 방지하기 위해, 접착층(500)은 투명한 특성을 가질 수 있다. 접착층(500)은, 점착성을 가지며 광 또는 열에 의해 경화될 수 있는 투명 고분자 수지로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 접착층(500)은 광 조사에 의하여 경화되는 광경화성 수지로 만들어질 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 빛샘 개선 효과를 더욱 설명한다.
도 4는 종래 기술에 따른 표시 장치에서 전반사 광 경로를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서 전반사 광 경로를 나타낸 단면도이다. 도 4 및 도 5에서 하우징(610)과 충격 흡수 시트(620)는 생략되어 있다.
도 4에 도시된 종래 기술에 따른 표시 장치의 윈도우는 윈도우 베이스(31) 및 윈도우 베이스(31)의 하부에 배치된 인쇄층(34)을 포함한다. 구체적으로, 윈도우 베이스(31), OCA층(32), 기재 필름(33), 및 인쇄층(34)이 순차적으로 배치되고, 윈도우의 측면에 배치된 광 흡수 부재(36)를 포함한다.
도 4를 참조하면, 유기 발광 소자(21)에서 생성되어 윈도우 베이스(31)의 표면까지 도달한 전반사 광(r1)은 가이드(guide)되어 인쇄층(34)에 도달한다. 인쇄층(34)에 도달한 광(r1)은 인쇄층(34)에서 산란 및 출광되어 빛샘(L)으로 시인된다.
반면에, 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 윈도우는 윈도우 베이스(310), OCA층(320), 기재 필름(330), 인쇄층(340), 윈도우 베이스(310)와 기재 필름(330) 사이에 배치된 저 굴절 영역(380), 및 윈도우의 측면에 배치된 광 흡수 부재(360)를 포함한다.
다시 말해, 종래 기술에 따른 표시 장치에 비해 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 저 굴절 영역(380)을 더 포함한다.
저 굴절 영역(380)은 윈도우 베이스(310)와 인쇄층(340) 사이에 배치되어 광의 경로를 변경하는 역할을 한다.
도 5를 참조하면, 저 굴절 영역(380)은 저 굴절 영역(380)은 낮은 굴절률을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 저 굴절 영역(380)은 공기(air), 진공(vacuum), 또는 에어로겔(aerogel)로 채워진 층일 수 있다. 저 굴절 영역(380)에 의해 입사되는 전반사 광이 다시 전반사 되어 광의 경로가 변경된다. 즉, 저 굴절 영역(380)은 광의 경로를 변경함으로써, 빛샘을 유발하는 전반사 광이 인쇄층(340)에 도달하지 못하게 한다.
구체적으로, 유기 발광 소자(210)에서 생성되어 윈도우 베이스(310)의 표면까지 도달한 전반사 광(r2)은 윈도우 베이스(310)와 기재 필름(330) 사이에 배치된 저 굴절 영역(380)에 의해 광 경로가 변경되어 인쇄층(340)에 도달하지 못한다. 인쇄층(340)에 도달하지 못하고 경로가 변경된 광(r2)은 광 흡수 부재(360)에 흡수되어 소멸된다. 따라서, 윈도우의 비표시 영역에서 빛샘 현상이 개선 또는 방지된다.
한편, 광 흡수 부재(360)에 흡수되지 못한 광(r3)는 다시 전반사를 반복하며 편광판(400)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 광 흡수 부재(360)는 빛샘 개선 효과를 극대화할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 저 굴절 영역(380)을 더 포함함으로써, 빛샘 유발 전반사 광이 인쇄층(340)에 도달하지 않도록 한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 빛샘 현상이 개선되는 효과를 가진다.
이하에서, 도 6 및 도 7을 참조하여, 표시 패널의 한 화소에 대해 설명한다.
도 6은 도 1의 A 영역의 어느 한 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 7은 도 6의 I-I' 선에 따른 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 표시 영역(도 1의 참조부호 DA, 이하 동일)의 각 화소에 두 개의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(10, 20)와 하나의 축전 소자(capacitor)(80)를 구비하는 2Tr-1Cap 구조의 능동 구동(active matrix, AM)형 유기 발광 표시 장치를 도시하고 있으나, 본 발명 및 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서 유기 발광 표시 장치(100)는 하나의 화소에 셋 이상의 트랜지스터와 둘 이상의 축전 소자(80)를 구비할 수 있으며, 별도의 배선이 더 형성되어 다양한 구조를 가질 수 있다. 여기서, 화소는 화상을 표시하는 최소 단위를 말하며, 표시 영역은 복수의 화소들을 통해 화상을 표시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)는, 제1 기판(101), 제1 기판(101)에 정의된 복수의 화소 각각에 형성된, 스위칭 박막 트랜지스터(10), 구동 박막 트랜지스터(20), 축전소자(80), 그리고 유기 발광 소자(organic light emitting diode, OLED)(210)를 포함한다. 그리고, 제1 기판(101)은, 일 방향을 따라 배치되는 게이트 라인(151)과, 이 게이트 라인(151)과 절연 교차되는 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)을 더 포함한다.
여기서, 각 화소는 게이트 라인(151), 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)을 경계로 정의될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
유기 발광 소자(210)는, 제1 전극(211)과, 이 제1 전극(211) 상에 형성된 유기 발광층(212)과, 이 유기 발광층(212) 상에 형성된 제2 전극(213)을 포함한다. 여기서, 제1 전극(211)은 각 화소마다 하나 이상씩 형성되므로 제1 기판(101)은 서로 이격된 복수의 제1 전극들(211)을 가진다.
여기서 제1 전극(211)이 정공 주입 전극인 양극(애노드)이며, 제2 전극(213)이 전자 주입 전극인 음극(캐소드)이 된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 유기 발광 표시 장치의 구동 방법에 따라 제1 전극(211)이 음극이 되고, 제2 전극(213)이 양극이 될 수도 있다. 또한, 제1 전극(211)은 화소 전극이고, 제2 전극(213)은 공통 전극이다.
유기 발광층(212)에 주입된 정공과 전자가 결합하여 생성된 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광이 이루어진다.
축전 소자(80)는 절연층(160)을 사이에 두고 배치된 한 쌍의 유지전극(158, 178)을 포함한다. 여기서, 절연층(160)은 유전체가 된다. 축전 소자(80)에 축적된 전하와 한 쌍의 유지전극(158, 178) 사이의 전압에 의해 축전 용량이 결정된다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는, 스위칭 반도체층(131), 스위칭 게이트 전극(152), 스위칭 소스 전극(173), 및 스위칭 드레인 전극(174)을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(20)는 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 전극(176), 및 구동 드레인 전극(177)을 포함한다.
스위칭 박막 트랜지스터(10)는 발광시키고자 하는 화소를 선택하는 스위칭 소자로 사용된다. 스위칭 게이트 전극(152)은 게이트 라인(151)에 연결되고, 스위칭 소스 전극(173)은 데이터 라인(171)에 연결된다. 스위칭 드레인 전극(174)은 스위칭 소스 전극(173)으로부터 이격 배치되며 제1 유지전극(158)과 연결된다.
구동 박막 트랜지스터(20)는 선택된 화소 내의 유기 발광 소자(210)의 유기 발광층(212)을 발광시키기 위한 구동 전원을 제1 전극(211)에 인가한다. 구동 게이트 전극(155)은 스위칭 드레인 전극(174)과 연결된 제1 유지전극(158)에 연결된다. 구동 소스 전극(176) 및 제2 유지전극(178)은 각각 공통 전원 라인(172)에 연결된다.
구동 드레인 전극(177)이 드레인 접촉구멍(contact hole)(181)을 통해 유기 발광 소자(210)의 제1 전극(211)에 연결된다.
이와 같은 구조에 의하여, 스위칭 박막 트랜지스터(10)는 게이트 라인(151)에 인가되는 게이트 전압에 의해 작동하여 데이터 라인(171)에 인가되는 데이터 전압을 구동 박막 트랜지스터(20)로 전달하는 역할을 한다.
공통 전원 라인(172)으로부터 구동 박막 트랜지스터(20)에 인가되는 공통 전압과 스위칭 박막 트랜지스터(10)로부터 전달된 데이터 전압의 차에 해당하는 전압이 축전 소자(80)에 저장되고, 축전 소자(80)에 저장된 전압에 대응하는 전류가 구동 박막 트랜지스터(20)를 통해 유기 발광 소자(210)로 흘러 유기 발광 소자(210)가 발광한다.
도 6과 함께 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)의 구조를 더욱 설명한다.
도 7에 유기 발광 소자(210), 구동 박막 트랜지스터(20), 축전 소자(80), 데이터 라인(171) 및 공통 전원 라인(172)이 도시되어 있으므로, 이를 중심으로 설명한다. 스위칭 박막 트랜지스터(10)의 스위칭 반도체층(131), 스위칭 게이트 전극(152), 스위칭 소스 및 드레인 전극(173, 174)은 각기 구동 박막 트랜지스터(20)의 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 및 드레인 전극(176, 177)과 동일한 적층 구조를 가지므로 이에 대한 설명은 생략한다.
본 일 실시예에서 제1 기판(101)은 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등으로 이루어진 절연성 기판일 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 제1 기판(101)은 스테인리스 강 등으로 이루어진 금속성 기판으로 형성될 수도 있다.
제1 기판(101) 위에 버퍼층(120)이 배치된다. 버퍼층(120)은 불순 원소의 침투를 방지하며 표면을 평탄화하는 역할을 한다.
버퍼층(120)은 실리콘 나이트라이드(SiNx), 실리콘옥사이드(SiO2), 실리콘옥시나이트라이드(SiOxNy)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 그러나 이러한 버퍼층(120)이 반드시 배치될 필요는 없으며, 제1 기판(101)의 종류 및 공정 조건 등을 고려하여 생략될 수도 있다.
버퍼층(120) 위에 구동 반도체층(132)이 배치된다. 구동 반도체층(132)은 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 및 산화물 반도체로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나인 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 구동 반도체층(132)은 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역(135)과, 채널 영역(135)의 양 옆으로 p+ 도핑되어 형성된 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)을 포함한다. 이 때, 도핑되는 이온 물질은 붕소(B)와 같은 P형 불순물이며, 주로 B2H6이 사용된다. 여기서, 이러한 불순물은 박막 트랜지스터의 종류에 따라 달라진다.
구동 반도체층(132) 위에 게이트 절연막(140)이 배치된다. 게이트 절연막(140)은 테트라에톡시실란(tetra ethyl ortho silicate, TEOS), 질화 규소(SiNx), 및 산화 규소(SiO2)로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하여 형성된다. 일례로, 게이트 절연막(140)은 40 nm의 두께를 갖는 질화 규소막과 80 nm의 두께를 갖는 테트라에톡시실란막이 차례로 적층된 이중막으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 게이트 절연막(140)은 다양한 구조로 형성될 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에 구동 게이트 전극(155), 게이트 라인(도 6의 참조부호 151), 제1 유지전극(158)이 배치된다. 이때, 구동 게이트 전극(155)은 구동 반도체층(132)의 적어도 일부, 구체적으로 채널 영역(135)과 중첩되도록 배치된다. 구동 게이트 전극(155)은 구동 반도체층(132)을 형성하는 과정에서 구동 반도체층(132)의 소스 영역(136)과 드레인 영역(137)에 불순물을 도핑할 때 채널 영역(135)에 불순물이 도핑되는 것을 차단하는 역할을 한다.
구동 게이트 전극(155)과 제1 유지전극(158)은 서로 동일한 층에 위치하며, 실질적으로 동일한 금속 물질로 형성된다. 이때, 금속 물질은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 및 텅스텐(W)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한다. 일례로, 구동 게이트 전극(155) 및 제1 유지전극(158)은 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴(Mo)을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
절연층(160)은 게이트 절연막(140) 상에 구동 게이트 전극(155)을 덮도록 배치된다. 상기 절연층(160)은 층간 절연층일 수 있다. 절연층(160)은 게이트 절연막(140)과 마찬가지로 실리콘나이트라이드 또는 실리콘옥사이드 등으로 형성될 수 있다. 게이트 절연막(140)과 절연층(160)은 구동 반도체층(132)의 소스 및 드레인 영역(136, 137)을 드러내는 접촉 구멍을 구비한다.
표시 영역(DA)에 절연층(160) 위에 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177), 데이터 라인(171), 공통 전원 라인(172), 제2 유지전극(178)이 배치된다. 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177)은 접촉구멍을 통해 구동 반도체층(132)의 소스 영역(136) 및 드레인 영역(137)과 각각 연결된다.
이에 의해, 구동 반도체층(132), 구동 게이트 전극(155), 구동 소스 전극(176) 및 구동 드레인 전극(177)을 포함한 구동 박막 트랜지스터(20)가 형성된다. 그러나 구동 박막 트랜지스터(20)의 구성은 전술한 예에 한정되지 않으며, 다양한 구조로 변형 가능하다.
절연층(160) 상에 구동 소스 전극(176), 구동 드레인 전극(177) 등을 덮는 보호막(passivation layer)(180)이 배치된다. 보호막(180)은 폴리아크릴계, 폴리이미드계 등과 같은 유기물로 이루어질 수 있다. 보호막(180)은 평탄화막일 수 있다.
보호막(180)은 구동 드레인 전극(177)을 드러내는 드레인 접촉구멍(181)을 구비한다.
보호막(180) 위에 제1 전극(211)이 배치되고, 이 제1 전극(211)은 보호막(180)의 드레인 접촉구멍(181)을 통해 구동 드레인 전극(177)에 연결된다.
보호막(180)에 제1 전극(211)을 덮는 화소 정의막(190)이 배치된다. 이 화소 정의막(190)은 제1 전극(211)을 드러내는 개구부(199)를 구비한다.
즉, 제1 전극(211)은 화소 정의막(190)의 개구부(199)에 대응하도록 배치된다. 화소 정의막(190)은 폴리아크릴계(polyacrylates resin) 및 폴리이미드계(polyimides) 등의 수지로 만들어질 수 있다.
화소 정의막(190)의 개구부(199) 내에서 제1 전극(211) 위에 유기 발광층(212)이 배치되고, 화소 정의막(190) 및 유기 발광층(212) 상에 제2 전극(213)이 배치된다.
이와 같이, 유기 발광 소자(210)는 제1 전극(211), 유기 발광층(212), 및 제2 전극(213)을 포함한다.
제1 전극(211)과 제2 전극(213) 중 어느 하나는 투명한 도전성 물질로 형성되고 다른 하나는 반투과형 또는 반사형 도전성 물질로 형성될 수 있다. 제1 전극(211) 및 제2 전극(213)을 형성하는 물질의 종류에 따라, 유기 발광 표시 장치(100)는 전면 발광형, 배면 발광형 또는 양면 발광형이 될 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치(100)가 전면 발광형인 경우, 제1 전극(211)은 반투과형 또는 반사형 도전성 물질로 형성되고, 제2 전극(213)은 투명한 도전성 물질로 형성된다.
투명한 도전성 물질로 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 또는 In2O3(Indium Oxide)으로 이루어진 그룹 중에서 선택한 적어도 하나의 물질이 사용될 수 있다. 반사형 물질로 리튬(Li), 칼슘(Ca), 플루오르화리튬/칼슘(LiF/Ca), 플루오르화리튬/알루미늄(LiF/Al), 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 또는 금(Au)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질이 사용될 수 있다.
유기 발광층(212)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 발광층(212)은 발광층과, 정공 주입층(hole injection layer, HIL), 정공 수송층(hole transpoting layer, HTL), 전자 수송층(electron transporting layer, ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer, EIL) 중 적어도 하나를 포함하는 다중막으로 형성될 수 있다. 일례로 정공 주입층(HIL)이 양극인 제1 전극(211) 상에 배치되고, 그 위로 정공 수송층(HTL), 발광층, 전자 수송층(ETL), 전자 주입층(EIL)이 차례로 배치될 수 있다.
제2 전극(213) 위에 캡핑층(230)이 더 배치될 수 있다. 캡핑층은 유기 발광 소자(210)를 보호하고, 유기 발광층(212)에서 발생된 광이 효율적으로 외부를 향해 방출될 수 있도록 돕는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 캡핑층(230) 상에 배치된 박막 봉지층(250)을 더 포함할 수 있다.
박막 봉지층(250)은 하나 이상의 무기막(251, 253, 255) 및 하나 이상의 유기막(252, 254)을 포함한다. 박막 봉지층(250)은 무기막(251, 253, 255)과 유기막(252, 254)이 교호적으로 적층된 구조를 갖는다. 이때, 무기막(251)이 최하부에 배치된다. 즉, 무기막(251)이 유기 발광 소자(210)와 가장 가깝게 배치된다. 도 6에서 박막 봉지층(250)이 3개의 무기막(251, 253, 255)과 2개의 유기막(252, 254)을 포함하고 있으나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
무기막(251, 253, 255)은 Al2O3, TiO2, ZrO, SiO2, AlON, AlN, SiON, Si3N4, ZnO, 및 Ta2O5 중 하나 이상의 무기물을 포함한다. 무기막(251, 253, 255)은 화학증착(chemical vapor deposition, CVD)법 또는 원자층 증착(atomic layer depostion, ALD)법 등 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
유기막(252, 254)은 고분자(polymer) 계열의 소재로 만들어진다. 여기서, 고분자 계열의 소재는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드, 및 폴리에틸렌 등을 포함한다. 유기막(252, 254)은 열증착 공정 등 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다.
박막의 밀도가 치밀하게 형성된 무기막(251, 253, 255)이 주로 수분 또는 산소의 침투를 억제한다. 대부분의 수분 및 산소는 무기막(251, 253, 255)에 의해 유기 발광 소자(210)로의 침투가 차단된다.
무기막(251, 253, 255)을 통과한 수분 및 산소는 유기막(252, 254)에 의해 다시 차단된다. 유기막(252, 254)은 무기막(251, 253, 255)에 비해 상대적으로 투습 방지 효과는 적다. 하지만, 유기막(252, 254)은 투습 억제 외에 무기막(251, 253, 255)과 무기막(251, 253, 255) 사이에서, 각층들 간의 응력을 줄여주는 완충층의 역할도 함께 수행한다. 또한, 유기막(252, 254)은 평탄화 특성을 가지므로, 박막 봉지층(250)의 최상부면이 평탄해질 수 있다.
박막 봉지층(250)은 10㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다. 따라서, 표시장치의 전체적인 두께가 매우 얇게 형성될 수 있다.
유기 발광 소자(210)상에 박막 봉지층(250)이 배치되는 경우, 제2기판(미도시)이 생략될 수도 있다. 제2기판이 생략되는 경우 표시 패널(200)의 플렉서블 특성이 우수해진다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 저 굴절 영역의 위치를 제외하면, 도 3에 도시된 표시 장치와 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 이하, 도 3에 도시된 표시 장치와 다른 구성만이 설명되며, 동일한 구성은 동일한 부호를 사용하여 도시하였다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 저 굴절 영역(380)은 OCA층(320) 상부에 배치된다.
저 굴절 영역(380)은 윈도우 베이스(310)와 OCA층(320) 경계면에 배치되며, 저 굴절 영역(380)은 윈도우 베이스(310)의 하부면에 식각(etching, 이하 "E") 또는 증착(deposition, 이하 "D")을 실시하여 형성될 수 있다.
구체적으로, 저 굴절 영역(380)은 윈도우 베이스(310)의 하부면에서 일부분을 포토리소그래피(photolithography, 이하 "P"), 임프린트(imprint), 및 쉐도우 마스크(shadow mask, 이하 "M")를 이용하여 식각함으로써 형성될 수 있다. 또는 저 굴절 영역(380)은 윈도우 베이스의 하부면에서 저 굴절 영역(380)이 배치되는 부분을 제외한 부분에 SiO2 등을 증착함으로써 형성될 수 있다.
저 굴절 영역(380)의 두께는 광학적으로는 1 ㎛보다 큰 정도면 효과적이나, 저 굴절 영역(380)이 OCA층(320) 표면과 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다면 공정 상 가능한 범위 내에서 다양한 두께로 형성될 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 제조방법에서 저 굴절 영역의 형성 단계를 도시한 단면도이다.
먼저, 도 9는 포토리소그래피를 이용한 저 굴절 영역(380)의 형성 과정이다.
도 9a를 참조하면, 윈도우 베이스(310)의 하부면에 저 굴절 영역이 배치되는 부분을 제외한 부분에 포토레지스트(P)를 도포한다. 그 다음 포토레지스트(P)가 도포되지 않은 부분에 식각(E)을 실시한다. 마지막으로 도포된 포토레지스트(P)를 제거한다.
도 9b에서 보는 바와 같이, 윈도우 베이스(310)의 하부면, 즉 OCA층(320)과 접촉될 면에 저 굴절 영역(380)이 배치된 윈도우 베이스(310)가 얻어진다.
도 10은 쉐도우 마스크를 이용한 저 굴절 영역(380)의 형성 과정이다.
도 10a를 참조하면, 윈도우 베이스(310)의 하부면에 저 굴절 영역이 배치되는 부분을 제외한 부분에 쉐도우 마스크(M)를 배치한다. 그 다음 마스크(M)가 배치되지 않은 부분에 식각(E)을 실시한다. 마지막으로 배치된 마스크(M)를 제거한다.
도 10b에서 보는 바와 같이, 윈도우 베이스(310)의 하부면, 즉 OCA층(320)과 접촉될 면에 저 굴절 영역(380)이 배치된 윈도우 베이스(310)가 얻어진다.
도 11은 증착(D)에 의한 저 굴절 영역(380)의 형성 과정이다.
도 11a를 참조하면, 윈도우 베이스(310)의 하부면에서 저 굴절 영역이 배치되는 부분에 쉐도우 마스크(M)를 배치한다. 그 다음 마스크(M)가 배치되지 않은 부분에 SiO2를 증착한다. 마지막으로 배치된 마스크(M)를 제거한다.
증착 방법으로는, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링(Sputtering), 원자 빔 증착(Electron beam deposition), 및 열 증착(Thermal deposition) 등을 이용할 수 있다. 또한, 증착 물질로서 SiO2를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 윈도우 베이스(310)를 구성하는 다양한 물질이 사용될 수 있다.
도 11b에서 보는 바와 같이, 증착된 SiO-2층(311)과 윈도우 베이스(31)의 단차로 인하여 저 굴절 영역(380)이 형성된다. 따라서, 즉 OCA층(320)과 접촉될 윈도우 베이스(310)의 하부면에 저 굴절 영역(380)이 배치된 윈도우 베이스(310)가 얻어진다. 식각(E)에 의해 형성된 저 굴절 영역(380)에 비해, 증착(D)에 의해 형성된 저 굴절 영역(380)은 보다 부드러운 표면을 가짐으로써 더 광학적으로 효율적일 수 있다.
저 굴절 영역(380)을 형성하는 단계 이후의 제조 과정을 도시하지는 않았지만, 저 굴절 영역(380)이 배치된 윈도우 베이스(310)에 OCA층(320), 기재 필름(330) 및 인쇄층(340)을 배치한 후, 유기 발광 소자(210), 박막 봉지층(250), 편광판(400) 및 터치 스크린 패널(420) 등을 포함하는 표시 패널을 접착층(500)에 의해 합착시킴으로써 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 형성할 수 있다.
따라서, 도 8에 도시된 다른 실시예에 따른 표시 장치의 저 굴절 영역(380)은 윈도우 베이스(310)와 OCA층(320)의 경계에 배치되어 입사되는 전반사 광을 다시 전반사 시킴으로써 광 경로를 변경하고, 빛샘을 개선할 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치를 도시한 단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치는, 도 3에서 전술한 표시 장치에 비해 저 굴절 영역(380)의 위치 및 배치 방식이 다르다는 점을 제외하고는 동일하다. 따라서, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 명세서의 간결성을 위해 중복 설명은 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 저 굴절 영역(380)은 표시 패널(200)과 접착층(500) 사이에 배치된다.
도 12를 참조하면, 저 굴절 영역(380)은 낮은 굴절률을 갖는 물질을 포함하는 층으로서, 터치 스크린 패널(420)과 접착층(500) 사이의 전면에 배치될 수 있다.
낮은 굴절률을 갖는 물질로서 에어로겔(aerogel)을 들 수 있다. 에어로겔은 98% 이상이 공기로 채워져 있는 고체 물질로서, 1.01 이하의 매우 낮은 굴절률을 갖는다.
도 12에서 저 굴절 영역(380)이 전면에 배치되어 있으나, 이에 한정되지 않고 저 굴절 영역(380)은 전면이 아닌 부분적으로 배치될 수 있다. 다만, 빛샘 제거 효율 면에서는 저 굴절 영역(380)이 전면에 배치되는 것이 바람직하다.
또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 저 굴절 영역(380)은 표시 패널(200)과 접착층(500) 사이에 배치되어 유기 발광 소자(210)에서 생성된 전반사 광의 경로를 반사시킨다. 즉, 저 굴절 영역(380)에 반사되어 경로가 변경된 전반사 광은 편광판(400)에 흡수됨으로써 빛샘을 개선할 수 있다.
이하, 도 13 및 도 15를 참조하여 본 발명에 따른 표시 장치의 빛샘 개선 효과를 설명한다.
도 13은 종래 기술에 따른 표시 장치와 본 발명에 따른 표시 장치의 빛샘 정도를 비교한 그래프이다.
그래프는 빛샘 발생 영역, 즉 비표시 영역(NDA)의 상측면에 대해 수직 방향에서 상대 휘도(relative luminance)를 측정한 결과이다. X축은 표시 영역(DA)으로부터의 거리(mm)를 나타내며, Y축은 빛샘(상대 휘도)을 나타낸다.
도 13은 공기 층인 저 굴절 영역(380)이 OCA층(320)과 동일층에 배치되며, OCA층(320)의 굴절율이 1.47인 표시 장치에서 시뮬레이션을 실시한 결과이다.
시뮬레이션은 저 굴절 영역이 배치되지 않은 종래 기술에 따른 구조의 표시 장치, 저 굴절 영역의 너비가 2 mm, 4 mm, 및 6 mm인 표시 장치에서 실시하였고, 그 결과를 각각 그래프 (a), (b), (c), 및 (d)로 도시하였다.
도 13의 그래프를 참조하면, (a)종래 기술에 따른 구조(기존 구조)를 갖는 표시 장치의 0.5 mm에서 최대 빛샘 정도를 100%로 정했을 때, 저 굴절 영역의 너비가 (b)2 mm인 경우에는 2.8 mm에서 약 73%, (c)4 mm인 경우에는 4.7 mm에서 약 60%, 및 (d)6 mm 인 경우에는 6.5 mm에서 약 50%의 최대 빛샘 정도를 나타낸다. 다시 말해, 저 굴절 영역의 너비가 2 mm, 4 mm, 및 6 mm 인 경우에 최대 빛샘이 종래 기술에 따른 구조에 비해 대략 27%, 40%, 및 50% 개선된 것을 알 수 있다.
얻어진 결과로부터, 종래 기술에 따른 표시 장치에 비해 본 발명에 따른 표시 장치에서 빛샘이 최대 50% 개선되었음을 알 수 있다.
도 14 및 도 15는 종래 기술에 따른 표시 장치와 본 발명에 따른 표시 장치의 빛샘을 비교 실험한 결과이다.
도 14(a)는 종래 기술에 따른 표시 장치의 단면도이고, 도 14(b)는 본 발명에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 14(c)는 종래 기술에 따른 표시 장치(a)와 본 발명에 따른 표시 장치(b)의 비표시 영역에서 빛샘 정도를 보여주는 사진이다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 종래 기술에 따른 표시 장치에 비해 본 발명에 따른 표시 장치는 OCA층(320)과 동일층에 배치된 저 굴절 영역(380)을 더 포함한다.
도 14c를 참조하면, 좌측은 본 발명에 따른 표시 장치와 같이 저 굴절 영역이 배치된 구조를 갖도록 하고, 우측은 종래 기술에 따른 표시 장치와 같이 저 굴절 영역이 배치되지 않은 구조를 갖도록 하여 빛샘 정도를 실험하였다. 중앙선을 기준으로 좌측의 비표시 영역은 빛샘이 거의 시인되지 않는 데 반해, 우측의 비표시 영역은 빛샘이 시인된다.
얻어진 결과로부터, 본 발명에 따른 표시 장치는 저 굴절 영역을 포함함으로써 빛샘 현상이 개선 또는 방지되는 것을 알 수 있다.
도 15는 도 14의 실험 결과를 나타낸 그래프로서, 빛샘에 따른 휘도를 측정하여 도시한 그래프이다.
도 13과 마찬가지로, 도 15에 도시된 그래프는 빛샘 발생 영역, 즉 비표시 영역(NDA)의 상측면에 대해 수직 방향에서 상대 휘도(relative luminance)를 측정한 결과이다. X축은 표시 영역(DA)으로부터의 거리(mm)를 나타내며, Y축은 빛샘(상대 휘도)을 나타낸다.
저 굴절 영역이 배치되지 않은 종래 기술에 따른 표시 장치(도 14a 참조), 저 굴절 영역의 너비가 4 mm, 6 mm, 및 10 mm인 본 발명에 따른 표시 장치(도 14b 참조)에서 휘도를 측정하고, 그 결과를 각각 그래프 (a), (b), (c), 및 (d)로 도시하였다.
도 15의 그래프를 참조하면, (a)종래 기술에 따른 구조(기존 구조)를 갖는 표시 장치의 0.8 mm에서 최대 빛샘 정도를 100%로 정했을 때, 저 굴절 영역의 너비가 (b)4 mm인 경우에는 4.6 mm에서 약 68%, (c)6 mm인 경우에는 4.2 mm에서 약 66%, 및 (d)10 mm 인 경우에는 10.8 mm에서 약 40%의 최대 빛샘 정도를 나타낸다. 다시 말해, 저 굴절 영역의 너비가 4 mm, 6 mm, 및 10 mm 인 경우에 최대 빛샘이 종래 기술에 따른 구조에 비해 대략 32%, 34%, 및 60% 개선된 것을 알 수 있다.
얻어진 결과로부터, 종래 기술에 따른 표시 장치에 비해 본 발명에 따른 표시 장치에서 빛샘이 최대 60% 개선되었음을 알 수 있다.
이상에서 설명된 표시 장치 및 그 제조방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 보호범위는 본 발명 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등예를 포함할 수 있다.
100: 유기 발광 표시 장치
10: 스위칭 박막 트랜지스터
20: 구동 박막 트랜지스터
80: 축전 소자 101: 제1 기판
120: 버퍼층 131: 스위칭 반도체층
132: 구동반도체층 135: 채널 영역
136: 소스 영역 137: 드레인 영역
140: 게이트 절연막 151: 게이트 라인
152: 스위칭 게이트 전극 155: 구동 게이트 전극
158: 제1 유지전극 160: 절연층
171: 데이터 라인 172: 공통 전원 라인
173: 스위칭 소스 전극 174: 스위칭 드레인 전극
176: 구동 소스전극 177: 구동 드레인 전극
178: 제2 유지전극 180: 보호막
181: 드레인 접촉구멍 190: 화소정의막
199: 개구부 200: 표시 패널
210: 유기 발광 소자 211: 제1 전극
212: 유기 발광층 213: 제2 전극
230: 캡핑층 250: 박막 봉지층
300: 윈도우 310: 윈도우 베이스
320: OCA층 330: 기재 필름
340: 인쇄층 341: 제1 데코 인쇄층
343: 차광 인쇄층 360: 광 흡수 부재
380: 저 굴절 영역 400: 편광판
420: 터치 스크린 패널 500: 접착층
610: 하우징 620: 충격 흡수 시트
DA: 표시 영역 NDA: 비표시 영역
PX: 화소 영역 NPX: 비화소 영역
r1, r2, r3: 전반사 광 L: 빛샘
D: 증착 E: 식각
M: 쉐도우 마스크 P: 포토레지스트

Claims (20)

  1. 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 영상이 투과되는 표시 영역과 상기 표시 영역 주위의 비표시 영역을 포함하는 윈도우; 및
    상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 개재되는 접착층을 포함하며,
    상기 윈도우는,
    표시 패널과 대향하게 배치된 윈도우 베이스,
    상기 윈도우 베이스의 하부에 배치된 인쇄층(printing layer), 및
    상기 윈도우 베이스와 상기 인쇄층 사이에 배치된 저 굴절 영역(low index zone)을 포함하고,
    상기 저 굴절 영역은 공기(air) 층인 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 윈도우 베이스와 상기 인쇄층 사이에 기재 필름이 배치된 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 윈도우 베이스와 상기 기재 필름 사이에 OCA(optically clear adhesive)층이 배치된 표시 장치.
  5. 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 영상이 투과되는 표시 영역과 상기 표시 영역 주위의 비표시 영역을 포함하는 윈도우; 및
    상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 개재되는 접착층을 포함하며,
    상기 윈도우는,
    표시 패널과 대향하게 배치된 윈도우 베이스,
    상기 윈도우 베이스의 하부에 배치된 인쇄층(printing layer), 및
    상기 윈도우 베이스와 상기 인쇄층 사이에 배치된 저 굴절 영역(low index zone)을 포함하고,
    상기 윈도우 베이스와 상기 인쇄층 사이에 기재 필름이 배치되고,
    상기 윈도우 베이스와 상기 기재 필름 사이에 OCA(optically clear adhesive)층이 배치되고,
    상기 저 굴절 영역과 상기 OCA층은 동일층에 배치된 표시 장치.
  6. 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 영상이 투과되는 표시 영역과 상기 표시 영역 주위의 비표시 영역을 포함하는 윈도우; 및
    상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 개재되는 접착층을 포함하며,
    상기 윈도우는,
    표시 패널과 대향하게 배치된 윈도우 베이스,
    상기 윈도우 베이스의 하부에 배치된 인쇄층(printing layer), 및
    상기 윈도우 베이스와 상기 인쇄층 사이에 배치된 저 굴절 영역(low index zone)을 포함하고,
    상기 윈도우 베이스와 상기 인쇄층 사이에 기재 필름이 배치되고,
    상기 윈도우 베이스와 상기 기재 필름 사이에 OCA(optically clear adhesive)층이 배치되고,
    상기 저 굴절 영역은 상기 OCA층 상부에 배치된 표시 장치.
  7. 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 영상이 투과되는 표시 영역과 상기 표시 영역 주위의 비표시 영역을 포함하는 윈도우; 및
    상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 개재되는 접착층을 포함하며,
    상기 윈도우는,
    표시 패널과 대향하게 배치된 윈도우 베이스,
    상기 윈도우 베이스의 하부에 배치된 인쇄층(printing layer), 및
    상기 표시 패널과 상기 접착층 사이에 배치된 저 굴절층을 포함하는 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 저 굴절층은 상기 접착층의 전면에 배치된 표시 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 저 굴절층은 저 굴절율을 갖는 물질을 포함하는 표시 장치.
  10. 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 영상이 투과되는 표시 영역과 상기 표시 영역 주위의 비표시 영역을 포함하는 윈도우; 및
    상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 개재되는 접착층을 포함하며,
    상기 윈도우는,
    표시 패널과 대향하게 배치된 윈도우 베이스,
    상기 윈도우 베이스의 하부에 배치된 인쇄층(printing layer), 및
    상기 윈도우 베이스와 상기 인쇄층 사이에 배치된 저 굴절 영역(low index zone)을 포함하고,
    상기 윈도우의 측면에 배치된 광 흡수 부재를 더 포함하는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광 흡수 부재는 베이스 레진, 광 흡수 재료, 및 UV 경화 촉진제를 포함하는 표시 장치.
  12. 영상을 표시하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상부에 배치되고, 상기 영상이 투과되는 표시 영역과 상기 표시 영역 주위의 비표시 영역을 포함하는 윈도우; 및
    상기 표시 패널과 상기 윈도우 사이에 개재되는 접착층을 포함하며,
    상기 윈도우는,
    표시 패널과 대향하게 배치된 윈도우 베이스,
    상기 윈도우 베이스의 하부에 배치된 인쇄층(printing layer), 및
    상기 윈도우 베이스와 상기 인쇄층 사이에 배치된 저 굴절 영역(low index zone)을 포함하고,
    상기 인쇄층은 비표시 영역에 배치되며 상기 접착층과 접촉하는 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄층은 제1 데코 인쇄층, 및 차광 인쇄층을 포함하는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차광 인쇄층은 상기 접착층과 접촉하는 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 데코 인쇄층은 백색 인쇄층인 표시 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 차광 인쇄층은 흑색 인쇄층인 표시 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은
    제1 기판;
    상기 제1 기판상에 적층된 캡핑층; 및
    상기 캡핑층 상에 적층된 박막봉지층(TFE; thin film encapsulation)을 포함하는 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 박막봉지층 상에 적층되어 상기 윈도우 베이스를 향하는 편광판을 더 포함하는 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 편광판과 상기 윈도우 베이스 사이에 배치된 표시 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 편광판 상에 적층된 터치 스크린 패널(TSP; touch screen panel)을 더 포함하는 표시 장치.
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