KR102472607B1 - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 기판, 상기 기판 위에 위치하는 발광 소자, 상기 발광 소자를 덮는 박막 봉지층, 그리고 상기 박막 봉지층 위에 위치하는 편광층을 포함하고, 상기 박막 봉지층은 복수의 위상 지연층을 포함한다.
Description
본 개시는 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(OLED), 액정 표시 장치(LCD), 전계 방출 표시 장치(FED) 등의 표시 장치가 사용되고 있다. 이 중, 유기 발광 표시 장치는 캐소드(cathode)에서 공급되는 전자(electron)와 애노드(anode)에서 공급되는 유기 발광층에서 결합하여 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다. 유기 발광 표시 장치 자발광(self-luminance) 특성을 가지므로, 액정 표시 장치와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으며, 따라서 보다 얇고 가볍게 제작할 수 있다.
유기 발광 표시 장치에서 내부의 발광층에서 나오는 내광은 대부분 유기 발광 표시 장치의 밖으로 나가게 되지만 주변에서 들어오는 외광은 일부가 유기 발광 표시 장치의 전극 등에 반사되기 때문에 제대로 된 영상이 보이지 않을 수 있다. 특히 블랙의 시감이 저하되어 대비비가 나빠지므로, 외광 반사를 줄이기 위해 유기 발광 표시 장치와 외부 환경이 만나는 경계면 부근에 편광 유닛(polarization unit)이 통상적으로 부착된다. 편광 유닛은 보통 편광자(polarizer)과 위상 지연자(retarder)을 포함한다.
이러한 편광 유닛으로 인해 유기 발광 표시 장치의 두께가 증가한다. 플렉서블(flexible) 표시 장치의 벤딩 또는 폴딩 특성을 향상시키기 위해서는 유기 발광 표시 장치의 두께를 줄이는 것이 바람직하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 표시 장치의 두께를 줄이는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 기판, 상기 기판 위에 위치하는 발광 소자, 상기 발광 소자를 덮는 박막 봉지층, 그리고 상기 박막 봉지층 위에 위치하는 편광층을 포함한다. 상기 박막 봉지층은 복수의 위상 지연층을 포함한다.
상기 복수의 위상 지연층은 각각 코팅 액정층을 포함할 수 있다.
상기 복수의 위상 지연층은 상기 발광 소자 위에 위치하는 제1 위상 지연층 및 상기 제1 위상 지연층과 상기 편광층 사이에 위치하는 제2 위상 지연층을 포함할 수 있다.
상기 제1 위상 지연층 및 상기 제2 위상 지연층은 정파장 분산성일 수 있다.
상기 제1 위상 지연층은 λ/2 위상차 값을 가진 양의 a-플레이트일 수 있고, 상기 제2 위상 지연층은 λ/4 위상차 값을 가진 양의 a-플레이트일 수 있다.
상기 제1 위상 지연층 및 상기 제2 위상 지연층은 각각 네마틱 액정을 포함할 수 있다.
상기 제1 위상 지연층은 λ/2 위상차 값을 가진 음의 a-플레이트일 수 있고, 상기 제2 위상 지연층은 λ/4 위상차 값을 가진 음의 a-플레이트일 수 있다.
상기 제1 위상 지연층 및 상기 제2 위상 지연층은 각각 디스코틱 액정을 포함할 수 있다.
상기 제1 위상 지연층은 양의 c-플레이트일 수 있고, 상기 제2 위상 지연층은 역파장 분산성 λ/4 위상차 값을 가질 수 있다.
상기 제1 위상 지연층 및 상기 제2 위상 지연층은 각각 1.5 이하의 굴절률 및 5.9 GPa의 모듈러스를 가질 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 발광 소자와 상기 박막 봉지층 사이에 위치하는 적어도 하나의 기능층을 더 포함할 수 있다.
상기 기능층은 상기 발광 소자 위에 위치하는 캐핑층을 포함할 수 있다.
상기 기능층은 상기 캐핑층 위에 위치하는 차단층을 더 포함할 수 있다.
상기 박막 봉지층은 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층 사이에 위치하는 무기층을 더 포함할 수 있다.
상기 박막 봉지층은 상기 제2 위상 지연층과 상기 편광층 사이에 위치하는 무기층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 위상 지연층은 상기 제1 위상 지연층 바로 위에 위치할 수 있다.
상기 박막 봉지층은 상기 차단층과 상기 제1 위상 지연층 사이에 위치하는 무기층을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 위상 지연층은 상기 캐핑층 바로 위에 위치할 수 있다.
상기 표시 장치는 상기 박막 봉지층과 상기 편광층 사이에 위치하는 접착층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 편광 유닛을 구성하는 위상 지연층들이 박막 봉지층 내에 형성됨으로써 표시 장치의 두께를 줄이면서도, 편광 유닛의 특성과 박막 봉지층의 특성을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에서 A 영역의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 위상 지연층의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 도 1에서 A 영역의 몇몇 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소 영역의 배치도이다.
도 12는 도 11에서 XII-XII' 선을 따라 자른 단면의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에서 A 영역의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 위상 지연층의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 도 1에서 A 영역의 몇몇 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소 영역의 배치도이다.
도 12는 도 11에서 XII-XII' 선을 따라 자른 단면의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여, 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.
명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였다. 도면에서 여러 층 및 영역의 두께나 크기는 이들의 배치와 상대적 위치를 명확하게 나타내기 위해 확대하거나 축소하여 도시되어 있을 수 있다.
명세서에서 사용된 용어에 있어서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 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 의미한다. 명세서에서 달리 언급되지 않으면 "중첩"은 평면도에서 볼 때 층, 막, 영역, 판 등의 적어도 일부분이 중첩하는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 유기 발광 표시 장치를 중심으로 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판(substrate)(110) 및 그 위에 위치하는 표시층(display layer)(20)을 포함한다. 표시층(20)은 박막 봉지층(thin film encapsulation)(30)에 의해 덮여 있다. 박막 봉지층(30) 위에는 편광층(polarization layer)(40)이 위치하고, 기판(110) 아래에는 보호층(50)이 위치한다.
기판(110)은 예컨대 고분자 필름으로 이루어진 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다. 예컨대, 기판(110)은 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리에틸렌 에테르케톤(polyethylene ether ketone), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 설포네이트(polyethylene sulfonate), 폴리아릴레이트(polyarylate) 등의 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 기판(110) 아래에는 플렉서블 기판을 보호하기 위한 보호층(50)이 PSA(pressure sensitive adhesive), OCA(optically clear adhesive) 같은 접착층(도시되지 않음)에 의해 부착되어 있다. 보호층(50)은 고분자 필름이며, 폴레에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 설파이드(polyethylene sulfide), 폴리에틸렌 같은 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 기판(110)은 유리 같은 리지드(rigid)한 물질로 이루어질 수 있고, 보호층(50)은 생략될 수 있다.
기판(110) 위에는 위치하는 표시층(20)은 발광 소자들이 형성되어 있는 발광 소자층(emissive element layer)(22) 및 발광 소자들을 구동하기 위한 각종 배선들과 소자들이 형성되어 있는 구동 소자층(driving element layer)(21)을 포함한다. 구동 소자층(21)은 예컨대 게이트선, 데이터선, 구동전압선 같은 신호선들(도시되지 않음)과 트랜지스터들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 발광 소자층(22)은 하부 전극(도시되지 않음)과 상부 전극(도시되지 않음) 및 이들 전극 사이의 발광층(emissive layer)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 표시층(20)의 상세 구조에 대해서는 후술하기로 한다.
표시층(20) 위에는 기능층(functional layer)(210)이 위치한다. 기능층(210)은 캐핑층(capping layer)(211) 및 차단층(blocking layer)(212)을 포함한다. 캐핑층(211)은 발광 소자층(22) 바로 위에, 예컨대 발광 소자의 상부 전극 바로 위에 위치하여 상부 전극을 보호한다. 차단층(212)은 캐핑층(211) 바로 위에 위치하며, 박막 봉지층(30)의 성막 시 이온 등에 발광 소자층(22) 같은 하부 층이 손상되는 것을 방지한다. 캐핑층(211) 및 차단층(212)은 또한 굴절률 조절을 통해 발광 소자로부터 나오는 광의 특성을 조절하여 광효율을 증가시키는 역할을 한다. 예컨대, 캐핑층(211)은 고굴절률 유기 물질이나 ZnS, ZnSe, AgI, SiNx, SiON 같은 고굴절률 무기 물질로 이루어질 수 있고, 차단층은 LiF, MgF2, AlF3, NaF 같은 저굴절률 무기 물질로 이루어질 수 있다. 차단층(212)은 생략될 수 있다.
기능층(210) 위에는 박막 봉지층(30)이 형성되어, 표시층(20)을 밀봉하고 외부로부터 수분, 산소 등이 표시층(20)으로 침투하는 것을 방지한다. 박막 봉지층(30)은 복수의 층을 포함하며, 하나 이상의 무기막 및/또는 하나 이상의 유기막을 포함할 수 있다. 박막 봉지층(30)은 편광 유닛을 구성하는 복수의 위상 지연층(도시되지 않음)을 포함한다. 박막 봉지층(30)의 상세 구조에 대해서는 후술하기로 한다.
박막 봉지층(30)의 편광 유닛의 편광층(40)이 위치한다. 편광층(40)은 박막 봉지층(30) 위에 예컨대 리오트로픽(lyotropic) 타입의 액정이 코팅되어 형성되거나 이색성 염료가 혼합된 게스트-호스트 타입의 액정이 코팅되어 형성된 코팅 편광층일 수 있다. 편광층(40)은 PSA, OCA 같은 접착층에 의해 박막 봉지층(30) 위에 부착되어 있을 수 있다. 편광층(40)은 요오드가 도핑된 폴리비닐알코올(PVA)로 형성될 수 있고, 양면에 트리아세틸 셀룰로스(triacetyl cellulose, TAC) 같은 물질로 형성된 보호 필름(도시되지 않음)이 합판되어 있을 수 있다. 편광층(40)은 입사광을 선편광으로 변환시키는 선형 편광자(linear polarizer)일 수 있다. 편광층(40)은 박막 봉지층(30) 내의 위상 지연층들과 함께 편광 유닛을 구성한다. 편광 유닛은 외광 반사를 줄여 대비비와 시인성을 높일 수 있다. 편광 유닛의 위상 지연층들이 박막 봉지층(30) 위에 형성되어 있지 않고 박막 봉지층(30)의 층들로서 형성되어 있으므로, 표시 장치의 두께를 줄일 수 있다. 이에 따라 더욱 작은 곡률로 표시 장치를 폴딩 및 벤딩할 수 있게 된다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 전체적인 구성에 대해 살펴 보았다. 이제 박막 봉지층을 중심으로 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1에서 A 영역의 일 실시예를 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 위상 지연층의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 박막 봉지층(30) 위에 편광층(40)이 위치하고 있다. 편광층(40)은 박막 봉지층(30) 바로 위에 형성된 코팅 편광층일 수 있다.
박막 봉지층(30)은 제1 무기층(311), 제1 위상 지연층(321), 제2 무기층(312), 제2 위상 지연층(322), 제3 무기층(313) 및 제4 무기층(314) 순차적으로 적층된 다층 구조를 갖는다. 따라서 박막 봉지층(30)의 층들 중 제1 무기층(311)이 표시층(20)과 가장 인접하게 위치한다. 제1 무기층(311)은 전술한 차단층(212) 바로 위에 즉, 차단층(212)과 접촉하게 형성될 수 있다. 박막 봉지층(30)은 예컨대 약 2 X 10-7 g/m2·day 이하의 총 투습도(total vapor permeance)를 가질 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 무기층(311, 312, 313, 314)은 SiNX, SiON, Al2O3 및 TiO2 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. SiNX, SiNO 등의 질화물 또는 산화물은 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 증착될 수 있고, Al2O3, TiO2 등의 산화물은 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD)으로 증착될 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 무기층(311, 312, 313, 314) 중 적어도 두 층은 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1 무기층(311) 및 제4 무기층(314)은 Al2O3를 포함하는 물질로 이루어질 수 있고, 제2 무기층(312) 및 제3 무기층(313)은 SiNX를 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
제1 위상 지연층(321)은 제1 무기층(311)과 제2 무기층(312) 사이에 위치하고, 제2 위상 지연층(322)은 제2 무기층(312)과 제3 무기층(313) 사이에 위치한다. 제1 위상 지연층(321) 및 제2 위상 지연층(322)은 각각 액정을 코팅하여 형성된 코팅 액정층일 수 있다. 코팅 액정층은 배향막을 형성한 후 그 위에 액정을 코팅하고, 베이킹(baking), 냉각 및 경화를 거쳐 형성될 수 있다. 제1 위상 지연층(321) 및 제2 위상 지연층(322)을 코팅 액정층으로 형성하더라도 박막 봉지층(30)은 전술한 총 투습도를 가질 수 있다. 제1 위상 지연층(321) 및 제2 위상 지연층(322) 중 적어도 하나는 비액정성 중합체로 형성될 수도 있다.
제1 위상 지연층(321) 및 제2 위상 지연층(322)은 각각 약 1.5 이하의 굴절률, 예컨대 약 1.49 내지 약 1.5의 굴절률을 가질 수 있고, 약 5.9 GPa의 모듈러스, 예컨대 약 2.7 내지 약 4.7 GPa의 모듈러스를 가질 수 있다. 박막 봉지층(30)의 무기층(311, 312, 313, 314)의 굴절률과 위상 지연층(321, 322)의 굴절률의 차이는 약 ±0.4 이하일 수 있으며, 이에 따라 박막 봉지층(30)의 광 경로 변화를 최소화하여 반사율 저감 효과를 얻을 수 있다. 제1 위상 지연층(321) 및 제2 위상 지연층(322)은 각각 약 3 마이크로미터 이하의 두께를 가질 수 있다.
무기층(311, 312, 313)과 위상 지연층(321, 322)의 접착력 개선을 위해 플라즈마 처리 또는 접착제가 사용될 수 있다. 예컨대, 제1 무기층(311) 위에 제1 위상 지연층(321)을 형성하기 전에 제1 무기층(311)을 플라즈마 처리하여 제1 무기층(311)의 표면 거칠기를 증가시킴으로써 그 위에 형성되는 제1 위상 지연층(321)과의 접착력을 증가시킬 수 있다. 또한, 제1 무기층(311) 위에 UV 경화형 접착제를 도포한 후 제1 위상 지연층(321)을 형성하면서 또는 형성한 후 접착제를 경화시킬 수 있다. 이런 식으로 플라즈마 처리 또는 접착제 사용은 무기층을 형성한 후 그 위에 위상 지연층을 형성하기 전에, 또는 위상 지연층을 형성한 후 그 위에 무기층을 형성하기 전에 수행될 수 있다.
제1 위상 지연층(321)과 제2 위상 지연층(322)은 서로 다른 광학적 특성을 갖는다. 도 3을 참고하면, 박막 봉지층(30)은 세 가지 조합의 제1 위상 지연층(321)과 제2 위상 지연층(322)을 포함할 수 있다.
제1 조합 및 제2 조합에서, 제1 위상 지연층(321)과 제2 위상 지연층(322)은 정파장 분산성을 갖는다. 여기서 정파장 분산성은 입사광의 파장이 커짐에 따라 위상차가 작아지는 특성을 의미한다.
제1 조합에서, 제1 위상 지연층(321)은 반파장판(half-wave plate) 역할을 하는 (이하, λ/2 위상차 값을 가진 플레이트라고 함) 양의(positive) a-플레이트이고, 제2 위상 지연층(322)은 사분파장판(quarter-wave plate) 역할을 하는 (이하, λ/4 위상차 값을 가진 플레이트라고 함) 양의 a-플레이트이다. 이 경우, 제1 위상 지연층(321) 및 제2 위상 지연층(322)은 네마틱(nematic) 액정을 포함할 수 있다.
제2 조합에서, 제1 위상 지연층(321)은 λ/2 위상차 값을 가진 음의(negative) a-플레이트이고, 제2 위상 지연층(322)은 지연층은 λ/4의 위상차 값을 가진 음의 a-플레이트이다. 이 경우, 제1 위상 지연층(321) 및 제2 위상 지연층(322)은 디스코틱(discotic) 액정을 포함할 수 있다.
제3 조합에서는, 제1 위상 지연층(321)은 양의 c-플레이트이고, 제2 위상 지연층(322)은 역파장 분산성 및 λ/4 위상차 값을 갖는 플레이트이다. 여기서 역파장 분산성은 입사광의 파장이 커짐에 따라 위상차가 커지는 특성을 의미한다. 제1 위상 지연층(321)은 예컨대 리오트로픽 액정을 포함할 수 있다. 제2 위상 지연층(322)은 음의 a-플레이트이거나 양의 a-플레이트일 수 있다. 제1 위상 지연층(321)은 면내 위상차가 실질적으로 0일 수 있다.
박막 봉지층(30)의 제1 위상 지연층(321) 및 제2 위상 지연층(322)은 박막 봉지층(30) 위의 편광층(40)과 함께 편광 유닛을 구성한다.
제1 및 제2 조합에 있어서 편광 유닛의 외광 반사 방지 기능을 설명하면 다음과 같다. 자연광일 수 있는 외광은 편광층(40)을 통과하면서 제1 방향 선평광으로 변환된다. 제1 방향 선편광은 제2 위상 지연층(322)을 통과하면서 제1 방향 선편광에 수직인 제2 방향 선편광으로 변환되고, 제1 위상 지연층(321)을 통과하면서 우원편광 또는 좌원편광으로 변환된다. 그 후 우원편광 또는 좌원편광은 표시층(20)의 전극 등에 의해 반사되면 편광 방향이 바뀐 좌원편광 또는 우원편광으로 변환되고, 제1 위상 지연층(321)을 통과하면서 제1 방향 선편광으로 변환되고, 제2 위상 지연층(322)을 통과하면서 제2 방향 선편광으로 변환된다. 편광층(40)은 제1 방향 선편광에 대해 투과성이므로, 제2 방향 선편광은 결국 편광층(40)을 통과하지 못한다. 따라서 편광 유닛으로 입사한 외광은 표시층(20)에 의해 반사된 후 편광 유닛을 빠져나오지 못하므로 표시층(20)에 의한 외광 반사가 방지된다.
제3 조합에 있어서 편광 유닛의 외광 반사 방지 기능을 설명하면 다음과 같다. 외광이 편광층(40)을 통과하면서 제1 방향 선평광으로 변환되고, 제1 방향 선편광은 제2 위상 지연층(322)을 통과하면서 우원편광 또는 좌원편광으로 변환된 후, 제1 위상 지연층(321)을 통과한다. 그 후 우원편광 또는 좌원편광은 표시층(20)에 의해 반사되면 편광 방향이 바뀐 좌원편광 또는 우원편광으로 변환되고, 제1 위상 지연층(321)을 통과한 후 제2 위상 지연층(322)을 통과하면서 제2 방향 선편광으로 변환된다. 제2 방향 선편광은 편광층(40)을 통과하지 못하므로, 표시층(20)에 의한 외광 반사가 편광 유닛에 의해 방지된다. 제1 위상 지연층(321)은 선편광이나 원편광을 실질적으로 변환시키지는 않지만, 제2 위상 지연층(322)의 두께 방향 위상차를 보상하는 역할을 한다.
예컨대, 보상층에 해당하는 제1 위상 지연층(321)이 없이 역파장 분산성을 가진 제2 위상 지연층(322)만 형성된 경우, 시야각에 따른 색 변이(color shift)가 발생한다. 또한, 다층의 위상 지연층 형성 시보다 코팅 균일성(coating uniformity)이 떨어져 코팅 무라 시인성이 높아질 수 있다. 양의 c-플레이트인 제1 위상 지연층(321)은 제2 위상 지연층(322)에 의한 두께 방향 위상차를 역으로 보상해 줌으로써 시야각에 따른 색 변이 발생을 방지할 수 있다. 예컨대, 제2 위상 지연층(322)이 양의 두께 방향 위상차를 가질 경우 제1 위상 지연층(321)은 음의 두께 방향 위상차를 가질 수 있고, 제2 위상 지연층(322)이 음의 두께 방향 위상차를 가질 경우 제1 위상 지연층(321)은 양의 두께 방향 위상차를 가질 수 있다. 제1 위상 지연층(321)의 두께 방향 위상차는 제2 위상 지연층(322)의 두께 방향 위상차에 대해 약 ±50 nm 이내일 수 있다. 제2 위상 지연층(321)의 두께 방향 위상차 크기는 제1 위상 지연층(321)의 두께 방향 위상차 크기와 실질적으로 동일할 수 있다.
전술한 바와 같이 박막 봉지층(30)을 형성하면, 제1 및 제2 위상 지연층(321, 322)을 박막 봉지층(30) 외부에 별도로 형성할 필요가 없으므로, 표시 장치의 두께를 줄일 수 있고, 위상 지연층들을 별도로 형성하는데 필요한 공정을 생략할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 위상 지연층(321, 322)은 박막 봉지층(30)에 포함될 수 있는 유기층의 역할을 수행할 수 있으므로, 제1 및 제2 위상 지연층(321, 322)의 인해 박막 봉지층(30)의 투습 방지 특성이 저하되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서, 편광 유닛의 위상 지연층들(321, 322)만 박막 봉지층(30)을 구성하는 층들로서 박막 봉지층(30) 내에 위치하고, 편광층(40)은 박막 봉지층(30)과 별개로 박막 봉지층(30) 위에 위치한다. 편광층(40)이 박막 봉지층(30) 내에 위치할 경우, 외광이 편광층(40)에 도달하기 전에 예컨대 박막 봉지층(30)의 무기막을 통과하면서 예컨대 3 nm를 넘는 위상차가 발생하고, 이로 인해 무지개 무라(rainbow mura)가 시인될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의할 경우, 외광이 편광층(40)을 통과한 후 박막 봉지층(30)으로 진입하므로 위와 같은 문제가 발생하지 않는다.
도 2와 관련하여, 박막 봉지층(30)은 4개의 무기층(311, 312, 313, 314)을 포함하고 2개의 위상 지연층(321, 322)을 포함하는 실시예를 설명하였다. 박막 봉지층(30)은 4개 이상 또는 이하의 무기층을 포함할 수 있고, 무기층을 포함하지 않을 수도 있으며, 2개 이상의 위상 지연층을 포함할 수도 있다. 이하에서는 도 2의 실시예보다 적은 수의 무기층을 포함하는 박막 봉지층(30)의 예시적인 여러 적층 구조에 도 4 내지 도 10을 참고하여 설명하기로 한다.
도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 도 1에서 A 영역의 몇몇 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 4 내지 도 10을 참고하면, 박막 봉지층(30) 위에 편광층(40)이 위치하고 있다. 편광층(40)은 박막 봉지층(30) 바로 위에 형성된 코팅 편광층일 수 있다. 박막 봉지층(30)은 제1 위상 지연층(321) 및 제2 위상 지연층(322)을 포함하고, 이들은 전술한 제1 조합, 제2 조합 및 제3 조합 중 어느 하나에 해당할 수 있다.
도 4를 참고하면, 박막 봉지층(30)은 제1 무기층(311), 제1 위상 지연층(321), 제2 무기층(312), 제2 위상 지연층(322) 및 제3 무기층(313)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 제1, 제2 및 제3 무기층(311, 312, 313)은 SiNX, SiON, Al2O3 및 TiO2 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 무기층(311)은 Al2O3를 포함하는 물질로 이루어질 수 있고, 제2 무기층(312) 및 제3 무기층(313)은 SiNX를 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 도 2의 실시예와 비교하여, 본 실시예는 제3 무기층(313) 위에 무기층을 포함하지 않으며, 따라서 박막 봉지층(30)의 두께가 줄어들 수 있다.
도 5를 참고하면, 박막 봉지층(30)은 제1 위상 지연층(321), 제1 무기층(311), 제2 위상 지연층(322) 및 제2 무기층(312)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 박막 봉지층(30)에서 제1 위상 지연층(321)이 가장 아래에 위치하므로, 제1 위상 지연층(321)은 기능층(210) 바로 위에 위치할 수 있다. 이와 같이, 박막 봉지층(30)에서 제1 위상 지연층(321)이 가장 아래 위치하는 경우, 기능층(210)의 캐핑층(211) 및 차단층(212) 중 차단층(212)은 생략될 수 있고, 제1 위상 지연층(321)은 캐핑층(211) 바로 위에 위치할 수 있다. 제1 무기층(311) 및 제2 무기층(312)은 SiNX를 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
도 6을 참고하면, 박막 봉지층(30)은 제1 위상 지연층(321), 제1 무기층(311) 및 제2 위상 지연층(322)이 순차적으로 적층된 구조를 가진다. 박막 봉지층(30)에서 제2 위상 지연층(322)이 가장 위에 위치하므로, 제2 위상 지연층(322) 바로 위에 편광층(40)이 위치할 수 있다.
도 7, 도 8 및 도 9를 참고하면, 제1 위상 지연층(321) 바로 위에 제2 위상 지연층(322)이 위치하는 구조들이 도시된다. 다시 말해, 제1 위상 지연층(321)과 제2 위상 지연층(322) 사이에 무기층이 위치하지 않으며, 이로 인해 박막 봉지층(30)의 두께를 더욱 줄일 수 있다. 도 7의 실시예는 제1 위상 지연층(321) 아래에 제1 무기층(311)이 위치하고, 제2 위상 지연층(322) 위에 제2 무기층(312)이 위치한다. 제1 무기층(311) 및 제2 무기층(312)은 SiNX를 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 도 8의 실시예는 제1 위상 지연층(321) 아래에는 무기층이 위치하지 않고, 제2 위상 지연층(322) 위에만 제1 무기층(311)이 위치한다. 도 9의 실시예는 박막 봉지층(30)이 제1 및 제2 위상 지연층(321, 322)만을 포함하고, 무기층은 포함하지 않는다. 도 8 및 도 9의 실시예들에서는 캐핑층(211) 바로 위에 제1 위상 지연층(321)이 위치할 수 있고, 도 9의 실시예에서는 제2 위상 지연층(322) 바로 위에 편광층(40)이 위치할 수 있다.
도 10을 참고하면, 도 2의 실시예와 달리, 편광층(40)이 박막 봉지층(30)에 PSA, OCA 같은 접착층(610)에 의해 부착되어 있다. 편광층(40)은 예컨대 PVA를 포함하는 필름 형태의 편광층일 수 있다. 편광층(40)은 코팅 편광층일 수 있고 접착층(610) 위로 전사되어(transfer) 있을 수 있다. 박막 봉지층(30)의 세부 구성은 도 2의 실시예와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 도 4 내지 도 9의 실시예들과 관련하여, 편광층(40)이 박막 봉지층(30) 바로 위에 위치하는 것으로 도시되었지만, 각각의 실시예에서 편광층(40)은, 도 10에 예시된 바와 같이, 접착층에 의해 박막 봉지층(30)에 부착되어 있을 수도 있다.
이하에서는 도 11 및 도 12를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 화소를 중심으로 표시 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 한 화소 영역의 배치도이고, 도 12는 도 11에서 XII-XII' 선을 따라 자른 단면의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 11 및 도 12를 참고하면, 표시 장치는 신호선들(121, 171, 172) 및 이들에 연결되어 있는 화소(PX)를 포함한다. 신호선들은 게이트 신호를 전달하는 게이트선(121), 데이터 신호를 전달하는 데이터선(171) 및 구동 전압을 전달하는 구동 전압선(172)을 포함한다. 화소(PX)는 스위칭 트랜지스터(Qs), 구동 트랜지스터(Qd), 유지 축전기(도시되지 않음)를 포함하고, 발광 부재(220)를 포함하는 발광 소자를 또한 포함한다.
표시 장치의 적층 구조에 대해서 살펴보면, 표시 장치는 절연 기판(110) 및 그 위에 형성된 복수의 층을 포함한다. 기판(110)은 고분자 필름으로 이루어진 플렉서블 기판일 수 있고, 기판(110)의 하면에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등으로 이루어질 수 있는 보호층(50)이 부착되어 있을 수 있다.
기판(110) 바로 위에는 반도체 특성을 열화시키는 불순물이 확산되는 것을 방지하고 수분 등의 침투를 방지하기 위한 버퍼층(111)이 형성될 수 있다. 기판(110)은 복수의 층으로 이루어질 수 있고, 버퍼층(111)은 기판(110)의 복수의 층 사이에 위치할 수도 있다. 예컨대, 기판(110)은 고분자 필름과 버퍼층이 교대로 적층되어 있는 구조를 가질 수 있다.
버퍼층(111) 위에는 도 1을 참고하여 설명한 구동 소자층(21) 및 발광 소자층(22)을 포함하는 표시층(20)이 위치한다.
구동 소자층(21)과 관련하여, 버퍼층(111) 위에는 제1 반도체(154a) 및 제2 반도체(154b)가 형성되어 있다. 제1 반도체(154a)는 채널 영역(도시되지 않음)과 채널 영역의 양측에 위치하며 도핑되어 형성된 소스 영역(도시하지 않음) 및 드레인 영역(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 제2 반도체(154b)는 채널 영역(152b)과 채널 영역(152b)의 양측에 위치하며 도핑되어 형성된 소스 영역(153b) 및 드레인 영역(155b)을 포함할 수 있다. 제1 반도체(154a) 및 제2 반도체(154b)는 다결정 규소를 포함할 수 있다. 제1 반도체(154a) 및 제2 반도체(154b)는 산화물 반도체나 비정질 규소를 포함할 수도 있다.
제1 반도체(154a) 및 제2 반도체(154b) 위에는 규소 산화물, 규소 질화물 등으로 등으로 이루어질 수 있는 게이트 절연층(140)이 위치한다. 게이트 절연층(140)은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
게이트 절연층(140) 위에는 게이트선(121), 제1 게이트 전극(124a) 및 제2 게이트 전극(124b)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다. 제1 게이트 전극(124a)은 제1 반도체(154a)의 채널 영역과 중첩할 수 있고, 제2 게이트 전극(124b)은 제2 반도체(154b)의 채널 영역(152b)과 중첩할 수 있다.
게이트 절연층(140) 및 게이트 도전체 위에는 제1 보호층(180a)이 위치한다. 제1 보호층(180a) 및 게이트 절연층(140)은 제1 반도체(154a)의 소스 영역과 중첩하는 접촉 구멍(183a), 드레인 영역과 중첩하는 접촉 구멍(185a), 제2 반도체(154b)의 소스 영역(153b)과 중첩하는 접촉 구멍(183b), 그리고 드레인 영역(155b)과 중첩하는 접촉 구멍(185b)을 포함한다.
제1 보호층(180a) 위에는 데이터선(171), 구동 전압선(172), 제1 소스 전극(173a), 제2 소스 전극(173b), 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다. 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 각각 접촉 구멍(183a, 185a)을 통해 제1 반도체(154a)의 소스 영역 및 드레인 영역과 연결될 수 있다. 제1 드레인 전극(175a)은 접촉 구멍(184)을 통해 제2 게이트 전극(124b)과 연결될 수 있다. 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 각각 접촉 구멍(183b, 185b)을 통해 제2 반도체(154b)의 소스 영역(153b) 및 드레인 영역(155b)과 연결될 수 있다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 스위칭 트랜지스터(Qs)를 이루고, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 구동 트랜지스터(Qd)를 이룬다. 이들 트랜지스터(Qs, Qd)는 도시된 구조 외에 다양한 구조를 가질 수 있다.
데이터 도전체 위에는 유기 물질 및/또는 규소 산화물, 규소 질화물 따위의 무기 물질로 이루어질 수 있는 제2 보호층(180b)이 위치할 수 있다. 제2 보호층(180b)은 그 위에 형성될 유기 발광 소자의 발광 효율을 높이기 위해 평탄한 표면을 가질 수 있다. 제2 보호층(180b)에는 제2 드레인 전극(175b)과 중첩하는 접촉 구멍(185c)이 형성될 수 있다.
발광 소자층(22)과 관련하여, 제2 보호층(180b) 위에는 화소 전극 또는 애노드에 해당하는 제1 전극(191)이 위치한다. 각 화소의 제1 전극(191)은 제2 보호층(180b)의 접촉 구멍(185c)을 통해 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있다. 제1 전극(191)은 반사성 도전 물질 또는 반투과성 도전 물질로 형성될 수 있고, 투명한 도전성 물질로 형성될 수도 있다. 제1 전극(191)은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
제2 보호층(180b) 위에는 제1 전극(191)을 드러내는 복수의 개구부를 가지는 화소 정의막(격벽이라고도 함)(360)이 위치할 수 있다. 제1 전극(191)을 드러내는 화소 정의막(360)의 개구부는 각 화소 영역을 정의할 수 있다. 화소 정의막(360)은 생략될 수도 있다.
화소 정의막(360) 및 제1 전극(191) 위에는 발광 부재(220)가 위치한다. 발광 부재(220)는 차례대로 적층된 제1 유기 공통층(221), 발광층(223) 및 제2 유기 공통층(225)을 포함할 수 있다.
제1 유기 공통층(221)은 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들 층을 모두 포함할 경우, 정공 주입층과 정공 수송층이 차례대로 적층될 수 있다. 제1 유기 공통층(221)은 화소가 배치되어 있는 표시 영역 전면에 걸쳐 형성될 수도 있고 각 화소 영역에만 형성될 수도 있다.
발광층(223)은 각각 대응하는 화소의 제1 전극(191) 위에 위치할 수 있다. 발광층(223)은 적색, 녹색 및 청색 등의 기본 색의 광을 고유하게 내는 유기 물질로 만들어질 수도 있고, 서로 다른 색의 광을 내는 복수의 유기 물질층이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 발광층(223)은 백색을 나타내는 백색 발광층을 포함할 수도 있다. 발광층(223)의 일부는 구동 트랜지스터(Qd)와 중첩하게 위치할 수 있다.
제2 유기 공통층(225)은 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이들을 모두 포함할 경우 전자 수송층과 전자 주입층이 차례대로 적층되어 있을 수 있다.
발광 부재(220) 위에는 공통 전극 또는 캐소드에 해당하는 제2 전극(270)이 형성되어 있다. 제2 전극(270)은 ITO, IZO 같은 투명 도전성 물질로 형성되거나, 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 은(Ag) 등의 금속을 얇게 적층하여 형성함으로써 광 투과성을 가지도록 할 수 있다. 각 화소의 제1 전극(191), 발광 부재(220) 및 제2 전극(270)은 발광 소자를 이룬다.
제2 전극(270) 위에는 기능층(210)이 위치한다. 기능층(210)은 캐핑층(211) 및 차단층(212)을 포함하고, 차단층(212)은 생략될 수 있다. 기능층(210) 위에는 전술한 다양한 구조를 가질 수 있는 박막 봉지층(30)이 위치하고, 박막 봉지층(30) 위에는 편광층(40)이 위치한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
110: 기판 191: 제1 전극
20: 표시층 21: 구동 소자층
210: 기능층 211: 캐핑층
212: 차단층 22: 발광 소자층
220: 발광 부재 221: 제1 유기 공통층
223: 발광층 225: 제2 유기 공통층
270: 제2 전극 30: 박막 봉지층
311, 312, 313, 314: 무기층 321, 322: 이상 지연층
40: 편광층 50: 보호층
610: 접착층
20: 표시층 21: 구동 소자층
210: 기능층 211: 캐핑층
212: 차단층 22: 발광 소자층
220: 발광 부재 221: 제1 유기 공통층
223: 발광층 225: 제2 유기 공통층
270: 제2 전극 30: 박막 봉지층
311, 312, 313, 314: 무기층 321, 322: 이상 지연층
40: 편광층 50: 보호층
610: 접착층
Claims (19)
- 기판;
상기 기판 위에 위치하는 발광 소자;
상기 발광 소자를 덮는 박막 봉지층; 및
상기 박막 봉지층 위에 위치하는 편광층;
을 포함하며,
상기 박막 봉지층은 하부 무기층, 상부 무기층 및 복수의 위상 지연층을 포함하고,
상기 복수의 위상 지연층은 상기 하부 무기층과 상기 상부 무기층 사이에 위치하는 표시 장치. - 제1항에서,
상기 복수의 위상 지연층은 각각 코팅 액정층을 포함하는 표시 장치. - 제2항에서,
상기 복수의 위상 지연층은 상기 발광 소자 위에 위치하는 제1 위상 지연층 및 상기 제1 위상 지연층과 상기 편광층 사이에 위치하는 제2 위상 지연층을 포함하는 표시 장치. - 제3항에서,
상기 제1 위상 지연층 및 상기 제2 위상 지연층은 정파장 분산성인 표시 장치. - 제4항에서,
상기 제1 위상 지연층은 λ/2 위상차 값을 가진 양의 a-플레이트이고, 상기 제2 위상 지연층은 λ/4 위상차 값을 가진 양의 a-플레이트인 표시 장치. - 제5항에서,
상기 제1 위상 지연층 및 상기 제2 위상 지연층은 각각 네마틱 액정을 포함하는 표시 장치. - 제4항에서,
상기 제1 위상 지연층은 λ/2 위상차 값을 가진 음의 a-플레이트이고, 상기 제2 위상 지연층은 λ/4 위상차 값을 가진 음의 a-플레이트인 표시 장치. - 제7항에서,
상기 제1 위상 지연층 및 상기 제2 위상 지연층은 각각 디스코틱 액정을 포함하는 표시 장치. - 제3항에서,
상기 제1 위상 지연층은 양의 c-플레이트이고, 상기 제2 위상 지연층은 역파장 분산성 λ/4 위상차 값을 가지는 표시 장치. - 제3항에서,
상기 제1 위상 지연층 및 상기 제2 위상 지연층은 각각 1.5 이하의 굴절률 및 5.9 GPa의 모듈러스를 가지는 표시 장치. - 제3항에서,
상기 발광 소자와 상기 박막 봉지층 사이에 위치하는 적어도 하나의 기능층을 더 포함하는 표시 장치. - 제11항에서,
상기 기능층은 상기 발광 소자 위에 위치하는 캐핑층을 포함하는 표시 장치. - 제12항에서,
상기 기능층은 상기 캐핑층 위에 위치하는 차단층을 더 포함하는 표시 장치. - 제3항에서,
상기 박막 봉지층은 상기 제1 위상 지연층과 상기 제2 위상 지연층 사이에 위치하는 무기층을 더 포함하는 표시 장치. - 제3항에서,
상기 박막 봉지층은 상기 제2 위상 지연층과 상기 편광층 사이에 위치하는 무기층을 더 포함하는 표시 장치. - 제3항에서,
상기 제2 위상 지연층은 상기 제1 위상 지연층 바로 위에 위치하는 표시 장치. - 제13항에서,
상기 하부 무기층은 상기 차단층과 상기 제1 위상 지연층 사이에 위치하는 표시 장치. - 제1항에서,
상기 하부 무기층 및 상기 상부 무기층은 각각 SiNX, SiON, Al2O3 및 TiO2 중에서 적어도 하나를 포함하는 표시 장치. - 제1항에서,
상기 박막 봉지층과 상기 편광층 사이에 위치하는 접착층을 더 포함하는 표시 장치.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |