KR20160000096A - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제1기판; 상기 제1기판과 대향하도록 배치되는 제2기판; 상기 제1기판의 면 중 상기 제2 기판을 향하는 면에 형성되고, 유기 발광 소자들이 각각 배치되는 복수의 발광 영역을 포함하는 표시부; 상기 제2기판의 면 중 상기 제1기판을 향하는 면에 형성되고, 적어도 상기 발광 영역의 주변의 영역과 중첩되도록 배치되는 블랙 매트릭스; 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치되며, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 간격을 조절하도록 구성되는 간격 제어 장치를 포함하는 표시 장치를 개시한다.
Description
본 발명의 실시예들은 표시 장치에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이러한 표시 장치는 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 전기 습윤 표시 장치(Electro Wetting Display Device: EWD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel: PDP) 및 전기 영동 표시 장치(Electrophoretic Display Device: EPD) 등의 형태로 개발되고 있는데, 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 평판 표시 장치로서 특히 유기 발광 표시 장치가 주목받고 있다.
현재 표시 장치는 이동 통신 단말기, 디지털 카메라, 노트북, 모니터, TV 등 일상 생활에 흔히 쓰이는 전자기기에 폭넓게 적용되고 있는데, 이러한 전자기기의 수요가 커짐에 따라 사용자의 사용 환경에 유연하게 대응하는 표시 장치의 필요성 또한 높아지고 있다.
본 발명의 실시예들은 사용자가 상황에 따라 시야각을 선택할 수 있는 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 제1기판; 상기 제1기판과 대향하도록 배치되는 제2기판; 상기 제1기판의 면 중 상기 제2 기판을 향하는 면에 형성되고, 유기 발광 소자들이 각각 배치되는 복수의 발광 영역을 포함하는 표시부; 상기 제2기판의 면 중 상기 제1기판을 향하는 면에 형성되고, 적어도 상기 발광 영역의 주변의 영역과 중첩되도록 배치되는 블랙 매트릭스; 및 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치되며, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 간격을 조절하도록 구성되는 간격 제어 장치를 포함하는 표시 장치를 제공한다.
본 실시예에 있어서, 상기 복수의 발광 영역에 대응하여, 상기 블랙 매트릭스와 인접하도록 배치된 복수의 컬러 필터를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 간격 제어 장치는 전기 신호에 따라 수축 또는 팽창함으로써 상기 간격을 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 간격 제어 장치의 상기 전기 신호에 따라 수축 또는 팽창함으로써 상기 간격을 조절하는 것은 피에조 액추에이터를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 간격 제어 장치의 상기 피에조 액추에이터는 상기 제1기판과 제2기판의 사이에 상기 표시부의 주변에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 간격 제어 장치의 상기 피에조 액추에이터는 상기 제1기판과 제2기판의 사이에 상기 표시부와 중첩되는 영역에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 간격 제어 장치는 시야각 모드 정보를 수신하고 상기 시야각 모드 정보에 따른 제어 신호를 생성하는 제어부 및 상기 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호에 따라 상기 전기 신호를 생성하여 상기 피에조 액추에이터에 제공하는 구동부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 간격 제어 장치는 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 상기 간격을 검출하는 센서부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 시야각 모드 정보에 따른 목표 간격과 상기 센서부로부터 검출된 현재 간격을 기초로 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 광시야각 모드의 경우, 상기 피에조 액추에이터가 수축되어 상기 간격이 감소될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 협시야각 모드의 경우, 상기 피에조 액추에이터가 팽창되어 상기 간격이 증가될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 복수의 발광 영역의 각각의 외곽에 배치되고, 상기 유기 발광 소자로부터 방출된 광을 반사하도록 구성되는 반사 부재를 더 포함하는 표시 장치를 제공한다.
본 실시예에 있어서, 상기 표시부는 상기 복수의 발광 영역을 정의하는 화소 정의막을 더 포함하고, 상기 반사 부재는 상기 화소 정의막의 내부에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 반사 부재는 상기 유기 발광 소자로부터 수평 방향으로 방출되는 광이 주위의 다른 발광 영역으로 향하는 경로상에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 반사 부재의 면 중 적어도 상기 유기 발광 소자를 향하는 면은 경사진 면을 갖도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 표시부를 덮도록 상기 제1기판 상에 형성되며, 적층된 하나 이상의 절연막을 구비하는 봉지 부재를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 유기 발광 소자들로부터 방출된 광은 상기 제2기판을 향하여 방출되거나, 상기 제2기판과 상기 제1기판을 향하여 양 방향으로 방출될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 시야각 모드에 따라 양 기판 사이의 간격이 조절됨으로써 사용자가 상황에 따라 시야각을 선택할 수 있어 공공장소에서 사용자의 사생활을 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 컬러 필터 및 반사부재를 구비함으로써 혼색의 위험이 줄어들고 광효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 3은 광시야각 모드의 경우, 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 4는 협시야각 모드의 경우, 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 1의 표시 장치의 간격 제어 장치를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 6은 혼색이 발생하는 경우 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 3은 광시야각 모드의 경우, 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 4는 협시야각 모드의 경우, 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 1의 표시 장치의 간격 제어 장치를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 6은 혼색이 발생하는 경우 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 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.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어 실질적으로 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
특히 본 발명은 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD) 등 다양한 형태의 표시 장치를 제공할 수 있으나, 여기서는 유기 발광 표시 장치를 중심으로 본 발명의 특징을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치는 제1기판(100), 제1기판(100) 상에 형성된 표시부(110), 제2기판(200), 제2기판(200) 상에 형성된 블랙 매트릭스(212), 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이의 간격을 조절하는 간격 제어 장치(300)를 포함할 수 있다.
제1기판(100)은 다양한 재질로 형성할 수 있다.
제1기판(100)은 플렉시블 재질로 형성할 수 있다. 예를들면 제1기판(100)은 폴리에틸렌에테르프탈레이트(PET, polyethyeleneterepthalate), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, polyethyelenennapthalate), 폴리카보네이트(PC), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리에테르이미드(PEI, polyetherimide), 폴리에테르술폰(PES, polyethersulphone), 및 폴리이미드(PI, polyimide) 등과 같이 내열성 및 내구성이 우수한 플라스틱을 포함할 수 있다. 제1기판(100)이 플렉시블 재질로 형성될 경우 제1기판(100)과 제2기판(200)사이의 간격이 기구적으로 조절 시 파손되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1기판(100)은 가요성 있는 다양한 소재로 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서 제1기판(100)은 유리 재질 또는 금속 재질 등 다양한 재질로 형성할 수 있다.
제2기판(200)은 상술한 제1기판(100)과 마찬가지로 다양한 재질로 형성할 수 있고, 상기에서 언급한 제1기판(100)을 형성할 수 있는 다양한 재료들 중 적어도 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 화상이 제2기판(200)의 방향으로 구현되는 전면 발광형(top emission type)인 경우에 제2기판(200)은 투명한 재질로 형성되어야 한다. 그러나 제1기판(100)은 반드시 투명한 재질로 형성될 필요는 없다. 이와 반대로 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 화상이 제1기판(100)의 방향으로 구현되는 배면 발광형(bottom emission type)인 경우에는 제1기판(100)은 투명한 재질로 형성되어야 하나, 제2기판(200)은 반드시 투명한 재질로 형성될 필요는 없다.
제1기판(100)과 제2기판(200) 중 어느 하나를 투명한 재질로 형성하지 않는 경우 이를 불투명한 재질, 예를들면 불투명한 금속재질로 형성할 수 있다. 제1기판(100)과 제2기판(200) 중 어느 하나를 금속으로 형성하는 경우 탄소, 철, 크롬, 망간, 니켈, 티타늄, 몰리브덴, 및 스테인레스 스틸(SUS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1기판(100)의 상면에는 표시부(110)가 배치된다. 본 명세서에서 언급되는 표시부(110)라는 용어는 유기 발광 소자(OLED) 및 이를 구동하기 위한 박막 트랜지스터(TFT) 어레이를 통칭하는 것으로, 화상을 표시하는 부분과 화상을 표시하기 위한 구동부분을 함께 의미하는 것이다.
그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않는다. 즉 표시부(110)가 다양한 형태, 즉 액정 표시 소자를 구비할 수도 있다. 설명의 편의를 위하여 본 실시예에서는 유기 발광 소자(OLED)를 예로들어 설명하기로 한다.
표시부(110)를 덮도록 제1기판(100) 상면에는 봉지 부재 부재(210)가 형성된다. 표시부(110)에 포함된 유기 발광 소자(OLED)는 유기물로 구성되어 외부의 수분이나 산소에 의해 쉽게 열화된다. 따라서 이러한 표시부(110)를 보호하기 위해 표시부(110)를 보호하도록 봉지 부재(210)가 형성된다. 봉지 부재(210)는 유기물 또는 무기물을 이용하여 형성할 수 있다.
선택적 실시예로서 봉지 부재(210)는 하나 이상의 유기막 또는 하나 이상의 무기막을 포함할 수 있고, 구체적인 예로서 하나 이상의 유기막과 하나 이상의 무기막이 적어도 한 번 교대로 적층된 행태를 구비할 수 있다.
표시부(110)를 보호하는 봉지 부재(210)를 형성하여 표시 장치의 박형화 및 플렉시블화가 용이하게 구현될 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다. 도 2는 표시부(110)의 구체적인 단면 및 봉지 부재(210)의 구체적인 단면이 도시되어 있다. 표시부(110)는 평면상에서 볼 때 복수 개의 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 있다.
복수 개의 화소는 다양한 색의 가시 광선을 구현할 수 있다.
선택적 실시예로서 복수 개의 화소는 적어도 적색 가시광선을 발생하는 적색 화소(Pr), 녹색 가시광선을 발생하는 녹색 화소(Pg), 및 청색 가시광선을 발생하는 청색 화소(Pb)를 포함할 수 있다.
각 화소는 유기 발광 소자(OLED)를 포함한다.
선택적 실시예로서 각 화소는 유기 발광 소자(OLED)에 전기적으로 연결된 전자 소자를 포함한다. 전자 소자는 한 개 이상의 박막 트랜지스터(TFT), 스토리지 커패시터 등을 포함할 수 있다. 전자 소자는 유기 발광 소자(OLED)의 구동에 필요한 다양한 종류의 전기적 신호를 유기 발광 소자(OLED)에 전달할 수 있다.
도 2에서는 각 화소 별로 유기 발광 소자(OLED)와 유기 발광 소자(OLED)를 구동하는 구동 박막 트랜지스터(TFT)만 도시되어 있는데, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않으며, 다수의 박막 트랜지스터(TFT), 스토리지 커패시터 및 각종 배선들이 더 포함될 수 있다.
도 2에 도시된 박막 트랜지스터(TFT)는 탑 게이트 방식(top gate type)이고, 활성층(102), 게이트 전극(104) 및 소스 전극(106a) 및 드레인 전극(106b)을 순차적으로 포함한다. 본 실시예에서는 탑 게이트 방식(top gate type)의 박막 트랜지스터(TFT) 가 개시되었지만, 본 발명은 상기 도면에 개시된 박막 트랜지스터(TFT) 의 형상에 한정되지 않고 다양한 방식의 박막 트랜지스터(TFT) 가 채용될 수 있다. 예를들면 바텀 게이트 구조의 박막 트랜지스터(TFT)도 본 실시예의 표시 장치에 적용될 수 있다.
제1기판(100)의 상면에는 평활성을 주고 불순 원소의 침투를 차단하기 위하여 버퍼층(101)을 형성할 수 있다. 버퍼층(101)은 SiO2 및/또는 SiNx 등을 사용하여 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deosition)법, APCVD(atmospheric pressure CVD)법, LPCVD(low pressure CVD)법 등 다양한 증착 방법에 의해 증착될 수 있다. 버퍼층(101)은 필요에 따라 형성되지 않을 수도 있다.
버퍼층(101) 상의 각 화소에 대응하는 영역에는 활성층(102)이 형성된다. 활성층(102)은 실리콘(silicon), 산화물 반도체 등과 같은 무기 반도체, 또는 유기 반도체 등을 버퍼층(101) 상의 제1기판(100) 전면에 형성한 후 패터닝하여 형성할 수 있다.
선택적 실시예로서 실리콘을 사용하여 활성층(102)을 형성하는 경우 비정질 실리콘층을 이용할 수 있다.
또 다른 선택적 실시예로서 활성층(102)은 비정질 실리콘을 결정화한 다결정 실리콘층을 포함할 수 있다.
선택적 실시예로서 활성층(102)은 불순물이 주입된 소스 영역, 드레인 영역 을 포함할 수 있고, 소스 영역과 드레인 영역의 사이에 채널 영역을 포함할 수 있다.
활성층(102) 상에 활성층(102)과 게이트 전극(104)을 절연하는 게이트 절연막(103)이 형성된다. 게이트 절연막(103)은 다양한 절연 물질로 형성할 수 있고, 예를들면 산화물 또는 질화물을 이용하여 형성할수 있다.
게이트 절연막(103) 상부의 소정 영역에는 게이트 전극(104)이 형성된다. 선택적 실시예로서 게이트 전극(104)은 박막 트랜지스터(TFT) 의 온/오프 신호를 인가하는 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다.
게이트 전극(104)의 상부로는 층간 절연막(105)이 형성되고, 컨택홀을 통하여 소스 전극(106a) 및 드레인 전극(106b)이 각각 활성층(102)의 일 영역과 접한다. 예를들면 소스 전극(106a) 및 드레인 전극(106b)은 활성층(102)의 소스 영역 및 드레인 영역에 접하도록 형성된다. 이렇게 형성된 박막 트랜지스터(TFT)는 패시베이션막(107)으로 덮여 보호된다.
패시베이션막(107)은 무기 절연막 및/또는 유기 절연막을 사용할 수 있다. 무기 절연막으로는 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 등이 포함되도록 할 수 있고, 유기 절연막으로는 일반 범용고분자(PMMA, PS), 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등이 포함되도록 할 수 있다. 또한, 패시베이션막(107)은 무기 절연막과 유기 절연막의 복합 적층체로도 형성될 수 있다.
패시베이션막(107) 상부에의 발광 영역에는 유기 발광 소자(OLED)가 구비된다.
유기 발광 소자(OLED)는 패시베이션막(107) 상에 형성된 화소 전극(111), 이에 대향되는 대향 전극(112) 및 그 사이에 개재되고 유기 발광층을 구비하는 중간층을 포함할 수 있다.
표시 장치는 발광 방향에 따라 배면 발광 타입(bottom emission type), 전면 발광 타입(top emission type) 및 양면 발광 타입(dual emission type) 등으로 구별되는데, 배면 발광 타입에서는 화소 전극(111)이 광투과 전극으로 구비되고 대향 전극(112)은 반사 전극으로 구비된다. 전면 발광 타입에서는 화소 전극(111)이 반사 전극으로 구비되고 대향 전극(112)이 반투과 전극으로 구비된다. 본 발명에서는 유기 발광 소자(OLED)가 봉지 부재(210)의 방향으로 발광하는 전면 발광 타입을 기준으로 설명한다.
화소 전극(111)은 Ag, Mg, Al, Pt, Pd, Au, Ni, Nd, Ir, Cr, 및 이들의 화합물로 형성된 반사막과, 일함수가 높은 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등으로 형성된 광투과막을 포함할 수 있다. 화소 전극(111)은 각 화소에 대응하는 아일랜드 형태로 패터닝되어 형성될 수 있다. 또한 화소 전극(111)은 상기 도면에 도시되지 않은 외부 단자와 연결되어 애노드(anode) 전극으로서 작용 될 수 있다.
한편, 화소 전극(111) 상에는 화소 전극(111)의 가장자리를 덮고 화소 전극(111)의 중앙부를 노출하는 소정의 개구부를 포함하는 화소 정의막(109)이 배치된다. 이 개구부로 한정된 영역에 빛을 발광하는 유기 발광층(113)을 형성함으로써 발광 영역이 정의된다. 한편, 화소 정의막(109)에 개구부로 인한 발광 영역을 형성할 때 발광 영역들의 사이에는 발광 영역 보다 돌출된 부분이 자연히 생기게 되는데 이 부분은 유기 발광층이 형성되지 않으므로 비발광 영역이 된다.
대향 전극(112)은 투과형 전극으로 구비되는 것이 바람직 하며, 일함수가 작은 Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, Ag 등의 금속을 얇게 형성한 반투과막 일 수 있다. 물론, 이러한 금속 반투과막 상에 ITO, IZO, ZnO, 또는 In2O3 등의 광투과 도전막을 형성하여, 얇은 금속 반투과막의 두께에서 기인하는 고저항의 문제를 보완할 수 있다. 대향 전극(112)은 공통 전극의 형태로 제1기판(100) 전면에 걸쳐 형성될 수 있다. 또한, 이와 같은 대향 전극(112)은 도면에 도시되지 않은 외부 단자와 연결되어 캐소드(cathode) 전극으로서 작용 될 수 있다.
상기와 같은 화소 전극(111)과 대향 전극(112)은 그 극성이 서로 반대가 되어도 무방하다.
중간층은 빛을 발광하는 유기 발광층(113)을 포함하며, 유기 발광층(113)은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물을 사용할 수 있다.
선택적 실시예로서 중간층은 유기 발광층(113)과 함께, 홀 수송층(hole transport layer: HTL), 홀 주입층(hole injection layer:HIL), 전자 수송층(electron transport layer: ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer:EIL) 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 한편, 선택적 실시예로서 유기 발광층(113)이 고분자 유기물로 형성된 경우에, 유기 발광층(113)과 화소 전극(111)의 사이에 홀 수송층만이 구비될 수 있다. 상기 고분자 홀 수송층은 폴리에틸렌 디히드록시티오펜 (PEDOT: poly-(2,4)-ethylene-dihydroxy thiophene)이나, 폴리아닐린(PANI: polyaniline) 등을 사용하여 잉크젯 프린팅이나 스핀 코팅의 방법에 의해 화소 전극(111) 상부에 형성된다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 소자(OLED)는 화소 전극(111)과 대향 전극(112)의 전기적 구동에 의해 백색 광을 방출할 수 있다. 이 때 유기 발광층(113)에서 방출되는 백색광은 연색성 지수(CRI)(>75)가 좋고, CIE 다이어그램에서 (0.33, 0.33)의 좌표에 가까운 것이 바람직하나, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니다.
유기 발광층(113)에서 백색 발광을 구현하는 방법으로, 파란색 또는 보라색 빛으로 형광체를 여기 시킨 후 여기서 방출된 다양한 색상들을 섞어 넓고 풍부한 영역의 파장 스펙트럼을 형성하는 다운컨버전(down conversion) 식의 파장 변형(wave conversion)방식과, 두 가지의 기본색상(파란색과 주황색) 또는 세 가지의 기본색상(적색, 녹색, 청색)을 혼합하여 백색 광을 형성하는 색상 혼합(color mixing) 방식 등을 사용할 수 있다. 물론 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 백색 광을 구현할 수 있는 다양한 재료 및 다양한 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.
그러나 유기 발광층(113)은 백색광만을 발광하는 것으로 한정되는 것이 아니라, 각 화소 별로 적색, 녹색, 또는 청색 중 하나의 색을 발광할 수도 있다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시부(110)를 덮도록 제1기판(100) 상에는 봉지 부재(210)가 형성된다. 봉지 부재(210)는 적층된 복수의 절연막들로 이루어지며, 상세히 복수의 절연막들은 유기막(202)과 무기막들(201,203)이 교번 적층된 구조를 가진다.
무기막들(201,203)은 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물 및 이들의 화합물로 형성될 수 있으며, 예를 들면 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등일 수 있다. 무기막들(201,203)은 외부의 수분 및 산소 등이 유기 발광 소자에 침투하는 것을 억제하는 기능을 수행한다. 유기막(202)은 고분자 유기 화합물로 형성될 수 있으며, 에폭시, 아크릴레이트 또는 우레탄아크릴레이트 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 유기막(202)은 무기막들(201,203)의 내부 스트레스를 완화하거나, 무기막들(201,203)의 결함을 보완하고 평탄화하는 기능을 수행한다.
봉지 부재(210)는 도 2에 도시된 구조에 한정되는 것이 아니라, 적어도 2개의 무기층 사이에 적어도 하나의 유기층이 삽입된 샌드위치 구조를 적어도 하나 포함할 수 있다. 다른 예로서, 봉지 부재(210)는 적어도 2개의 유기층 사이에 적어도 하나의 무기층이 삽입된 샌드위치 구조를 적어도 하나 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 봉지 부재(210)는 적어도 2개의 무기층 사이에 적어도 하나의 유기층이 삽입된 샌드위치 구조 및 적어도 2개의 유기층 사이에 적어도 하나의 무기층이 삽입된 샌드위치 구조를 포함할 수도 있다. 봉지 부재 (210) 중 외부로 노출된 최상층은 투습을 방지하기 위하여 무기층으로 형성될 수 있다.
이때, 제1 유기층은 상기 제2 무기층 보다 면적이 좁게 할 수 있으며, 상기 제2 유기층도 상기 제3 무기층 보다 면적이 좁을 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 유기층은 상기 제2 무기층에 의해 완전히 덮이도록 형성할 수 있으며, 상기 제2 유기층도 상기 제3 무기층에 의해 완전히 덮이도록 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 제2기판(200) 상에는 복수 개의 블랙 매트릭스(212)가 형성된다. 블랙 매트릭스(212)는 비발광 영역에 대응되도록 형성된다.
선택적 실시예로서 블랙 매트릭스(212)는 발광 영역에 대응하는 개구를 갖도록 형성될 수 있다. 이 때 블랙 매트릭스(212)의 형상은 도 2에 도시된 직사각형 단면으로 한정되는 것은 아니고, 사다리꼴, 역사다리꼴 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 블랙 매트릭스(212)는 각 화소에서 구현되는 서로 다른 색의 가시 광선이 비정상적으로 서로 혼합 또는 영향을 주는 것을 방지한다. 또한, 블랙 매트릭스(212)는 박막 트랜지스터(TFT)의 부재들이 외광에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.
블랙 매트릭스(212)는 다양한 재질로 형성할 수 있는데, 선택적 실시예로서 블랙 안료를 혼합한 블랙 유기 물질 또는 크롬옥사이드(CrOx) 등으로 이용함으로써 용이하게 형성될 수 있다. 또한 하기에서 설명하는 바와 같이 유기 발광 소자(OLED)와 제2기판(200) 사이의 간격이 증가하거나 감소함에 따라 시야각이 달라지는 효과를 얻을 수 있도록 해당 발광영역에서 방출되는 광의 일부가 통과하지 못하도록 걸러주는 역할을 한다.
블랙 매트릭스(212)의 제조방법은 블랙 매트릭스(212)를 형성하는 물질에 따라 다르나, 일반적으로 사용되는 크롬 또는 크롬 산화물로 블랙 매트릭스(212)가 형성되는 경우 스퍼터링이나 E-빔 증착 방법을 이용하여 크롬 또는 크롬 산화물의 단일막이 형성된다. 또한 크롬과 크롬 산화물을 이용한 2층막 또는 3층막이 형성될 수도 있다.
선택적 실시예로서 도 2에 도시된 바와 같이 표시 장치는 복수의 발광 영역에 대응하여, 컬러 필터(211)를 포함할 수 있다.
예를들면 블랙 매트릭스(212)의 개구부들에 배치되도록 복수의 컬러 필터(211)를 형성할 수 있다. 컬러 필터(211)는 블랙 매트릭스(212) 사이에서 해당 발광 영역에 대응하는 개구부를 채우도록 배치되는데, 이때 컬러 필터(211)의 일부가 블랙 매트릭스(212)의 일부와 중첩될 수 있다. 그러나 반드시 이러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 컬러 필터(211)의 두께와 블랙 매트릭스(212)의 두께가 동일하도록 컬러 필터(211)가 배치될 수도 있다.
컬러 필터(211)는 발색 물질 및 발색 물질이 분산된 유기 물질을 포함하며, 발색 물질은 일반적인 안료 또는 염료일 수 있고 유기 물질은 일반적인 분산제일 수 있다. 컬러 필터(211)는 유기 발광 소자(OLED)에서 방출되는 백색광 중에서 적색, 녹색 또는 청색과 같은 특정 파장의 광만 선택적으로 통과시키고, 나머지 파장의 광은 흡수함으로써, 각 화소에서 적색, 녹색 또는 청색 중 하나의 광을 방출하게 한다. 이와 같이 각 발광 영역에 대응하여 적색, 녹색, 및 청색을 가지는 컬러 필터(211R, 211G, 211B)가 배치됨으로써, 복수의 발광 영역은 각각 적색, 녹색 및 청색으로 발광하게 된다.
또한, 본 실시예는 이에 한정되지 않고 유기 발광 소자(OLED)에서 소정의 색을 갖는 가시 광선, 예를들면 적색, 녹색 및 청색 가시 광선이 방출되는 영우 컬러 필터(211R, 211G, 211B)는 이러한 가시 광선의 광특성을 향상할 수 있다.
컬러 필터(211)를 제조하는 방법으로는 안료분산법, 인쇄법, 전착법, 필름전사법, 열전사법 등이 있다.
한편 도시되지는 않았으나, 컬러 필터(211)와 제2기판(200) 간의 밀착성을 향상시키기 위하여 이산화규소(SiO2)막이나 실리콘 질화물(SiNx)막으로 된 완충층(미도시)이 형성될 수 있다. 보다 바람직하게는, 컬러 필터(211) 상부에 보호층(미도시)을 형성하여 컬러 필터(211)를 평탄화한 후 완충층을 형성할 수도 있다.
도 3은 광시야각 모드의 경우, 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 4는 협시야각 모드의 경우, 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 3 및 도 4에 표시된 도면의 참조 번호 중 도 2와 동일한 참조 번호는 전술한 실시예와 동일한 구성요소를 가리킨다. 동일한 구성요소는 그 기능이나 작용 또한 동일하므로 이하에서 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
일반적으로 표시 장치는 광시야각 모드에 적합하도록 설계되어 있으나, 공공장소와 같이 대중의 출입이 빈번한 곳에서는 표시 장치에 표시되는 내용이 주위의 시선으로부터 보호받을 필요가 있다. 즉 협시야각 모드에 의해 좁은 영역만 표시되는 표시 장치를 구현할 필요가 있다.
이를 위하여 본 발명에서는 봉지 부재(210)로 덮여 있는 유기 발광 소자(OLED)와 블랙 매트릭스 (212)의 하면의 연장선 사이의 간격(이하에서는 이를 '셀 갭(cell gap)'이라 한다)을 조절함으로써 광시야각 모드와 협시야각 모드를 모두 구현할 수 있는 표시 장치를 제공하고자 한다. 이하에서는 셀 갭(d)에 의한 시야각의 가변 원리에 관하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다도 3에서 보는 바와 같이 셀 갭(d2)이 작은 경우, 수직방향으로부터 휘어지는 방출광(L1) 및 이보다 더 휘어지는 방출광(L2)이 개구부를 모두 통과할 수 있다. 그러나 도 4에서 보는 바와 같이 셀 갭(d1)이 큰 경우에는, 수직방향으로부터 휘어지는 방출광(L1)은 개구부를 통과하나, 이보다 더 휘어지는 방출광(L2)은 개구부를 통과하지 못하고 블랙 매트릭스(212)에 의해 차단된다. 물론 도 3의 방출광들(L1,L2)과 도4의 방출광들(L1,L2)은 수직방향으로부터 휘어지는 각도가 각각 동일한 것으로 가정한다.
다시 말하면, 도 3에서와 같이 셀 갭(d2)이 작은 경우, 개구부를 통과하는 방출광의 양이 많기 때문에 표시 장치에 표시되는 화상의 범위가 넓게 되고, 이로써 광시야각 모드가 구현된다. 이와 반대로 도 4에서와 같이 셀 갭(d1)이 큰 경우, 개구부를 통과하는 방출광의 양이 적기 때문에 표시 장치에 표시되는 화상의 범위가 좁게 되고, 이로써 협시야각 모드가 구현된다.
그러나 상기와 같이 유기 발광 소자(OLED)들로부터 방출된 광이 제2기판(200)을 향하여 방출되는 것으로 한정되지는 않으며, 제2기판(200)과 상기 제1기판(100)을 향하여 양 방향으로 방출될 수도 있다.
도 5는 도 1의 표시 장치의 간격 제어 장치(300)를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
간격 제어 장치(300)는 의도에 따라 제1기판(100)과 제2기판(200)의 사이의 간격을 제어하도록 형성될 수 있다. 예를들면 간격 제어 장치(300)는 전기적 신호를 이용하여 제1기판(100)과 제2기판(200)의 사이의 간격을 제어할 수 있다.
선택적 실시예로서 간격 제어 장치(300)는 전기 신호에 따라 수축 또는 팽창함으로써 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이의 간격을 조절하는 피에조 액추에이터(piezoelectric actuator)(303)를 포함할 수 있다.
간격 제어 장치(300)의 피에조 액추에이터(piezoelectric actuator)(303)는 제1기판(100)과 제2기판(200)의 사이에 배치될 수 있다. 선택적 실시예로서 간격 제어 장치(300)는 제1기판(100)과 제2기판(200)의 가장자리 영역, 예를들면 표시부(110)의 주변에 형성될 수 있다.
다른 선택적 실시예로서 간격 제어 장치(300)는 표시부(110)와 중첩되도록 배치될 수도 있고, 예를들면 간격 제어 장치(300)가 스페이서의 역할을 겸할 수도 있다.
상기 간격 제어 장치(300)는 시야각 모드 정보를 수신하고 시야각 모드 정보에 따른 제어 신호를 생성하는 제어부(301), 제어 신호를 수신하고 그 제어 신호에 따라 전기 신호를 생성하여 피에조 액추에이터(303)에 제공하는 구동부(302)를 포함할 수 있다.
또한, 간격 제어 장치(300)는 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이의 간격을 검출하는 센서부(304)를 더 포함할 수 있다.
이하에서는 간격 제어 장치(300)를 통하여 시야각 모드에 따라 셀 갭(d)을 제어하는 방법에 관하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 먼저 센서부(304)가 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이의 간격을 검출하게 된다. 제어부(301)는 사용자에 의하여 선택된 시야각 모드에 따라 센서부(304)로부터의 현재의 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이의 간격과 기설정된 목표값과의 오차의 크기 만큼 구동전류를 가변시키는 제어 신호를 생성한다. 이러한 제어 신호를 제어부(301)로부터 수신한 구동부(302)는 그 제어 신호에 따라 구동전류를 생성하고, 그 구동전류를 피에조 액추에이터(303)에 공급한다. 구동부(302)로부터 공급받은 구동전류에 따라 피에조 액추에이터(303)는 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이의 간격 방향으로 수축 또는 팽창하여 상기의 간격을 조절한다. 이후 피에조 액추에이터의 현재 길이를 측정함으로써 센서부(304)가 다시 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이의 간격을 검출하게 된다. 이때 제1기판(100)과 제2기판(200) 사이의 간격을 조절함으로써 자연스럽게 셀 갭(d)이 조절되는 것이다.
한편, 상기와 같은 메커니즘을 구현하기 위하여 셀 갭(d) 내의 영역, 즉 봉지 부재(210)로 덮여 있는 유기 발광 소자(OLED)와 컬러 필터(211) 사이의 영역은 진공인 것이 바람직하나, 수축 또는 팽창할 수 있는 물질로 채워질 수도 있다.
정리하면, 광시야각 모드의 경우 피에조 액추에이터(303)가 수축되어 셀 갭(d)이 감소된다. 이와 반대로 협시야각 모드의 경우, 피에조 액추에이터(303)가 팽창되어 셀 갭(d)이 증가된다.
도 6은 혼색이 발생하는 경우 도 1의 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
도 6에서 도시된 바와 같이, 유기 발광 소자(OLED)와 컬러 필터(211) 사이의 간격이 큰 경우, 즉 협시야각 모드의 경우 어느 하나의 유기 발광층(113)에서 방출되는 일부의 광이 주위 발광 영역을 침범하게 될 수 있으나, 본 발명에서는 컬러 필터(211)를 사용하여 이러한 혼색 문제를 해결할 수 있다. 예를 들면, 적색 화소(Pr)에서 방출된 적색광(L3,L4)이 녹색 화소(Pg)및 청색 화소(Pb)까지 도달하는 경우 녹색 컬러 필터(211G) 및 청색 컬러 필터(211B)에 의해 이러한 적색광(L3,L4)이 차단되어 혼색의 위험을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 일부를 상세히 도시하는 단면도이다.
표시부(110)는 복수의 발광 영역을 정의하는 화소 정의막(109)을 더 포함할 수 있고, 반사 부재(114)는 화소 정의막(109)의 내부에 배치될 수 있다.
화소 정의막(109)(pixel define layer:PDL)은 화소 전극(111)의 적어도 일 영역을 덮지 않도록 형성된다. 화소 정의막(109)은 다양한 절연 물질을 이용하여 형성할 수 있고, 예를들면 유기물 또는 무기물을 이용하여 형성할 수 있다.
선택적 실시예로서 화소 정의막(109)은 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유기 절연 물질로 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 화소 정의막(109)에 화소 전극(111)의 중앙부를 노출하는 소정의 개구부를 형성하고, 이 개구부로 한정된 영역에 빛을 발광하는 유기 발광층(113)을 증착함으로써 발광 영역이 정의된다.
반사 부재(114)는 유기 발광 소자(OLED)로부터 수평 방향으로 방출되는 광(L5)이 주위의 다른 발광 영역으로 유입되는 것을 감소 또는 차단할 수 있다.
즉 반사 부재(114)는 일 화소의 유기 발광 소자(OLED)에서 발생한 광이 다른 화소로 향하는 경로상에 배치될 수 있다.
이를 위하여 반사 부재(114)는 화소 정의막(109)의 내부에 형성된다.
선택적 실시예로서 반사 부재(114)는 유기 발광층(113)의 주변의 적어도 일 영역에 배치될 수 있다. 이 때 반사 부재(114)는 화소 정의막(109)의 내부에 형성되므로 유기 발광층(113)과 이격될 수 있다.
다른 선택적 실시예로서 반사 부재(114)는 화소 정의막(109)의 외부의 일 영역에 형성될 수 있고, 이 경우 반사 부재(114)는 유기 발광층(113)과 접할 수 있다.
선택적 실시예로서 반사 부재(114)는 유기 발광층(113)의 주변을 감싸도록 형성될 수 있다.
선택적 실시예로서 반사 부재(114)는 화소 전극(111)과 이격되도록 배치될 수 있고, 또 다른 예로서 화소 전극(111)과 접할 수도 있다.
유기 발광 소자(OLED)로부터 수평 방향으로 방출되는 광(L5)이 주위의 다른 발광 영역으로의 유입을 반사 부재(114)가 효과적으로 감소 또는 차단하도록 반사 부재(114)는 적절한 높이를 갖도록 형성된다.
또한, 반사 부재(114)는 화소 전극(111)의 상면과 경사지도록 소정의 각도를 이루는데, 예를 들면 둔각을 이룰 수 있다. 그러나, 본 실시예는 이에 한정되지 않고 반사 부재(114)가 화소 전극(111)의 상면과 예각을 이룰 수도 있다.
선택적 실시예로서 반사 부재(114)의 면 중 유기 발광층(113)을 향하는 면은 유기 발광층(113)의 일면과 나란하게 형성될 수도 있다.
반사 부재(114)는 반사율이 높은 물질, 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄-합금(Al-alloy), 은(Ag), 은-합금(Ag-alloy), 금(Au) 또는 금-합금(Au-alloy)으로 이루어질 수 있다.
반사 부재(114)를 통하여 혼색의 위험을 한층 더 줄일 수 있고, 집광성을 향상시켜 광효율을 높일 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100: 제1기판
109: 화소 정의막
110: 표시부
111: 화소 전극
112: 대향 전극
113, R, G, B: 유기 발광층
114: 반사 부재
200: 제2기판
210: 봉지 부재
211, R, G, B: 컬러필터
212: 블랙 매트릭스
300: 간격 제어 장치
109: 화소 정의막
110: 표시부
111: 화소 전극
112: 대향 전극
113, R, G, B: 유기 발광층
114: 반사 부재
200: 제2기판
210: 봉지 부재
211, R, G, B: 컬러필터
212: 블랙 매트릭스
300: 간격 제어 장치
Claims (17)
- 제1기판;
상기 제1기판과 대향하도록 배치되는 제2기판;
상기 제1기판의 면 중 상기 제2기판을 향하는 면에 형성되고, 유기 발광 소자들이 각각 배치되는 복수의 발광 영역을 포함하는 표시부;
상기 제2기판의 면 중 상기 제1기판을 향하는 면에 형성되고, 적어도 상기 발광 영역의 주변의 영역과 중첩되도록 배치되는 블랙 매트릭스; 및
상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치되며, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 간격을 조절하도록 구성되는 간격 제어 장치를 포함하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 발광 영역에 대응하여, 상기 블랙 매트릭스와 인접하도록 배치된 복수의 컬러 필터를 더 포함하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 간격 제어 장치는 전기 신호에 따라 수축 또는 팽창함으로써 상기 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 간격 제어 장치의 상기 전기 신호에 따라 수축 또는 팽창함으로써 상기 간격을 조절하는 것은 피에조 액추에이터를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 표시 장치. - 제4 항에 있어서,
상기 간격 제어 장치의 상기 피에조 액추에이터는 상기 제1기판과 제2기판의 사이에 상기 표시부의 주변에 배치되는 표시 장치. - 제4 항에 있어서,
상기 간격 제어 장치의 상기 피에조 액추에이터는 상기 제1기판과 제2기판의 사이에 상기 표시부와 중첩되는 영역에 배치되는 표시 장치. - 제4 항에 있어서,
상기 간격 제어 장치는,
시야각 모드 정보를 수신하고 상기 시야각 모드 정보에 따른 제어 신호를 생성하는 제어부 및
상기 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호에 따라 상기 전기 신호를 생성하여 상기 피에조 액추에이터에 제공하는 구동부를 포함하는 표시 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 간격 제어 장치는 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이의 상기 간격을 검출하는 센서부를 더 포함하는 표시 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 시야각 모드 정보에 따른 목표 간격과 상기 센서부로부터 검출된 현재 간격을 기초로 상기 제어 신호를 생성하는 표시 장치. - 제 7 항에 있어서,
광시야각 모드의 경우, 상기 피에조 액추에이터가 수축되어 상기 간격이 감소되는 표시 장치. - 제 7 항에 있어서,
협시야각 모드의 경우, 상기 피에조 액추에이터가 팽창되어 상기 간격이 증가되는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 발광 영역의 각각의 외곽에 배치되고, 상기 유기 발광 소자로부터 방출된 광을 반사하도록 구성되는 반사 부재를 더 포함하는 표시 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 표시부는 상기 복수의 발광 영역을 정의하는 화소 정의막을 더 포함하고, 상기 반사 부재는 상기 화소 정의막의 내부에 배치되는 표시 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 반사 부재는 상기 유기 발광 소자로부터 수평 방향으로 방출되는 광이 주위의 다른 발광 영역으로 향하는 경로상에 배치되는 표시 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 반사 부재의 면 중 적어도 상기 유기 발광 소자를 향하는 면은 경사진 면을 갖도록 형성되는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 표시부를 덮도록 상기 제1기판 상에 형성되며, 적층된 하나 이상의 절연막을 구비하는 봉지 부재를 더 포함하는 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 유기 발광 소자들로부터 방출된 광은 상기 제2기판을 향하여 방출되거나, 상기 제2기판과 상기 제1기판을 향하여 양 방향으로 방출되는 표시 장치.
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