KR20160047078A - 표시 패널 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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KR20160047078A
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이승찬
김기범
김기서
박성국
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Abstract

표시 패널은 박막 트랜지스터를 포함하는 제1 기판, 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극, 화소 전극과 대향하는 공통 전극, 화소 전극 및 공통 전극 사이에 개재되어 발광하는 유기 발광층, 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 제2 기판의 일면에 배치된 광제어 전극, 및 광제어 전극 및 공통 전극 사이에 형성된 공간을 채우며, 광제어 전극 및 공통 전극의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화하는 충전층을 포함한다.

Description

표시 패널 및 이를 포함하는 표시 장치{DISPLAY PANEL AND DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시 패널 및 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유기 발광 표시 장치는 화소 전극으로부터 제공되는 정공들과 공통 전극으로부터 제공되는 전자들이 화소 전극 및 공통 전극 사이의 발광층에서 결합함으로써, 빛을 발광하고 영상을 표시한다.
액정 표시 장치는 화소 전극과 공통 전극에 의해 형성되는 전계를 이용하여 액정층의 배열을 조절함으로써, 광의 투과율을 조절하고 영상을 표시한다.
유기 발광 표시 장치는 공진 구조에서 보는 각도에 따라 광 경로의 차이가 발생하므로 색상 왜곡 현상이 발생한다. 또한, 액정 표시 장치는 보는 각도에 따라 액정 배열이 왜곡되므로 색상 왜곡 현상이 발생한다. 색상 왜곡 현상을 방지하고 시야각을 넓히기 위해, 표시 장치에 헤이즈(haze) 처리된 필름을 추가하는 방식이 연구되고 있다. 하지만, 색상 왜곡 현상을 방지하기 위해 헤이즈 처리된 필름을 추가하는 방법은 얼룩 현상이 발생할 수 있으며, 가변적으로 광의 굴절률을 제어할 수 없다.
본 발명의 일 목적은 가변적으로 광의 굴절률을 제어할 수 있는 유기 발광 표시 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 표시 패널을 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가변적으로 광의 굴절률을 제어할 수 있는 액정 표시 패널을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 패널은 박막 트랜지스터를 포함하는 제1 기판, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극, 상기 화소 전극과 대향하는 공통 전극, 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 개재되어 발광하는 유기 발광층, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판의 일면에 배치된 광제어 전극, 및 상기 광제어 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 공간을 채우며, 상기 광제어 전극 및 상기 공통 전극의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화하는 충전층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 충전층은 폴리머 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 폴리머 분산형 액정은 P(positive)형 액정일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 폴리머 분산형 액정은 N(negative)형 액정일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 광제어 전극은 투명 전도성 물질을 포함하는 제1 층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 층은 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석 산화물(ITO), 아연 산화물(ZnOx), 및 주석 산화물(SnOx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 광제어 전극은 상기 제1 층의 적어도 일부 영역에 배치되는 제2 층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 층은 구리(Cu), 백금(Au), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 및 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 광제어 전극의 전압은 외부 조도에 기반하여 제어될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 기판은 서로 상이한 색광을 방출하는 제1 화소 영역, 제2 화소 영역 및 제3 화소 영역을 포함하며, 상기 광제어 전극은 상기 제1 화소 영역, 상기 제2 화소 영역 및 상기 제3 화소 영역 각각에 독립적으로 패터닝될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 화소 영역, 상기 제2 화소 영역 및 상기 제3 화소 영역 각각에 상응하는 상기 광제어 전극의 전압은 서로 독립적으로 제어될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 충전층의 적어도 일면에 배치되는 보호층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 표시 패널, 상기 표시 패널에 스캔 신호를 공급하는 스캔 구동부, 상기 표시 패널에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부, 및 상기 표시 패널에 광제어 신호를 공급하는 광제어부를 포함할 수 있다. 상기 표시 패널은 상기 스캔 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 인가하는 박막 트랜지스터를 포함하는 제1 기판, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극, 상기 화소 전극과 대향하는 공통 전극, 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 개재되어 발광하는 유기 발광층, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판의 일면에 배치되고, 상기 광제어 신호가 인가되는 광제어 전극, 및 상기 광제어 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 공간을 채우며, 상기 광제어 전극 및 상기 공통 전극의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화하는 충전층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 충전층은 폴리머 분산형 액정을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 광제어부는 외부 조도에 기반하여 상기 광제어 전극의 전압을 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 표시 패널은 서로 상이한 색광을 방출하는 제1 화소 영역, 제2 화소 영역 및 제3 화소 영역을 포함하며, 상기 광제어 전극은 상기 제1 화소 영역, 상기 제2 화소 영역 및 상기 제3 화소 영역 각각에 독립적으로 패터닝될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 광제어부는 상기 제1 화소 영역, 상기 제2 화소 영역 및 상기 제3 화소 영역 각각에 상응하는 상기 광제어 전극의 전압을 서로 독립적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 표시 패널은 전면 발광형일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 박막 트랜지스터를 포함하는 제1 기판, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판의 일면에 배치되고, 상기 화소 전극과 대향하는 공통 전극, 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 개재되는 액정층, 상기 제2 기판의 타면에 배치되는 광제어 전극, 및 상기 광제어 전극 및 상기 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 광제어 전극 및 상기 공통 전극의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화하는 충전층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 충전층은 폴리머 분산형 액정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 패널은 충전층 및 광제어 전극을 포함함으로써, 가변적으로 광의 굴절률을 제어하고 시인성을 향상시킬 수 있다. 상기 표시 패널은 하나의 광제어 전극만을 추가하여 충전층을 제어함으로써 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 상기 표시 패널은 광제어 전극을 패터닝함으로써 일부 화소들의 굴절률을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 상기 표시 패널을 포함함으로써 시야각을 향상시키거나, 특정 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 표시 장치는 패터닝된 광제어 전극을 이용하여 특정 색광을 강조하거나 표시 패널의 일부를 부분적으로 강조하여 표시할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도 이다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 표시 패널의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 3b는 도 2의 표시 패널에 포함된 충전층의 굴절률을 제어하는 예들을 나타내는 단면도들이다.
도 4는 도 1의 표시 장치에 포함된 표시 패널의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4의 표시 패널에 포함된 충전층의 굴절률을 제어하는 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 표시 장치에 포함된 표시 패널의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 1의 표시 장치에 포함된 표시 패널의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도 이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1000)는 표시 패널(100), 스캔 구동부(300), 데이터 구동부(400), 광제어부(500), 및 타이밍 제어부(600)를 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 복수의 화소들을 이용하여 영상을 표시할 수 있다. 표시 패널(100)은 광제어 전극 및 충전층을 포함할 수 있다. 표시 패널(100)은 광제어 전극과 공통 전극을 이용하여 충전층을 제어함으로써, 충전층에서 광의 굴절률을 가변적으로 조절할 수 있다. 충전층을 통해 굴절률을 제어하고, 광효율을 높이기 위해, 표시 패널(100)은 전면 발광형일 수 있다.
일 실시예에서, 표시 패널(100)은 유기 발광 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(100)은 스캔 신호(SS)에 응답하여 데이터 신호(DS)를 인가하는 박막 트랜지스터를 포함하는 제1 기판, 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극, 화소 전극과 대향하는 공통 전극, 화소 전극 및 공통 전극 사이에 개재되어 발광하는 유기 발광층, 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 제2 기판의 일면에 배치되고, 광제어 신호(LS)가 인가되는 광제어 전극, 및 광제어 전극 및 공통 전극 사이에 형성된 공간을 채우며 광제어 전극 및 공통 전극의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화하는 충전층을 포함할 수 있다. 유기 발광 표시 패널의 구조에 대해서는 도 2, 도 4, 및 도 6을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
다른 실시예에서, 액정 표시 패널일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(100)은 박막 트랜지스터를 포함하는 제1 기판, 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극, 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 제2 기판의 일면에 배치되고, 화소 전극과 대향하는 공통 전극, 화소 전극 및 공통 전극 사이에 개재되는 액정층, 제2 기판의 타면에 배치되는 광제어 전극, 및 광제어 전극 및 제2 기판 사이에 배치되고, 광제어 전극 및 공통 전극의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화하는 충전층을 포함할 수 있다. 액정 표시 패널의 구조에 대해서는 도 7을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
스캔 구동부(300)는 복수의 스캔 라인들을 통해 표시 패널(100)에 스캔 신호(SS)를 공급할 수 있다.
데이터 구동부(400)는 복수의 데이터 라인들을 통해 표시 패널(100)에 데이터 신호(DS)를 공급할 수 있다.
광제어부(500)는 표시 패널(100)에 광제어 신호(LS)를 공급할 수 있다. 광제어부(500)는 광제어 신호(LS)를 광제어 전극으로 공급함으로써, 광제어 전극 및 공통 전극 사이의 전위차를 형성하고, 충전층의 굴절률을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 광제어부(500)는 외부 조도에 기반하여 광제어 전극의 전압을 제어할 수 있다. 예를 들어, 광제어부(500)는 외부 조도를 감지하는 센서로부터 외부 조도 정보를 수신할 수 있다. 광제어부(500)는 외부 조도가 상대적으로 높은 경우 충전층의 굴절률이 감소하도록 광제어 신호(LS)를 광제어 전극으로 공급할 수 있다. 따라서, 외부 조도가 상대적으로 높은 경우, 표시 장치(1000)는 광을 전방으로 집중하여 발산시킴으로써 전방에 대한 시인성을 향상시킬 수 있다. 반면에, 광제어부(500)는 외부 조도가 상대적으로 낮은 경우 충전층의 굴절률이 증가하도록 광제어 신호(LS)를 광제어 전극으로 공급할 수 있다. 따라서, 외부 조도가 상대적으로 낮은 경우, 표시 장치(1000)는 광을 분산시킴으로써, 보는 각도에 따라 발생하는 화면 왜곡 현상을 방지하고, 시야각을 향상시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 광제어부(500)는 서로 상이한 색광을 방출하는 제1 화소 영역, 제2 화소 영역 및 제3 화소 영역 각각에 상응하는 광제어 전극의 전압을 서로 독립적으로 제어할 수 있다. 즉, 광제어부(500)는 색광 별로 패터닝된 광제어 전극 각각에 독립적으로 광제어 신호(LS)를 제공함으로써, 특정 위치에서 특정 색광을 강조할 수 있다. 예를 들어, 광제어부(500)는 표시 장치(1000)의 전면 방향에서 청색 색광을 강조할 수 있다. 광제어부(500)는 청색 화소 영역에 상응하는 충전층의 굴절률이 감소하도록 광제어 전극에 광제어 신호(LS)을 공급하고, 적색 화소 영역 및 녹색 화소 영역에 상응하는 충전층의 굴절률이 증가하도록 광제어 전극에 광제어 신호(LS)을 공급할 수 있다.
타이밍 제어부(600)는 복수의 타이밍 제어 신호들(CTL1, CTL2, CTL3)을 생성하여 스캔 구동부(300), 데이터 구동부(400), 및 광제어부(500)에 공급함으로써 이들을 제어할 수 있다.
따라서, 표시 장치(1000)는 시야각을 향상시키거나, 특정 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다. 이 때, 표시 장치(1000)에 포함된 표시 패널(100)은 충전층을 제어하기 위해 하나의 광제어 전극만이 추가되므로, 표시 장치(1000)의 제조 비용이 절감될 수 있다. 또한, 표시 장치(1000)는 패터닝된 광제어 전극을 이용하여 특정 색광을 강조하거나 표시 패널의 일부를 부분적으로 강조하여 표시할 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 표시 패널의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 패널(100A)은 제1 기판(110), 화소 전극(140), 유기 발광층(150), 공통 전극(160), 충전층(170), 광제어 전극(180), 및 제2 기판(190)을 포함할 수 있다.
제1 기판(110) 또는 제2 기판(190)은 베이스 기판 또는 봉지 기판이 될 수 있다. 제2 기판(190)은 제1 기판(110)에 대향하도록 배치될 수 있다. 제1 기판(110) 또는 제2 기판(190)은 유리 기판, 투명 플라스틱 기판, 투명 금속 산화물 기판 등과 같은 투명 절연 기판으로 구성될 수 있다. 여기서, 투명 플라스틱 기판은 폴리이미드계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지, 술폰산계 수지 등을 포함할 수 있다.
제1 기판(110)은 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터는 버퍼층(121), 액티브층(122), 게이트 절연층(123), 게이트 전극(124), 무기 절연층(125), 소스 전극(126), 및 드레인 전극(127)을 포함할 수 있다.
버퍼층(121)은 제1 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 버퍼층(121)은 제1 기판(110)으로부터 불순물들이 확산되는 현상을 방지하고, 제1 기판(110)의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 액티브층(122)은 비결정질 실리콘(amorphous silicon), 폴리 실리콘(poly silicon), 유기 반도체 물질 등을 포함할 수 있다. 게이트 절연층(123)은 액티브층(122) 상에 형성되어, 액티브층(122)을 전체적으로 커버할 수 있다. 게이트 전극(124)은 게이트 절연층(123) 상에 형성되며, 액티브층(122)에 중첩할 수 있다. 무기 절연층(125)은 게이트 전극(124) 상에 형성되며, 게이트 전극(124)을 전체적으로 커버할 수 있다. 소스 전극(126)은 게이트 절연층(123) 및 무기 절연층(125)에 형성된 제1 관통홀을 통해 액티브층(122)에 접촉할 수 있다. 예를 들어, 소스 전극(126)은 액티브층(122)의 일 단부에 접촉할 수 있다. 또한, 소스 전극(126)은 게이트 전극(124)의 일 단부에 부분적으로 중첩할 수 있다. 드레인 전극(127)은 게이트 절연층(123) 및 무기 절연층(125)에 형성된 제2 관통홀을 통해 액티브층(122)에 접촉할 수 있다. 예를 들어, 드레인 전극(127)은 액티브층(122)의 타 단부에 접촉할 수 있다. 또한, 드레인 전극(127)은 게이트 전극(124)의 타 단부에 부분적으로 중첩할 수 있다.
유기 절연층(130)은 소스 전극(126) 및 드레인 전극(127)이 형성된 무기 절연층(125) 상에 형성될 수 있다.
화소 전극(140)은 유기 절연층(130) 상에 형성되고, 드레인 전극(127)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 화소 전극(140)은 정공들(holes)을 제공하는 양극(anode)으로 사용될 수 있다.
유기 발광층(150)은 화소 전극(140) 상에 형성될 수 있다. 유기 발광층(150)은 순차적으로, 정공 주입층(hole injection layer; HIL), 정공 수송층(hole transfer layer; HTL), 발광층(emission layer; EML), 전자 수송층(electron transfer layer; ETL) 및 전자 주입층(electron injection layer; EIL)을 포함할 수 있다. 정공 주입층(HIL) 및 정공 수송층(HTL)은 화소 전극(140)으로부터 정공들을 제공받을 수 있다. 전자 수송층(ETL) 및 전자 주입층(EIL)은 공통 전극(160)으로부터 전자들을 제공받을 수 있다. 제공된 각각의 정공들 및 전자들은 발광층(EML)에서 결합하여 소정의 파장을 갖는 광을 발생시킬 수 있다.
공통 전극(160)은 유기 발광층(150) 상에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 공통 전극(160)은 전자들(electrons)을 제공하는 음극(cathode)으로 사용될 수 있다.
화소 정의막(135)은 화소 전극(140)이 형성된 유기 절연층(130) 상에 형성되어, 각 화소들을 정의할 수 있다. 화소 정의막(135)은 화소 전극(140)의 양 단부에 부분적으로 중첩할 수 있다. 또한, 화소 정의막(135)은 공통 전극(160)과 중첩할 수 있다.
충전층(170)은 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160) 사이에 형성된 공간을 채우도록 배치될 수 있다. 충전층(170)은 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160)의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화될 수 있다.
충전층(170)은 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160)의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화되는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 충전층(170)은 폴리머 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal)을 포함할 수 있다. 폴리머 분산형 액정은 폴리머(172) 내에 액정 방울(174)들이 분산된 형태를 갖는다. 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160)의 전위차의 형성 유무에 따라 액정 방울(174)의 방향성이 결정되고, 액정 방울(174)의 액정 분자에서 빛의 산란에 의한 굴절률이 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 폴리머 분산형 액정은 P(positive)형 액정일 수 있다. P형 액정은 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160)의 전위차가 형성되는 경우, 액정 분자가 전기장 방향으로 배열될 수 있다. 따라서, 폴리머 분산형 액정이 P형 액정인 경우, 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160)의 전위차가 형성될 때 액정 분자들에 의한 산란이 줄어들어 충전층(170)의 굴절률이 낮아질 수 있다. 또한, 폴리머 분산형 액정이 P형 액정인 경우, 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160)의 전위차가 형성되지 않을 때 액정 분자들이 랜덤으로 배열되어 산란이 증가하고, 충전층(170)의 굴절률이 증가될 수 있다. 폴리머 분산형 액정은 제조 비용을 고려하여 P형 액정이 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 폴리머 분산형 액정은 N(negative)형 액정일 수 있다. N형 액정은 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160)의 전위차가 형성되지 않는 경우, 액정 분자가 전기장 방향으로 배열될 수 있다. 따라서, 폴리머 분산형 액정이 N형 액정인 경우, 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160)의 전위차가 형성되지 않을 때 충전층(170)의 굴절률이 낮아질 수 있다. 또한, 폴리머 분산형 액정이 N형 액정인 경우, 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160)의 전위차가 형성될 때 충전층(170)의 굴절률이 증가될 수 있다. 폴리머 분산형 액정은 소비 전력 및 광효율을 고려하여 N형 액정이 사용될 수 있다.
광제어 전극(180)은 제2 기판(190)의 일면에 배치되고, 광제어 신호가 인가될 수 있다. 광제어 전극(180)은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 광제어 전극(180)은 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석 산화물(ITO), 아연 산화물(ZnOx), 및 주석 산화물(SnOx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3a 및 3b는 도 2의 표시 패널에 포함된 충전층의 굴절률을 제어하는 예들을 나타내는 단면도들이다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 광제어 전극이 표시 패널 전체에 공통으로 형성되고, 표시 패널은 광제어 전극의 전압을 제어함으로써 표시 패널에 포함된 모든 화소들(PX1r, PX1g, PX1b, 등)에 대한 굴절률을 동시에 제어할 수 있다. 따라서, 표시 패널은 특정 방향으로 휘도가 높도록 제어하거나, 색 왜곡 현상을 방지하도록 충전층의 굴절률을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 광제어 전극의 전압은 외부 조도에 기반하여 제어될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 광제어 전극이 표시 패널 전체에 공통으로 형성되고, 표시 패널은 충전층의 굴절률을 낮춤으로써 전면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다. 폴리머 분산형 액정은 P형 액정인 경우, 충전층의 굴절률을 낮추기 위해 광제어 전극 및 공통 전극의 전위차가 형성되도록 광제어 전극을 제어할 수 있다. 충전층에 포함된 액정 분자는 전기장 방향으로 배열되고 액정 분자들에 의한 산란이 줄어듦으로써 충전층의 굴절률이 낮아질 수 있다. 따라서, 유기 발광층에서 생성된 빛은 표시 패널의 전면 방향으로 발광될 수 있다. 예를 들어, 외부 조도가 강한 경우, 전면 방향에서 휘도를 높이고 시인성을 향상시키기 위해, 충전층의 굴절률을 낮출 수 있다. 또한, 공공 장소에서 사생활 보호를 위해 충전층의 굴절률을 낮추고 시야각을 줄일 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 광제어 전극이 표시 패널 전체에 공통으로 형성되고, 표시 패널은 충전층의 굴절률을 높임으로써 시야각을 향상시킬 수 있다. 폴리머 분산형 액정은 P형 액정인 경우, 충전층의 굴절률을 높이기 위해 광제어 전극 및 공통 전극의 전위차가 형성되지 않도록 광제어 전극을 제어할 수 있다. 충전층에 포함된 액정 분자는 랜덤으로 배열되고 액정 분자들에 의한 산란이 증가함으로써 충전층의 굴절률이 높아질 수 있다. 따라서, 유기 발광층에서 생성된 빛은 산란되어 발광될 수 있다. 예를 들어, 외부 조도가 낮은 경우, 전면 방향에서 휘도를 낮추기 위해 충전층의 굴절률을 높일 수 있다. 또한, 표시 장치의 시야각을 높이기 위해 충전층의 굴절률을 높일 수 있다.
도 4는 도 1의 표시 장치에 포함된 표시 패널의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 표시 패널(100B)은 제1 기판(110), 화소 전극(140), 유기 발광층(150), 공통 전극(160), 충전층(170), 광제어 전극(180), 및 제2 기판(190)을 포함할 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 표시 패널(100B)는 광제어 전극(180)가 패터닝된 것을 제외하면, 도 2의 표시 패널과 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제1 기판(110) 또는 제2 기판(190)은 베이스 기판 또는 봉지 기판이 될 수 있다. 제2 기판(190)은 제1 기판(110)에 대향하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 기판(110)은 서로 상이한 색광을 방출하는 제1 화소 영역, 제2 화소 영역 및 제3 화소 영역을 포함할 수 있다.
제1 기판(110)은 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터는 버퍼층(121), 액티브층(122), 게이트 절연층(123), 게이트 전극(124), 무기 절연층(125), 소스 전극(126), 및 드레인 전극(127)을 포함할 수 있다.
화소 전극(140)은 유기 절연층(130) 상에 형성되고, 드레인 전극(127)에 전기적으로 연결될 수 있다.
유기 발광층(150)은 화소 전극(140) 상에 형성될 수 있다.
공통 전극(160)은 유기 발광층(150) 상에 형성될 수 있다.
충전층(170)은 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160) 사이에 형성된 공간을 채우도록 배치될 수 있다. 충전층(170)은 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160)의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화될 수 있다.
광제어 전극(180)은 제2 기판(190)의 일면에 배치되고, 광제어 신호가 인가될 수 있다. 광제어 전극(180)은 특정 색광을 강조하거나, 표시 장치의 일부에 대해 시인성을 조절하기 위해 패터닝될 수 있다. 일 실시예에서, 광제어 전극(180)은 서로 상이한 색광을 방출하는 제1 화소 영역, 제2 화소 영역 및 제3 화소 영역 각각에 독립적으로 패터닝될 수 있다. 또한, 제1 화소 영역, 제2 화소 영역 및 제3 화소 영역 각각에 상응하는 광제어 전극의 전압은 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 즉, 광제어 전극(180)을 색광 단위로 패터닝하여 형성함으로써, 특정 색광을 강조하거나 특정 색광에 대해 시인성을 조절할 수 있다.
비록, 도 4에서는 화소가 발광하는 색광 단위로 광제어 전극(180)을 패터닝하였으나, 광제어 전극(180)은 다양한 방법으로 패터닝되어 분할되고, 분할된 광제어 전극(180)에 대해 각각 독립적으로 제어될 수 있다.
도 5는 도 4의 표시 패널에 포함된 충전층의 굴절률을 제어하는 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 광제어 전극은 적색 화소 그룹(PX2r 등), 녹색 화소 그룹(PX2g 등), 청색 화소 그룹(PX2b 등)의 색광 그룹 단위로 패터닝되어 분할될 수 있다. 표시 패널은 분할된 적색 화소 그룹(PX2r 등), 녹색 화소 그룹(PX2g 등), 청색 화소 그룹 (PX2b 등) 각각에 상응하는 광제어 전극의 전압을 독립적으로 제어할 수 있다. 표시 패널은 특정 색광을 강조하거나, 특정 영역에 대해 시인성을 조절할 수 있다.
예를 들어, 표시 패널은 전면 방향에서 청색광을 강조할 수 있다. 표시 패널은 적색 화소 그룹(PX2r 등) 및 녹색 화소 그룹(PX2g 등)에 상응하는 광제어 전극의 전압을 제어함으로써, 적색광 및 녹색광을 산란 정도를 높일 수 있다. 폴리머 분산형 액정은 P형 액정인 경우, 적색 화소 그룹(PX2r 등) 및 녹색 화소 그룹(PX2g 등)에 상응하는 광제어 전극 및 공통 전극의 전위차가 형성되지 않도록 광제어 전극을 제어할 수 있다. 반면에, 표시 패널은 청색 화소들(PX2b)에 상응하는 광제어 전극의 전압을 제어함으로써, 청색광의 산란 정도를 낮출 수 있다. 폴리머 분산형 액정은 P형 액정인 경우, 청색 화소들(PX2b)에 상응하는 광제어 전극 및 공통 전극의 전위차가 형성되도록 광제어 전극을 제어할 수 있다. 따라서, 표시 패널은 적색광 및 녹색광에 대한 산란 정도를 높이고, 청색광에 대한 산란 정도를 줄임으로써, 전면 방향에서 청색광을 강조할 수 있다.
도 6은 도 1의 표시 장치에 포함된 표시 패널의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 표시 패널(100C)은 제1 기판(110), 화소 전극(140), 유기 발광층(150), 공통 전극(160), 충전층(170), 보호층(171, 179), 광제어 전극(180), 및 제2 기판(190)을 포함할 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 표시 패널(100C)는 보호층(171, 179)이 추가되고, 광제어 전극(180)이 이중 구조인 것을 제외하면, 도 2의 표시 패널과 실질적으로 동일하므로, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제1 기판(110) 또는 제2 기판(190)은 베이스 기판 또는 봉지 기판이 될 수 있다. 제2 기판(190)은 제1 기판(110)에 대향하도록 배치될 수 있다.
제1 기판(110)은 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터는 버퍼층(121), 액티브층(122), 게이트 절연층(123), 게이트 전극(124), 무기 절연층(125), 소스 전극(126), 및 드레인 전극(127)을 포함할 수 있다.
화소 전극(140)은 유기 절연층(130) 상에 형성되고, 드레인 전극(127)에 전기적으로 연결될 수 있다.
유기 발광층(150)은 화소 전극(140) 상에 형성될 수 있다.
공통 전극(160)은 유기 발광층(150) 상에 형성될 수 있다.
충전층(170)은 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160) 사이에 형성된 공간을 채우도록 배치될 수 있다. 충전층(170)은 광제어 전극(180) 및 공통 전극(160)의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화될 수 있다.
보호층(171, 179)은 충전층(170)의 적어도 일면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 보호층(171)은 충전층(170)의 일면에 배치되고, 제2 보호층(179)은 충전층(170)의 타면에 배치될 수 있다. 보호층(171, 179)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질을 포함하여 충전층(170)을 보호할 수 있다.
광제어 전극(180)은 제2 기판(190)의 일면에 배치되고, 광제어 신호가 인가될 수 있다. 광제어 전극(180)은 전압 강하 현상에 의한 충전층의 굴절률의 편차가 발생하는 것을 방지하기 위해 복수의 층을 포함할 수 있다. 광제어 전극(180)은 투명 전극과 전기 전도도를 향상시키기 위한 적어도 하나의 보조 전극을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 광제어 전극(180)은 제1 층(184) 및 제1 층(184)의 적어도 일부 영역에 배치되는 제2 층(182)을 포함할 수 있다. 제1 층(184)은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 제1 층(184)은 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석 산화물(ITO), 아연 산화물(ZnOx), 및 주석 산화물(SnOx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 2 층(182)은 제1 층(184)의 적어도 일부 영역에 배치됨으로써 광제어 전극(180)의 전기 전도도를 향상시킬 수 있다. 제 2 층(182)은 전기 전도도 향상을 위해 투명도가 낮은 층을 포함할 수 있으므로, 비표시 영역에 상응하여 제1 층(184)의 일부 영역에 배치될 수 있다. 제2 층(182)은 구리(Cu), 백금(Au), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 및 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 7은 도 1의 표시 장치에 포함된 표시 패널의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 표시 패널(100D)은 액정 표시 패널일 수 있다. 표시 패널(100D)은 제1 기판(210), 화소 전극(240), 액정층(250), 공통 전극(260), 제2 기판(280), 충전층(290), 및 광제어 전극(295)을 포함할 수 있다.
제1 기판(210) 또는 제2 기판(280)은 베이스 기판 또는 봉지 기판이 될 수 있다. 제2 기판(280)은 제1 기판(210)에 대향하도록 배치될 수 있다. 제1 기판(210) 또는 제2 기판(280)은 유리 기판, 투명 플라스틱 기판, 투명 금속 산화물 기판 등과 같은 투명 절연 기판으로 구성될 수 있다.
제1 기판(210)은 박막 트랜지스터를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터는 게이트 전극(221), 제1 절연층(222), 액티브층(223), 소스 전극(224) 및 드레인 전극(225)을 포함할 수 있다.
게이트 전극(221)은 제1 기판(210) 상에 배치되고, 스캔 라인과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 절연층(222)은 게이트 전극(221) 상에 배치되며 게이트 전극(221)을 전기적으로 절연할 수 있다. 제1 절연층(222)은 실리콘 산화물(SiOx) 및 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다. 액티브층(223)은 제1 절연층(222) 상에 배치될 수 있다. 액티브층(223)은 게이트 전극(221)과 중첩할 수 있다. 액티브층(223)은 비결정질 실리콘(amorphous silicon), 폴리 실리콘(poly silicon), 유기 반도체 물질 등을 포함할 수 있다. 소스 전극(224)은 액티브층(223) 상에 배치되고, 스캔 라인과 교차하는 데이터 라인과 전기적으로 연결될 수 있다. 소스 전극(224)은 게이트 전극(221)과 일부 중첩할 수 있다. 드레인 전극(225)은 액티브 층(223)상에 배치될 수 있다. 드레인 전극(225)은 게이트 전극(221)과 일부 중첩될 수 있고, 소스 전극(224)과 이격될 수 있다.
제2 절연층(230)은 소스 전극(224) 및 드레인 전극(225)이 배치된 제1 절연층(222) 상에 배치될 수 있다. 제2 절연층(230)은 소스 전극(224), 액티브층(223) 및 드레인 전극(225)을 전기적으로 절연할 수 있다. 제2 절연층(230)은 실리콘 산화물(SiOx) 및 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다.
화소 전극(240)은 제2 절연층(230) 상에 배치될 수 있고, 드레인 전극(225)을 일부 노출 시키는 콘택홀을 통해 드레인 전극(225)에 전기적으로 연결될 수 있다.
액정층(250)은 화소 전극(240) 및 공통 전극(260) 사이에 개재될 수 있다. 액정층(290)은 광을 투과시키거나 차단시키고, 영상을 표시하기 위해 광학적 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함할 수 있다.
제1 배향막(245) 및 제2 배향막(255)은 액정층(250)의 양면에 형성될 수 있다.
공통 전극(260)은 제2 기판(280)의 일면에 배치되고, 화소 전극(240)과 대향할 수 있다.
블랙 매트릭스(275)는 제2 기판(280) 하부에 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스(275)는 표시 영역 이외의 영역에 대응하어 배치되고, 광을 차단할 수 있다. 예를 들면, 블랙 매트릭스(275)는 박막 트랜지스터, 데이터 라인 및 스캔 라인과 중첩할 수 있다.
컬러 필터(270)는 블랙 매트릭스(275) 및 제2 기판(280)의 하부에 배치될 수 있다. 컬러 필터(270)는 액정층(250)을 투과하는 광에 색을 제공할 수 있다. 컬러 필터(270)는 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 또는 청색 컬러 필터일 수 있다. 컬러 필터(270)는 각 화소 영역에 대응하여 제공되며, 서로 인접한 화소 사이에서 서로 다른 색을 갖도록 배치될 수 있다.
충전층(290)은 광제어 전극(295) 및 제2 기판(280) 사이에 배치될 수 있다. 충전층(290)은 광제어 전극(295) 및 공통 전극(260)의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화될 수 있다. 충전층(290)은 광제어 전극(295) 및 공통 전극(160)의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화되는 다양한 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 충전층(290)은 폴리머 분산형 액정을 포함할 수 있다. 다만, 충전층(290)에 대해서는 상술한 바 있으므로, 그에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
광제어 전극(295)은 제2 기판(280)의 타면에 배치되고, 광제어 신호가 인가될 수 있다.
따라서, 표시 패널(100D)은 충전층(290) 및 광제어 전극(295)을 포함함으로써, 가변적으로 광의 굴절률을 제어하고 시인성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 패널 및 이를 포함하는 표시 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기에서는 유기 발광 표시 패널의 박막 트랜지스터가 탑 게이트(top-gate)방식인 것으로 설명하였으나, 박막 트랜지스터는 다양한 구조를 포함할 수 있다.
본 발명은 표시 장치를 구비한 전자 기기에 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 컴퓨터, 노트북, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드, 피엠피(PMP), 피디에이(PDA), MP3 플레이어, 디지털 카메라, 비디오 캠코더 등에 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.
110: 제1 기판 140: 화소 전극
150: 유기 발광층 160: 공통 전극
170: 충전층 180: 광제어 전극
190: 제2 기판

Claims (20)

  1. 박막 트랜지스터를 포함하는 제1 기판;
    상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극;
    상기 화소 전극과 대향하는 공통 전극;
    상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 개재되어 발광하는 유기 발광층;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판;
    상기 제2 기판의 일면에 배치된 광제어 전극; 및
    상기 광제어 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 공간을 채우며, 상기 광제어 전극 및 상기 공통 전극의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화하는 충전층을 포함하는 표시 패널.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 충전층은 폴리머 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystal)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 폴리머 분산형 액정은 P(positive)형 액정인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 폴리머 분산형 액정은 N(negative)형 액정인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 광제어 전극은
    투명 전도성 물질을 포함하는 제1 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제1 층은 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석 산화물(ITO), 아연 산화물(ZnOx), 및 주석 산화물(SnOx) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 광제어 전극은
    상기 제1 층의 적어도 일부 영역에 배치되는 제2 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 제2 층은 구리(Cu), 백금(Au), 알루미늄(Al), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 및 크롬(Cr) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 광제어 전극의 전압은 외부 조도에 기반하여 제어되는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 제1 기판은 서로 상이한 색광을 방출하는 제1 화소 영역, 제2 화소 영역 및 제3 화소 영역을 포함하며,
    상기 광제어 전극은 상기 제1 화소 영역, 상기 제2 화소 영역 및 상기 제3 화소 영역 각각에 독립적으로 패터닝되는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 제1 화소 영역, 상기 제2 화소 영역 및 상기 제3 화소 영역 각각에 상응하는 상기 광제어 전극의 전압은 서로 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 충전층의 적어도 일면에 배치되는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  13. 표시 패널;
    상기 표시 패널에 스캔 신호를 공급하는 스캔 구동부;
    상기 표시 패널에 데이터 신호를 공급하는 데이터 구동부; 및
    상기 표시 패널에 광제어 신호를 공급하는 광제어부를 포함하고,
    상기 표시 패널은
    상기 스캔 신호에 응답하여 상기 데이터 신호를 인가하는 박막 트랜지스터를 포함하는 제1 기판;
    상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극;
    상기 화소 전극과 대향하는 공통 전극;
    상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 개재되어 발광하는 유기 발광층;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판;
    상기 제2 기판의 일면에 배치되고, 상기 광제어 신호가 인가되는 광제어 전극; 및
    상기 광제어 전극 및 상기 공통 전극 사이에 형성된 공간을 채우며, 상기 광제어 전극 및 상기 공통 전극의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화하는 충전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 충전층은 폴리머 분산형 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제13 항에 있어서, 상기 광제어부는 외부 조도에 기반하여 상기 광제어 전극의 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제13 항에 있어서, 상기 표시 패널은 서로 상이한 색광을 방출하는 제1 화소 영역, 제2 화소 영역 및 제3 화소 영역을 포함하며,
    상기 광제어 전극은 상기 제1 화소 영역, 상기 제2 화소 영역 및 상기 제3 화소 영역 각각에 독립적으로 패터닝되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제15 항에 있어서, 상기 광제어부는 상기 제1 화소 영역, 상기 제2 화소 영역 및 상기 제3 화소 영역 각각에 상응하는 상기 광제어 전극의 전압을 서로 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제13 항에 있어서, 상기 표시 패널은 전면 발광형인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 박막 트랜지스터를 포함하는 제1 기판;
    상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결된 화소 전극;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판;
    상기 제2 기판의 일면에 배치되고, 상기 화소 전극과 대향하는 공통 전극;
    상기 화소 전극 및 상기 공통 전극 사이에 개재되는 액정층;
    상기 제2 기판의 타면에 배치되는 광제어 전극; 및
    상기 광제어 전극 및 상기 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 광제어 전극 및 상기 공통 전극의 전위차에 기초하여 굴절률이 변화하는 충전층을 포함하는 표시 패널.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 충전층은 폴리머 분산형 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
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