KR20170034617A - 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 유기발광 표시장치를 개시한다. 상기 유기발광 표시장치는, 기판 위에 있는 유기발광소자층; 상기 유기발광소자층을 덮어 수분 또는 산소의 침투를 막는 봉지층(encapsulation layer)을 포함하며, 상기 봉지층은, 상기 유기발광소자층에서 방출된 빛이 외부 방향으로 통과하는 비율을 조절하는 투과율 조절층이 구비된 보호 필름(barrier film)을 포함한다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 가상현실을 표현하는 기구에 포함되는 표시장치 및 그 표시장치의 밝기 조절에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현해 주는 표시장치(display device)는 정보통신 시대의 핵심 기술로, 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능한 방향으로 발전하고 있다. 근래에는 여러 종류의 표시장치기 개발되어 다양한 분야에 응용되고 있다. 이러한 응용의 한 예로서, 머리에 쓰는 형태의 디스플레이(Head Mounted Display, HMD) 기기가 연구되고 있다.
말 그대로 머리에 착용하는 디스플레이인 HMD는 주로 가상현실 또는 증강현실의 구현을 위한 장치로 사용되며, 3D 디스플레이 기술과 접목되기도 한다. 가상 현실(virtual reality)은, 컴퓨터 기술을 통해 실제 환경이 아닌 시뮬레이션 환경을 구축하고, 기기를 통해 인간의 감각을 제어해 현실과 유사한 체험을 가능케 하는 기술이다. 즉, HMD는 생생한 이미지와 영상, 음성 등을 통해 가상의 영상을 마치 현실인 것처럼 느끼게 해주는 기기이다. HMD는 머리에 장착하는 기기이기 때문에 가까운 곳의 사물도 볼 수 있는 렌즈를 덧붙인 형태를 가지고 있다. 도 1에 예시된 HMD을 보면, HMD는 표시장치(100), 제어장치(200), 렌즈(300), 고정장치(400), 커버(500) 등으로 구성될 수 있다.
상기 표시장치(100)로는, 액정 표시장치(LCD), 유기발광 표시장치(OLED) 등 가볍고 얇은 디스플레이 장치가 사용될 수 있다. 상기 표시장치(100)는 가상현실 표시장치(virtual reality display)의 일종이다. 제어장치(200)는 각종 센서와 프로세서로 구성될 수 있으며, 센서 기술과 무선 기술을 통해 사용자의 움직임을 인식하고 화면에 이를 반영할 수 있다. 이러한 기술은 표시장치에 표현되는 콘텐츠의 현실성을 높여주는 데 일조한다. 렌즈(300)는 어안 렌즈(fisheye lens)가 사용되는 경우가 많다. 어안 렌즈는 보이는 범위가 180도를 넘는 초광각 렌즈로, 사진처럼 상을 둥글게 변화사켜 사용자에게 현실감을 준다. 고정장치(400)는 HMD를 사용자의 머리에 고정하는 장치이다. 커버(500)는 표시장치(100), 제어장치(200), 렌즈(300)가 고정장치(400)와 결합된 후 외부를 덮는 부품이다.
HMD는 사용자의 눈에 근접한 위치에 영상이 보여지기 때문에 몰입도가 높은 것이 특징이다. HMD가 가상현실 구현을 위해 개발된 것 역시 바로 이러한 높은 몰입감 때문이다. 이에 HMD는 군사훈련, 의료, 항공우주개발 등에 적용되고 있으며, 그뿐만 아니라 증강현실 산업 및 교육용, VR 체험기기, 웨어러블 PC의 모니터용, 테마파크, 영화감상 및 게임디스플레이 장치 등에도 활용되고 있다.
HMD와 같은 가상현실 구현장치는 거의 눈 앞에서 화면을 보기 때문에, 정보를 전달하는 표시장치가 매우 중요하다. 이러한 가상현실용 표시장치는 몰입도를 위한 고해상도를 구현하는 문제, 눈의 가까이에 있는 구조로 인한 피로도 문제 등을 해결해야 하는 과제를 가지고 있다.
본 명세서의 목적은, 가상현실을 구현하는 장비에 적용되는 유기발광 표시장치 및 그에 사용되는 밝기 조절 구조물을 제공하는 데 있다. 보다 구체적으로 본 명세서는 상기 유기발광 표시장치의 투과율을 조절하는 구조물을 제공하는 데 그 목적이 있다. 또한, 본 명세서의 또 다른 목적은, 상기의 투과율 조절 구조물을 포함하는 배리어 필름을 제공하는 데 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따라 유기발광 표시장치가 제공된다. 상기 유기발광 표시장치는, 기판 위에 있는 유기발광소자층; 상기 유기발광소자층을 덮어 수분 또는 산소의 침투를 막는 봉지층(encapsulation layer)을 포함하며, 상기 봉지층은 상기 유기발광소자층에서 방출된 빛이 외부 방향으로 통과하는 비율을 조절하는 투과율 조절층이 구비된 보호 필름(barrier film)을 포함할 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 따라 가상현실을 구현하는 장비에 적용되는 유기발광 표시장치가 제공된다. 상기 유기발광 표시장치는 가상현실 구현에 적합한 표시장치의 휘도 특성을 제공하는 투과율 조절 구조물을 구비한 봉지층(encapsulation layer)을 포함할 수 있다.
본 명세서의 또 다른 실시예에 따라 유기발광소자로의 투습을 막는 다층 구조의 배리어 필름(barrier film)이 제공된다. 상기 배리어 필름은 편광판을 대신하여, 유기발광소자로부터 출사된 광의 투과율을 특정 범위에 맞추는, 적어도 하나 이상의 투과율 조절층을 포함한다.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치는 가상현실 구현장비에 적용되기에 적합한 휘도를 가질 수 있다. 또한 본 명세서의 실시예에 따른 가상현실 표시장치는, 전체 두께가 줄어들어 더 얇고 가볍게 구현될 수 있다. 한편, 본 명세서의 실시예에 의하면 가상현실 장비용 유기발광 표시장치의 생산 비용이 절감될 수 있다.
도 1은 가상현실을 구현하는 장치 중 하나를 나타낸 분해도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 표시 영역 중 일부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 가상현실을 구현하는 장비에 적용되는 유기발광 표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따라 가상현실을 구현하는 장비에 적용되는 유기발광 표시장치를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 “표시장치”로 지칭될 수도 있는 “유기발광 표시장치”는 유기 발광 다이오드 패널 및 그러한 유기 발광 다이오드 패널을 채용한 표시 장치에 대한 일반 용어로서 사용된다. 일반적으로, 유기발광 표시장치는 백색 유기 발광 타입 및 RGB 유기 발광 타입이 있다. 백색 유기 발광 타입에서, 화소의 각각의 서브 픽셀들은 백색 광을 발광하도록 구성되고, 컬러 필터들의 세트가 대응하는 서브 픽셀에서 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 생성하도록 백색 광을 필터링하는데 사용된다. 또한, 백색 유기 발광 타입은 백색 광을 생성하기 위한 서브 픽셀을 형성하기 위해 컬러 필터 없이 구성된 서브 픽셀을 포함할 수도 있다. RGB 유기 발광 타입에서, 각각의 서브 픽셀에서의 유기 발광층은 지정된 색의 광을 발광하도록 구성된다. 예를 들어, 하나의 픽셀은 적색 광을 발광하는 유기 발광층을 갖는 적색 서브 픽셀, 녹색 광을 발광하는 유기 발광층을 갖는 녹색 서브 픽셀, 및 청색 광을 발광하는 유기 발광층을 갖는 청색 서브 픽셀을 포함한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 당업자에 의해 기술적으로 다양한 연동 및 구동될 수 있으며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시되거나 또는 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 2는 본 명세서의 실시예에 따른 유기발광 표시장치를 나타낸 평면도이다.
가상현실을 구현하는 장비에 적용 가능한 표시장치(이하, VR(virtual reality) 표시장치)로는 액정 표시장치, 유기발광 표시장치 등이 있다. 이하에서는 상기 VR 표시장치의 일 예로서 유기발광 표시장치를 설명한다. 유기발광 표시장치는 전극 사이의 유기발광층을 이용한 자체 발광 소자로 박막화가 가능하다는 장점이 있다. 유기발광 표시장치는, 일반적으로 기판에 화소 구동 회로와 유기발광 소자가 형성된 구조를 갖고, 유기발광 소자에서 방출된 빛을 이용하여 화상을 표시한다.
도 2를 참조하면, 상기 유기발광 표시장치(100)는 적어도 하나의 표시 영역(active area, A/A)을 포함하고, 상기 표시 영역에는 픽셀(pixel)들의 어레이(array)가 배치된다. 하나 이상의 비표시 영역(inactive area, I/A)이 상기 표시 영역의 주위에 배치될 수 있다. 즉, 상기 비표시 영역은, 표시 영역의 하나 이상의 측면에 인접할 수 있다. 도 2에서, 상기 비표시 영역은 사각형 형태의 표시 영역을 둘러싸고 있다. 그러나, 표시 영역의 형태 및 표시 영역에 인접한 비표시 영역의 형태/배치는 도 2에 도시된 예에 한정되지 않는다. 상기 표시 영역 및 상기 비표시 영역은, 상기 표시장치(100)를 탑재한 전자장치의 디자인에 적합한 형태일 수 있다. 상기 표시 영역의 예시적 형태는 오각형, 육각형, 원형, 타원형 등이다.
상기 표시 영역 내의 각 픽셀은 픽셀 회로와 연관될 수 있다. 상기 픽셀 회로는, 하나 이상의 스위칭 트랜지스터 및 하나 이상의 구동 트랜지스터를 포함할 수 있다. 각 픽셀 회로는, 상기 비표시 영역에 위치한 게이트 드라이버 및 데이터 드라이버와 같은 하나 이상의 구동 회로와 통신하기 위해, 게이트 라인 및 데이터 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 구동 회로는 상기 비표시 영역에 TFT(thin film transistor)로 구현될 수 있다. 이러한 구동 회로는 GIP(gate-in-panel)로 지칭될 수 있다. 또한, 데이터 드라이버 IC와 같은 몇몇 부품들은, 분리된 인쇄 회로 기판에 탑재되고, FPCB (flexible printed circuit board), COF (chip-on-film), TCP (tape-carrier-package) 등과 같은 회로 필름을 이용하여 상기 비표시 영역에 배치된 연결 인터페이스(패드, 범프, 핀 등)와 결합될 수 있다. 상기 인쇄 회로(COF, PCB 등)는 상기 표시장치(100)의 뒤편에 위치될 수 있다.
상기 유기발광 표시장치(100)는, 다양한 신호를 생성하거나 표시 영역내의 픽셀을 구동하기 위한, 다양한 부가 요소들 포함할 수 있다. 상기 픽셀을 구동하기 위한 부가 요소는 인버터 회로, 멀티플렉서, 정전기 방전 회로(electro static discharge) 등을 포함할 수 있다. 상기 유기발광 표시장치(100)는 픽셀 구동 이외의 기능과 연관된 부가 요소도 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기발광 표시장치(100)는 터치 감지 기능, 사용자 인증 기능(예: 지문 인식), 멀티 레벨 압력 감지 기능, 촉각 피드백(tactile feedback) 기능 등을 제공하는 부가 요소들을 포함할 수 있다. 상기 언급된 부가 요소들은 상기 비표시 영역 및/또는 상기 연결 인터페이스와 연결된 외부 회로에 위치할 수 있다.
본 명세서에 따른 유기발광 표시장치는, 하부 기판(110) 상의 박막 트랜지스터 및 유기발광소자, 유기발광소자 위의 봉지층 등을 포함할 수 있다. 하부 기판(110)은, 그 위에 형성된 소자 및 기능 층, 예를 들어 스위칭 TFT, 스위칭 TFT와 연결된 구동 TFT, 구동 TFT와 연결된 유기발광 소자, 보호막 등을 포함하는 개념으로 지칭되기도 한다.
하부 기판(110)은 유기발광 표시장치(100)의 다양한 구성요소들을 지지하고, 절연 물질로 형성된다. 하부 기판(110)은 투명한 절연 물질, 예를 들어 유리, 플라스틱 등과 같은 물질로 형성될 수 있다.
하부 기판(110) 상에 유기발광 소자가 배치된다. 유기발광 소자는 애노드(anode), 애노드 상에 형성된 유기 발광층 및 유기 발광층 상에 형성된 캐소드(cathode)로 구성된다. 유기 발광층은 하나의 빛을 빛을 발광하는 단일 발광층 구조로 구성될 수도 있고, 복수 개의 발광층으로 구성되어 백색 광을 발광하는 구조로 구성될 수도 있다. 유기발광 소자는 표시 영역에 대응하도록 하부 기판(110)의 중앙 부분에 형성될 수 있다. 유기발광 소자의 유기 발광층이 백색 광을 발광하는 경우, 컬러 필터가 하부 기판(110)에 형성될 수도 있다.
표시 영역(A/A)에 형성된 소자들 위에는 수분 및/또는 산소와 같은 기체의 침투를 방지하기 위한 봉지층(encapsulation layer)이 위치할 수 있다. 상기 봉지층으로 면 봉지재(face seal)가 사용될 수 있다. 면 봉지재의 일 예로 배리어 필름(barrier film)이 사용되기도 한다.
도 3은 본 명세서의 실시예에 따른 유기발광 표시장치의 표시 영역 중 일부를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 하부 기판(110) 상에 박막트랜지스터(102, 104, 106, 108)와 유기발광 소자(112, 114, 116)가 위치하고 있다.
하부 기판(110)은 유리 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 플라스틱 기판인 경우, 폴리이미드 계열 또는 폴리 카보네이트 계열 물질이 사용되어 가요성(flexibility)를 가질 수 있다.
박막트랜지스터는 하부 기판(110) 상에 반도체층(102), 게이트 절연막(103), 게이트 전극(104), 층간 절연막(105), 소스 및 드레인 전극(106, 108)이 순차적으로 배치된 형태일 수 있다.
반도체층(102)은 폴리 실리콘(p-Si)으로 만들어질 수 있으며, 이 경우 소정의 영역이 불순물로 도핑될 수도 있다. 또한, 반도체층(102)은 아몰포스 실리콘(a-Si)으로 만들어질 수도 있고, 펜타센 등과 같은 다양한 유기 반도체 물질로 만들어질 수도 있다. 나아가 반도체층(102)은 산화물(oxide)로 만들어질 수도 있다. 반도체층(102)이 폴리 실리콘으로 형성될 경우 아몰포스 실리콘을 형성하고 이를 결정화시켜 폴리 실리콘으로 변화시키는데, 이러한 결정화 방법으로는 LTA(Lapid Thermal Annealing) 공정, MILC(Methal Induced Lateral Crystallization) 또는 SLS 법(Sequential Lateral Solidification) 등 다양한 방법이 적용될 수 있다.
게이트 절연막(103)은 실리콘 산화막(SiOx) 또는 실리콘 질화막(SiNx) 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 이외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수도 있다. 게이트 전극(104)은 다양한 도전성 물질, 예컨대, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 금(Au), 또는 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(105)은 실리콘 산화막(SiOx) 또는 실리콘 질화막(SiNx) 등과 같은 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 이외에도 절연성 유기물 등으로 형성될 수도 있다. 층간 절연막(105)과 게이트 절연막(103)의 선택적 제거로 소스 및 드레인 영역이 노출되는 컨택 홀(contact hole)이 형성될 수 있다.
소스 및 드레인 전극(106, 108)은 컨택 홀이 매립되도록 층간 절연막(105) 상에 게이트 전극(104)용 물질로 단일층 또는 다층의 형상으로 형성된다.
박막트랜지스터 상에 보호막(107)이 위치할 수 있다. 보호막(107)은 박막트랜지스터를 보호하고 평탄화시킨다. 보호막(107)은 다양한 형태로 구성될 수 있는데, BCB(Benzocyclobutene) 또는 아크릴(Acryl) 등과 같은 유기 절연막, 또는 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx)와 같은 무기 절연막으로 형성될 수도 있고, 단층으로 형성되거나 이중 혹은 다중 층으로 구성될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능하다.
유기발광 소자는 제1 전극(112), 유기발광층(114), 제2 전극(116)이 순차적으로 배치된 형태일 수 있다. 즉, 유기발광 소자는 보호막(107) 상에 형성된 제1 전극(112), 제1 전극(112) 상에 위치한 유기발광층(114) 및 유기발광층(114) 상에 위치한 제2 전극(116)으로 구성될 수 있다.
제1 전극(112)은 컨택 홀을 통해 구동 박막트랜지스터의 드레인 전극(108)과 전기적으로 연결된다. 유기발광 표시장치(100)가 상부 발광(top emission) 방식인 경우, 이러한 제1 전극(112)은 반사율이 높은 불투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(112)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 이들의 합금 등으로 형성될 수 있다.
뱅크(109)는 발광 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된다. 이에 따라, 뱅크(109)는 발광영역과 대응되는 제1 전극(112)을 노출시키는 뱅크 홀을 가진다. 뱅크(109)는 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx)와 같은 무기 절연 물질 또는 BCB, 아크릴계 수지 또는 이미드계 수지와 같은 유기 절연물질로 만들어질 수 있다.
유기발광층(114)이 뱅크(109)에 의해 노출된 제1 전극(112) 상에 위치한다. 유기발광층(114)은 발광층, 전자주입층, 전자수송층, 정공수송층, 정공주입층 등을 포함할 수 있다.
제2 전극(116)이 유기발광층(114) 상에 위치한다. 유기발광 표시장치(100)가 상부 발광(top emission) 방식인 경우, 제2 전극(116)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Induim Zinc Oxide; IZO) 등과 같은 투명한 도전 물질로 형성됨으로써 유기발광층(114)에서 생성된 광을 제2 전극(116) 상부로 방출시킨다.
봉지층(encapsulation layer)이 유기발광 소자 상에 위치할 수 있다. 봉지층은 유기발광 소자를 밀봉하여 산소 또는 수분으로부터 보호한다. 여러 가지 봉지 구조가 적용될 수 있으나, 본 명세서에서는 면 봉지(face seal) 구조를 설명한다. 상기 면 봉지(face seal) 구조의 일 예는 보호층(passivation layer), 배리어 필름(barrier film) 및 접착 필름(adhesive film)이다.
보호층(120)은 제2 전극(116) 상에 위치한다. 이때, 보호층(120)은 유리, 금속, 산화 알루미늄(AlOx) 또는 실리콘(Si) 계열 물질로 이루어진 무기막으로 구성되거나, 또는 유기막과 무기막이 교대로 적층된 구조일 수도 있다. 보호층(120)은 외부으로부터의 산소 및 수분 침투를 막는다. 유기발광 소자가 수분이나 산소에 노출되면, 발광 영역이 축소되는 화소 수축(pixel shrinkage) 현상이 나타나거나, 발광 영역 내 흑점(dark spot)이 생길 수 있다.
배리어 필름(150)은 보호층(120)의 상부에 위치할 수 있다. 배리어 필름(150)은 표시장치의 전면으로 침투하는 산소 및 수분을 막는다. 배리어 필름(150)은 위상차 필름 또는 광등방성 필름일 수 있다. 배리어 필름이 광등방성 성질을 가지면, 배리어 필름에 입사된 입사된 광을 위상지연 없이 그대로 투과시킨다. 또한, 배리어 필름(150) 상부 또는 하부 면에는 유기막 또는 무기막이 더 위치할 수 있다. 이때, 무기막은 실리콘 산화막(SiOx) 또는 실리콘 질화막(SiOx)을 포함할 수 있다. 유기막은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드 또는 폴리에틸렌 등의 폴리머 재질의 물질을 포함할 수 있다.
접착 필름(140)은 밀봉 역할과 함께 배리어 필름(150)과 하판을 접착하는 역할을 한다. 또한 접착 필름(140)은 측면으로 유입되는 수분을 차단한다. 접착 필름(140)으로 B-PSA(barrier pressure sensitive adhesive)가 사용될 수 있다.
한편, 하부 기판(110) 아래에는 하부 접착층(160)과 하부 봉지층(170)이 순차적으로 형성되어 있다. 하부 봉지층(170)은 폴리에틸렌 나프탈레이트 (Polyethylene Naphthalate; PEN), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (Ployethylene Terephthalate; PET), 폴리에틸렌 에테르프탈레이트 (polyethylene ether phthalate), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리아릴레이트 (polyarylate), 폴리에테르이미드 (polyether imide), 폴리에테르술폰산 (polyether sulfonate), 폴리이미드 (polyimide) 또는 폴리아크릴레이트 (polyacrylate)에서 선택된 하나 이상의 유기 물질로 형성될 수 있다. 하부 봉지층(170)은 외부로부터 수분 또는 산소가 기판으로 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다.
하부 접착층(160)은 열 경화형 또는 자연 경화형의 접착제로 형성되며, 하부 기판(110)과 하부 봉지층(170)을 접착시키는 역할을 한다. 예를 들어, 하부 접착층(160)은 OCA (Optical Cleared Adhesive) 등의 물질로 형성될 수 있다.
도 4는 가상현실을 구현하는 장비에 적용되는 유기발광 표시장치를 나타낸 단면도이다.
상기 유기발광 표시장치(가상현실 표시장치)는 하부 기판(110), 픽셀구동회로 및 유기발광소자(TFT/OLED), 접착 필름(140), 배리어 필름(150), 편광판(180)을 포함할 수 있다.
가상현실 표시장치(VR Display)의 경우, 사용자가 표시장치를 보는 환경이 암실 상태와 흡사하고, 표시장치와 눈 사이의 거리가 매우 가까워 표시장치의 휘도(luminance)를 낮추는 것이 필요하다. 도 4의 표시장치에서는 편광판(180)이 이러한 역할을 수행한다.
하부 기판(110)은 절연 물질로 형성되며, 유기발광 표시장치(100)의 다양한 구성요소들을 지지한다.
픽셀구동회로 및 유기발광소자(TFT/OLED)는 하부 기판(110) 상에 배치된다. 유기발광소자는 애노드(anode), 애노드 상에 형성된 유기발광층, 유기발광층 상에 형성된 캐소드(cathode)를 포함한다. 유기발광층은 하나의 빛을 발광하는 단일 발광층 구조일 수도 있고, 복수 개의 발광층으로 구성되어 백색 광을 발광하는 구조일 수도 있다. 유기발광소자는 표시 영역에 대응하도록 하부 기판(110)의 중앙 부분에 형성될 수 있다. 유기발광소자를 구동하기 위한 박막 트랜지스터, 커패시터 등의 다양한 픽셀구동회로 및 배선들이 유기발광소자와 연관되어 배치될 수 있다. 픽셀구동회로 및 유기발광소자의 예시적인 구조와 기능은 도 3에서 설명된 것과 실질적으로 동일하다.
픽셀구동회로 및 유기발광 소자(TFT/OLED)를 보호하기 위한 보호막(passivation)이 유기발광 소자를 덮도록 위치할 수 있다. 보호막은 무기막으로 구성되거나, 또는 유기막과 무기막이 교대로 적층된 구조일 수도 있다.
배리어 필름(150)은 표시장치의 전면으로 침투하는 산소 및 수분을 막는다. 도 4에는 다층으로 구성된 배리어 필름(150)을 도시하였다. 상기 배리어 필름(150)은 오버 코팅층(151), 배리어 코팅층(152), 언더 코팅층(153), 베이스 필름(154), 배면 코팅층(155)을 포함할 수 있다.
오버 코팅(over coating)층은 배리어 코팅층(152)을 보호하도록 구비된 층이다. 상기 오버 코팅층(151)은 유기물 또는 무기물로 구성된 1 마이크로미터(um) 이하의 박막일 수 있다. 배리어 코팅(barrier coating)층은 수분의 침투를 방지하도록 구비된 층이다. 상기 배리어 코팅층(152)은 플렉서블한 투명 고분자 수지 또는 무기막으로 이루어질 수 있다. 언더 코팅(under coating)층은 베이스 필름(154)과 배리어 코팅층(152)를 결합시키는 층이다. 상기 언더 코팅층(153)은 수 내지 수십 나노미터(nm)의 무기막으로 구성될 수 있다. 베이스 필름(base film)은 배리어 필름의 기반층이며, CPO(Cyclo Olefin Polymer) 등으로 만들어질 수 있다. 배면 코팅층(155)은 편광판(180)과 배리어 필름 간의 접착력을 강화하는 코팅층이다.
접착 필름(140)은 배리어 필름(150)을 TFT 어레이 기판(110)과 접착시킨다. 접착 필름(140)은 경화성 수지 및 경화성 수지에 분산된 수분 흡착제를 포함할 수 있다. 수분 흡착제는 물리적 또는 화학적 반응 등을 통해 외부로부터 유입되는 수분 또는 산소를 흡착 또는 제거한다. 따라서, 상기 접착 필름(140)은 표시장치의 측면으로 침투하는 수분을 차단하는 역할도 수행할 수 있다. 접착 필름(140)은 접착 특성이 우수하며, 광 투과율이 우수한 물질, 예를 들어, 에폭시(epoxy)계, 아크릴(acryl)계, 이미드(imide)계, 실레인(silane)계 또는 고무(rubber)계 물질로 이루어질 수 있다.
편광판(180)은 외부에서 소자로 들어와 반사되는 빛을 차단하여 시인성을 높인다. 가상현실 표시장치(VR display)는 암실과 유사한 어두운 환경에서 사용되므로 외광 반사를 고려할 필요가 없다. 그러나, 가상현실 표시장치(VR display)가 사용되는 환경은, 눈과 표시장치의 간격이 가까워 휘도를 낮춰야 하기에 편광판(180)은 (본래 기능이 아닌) 유기발광소자에서 표시장치 외부로 출사되는 빛의 양을 줄이는 용도로 사용된다. 통상적으로, 편광판의 두께는 표시장치 전체 두께의 10~15%를 차지한다.
구현 예에 따라, 편광판(180) 상에 UV수지층과 터치 필름이 위치하기도 한다. 터치 필름은 사용자의 터치(touch) 입력을 감지할 수 있는 터치 소자가 형성된 필름이다. 유기발광 표시장치의 최상부에는 커버 기판이 위치하여 외부 충격으로부터 유기발광 표시장치를 보호할 수 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따라 가상현실을 구현하는 장비에 적용되는 유기발광 표시장치를 나타낸 단면도이다.
유기발광 표시장치(100)는 하부 기판(110), 픽셀구동회로 및 유기발광소자(TFT/OLED), 봉지층(140 및 150-1)을 포함한다. 도 5에는 상부 발광(top emission) 방식의 유기발광 표시장치를 나타내었다. 즉, 도 5에 도시된 유기발광 표시장치에서, 유기발광 소자층에서 생성된 빛은 봉지층을 거쳐 상부 방향으로 출사된다.
하부 기판(110), 픽셀구동회로 및 유기발광소자(TFT/OLED)에 대한 상세한 설명은 도 4에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.
상기 유기발광 표시장치(100)는 가상현실을 구현하는 장비에 적용될 수 있다. 이때 상기 유기발광 표시장치(100)는, 봉지층(encapsulation layer)에 구비된 투과율 조절 구조물을 통해 조절된, 가상현실 구현에 적합한 휘도(luminance) 특성을 갖는다. 상기 휘도 특성은 가상현실을 구현하는 장비의 사용 환경에 맞추어 조절된(낮춘) 휘도를 의미한다.
상기 투과율 조절 구조물은, 도 4의 편광판(180)을 대신하여 유기발광 표시장치(100)의 휘도를 조절한다. 상기 투과율 조절 구조물은, 유기발광소자에서 생성된 빛이 상기 유기발광 표시장치의 외부로 방출되는 비율(투과율)을 조절함으로써, 가상현실 구현에 적합한 휘도를 만들어낸다. 즉, 상기 투과율 조절 구조물은, 표시장치가 그 사용환경에 적합한 화면 휘도를 나타내게 하는 역할을 한다. 상기 투과율 조절 구조물은, ⅰ) 배리어 필름(barrier film)에 포함된 투과율 조절층 및/또는 ⅱ) 광 흡수 물질을 갖는 접착 필름(adhesive film)을 통해 구현될 수 있다. 상기 투과율 조절 구조물은, 유기발광소자에서 방출된 빛이 상기 유기발광 표시장치의 외부로 특정 범위(예: 40~60%)의 (최종)투과율로 방출되도록 구비될 수 있다. 상기 특정 투과율 범위는, 사용 환경, 적용 장치 등에 따라 유기발광 표시장치에 요구되는 휘도에 기반하여 결정될 수 있다.
유기발광 소자층을 덮어 수분 또는 산소의 침투를 막는 것이 봉지층의 일차적이 기능이나, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 봉지층이 표시장치 내부에서 외부로 방출되는 빛의 투과율을 조절하는 역할도 같이 수행한다. 상기 봉지층은 보호 필름(barrier film, 150-1)을 포함하는데, 상기 보호 필름(150-1)은, 유기발광 소자층에서 방출(생성)된 빛이 표시장치의 외부 방향으로 통과하는 비율(투과율)을 조절하는 투과율 조절층(156-1 및 156-2)을 구비한다.
상기 보호 필름(150-1)은 유기발광소자로의 투습을 막는, 다수 레이어(layer)가 상하(수직)로 적층된 다층(multi-layer) 구조의 필름일 수 있다. 또한, 상기 보호 필름(150-1)은 편광판을 대신하여, 유기발광소자로부터 출사된 광의 투과율을 특정 범위에 맞추는, 적어도 하나 이상의 투과율 조절층(156-1 및 156-2)을 포함할 수 있다.
도 5에는 본 명세서의 일 실시예에 적용될 수 있는 보호 필름(150-1)을 도시하였다. 상기 보호 필름은 유연한 플라스틱 필름(예: PET, PC, PEN, PES 등) 표면에 유/무기막을 다층으로 코팅하여 기체 투과 특성을 향상시킨 필름이다. 상기 보호 필름은 한 개 또는 복수 개(예: 2개 내지 7개)의 층으로 이루어진 투과율 조절층을 가질 수 있으며, 도 5에서는 일 예시로 2개의 투과율 조절층(156-1 및 156-2)을 포함한 보호 필름을 도시하였다. 도 5의 보호 필름은 도 4의 오버 코팅층(151)과 언더 코팅층(153)을 2개의 투과율 조절층(156-1및 156-2)으로 대체한 형상이므로, 도 4의 보호 필름과 동일한 두께를 가질 수 있고, 유사한 제조 공정을 적용할 수 있다.
상기 배리어 필름(150)은 배리어 코팅층(152), 베이스 필름(154), 배면 코팅층(155), 투과율 조절층(156-1, 156-2)을 포함할 수 있다.
배리어 코팅층(152)은 수분의 침투를 방지하도록 구비된 층이다. 상기 배리어 코팅층(152)은 플렉서블한 투명 고분자 수지(폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등) 또는 무기막(SiONx 등)으로 이루어질 수 있다. 상기 배리어 코팅층(152)의 두께는 100 나노미터(nm) 이하일 수 있다.
베이스 필름(154)은 배리어 필름의 기반층이며, 광등방성 CPO(Cyclo Olefin Polymer) 필름 등으로 만들어질 수 있다. 상기 베이스 필름(154)의 두께는 약 50 마이크로미터(um) 일 수 있다.
배면 코팅층(155)은 배리어 필름과 상부 구조물 간의 접착력을 강화하는 코팅층이다. 상기 배면 코팅층(155)은 수 내지 수십 나노미터(nm)의 무기막으로 구성될 수 있다.
상기 투과율 조절층(156-1 및 156-2)은, 유기발광 소자층에서 방출된 빛의 투과율을 조절하여, 가상현실 구현장치에 요구되는 표시장치 휘도를 제공할 수 있다. 즉, 상기 투과율 조절층(156-1 및 156-2)은, 가상현실 표시장치(VR display)에 요구되는 휘도에 기반하여, 유기발광 소자층으로부터 입사된 빛의 투과율을 소정 범위(예: 40~60%)로 조절할 수 있다. 구체적으로 투과율 조절층(156-1 및 156-2) 각각의 굴절율과 두께를 조정하여 최종 투과율과 스펙트럼(spectrum)을 조정할 수 있다. 예를 들어, 40~60%의 투과율을 가지기 위해 투과율 조절층(156-1 및 156-2) 각각은 굴절율은 0.2 이상, 두께 10nm ~ 1um 범위로 조정된다. 투과율 조절층(156-1 및 156-2)은 실리콘 옥사이드(Si-Oxide), 티타늄 옥사이드(Ti-Oxide) 등의 물질로 구성될 수 있다.
도 5와 같이 2개의 투과율 조절층(156-1 및 156-2)이 배치되는 경우, 첫 번째 투과율 조절층(156-1)은 유기발광 소자층에서 발광된 빛을 1차적으로 70~80%의 투과율로 통과시키고, 두 번째 투과율 조절층(156-2)은 첫 번째층(156-1)을 통과한 빛을 40~60%로 투과율로 통과시킬 수 있다. 이와 마찬가지 방식으로 투과율 조절층이 여러 층을 배치되어 최종적으로 표시장치에 요구되는 투과율이 구비될 수 있다.
상기 투과율 조절층은, 유기발광 소자층에서 생성된 빛이 유기발광 표시장치의 외부로 특정값의 최종 투과율(예: 40% 내지 60%)로 방출되도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 투과율 조절층(156-1및 156-2)이 모두 50%의 투과율을 갖도록 형성되거나, 또는 각각 50% 및 60%의 투과율을 갖도록 형성되어, 유기발광 표시장치의 최종 투과율이 50%로 맞춰질 수 있다.
상기 접착층(140-1)은 유기발광 소자를 밀봉하고, 보호 필름(150-1)을 유기발광소자층(TFT/OLED)과 서로 접착시킨다. 상기 접착층(140-1)은 경화성 수지 및 경화성 수지에 분산된 수분 흡착제를 포함하는 필름 형태일 수 있다. 상기 경화성 수지는 접착층(140-1)의 베이스 물질로서, 열 경화성 수지 또는 광 경화성 수지로 이루어질 수 있다. 상기 경화성 수지는 에폭시(epoxy)계, 올레핀(olefin)계 등의 폴리머(polymer) 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 수분 흡착제는 물리적 또는 화학적 반응 등을 통해, 외부로부터 유입되는 수분 또는 산소를 흡착 또는 제거한다. 예를 들어, 수분 흡착제는 접착 필름(140-1) 내부로 유입된 수분 또는 산소 등과 화학적으로 반응하여 수분 또는 산소를 흡착하는 반응성 흡착제이거나, 봉지 구조로 침투하는 수분 또는 산소의 이동 경로를 길게 하여 침투를 억제하는 물리적 흡착제일 수 있다. 수분 흡착제의 구체적인 종류는 제한되지 않는다. 예를 들어, 수분 흡착제로 알루미나(alumina) 등의 금속 분말, 금속 산화물, 금속염, 오산화인(P2O5) 등의 일종 또는 이종 이상의 혼합물과 같은 반응성 흡착제가 사용될 수 있다, 또 다른 예로서, 수분 흡착제로 실리카(silica), 제올라이트(zeolite), 티타니아(titania), 지르코니아(zirconia), 몬모릴로나이트(montmorillonite) 등과 같은 물리적 흡착제가 사용될 수 있다. 상기 금속 산화물은, 산화리튬(Li2O), 산화나트륨(Na2O), 산화바륨(BaO), 산화칼슘(CaO) 또는 산화마그네슘(MgO) 등일 수 있다. 또한, 상기 금속염은, 황산리튬(Li2SO4), 황산나트륨(Na2SO4), 황산칼슘(CaSO4), 황산마그네슘(MgSO4), 황산코발트(CoSO4), 황산갈륨(Ga2(SO4)3), 황산티탄(Ti(SO4)2) 또는 황산니켈(NiSO4) 등과 같은 황산염일 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 금속염은, 염화칼슘(CaCl2), 염화마그네슘(MgCl2), 염화스트론튬(SrCl2), 염화이트륨(YCl3), 염화구리(CuCl2), 불화세슘(CsF), 불화탄탈륨(TaF5), 불화니오븀(NbF5), 브롬화리튬(LiBr), 브롬화칼슘(CaBr2), 브롬화세슘(CeBr3), 브롬화셀레늄(SeBr4), 브롬화바나듐(VBr3), 브롬화마그네슘(MgBr2), 요오드화바륨(BaI2) 또는 요오드화마그네슘(MgI2) 등과 같은 금속할로겐화물 또는 과염소산바륨(Ba(ClO4)2), 과염소산마그네슘(Mg(ClO4)2) 등과 같은 금속염소산염 등일 수 있다. 다만, 수분 흡착제는 상술한 예시적인 물질로 제한되는 것은 아니다.
상기 접착층(140-1)은 광 흡수성 물질을 더 포함하는 접착 필름(예: B-PSA)일 수 있다. 상기 접착층(140-1)에 포함된 광 흡수성 물질로 인해 유기발광 표시장치의 투과율이 조절될(낮아질) 수 있다. 즉, 상기 광 흡수성 물질로 인해, 유기발광 소자층에서 방출된 빛이 소정의 투과율로 상기 접착층(140-1)을 통과하게 된다. 상기 광 흡수성 물질이 포함된 접착층(140-1)은, 보호 필름 내에 구비된 투과율 조절층과 유사한 기능을 한다.
상기 광 흡수성 물질은 Pararosaniline, Methylene blue, Crystal violet, Pyronin, Toluidine blue, Thionin, Cresyl violet, Celeastine blue, Natural red, Safranin, Bismarck brown, Acid fuchsin, Aniline blue, Eosin Y, Phloxine, Azocarmine, Orange G, Tartrazine, Congo red, Biebrich scarlet, Picric acid, Martius yellow, Romanowsky, Hematein, Celestine blue B, Alizaline red 또는 그 중 2 이상의 혼합물일 수 있다. 상기 광 흡수성 물질은 10% 이하의 비율로 혼합되며, 특정 파장대의 투과율 조절을 위해 각 염료들의 비율이 달라질 수 있다.
상기 접착층(140-1)은, 상기 투과율 조절층(156-1 및 156-2)과 함께 유기발광 소자층에서 방출된 빛의 투과율을 조절하여, 가상현실 구현장치에 요구되는 표시장치 휘도를 제공할 수 있다. 즉, 상기 접착층(140-1) 및 상기 투과율 조절층(156-1 및 156-2)은, 가상현실 표시장치(VR display)에 요구되는 휘도에 기반하여, 유기발광 소자층으로부터 방출된 빛이 소정 범위(예: 40~60%)의 최종 투과율로 두 층(접착층 및 투과율 조절층)을 통과하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 접착층(140-1)과 투과율 조절층(156-1및 156-2)이 모두 50%의 투과율을 갖도록 형성되거나, 또는 각각 50% 및 60%의 투과율을 갖도록 구비되어, 유기발광 표시장치의 최종 투과율이 50%로 맞춰질 수 있다.
이와 같이, 상기 접착층(140-1) 및 상기 투과율 조절층(156-1 및 156-2)이 휘도를 낮추는 편광판의 역할을 대신하기 때문에, 본 명세서의 유기발광 표시장치는 봉지층 상부에 편광판이 없어도 가상현실 표시장치(VR display)에 요구되는 밝기를 만족시킬 수 있다. 이는 표시장치의 두께가 더 얇아질 수 있음을 의미한다. 이에 본 명세서의 실시예에 따르면, 가상현실 표시장치가 더 얇고 가볍게 구현될 수 있다. 한편, 본 명세서의 실시예에 의하면, 가상현실 장치용 유기발광 표시장치의 구성 요소 중에서 편광판이 생략될 수 있으므로, 그 생산 비용이 절감될 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 유기발광 표시장치
120: 보호막
140, 140-1: 접착 필름
150, 150-1: 보호 필름(barrier film)
180: 편광판

Claims (16)

  1. 기판 위에 있는 유기발광소자층; 및
    상기 유기발광소자층을 덮어 수분 또는 산소의 침투를 막는 봉지층(encapsulation layer)을 포함하며,
    상기 봉지층은, 상기 유기발광소자층에서 방출된 빛이 외부 방향으로 통과하는 비율을 조절하는 투과율 조절층이 구비된 보호 필름(barrier film)을 포함하는 유기발광 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 투과율 조절층은, 상기 유기발광소자층에서 방출된 빛의 투과율을 조절하여, 가상현실 구현장치에 요구되는 표시장치 휘도(luminance)를 제공하는 유기발광 표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 투과율 조절층은, 상기 유기발광소자층에서 방출된 빛의 최종 투과율이 40 내지 60%가 되도록 구비된 유기발광 표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 투과율 조절층은, 배리어 코팅층의 상부 및 하부에 위치한 복수 개의 층으로 이루어진 유기발광 표시장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 투과율 조절층은 2개 내지 7개 층으로 이루어진 유기발광 표시장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 투과율 조절층은 각각 0.2 이상의 굴절율 및 0.01 마이크로미터(um) 내지 1 마이크로미터(um)의 두께를 갖는 유기발광 표시장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 봉지층은, 상기 보호 필름(barrier film)을 상기 유기발광소자층과 서로 접착시키는 접착층을 더 포함하며,
    상기 접착층은 수분흡착제를 포함하는 경화성 수지로 이루어진 유기발광 표시장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 접착층은 투과율 조절을 위해 구비된 광 흡수성 물질을 더 포함하는 유기발광 표시장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 접착층 및 상기 투과율 조절층은, 상기 유기발광소자층에서 방출된 빛이 40 내지 60%의 최종 투과율로 상기 접착층 및 상기 투과율 조절층을 통과하도록 구비된 유기발광 표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 접착층 및 상기 투과율 조절층이 휘도를 낮추는 편광판의 역할을 대신하기 때문에, 상기 봉지층 상부에는 편광판이 없는 유기발광 표시장치.
  11. 가상현실을 구현하는 장비에 적용되는 유기발광 표시장치에 있어서,
    가상현실 구현에 적합한 표시장치의 휘도 특성을 제공하는 투과율 조절 구조물을 구비한 봉지층(encapsulation layer)을 포함하는 유기발광 표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 투과율 조절 구조물은,
    유기발광소자에서 생성된 빛이 상기 유기발광 표시장치의 외부로 방출되는 투과율을 조절하여, 상기 유기발광 표시장치가 상기 가상현실을 구현하는 장비의 사용 환경에 맞는 화면 휘도를 나타내게 하는 유기발광 표시장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 투과율 조절 구조물은, 배리어 필름(barrier film)에 포함된 투과율 조절층 및 광 흡수 물질을 갖는 접착 필름(adhesive film)인 유기발광 표시장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 투과율 조절 구조물은, 상기 유기발광소자에서 방출된 빛이 상기 유기발광 표시장치의 외부로는 40 내지 60%의 투과율로 방출되도록 구비된 유기발광 표시장치.
  15. 유기발광소자로의 투습을 막는 다층 구조의 배리어 필름(barrier film)으로서,
    편광판을 대신하여, 유기발광소자로부터 출사된 광의 투과율을 특정 범위에 맞추는, 적어도 하나 이상의 투과율 조절층을 포함하는 배리어 필름.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 특정 범위는, 가상현실 표시장치에 요구되는 휘도에 기반하여 결정된 배리어 필름.
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