KR20200099287A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20200099287A
KR20200099287A KR1020190017059A KR20190017059A KR20200099287A KR 20200099287 A KR20200099287 A KR 20200099287A KR 1020190017059 A KR1020190017059 A KR 1020190017059A KR 20190017059 A KR20190017059 A KR 20190017059A KR 20200099287 A KR20200099287 A KR 20200099287A
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이명원
김성수
안기환
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

표시 장치는 일측에 광을 방출하는 발광 화소를 다수 구비하는 발광층, 발광층의 일측과 이격 대향하고 발광 화소의 대응 위치에 필터 개구부를 갖는 필터, 그리고 일측은 필터 개구부에 결합하고 타측은 발광 화소의 방향으로 돌출 연장하되 연장 방향으로 가면서 폭이 감소하며 타측의 단부는 평면 형태로 구성되는 도광부를 구비한다.

Description

표시 장치{Display}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 혼색이 방지되고 정면 휘도가 향상된 표시 장치에 관한 것이다.
유기발광 표시장치는 광을 방출하는 유기 발광소자(organic light emitting diode, OLED)를 이용하여 화상을 표시하는 표시 장치이다. 유기발광 표시장치는 별도 광원을 필요로 하지 않으므로 두께와 무게를 줄일 수 있고, 낮은 소비전력, 높은 휘도, 높은 반응속도 등을 특성으로 인해 현재 널리 이용되고 있다.
유기 발광소자는 정공주입 전극, 유기 발광층, 전자주입 전극을 갖는다. 유기 발광소자는 정공주입 전극으로부터 공급된 정공과 전자주입 전극으로부터 공급된 전자가 유기 발광층 내에서 결합되어 형성되는 여기자(exciton)가 기저 상태로 떨어지면서 발생시키는 에너지로 광을 생성한다.
특허공개 제2016-0034458호가 개시하고 있는 표시 장치를 보면, 제1 기판, 제1 기판 상에 배치되는 제1 전극, 제1 전극이 노출되는 제1 개구부를 갖는 화소 정의막, 제1 전극 상에 배치되는 유기 발광층, 유기 발광층 상에 배치되는 제2 전극, 제1 기판과 대향되게 배치되는 제2 기판, 제2 기판 상에 배치되고 제2 개구부를 갖는 블랙 매트릭스, 그리고 제2 개구부의 적어도 일부를 덮도록 배치되고 제1 기판을 향하여 돌출되는 렌즈(도광부) 등을 포함하고 있다.
특허공개 제2016-0034458호는 렌즈를 오목 렌즈, 볼록 렌즈 등으로 구성하고 있는데, 유기 발광층 방향의 렌즈 면이 곡면 형태를 이루고 있어, 유기 발광층에서 방출되는 광의 상당 부분이 렌즈에서 반사될 수 있고, 그 결과 표시 장치의 전방 휘도가 떨어질 수 있다.
또한, 특허공개 제2016-0034458호는 유기 발광층에서 렌즈로 입사된 광의 상당 부분이 렌즈의 측방으로 빠져나가 표시 장치의 전방 휘도를 더 떨어뜨릴 수 있다.
[선행기술문헌] 특허공개 제2016-0034458호
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
첫째, 유기 발광층에서 방출되는 광이 도광부 내에 최대로 입사되게 하고,
둘째, 도광부 내로 입사한 광이 도광부의 측방으로 빠져나가는 것을 최소화하며,
셋째, 필터 개구부를 통해 전방으로 방출되는 광량을 최대화하여 전방 휘도를 극대화할 수 있는, 표시 장치를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시 장치는 발광층, 필터, 도광부 등을 포함하여 구성할 수 있다.
발광층은 일측으로 광을 방출하는 발광 화소를 다수 구비할 수 있다.
필터는 발광층의 일측과 이격 대향할 수 있다. 필터는 발광 화소의 대응 위치에 필터 개구부를 다수 구비할 수 있다.
도광부는 일측이 필터 개구부에 결합하고 타측은 발광 화소의 방향으로 돌출 연장하되 연장 방향으로 가면서 폭이 감소할 수 있다. 도광부는 타측 단부를 평면 형태로 구성할 수 있다.
본 발명의 표시 장치에서, 도광부는 일측의 가장자리와 타측의 가장자리를 연결하는 측면을 직선 형태로 구성할 수 있다.
본 발명의 표시 장치에서, 도광부는 타측의 평면 단부를 발광 화소보다 같거나 크게 형성할 수 있다.
본 발명의 표시 장치에서, 필터 개구부는 발광 화소보다 크게 형성할 수 있다.
본 발명의 표시 장치에서, 도광부는 필터에 부착되는 광학 필름으로 구성할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는 접착층을 포함할 수 있다. 접착층은 일측이 발광층의 일측에 결합하고 타측은 도광부의 타측에 결합할 수 있다.
본 발명의 표시 장치에서, 접착층의 타측은 도광부의 타측 단부에 결합할 수 있다.
본 발명의 표시 장치에서, 도광부의 굴절률은 접착층의 굴절률보다 같거나 클 수 있다.
본 발명의 표시 장치에서, 필터와 접착층 사이의 갭에는 공기층을 포함할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는 도광부에 반사층을 결합할 수 있다. 반사층은 도광부의 일측 가장자리와 타측 가장자리를 연결하는 측면에 형성할 수 있다.
본 발명의 표시 장치에서, 반사층은 도광부보다 큰 굴절률을 가질 수 있다.
본 발명의 표시 장치에서, 도광부는 일측 가장자리와 타측의 가장자리를 연결하는 측면을 곡선 형태로 구성할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는 도광부의 곡선 측면에 결합하는 반사층을 포함할 수 있다.
본 발명의 표시 장치에서, 도광부의 곡선 측면에 결합하는 반사층은 도광부보다 큰 굴절률을 가질 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 표시 장치에 의하면, 발광 화소에 대향하는 도광부의 단부를 평면 형태로 구성함으로써 발광 화소에서 도광부로 입사하는 광량을 최대로 할 수 있다.
본 발명의 표시 장치에 의하면, 도광부의 측면을 직선 형태로 구성함으로써 도광부 내로 입사한 광이 도광부의 측면을 통해 외부로 빠져나가는 것을 최소화할 수 있고, 이를 통해 혼색 차단 효과를 높일 수 있다.
본 발명의 표시 장치에 의하면, 도광부의 측면에 도광부보다 굴절률이 높은 재질로 반사층을 형성함으로써 도광부 내로 입사한 광이 도광부 측면을 통해 밖으로 빠져나가는 것을 더 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 표시 장치에 의하면, 접착층을 이용함으로써 필터와 발광층의 결합이 용이하다. 이를 통해 필터와 발광층 사이에 공기층 영역을 최대로 할 수 있어, 도광부에서 광이 빠져나가는 것을 더 줄일 수 있다.
이러한 효과들을 통해, 본 발명의 표시 장치는 필터 개구부를 통해 전방으로 방출되는 광량을 최대화할 수 있고, 그 결과로서 전방 휘도를 최대로 할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 표시 장치의 제1 실시예를 도시하고 있다.
도 1b는 본 발명에 따른 표시 장치의 제1 실시예에서 광 경로를 예시하고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 표시 장치의 제2 실시예를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 표시 장치의 제3 실시예를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 표시 장치의 제4 실시예를 도시하고 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1a는 본 발명에 따른 표시 장치의 제1 실시예를 도시하고 있다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 제1 실시예의 표시 장치는 제1 기판(100), 발광층(200), 도광부(300), 필터(400), 제2 기판(500) 등을 포함하여 구성할 수 있다.
제1 기판(100)은 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등의 절연성 재질이나 스테인리스강 등의 금속성 재질로 구성할 수 있다.
발광층(200)은 일측으로 분할 광을 방출하는 것으로, 다수의 발광 화소를 구비할 수 있다. 발광층(200)은 구동층(210), 제1 전극(220), 유기 발광층(230), 제2 전극(240) 등을 포함할 수 있다.
구동층(210)은 발광 화소를 선택하는 스위칭 박막 트랜지스터, 선택된 발광 화소의 유기 발광층(230)에 전원을 인가하는 구동 박막 트랜지스터, 저장 전압을 구동 박막 트랜지스터를 통해 유기 발광층(230)으로 공급하는 축전 소자 등을 포함할 수 있다.
제1 전극(220), 유기 발광층(230), 제2 전극(240)은 구동층(210) 상에 차례로 적층될 수 있다. 제1 전극(220)은 정공을 주입하는 애노드(anode)일 수 있고, 유기 발광층(230)은 전압이 인가되면 광을 방출하는 발광 화소일 수 있으며, 제2 전극(240)은 전자를 주입하는 캐소드(cathode)일 수 있다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 표시 장치를 전면 발광형으로 구성하는 경우, 제 1전극(220)은 반사막으로, 제2 전극(240)은 투과막 또는 반투과막으로 하여, 유기 발광층(230)에서 생성된 광이 제2 전극(240)을 통과하여 제2 기판(500) 방향으로 방출되게 할 수 있다.
도광부(300)는 유기 발광층(230)에서 방출되는 광을 필터(400)의 필터 개구부(420)로 집광하는 것으로, 상측은 필터(400)에 필터 개구부(420)를 폐쇄하는 형태로 결합하고, 하측은 유기 발광층(230) 방향으로 돌출 연장할 수 있다.
도광부(300)는 하측 단부, 즉 유기 발광층(230)과 대향하는 면을 평면으로 구성할 수 있다. 이러한 하측 단부의 평면화를 통해, 유기 발광층(230)에서 방출된 광이 도광부(300)에 입사할 때, 광반사를 최소화할 수 있다. 또한, 도광부(300)는, 하측의 평면 단부를 발광 화소 즉 유기 발광층(230)과 같은 크기로 구성하거나 더 크게 형성하여, 유기 발광층(230)의 방출 광이 도광부(300)의 하단 평면에 전부 입사되게 할 수 있다.
도광부(300)는, 도 1a에 도시한 바와 같이, 상측에서 하측으로 가면서 폭이 감소하는 형태로 구성할 수 있다. 이러한 역사다리꼴 형태를 통해, 필터 개구부(420)를 유기 발광층(230)보다 크게 할 수 있고, 그 결과 유기 발광층(230)의 방출 광을 손실을 최소화하면서 필터 개구부(420)로 유도할 수 있다.
도광부(300)는 상측 가장자리와 하측 가장자리를 연결하는 측면을 직선 형태로 구성할 수 있다. 이러한 직선 측면을 통해, 입사 광을 필터 개구부(420)로 안내할 때 광이 도광부(300)의 측방을 통해 외부로 빠져나가는 것을 최소화할 수 있다.
도광부(300)는 1.1 ~ 1.6의 굴절률을 갖는 재질, 예를들어 아크릴(acrylic), 폴리이미드(polyimide), 폴리아마드(polyamide), 폴리메틸메타크릴레이트(poly (methyl methacrylate : PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate : PET) 또는 이들의 혼합물로 구성할 수 있다.
도광부(300)는 필터(400)에 부착되는 광학 필름으로 구성할 수 있다. 도광부(300)는 필터(400)에 접착층을 매개로 결합할 수 있다.
아래 표 1은 도광부(300)의 형상 변화에 따른 전방 광량값을 측정한 것이다.
실시예 비교예 1 비교예 2 기준예
형상
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
도광부 굴절률 1.5 1.5 1.5


없음
도광부 상단 폭
(R1, ㎛)		 15 15 15
도광부 중간 폭
(R2, ㎛)		 13 15 15
도광부 하단 폭
(R3, ㎛)		 10 10 15
전방 광량(%) 393 172 107 100
위 표 1에서 보듯이, 도광부(300)의 측면을 직선 형태의 역사다리꼴 형태로 구성할 경우(실시예), 도광부를 구비하지 않는 경우(기준예)와 비교하여, 전방 광량값이 4배까지 상승하는 것을 확인하였다.
또한, 위 표 1에서는, 도광부(300)의 측면을 전체적으로 경사지게 하는 경우(실시예)가 일부만 경사지게 하는 경우(비교예 1) 또는 경사지지 않는 경우(비교예 2)보다 전방 광량값이 각각 2배, 4배까지 차이가 나는 것을 확인할 수 있다.
필터(400)는 발광층(200)의 상측, 즉 광이 방출되는 방향에 이격 배치될 수 있다. 필터(400)는 유기 발광층(230)에 대응하는 위치에 필터 개구부(420)를 다수 구비하는 블랙 매트리스(410)로 구성할 수 있다. 블랙 매트리스(410)는 CrO나 CrOx 등과 같은 금속 산화물 또는 블랙 수지 등으로 구성할 수 있다. 유기 발광층(230)에서 광이 방출하는 각도는 보통 120~160°이고, 유기 발광층(230)과 도광부(300) 사이에 갭이 존재하여 빛샘 현상에 따른 광 손실이 발생하기 때문에, 필터 개구부(420)는 유기 발광층(230) 즉 발광 화소보다 크게 구성하는 것이 바람직할 수 있다.
필터(400)는 칼럼 스페이서(column spacer), 포토 스페이서(photo spacer) 등과 같은 스페이서(spacer)에 의해 발광층(200)과 간격을 형성 및 유지할 수 있다.
제2 기판(500)은 필터(400)의 상부에 결합하는 것으로, 제1 기판(100)과 동일한 재질, 예를들어 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 등의 절연성 재질로 구성할 수 있다. 제2 기판(500)은 필터(400), 즉 블랙 매트리스(410)로 입사된 외광을 흡수하여 외광 반사를 줄일 수 있다.
도 1b는 본 발명에 따른 표시 장치의 제1 실시예에서 광 경로를 예시하고 있다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 유기 발광층(230)에서 방출된 광은 도광부(300)의 하단으로 입사될 수 있다. 이 때, 도광부(300)의 하단은 유기 발광층(230)보다 크고 평면 형태로 구성되어 있어, 유기 발광층(230)의 방출 광은 반사광이 거의 없이 도광부(300)의 하단 평면에 입사될 수 있다.
도광부(300)에 입사된 광은 일부가 도광부(300)의 측방으로 이동할 수 있다. 이 때, 도광부(300)의 굴절률이 도광부(300) 외측, 즉 공기의 굴절률보다 크기 때문에, 측방으로 이동한 광은 도광부(300) 측면에서 반사되어 전방, 즉 필터 개구부(420)로 안내될 수 있다. 여기서, 도광부(300)는, 측면을 상측으로 가면서 폭이 증가하고 직선 형태를 이루고 있어, 도광부(300) 측면에서 광 반사율은 최대화될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 표시 장치의 제2 실시예를 도시하고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제2 실시예의 표시 장치는 접착층(700)을 포함할 수 있다.
접착층(700)은 하측이 발광층(200)의 상부에 결합하고 상측은 도광부(300)의 하측에 결합하여 발광층(200)과 도광부(300)를 지지할 수 있다. 접착층(700)은 도광부(300) 하측의 단부 평면에 결합할 수 있다.
접착층(700)은 발광층(200)과 필터(400) 사이에 공기층(600)을 형성하는데, 공기층(600) 영역이 가능한 클 수 있도록 접착층(700)의 두께는 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.
접착층(700)은 광학적 투명 레진(OCR) 등으로 구성할 수 있다. 접착층(700)은 반사율을 줄이기 위해 도광부(300)보다 굴절률이 작은 재질로 구성하는 것이 바람직할 수 있다.
아래 표 2는 접착층(700)의 높이에 따른 전방 광량값을 측정한 것이다. 아래 표에서 보듯이, 접착층(700)의 두께가 작을수록 전방 광량값이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 기준예
형상
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
도광부/접착층
굴절률		 1.5/1.48 1.5/1.48 1.5/1.48 없음/1.48
접착층 두께 10 25 50 50
도광부 상단 폭
(R1, ㎛)		 15

없음
도광부 중간 폭
(R2, ㎛)		 13
도광부 하단 폭
(R3, ㎛)		 10
전방 광량(%) 393 241 157 100
도 3은 본 발명에 따른 표시 장치의 제3 실시예를 도시하고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제3 실시예의 표시 장치는 반사층(800)을 포함할 수 있다.
반사층(800)은 도광부(300)의 상측 가장자리와 하측 가장자리를 연결하는 측면에 증착 등의 방법으로 형성할 수 있다.
반사층(800)은 도광부(300)보다 큰 굴절률, 예를들어 1.7~2.0의 굴절률을 갖는 재질로 형성할 수 있다. 반사층(800)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 등으로 형성할 수 있다.
아래 표 3은 반사층(800)의 추가 형성에 따른 전방 광량값을 측정한 것이다. 아래 표에서 보듯이, 도광부(300) 측면에 반사층(800)을 형성하면 전방 광량값이 크게 증가하는 것을 확인할 수 있다.
실시예 비교예 기준예
형상
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
접착층
두께(㎛)/굴절률		 10/1.48 10/1.48 50/1.48
도광부 굴절률 1.5 1.5 없음
반사층 굴절률 1.9 없음 없음
도광부 상단 폭
(R1, ㎛)		 15

없음
도광부 중간 폭
(R2, ㎛)		 13
도광부 하단 폭
(R3, ㎛)		 10
전방 광량(%) 404 393 100
도 4는 본 발명에 따른 표시 장치의 제4 실시예를 도시하고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제4 실시예의 표시 장치는, 도광부(300)의 측면을 곡선 형태로 구성할 수 있다. 도광부(300)의 측면을 곡선 형태로 구성하면, 도광부(300) 내의 광이 측면을 통해 외부로 빠져나가는 비율이 직선 형태의 측면에 비해 많을 수 있지만, 제4 실시예도 도광부(300)의 하단을 평면 형태로 구성하고 있어 종래기술과 비교해서는 전방 광량을 상당량 증가시킬 수 있다.
제4 실시예에서는, 제3 실시예와 같이 도광부(300)의 곡선 측면에 반사층(800)을 형성하여 도광부(300)의 측면을 통해 외부로 빠져나가는 광을 더 줄이는 것이 바람직할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 이러한 실시예는 다른 형태로 변형되거나 수정될 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의해 정해지므로, 그러한 변형이나 수정이 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
100 : 제1 기판 200 : 발광층
210 : 구동층 220 : 제1 전극
230 : 유기 발광층 240 : 제2 전극
300 : 도광부 400 : 필터
410 : 블랙 매트리스 420 : 필터 개구부
500 : 제2 기판 600 : 공기층
700 : 접착층 800 : 반사층

Claims (14)

  1. 일측에 광을 방출하는 발광 화소를 다수 구비하는 발광층;
    상기 발광층의 일측과 이격 대향하고, 상기 발광 화소의 대응 위치에 필터 개구부를 갖는 필터;
    일측은 상기 필터 개구부에 결합하고 타측은 상기 발광 화소의 방향으로 돌출 연장하되 연장 방향으로 가면서 폭이 감소하며, 상기 타측의 단부는 평면 형태로 구성되는 도광부를 포함하는, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도광부는
    상기 일측의 가장자리와 상기 타측의 가장자리를 연결하는 측면을 직선 형태로 구성하는, 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도광부는
    상기 타측의 평면 단부를 상기 발광 화소보다 같거나 크게 형성하는, 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 필터 개구부는 상기 발광 화소보다 큰, 표시 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도광부는
    상기 필터에 부착되는 광학 필름으로 구성되는, 표시 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    일측은 상기 발광층의 일측에 결합하고 타측은 상기 도광부의 타측에 결합하는 접착층을 포함하는, 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 접착층의 타측은
    상기 도광부의 타측의 평면 단부에 결합하는, 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 도광부의 굴절률은 상기 접착층의 굴절률보다 같거나 큰, 표시 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 갭은
    공기층을 포함하는, 표시 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도광부의 일측의 가장자리와 상기 도광부의 타측의 가장자리를 연결하는 측면에 결합하는 반사층을 포함하는, 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 반사층은
    상기 도광부보다 큰 굴절률을 갖는, 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 도광부는
    상기 일측의 가장자리와 상기 타측의 가장자리를 연결하는 측면을 곡선 형태로 구성하는, 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 도광부의 곡선 측면에 결합하는 반사층을 포함하는, 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 반사층은
    상기 도광부보다 큰 굴절률을 갖는, 표시 장치.
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