KR20210020187A - 표시 장치 - Google Patents

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KR20210020187A
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윤해영
박지련
최범락
허강욱
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

표시 장치는 화소 전극, 화소 전극 상에 배치되고 화소 전극의 적어도 일부를 노출하는 화소 개구를 가지는 화소 정의막, 화소 전극 상의 화소 개구에 배치되는 발광층, 발광층 상에 배치되는 대향 전극, 대향 전극 상에 배치되고 굴절 개구를 가지는 제1 굴절층, 그리고 제1 굴절층 상에 배치되고 제1 굴절층의 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가지는 제2 굴절층을 포함할 수 있다. 제1 굴절층의 저면에 대해 굴절 개구에 의해 노출된 제1 굴절층의 측면이 이루는 최대 경사각은 약 65도 이상이고 약 90도 이하일 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 광 효율이 개선된 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치는 광을 방출하는 유기 발광 소자를 이용하여 영상을 표시하는 자발광형 표시 장치이다. 유기 발광 소자는 대향하는 두 전극들 및 이들 사이에 형성되는 발광층을 포함할 수 있다. 유기 발광 표시 장치는 낮은 소비 전력, 높은 휘도, 높은 반응 속도 등의 특성을 가지므로 차세대 표시 장치로 주목 받고 있다.
이러한 유기 발광 표시 장치에 있어서, 발광층에서 생성된 광이 유기 발광 표시 장치의 정면 방향에 위치하는 사용자에게 향하도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 유기 발광 표시 장치의 발광층에서 생성된 광은 정면 방향 및 측면 방향을 포함하는 여러 방향들로 진행하므로, 사용자가 위치하는 정면 방향에서의 휘도가 낮아질 수 있다.
본 발명의 일 목적은 광 효율이 향상된 표시 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적이 이와 같은 목적들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 실시예들에 따른 표시 장치는 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 배치되고 상기 화소 전극의 적어도 일부를 노출하는 화소 개구를 가지는 화소 정의막, 상기 화소 전극 상의 상기 화소 개구에 배치되는 발광층, 상기 발광층 상에 배치되는 대향 전극, 상기 대향 전극 상에 배치되고 굴절 개구를 가지는 제1 굴절층, 그리고 상기 제1 굴절층 상에 배치되고 상기 제1 굴절층의 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가지는 제2 굴절층을 포함할 수 있다. 상기 제1 굴절층의 저면에 대해 상기 굴절 개구에 의해 노출된 상기 제1 굴절층의 측면이 이루는 최대 경사각은 약 65도 이상이고 약 90도 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 굴절층의 상기 측면에는 언더컷이 형성되지 않을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 굴절 개구는 상기 화소 개구에 중첩할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광층에서 방출된 광은 상기 제1 굴절층의 상기 측면에서 전반사될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 굴절률과 상기 제1 굴절률의 차이는 약 0.15 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 굴절률은 약 1.5이고, 상기 제2 굴절률은 약 1.65 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 굴절층의 상면은 평탄할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 굴절 개구는 평면상 상기 화소 개구의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 대향 전극과 상기 제1 굴절층 사이에 배치되고, 평탄한 상면을 가지는 박막 봉지층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 박막 봉지층과 상기 제1 굴절층 사이에 배치되는 감지층을 더 포함하고, 상기 제1 굴절층은 상기 감지층을 덮을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 표시 장치는 상기 제2 굴절층 상에 배치되는 편광층을 더 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 실시예들에 따른 표시 장치는 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 배치되고 상기 화소 전극의 적어도 일부를 노출하는 화소 개구를 가지는 화소 정의막, 상기 화소 전극 상의 상기 화소 개구에 배치되는 발광층, 상기 발광층 상에 배치되는 대향 전극, 상기 대향 전극 상에 배치되고 상기 화소 개구에 중첩하는 굴절 개구를 가지는 제1 굴절층, 그리고 상기 제1 굴절층 상에 배치되고 상기 제1 굴절층의 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가지는 제2 굴절층을 포함할 수 있다. 상기 제2 굴절률과 상기 제1 굴절률의 차이는 약 0.15 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 굴절률은 약 1.5이고, 상기 제2 굴절률은 약 1.65 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 굴절 개구는 상기 화소 개구에 중첩할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광층에서 방출된 광은 상기 제1 굴절층의 상기 측면에서 전반사될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 굴절층은 포토레지스트를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 굴절층은 아크릴 수지를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 굴절층은 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 및 티타늄 산화물 중 적어도 하나와 실록산을 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 실시예들에 따른 표시 장치는 발광 소자, 상기 발광 소자를 둘러싸는 화소 정의막, 상기 발광 소자 및 상기 화소 정의막 상에 배치되고 상기 화소 정의막에 중첩하는 제1 굴절층, 그리고 상기 제1 굴절층 상에 배치되고 상기 발광 소자 및 상기 화소 정의막에 중첩하며 상기 제1 굴절층의 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가지는 제2 굴절층을 포함할 수 있다. 상기 제1 굴절층의 저면에 대해 상기 제1 굴절층의 측면이 이루는 최대 경사각은 약 65도 이상이고 약 90도 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광 소자에서 방출된 광은 상기 제1 굴절층의 상기 측면에서 전반사될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 굴절률과 상기 제1 굴절률의 차이는 약 0.15 이상일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 굴절층의 측면의 최대 경사각이 약 65도 이상이고 90도 이하이거나, 제2 굴절층의 제2 굴절률과 제1 굴절층의 제1 굴절률의 차이가 약 0.15 이상일 수 있고, 이에 따라, 표시 장치의 정면 광 효율이 향상될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과가 전술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 화소를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 화소에 포함된 서브 화소를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 2를 I-I' 선, II-II' 선, 및 III-III' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 굴절층 및 제2 굴절층을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 제1 굴절층 및 제2 굴절층을 확대한 단면도이다.
도 7은 비교예에 따른 제1 굴절층 및 제2 굴절층을 나타내는 단면도이다.
도 8은 서브 화소들에서의 평면상 화소 정의막의 화소 개구와 제1 굴절층의 굴절 개구 사이의 간격에 따른 정면 광 효율을 나타내는 그래프이다.
도 9는 제1 서브 화소에서의 제2 굴절층의 제2 굴절률에 따른 정면 광 효율을 나타내는 그래프이다.
도 10은 제2 서브 화소에서의 제2 굴절층의 제2 굴절률에 따른 정면 광 효율을 나타내는 그래프이다.
도 11은 제3 서브 화소에서의 제2 굴절층의 제2 굴절률에 따른 정면 광 효율을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 보다 상세하게 설명한다. 첨부된 도면들 상의 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호들을 사용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치는 복수의 화소들(PX)을 포함할 수 있다. 화소들(PX)은 행 방향 및 열 방향을 따라 행렬(matrix) 형태로 배열될 수 있다. 화소(PX)는 색 표시를 위해 평면상 표시 영역이 구획되어 정의되는 단일 영역을 의미하고, 하나의 화소(PX)는 다른 화소와 서로 독립적인 색을 표시할 수 있는 최소 단위일 수 있다. 표시 장치는 복수의 화소들(PX)로부터 각각 방출되는 광들로 형성되는 영상을 표시할 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 장치에 포함된 화소(PX)를 나타내는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 각 화소(PX)는 복수의 서브 화소들을 포함할 수 있다. 서브 화소들은 제1 서브 화소(SPX1), 제2 서브 화소(SPX2), 및 제3 서브 화소(SPX3)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 각 화소(PX)는 하나의 제1 서브 화소(SPX1), 두 개의 제2 서브 화소들(SPX2), 및 하나의 제3 서브 화소(SPX3)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 내지 제3 서브 화소들(SPX1, SPX2, SPX3)은 펜타일 매트릭스(pentile matrix) 형상으로 배열될 수 있다. 그러나, 각 화소(PX)에 포함된 서브 화소들의 개수는 이에 한정되지 아니하고, 다른 실시예에 있어서, 각 화소(PX)는 하나의 제1 서브 화소(SPX1), 하나의 제2 서브 화소(SPX2), 및 하나의 제3 서브 화소(SPX3)를 포함할 수도 있다. 이 경우, 제1 내지 제3 서브 화소들(SPX1, SPX2, SPX3)은 스트라이프(stripe) 형상으로 배열될 수 있다.
제1 서브 화소(SPX1), 제2 서브 화소(SPX2), 및 제3 서브 화소(SPX3)는 서로 다른 색의 광을 방출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 서브 화소(SPX1), 제2 서브 화소(SPX2), 및 제3 서브 화소(SPX3)는 각각 적색 광을 방출하는 적색 서브 화소, 녹색 광을 방출하는 녹색 서브 화소, 및 청색 광을 방출하는 청색 서브 화소일 수 있다. 각 화소(PX)는 제1 서브 화소(SPX1), 제2 서브 화소(SPX2), 및 제3 서브 화소(SPX3) 각각에서 방출되는 광의 휘도를 개별적으로 조정하여 다양한 색상의 광을 방출할 수 있다. 이에 따라, 표시 장치는 복수의 화소들(PX)로부터 방출되는 다양한 색상의 광들로 형성되는 컬러 영상을 표시할 수 있다.
도 3은 도 2의 화소(PX)에 포함된 서브 화소(SPX)를 나타내는 회로도이다. 도 3에 도시된 서브 화소(SPX)는 도 2의 제1 서브 화소(SPX1), 제2 서브 화소(SPX2), 및 제3 서브 화소(SPX3) 중 어느 하나일 수 있다.
도 3을 참조하면, 서브 화소(SPX)는 게이트선(GL), 데이터선(DL), 제1 전원(ELVDD), 및 제2 전원(ELVSS)에 전기적으로 연결될 수 있다. 게이트선(GL)은 행 방향을 따라 연장되고, 데이터선(DL)은 열 방향을 따라 연장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 전원(ELVDD)의 전압 레벨은 제2 전원(ELVSS)의 전압 레벨보다 높을 수 있다. 서브 화소(SPX)는 게이트선(GL)과 데이터선(DL)이 교차하는 부분에 배치될 수 있고, 서브 화소(SPX)는 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)으로부터 각각 게이트 신호 및 데이터 신호를 전송 받을 수 있다. 서브 화소(SPX)는 상기 게이트 신호 및 상기 데이터 신호에 기초하여 광을 방출할 수 있다.
서브 화소(SPX)는 회로 소자(CE) 및 발광 소자(EE)를 포함할 수 있다. 회로 소자(CE)는 상기 게이트 신호 및 상기 데이터 신호에 기초하여 구동 전류를 생성할 수 있고, 상기 구동 전류를 발광 소자(EE)에 제공할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 회로 소자(CE)는 제1 트랜지스터(TR1), 제2 트랜지스터(TR2), 및 커패시터(CAP)를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 다른 실시예에 있어서, 회로 소자(CE)는 3 개 이상의 트랜지스터들 및/또는 2 개 이상의 커패시터들을 포함할 수도 있다.
제1 트랜지스터(TR1)는 게이트선(GL)에 연결된 게이트 전극, 데이터선(DL)에 연결된 소스 전극, 그리고 제1 노드(N1)에 연결된 드레인 전극을 가질 수 있다. 제2 트랜지스터(TR2)는 제1 노드(N1)에 연결된 게이트 전극, 제1 전원(ELVDD)에 연결된 소스 전극, 그리고 발광 소자(EE)에 연결된 드레인 전극을 가질 수 있다. 커패시터(CAP)는 제1 노드(N1)에 연결된 제1 커패시터 전극 및 제1 전원(ELVDD)에 연결된 제2 커패시터 전극을 가질 수 있다.
발광 소자(EE)는 회로 소자(CE)로부터 제공받은 상기 구동 전류에 기초하여 광을 방출할 수 있다. 발광 소자(EE)는 제2 트랜지스터(TR2)에 연결된 양극(anode) 및 제2 전원(ELVSS)에 연결된 음극(cathode)을 가질 수 있다.
제1 트랜지스터(TR1)가 게이트선(GL)으로부터 전송된 상기 게이트 신호에 의해 턴 온되는 경우, 제1 트랜지스터(TR1)는 데이터선(DL)으로부터 전송된 상기 데이터 신호를 제1 노드(N1)에 전송할 수 있다. 제2 트랜지스터(TR2)는 커패시터(CAP)에 저장된 제1 전원(ELVDD)과 제1 노드(N1) 사이의 전압에 기초하여 구동 전류를 생성하고, 발광 소자(EE)에 상기 구동 전류를 제공할 수 있다. 발광 소자(EE)는 상기 구동 전류에 기초하여 발광할 수 있다.
도 4는 도 2를 I-I' 선, II-II' 선, 및 III-III' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 표시 장치의 화소(PX)는 기판(100), 제1 내지 제3 회로 소자들(CE1, CE2, CE3), 제1 내지 제3 발광 소자들(EE1, EE2, EE3), 박막 봉지층(300), 감지층(400), 제1 굴절층(510), 제2 굴절층(520), 편광층(600), 및 윈도우(700)를 포함할 수 있다. 제1 서브 화소(SPX1)는 제1 회로 소자(CE1) 및 이에 전기적으로 연결된 제1 발광 소자(EE1)를 포함하고, 제2 서브 화소(SPX2)는 제2 회로 소자(CE2) 및 이에 전기적으로 연결된 제2 발광 소자(EE2)를 포함하며, 제3 서브 화소(SPX3)는 제3 회로 소자(CE3) 및 이에 전기적으로 연결된 제3 발광 소자(EE3)를 포함할 수 있다. 제1 회로 소자(CE1), 제2 회로 소자(CE2), 및 제3 회로 소자(CE3) 각각은 트랜지스터(TR)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 트랜지스터(TR)는 도 3에 도시된 제2 트랜지스터(TR2)일 수 있다. 도 4에는 도시되어 있지 않으나, 제1 회로 소자(CE1), 제2 회로 소자(CE2), 및 제3 회로 소자(CE3) 각각은 제1 트랜지스터(TR1) 및 커패시터(CAP)를 더 포함할 수 있다.
기판(100)은 유리, 석영, 플라스틱 등을 포함하는 절연성 기판일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 기판(100)은 가요성 기판일 수 있다. 이 경우, 기판(100)은, 예를 들면, 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸 메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리에틸렌　테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN) 등과 같은 고분자 수지로 형성될 수 있다.
기판(100) 상에는 버퍼층(110)이 배치될 수 있다. 버퍼층(110)은 기판(100)을 통해 침투하는 산소, 수분 등과 같은 불순물을 차단할 수 있다. 또한, 버퍼층(110)은 기판(100)의 상부에 평탄한 면을 제공할 수 있다. 버퍼층(110)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 등을 포함하는 무기 절연층일 수 있다. 선택적으로, 버퍼층(110)은 생략될 수 있다.
버퍼층(110) 상에는 반도체층(120)이 배치될 수 있다. 반도체층(120)은 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 산화물 반도체 등으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 반도체층(120)이 다결정 실리콘으로 형성되는 경우, 반도체층(120)은 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역과, 채널 영역의 양 측으로 불순물이 도핑되어 형성되는 소스 영역 및 드레인 영역을 포함할 수 있다. 이 경우, 도핑되는 불순물은 붕소(B)와 같은 P형 불순물이며, 주로 B2H6가 사용될 수 있다. 이러한 불순물은 트랜지스터의 종류에 따라 달라질 수 있다. 본 실시예에서 트랜지스터(TR)로 P형 불순물을 사용한 PMOS 구조의 트랜지스터가 사용되었으나, 트랜지스터(TR)가 이에 한정되는 것은 아니고, 트랜지스터(TR)로 NMOS 구조 또는 CMOS 구조의 트랜지스터가 사용될 수도 있다.
반도체층(120) 상에는 제1 절연층(130)이 배치될 수 있다. 제1 절연층(130)은 반도체층(120)을 덮으며 버퍼층(110) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연층(130)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 등을 포함하는 무기 절연층일 수 있다.
제1 절연층(130) 상에는 게이트 전극(140)이 배치될 수 있다. 게이트 전극(140)은 반도체층(120)의 상기 채널 영역과 중첩할 수 있다. 게이트 전극(140)은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(140) 상에는 제2 절연층(150)이 배치될 수 있다. 제2 절연층(150)은 게이트 전극(140)을 덮으며 제1 절연층(130) 상에 배치될 수 있다. 제2 절연층(150)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 등을 포함하는 무기 절연층일 수 있다.
제2 절연층(150) 상에는 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)이 배치될 수 있다. 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)은 제1 절연층(130) 및 제2 절연층(150)을 관통하는 접촉 구멍들을 통해 각각 반도체층(120)의 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역에 접촉할 수 있다. 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등으로 형성될 수 있다. 반도체층(120), 게이트 전극(140), 소스 전극(161), 및 드레인 전극(162)은 트랜지스터(TR)를 형성할 수 있다.
소스 전극(161) 및 드레인 전극(162) 상에는 평탄화막(170)이 배치될 수 있다. 평탄화막(170)은 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)을 덮으며 제2 절연층(150) 상에 배치될 수 있다. 평탄화막(170)은 소스 전극(161) 및 드레인 전극(162)의 상부에 평탄한 면을 제공할 수 있다. 평탄화막(170)은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에스테르계 수지 등을 포함하는 유기 절연층 및/또는 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물 등을 포함하는 무기 절연층을 포함할 수 있다.
평탄화막(170) 상에는 제1 발광 소자(EE1), 제2 발광 소자(EE2), 및 제3 발광 소자(EE3)가 배치될 수 있다. 제1 발광 소자(EE1)는 제1 화소 전극(181), 제1 발광층(201), 및 제1 대향 전극(211)을 포함하고, 제2 발광 소자(EE2)는 제2 화소 전극(182), 제2 발광층(202), 및 제2 대향 전극(212)을 포함하며, 제3 발광 소자(EE3)는 제3 화소 전극(183), 제3 발광층(203), 및 제3 대향 전극(213)을 포함할 수 있다.
평탄화막(170) 상에는 제1 화소 전극(181), 제2 화소 전극(182), 및 제3 화소 전극(183)이 배치될 수 있다. 제1 화소 전극(181), 제2 화소 전극(182), 및 제3 화소 전극(183)은 평탄화막(170)에 형성된 접촉 구멍들을 통해 제1 회로 소자(CE1), 제2 회로 소자(CE2), 및 제3 회로 소자(CE3)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 내지 제3 화소 전극들(181, 182, 183)은 제1 내지 제3 서브 화소들(SPX1, SPX2, SPX3)에 각각 개별적으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 제1 내지 제3 화소 전극들(181, 182, 183)은 서로 분리될 수 있다.
제1 화소 전극(181), 제2 화소 전극(182), 및 제3 화소 전극(183) 상에는 화소 정의막(190)이 배치될 수 있다. 화소 정의막(190)은 제1 화소 전극(181), 제2 화소 전극(182), 및 제3 화소 전극(183)을 덮으면서 평탄화막(170) 상에 형성될 수 있다. 화소 정의막(190)은 폴리이미드(polyimide, PI), 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane, HMDSO) 등과 같은 유기물을 포함할 수 있다.
화소 정의막(190)은 제1 화소 전극(181)의 적어도 일부, 제2 화소 전극(182)의 적어도 일부, 및 제3 화소 전극(183)의 적어도 일부를 각각 노출하는 제1 화소 개구(POP1), 제2 화소 개구(POP2), 및 제3 화소 개구(POP3)를 가질 수 있다. 예를 들면, 제1 화소 개구(POP1), 제2 화소 개구(POP2), 및 제3 화소 개구(POP3)는 제1 화소 전극(181)의 중앙부, 제2 화소 전극(182)의 중앙부, 및 제3 화소 전극(183)의 중앙부를 각각 노출하고, 화소 정의막(190)은 제1 화소 전극(181)의 주변부, 제2 화소 전극(182)의 주변부, 및 제3 화소 전극(183)의 주변부를 덮을 수 있다. 화소 정의막(190)은 제1 화소 개구(POP1), 제2 화소 개구(POP2), 및 제3 화소 개구(POP3)를 가짐으로써 제1 내지 제3 서브 화소들(SPX1, SPX2, SPX3)을 정의하는 역할을 할 수 있다.
제1 화소 개구(POP1)의 크기, 제2 화소 개구(POP2)의 크기, 및 제3 화소 개구(POP3)의 크기는 서로 상이할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 화소 개구(POP2)의 크기는 제1 화소 개구(POP1)의 크기보다 작고, 제3 화소 개구(POP3)의 크기는 제1 화소 개구(POP1)의 크기보다 클 수 있다.
제1 화소 전극(181) 상의 제1 화소 개구(POP1) 내에는 제1 발광층(201)이 배치되고, 제2 화소 전극(182) 상의 제2 화소 개구(POP2) 내에는 제2 발광층(202)이 배치되며, 제3 화소 전극(183) 상의 제3 화소 개구(POP3) 내에는 제3 발광층(203)이 배치될 수 있다. 제1 발광층(201), 제2 발광층(202), 및 제3 발광층(203) 각각은 유기 발광 물질 및 양자점 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유기 발광 물질은 저분자 유기 화합물 또는 고분자 유기 화합물을 포함할 수 있다. 상기 저분자 유기 화합물은 구리 프탈로사이아닌(copper phthalocyanine), 다이페닐벤지딘(N,N'-diphenylbenzidine), 트리 하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-(8-hydroxyquinoline)aluminum) 등을 포함할 수 있고, 상기 고분자 유기 화합물은 폴리에틸렌다이옥시티오펜(poly(3,4-ethylenedioxythiophene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리페닐렌비닐렌(poly-phenylenevinylene), 폴리플루오렌(polyfluorene) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 양자점은 II-VI족 화합물, III-V족 화합물, IV-VI족 화합물, IV족 원소, IV족 화합물, 및 이들의 조합을 포함하는 코어를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 양자점은 상기 코어 및 상기 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다. 상기 쉘은 상기 코어의 화학적 변성을 방지하여 반도체 특성을 유지하기 위한 보호층의 역할 및 상기 양자점에 전기 영동 특성을 부여하기 위한 충전층(charging layer)의 역할을 수행할 수 있다.
제1 발광층(201), 제2 발광층(202), 및 제3 발광층(203)은 서로 다른 색의 광을 방출할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 발광층(201), 제2 발광층(202), 및 제3 발광층(203)은 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광을 각각 방출할 수 있다.
제1 발광층(201), 제2 발광층(202), 및 제3 발광층(203) 상에는 제1 대향 전극(211), 제2 대향 전극(212), 및 제3 대향 전극(213)이 각각 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 대향 전극들(211, 212, 213)은 제1 내지 제3 서브 화소들(SPX1, SPX2, SPX3)에 공통적으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 제1 내지 제3 대향 전극들(211, 212, 213)은 서로 연결될 수 있다.
제1 발광층(201)에서 생성된 광은 제1 화소 전극(181)으로부터 제1 대향 전극(211)을 향하는 방향으로 방출되고, 제2 발광층(202)에서 생성된 광은 제2 화소 전극(182)으로부터 제2 대향 전극(212)을 향하는 방향으로 방출되며, 제3 발광층(203)에서 생성된 광은 제3 화소 전극(183)으로부터 제3 대향 전극(213)을 향하는 방향으로 방출될 수 있다. 이 경우, 제1 화소 전극(181), 제2 화소 전극(182), 및 제3 화소 전극(183) 각각은 반사막으로 형성되고, 제1 대향 전극(211), 제2 대향 전극(212), 및 제3 대향 전극(213) 각각은 반투과막 또는 투과막으로 형성될 수 있다. 상기 반사막 및 상기 반투과막은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 금(Au), 칼슘(Ca), 리튬(Li), 크롬(Cr), 및 알루미늄(Al) 중 하나 이상의 금속 또는 상기 금속의 합금을 포함할 수 있다. 두께에 따라 상기 반사막과 상기 반투과막으로 구분될 수 있고, 상기 반투과막은 약 200 nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 상기 투과막은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 아연 산화물(ZnO), 인듐 산화물(In2O3) 등을 포함할 수 있다.
화소 정의막(190)은 제1 내지 제3 화소 전극들(181, 182, 183) 각각의 주변부를 덮고, 제1 내지 제3 화소 개구들(POP1, POP2, POP3) 내에는 제1 내지 제3 발광층들(201, 202, 203) 및 제1 내지 제3 대향 전극들(211, 212, 213)이 각각 배치될 수 있다. 이에 따라, 화소 정의막(190)은 제1 내지 제3 발광 소자들(EE1, EE2, EE3)을 둘러쌀 수 있다. 일 실시예에 있어서, 화소 정의막(190)은 평면상 제1 내지 제3 서브 화소들(SPX1, SPX2, SPX3)을 둘러싸는 격자 형상을 가질 수 있다.
제1 대향 전극(211), 제2 대향 전극(212), 및 제3 대향 전극(213) 상에는 박막 봉지층(300)이 배치될 수 있다. 박막 봉지층(300)은 제1 내지 제3 발광 소자들(EE1, EE2, EE3)을 덮어서 외부의 수분, 산소 등과 같은 불순물로부터 제1 내지 제3 발광 소자들(EE1, EE2, EE3)을 보호할 수 있다. 박막 봉지층(300)은 적어도 하나의 무기 봉지층 및 적어도 하나의 유기 봉지층을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 박막 봉지층(300)은 제1 무기 봉지층(310), 유기 봉지층(320), 및 제2 무기 봉지층(330)을 포함할 수 있다.
제1 무기 봉지층(310)은 제1 대향 전극(211), 제2 대향 전극(212), 및 제3 대향 전극(213) 상에 배치될 수 있다. 제1 무기 봉지층(310)은 알루미늄 산화물(Al2O3), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiO2) 등을 포함할 수 있다. 제1 무기 봉지층(310)은 제1 내지 제3 대향 전극들(211, 212, 213)의 프로파일을 따라 형성될 수 있다.
제1 무기 봉지층(310) 상에는 유기 봉지층(320)이 배치될 수 있다. 유기 봉지층(320)은 에폭시, 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 등을 포함할 수 있다. 유기 봉지층(320)은 평탄한 상면을 가질 수 있고, 이에 따라, 유기 봉지층(320)은 제1 내지 제3 발광 소자들(EE1, EE2, EE3) 상부를 평탄화하는 역할을 할 수 있다.
유기 봉지층(320) 상에는 제2 무기 봉지층(330)이 배치될 수 있다. 제2 무기 봉지층(330)은 유기 봉지층(320)을 덮으면서 제1 무기 봉지층(310) 상에 형성될 수 있다. 제2 무기 봉지층(330)의 가장자리는 제1 무기 봉지층(310)의 가장자리와 접촉할 수 있다. 제2 무기 봉지층(330)은 알루미늄 산화물(Al2O3), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiO2) 등을 포함할 수 있다. 제2 무기 봉지층(330)은 평탄한 상면을 가지는 유기 봉지층(320) 상에 형성되므로 상부에 평탄한 면을 제공할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 무기 봉지층(330)은 제1 무기 봉지층(310)과 실질적으로 같은 물질을 포함할 수 있다.
박막 봉지층(300) 상에는 감지층(400)이 배치될 수 있다. 감지층(400)은 외부 물체가 감지층(400)에 접촉하거나 접근하는 것 등과 같은 외부 입력을 감지할 수 있다. 예를 들면, 감지층(400)은 정전 용량 방식으로 상기 외부 입력을 감지할 수 있다.
감지층(400)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등과 같은 저저항 금속을 포함하거나, 은 나노와이어(silver nanowire), 탄소 나노튜브(carbon nanotube) 등과 같은 도전성 나노 물질을 포함할 수 있다. 감지층(400)은 화소 정의막(190)에 중첩하고, 제1 내지 제3 발광층들(201, 202, 203)에 중첩하지 않을 수 있다. 이에 따라, 제1 내지 제3 발광층들(201, 202, 203)에서 방출된 광이 감지층(400)에 의해 영향을 받는 것이 감소되거나 실질적으로 방지될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 감지층(400)은 외부 입력에 대응하는 감지 신호를 감지 구동부에 출력하는 감지 전극 및 상기 감지 구동부로부터 구동 신호를 수신하는 구동 전극을 포함할 수 있다. 예를 들면, 감지층(400)의 일부는 상기 감지 전극일 수 있고, 감지층(400)의 다른 일부는 상기 구동 전극일 수 있다.
감지층(400) 상에는 제1 굴절층(510)이 배치될 수 있다. 제1 굴절층(510)은 감지층(400)을 덮으면서 박막 봉지층(300) 상에 형성될 수 있다. 제1 굴절층(510)은 상대적으로 낮은 굴절률인 제1 굴절률을 가질 수 있다.
제1 굴절층(510)은 제1 굴절 개구(ROP1), 제2 굴절 개구(ROP2), 및 제3 굴절 개구(ROP3)를 가질 수 있다. 제1 굴절 개구(ROP1), 제2 굴절 개구(ROP2), 및 제3 굴절 개구(ROP3)는 제1 화소 개구(POP1), 제2 화소 개구(POP2), 및 제3 화소 개구(POP3)에 각각 중첩할 수 있다. 이 경우, 제1 굴절층(510)은 화소 정의막(190)에 중첩할 수 있다. 예를 들면, 제1 굴절층(510)은 평면상 화소 정의막(190)에 중첩하는 격자 형상을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 굴절 개구들(ROP1, ROP2, ROP3)은 박막 봉지층(300)의 상면을 노출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 굴절 개구(ROP1)는 평면상 제1 화소 개구(POP1)의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 가지고, 제2 굴절 개구(ROP2)는 평면상 제2 화소 개구(POP2)의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 가지며, 제3 굴절 개구(ROP3)는 평면상 제3 화소 개구(POP3)의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 굴절 개구(ROP1)의 크기, 제2 굴절 개구(ROP2)의 크기, 및 제3 굴절 개구(ROP3)의 크기는 각각 제1 화소 개구(POP1)의 크기, 제2 화소 개구(POP2)의 크기, 및 제3 화소 개구(POP3)의 크기보다 클 수 있다. 이 경우, 제1 굴절 개구(ROP1)의 가장자리, 제2 굴절 개구(ROP2)의 가장자리, 및 제3 굴절 개구(ROP3)의 가장자리는 각각 제1 화소 개구(POP1)의 가장자리, 제2 화소 개구(POP2)의 가장자리, 및 제3 화소 개구(POP3)의 가장자리를 둘러쌀 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 다른 실시예에 있어서, 제1 굴절 개구(ROP1)의 크기, 제2 굴절 개구(ROP2)의 크기, 및 제3 굴절 개구(ROP3)의 크기는 각각 제1 화소 개구(POP1)의 크기, 제2 화소 개구(POP2)의 크기, 및 제3 화소 개구(POP3)의 크기보다 작을 수도 있다. 이 경우, 제1 화소 개구(POP1)의 가장자리, 제2 화소 개구(POP2)의 가장자리, 및 제3 화소 개구(POP3)의 가장자리는 각각 제1 굴절 개구(ROP1)의 가장자리, 제2 굴절 개구(ROP2)의 가장자리, 및 제3 굴절 개구(ROP3)의 가장자리를 둘러쌀 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 굴절층(510)은 포토레지스트를 포함할 수 있다. 감지층(400)이 배치된 박막 봉지층(300) 상에 포토레지스트를 도포하고 이를 노광 및 현상으로 패터닝한 후에 광경화 등을 이용하여 제1 내지 제3 굴절 개구들(ROP1, ROP2, ROP3)을 가지는 제1 굴절층(510)이 형성될 수 있다. 상기 광경화를 통해 제1 굴절층(510)의 내화학성이 증가하고, 제1 굴절층(510)에서 생성되는 아웃 가스가 감소할 수 있다.
제1 굴절층(510) 상에는 제2 굴절층(520)이 배치될 수 있다. 제2 굴절층(520)은 제1 굴절층(510)을 덮으면서 박막 봉지층(300) 상에 형성될 수 있다. 제2 굴절층(520)은 상대적으로 높은 굴절률인 제2 굴절률을 가질 수 있다.
제2 굴절층(520)은 제1 굴절층(510)의 제1 내지 제3 굴절 개구들(ROP1, ROP2, ROP3)을 채울 수 있다. 이 경우, 제2 굴절층(520)은 제1 내지 제3 발광 소자들(EE1, EE2, EE3) 및 화소 정의막(190)에 중첩할 수 있다. 제2 굴절층(520)의 상면(520E)은 실질적으로 평탄할 수 있다. 이에 따라, 제2 굴절층(520)은 이의 상부에 배치되는 편광층(600)에 평탄한 면을 제공할 수 있다.
제2 굴절층(520)의 제2 굴절률은 제1 굴절층(510)의 제1 굴절률보다 클 수 있다. 이에 따라, 제1 굴절층(510)과 제2 굴절층(520) 사이의 계면에서 광이 굴절될 수 있다. 제2 굴절률이 제1 굴절률보다 크기 때문에, 제2 굴절층(520)에 입사된 표시 장치의 측면 방향을 향하는 광이 제1 굴절층(510)과 제2 굴절층(520) 사이의 계면에서 굴절 또는 반사되어 표시 장치의 정면 방향으로 출사될 수 있다. 이에 따라, 표시 장치의 정면 광 효율이 증가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 굴절층(510)은 상대적으로 낮은 굴절률을 가지는 물질인, 예를 들면, 아크릴 수지를 포함할 수 있다. 또한, 제2 굴절층(520)은 상대적으로 높은 굴절률을 가지기 위하여, 예를 들면, 지르코늄 산화물(ZrOx), 알루미늄 산화물(AlOx), 및 티타늄 산화물(TiOx) 중 적어도 하나와 실록산(siloxane)을 포함할 수 있다.
제2 굴절층(520) 상에는 편광층(600)이 배치될 수 있다. 편광층(600)은 표시 장치의 외광 반사를 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 외광이 편광층(600)을 통과하여 편광층(600) 하부(예를 들면, 제1 내지 제3 대향 전극들(211, 212, 213))에서 반사된 후에 다시 편광층(600)을 통과하는 경우에, 편광층(600)을 2 회 통과함에 따라 상기 외광의 위상이 바뀔 수 있다. 이에 따라, 반사광의 위상이 편광층(600)으로 진입하는 입사광의 위상과 달라짐으로써 소멸 간섭이 발생할 수 있고, 외광 반사가 감소됨으로써 표시 장치의 시인성이 향상될 수 있다.
편광층(600) 상에는 윈도우(700)가 배치될 수 있다. 윈도우(700)는 외부의 충격으로부터 표시 장치의 구성들을 보호하고, 표시 장치의 표시 면을 제공할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 윈도우(700)는 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸 메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES), 폴리에틸렌　테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN) 등과 같은 고분자 수지, 유리 등을 포함할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 굴절층(510)의 측면의 경사각에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 굴절층(510) 및 제2 굴절층(520)을 나타내는 단면도이다. 도 5에 도시된 굴절 개구(ROP)는 도 4의 제1 굴절 개구(ROP1), 제2 굴절 개구(ROP2), 및 제3 굴절 개구(ROP3) 중 어느 하나일 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 굴절층(510)은 박막 봉지층(300)의 상면에 접하는 저면(510L) 및 굴절 개구(ROP)에 의해 노출된 측면(510S)을 가질 수 있다. 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)은 일정한 경사각을 이룰 수 있다. 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 경사각은 측면(510S)의 하부에서 상부로 갈수록 변할 수 있다. 포토레지스트를 포함하는 제1 굴절층(510)의 형성 과정에서 제1 굴절층(510)이 리플로우(reflow)될 수 있고, 이에 따라, 제1 굴절층(510)의 측면(510S)의 하부 및 상부 각각은 단면상 곡선 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 경사각은 하부에서 상부로 갈수록 점차 증가하다가 일정한 지점에서부터 점차 감소할 수 있다. 이 경우, 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)은 상기 일정한 지점에서 최대 경사각(θ)을 가질 수 있다.
제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각(θ)은 약 65도 이상이고 약 90도 이하일 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(EE1, EE2, EE3)의 발광층(201, 202, 203)에서 방출된 광은 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에서 전반사될 수 있다.
도 6은 도 5의 제1 굴절층(510) 및 제2 굴절층(520)을 확대한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제2 굴절층(520)에 입사되어 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에서 전반사되는 광은 입사각(θI)과 반사각(θR)을 가질 수 있다. 이 경우, 반사의 법칙에 의해 입사광(LI)의 입사각(θI)과 반사광(LR)의 반사각(θR)은 같을 수 있다.
반사광(LR)이 표시 장치의 정면 방향으로 출사되는 경우, 반사광(LR)은 제1 굴절층(510)의 저면(510L)과 직각을 이루고 제1 굴절층(510)의 측면(510S)의 법선은 제1 굴절층(510)의 측면(510S)과 직각을 이루기 때문에, 반사광(LR)의 반사각(θR)은 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각(θ)과 같을 수 있다.
제1 굴절층(510)의 측면(510S)은 제1 굴절층(510)과 제2 굴절층(520) 사이의 계면으로, 제2 굴절층(520)에 입사되는 모든 입사광이 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에서 전반사되는 것은 아니다. 굴절률이 큰 매질에서 굴절률이 작은 매질로 광이 입사할 때, 입사광의 입사각이 커짐에 따라 굴절광의 굴절각도 커지고, 굴절각이 90도가 될 때의 입사각을 임계각(θC)이라고 한다. 다시 말해, 제2 굴절층(520)에 입사되는 입사광 중에서 임계각(θC) 이상의 각도를 갖는 입사광만이 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에서 전반사될 수 있다.
예를 들면, 제1 굴절층(510)의 제1 굴절률(N1)이 약 1.5이고, 제2 굴절층(520)의 제2 굴절률(N2)이 약 1.65인 경우에 임계각(θC)은 하기의 수학식으로 계산될 수 있다.
[수학식]
Figure pat00001
상기 수학식을 통해 계산된 임계각(θC)은 약 65.38도이다. 이에 따라, 제1 굴절층(510)의 제1 굴절률(N1)이 약 1.5이고, 제2 굴절층(520)의 제2 굴절률(N2)이 약 1.65이며, 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각(θ)이 약 65도 이상인 경우에, 제2 굴절층(520)에 입사된 광이 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에서 전반사되어 표시 장치의 정면 방향으로 출사될 수 있다. 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각이 약 65도보다 작은 경우에, 제2 굴절층(520)에 입사된 광이 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에서 전반사되지 않을 수 있고, 이에 따라, 표시 장치의 정면 방향으로 출사되지 않을 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각(θ)이 약 65도 이상이므로, 제2 굴절층(520)에 입사된 광이 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에서 전반사되어 표시 장치의 정면 방향으로 출사되고, 표시 장치의 정면 광 효율이 증가할 수 있다.
제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각(θ)이 약 90도 이하임에 따라, 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에는 언더컷(under-cut)이 형성되지 않을 수 있다. 다시 말해, 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각(θ)은 둔각이 아닐 수 있다.
도 7은 비교예에 따른 제1 굴절층 및 제2 굴절층을 나타내는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 비교예에 따른 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에는 언더컷이 형성될 수 있다. 이러한 언더컷은 제1 굴절층(510)의 형성 과정에서 제1 굴절층(510)을 패터닝하는데 사용되는 식각 물질이 박막 봉지층(300)과 제1 굴절층(510) 사이에 침투하면서 형성될 수 있다. 이에 따라, 비교예에 있어서, 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각(Φ)이 약 90도보다 클 수 있다. 다시 말해, 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각(Φ)이 둔각일 수 있다. 이 경우, 제2 굴절층(520)에 입사된 광이 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에서 굴절되거나 반사되어 표시 장치의 측면 방향으로 출사되고, 이에 따라, 표시 장치의 정면 광 효율이 감소될 수 있다.
도 8은 서브 화소들(SPX1, SPX2, SPX3)에서의 평면상 화소 정의막(190)의 화소 개구(POP1, POP2, POP3)와 제1 굴절층(510)의 굴절 개구(ROP1, ROP2, ROP3) 사이의 간격에 따른 정면 광 효율을 나타내는 그래프이다. 도 8에서 그래프의 가로축은 도 2에 도시된 화소 개구(POP1, POP2, POP3)와 굴절 개구(ROP1, ROP2, ROP3) 사이의 평면상 간격(D1, D2, D3)을 나타내고, 그래프의 세로축은 제1 굴절층(510)이 존재하지 않는 경우의 정면 광 효율에 대한 제1 굴절층(510)이 존재하는 경우의 정면 광 효율을 나타낸다. 여기서, 간격이 음수인 것은 굴절 개구(ROP1, ROP2, ROP3)의 크기가 화소 개구(POP1, POP2, POP3)의 크기보다 작은 것을 의미하고, 간격이 양수인 것은 굴절 개구(ROP1, ROP2, ROP3)의 크기가 화소 개구(POP1, POP2, POP3)의 크기보다 큰 것을 의미한다. 도 8에서 점선들은 본 발명의 실시예에 따라 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각(θ)이 약 85도인 경우의 정면 광 효율을 나타내고, 실선들은 비교예에 따라 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에 언더컷이 형성된 경우(예를 들면, 최대 경사각(Φ)이 90도보다 큰 경우)의 정면 광 효율을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에 언더컷이 형성되는 경우에 서브 화소들(SPX1, SPX2, SPX3)에서의 정면 광 효율이 감소할 수 있다. 구체적으로, 언더컷이 형성되는 경우에 제1 서브 화소(SPX1)에서의 정면 광 효율은 언더컷이 형성되지 않는 경우에 제1 서브 화소(SPX1)에서의 정면 광 효율보다 낮고, 언더컷이 형성되는 경우에 제2 서브 화소(SPX2)에서의 정면 광 효율은 언더컷이 형성되지 않는 경우에 제2 서브 화소(SPX2)에서의 정면 광 효율보다 낮으며, 언더컷이 형성되는 경우에 제3 서브 화소(SPX3)에서의 정면 광 효율은 언더컷이 형성되지 않는 경우에 제3 서브 화소(SPX3)에서의 정면 광 효율보다 낮다. 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에 언더컷이 형성되지 않는 경우와 비교하여 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에 언더컷이 형성되는 경우에 정면 광 효율이 평균적으로 약 4% 정도 감소할 수 있다. 이에 따라, 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각(θ)이 약 65도 이상이고 약 90도 이하인 경우에, 발광 소자(EE1, EE2, EE3)의 발광층(201, 202, 203)에서 방출된 광이 제1 굴절층(510)의 측면(510S)에서 전반사되어 표시 장치의 정면 방향으로 출사되고, 표시 장치의 정면 광 효율이 증가할 수 있다.
이하, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 굴절층(520)의 제2 굴절률과 제1 굴절층(510)의 제1 굴절률의 차이에 대해 설명한다.
제2 굴절층(520)의 제2 굴절률과 제1 굴절층(510)의 제1 굴절률의 차이는 약 0.15 이상일 수 있다. 다시 말해, 제2 굴절률에서 제1 굴절률을 감산한 값이 약 0.15 이상일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 굴절률은 약 1.5이고, 제2 굴절률은 약 1.65 이상일 수 있다.
도 9는 제1 서브 화소(SPX1)에서의 제2 굴절층(520)의 제2 굴절률에 따른 정면 광 효율을 나타내는 그래프이다. 도 10은 제2 서브 화소(SPX2)에서의 제2 굴절층(520)의 제2 굴절률에 따른 정면 광 효율을 나타내는 그래프이다. 도 11은 제3 서브 화소(SPX3)에서의 제2 굴절층(520)의 제2 굴절률에 따른 정면 광 효율을 나타내는 그래프이다. 여기서, 제1 굴절층(510)의 제1 굴절률은 1.5이고, 제1 굴절층(510)의 저면(510L)에 대해 제1 굴절층(510)의 측면(510S)이 이루는 최대 경사각(θ)은 약 85도이다.
도 9를 참조하면, 제2 굴절률이 증가함에 따라 제1 서브 화소(SPX1)에서의 정면 광 효율이 달라질 수 있다. 다시 말해, 제2 굴절률과 제1 굴절률의 차이가 증가함에 따라 제1 서브 화소(SPX1)에서의 정면 광 효율이 달라질 수 있다. 제2 굴절률이 약 1.65인 경우에 그래프가 급격하게 꺾일 수 있고, 제2 굴절률이 약 1.7인 경우에 정면 광 효율이 최대값을 가질 수 있다. 다시 말해, 제2 굴절률과 제1 굴절률의 차이가 약 0.15인 경우에 그래프가 급격하게 꺾일 수 있다. 이에 따라, 제2 굴절률이 약 1.65 이상인 것이 바람직할 수 있다. 다시 말해, 제2 굴절률과 제1 굴절률의 차이가 약 0.15 이상인 것이 바람직할 수 있다. 제2 굴절률이 약 1.65보다 작은 경우에 제1 서브 화소(SPX1)에서의 정면 광 효율이 급격하게 저하되기 때문이다.
도 10을 참조하면, 제2 굴절률이 증가함에 따라 제2 서브 화소(SPX2)에서의 정면 광 효율이 달라질 수 있다. 제2 굴절률이 약 1.65인 경우에 그래프가 급격하게 꺾일 수 있고, 제2 굴절률이 약 1.8인 경우에 정면 광 효율이 최대값을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 굴절률이 약 1.65 이상인 것이 바람직할 수 있다. 제2 굴절률이 약 1.65보다 작은 경우에 제2 서브 화소(SPX2)에서의 정면 광 효율이 급격하게 저하되기 때문이다.
도 11을 참조하면, 제2 굴절률이 증가함에 따라 제3 서브 화소(SPX3)에서의 정면 광 효율이 달라질 수 있다. 제2 굴절률이 약 1.65인 경우에 그래프가 급격하게 꺾일 수 있고, 제2 굴절률이 약 1.7인 경우에 정면 광 효율이 최대값을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 굴절률이 약 1.65 이상인 것이 바람직할 수 있다. 제2 굴절률이 약 1.65보다 작은 경우에 제3 서브 화소(SPX3)에서의 정면 광 효율이 급격하게 저하되기 때문이다.
도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 서브 화소들(SPX1, SPX2, SPX3)에서 제2 굴절률과 제1 굴절률이 차이가 약 0.15인 경우(예를 들면, 제1 굴절률이 약 1.5이고, 제2 굴절률이 약 1.65인 경우)를 전후로 정면 광 효율이 급격하게 달라질 수 있다. 이에 따라, 제2 굴절률과 제1 굴절률의 차이가 약 0.15 미만인 경우(예를 들면, 제1 굴절률이 약 1.5이고, 제2 굴절률이 약 1.65 미만인 경우)와 비교하여 제2 굴절률과 제1 굴절률의 차이가 약 0.15 이상(예를 들면, 제1 굴절률이 약 1.5이고, 제2 굴절률이 약 1.65 이상인 경우)인 경우에 표시 장치의 정면 광 효율이 급격하게 증가될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 표시 장치는 컴퓨터, 노트북, 휴대폰, 스마트폰, 스마트패드, 피엠피(PMP), 피디에이(PDA), MP3 플레이어 등에 포함되는 표시 장치에 적용될 수 있다.
이상, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 표시 장치에 대하여 도면들을 참조하여 설명하였지만, 설시한 실시예들은 예시적인 것으로서 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다.
181: 제1 화소 전극 182: 제2 화소 전극
183: 제3 화소 전극 190: 화소 정의막
201: 제1 발광층 202: 제2 발광층
203: 제3 발광층 211: 제1 대향 전극
212: 제2 대향 전극 213: 제3 대향 전극
300: 박막 봉지층 510: 제1 굴절층
520: 제2 굴절층 600: 편광층
POP1: 제1 화소 개구 POP2: 제2 화소 개구
POP3: 제3 화소 개구 ROP1: 제1 굴절 개구
ROP2: 제2 굴절 개구 ROP3: 제3 굴절 개구

Claims (21)

  1. 화소 전극;
    상기 화소 전극 상에 배치되고, 상기 화소 전극의 적어도 일부를 노출하는 화소 개구를 가지는 화소 정의막;
    상기 화소 전극 상의 상기 화소 개구에 배치되는 발광층;
    상기 발광층 상에 배치되는 대향 전극;
    상기 대향 전극 상에 배치되고, 굴절 개구를 가지는 제1 굴절층; 및
    상기 제1 굴절층 상에 배치되고, 상기 제1 굴절층의 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가지는 제2 굴절층을 포함하고,
    상기 제1 굴절층의 저면에 대해 상기 굴절 개구에 의해 노출된 상기 제1 굴절층의 측면이 이루는 최대 경사각은 65도 이상이고 90도 이하인, 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 굴절층의 상기 측면에는 언더컷이 형성되지 않는, 표시 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 굴절 개구는 상기 화소 개구에 중첩하는, 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 발광층에서 방출된 광은 상기 제1 굴절층의 상기 측면에서 전반사되는, 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 굴절률과 상기 제1 굴절률의 차이는 0.15 이상인, 표시 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 굴절률은 1.5이고, 상기 제2 굴절률은 1.65 이상인, 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 굴절층의 상면은 평탄한, 표시 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 굴절 개구는 평면상 상기 화소 개구의 형상과 동일한 형상을 가지는, 표시 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 대향 전극과 상기 제1 굴절층 사이에 배치되고, 평탄한 상면을 가지는 박막 봉지층을 더 포함하는, 표시 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 박막 봉지층과 상기 제1 굴절층 사이에 배치되는 감지층을 더 포함하고,
    상기 제1 굴절층은 상기 감지층을 덮는, 표시 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 굴절층 상에 배치되는 편광층을 더 포함하는, 표시 장치.
  12. 화소 전극;
    상기 화소 전극 상에 배치되고, 상기 화소 전극의 적어도 일부를 노출하는 화소 개구를 가지는 화소 정의막;
    상기 화소 전극 상의 상기 화소 개구에 배치되는 발광층;
    상기 발광층 상에 배치되는 대향 전극;
    상기 대향 전극 상에 배치되고, 상기 화소 개구에 중첩하는 굴절 개구를 가지는 제1 굴절층; 및
    상기 제1 굴절층 상에 배치되고, 상기 제1 굴절층의 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가지는 제2 굴절층을 포함하고,
    상기 제2 굴절률과 상기 제1 굴절률의 차이는 0.15 이상인, 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 굴절률은 1.5이고, 상기 제2 굴절률은 1.65 이상인, 표시 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 굴절 개구는 상기 화소 개구에 중첩하는, 표시 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 발광층에서 방출된 광은 상기 제1 굴절층의 상기 측면에서 전반사되는, 표시 장치.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 굴절층은 포토레지스트를 포함하는, 표시 장치.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 굴절층은 아크릴 수지를 포함하는, 표시 장치.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 굴절층은 지르코늄 산화물, 알루미늄 산화물, 및 티타늄 산화물 중 적어도 하나와 실록산을 포함하는, 표시 장치.
  19. 발광 소자;
    상기 발광 소자를 둘러싸는 화소 정의막;
    상기 발광 소자 및 상기 화소 정의막 상에 배치되고, 상기 화소 정의막에 중첩하는 제1 굴절층; 및
    상기 제1 굴절층 상에 배치되고, 상기 발광 소자 및 상기 화소 정의막에 중첩하며, 상기 제1 굴절층의 제1 굴절률보다 큰 제2 굴절률을 가지는 제2 굴절층을 포함하고,
    상기 제1 굴절층의 저면에 대해 상기 제1 굴절층의 측면이 이루는 최대 경사각은 65도 이상이고 90도 이하인, 표시 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 발광 소자에서 방출된 광은 상기 제1 굴절층의 상기 측면에서 전반사되는, 표시 장치.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 제2 굴절률과 상기 제1 굴절률의 차이는 0.15 이상인, 표시 장치.
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