KR20210031114A - 유기발광표시장치 - Google Patents

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KR20210031114A
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광표시장치는 서브픽셀 및 투과부를 포함하는 기판, 상기 기판과 대향하는 대향기판, 및 상기 기판과 상기 대향기판 사이에 개재된 유기발광 다이오드 및 광을 투과 또는 차단하는 광제어소자를 포함하며, 상기 유기발광 다이오드는 상기 서브픽셀과 중첩하고, 상기 광제어소자는 상기 투과부와 중첩할 수 있다.

Description

유기발광표시장치{ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 유기발광표시장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 두께의 증가 없이 명실 명암비를 향상시킬 수 있는 유기발광표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 표시장치 분야는 부피가 큰 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT)을 대체하는, 얇고 가벼우며 대면적이 가능한 평판 표시장치(Flat Panel Display Device: FPD)로 급속히 변화해 왔다. 평판 표시장치에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED), 그리고 전기영동표시장치(Electrophoretic Display Device: ED) 등이 있다.
이 중 유기발광표시장치는 스스로 발광하는 자발광 소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 특히, 유기발광표시장치는 유연한(flexible) 플렉서블 기판 위에도 형성할 수 있을 뿐 아니라, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)이나 무기 전계발광(EL) 디스플레이에 비해 낮은 전압에서 구동이 가능하고 전력 소모가 비교적 적으며, 색감이 뛰어나다는 장점이 있다.
최근에는 표시장치의 전면에서 후면을 투과하여 볼 수 있는 투명 표시장치가 개발되고 있다. 예를 들어, 투명 유기발광표시장치는 광을 발광하는 서브픽셀 및 외광이 투과하는 투과부로 이루어져 투명 표시장치를 구현한다. 투명 표시장치는 후면의 광이 투과하기 때문에 명실 명암비가 낮을 수 있다. 따라서, 투명 표시장치의 명실 명암비를 향상시키기 위한 연구가 계속되고 있다.
본 발명은 두께의 증가 없이 투명 표시장치의 명실 명암비를 향상시킬 수 있는 유기발광표시장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기발광표시장치는 서브픽셀 및 투과부를 포함하는 기판, 상기 기판과 대향하는 대향기판, 및 상기 기판과 상기 대향기판 사이에 개재된 유기발광 다이오드 및 광을 투과 또는 차단하는 광제어소자를 포함하며, 상기 유기발광 다이오드는 상기 서브픽셀과 중첩하고, 상기 광제어소자는 상기 투과부와 중첩할 수 있다.
상기 유기발광 다이오드는 상기 투과부와 비중첩할 수 있다.
상기 서브픽셀과 중첩하며 상기 유기발광 다이오드에 연결된 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
상기 서브픽셀과 중첩하는 상기 대향기판의 일면에 위치하는 컬러필터 및 블랙 매트릭스를 더 포함할 수 있다.
상기 광제어소자는, 상기 기판 상에 위치하는 하부전극, 상기 기판과 대향하는 상기 대향기판의 일면에 위치하는 상부전극, 및 상기 상부 배향막과 상기 하부 배향막 사이에 위치하는 광제어층을 포함할 수 있다.
상기 기판과 대향하는 상기 대향기판의 일면에 서로 이격하여 배치된 제1 보조전극 및 제2 보조전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 보조전극은 상기 하부전극과 연결되고, 상기 제2 보조전극은 상기 상부전극과 연결될 수 있다.
상기 기판과 대향하는 상기 대향기판의 일면에 상기 하부전극을 향해 돌출된 격벽을 더 포함할 수 있다.
상기 격벽을 따라 상기 제1 보조전극과 상기 하부전극을 연결하는 연결전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 보조전극과 상기 제2 보조전극은 상기 투과부를 사이에 두고 서로 이격하여 위치하며, 상기 투과부를 따라 나란하게 연장될 수 있다.
상기 격벽은 상기 투과부와 중첩할 수 있다.
상기 제1 보조전극과 상기 제2 보조전극은 상기 블랙 매트릭스의 하면에 위치할 수 있다.
상기 광제어층은 전기변색물질 또는 고분자 네트워크 액정(PNLC)일 수 있다.
상기 광제어소자는, 상기 하부전극 상에 위치하는 하부 배향막, 및 상기 하부전극과 대향하는 상기 상부전극의 일면에 위치하는 상부 배향막을 더 포함할 수 있다.
상기 광제어층은 고분자 네트워크 액정(PNLC) 또는 동적 산란 액정(DSLC)일 수 있다.
상기 격벽은 도트형 또는 폐루프형으로 이루어질 수 있다.
상기 격벽과 상기 하부전극 사이에 위치하는 도전성 접착제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 유기발광표시장치는 기판과 대향기판 사이에 유기발광 다이오드와 광을 투과 또는 차단할 수 있는 광제어소자를 함께 포함할 수 있다. 따라서, 표시장치의 두께의 증가 없이 광제어소자를 구비하여 명실 명암비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 유기발광표시장치는 투과부에 광제어소자를 형성함으로써, 투과부의 개구율 및 투과율 손실을 최소화하면서 광제어소자를 통해 명실 명암비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자의 각 전극들에 보조전극을 형성함으로써, 광제어소자의 전극들의 전압 강하를 방지하여 구동 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자의 광제어층을 폐루프형의 격벽 내에 형성함으로써, 유기발광 다이오드의 광 특성에 영향을 미치지 않는 이점이 있다.
도 1은 유기발광표시장치의 개략적인 블록도.
도 2는 서브픽셀의 개략적인 회로 구성도.
도 3은 서브픽셀의 상세 회로 구성 예시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치의 서브픽셀들과 투과부의 레이아웃을 나타낸 평면도.
도 5는 도 4의 절취선 A-A'에 따른 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치의 또 다른 예를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광표시장치를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광표시장치를 나타낸 또 다른 단면도.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광표시장치를 나타낸 평면도.
도 10은 도 9의 절취선 B-B'에 따른 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
본 발명에 따른 표시장치는 유리 기판 또는 플렉서블 기판 상에 표시소자가 형성된 표시장치이다. 표시장치의 예로, 유기발광표시장치, 액정표시장치, 전기영동표시장치 등이 사용 가능하나, 본 발명에서는 유기발광표시장치를 예로 설명한다. 유기발광표시장치는 애노드인 제1 전극과 캐소드인 제2 전극 사이에 유기물로 이루어진 유기막층을 포함한다. 따라서, 제1 전극으로부터 공급받는 정공과 제2 전극으로부터 공급받는 전자가 유기막층 내에서 결합하여 정공-전자쌍인 여기자(exciton)를 형성하고, 여기자가 바닥상태로 돌아오면서 발생하는 에너지에 의해 발광하는 자발광 표시장치이다.
본 발명에 따른 표시장치는 탑 에미션(top emission) 구조의 유기발광표시장치이다. 탑 에미션 구조의 유기발광표시장치는 발광층에서 발광된 광이 상부에 위치한 투명한 제2 전극을 투과하여 방출되는 구조이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다.
도 1은 유기발광표시장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 서브픽셀의 개략적인 회로 구성도이며, 도 3은 서브픽셀의 상세 회로 구성 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유기발광표시장치에는 영상 처리부(110), 타이밍 제어부(120), 데이터 구동부(130), 스캔 구동부(140) 및 표시 패널(150)이 포함된다.
영상 처리부(110)는 외부로부터 공급된 데이터 신호(DATA)와 더불어 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 출력한다. 영상 처리부(110)는 데이터 인에이블 신호(DE) 외에도 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 중 하나 이상을 출력할 수 있으나 이 신호들은 설명의 편의상 생략 도시한다.
타이밍 제어부(120)는 영상 처리부(110)로부터 데이터 인에이블 신호(DE) 또는 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 등을 포함하는 구동신호와 더불어 데이터 신호(DATA)를 공급받는다. 타이밍 제어부(120)는 구동신호에 기초하여 스캔 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 출력한다.
데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 타이밍 제어부(120)로부터 공급되는 데이터 신호(DATA)를 샘플링하고 래치하여 감마 기준전압으로 변환하여 출력한다. 데이터 구동부(130)는 데이터 라인들(DL1 ~ DLn)을 통해 데이터 신호(DATA)를 출력한다. 데이터 구동부(130)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성될 수 있다.
스캔 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔 신호를 출력한다. 스캔 구동부(140)는 게이트 라인들(GL1 ~ GLm)을 통해 스캔 신호를 출력한다. 스캔 구동부(140)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되거나 표시 패널(150)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 형성된다.
표시 패널(150)은 데이터 구동부(130) 및 스캔 구동부(140)로부터 공급된 데이터 신호(DATA) 및 스캔 신호에 대응하여 영상을 표시한다. 표시 패널(150)은 영상을 표시할 수 있도록 동작하는 서브픽셀들(SP)을 포함한다.
서브픽셀들(SP)은 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀을 포함하거나 백색 서브픽셀, 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀을 포함한다. 서브픽셀들(SP)은 발광 특성에 따라 하나 이상 다른 발광 면적을 가질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브픽셀에는 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DR), 커패시터(Cst), 보상회로(CC) 및 유기 발광다이오드(OLED)가 포함된다.
스위칭 트랜지스터(SW)는 제1 게이트 라인(GL1)을 통해 공급된 스캔신호에 응답하여 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 데이터 신호가 커패시터(Cst)에 데이터 전압으로 저장되도록 스위칭 동작한다. 구동 트랜지스터(DR)는 커패시터(Cst)에 저장된 데이터 전압에 따라 전원 라인(EVDD)(고전위전압)과 캐소드 전원 라인(EVSS)(저전위전압) 사이로 구동 전류가 흐르도록 동작한다. 유기발광다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(DR)에 의해 형성된 구동 전류에 따라 빛을 발광하도록 동작한다.
보상회로(CC)는 구동 트랜지스터(DR)의 문턱전압 등을 보상하기 위해 서브픽셀 내에 추가된 회로이다. 보상회로(CC)는 하나 이상의 트랜지스터로 구성된다. 보상회로(CC)의 구성은 외부 보상 방법에 따라 매우 다양한바 이에 대한 예시를 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 보상회로(CC)에는 센싱 트랜지스터(ST)와 센싱 라인(VREF)(또는 레퍼런스라인)이 포함된다. 센싱 트랜지스터(ST)는 구동 트랜지스터(DR)의 소스 전극과 유기발광다이오드(OLED)의 애노드 전극 사이(이하 센싱노드)에 접속된다. 센싱 트랜지스터(ST)는 센싱 라인(VREF)을 통해 전달되는 초기화전압(또는 센싱전압)을 구동 트랜지스터(DR)의 센싱 노드에 공급하거나 구동 트랜지스터(DR)의 센싱 노드 또는 센싱 라인(VREF)의 전압 또는 전류를 센싱할 수 있도록 동작한다.
스위칭 트랜지스터(SW)는 데이터 라인(DL)에 소스 전극 또는 드레인 전극이 연결되고, 구동 트랜지스터(DR)의 게이트 전극에 소스 전극 또는 드레인 전극 중 나머지 하나가 연결된다. 구동 트랜지스터(DR)는 전원 라인(EVDD)에 소스 전극 또는 드레인 전극이 연결되고 유기발광다이오드(OLED)의 애노드인 제1 전극에 소스 전극 또는 드레인 전극 중 나머지 하나가 연결된다. 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DR)의 게이트 전극에 하부전극이 연결되고 유기발광다이오드(OLED)의 애노드 전극에 상부전극이 연결된다. 유기발광다이오드(OLED)는 구동 트랜지스터(DR)의 소스 또는 드레인 전극 중 나머지 하나에 제1 전극이 연결되고 제2 전원 라인(EVSS)에 캐소드 전극인 제2 전극이 연결된다. 센싱 트랜지스터(ST)는 센싱 라인(VREF)에 소스 전극 또는 드레인 전극이 연결되고 센싱 노드인 유기발광다이오드(OLED)의 제1 전극 및 구동 트랜지스터(DR)의 소스 또는 드레인 전극 중 나머지 하나에 소스 전극 또는 드레인 전극 중 나머지 하나가 연결된다.
센싱 트랜지스터(ST)의 동작 시간은 외부 보상 알고리즘(또는 보상 회로의 구성)에 따라 스위칭 트랜지스터(SW)와 유사/동일하거나 다를 수 있다. 일례로, 스위칭 트랜지스터(SW)는 제1 게이트 라인(GL1)에 게이트 전극이 연결되고, 센싱 트랜지스터(ST)는 제2 게이트 라인(GL2)에 게이트 전극이 연결될 수 있다. 이 경우, 제1 게이트 라인(GL1)에는 스캔 신호(Scan)가 전달되고 제2 게이트 라인(GL2)에는 센싱 신호(Sense)가 전달된다. 다른 예로, 스위칭 트랜지스터(SW)의 게이트 전극에 연결된 제1 게이트 라인(GL1)과 센싱 트랜지스터(ST)의 게이트 전극에 연결된 제2 게이트 라인(GL2)은 공통으로 공유하도록 연결될 수 있다.
센싱 라인(VREF)은 데이터 구동부에 연결될 수 있다. 이 경우, 데이터 구동부는 실시간, 영상의 비표시기간 또는 N 프레임(N은 1 이상 정수) 기간 동안 서브픽셀의 센싱 노드를 센싱하고 센싱결과를 생성할 수 있게 된다. 한편, 스위칭 트랜지스터(SW)와 센싱 트랜지스터(ST)는 동일한 시간에 턴온될 수 있다. 이 경우, 데이터 구동부의 시분할 방식에 의거 센싱 라인(VREF)을 통한 센싱 동작과 데이터 신호를 출력하는 데이터 출력 동작은 상호 분리(구분) 된다.
이 밖에, 센싱결과에 따른 보상 대상은 디지털 형태의 데이터신호, 아날로그 형태의 데이터신호 또는 감마 등이 될 수 있다. 그리고 센싱결과를 기반으로 보상신호(또는 보상전압) 등을 생성하는 보상 회로는 데이터 구동부의 내부, 타이밍 제어부의 내부 또는 별도의 회로로 구현될 수 있다.
기타, 도 3에서는 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DR), 커패시터(Cst), 유기발광다이오드(OLED), 센싱 트랜지스터(ST)를 포함하는 3T(Transistor)1C(Capacitor) 구조의 서브픽셀을 일례로 설명하였지만, 보상회로(CC)가 추가된 경우 3T2C, 4T2C, 5T1C, 6T2C 등으로 구성될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치의 서브픽셀들과 투과부의 레이아웃을 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 4의 절취선 A-A'에 따른 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치는 표시장치의 전면에서 후면을 투과하여 볼 수 있는 투명 표시장치이다. 투명 유기발광표시장치는 광을 발광하는 제1 내지 제4 서브픽셀(SPn1~SPn4) 및 외광이 투과하는 투과부(TA)를 포함한다.
제1 내지 제4 서브픽셀(SPn1~SPn4)은 하나의 행에 2개의 서브픽셀이 배치되어 2개의 열로 구성되어 총 4개의 서브픽셀이 하나의 픽셀을 구성한다. 제1 내지 제4 서브픽셀(SPn1~SPn4)은 적색(R), 백색(W), 청색(B) 및 녹색(G)을 각각 방출하여, 하나의 픽셀(P)이 된다. 그러나 서브픽셀들의 배치 순서는 발광재료, 발광면적, 보상회로의 구성(또는 구조) 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 서브픽셀들은 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G)이 하나의 픽셀(P)이 될 수도 있다.
투과부(TA)는 제1 내지 제4 서브픽셀(SPn1~SPn4) 각각의 일측에 배치된다. 예를 들어, 제1 서브픽셀(SPn1)과 제3 서브픽셀(SPn3)의 좌측에 투과부(TA)가 배치되고 제2 서브픽셀(SPn2)과 제4 서브픽셀(SPn4)의 우측에 투과부(TA)가 배치된다.
구체적으로 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치는 기판(200)이 위치한다. 기판(200)은 제2 서브픽셀(SPn2)과 투과부(TA)를 포함한다. 먼저, 제2 서브픽셀(SPn2)에 대해 설명한 후 투과부(TA)에 대해 설명하기로 한다.
제2 서브픽셀(SPn2)의 기판(200) 상에 제1 버퍼층(205)이 위치한다. 기판(200)은 유리, 플라스틱 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 제1 버퍼층(205)은 기판(200)에서 유출되는 알칼리 이온 등과 같은 불순물로부터 후속 공정에서 형성되는 박막트랜지스터를 보호하는 역할을 한다. 제1 버퍼층(205)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있다.
제1 버퍼층(205) 상에 광차단층(210)이 위치한다. 광차단층(210)은 외부의 광이 입사되는 것을 차단하여 박막 트랜지스터에서 광전류가 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 광차단층(210)은 광흡수율과 도전성이 우수한 MoTi로 이루어질 수 있다. 광차단층(210) 상에 제2 버퍼층(215)이 위치한다. 제2 버퍼층(215)은 제1 버퍼층(205)과 동일하게 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있다.
제2 버퍼층(215) 상에 반도체층(220)이 위치한다. 반도체층(220)은 실리콘 반도체나 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 실리콘 반도체는 비정질 실리콘 또는 결정화된 다결정 실리콘을 포함할 수 있다. 여기서, 다결정 실리콘은 이동도가 높아(100㎠/Vs 이상), 에너지 소비 전력이 낮고 신뢰성이 우수하여, 구동 소자용 게이트 드라이버 및/또는 멀티플렉서(MUX)에 적용하거나 화소 내 구동 TFT에 적용할 수 있다. 한편, 산화물 반도체는 오프-전류가 낮으므로, 온(On) 시간이 짧고 오프(Off) 시간을 길게 유지하는 스위칭 TFT에 적합하다. 또한, 오프 전류가 작으므로 화소의 전압 유지 기간이 길어서 저속 구동 및/또는 저 소비 전력을 요구하는 표시장치에 적합하다. 또한, 반도체층(220)은 p형 또는 n형의 불순물을 포함하는 드레인 영역 및 소스 영역을 포함하고 이들 사이에 채널을 포함한다.
반도체층(220) 상에 게이트 절연막(225)이 위치한다. 게이트 절연막(225)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있다. 게이트 절연막(225) 상에 상기 반도체층(220)의 일정 영역, 즉 채널과 대응되는 위치에 게이트 전극(230)이 위치한다. 게이트 전극(230)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진다. 또한, 게이트 전극(230)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 다중층일 수 있다. 예를 들면, 게이트 전극(230)은 몰리브덴/알루미늄-네오디뮴 또는 몰리브덴/알루미늄의 2중층일 수 있다.
게이트 전극(230) 상에 게이트 전극(230)을 절연시키는 층간 절연막(235)이 위치한다. 층간 절연막(235)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있다. 층간 절연막(235) 상에 드레인 전극(240)과 소스 전극(245)이 위치한다. 드레인 전극(240)과 소스 전극(245)은 콘택홀들(237)을 통해 각각 반도체층(210)에 연결된다. 드레인 전극(240)과 소스 전극(245)은 단일층 또는 다중층으로 이루어질 수 있으며, 드레인 전극(240)과 소스 전극(245)이 단일층일 경우에는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 드레인 전극(240)과 소스 전극(245)이 다중층일 경우에는 몰리브덴/알루미늄-네오디뮴의 2중층, 티타늄/알루미늄/티타늄, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 또는 몰리브덴/알루미늄-네오디뮴/몰리브덴의 3중층으로 이루어질 수 있다. 따라서, 반도체층(220), 게이트 전극(230), 드레인 전극(240) 및 소스 전극(245)을 포함하는 구동 트랜지스터(DR)가 구성된다.
구동 트랜지스터(DR)를 포함하는 기판(200) 상에 패시베이션막(250)이 위치한다. 패시베이션막(250)은 하부의 소자를 보호하는 절연막으로, 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 다중층일 수 있다. 패시베이션막(250) 상에 오버코트층(260)이 위치한다. 오버코트층(260)은 하부 구조의 단차를 완화시키기 위한 평탄화막일 수 있으며, 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 폴리아크릴레이트(polyacrylate) 등의 유기물로 이루어진다. 오버코트층(260)과 패시베이션막(250)에는 구동 트랜지스터(DR)의 소스 전극(245)을 노출시키는 비아홀(265)이 위치한다.
오버코트층(260) 상에 유기발광 다이오드(OLED)가 위치한다. 보다 자세하게는, 비아홀(265)이 형성된 오버코트층(260) 상에 제1 전극(270)이 위치한다. 제1 전극(270)은 화소 전극으로 작용하며, 비아홀(265)을 통해 구동 트랜지스터(DR)의 소스 전극(245)에 연결된다. 제1 전극(270)은 애노드로 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 등의 투명도전물질로 이루어질 수 있다. 본 발명은 탑 에미션 구조의 유기발광표시장치이므로, 제1 전극(270)은 반사 전극이다. 따라서, 제1 전극(270)은 반사층을 더 포함할 수 있다. 반사층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 니켈(Ni) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 APC(은/팔라듐/구리 합금)으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극(270)이 형성된 오버코트층(260) 상에 화소를 구획하는 뱅크층(280)이 위치한다. 뱅크층(280)은 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 폴리아크릴레이트(polyacrylate) 등의 유기물로 이루어진다. 뱅크층(280)은 제1 전극(270)을 노출시키는 개구부(285)가 위치한다.
뱅크층(280)이 형성된 기판(200) 상에 유기막층(290)이 위치한다. 유기막층(290)은 기판(200) 전면에 형성되어 뱅크층(280)의 개구부(285)를 통해 제1 전극(270)에 컨택된다. 유기막층(290)은 적어도 전자와 정공이 결합하여 발광하는 발광층을 포함하며, 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층 및 전자주입층 중 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 유기막층(290) 상에 제2 전극(295)이 위치한다. 제2 전극(295)은 기판(200) 전면에 위치하고, 캐소드 전극일 수 있다. 본 발명은 탑 에미션 구조의 유기발광표시장치이므로, 제2 전극(295)은 투과 전극이다. 제2 전극(295)은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag) 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 따라서, 제1 전극(270), 유기막층(290) 및 제2 전극(295)을 포함하는 유기발광 다이오드(OLED)가 구성된다.
기판(200)과 대향하는 대향기판(310)이 위치한다. 대향기판(310)은 광이 투과될 수 있는 유리, 플라스틱 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 대향기판(310)의 일면 즉, 기판(200)과 마주보는 대향기판(310)의 일면에는 컬러필터(315)가 위치한다. 컬러필터(315)는 발광층(290)에서 발광하는 광의 컬러를 변환시키는 것으로, 예를 들어, 발광층(290)에서 발광되는 백색의 광을 적색, 녹색 또는 청색으로 변환시킬 수 있다.
컬러필터(315) 주변에는 블랙 매트릭스(320)가 위치한다. 블랙 매트릭스(320)는 각 서브픽셀들의 혼색을 방지하고 콘트라스트를 향상시키는 역할을 한다. 전술한 도 4에 도시된 바와 같이, 블랙 매트릭스(320)는 서브픽셀들(SPn1~SPn4) 주변에 배치된다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치는 서브픽셀들의 일측 및 타측에 배치된 투과부(TA)를 포함한다.
도 5를 참조하면, 투과부(TA)의 기판(200) 상에 전술한 제1 버퍼층(205), 제2 버퍼층(215), 게이트 절연막(225), 층간 절연막(235) 및 패시베이션막(250)이 위치한다. 제2 서브픽셀(SPn2)에 위치한 오버코트층(260)과 뱅크층(280), 제1 전극(290) 및 제2 전극(295)은 투과부(TA)에 배치되지 않는다. 투과부(TA)의 패시베이션막(250) 상에 유기막층(290)이 위치한다. 유기막층(290)은 제2 서브픽셀(SPn2)을 포함한 기판(200) 상에 연속적으로 형성되고, 광의 투과율에 영향을 거의 미치지 않기 때문에 투과부(TA)에도 배치될 수 있다.
투과부(TA)의 유기막층(290) 상에 광제어소자(LCS)가 배치된다. 광제어소자(LCS)는 광의 투과율을 조절하는 것으로 전압의 인가에 따라 광을 투과 또는 차단하는 소자이다. 본 발명의 제1 실시예에서는 광제어소자(LCS)가 고분자 네트워크 액정(PNLC; Pmolymer Network Liquid Crystals)인 것을 예로 설명하기로 한다.
광제어소자(LCS)는 하부전극(300), 하부전극(300) 상에 형성된 하부 배향막(370), 하부전극(300)과 마주보는 상부전극(355), 상부전극(355) 중 하부전극(300)과 마주보는 일면에 형성된 상부 배향막(375), 그리고 하부 배향막(370)과 상부 배향막(375) 사이에 개재된 광제어층(380)을 포함한다.
구체적으로, 기판(200)의 유기막층(290) 상에 하부전극(300)이 위치한다. 하부전극(300)은 유기발광 다이오드(OLED)의 제2 전극(295)과 동일한 물질로 이루어지며, 광이 투과될 수 있는 투과 전극일 수 있다. 하부전극(300)은 제2 전극(295)과 동시에 형성된다. 즉, 기판(200) 상에 제2 전극 물질을 적층한 후 패터닝하여 유기발광 다이오드(OLED)의 제2 전극(295)과 하부전극(300)을 동시에 형성한다. 하부전극(300) 상에 하부 배향막(370)이 위치한다. 하부 배향막(370)은 액정을 수직 배향시키는 수직 배향막일 수 있다.
상부전극(355)은 대향기판(310)의 일면 즉, 기판(200)과 마주보는 대향기판(310)의 일면에 위치한다. 상부전극(355)은 광이 투과될 수 있는 투과 전극으로, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 등의 투명도전물질로 이루어질 수 있다. 상부전극(355)의 일면 즉, 하부 배향막(370)과 마주보는 상부전극(355)의 일면에 상부 배향막(375)이 위치한다. 상부 배향막(375)은 전술한 하부 배향막(370)과 동일하게 액정을 수직 배향시키는 수직 배향막일 수 있다.
광제어층(380)은 하부 배향막(370)과 상부 배향막(375) 사이에 위치한다. 광제어층(380)은 고분자 네트워크 액정(PNLC)으로, 액정(381), 발색부재(382) 및 그물막(383)을 포함한다.
액정(381)은 초기 상태에서 하부전극(300)에 대해 수직으로 배열된 호메오트로픽 상을 갖는다. 액정(381)은 네가티브 액정일 수 있다. 초기 상태는 하부전극(300) 및 상부전극(355)에 전압이 인가되지 않아 광제어층(380)에 전기장이 인가되지 않은 상태이다.
발색부재(382)는 장축과 단축을 가지고 액정(381)의 배열 방향에 영향을 받아 배열이 변화된다. 즉, 초기 상태의 발색부재(382)는 액정(381)을 따라 수직 방향으로 배열되어, 발색부재(382)의 장축이 길수록 그리고 단축이 짧을수록 투과 모드 구동시 높은 투명도를 유지할 수 있으며 차광 모드 구동시 높은 차광도를 유지할 수 있다.
그물막(383)은 광제어층(380) 내부에 고분자 네트워크(polymer networked) 형태로 위치한다. 그물막(383)은 빛을 통과시킬 수 있는 투명한 재질의 광 경화성 모노머 또는 투명한 재질의 열 경화성 모노머로 이루어진다. 구체적으로, 광 경화성 모노머와 액정(381)을 섞어 혼합 액정을 만든 후 이 혼합 액정에 광을 조사하게 되면 액정(381)과 모노머가 상 분리되는 과정에서 모노머는 폴리머로 바뀌게 된다. 그 결과 광제어층(380) 내에 그물 모양(또는 망 형상 또는 네트워크 형상)을 가지는 그물막(383)이 만들어지게 된다. 그물막(383)은 광제어층(380) 내에서 상부에서 하부 방향으로 그물 모양으로 형성되기 때문에 액정(381)이 수직으로 배열될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 그물막(383)은 광제어층(380)의 셀 갭을 유지할 수도 있다.
이와 같이 구성된 고분자 네트워크 액정의 광제어층(380)은 상부 및 하부 배향막(375, 370)으로 인해 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 광을 투과시키는 투과 모드로 작용한다. 상부 및 하부전극(355, 300)에 전압이 인가되면 액정(381)과 발색부재(382)가 랜덤하게 배열됨으로써 광을 차단시키는 차광 모드로 작용한다.
전술한 광제어층(380)은 제2 서브픽셀(SPn2)과 투과부(TA) 상에 위치한다. 제2 서브픽셀(SPn2)에서 광제어층(380)은 제2 전극(295)과 컬러필터(315) 사이에 개재됨으로써, 광제어층(380)에 전계가 형성되지 않는다. 따라서, 광제어층(380)은 전술한 것처럼 초기 상태에서 광을 투과시키는 투과 모드로 작용하기 때문에 서브픽셀(SPn2)에 위치하여도 유기발광 다이오드(OLED)에서 방출되는 광의 투과율을 저하시키지 않는다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자(LCS)의 하부전극(300)과 상부전극(355)에 전압 강하를 방지하기 위해 각각 보조전극을 구비할 수 있다.
구체적으로, 대향기판(310)의 서브픽셀(SPn2)과 투과부(TA) 사이에 배치된 블랙 매트릭스(320) 하부에 제1 보조전극(330)과 제2 보조전극(335)이 각각 위치한다. 제1 보조전극(330)과 제2 보조전극(335)은 투과부(TA)를 사이에 두고 서로 이격되어 이웃하게 배치된다. 예를 들어, 제1 보조전극(330)은 투과부(TA)의 일측에 배치된 블랙 매트릭스(320)의 하부에 위치하고, 제2 보조전극(335)은 투과부(TA)의 타측에 배치된 블랙 매트릭스(320)의 하부에 위치할 수 있다. 제1 및 제2 보조전극(330, 335)은 저항이 낮은 금속으로 이루어지며 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다.
여기서, 제1 보조전극(330)이 하부전극(300)에 연결될 수 있도록, 대향기판(310)의 일면에 격벽(340)이 구비되고 격벽(340)을 통해 제1 보조전극(330)과 하부전극(300)을 연결시키는 연결전극(350)을 포함할 수 있다. 격벽(340)은 대향기판(310)의 일면 즉 기판(200)과 마주보는 면에 형성되어, 하부전극(300)에 인접하도록 돌출되어 배치된다. 격벽(340)은 전술한 도 4에 도시된 바와 같이, 투과부(TA)와 중첩하여 위치할 수 있다. 격벽(340)은 투명한 유기물로 이루어짐으로써 투과부(TA)의 투과율을 저하시키지 않는다. 격벽(340)은 도트형으로 이루어지며, 투과부(TA)에 복수 개로 배치될 수 있고 하부전극(300)의 전압강하를 발생시키지 않도록 충분히 많은 개수로 구비될 수 있다.
연결전극(350)은 제1 보조전극(330)에서부터 격벽(340)을 따라 하부전극(300)으로 연장된다. 연결전극(350)은 격벽(340)을 따라 투과부(TA)와 중첩되어 배치될 수 있으므로, 광이 투과될 수 있도록 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 연결전극(350)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO(Zinc Oxide) 등의 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 연결전극(350)과 하부전극(300)은 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 연결전극(350)과 하부전극(300) 사이에 도전성 접착제(360)가 구비될 수 있다.
제2 보조전극(335)은 투과부(TA)의 타측에 배치된 블랙 매트릭스(320)의 하부에 위치할 수 있다. 상부전극(355)은 제2 보조전극(335) 상부로 연장되어 제2 보조전극(335)에 직접 컨택하여 전기적으로 연결될 수 있다. 전술한 제1 보조전극(330)과 제2 보조전극(335)은 블랙 매트릭스(320) 하부에 배치되어, 제1 및 제2 보조전극(330, 335)으로 인해 외광이 반사되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자(LCS)로 동적 산란(DS; Dynamic Scattering) 액정을 적용할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치의 또 다른 예를 나타낸 단면도이다. 하기에서는 전술한 도 5와 동일한 구성에 대해 동일한 도면부호를 붙여 그 설명을 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자(LCS)의 광제어층(390)으로서 동적 산란 액정을 사용할 수도 있다. 광제어층(390)은 액정(391), 이색성 염료(392) 및 이온 물질(393)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 액정(391)은 전압이 인가되지 않더라도 하부 및 상부 배향막(300, 375)에 의해 수직 방향으로 배열되는 정극성의 액정들일 수 있다. 이색성 염료(392)도 장축 방향 역시 액정(391)처럼 전압이 인가되지 않더라도 수직 방향으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 광제어소자(LCS)는 전압이 인가되지 않더라도 투과 모드로 동작할 수 있다.
이색성 염료(392)는 빛을 흡수하는 염료일 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료(392)는 가시광선 파장대의 빛을 모두 흡수하는 블랙 염료(black dye) 또는 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대 이외의 빛을 흡수하고 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대의 빛을 반사하는 염료일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 이색성 염료(392)들이 블랙 염료(black dye)인 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이색성 염료(392)들은 레드(red), 그린(green), 블루(blue), 옐로우(yellow) 중 어느 하나의 색을 갖거나 또는 이들의 혼합으로 이루어진 색을 가지는 염료일 수 있다.
이온 물질(393)은 액정(391)과 이색성 염료(392)들이 랜덤하게 움직일 수 있도록 하는 역할을 한다. 이온 물질(393)은 소정의 극성을 가질 수 있으며, 이로 인해 하부전극(300)과 상부전극(355)에 인가되는 전압의 극성에 따라 하부전극(300) 또는 상부전극(355)으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 이온 물질(393)들이 부극성을 갖는 경우, 하부전극(300)에 정극성의 전압이 인가되고 상부전극(355)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(393)은 하부전극(300)으로 이동한다. 또한, 이온 물질(393)들이 부극성을 갖는 경우, 상부전극(355)에 정극성의 전압이 인가되고 하부전극(300)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(393)들은 상부전극(355)으로 이동한다. 또한, 이온 물질(393)들이 정극성을 갖는 경우, 상부전극(355)에 정극성의 전압이 인가되고 하부전극(300)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(393)은 하부전극(300)으로 이동한다. 또한, 이온 물질(393)들이 정극성을 갖는 경우, 하부전극(300)에 정극성의 전압이 인가되고 상부전극(355)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(393)들은 상부전극(355)으로 이동한다. 그러므로 상부 및 하부전극들(355, 300)에 전압이 인가되는 경우, 이온 물질(393)들은 소정의 주기로 상부전극(355)에서 하부전극(300)으로 갔다가 다시 상부전극(355)으로 되돌아오는 이동을 반복하게 된다. 이 경우, 이온 물질(393)이 이동하면서 액정(391)들과 이색성 염료(392)들에 부딪치게 되므로, 액정(391)과 이색성 염료(392)들이 랜덤하게 움직이게 된다. 이 경우, 광제어층(390)으로 입사되는 광은 랜덤하게 움직이는 액정(391)들에 의해 산란되거나 이색성 염료(392)들에 의해 흡수될 수 있으므로, 차광 모드를 구현할 수 있다.
전술한 광제어층(390)은 제2 서브픽셀(SPn2)과 투과부(TA) 상에 위치한다. 제2 서브픽셀(SPn2)에서 광제어층(390)은 제2 전극(295)과 컬러필터(315) 사이에 개재됨으로써, 광제어층(390)에 전계가 형성되지 않는다. 따라서, 광제어층(390)은 전술한 것처럼 초기 상태에서 광을 투과시키는 투과 모드로 작용하기 때문에 서브픽셀(SPn2)에 위치하여도 유기발광 다이오드(OLED)에서 방출되는 광의 투과율을 저하시키지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치는 기판(200)과 대향기판(310) 사이에 유기발광 다이오드(OLED)와 광제어소자(LCS)를 함께 포함할 수 있다. 따라서, 표시장치의 두께의 증가 없이 광제어소자(LCS)를 구비하여 명실 명암비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치는 투과부(TA)에 광제어소자(LCS)를 형성함으로써, 투과부(TA)의 개구율 및 투과율 손실을 최소화하면서 광제어소자(LCS)를 통해 명실 명암비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자(LCS)의 각 전극들에 보조전극을 형성함으로써, 광제어소자(LCS)의 전극들의 전압 강하를 방지하여 구동 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 유기발광표시장치는 광제어층으로 고분자 분산형 액정(PDLC; Polymer Droplet Liquid Crystals) 또는 전기변색(EC; Electro Chromic)물질을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광표시장치를 나타낸 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광표시장치를 나타낸 또 다른 단면도이다. 도 7과 도 8은 전술한 도 4의 절취선 A-A'에 대응되는 단면을 나타낸다. 하기에서는 전술한 제1 실시예에 따른 유기발광표시장치와 동일한 구성요소에 대해서는 그 설명을 간략히 하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광표시장치는 기판(400)이 위치한다. 기판(400)은 제2 서브픽셀(SPn2)과 투과부(TA)를 포함한다. 먼저, 제2 서브픽셀(SPn2)에 대해 설명한 후 투과부(TA)에 대해 설명하기로 한다.
제2 서브픽셀(SPn2)의 기판(400) 상에 제1 버퍼층(405)이 위치하고, 제1 버퍼층(405) 상에 광차단층(410)이 위치한다. 광차단층(410) 상에 제2 버퍼층(415)이 위치하고, 제2 버퍼층(415) 상에 반도체층(420)이 위치한다. 반도체층(420) 상에 게이트 절연막(425)이 위치하고, 게이트 절연막(425) 상에 게이트 전극(430)이 위치한다. 게이트 전극(430) 상에 층간 절연막(435)이 위치하고, 층간 절연막(435) 상에 드레인 전극(440)과 소스 전극(445)이 위치한다. 드레인 전극(440)과 소스 전극(445)은 콘택홀들(437)을 통해 각각 반도체층(410)에 연결된다. 따라서, 반도체층(420), 게이트 전극(430), 드레인 전극(440) 및 소스 전극(445)을 포함하는 구동 트랜지스터(DR)가 구성된다.
구동 트랜지스터(DR)를 포함하는 기판(400) 상에 패시베이션막(450)이 위치하고, 패시베이션막(450) 상에 오버코트층(460)이 위치한다. 오버코트층(460)과 패시베이션막(450)에는 구동 트랜지스터(DR)의 소스 전극(445)을 노출시키는 비아홀(465)이 위치한다. 오버코트층(460) 상에 유기발광 다이오드(OLED)가 위치한다.
보다 자세하게는, 비아홀(465)이 형성된 오버코트층(460) 상에 제1 전극(470)이 위치한다. 제1 전극(470)은 비아홀(465)을 통해 구동 트랜지스터(DR)의 소스 전극(445)에 연결된다. 제1 전극(470)이 형성된 오버코트층(460) 상에 제1 전극(470)을 노출시키는 개구부(485)를 포함하는 뱅크층(480)이 위치한다. 뱅크층(480)이 형성된 기판(400) 상에 유기막층(490)이 위치하고, 유기막층(490) 상에 제2 전극(495)이 위치한다. 따라서, 제1 전극(470), 유기막층(490) 및 제2 전극(495)을 포함하는 유기발광 다이오드(OLED)가 구성된다. 기판(400)과 대향하는 대향기판(510)이 위치하고, 기판(400)과 마주보는 대향기판(510)의 일면에는 컬러필터(515)가 위치한다. 컬러필터(515) 주변에는 블랙 매트릭스(520)가 위치한다.
투과부(TA)의 기판(400) 상에 전술한 제1 버퍼층(405), 제2 버퍼층(415), 게이트 절연막(425), 층간 절연막(435) 및 패시베이션막(450)이 위치한다. 제2 서브픽셀(SPn2)에 위치한 오버코트층(460)과 뱅크층(480), 제1 전극(490) 및 제2 전극(495)은 투과부(TA)에 배치되지 않는다. 투과부(TA)의 패시베이션막(450) 상에 유기막층(490)이 위치한다.
투과부(TA)의 유기막층(490) 상에 광제어소자(LCS)가 배치된다. 본 발명의 제2 실시예에서는 광제어소자(LCS)가 고분자 분산형 액정(PDLC)인 것을 예로 설명하기로 한다.
광제어소자(LCS)는 하부전극(500), 하부전극(500)과 마주보는 상부전극(555), 그리고 하부전극(500)과 상부전극(555) 사이에 개재된 광제어층(580)을 포함한다.
구체적으로, 기판(400)의 유기막층(490) 상에 하부전극(500)이 위치하고, 상부전극(555)은 기판(400)과 마주보는 대향기판(510)의 일면에 위치한다. 전술한 제1 실시예와는 달리, 제2 실시예에서는 하부 및 상부 배향막을 구비하지 않는다. 광제어층(580)은 고분자 분산형 액정(PDLC)으로, 액정(581)과 발색부재(582)를 포함하는 액적(droplet, 583) 및 고분자(584)를 포함한다.
액정(581)은 초기 상태에서 하부전극(500)에 대해 수직으로 배열된 호메오트로픽 상을 갖는다. 액정(581)은 네가티브 액정일 수 있다. 발색부재(582)는 장축과 단축을 가지고 액정(581)의 배열 방향에 영향을 받아 배열이 변화된다. 즉, 초기 상태의 발색부재(582)는 액정(581)을 따라 수직 방향으로 배열된다. 광제어층(580)은 고분자(584)로 인해 액적(583)을 제외한 나머지 부분이 고체 상태에 있다. 따라서, 광제어층(580)은 스페이서 또는 격벽이 없이도 셀 갭을 유지할 수 있다.
광제어층(580)의 액정(581)은 장축과 단축을 가진다. 이때 액정(581)의 단축의 굴절률은 고분자(584)의 굴절률과 같고 장축의 굴절률은 고분자(584)의 굴절률과 다르다. 일반적으로 네가티브 액정은 단축보다 장축의 굴절률이 크다. 따라서 액정(581)은 장축의 굴절률이 단축의 굴절률보다 크다. 고분자(584)는 액정(581)의 단축의 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 물질을 사용한다.
광제어층(580)은 액정(581), 발색부재(582), 및 UV와 같은 광에 의해 고분자로 변화되는 모노머를 혼합하여 제조된다. 즉, 광 경화성 모노머와 액정(581)과 발색부재(582)를 혼합하여 혼합 액정을 만든 후 이 혼합 액정에 광을 조사하게 되면 모노머는 고체 상태의 고분자(584)로 변하게 되는데 이 과정에서 액정(581)과 발색부재(582)를 포함하는 액적(583)이 고분자(584) 내에 위치하게 된다.
이와 같이 구성된 고분자 분산형 액정의 광제어층(580)은 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 광을 투과시키는 투과 모드로 작용한다. 상부 및 하부전극(555, 500)에 전압이 인가되면 액정(581)과 발색부재(582)가 랜덤하게 배열됨으로써 광을 차단시키는 차광 모드로 작용한다.
전술한 광제어층(580)은 제2 서브픽셀(SPn2)과 투과부(TA) 상에 위치한다. 제2 서브픽셀(SPn2)에서 광제어층(580)은 제2 전극(495)과 컬러필터(515) 사이에 개재됨으로써, 광제어층(580)에 전계가 형성되지 않는다. 따라서, 광제어층(580)은 전술한 것처럼 초기 상태에서 광을 투과시키는 투과 모드로 작용하기 때문에 서브픽셀(SPn2)에 위치하여도 유기발광 다이오드(OLED)에서 방출되는 광의 투과율을 저하시키지 않는다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광표시장치는 전술한 제1 실시예와 동일하게, 광제어소자(LCS)의 하부전극(500)과 상부전극(555)에 전압 강하를 방지하기 위해 각각 보조전극을 구비할 수 있다.
구체적으로, 대향기판(510)의 서브픽셀(SPn2)과 투과부(TA) 사이에 배치된 블랙 매트릭스(520) 하부에 제1 보조전극(530)과 제2 보조전극(535)이 각각 위치한다. 제1 보조전극(530)과 제2 보조전극(535)은 투과부(TA)를 사이에 두고 서로 이격되어 이웃하게 배치된다. 예를 들어, 제1 보조전극(530)은 투과부(TA)의 일측에 배치된 블랙 매트릭스(520)의 하부에 위치하고, 제2 보조전극(535)은 투과부(TA)의 타측에 배치된 블랙 매트릭스(520)의 하부에 위치할 수 있다.
여기서, 제1 보조전극(530)이 하부전극(500)에 연결될 수 있도록, 대향기판(510)의 일면에 격벽(540)이 구비되고 격벽(540)을 통해 제1 보조전극(530)과 하부전극(500)을 연결시키는 연결전극(550)을 포함할 수 있다. 격벽(540)은 전술한 도 4에 도시된 바와 같이, 투과부(TA)와 중첩하여 위치할 수 있다. 격벽(540)은 투명한 유기물로 이루어짐으로써 투과부(TA)의 투과율을 저하시키지 않는다. 격벽(540)은 투과부(TA)에 복수 개로 배치될 수 있으며 하부전극(500)의 전압강하를 발생시키지 않도록 충분히 많은 개수로 구비될 수 있다.
연결전극(550)은 제1 보조전극(530)에서부터 격벽(540)을 따라 하부전극(500)으로 연장된다. 연결전극(550)은 격벽(540)을 따라 투과부(TA)와 중첩되어 배치될 수 있으므로, 광이 투과될 수 있도록 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다.연결전극(550)과 하부전극(500)은 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 연결전극(550)과 하부전극(500) 사이에 도전성 접착제(560)가 구비될 수 있다.
제2 보조전극(535)은 투과부(TA)의 타측에 배치된 블랙 매트릭스(520)의 하부에 위치할 수 있다. 상부전극(555)은 제2 보조전극(535) 상부로 연장되어 제2 보조전극(535)에 직접 컨택하여 전기적으로 연결될 수 있다. 전술한 제1 보조전극(530)과 제2 보조전극(535)은 블랙 매트릭스(520) 하부에 배치되어, 제1 및 제2 보조전극(530, 535)으로 인해 외광이 반사되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자(LCS)로 전기변색(Electro Chromic) 물질을 적용할 수도 있다. 도 8에 대한 설명은 전술한 도 7과 동일한 구성은 동일한 도면부호를 붙여 그 설명을 생략하고 다른 구성만을 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자(LCS)의 광제어층(590)으로서 전기변색물질을 사용할 수도 있다. 광제어층(590)은 하부전극(500)과 상부전극(555) 사이에 개재되어 전기변색물질을 포함할 수 있다.
광제어층(590)은 하부전극(500) 및 상부전극(555)에 전압이 인가되면 전기변색물질이 블랙을 표시하여 광을 차단하는 차광 모드로 작용한다. 반면, 하부전극(500) 및 상부전극(555)에 전압이 인가되지 않으면 전기변색물질은 투명하게 변하여 광을 투과하는 투과 모드로 작용한다.
전기변색물질은 전계에 의해 색이 변하는 재료들로 예를 들어, WO3, NiOxHy, Nb2O5, TiO2, MoO3 중 선택된 무기물, 또는 티오펜, 카르바졸, 페닐렌 비닐렌, 아세틸렌, 아닐린, 페닐렌디아민 및 피롤 단량체로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 중합체, 비올로겐 유도체, 페노티아진 및 테트라티아풀발렌 중 선택된 유기물을 포함하여 이루어진다. 전기변색물질은 블랙의 차광과 투명의 투과를 나타내기 때문에, 전기변색물질을 선정할 때 투명한 상태에서 블랙으로 변화하거나 흑색에서 투명한 상태로 변화되는 물질일 수 있다. 만약 1가지 색상으로 블랙의 구현이 어려울 경우 청록, 노랑, 다홍색의 조합 또는 적색, 녹색, 청색의 조합으로 흑색을 표현할 수도 있다.
전기변색물질은 투명한 액체 전해질에 분산하여 사용하거나 투명한 고체 전해질과 함께 필름화하여 사용한다. 상기 액체 전해질로는 1M LiOH 수용액, 1M의 LiClO4수용액, 1M의 KOH수용액 등을 사용할 수 있고, 상기 고체 전해질로는 Poly-AMPS, Poly(VAP), Modified PEO/LiCF3SO3 등을 사용할 수 있다. 특히, 고체 전해질은 고체 상태에서 이온을 전달할 수 있는 물질로 소자의 제작시 액체의 누수와 같은 문제점이 없어 환경친화적이며, 박막화가 가능하여 원하는 모든 형태로 제작이 가능한 장점을 가진다. 전기변색물질이 전해질에 분산된 전기변색물질 분산액은 전기변색물질을 전해질과 혼합하여 전기변색 분산액을 제조한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광표시장치는 기판(400)과 대향기판(510) 사이에 유기발광 다이오드(OLED)와 광제어소자(LCS)를 함께 포함할 수 있다. 따라서, 표시장치의 두께의 증가 없이 광제어소자(LCS)를 구비하여 명실 명암비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광표시장치는 투과부(TA)에 광제어소자(LCS)를 형성함으로써, 투과부(TA)의 개구율 및 투과율 손실을 최소화하면서 광제어소자(LCS)를 통해 명실 명암비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자(LCS)의 각 전극들에 보조전극을 형성함으로써, 광제어소자(LCS)의 전극들의 전압 강하를 방지하여 구동 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광표시장치를 나타낸 평면도이고, 도 10은 도 9의 절취선 B-B'에 따른 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광표시장치는 광을 발광하는 제1 내지 제4 서브픽셀(SPn1~SPn4) 및 외광이 투과하는 투과부(TA)를 포함한다. 본 발명의 제3 실시예에서는 전술한 제1 및 제2 실시예와는 달리, 격벽이 도트형이 아닌 폐루프형으로 배치된다. 제3 실시예는 제1 및 제2 실시예에서 격벽의 구조만 다르므로, 전술한 제1 및 제2 실시예와 동일한 구성에 대해 그 설명을 간략히 하고, 광제어층의 예로 도 5에 도시된 고분자 네트워크 액정이 적용된 것을 대표적으로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 제3 실시예에서는 광제어층에 동적 산란 액정, 고분자 분산형 액정 또는 전기변색물질인 것도 적용 가능하다.
구체적으로, 도 10을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광표시장치는 기판(600)이 위치한다. 기판(600)은 제2 서브픽셀(SPn2)과 투과부(TA)를 포함한다. 먼저, 제2 서브픽셀(SPn2)에 대해 설명한 후 투과부(TA)에 대해 설명하기로 한다.
제2 서브픽셀(SPn2)의 기판(600) 상에 제1 버퍼층(605)이 위치하고, 제1 버퍼층(605) 상에 광차단층(610)이 위치한다. 광차단층(610) 상에 제2 버퍼층(615)이 위치하고, 제2 버퍼층(615) 상에 반도체층(620)이 위치한다. 반도체층(620) 상에 게이트 절연막(625)이 위치하고, 게이트 절연막(625) 상에 게이트 전극(630)이 위치한다. 게이트 전극(630) 상에 층간 절연막(635)이 위치하고, 층간 절연막(635) 상에 드레인 전극(640)과 소스 전극(645)이 위치한다. 드레인 전극(640)과 소스 전극(645)은 콘택홀들(637)을 통해 각각 반도체층(610)에 연결된다. 따라서, 반도체층(620), 게이트 전극(630), 드레인 전극(640) 및 소스 전극(645)을 포함하는 구동 트랜지스터(DR)가 구성된다.
구동 트랜지스터(DR)를 포함하는 기판(600) 상에 패시베이션막(650)이 위치하고, 패시베이션막(650) 상에 오버코트층(660)이 위치한다. 오버코트층(660)과 패시베이션막(650)에는 구동 트랜지스터(DR)의 소스 전극(645)을 노출시키는 비아홀(665)이 위치한다. 오버코트층(660) 상에 유기발광 다이오드(OLED)가 위치한다.
보다 자세하게는, 비아홀(665)이 형성된 오버코트층(660) 상에 제1 전극(670)이 위치한다. 제1 전극(670)은 비아홀(665)을 통해 구동 트랜지스터(DR)의 소스 전극(645)에 연결된다. 제1 전극(670)이 형성된 오버코트층(660) 상에 제1 전극(670)을 노출시키는 개구부(685)를 포함하는 뱅크층(680)이 위치한다. 뱅크층(680)이 형성된 기판(600) 상에 유기막층(690)이 위치하고, 유기막층(690) 상에 제2 전극(695)이 위치한다. 따라서, 제1 전극(670), 유기막층(690) 및 제2 전극(695)을 포함하는 유기발광 다이오드(OLED)가 구성된다. 기판(600)과 대향하는 대향기판(710)이 위치하고, 기판(600)과 마주보는 대향기판(710)의 일면에는 컬러필터(715)가 위치한다. 컬러필터(715) 주변에는 블랙 매트릭스(720)가 위치한다.
투과부(TA)의 기판(600) 상에 전술한 제1 버퍼층(605), 제2 버퍼층(615), 게이트 절연막(625), 층간 절연막(635) 및 패시베이션막(650)이 위치한다. 제2 서브픽셀(SPn2)에 위치한 오버코트층(660)과 뱅크층(680), 제1 전극(690) 및 제2 전극(695)은 투과부(TA)에 배치되지 않는다. 투과부(TA)의 패시베이션막(650) 상에 유기막층(690)이 위치한다.
투과부(TA)의 유기막층(690) 상에 광제어소자(LCS)가 배치된다. 본 발명의 제3 실시예에서는 광제어소자(LCS)가 고분자 네트워크 액정(PNLC)인 것을 예로 설명하기로 한다.
광제어소자(LCS)는 하부전극(700), 하부전극(700) 상에 형성된 하부 배향막(770), 하부전극(700)과 마주보는 상부전극(755), 상부전극(755) 중 하부전극(700)과 마주보는 일면에 형성된 상부 배향막(775), 그리고 하부 배향막(770)과 상부 배향막(775) 사이에 개재된 광제어층(780)을 포함한다. 광제어층(780)은 고분자 네트워크 액정(PNLC)으로, 액정(781), 발색부재(782) 및 그물막(783)을 포함한다.
이와 같이 구성된 고분자 네트워크 액정의 광제어층(780)은 상부 및 하부 배향막(775, 770)으로 인해 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 광을 투과시키는 투과 모드로 작용한다. 상부 및 하부전극(755, 700)에 전압이 인가되면 액정(781)과 발색부재(782)가 랜덤하게 배열됨으로써 광을 차단시키는 차광 모드로 작용한다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자(LCS)의 하부전극(700)과 상부전극(755)에 전압 강하를 방지하기 위해 각각 보조전극을 구비할 수 있다. 구체적으로, 대향기판(710)의 서브픽셀(SPn2)과 투과부(TA) 사이에 배치된 블랙 매트릭스(720) 하부에 제1 보조전극(730)과 제2 보조전극(735)이 각각 위치한다. 제1 보조전극(730)과 제2 보조전극(735)은 투과부(TA)를 사이에 두고 서로 이격되어 이웃하게 배치된다.
여기서, 제1 보조전극(730)이 하부전극(700)에 연결될 수 있도록, 대향기판(710)의 일면에 격벽(740)이 구비되고 격벽(740)을 통해 제1 보조전극(730)과 하부전극(700)을 연결시키는 연결전극(750)을 포함할 수 있다. 격벽(340)은 대향기판(710)의 일면 즉 기판(600)과 마주보는 면에 형성되어, 하부전극(700)에 인접하도록 돌출되어 배치된다. 격벽(740)은 전술한 도 9에 도시된 바와 같이, 투과부(TA)와 중첩하여 위치할 수 있다. 격벽(740)은 투명한 유기물로 이루어짐으로써 투과부(TA)의 투과율을 저하시키지 않는다.
특히, 본 발명의 제3 실시예에서 격벽(740)은 투과부(TA)에 폐루프형의 구조로 이루어질 수 있다. 격벽(740)이 폐루프형 구조로 이루어져, 투과부(TA)에 배치된 광제어층(780)이 격벽(740) 내에 가두어지게 된다. 따라서, 광제어층(780)은 제2 서브픽셀(SPn2)에 배치되지 않고 투과부(TA)에만 배치됨으로써, 제2 서브픽셀(SPn2)에서 방출되는 광에 영향을 미치지 않을 수 있다.
폐루프형의 격벽(740)은 투과부(TA)에 복수 개로 배치될 수 있다. 예를 들어, 격벽(740)은 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 서브픽셀(SPn2)과 제4 서브픽셀(SPn4)의 길이의 합에 대응되는 길이를 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 전체 유기발광표시장치에서는 복수 개로 배치될 수 있다. 그러나, 격벽(740)은 이에 한정되지 않으며, 2개 외의 그 이상의 서브픽셀들의 길이에 대응되도록 다양한 길이를 가지도록 형성될 수도 있다.
연결전극(750)은 제1 보조전극(730)에서부터 격벽(740)을 따라 하부전극(700)으로 연장된다. 연결전극(750)과 하부전극(700)은 서로 전기적으로 연결될 수 있도록 연결전극(750)과 하부전극(700) 사이에 도전성 접착제(760)가 구비될 수 있다.
제2 보조전극(735)은 투과부(TA)의 타측에 배치된 블랙 매트릭스(720)의 하부에 위치할 수 있다. 상부전극(755)은 제2 보조전극(735) 상부로 연장되어 제2 보조전극(735)에 직접 컨택하여 전기적으로 연결될 수 있다. 특히, 격벽(740)이 폐루프형으로 이루어짐으로써, 상부전극(755)과 중첩되는 격벽(740)의 일부는 상부전극(755)의 하부전극(700)과 마주보는 일면에 위치할 수 있다. 또한, 상부전극(755)과 중첩되는 격벽(740)의 일부는 광제어층(780)을 격벽(740) 내에 가둘 수 있도록 하부전극(700)의 상면과 도전성 접착제(760)를 통해 접착될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광표시장치는 기판과 대향기판 사이에 유기발광 다이오드(OLED)와 광제어소자(LCS)를 함께 포함할 수 있다. 따라서, 표시장치의 두께의 증가 없이 광제어소자(LCS)를 구비하여 명실 명암비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광표시장치는 투과부(TA)에 광제어소자(LCS)를 형성함으로써, 투과부(TA)의 개구율 및 투과율 손실을 최소화하면서 광제어소자(LCS)를 통해 명실 명암비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자(LCS)의 각 전극들에 보조전극을 형성함으로써, 광제어소자(LCS)의 전극들의 전압 강하를 방지하여 구동 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유기발광표시장치는 광제어소자의 광제어층을 폐루프형의 격벽 내에 형성함으로써, 유기발광 다이오드(OLED)의 광 특성에 영향을 미치지 않는 이점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 명세서의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
200 : 기판 270 : 제1 전극
290 : 발광층 295 : 제2 전극
300 : 하부전극 315 : 컬러필터
320 : 블랙 매트릭스 330 : 제1 보조전극
335 : 제2 보조전극 340 : 격벽
355 : 상부전극 380 : 광제어층
OLED : 유기발광 다이오드 LCS : 광제어소자

Claims (17)

  1. 서브픽셀 및 투과부를 포함하는 기판;
    상기 기판과 대향하는 대향기판; 및
    상기 기판과 상기 대향기판 사이에 개재된 유기발광 다이오드 및 광을 투과 또는 차단하는 광제어소자를 포함하며,
    상기 유기발광 다이오드는 상기 서브픽셀과 중첩하고, 상기 광제어소자는 상기 투과부와 중첩하는 유기발광표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유기발광 다이오드는 상기 투과부와 비중첩하는 유기발광표시장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 서브픽셀과 중첩하며 상기 유기발광 다이오드에 연결된 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 더 포함하는 유기발광표시장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 서브픽셀과 중첩하는 상기 대향기판의 일면에 위치하는 컬러필터 및 블랙 매트릭스를 더 포함하는 유기발광표시장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 광제어소자는,
    상기 기판 상에 위치하는 하부전극;
    상기 기판과 대향하는 상기 대향기판의 일면에 위치하는 상부전극; 및
    상기 상부 배향막과 상기 하부 배향막 사이에 위치하는 광제어층을 포함하는 유기발광표시장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 기판과 대향하는 상기 대향기판의 일면에 서로 이격하여 배치된 제1 보조전극 및 제2 보조전극을 더 포함하는 유기발광표시장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 보조전극은 상기 하부전극과 연결되고, 상기 제2 보조전극은 상기 상부전극과 연결되는 유기발광표시장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 기판과 대향하는 상기 대향기판의 일면에 상기 하부전극을 향해 돌출된 격벽을 더 포함하는 유기발광표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 격벽을 따라 상기 제1 보조전극과 상기 하부전극을 연결하는 연결전극을 더 포함하는 유기발광표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 보조전극과 상기 제2 보조전극은 상기 투과부를 사이에 두고 서로 이격하여 위치하며, 상기 투과부를 따라 나란하게 연장되는 유기발광표시장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 투과부와 중첩하는 유기발광표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 보조전극과 상기 제2 보조전극은 상기 블랙 매트릭스의 하면에 위치하는 유기발광표시장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 광제어층은 전기변색물질 또는 고분자 네트워크 액정(PNLC)인 유기발광표시장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 광제어소자는,
    상기 하부전극 상에 위치하는 하부 배향막; 및
    상기 하부전극과 대향하는 상기 상부전극의 일면에 위치하는 상부 배향막을 더 포함하는 유기발광표시장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 광제어층은 고분자 네트워크 액정(PNLC) 또는 동적 산란 액정(DSLC)인 유기발광표시장치.
  16. 제8 항에 있어서,
    상기 격벽은 도트형 또는 폐루프형으로 이루어진 유기발광표시장치.
  17. 제12 항 또는 제16 항에 있어서,
    상기 격벽과 상기 하부전극 사이에 위치하는 도전성 접착제를 더 포함하는 유기발광표시장치.
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