KR20210047103A - 유기발광 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 편광판을 사용하지 않고 외부광의 반사를 저감하며, 두께를 줄인 유기발광 표시장치를 제공하는데 있다.
이를 위하여 본 발명은, 제 1 및 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 전극 사이에 배치된 유기발광층을 구비하는 유기발광 다이오드와; 상기 유기발광 다이오드가 빛을 방출하는 방향에 배치된 블랙 매트릭스를 포함하고, 상기 블랙 매트릭스는 빛을 차단하는 블록부와, 상기 제 1 전극이 배치된 영역에 대응하는 위치에 형성되며 빛을 투과하는 개구부를 포함하는 유기발광 표시장치를 제공한다.
이를 위하여 본 발명은, 제 1 및 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 전극 사이에 배치된 유기발광층을 구비하는 유기발광 다이오드와; 상기 유기발광 다이오드가 빛을 방출하는 방향에 배치된 블랙 매트릭스를 포함하고, 상기 블랙 매트릭스는 빛을 차단하는 블록부와, 상기 제 1 전극이 배치된 영역에 대응하는 위치에 형성되며 빛을 투과하는 개구부를 포함하는 유기발광 표시장치를 제공한다.
Description
본 발명은 유기발광 표시장치에 관한 것으로, 특히 패터닝된 블랙 매트릭스를 포함한 유기발광 표시장치에 관한 것이다.
평판 표시장치 중에서 현재 주목 받고 있는 유기발광 표시장치는 자발광 특성을 가지는 유기발광 다이오드(organic light emitting diode)를 이용하여 화상을 표시한다. 유기발광 다이오드는 정공주입 전극과 유기 발광층, 전자주입 전극으로 이루어지며, 전자와 정공이 유기 발광층 내부에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 엑시톤이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발생하는 에너지에 의해 발광이 일어난다.
유기발광 표시장치는 외부로부터 입사되는 빛(외부광)의 반사에 의해 대조비(contrast)가 크게 저하되는 특징을 가지므로, 표시면에 외부광의 반사를 저감하기 위한 편광판(polarizer)을 부착할 수 있다.
그러나 유기발광 표시장치에 편광판을 부착하는 경우, 유기발광 표시장치의 두께가 더 증가하게 되어 플렉서블 디스플레이(flexible display)를 구현하는데 어려운 점이 있다.
이에 따라 플렉서블 디스플레이 장치에 적용하기 위하여 개발된 편광판은 비용이 고가이며 그 역시 일정 두께를 가져 유기발광 표시장치의 두께를 증가시키기 때문에, 편광판을 사용하지 않고 외부광의 반사를 저감할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 편광판을 사용하지 않고 외부광의 반사를 저감하며, 제조 비용과 두께를 줄일 수 있는 유기발광 표시장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제 1 및 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 전극 사이에 배치된 유기발광층을 구비하는 유기발광 다이오드와; 상기 유기발광 다이오드가 빛을 방출하는 방향에 배치된 블랙 매트릭스를 포함하고, 상기 블랙 매트릭스는 빛을 차단하는 블록부와, 상기 제 1 전극이 배치된 영역에 대응하는 위치에 형성되며 빛을 투과하는 개구부를 포함하는 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 개구부는 시계 방향으로 배치된 제 1 내지 8 모서리를 가진 팔각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 개구부의 외측면에는 상기 개구부의 제 1, 3, 5, 7 모서리에 인접하여 각각 제 1 내지 4 서브 개구부가 형성되고, 상기 제 1 내지 4 서브 개구부는 각각 제 1 폭을 가진 직사각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 제 1 내지 4 서브 개구부의 제 1 폭은 3 μm 인 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 개구부의 내측면에는 상기 개구부의 제 2, 4, 6, 8 모서리 또는 제 1, 3, 5, 7 모서리에 인접하여 각각 제 1 내지 4 서브 블록부가 형성되고, 상기 제 1 내지 4 서브 블록부는 각각 제 2 폭을 가진 직사각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 제 1 내지 4 서브 블록부의 제 2 폭은 3 μm 인 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 블랙 매트릭스의 상부에는, 상기 유기발광 다이오드에서 방출한 빛을 확산시키거나, 또는 외부광을 흡수하는 광학부재가 배치된 유기발광 표시장치를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는, 제 1 및 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 전극 사이에 배치되는 유기발광층을 구비하는 유기발광 다이오드와; 상기 유기발광 다이오드의 상부에 배치되는 인캡슐레이션층과; 상기 인캡슐레이션층의 상부에 배치되는 터치 센싱부와; 상기 터치 센싱부의 상부에 배치되는 블랙 매트릭스를 포함하고, 상기 블랙 매트릭스는 빛을 차단하는 블록부와, 상기 제 1 전극이 배치된 영역에 대응하는 위치에 형성되며 빛을 투과하는 개구부를 포함하는 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 개구부는 시계 방향으로 배치된 제 1 내지 8 모서리를 가진 팔각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 개구부의 외측면에는 상기 개구부의 제 1, 3, 5, 7 모서리에 인접하여 각각 제 1 내지 4 서브 개구부가 형성되고, 상기 제 1 내지 4 서브 개구부는 각각 제 1 폭을 가진 직사각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 개구부의 내측면에는 상기 개구부의 제 2, 4, 6, 8 모서리 또는 제 1, 3, 5, 7 모서리에 인접하여 각각 제 1 내지 4 서브 블록부가 형성되고, 상기 제 1 내지 4 서브 블록부는 각각 제 2 폭을 가진 직사각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 터치 센싱부는, 제 1 방향으로 배치된 구동 전극과; 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향으로 배치된 센싱 전극과; 상기 구동 전극 및 센싱 전극 사이에 배치되는 전극 간 절연층과; 상기 구동 전극의 상부에 배치되는 전극 보호층을 포함하며, 상기 구동 전극 및 센싱 전극은 상기 블록부와 중첩하는 유기발광 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 블랙 매트릭스의 상부에는, 상기 유기발광 다이오드에서 방출한 빛을 확산시키거나, 또는 외부광을 흡수하는 광학부재가 배치된 유기발광 표시장치를 제공한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 유기발광 표시장치는 개구부를 구비하는 패터닝된 블랙 매트릭스를 포함하여, 편광판을 사용하지 않고 유기발광 다이오드에서 발생한 빛의 투과율을 최대한으로 확보하면서, 외부광의 반사를 저감할 수 있다.
그리고 패터닝된 블랙 매트릭스 안에 서브 개구부를 포함하여 시야각을 증가시킬 수 있으며, 서브 블록부를 포함하여 외부광의 반사율 저감을 향상시킬 수 있다.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치에서 화소를 나타내는 평면도이고, 도 1b는 하나의 화소를 나타내는 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치에 포함된 패터닝된 블랙 매트릭스를 나타내는 평면도이고, 도 2b는 서로 다른 형태의 개구부를 비교하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 패터닝된 블랙 매트릭스를 변형한 실시예이다.
도 4a 및 도 4b는 패터닝된 블랙 매트릭스를 포함한 다수의 화소를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치에서 하나의 화소를 나타내는 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치에 포함된 패터닝된 블랙 매트릭스를 나타내는 평면도이고, 도 2b는 서로 다른 형태의 개구부를 비교하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 패터닝된 블랙 매트릭스를 변형한 실시예이다.
도 4a 및 도 4b는 패터닝된 블랙 매트릭스를 포함한 다수의 화소를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치에서 하나의 화소를 나타내는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치에서 화소를 나타내는 평면도이고, 도 1b는 하나의 화소를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)는 제 1 방향(D1)으로 배치된 N 개의 화소를 포함할 수 있고, 제 1 방향(D1)과 수직하는 제 2 방향(D2)으로 배치된 M 개의 화소를 포함할 수 있으며, 이와 같은 배치는 제 1 및 제 2 방향(D1, D2)으로 반복되어 다수의 화소는 M x N 의 행렬 형태를 이룰 수 있다.
이 중 하나의 화소를 도 1a 및 도 1b에 평면 및 단면으로 각각 도시하였으며, 다른 화소도 이와 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
도 1a의 평면도에 도시된 바와 같이, 게이트 라인(GL)이 제 1 방향(D1)으로 연장하여 배치될 수 있고, 데이터 라인(DL)이 제 2 방향(D2)으로 연장하여 배치될 수 있다. 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)은 서로 교차하여 하나의 화소 영역(P)을 정의할 수 있다. 그리고 전원 라인(PL)이 제 2 방향(D2)으로 연장하여 데이터 라인(DL)과 평행하게 배치될 수 있다.
화소 영역(P)에는 스위칭 박막트랜지스터(STr), 구동 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 커패시터(StgC), 유기발광 다이오드(E)가 포함될 수 있다.
스위칭 박막트랜지스터(STr)의 게이트 전극은 게이트 라인(GL)에 연결될 수 있고, 소스 전극은 데이터 라인(DL)에 연결될 수 있다. 그리고 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 드레인 전극은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극에 연결될 수 있다.
구동 박막트랜지스터(DTr)의 소스 전극은 전원 라인(PL)에 연결될 수 있고, 드레인 전극은 유기발광 다이오드(E)의 애노드(anode) 전극에 연결될 수 있다.
스토리지 커패시터(StgC)의 양 전극은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극과 드레인 전극에 각각 연결될 수 있다.
유기발광 다이오드(E)의 캐소드(cathode) 전극은 저전위 전원(EVSS)에 연결될 수 있다.
게이트 라인(GL)을 통해 게이트 신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 턴-온(turn on) 되고, 데이터 라인(DL)을 통해 인가된 데이터 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극에 전송되어 구동 박막트랜지스터(DTr)가 턴-온 된다.
이때 전원 라인(PL)을 통해 인가되는 전원 전압(EVDD)에 따라 유기발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며, 이에 따라 발광량을 조절할 수 있다.
스토리지 커패시터(StgC)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 턴-오프(turn off) 되었을 때 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전압을 일정하게 유지하여, 다음 프레임(frame)까지 유기발광 다이오드(E)의 발광 상태를 유지할 수 있게 한다.
이와 같은 평면 구조를 가질 수 있는 화소 영역(P)의 단면 구조를 설명하도록 한다.
도 1b의 단면도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)는 제 1 기판(110)을 포함할 수 있으며, 제 1 기판(110)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
제 1 기판(110)이 플라스틱으로 이루어진 기판인 경우, 유기 절연 물질인 폴리에테르술폰(polyethersulphone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에테르 이미드(polyetherimide), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethyelen ennapthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyeleneterepthalate), 폴리페닐렌 설파이드 (polyphenylene sulfide), 폴리아릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 셀룰로오스 트리아세테이트(cellulose triacetate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propinonate)에서 하나 이상을 포함하는 유기물로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
도시하지는 않았지만, 제 1 기판(110)의 상부에는 버퍼층(미도시)이 화소 영역(P)의 전면에 배치될 수 있다. 버퍼층(미도시)은 제 1 기판(110)으로부터 수분, 산소 및 기타 이물질이 유기발광 표시장치(100)의 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
버퍼층(미도시)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한 단일층으로 이루어지거나, 실리콘 산화물(SiOx)을 포함한 단일층과 실리콘 질화물(SiNx)을 포함한 단일층이 교대로 적층되어 이루어질 수 있다.
제 1 기판(110) 또는 버퍼층(미도시)의 상부에는 반도체층(121)이 화소 영역(P)의 일부분에 배치될 수 있다. 반도체층(121)은 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 산화물 반도체 등으로 이루어질 수 있으며, 채널을 이루고 중앙에 배치될 수 있는 액티브 영역(121c)과, 액티브 영역(121c)의 양 측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 영역(121a) 및 드레인 영역(121b)을 포함할 수 있다.
반도체층(121)의 상부에는 게이트 절연층(122)이 화소 영역(P)의 전면에 배치될 수 있다. 게이트 절연층(122)은 게이트 전극(123)과 반도체층(121)을 분리할 수 있으며, 반도체층(121)과 게이트 전극(123) 사이의 전류의 흐름을 차단할 수 있다.
게이트 절연층(122)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질을 포함하여 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지 않고 유기 절연 물질 등을 포함하여 이루어질 수도 있다.
게이트 절연층(122)의 상부에는 반도체층(121)의 액티브 영역(121c)이 위치하는 영역에 대응하여 게이트 전극(123)이 배치될 수 있다.
게이트 전극(123)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 중 어느 하나, 또는 상기 금속 물질이 2 개 이상 포함된 합금으로 이루어진 단일층 구조일 수 있다. 그러나 게이트 전극(123)은 다수의 단일층이 접합되어 이루어진 다중층의 구조일 수도 있으며, 이때 인접한 단일층은 서로 다른 금속 물질로 이루어질 수 있다.
게이트 절연층(122)과 게이트 전극(123)의 상부에는 제 1 층간 절연층(124)이 화소 영역(P)의 전면에 배치될 수 있다. 제 1 층간 절연층(124)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질을 포함하여 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지 않고 유기 절연 물질 등을 포함하여 이루어질 수도 있다
게이트 절연층(122)과 제 1 층간 절연층(124)에는 반도체층(121)의 소스 영역(121a) 및 드레인 영역(121b)을 각각 노출시키는 제 1, 2 반도체층 컨택홀(sch1, sch2)이 형성될 수 있다. 제 1, 2 반도체층 컨택홀(sch1, sch2)에는 소스 전극(125a) 및 드레인 전극(125b)이 각각 배치될 수 있으며, 제 1, 2 반도체층 컨택홀(sch1, sch2)을 통해 노출된 소스 영역(121a) 및 드레인 영역(121b)에 각각 접촉할 수 있다.
소스 전극(125a)과 드레인 전극(125b)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 구리(Cu), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 중 어느 하나 또는 상기 금속 물질이 2 개 이상 포함된 합금으로 이루어진 단일층 구조일 수 있다. 그러나 소스 전극(125a)과 드레인 전극(125b)은 다수의 단일층이 접합되어 이루어진 다중층의 구조일 수도 있으며, 이때 인접한 단일층은 서로 다른 금속 물질로 이루어질 수 있다.
이와 같이 배치될 수 있는 반도체층(121)과 게이트 절연층(122), 게이트 전극(123), 제 1 층간 절연층(124), 소스 전극(125a) 및 드레인 전극(125b)은 구동 박막 트랜지스터(DTr)를 구성할 수 있다.
도 1b 에는 구동 박막 트랜지스터(DTr)를 코플라나(coplanar) 구조로 나타내었지만, 이에 한정하지 않고 역 코플라나(inverted coplanar), 스태거드(staggered), 역 스태거드(inverted staggered) 등의 구조일 수도 있다.
그리고 도 1b에는 구동 박막트랜지스터(DTr) 만을 도시하였지만, 스위칭 박막트랜지스터(STr)도 이와 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
다시 도 1b에서 제 1 층간 절연층(124)의 상부에는 제 2 층간 절연층(126)이 구동 박막 트랜지스터(DTr)를 덮으며 화소 영역(P)의 전면에 배치될 수 있다. 제 2 층간 절연층(126)은 구동 박막 트랜지스터(DTr)를 보호하고 그 상부를 평평하게 유지할 수 있다.
제 2 층간 절연층(126)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질을 포함하여 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지 않고 유기 절연 물질 등을 포함하여 이루어질 수도 있다.
구동 박막트랜지스터(DTr)와 유기발광 다이오드(E)를 연결하기 위해, 제 2 층간 절연층(126)에는 드레인 전극(125b)을 노출시키는 드레인 컨택홀(dch)이 형성될 수 있다.
제 2 층간 절연층(126)의 상부에는 제 1 전극(131)이 화소 영역(P)의 일부분에 배치될 수 있다. 제 1 전극(131)은 유기발광 다이오드(E)를 구성하는 애노드 전극일 수 있으며, 드레인 컨택홀(dch)을 통해 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(125b)과 연결될 수 있다.
제 1 전극(131)은 반사율이 높은 불투명 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
제 1 전극(131)의 상부에는 유기 발광층(132)이 화소 영역(P)의 일부분에 배치될 수 있다. 유기 발광층(132)은 발광 물질을 포함하는 단일층으로 이루어질 수 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transport layer), 발광 물질층(emitting material layer), 전자 수송층(electron transport layer) 및 전자 주입층(electron injection layer)을 포함하는 다중층으로 이루어질 수도 있다.
유기 발광층(132)은 화소 별로 각각 적색, 녹색, 청색 등의 색상을 표시할 수 있도록, 각각 적색, 녹색, 청색 등을 발광하는 유기물질을 패터닝 할 수 있다. 또는 백색을 발광할 수 있는 유기물질을 패터닝 한 후, 컬러필터를 통해 적색, 녹색, 청색 등의 색상을 표시할 수 있다.
유기 발광층(132)의 상부에는 제 2 전극(133)이 화소 영역(P)의 전면에 배치될 수 있으며, 제 2 전극(133)은 유기발광 다이오드(E)를 구성하는 캐소드 전극일 수 있다.
제 2 전극(133)은 빛을 투과시킬 수 있도록 투명 도전성 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석 아연 산화물(ITZO) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
이와 같이 배치될 수 있는 유기 발광층(132)과 제 1 전극(131), 제 2 전극(133)은 유기발광 다이오드(E)를 구성할 수 있다.
유기발광 다이오드(E)의 측면에는 뱅크(134)가 화소 영역(P)의 일부분에 배치 될 수 있다. 뱅크(134)는 제 1 전극(131)과 유기 발광층(132)을 화소 마다 분리할 수 있으며, 제 2 전극(133)은 뱅크(134)의 상부에 배치되어 인접한 화소로 연장하여 형성될 수 있다.
뱅크(134)는 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기 절연 물질, 또는 BCB(benzocyclobutene), 아크릴계 수지, 이미드계 수지와 같은 유기 절연 물질을 포함하여 이루어질 수 있다.
유기발광 다이오드(E)의 상부에는 인캡슐레이션층(140)이 유기발광 다이오드(E)를 덮으며, 화소 영역(P)의 전면에 배치될 수 있다. 인캡슐레이션층 (140)은 순차적으로 배치될 수 있는 제 1 무기막층(141), 유기막층(142) 및 제 2 무기막층(143)을 포함할 수 있다.
제 1 무기막층(141)과 제 2 무기막층(143)은 수분, 산소 및 기타 이물질이 유기발광 다이오드(E)로 침투하는 것을 방지할 수 있으며, 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화 질화물(SiOxNy) 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
유기막층(142)은 제 1 무기막층(141) 및 제 2 무기막층(143) 사이에 배치되어 표면을 평평하게 하므로, 단차가 발생하여 표시품질이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
유기막층(142)은 아크릴레이트(acrylate), 에폭시(epoxy) 계열의 폴리머, 이미드(imide) 계열의 폴리머 및 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin) 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 1b에는 인캡슐레이션층(140)에 제 1 무기막층(141), 유기막층(142) 및 제 2 무기막층(143)이 포함된 것을 나타내었지만, 이에 한정하지 않고 다수의 무기막층과 유기막층이 교대로 반복하여 배치될 수 있어, 유기발광 다이오드(E)에 수분, 산소 및 기타 이물질이 침투할 가능성을 더욱 감소시킬 수 있다.
인캡슐레이션층(140)의 상부에는 패터닝된 블랙 매트릭스(150)가 화소 영역(P)의 전면에 배치될 수 있다.
패터닝된 블랙 매트릭스(150)는 유기발광 표시장치(100)의 내부로 입사된 외부광의 반사를 차단하는 영역인 블록부(151)와, 유기발광 다이오드(E)에서 발생한 빛이 방출될 수 있는 영역인 개구부(152)를 포함할 수 있다.
패터닝된 블랙 매트릭스(150)의 구체적인 구조에 대해서는 후술하여 설명하도록 한다.
패터닝된 블랙 매트릭스(150)의 상부에는 제 2 기판(160)이 배치될 수 있고, 제 2 기판(160)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 제 2 기판(160)이 플라스틱으로 이루어진 기판인 경우, 제 1 기판(110)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
제 2 기판(160)의 상부에는 광학부재(170)가 화소 영역(P)의 전면에 선택적으로 배치될 수 있다. 광학부재(170)는 유기발광 다이오드(E)에서 발생하여 외부로 방출되는 빛을 굴절시킴으로써, 유기발광 표시장치(100)에서 표시되는 화상의 시야각을 증가시킬 수 있다. 또는 광학부재(170)는 유기발광 표시장치(100)의 내부로 입사되는 외부광 및 제 1 전극(131)에 의해 반사되는 외부광을 흡수할 수 있도록, 빛의 투과율을 조절하는 광학 필름일 수 있다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치에 포함된 패터닝된 블랙 매트릭스를 나타내는 평면도이고, 도 2b는 서로 다른 형태의 개구부를 비교하는 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치에 포함된 패터닝된 블랙 매트릭스(150)는, 유기발광 다이오드(E)가 배치된 영역(제 1 전극(131)이 배치된 영역)에 대응하여 개구부(152)가 형성될 수 있다. 이에 따라 편광판을 사용할 때 유기발광 다이오드(E)에서 발생한 빛의 투과율이 절반 이상 줄어드는 것과 대비하여, 유기발광 다이오드(E)에서 발생한 빛이 개구부(152)를 직접 통과하여 외부로 방출됨으로써, 투과율을 향상시킬 수 있다.
그리고 유기발광 표시장치(100)의 내부로 입사된 외부광은 유기발광 다이오드(E)의 제 1 전극(131)에 의해 반사되더라도 블록부(151)에 의해 차단되어, 시야각으로 반사된 외부광이 유기발광 표시장치(100)의 밖으로 방출되는 것을 방지할 수 있다.
개구부(152)는 사각형의 형태로 이루어진 것보다, 시계 방향으로 배치된 제 1 내지 제 8 모서리(E1 ~ E8)를 가진 팔각형, 바람직하게는 정팔각형의 형태로 이루어질 수 있는데, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2b에 도시된 사각형 형태의 제 1 개구부(152a) 안에 팔각형 형태의 제 2 개구부(152b)가 내접하여 있다.
사용자가 유기발광 표시장치(100)를 바라볼 때 상, 하, 좌, 우 방향에 위치한 쪽을 각각 제 1, 5, 7, 3 방면(S1, S5, S7, S3)으로 표시하였고, 대각선 방향에 위치한 쪽을 각각 제 2, 6, 8, 4 방면(S2, S6, S8, S4)으로 표시하였다.
사각형 형태의 제 1 개구부(152a)와 팔각형 형태의 제 2 개구부(152b)는, 중심(c)에서 제 1, 5, 7, 3 방면(S1, S5, S7, S3)에 위치한 모서리까지 서로 동일한 제 1 길이(L1)를 가진다.
그러나 제 1 개구부(152a)의 중심(c)에서 제 2, 6, 8, 4 방면(S2, S6, S8, S4)에 위치한 꼭지점까지의 길이인 제 2 길이(L2)는, 제 2 개구부(152b)의 중심(c)에서 제 2, 6, 8, 4 방면(S2, S6, S8, S4)에 위치한 모서리까지의 길이인 제 3 길이(L3) 보다 큰 것을 볼 수 있다.
이에 따라 제 1 개구부(152a)와 제 2 개구부(152b)에 공통으로 포함되지 않고, 제 1 개구부(152a)에만 포함되어 있는 4개의 꼭지점 개구 영역(dop)이 나타난다.
제 2 길이(L2)는 제 3 길이(L3) 보다 크고 빛의 세기는 거리의 제곱에 반비례 하기 때문에, 유기발광 다이오드(E)의 중심(c)에서 발생하여 꼭지점 개구 영역(dop)을 통과하는 빛의 세기는, 제 2 개구부(152b)를 통과하는 빛의 세기 보다 낮다.
그리고 꼭지점 개구 영역(dop)을 통해 유기발광 표시장치(100)의 내부로 입사된 외부광은, 유기발광 다이오드(E)의 제 1 전극(131)에 의해 반사되어 다른 꼭지점 개구 영역(dop)으로 방출될 수 있다.
따라서 유기발광 다이오드(E)에서 발생하여 꼭지점 개구 영역(dop)을 통과하는 빛 보다 꼭지점 개구 영역(dop)을 통해 반사되는 외부광의 영향이 더 크기 때문에, 4개의 꼭지점 개구 영역(dop)에 블록부(151)를 형성하여 이를 제거하는 것이, 유기발광 다이오드(E)에서 발생한 빛의 투과율 감소를 최소화 하고, 외부광의 반사를 저감할 수 있는 점에서 유리하다.
이에 따라 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)는, 도 2a에 도시된 바와 같은 팔각형 형태의 개구부(152)를 구비한 블랙 매트릭스(150)를 포함할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 패터닝된 블랙 매트릭스를 변형한 실시예이다.
도 3a는 사용자가 유기발광 표시장치(100)를 바라볼 때, 상, 하, 좌, 우 방향에 위치한 제 1, 5, 7, 3 방면(S1, S5, S7, S3)에 서브 개구부를 더 포함한 실시예를 나타내었다.
도 2a에 도시된 개구부(152)의 제 1, 3, 5, 7 모서리(E1, E3, E5, E7)에 인접하여, 개구부(152)의 외측면에 각각 제 1 내지 4 서브 개구부(154a ~ 154d)가 형성될 수 있고, 제 1 내지 4 서브 개구부(154a ~ 154d)는 사각형, 바람직하게는 직사각형의 형태로 이루어질 수 있다. 개구부(152)와 제 1 내지 4 서브 개구부(154a ~ 154d) 사이는 제 1, 3, 5, 7 모서리(E1, E3, E5, E7)에 의해 분리되지 않고 연결될 수 있다.
그리고 제 1 내지 4 서브 개구부(154a ~ 154d)는 제 1, 3, 5, 7 방면(S1, S3, S5, S7)으로 제 1 폭(W1)을 가질 수 있다.
도 3a에 도시된 변형 실시예에서는 제 2, 4 서브 개구부(154b, 154d)에 의해, 사용자가 유기발광 표시장치(100)를 바라볼 때 좌, 우 방향의 시야각이 도 2a 도시된 제 1 실시예보다 더 증가하게 된다.
제 1 전극(131)과 패터닝된 블랙 매트릭스(150) 사이의 거리를 T 라고 할 때, 증가되는 시야각(V)은 다음과 같은 수학식으로 나타낼 수 있다.
예를 들어 제 1 전극(131)과 패터닝된 블랙 매트릭스(150) 사이의 거리(T)가 13 μm 이고, 제 1 내지 4 서브 개구부(154a ~ 154d)의 제 1 폭(W1)이 3 μm 일 때, 시야각은 약 13˚(= tan -1 (3 / 13)) 만큼 더 증가할 수 있다.
변형 실시예에서는 블록부(151)에 의해 차폐되는 면적이 제 1 실시예 보다 줄어들어, 유기발광 다이오드(E)에서 발생한 빛이 상, 하, 좌, 우 방향으로 방출되는 각도가 커지기 때문에, 시야각을 향상할 수 있는 것이다.
한편, 제 1 전극(131)의 길이와 대비하여, 제 1 폭(W1)의 크기가 너무 크면 개구부(152)와 제 1 내지 제 4 서브 개구부(154a ~ 154d)가 이루는 개구 영역의 크기가 커져 외부광의 반사율이 높아지고, 제 1 폭(W1)의 크기가 너무 작으면 개구 영역의 크기가 작아져 시야각이 좁아질 수 있다.
도 3a에 도시된 변형 실시예에서는 유기발광 다이오드에서 발생한 빛의 투과율을 최대한으로 확보하면서 외부광의 반사를 저감하기 위해, 제 1 폭(W1)의 최적의 크기가 제 1 전극(131)의 길이의 30% 에 이를 수 있다. 예를 들어 제 1 전극(131)의 길이가 10 μm 일 때, 제 1 내지 4 서브 개구부(154a ~ 154d)의 제 1 폭(W1)의 크기는 약 3 μm 일 수 있다.이와 같이 상기 변형 실시예에서는 개구부(152)의 상, 하, 좌, 우 방향으로 위치한 4개의 모서리에 인접하여 제 1 내지 제 4 서브 개구부(154a ~ 154d)를 더 형성함으로써 시야각을 증가시킬 수 있고, 제 1 내지 제 4 서브 개구부(154a ~ 154d)의 폭을 제 1 전극(131)의 길이의 30% 정도로 형성함으로써 서브 개구부에 의해 외부광의 반사율이 높아지는 것을 제한할 수 있다.
그리고 도 1b에 도시된 제 2 기판(160)의 상부에 선택적으로 배치될 수 있는 광학필름(170)은 빛의 투과율을 조절하여, 유기발광 표시장치(100)의 내부로 입사되는 외부광 및 제 1 전극(131)에 의해 반사되는 외부광을 흡수함으로써, 블록부(151)와 함께 외부광의 반사율을 저감할 수 있다.
도 3b는 사용자가 유기발광 표시장치(100)를 바라볼 때, 대각선 방향에 위치한 제 2, 6, 8, 4 방면(S2, S6, S8, S4)에 서브 블록부를 더 포함한 실시예를 나타내었다.
도 2a에 도시된 개구부(152)의 제 2, 4, 6, 8 모서리(E2, E4, E6, E8)에 인접하여, 개구부(152)의 내측면에 각각 제 1 내지 4 서브 블록부(153a ~ 153d)가 형성될 수 있고, 제 1 내지 4 서브 블록부(153a ~ 153d)는 사각형, 바람직하게는 직사각형의 형태로 이루어질 수 있다. 블록부(151)와 제 1 내지 4 서브 블록부(153a ~ 153d) 사이는 서로 연결될 수 있다.
그리고 제 1 내지 4 서브 블록부(153a ~ 153d)는 제 2, 4, 6, 8 방면(S2, S4, S6, S8)으로 제 2 폭(W2)을 가질 수 있다.
제 1 내지 4 서브 블록부(153a ~ 153d)는 유기발광 표시장치(100)의 내부로 입사되는 외부광 및 제 1 전극(131)에 의해 반사되는 외부광을 차단함으로써, 외부광의 반사를 저감할 수 있다.
또한 블록부(151)의 모든 모서리에 인접하여 서브 블록부를 형성하지 않고, 대각선 방향에 위치한 4개의 모서리에만 인접하여 형성함으로써 사용자가 유기발광 표시장치(100)를 바라볼 때 좌, 우 방향의 시야각이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제 1 전극(131)의 길이와 대비하여, 제 2 폭(W2)의 크기가 너무 크면 블록부(151)와 제 1 내지 4 서브 블록부(153a ~ 153d)가 이루는 차폐 영역의 크기가 커져 시야각이 좁아질 수 있다.
도 3b에 도시된 변형 실시예에서는 시야각을 최대한으로 확보하면서 외부광의 반사를 저감하기 위해, 제 2 폭(W2)의 최적의 크기가 제 1 전극(131)의 길이의 30% 에 이를 수 있다. 예를 들어 제 1 전극(131)의 길이가 10 μm 일 때, 제 1 내지 4 서브 블록부(153a ~ 153d)의 제 2 폭(W2)의 크기는 약 3 μm 일 수 있다.
그리고 도 3b에서는 제 1 내지 4 서브 블록부(153a ~ 153d)가 개구부(152)의 제 2, 4, 6, 8 모서리(E2, E4, E6, E8)에 인접하여 형성된 실시예를 나타내었으나, 이에 한정하지 않고 개구부(152)의 제 1, 3, 5, 7 모서리(E1, E3, E5, E7)에 인접하여 개구부(152)의 내측면에 형성될 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 패터닝된 블랙 매트릭스를 포함한 다수의 화소를 나타내는 평면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 유기발광 표시장치(100)에 있어서, 모든 화소의 개구부는 도 2a, 도 3a, 도 3b에 도시된 개구부 중 어느 하나와 동일한 형태일 수 있다.
또는 도 2a, 도 3a, 도 3b에 도시된 개구부를 조합한 형태로 배치될 수 있는데, 예를 들어 도 4a에 도시된 바와 같이, 인접한 화소들에 도 2a, 도 3a, 도 3b에 도시된 개구부(각각 A1, A2, A3)가 교대로 반복하여 배치될 수 있다.
그리고 도 4b에 도시된 바와 같이, 인접한 화소들에 도 3a, 도 3b에 도시된 개구부(각각 A2, A3)가 교대로 반복하여 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치에서 하나의 화소를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 유기발광 표시장치(200)는 제 1 실시예와 동일하게, 다수의 화소가 M x N 의 행렬 형태를 이룰 수 있다.
그리고 유기발광 표시장치(200)는 반도체층(221), 게이트 절연층(222), 게이트 전극(223), 제 1 층간 절연층(224), 소스 전극(225a) 및 드레인 전극(225b)으로 구성된 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(DTr)와, 제 1 전극(231), 유기 발광층(232) 및 제 2 전극(233)으로 구성된 유기발광 다이오드(E)와, 제 1 무기막층(241), 유기막층(242) 및 제 2 무기막층(243)이 순차적으로 적층된 인캡슐레이션층(240)을 포함할 수 있고, 제 1 기판(210), 버퍼층(미도시), 제 2 층간 절연층(226), 뱅크(234)를 포함할 수 있다. 상기 구성을 이루는 물질과 상기 구성의 배치와 기능은 제 1 실시예와 동일할 수 있다.
제 2 실시예에서는 인캡슐레이션층(240)의 상부에 터치 센싱부(280)가 화소 영역(P)의 전면에 배치될 수 있다.
터치 센싱부(280)는 구동 전극(281), 센싱 전극(282), 전극 간 절연층(283), 전극 보호층(284)을 포함할 수 있다.
구동 전극(281)은 화소가 배치된 행 방향 또는 열 방향으로 연장하여 배치될 수 있고, 이와 반대로 센싱 전극(282)은 화소가 배치된 열 방향 또는 행 방향으로 연장하여 배치될 수 있다. 구동 전극(281)과 센싱 전극(282) 사이에 전극 간 절연층(283)이 화소 영역(P)의 전면에 배치될 수 있어 양 전극이 단락 되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 구동 전극(281)의 부식을 방지하기 위해 전극 보호층(284)이 구동 전극(281)을 덮으며 화소 영역(P)의 전면에 배치될 수 있다.
구동 전극(281)과 센싱 전극(282)은 서로 교차하여 배치될 수 있으며, 구동 전극(281)과 센싱 전극(282)이 서로 교차하는 영역에는 전기장이 형성되어 일정한 커패시턴스를 가질 수 있다.
구동 전극(281)과 센싱 전극(282)이 서로 교차하는 영역 부근에 터치 입력이 이루어지면, 구동 전극(281)과 센싱 전극(282) 사이에 형성되는 전기장이 변하게 되어 커패시턴스가 바뀔 수 있고, 변경된 커패시턴스에 의해 터치 입력을 감지할 수 있게 된다.
한편, 터치 센싱부(280)가 포함된 제 2 실시예에서 외부광의 반사를 저감하기 위해 편광판을 사용하면, 유기발광 표시장치(200)의 두께가 더 증가할 수 있다.
제 2 실시예에서는 제 1 실시예와 같이 블록부(251)와 개구부(252)를 구비하는 패터닝된 블랙 매트릭스(250)를 포함함으로써, 외부광의 반사를 저감할 수 있다.
그리고 제 2 실시예에 포함된 블랙 매트릭스(250)는, 도 2a에 도시된 바와 같이 팔각형 형태의 개구부이거나, 도 3a에 도시된 바와 같이 제 1 내지 4 서브 개구부가 팔각형 형태의 개구부의 외측면에 인접하여 형성된 형태이거나, 도 3b에 도시된 바와 같이 제 1 내지 4 서브 블록부가 팔각형 형태의 개구부의 내측면에 인접하여 형성된 형태일 수 있다.
상기 도면에 도시된 패터닝된 블랙 매트릭스(250)를 포함하여, 편광판을 사용하지 않고 유기발광 다이오드(E)에서 발생한 빛의 투과율 감소를 최소화 하면서, 외부광의 반사를 저감할 수 있는 점에서 유리하다.
제 2 실시예에서는 제 1 실시예와 같이, 모든 화소에 포함된 개구부(252)가 도 2a, 도3a, 도 3b에 도시된 개구부 중 어느 하나와 동일한 형태이거나, 이들을 조합한 형태로 배치될 수 있다.
블랙 매트릭스(250)의 상부에는 광학부재(270)가 화소 영역(P)의 전면에 선택적으로 배치될 수 있다. 제 1 실시예와 같이 광학부재(270)는 유기발광 다이오드(E)에서 발생하여 외부로 방출되는 빛을 굴절시킴으로써, 유기발광 표시장치(200)에서 표시되는 화상의 시야각을 증가시킬 수 있다.
그리고 구동 전극(281)과 센싱 전극(282)은 블록부(251)와 중첩될 수 있다.
이와 같이 본 발명을 상기 실시예로 설명하였지만, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 유기발광 표시장치
110 : 제 1 기판
121 : 반도체층 122 : 게이트 절연층
123 : 게이트 전극 124 : 제 1 층간 절연층
125a : 소스 전극 125b : 드레인 전극
126 : 제 2 층간 절연층
131 : 제 1 전극 132 : 유기 발광층
133 : 제 2 전극 140 : 인캡슐레이션층
141 : 제 1 무기막층 142 : 유기막층
143 : 제 2 무기막층 150 : 블랙 매트릭스
151 : 블록부 152 : 개구부
153a ~ 153d : 서브 블록부 154a ~ 154d : 서브 개구부
160 : 제 2 기판 170 : 광학부재
121 : 반도체층 122 : 게이트 절연층
123 : 게이트 전극 124 : 제 1 층간 절연층
125a : 소스 전극 125b : 드레인 전극
126 : 제 2 층간 절연층
131 : 제 1 전극 132 : 유기 발광층
133 : 제 2 전극 140 : 인캡슐레이션층
141 : 제 1 무기막층 142 : 유기막층
143 : 제 2 무기막층 150 : 블랙 매트릭스
151 : 블록부 152 : 개구부
153a ~ 153d : 서브 블록부 154a ~ 154d : 서브 개구부
160 : 제 2 기판 170 : 광학부재
Claims (13)
- 제 1 및 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 전극 사이에 배치된 유기발광층을 구비하는 유기발광 다이오드와;
상기 유기발광 다이오드가 빛을 방출하는 방향에 배치된 블랙 매트릭스를 포함하고,
상기 블랙 매트릭스는 빛을 차단하는 블록부와, 상기 제 1 전극이 배치된 영역에 대응하는 위치에 형성되며 빛을 투과하는 개구부를 포함하는 유기발광 표시장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 개구부는 시계 방향으로 배치된 제 1 내지 8 모서리를 가진 팔각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 개구부의 외측면에는 상기 개구부의 제 1, 3, 5, 7 모서리에 인접하여 각각 제 1 내지 4 서브 개구부가 형성되고,
상기 제 1 내지 4 서브 개구부는 각각 제 1 폭을 가진 직사각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 내지 4 서브 개구부의 제 1 폭은 3 μm 인 유기발광 표시장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 개구부의 내측면에는 상기 개구부의 제 2, 4, 6, 8 모서리 또는 제 1, 3, 5, 7 모서리에 인접하여 각각 제 1 내지 4 서브 블록부가 형성되고,
상기 제 1 내지 4 서브 블록부는 각각 제 2 폭을 가진 직사각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 내지 4 서브 블록부의 제 2 폭은 3 μm 인 유기발광 표시장치.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 블랙 매트릭스의 상부에는, 상기 유기발광 다이오드에서 방출한 빛을 확산시키거나, 또는 외부광을 흡수하는 광학부재가 배치된 유기발광 표시장치.
- 제 1 및 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 전극 사이에 배치되는 유기발광층을 구비하는 유기발광 다이오드와;
상기 유기발광 다이오드의 상부에 배치되는 인캡슐레이션층과;
상기 인캡슐레이션층의 상부에 배치되는 터치 센싱부와;
상기 터치 센싱부의 상부에 배치되는 블랙 매트릭스를 포함하고,
상기 블랙 매트릭스는 빛을 차단하는 블록부와, 상기 제 1 전극이 배치된 영역에 대응하는 위치에 형성되며 빛을 투과하는 개구부를 포함하는 유기발광 표시장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 개구부는 시계 방향으로 배치된 제 1 내지 8 모서리를 가진 팔각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 개구부의 외측면에는 상기 개구부의 제 1, 3, 5, 7 모서리에 인접하여 각각 제 1 내지 4 서브 개구부가 형성되고,
상기 제 1 내지 4 서브 개구부는 각각 제 1 폭을 가진 직사각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 개구부의 내측면에는 상기 개구부의 제 2, 4, 6, 8 모서리 또는 제 1, 3, 5, 7 모서리에 인접하여 각각 제 1 내지 4 서브 블록부가 형성되고,
상기 제 1 내지 4 서브 블록부는 각각 제 2 폭을 가진 직사각형의 형태로 형성된 유기발광 표시장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 터치 센싱부는, 제 1 방향으로 배치된 구동 전극과;
상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향으로 배치된 센싱 전극과;
상기 구동 전극 및 센싱 전극 사이에 배치되는 전극 간 절연층과;
상기 구동 전극의 상부에 배치되는 전극 보호층을 포함하며,
상기 구동 전극 및 센싱 전극은 상기 블록부와 중첩하는 유기발광 표시장치.
- 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 블랙 매트릭스의 상부에는, 상기 유기발광 다이오드에서 방출한 빛을 확산시키거나, 또는 외부광을 흡수하는 광학부재가 배치된 유기발광 표시장치.
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