KR20210047499A - 가변 차광 블랙 매트릭스층을 구비하는 표시 장치 - Google Patents

가변 차광 블랙 매트릭스층을 구비하는 표시 장치 Download PDF

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KR20210047499A
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Abstract

본 발명은 가변 차광 블랙 매트릭스층을 포함하는 표시 장치에 관한 발명으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 기판, 박막 트랜지스터, 제1전극, 유기 발광층, 제2전극 및 블랙 매트릭스층을 포함하고, 블랙 매트릭스층은 차광영역 및 개구영역을 포함하고, 개구영역은 유기 발광층으로부터 광이 방출되는 발광영역에 대응되고, 차광영역은 개구영역과 인접하고 입사되는 광에 따라 광투과율이 가변하는 가변 차광부 및 광투과율이 일정한 차광부를 포함한다. 즉, 본 발명의 표시 장치는 블랙 매트릭스층의 가변 차광부에 입사되는 광의 파장에 따라 광투과율이 변하여 차광 모드와 투과 모드를 가변함에 따라, 외광에 의한 반사를 감소시키는 동시에 시야각에 따른 휘도 감소를 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

가변 차광 블랙 매트릭스층을 구비하는 표시 장치{DISPLAY DEVICE HAVING BLACK MATRIX LAYER WITH VARIABLE LIGHT SHIELDING UNIT}
본 발명은 가변 차광 블랙 매트릭스층을 구비하는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입사광의 파장에 따라 광투과율이 변하여 투과 모드와 차광 모드를 가변하는 가변 차광 블랙 매트릭스층을 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Device; OLED)는 백라이트를 구비하는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device; LCD)와 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않는다. 따라서 경량 박형으로 제조가 가능하고, 공정상의 이점이 있으며 저전압 구동에 의해 소비전력 측면에서 유리하다. 또한, 유기 발광 표시 장치는 색상 구현이 용이하고 응답 속도가 빠른 이점이 있다.
일반적으로 유기 발광 표시 장치는 애노드, 캐소드 및 이들 사이에 배치되는 유기 발광층을 포함하는데, 반사율이 높은 금속 물질을 사용하여 캐소드를 형성함에 따라 외부광이 금속 물질에 의해 반사되어 콘트라스트비(contrast ratio)가 저하되는 문제점이 있었다. 이에 유기 발광 표시 장치는 외부광에 의한 반사를 줄이기 위해 커버 기판 하부에 외부광을 흡수하는 편광판이 구비된다.
편광판은 일정 수준의 광투과율을 갖는 필름으로 외부광 및 이의 반사광을 흡수하여 콘트라스트비가 저하되는 것을 방지한다. 그러나, 편광판은 고가의 부재이고 상대적으로 두께가 두꺼워 슬림화 추세에 적합하지 않으며, 유기 발광층으로부터 발광된 광 또한 일부 흡수하여 구동 전압을 낮추는데 제한이 있었다.
위와 같은 편광판의 문제점을 보완하기 위해 편광판 대신 블랙 매트릭스층을 적용하는 방안이 제안되었다. 블랙 매트릭스층은 외광을 흡수하여 편광판과 동등한 반사율과 반사시감을 가지면서도, 개구부를 통해 발광영역으로부터 발광된 광은 투과시켜 소비전력 감소, 수명 증가 및 휘도 개선 효과를 제공한다. 블랙 매트릭스층을 적용하는 경우, 개구부의 폭이 작을수록 반사 면적 또한 작아져 반사 시감이 더욱 향상될 수 있다. 그러나, 시야각에 따라 발광영역의 일부가 차폐되기 때문에 시야각에 따른 휘도 저하 및 색 틀어짐이 발생한다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 블랙 매트릭스층을 적용하여 편광판과 동등 혹은 보다 우수한 반사 시감을 확보하면서도 시야각에 따른 휘도 저하 및 색 틀어짐을 최소화할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
나아가 본 발명은 편광판을 포함하는 표시 장치 대비 낮은 전압에서 구동이 가능하여 소비 전력을 감소시킬 수 있고, 수명, 반사 시감 및 발광 효율이 우수한 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터 상에 배치되는 제1전극, 제1전극 상에 배치되는 유기 발광층, 유기 발광층 상에 배치되는 제2전극 및 제2전극 상에 배치되고, 차광영역 및 개구영역을 포함하는 블랙 매트릭스층을 포함하고, 개구영역은 유기 발광층으로부터 광이 방출되는 발광영역에 대응되는 위치에 형성되고, 차광영역은 개구영역과 인접하고 입사되는 광의 파장에 따라 광투과율이 가변하는 가변 차광부 및 광투과율이 일정한 차광부를 포함한다. 즉, 본 발명의 표시 장치는 입사광의 파장에 따라 광투과율이 변하여 차광 모드와 투과 모드를 가변할 수 있는 블랙 매트릭스층을 적용하여 반사 시감이 우수하면서도 시야각에 따른 휘도 저하를 최소화할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소영역이 정의된 기판, 복수의 화소영역 각각에 배치되는 유기발광소자 및 유기발광소자 상에 배치되는 블랙 매트릭스층을 포함하고, 블랙 매트릭스층은 유기발광소자로부터 발광된 광을 투과시키는 개구영역 및 복수의 화소영역을 구획하는 차광영역을 포함하고, 차광영역은 개구영역과 인접하고, 입사광의 파장에 따라 가역적으로 변색하는 광변색 물질을 포함하는 가변 차광부 및 흑색 안료를 포함하는 차광부를 포함한다. 따라서, 블랙 매트릭스층의 개구영역과 인접한 영역에 입사광의 파장에 따라 가역적으로 변색하는 광변색 물질을 포함하여 반사 시감을 높게 유지하면서도 시야각에 따른 휘도 저하를 최소화할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 표시 장치에서 블랙 매트릭스층은 개구영역과 인접한 영역에 입사되는 광의 파장에 따라 투과 모드와 차광 모드를 가변하는 가변 차광부를 갖는다. 따라서, 외부광이 조사될 시에는 차광 모드로 작용하여 외광에 의한 반사율이 저감되어 반사 시감이 우수한 효과를 제공한다. 또한, 가변 차광부는 발광영역으로부터 광이 방출될 시에는 투과 모드로 작용하여 종래의 표시 장치보다 시야각을 확대할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는 편광판을 포함하는 표시 장치 대비 낮은 전압으로 구동이 가능하여 소비 전력을 감소시킬 수 있고, 수명 증가에 기여하며, 발광 효율이 우수한 효과를 제공한다.
본 발명의 표시 장치는 투과 모드와 차광 모드를 가변하는 블랙 매트릭스층을 적용하여, 시야각에 따른 휘도 저하를 최소화하면서 발광영역의 폭을 일정 수준으로 감소시킬 수 있다. 이로 인해 낮은 전압으로 구동이 가능하여 소비 전력 감소에 기여할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는 투과 모드와 차광 모드를 가변하는 가변 차광부의 표면 조도를 조절하여 반사율을 더욱 감소시킬 수 있고, 나아가 광흡수필름을 적용하지 않음에도 이를 포함하는 것과 동등한 수준의 반사율을 유지하여 비용 절감에 기여할 수 있다.
본 발명의 표시 장치는 광확산필름을 더 포함하여 외광 반사율을 높이지 않으면서, 시야각 60°에서도 휘도가 저하되지 않고 높게 유지되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 블랙 매트릭스층의 가변 차광부가 차광 모드로 작용할 때의 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 블랙 매트릭스층의 가변 차광부가 차광 모드로 작용할 때의 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 블랙 매트릭스층의 가변 차광부가 투과 모드로 작용할 때의 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 블랙 매트릭스층의 가변 차광부가 투과 모드로 작용할 때의 평면도이다.
도 4는 가변 차광부를 포함하지 않는 블랙 매트릭스층을 구비하는 비교예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 블랙 매트릭스층의 가변 차광부의 폭과 셀 갭의 상관관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에서, 블랙 매트릭스층의 가변 차광부가 투과 모드로 작용할 때의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
도 10은 도 9의 X 영역에 대한 확대도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형상으로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 면적, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 제한되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
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.
또한 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 구성 요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 면적 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 면적 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 I-I'에 따른 단면도이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 기판(110), 박막 트랜지스터(120), 유기발광소자(130), 봉지층(140) 및 블랙 매트릭스층(150)을 포함한다.
기판(110)은 표시 장치(100)의 다양한 구성요소들을 지지하기 위한 지지 부재로, 절연 물질로 이루어질 수 있다. 기판(110)은 플렉서빌리티(flexibility)를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 이에 본 발명에 따른 표시 장치(100)는 다양한 플렉서블 표시 장치 예를 들어, 폴더블(foldable) 표시 장치, 롤러블(rollable) 표시 장치에 적용될 수 있다. 예를 들면, 기판(110)은 폴리이미드(polyimide; PI)를 비롯하여 폴리에테르이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 테레프탈레이드(polyethyelene terephthalate; PET), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate; PMMA), 폴리스티렌(polystyrene; PS), 스티렌-아크릴나이트릴 코폴리머(styrene-acrylnitrile copolymer; SAN), 실리콘-아크릴 수지(silicon-acryl resin) 등으로 이루어진 플라스틱 기판일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 1a를 참조하면, 기판(110)은 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NDA)을 갖는다. 표시 영역(DA)은 복수의 서브 화소(SP)가 배치되어 화상을 표시 하는 영역이다. 복수의 서브 화소(SP) 각각은 최소의 발광 단위로, 예를 들어, 적색 서브 화소, 녹색 서브 화소, 청색 서브 화소 및 백색 서브 화소를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 복수의 서브 화소(SP) 각각은 유기발광소자(130)를 포함한다. 예를 들어, 적색 서브 화소는 적색광을 발광하는 적색 유기발광소자를 포함한다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DA)을 둘러싸는 외곽 영역으로, 화상이 표시되지 않는 영역이다. 비표시 영역(NDA)에는 유기발광소자(130)를 구동하기 위한 다양한 구동 회로가 배치된다.
도 1b를 참조하면, 기판(110) 상에는 버퍼층(111)이 배치된다. 버퍼층(111)은 외부로부터 수분 및 산소 등이 침투하는 것을 방지하여 표시 장치(100)의 다양한 구성요소들을 보호한다. 예를 들어, 버퍼층(111)은 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiOx)의 단일층 또는 다중층일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 버퍼층(111)은 표시 장치(100)의 구조나 특성에 따라 생략될 수 있고, 표시 영역(DA)에만 형성될 수 있다.
기판(110) 상에 게이트 전극(121), 액티브층(122), 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)을 포함하는 박막 트랜지스터(120)가 배치된다. 박막 트랜지스터(120)는 표시 장치(100)의 구동 소자로 사용될 수 있다. 예를 들어, 박막 트랜지스터(120)는 기판(110) 상에 게이트 전극(121)이 배치되고, 게이트 전극(121) 상에 게이트 전극(121)과 액티브층(122)이 배치되고, 액티브층(122) 상에 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)이 배치되는 구조의 박막 트랜지스터(120)이나, 이에 제한되지 않는다.
게이트 전극(121)은 다양한 금속 물질, 예를 들어, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나이거나 둘 이상의 합금, 또는 이들의 다중층일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
게이트 전극(121) 상에 게이트 전극(121)과 액티브층(122)을 전기적으로 절연시키기 위해 게이트 절연층(112)이 배치된다. 게이트 절연층(112)은 질화 실리콘(SiNx) 또는 산화 실리콘(SiOx)의 단일층 또는 다중층일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
액티브층(122)은 게이트 전극(121)과 중첩하도록 배치된다. 예를 들면, 액티브층(122)은 산화물 반도체, 비정질 실리콘(amorphous silicon, a-Si), 다결정 실리콘(polycrystalline silicon, poly-Si) 등으로 형성될 수 있다.
소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)은 동일 층상에 이격되어 배치된다. 소스 전극(123) 및 드레인 전극(124)은 액티브층(122)과 접촉하는 방식으로 전기적으로 연결될 수 있다.
박막 트랜지스터(120) 상에 평탄화층(113)이 배치된다. 평탄화층(113)은 박막 트랜지스터(120)를 보호하고, 기판 상에 배치되는 구성요소들에 의한 단차를 완만하게 하기 위한 절연층이다. 평탄화층(113)은 단일층 또는 다중층일 수 있다. 예를 들어, 평탄화층(113)은 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 불포화 폴리에스테르계 수지, 폴리페닐렌계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지, 벤조사이클로부텐 및 포토레지스트 중 하나로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 평탄화층(113)은 박막 트랜지스터(120)와 유기발광소자(130)의 제1전극(131)을 전기적으로 연결하기 위해 컨택홀을 포함한다.
평탄화층(113) 상에는 유기발광소자(130)가 배치된다. 유기발광소자(130)는 제1전극(131), 유기 발광층(132) 및 제2전극(133)을 포함한다.
제1전극(131)은 평탄화층(113) 상에 배치되고, 유기 발광층(132)에 정공을 공급하는 애노드일 수 있다. 제1전극(131)은 투명 전도성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 투명 전도성 물질은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide; IZO), 인듐 주석 아연 산화물(Indium Tin Zinc Oxide; ITZO)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 표시 장치(100)가 탑 에미션(top emission) 방식으로 구동되는 경우, 제1전극(131)의 하부에 반사층을 더 포함하여 구성될 수 있다.
제1전극(131)은 평탄화층(113)에 형성된 컨택홀을 통해 박막 트랜지스터(120)의 드레인 전극(124)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도 1b에서는 제1전극(131)이 박막 트랜지스터(120)의 드레인 전극(124)과 전기적으로 연결되는 것으로 도시하였으나. 이에 제한되지 않는다.
평탄화층(113) 상에 뱅크(114)가 배치된다. 뱅크(114)는 인접하는 서브 화소(SP)를 구분하기 위한 절연층이다. 뱅크(114)는 제1전극(131)의 가장자리를 둘러싸도록 배치되며 유기발광소자(130)가 발광하는 발광영역(Emitting Area; EA)을 정의한다. 뱅크(114)는 제1전극의 일부를 개구시키도록 제1전극(131)의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다.
유기 발광층(132)은 제1전극(131) 상에 배치되고, 특정 색의 광을 발광하는 층이다. 유기 발광층(132)은 적색 발광층, 녹색 발광층, 청색 발광층 및 백색 발광층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유기 발광층(132)은 하나의 발광층으로 구성될 수 있고, 서로 다른 색의 광을 발광하는 복수의 발광층이 적층된 구조일 수 있다. 유기 발광층(132)은 발광층 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등의 유기층을 더 포함할 수 있다. 유기층은 유기 발광층(132)으로 전자 또는 정공이 원활하게 주입될 수 있도록 하므로, 유기 발광층(132)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
제2전극(133)은 유기 발광층(132) 상에 배치되고, 유기 발광층(132)에 전자를 주입하는 캐소드일 수 있다. 제2전극(133)은 유기 발광층(132)에 전자를 공급할 수 있는 일함수가 낮은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어 제2전극(133)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 등과 같은 도전성 금속 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다. 표시 장치(100)가 탑 에미션 방식으로 구동되는 경우, 제2전극(133)은 유기 발광층(132)에서 발광된 광이 투과될 수 있도록 얇은 두께로 형성될 수 있다. 또한, 제2전극은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide; IZO), 인듐 주석 아연 산화물(Indium Tin Zinc Oxide; ITZO)과 같은 투명 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2전극(133)은 투명 전도성 물질과 마그네슘(Mg), 은(Ag), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca) 등과 같은 도전성 금속이 적층된 구조일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제2전극(133) 상에는 봉지층(140)이 배치된다. 봉지층(140)은 외부로부터 침투하는 수분이나 산소 및 외부 충격으로부터 유기발광소자(130)를 보호하는 밀봉 부재이다. 봉지층(140)은 단일층으로 형성될 수 있고, 다중층으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 봉지층(140)은 제1무기층(141), 유기층(142) 및 제2무기층(143)이 교대 적층된 삼중층 구조일 수 있다. 예를 들면, 제1무기층(141) 및 제2무기층(143)은 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 산화질화물(SiON) 등과 같은 무기물로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 유기층(142)은 폴리스티렌 수지(polystyrene resin), 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 우레아 수지(urea resin), 이소시아네이트 수지(isocyanate resin) 및 자일렌 수지(xylene resin) 중 1종 이상을 포함하여 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
봉지층(140) 상에는 블랙 매트릭스층(150)이 배치된다. 블랙 매트릭스층(150)은 복수의 서브 화소(SP)를 구획한다. 블랙 매트릭스층(150)은 복수의 서브 화소(SP)를 제외한 영역에 배치된 다양한 소자들이 사용자에게 시인되는 것을 방지한다. 블랙 매트릭스층(150)은 차광영역(Shielding Area; SA)과 개구영역(Opening Area; OA)을 포함한다. 차광영역(SA)은 표시 장치(100)의 내부 또는 외부로부터의 광을 차단한다. 개구영역(OA)은 표시 장치(100)의 내부 또는 외부로부터의 광을 투광시킨다. 개구영역(OA)은 유기발광소자(130)의 유기 발광층(132)로부터 광이 방출되는 발광영역(EA)에 대응될 수 있다. 예를 들면, 개구영역(OA)의 폭과 발광영역(EA)의 폭은 동일할 수 있다.
차광영역(SA)에는 개구영역(OA)과 인접하고 입사광의 파장에 따라 광투과율이 가변하는 가변 차광부(151) 및 광투과율이 일정한 차광부(152)가 배치된다. 가변 차광부(151)는 개구영역(OA)의 일부 또는 전체를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
가변 차광부(151)는 베이스 수지 및 광변색 물질을 포함한다. 광변색 물질은 입사광의 파장에 따라 가역적으로 변색한다. 예를 들어, 광변색 물질은 제1파장의 광이 조사되면 흑색으로 변색되고, 제2파장의 광이 조사되면 투명하게 변색된다. 즉, 광변색 물질은 입사광의 파장에 따라 흑색 또는 투명하게 변색되어 광투과율이 가변하는 특징이 있다. 예를 들어, 제1파장의 광은 자외선이고, 제2파장의 광은 가시광선일 수 있다. 예를 들면, 광변색 물질은 티오펜계 화합물, 벤조티오펜계 화합물, 아조벤젠계 화합물 및 스파이로피란계 화합물 중 1종 이상일 수 있다. 이러한 광변색 물질은 입사광의 파장에 따라 가역적으로 투명 또는 흑색으로 변색된다. 예를 들어, 티오펜계 또는 벤조티오펜계 광변색 물질은 자외선이 조사되면 흑색을 나타내 광투과율이 낮은 특성을 제공하고, 가시광선이 조사되면 투명하게 변색되어 광투과율이 높은 특성을 제공하며, 다시 자외선이 조사되면 흑색으로 변색되는 가역적인 변색을 나타낸다.
차광부(152)는 베이스 수지 및 흑색 물질을 포함한다. 흑색 물질은 카본계 안료, 금속 산화물계 안료, 유기계 안료 중에서 선택된 블랙 안료일 수 있다. 예를 들어, 카본계 안료는 카본 블랙일 수 있다. 예를 들면, 금속 산화물계 안료는 티탄 블랙(TiNxOy), Cu-Mn-Fe계 블랙 안료 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 유기계 안료는 락탐(lactam) 블랙, 페릴렌(perylene) 블랙, 아닐린(aniline) 블랙 중에서 선택될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 흑색 물질로 적색 안료, 청색 안료, 녹색 안료를 포함하는 RGB 블랙 안료를 사용할 수 있다. 이러한 흑색 물질을 포함하는 차광부(152)는 입사광의 파장에 관계없이 광투과율이 일정한 특성을 나타낸다.
가변 차광부(151) 및 차광부(152)에 포함되는 베이스 수지는 감광성 수지로 공지된 물질을 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 베이스 수지는 폴리머 바인더, 단량체 및 광개시제를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 폴리머 바인더는 카도(cardo)계 수지, 에폭시(epoxy)계 수지, 아크릴레이트(acrylate)계 수지, 실록산(siloxane)계 수지 및 폴리이미드 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 단량체는 이중결합을 2개 이상 포함하는 다관능성 아크릴레이트일 수 있으며, 가교결합을 위한 가교제로서 작용할 수 있다. 단량체는 DPHA(DiPentaerythritol HexaAcrylate)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 광개시제는 옥심(oxime), 옥심 에스테르(oxime ester) 및 아세토페논(acetophenone) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
가변 차광부(151)는 입사되는 광의 파장에 따라 투과 모드와 차광 모드를 가변한다. 도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 블랙 매트릭스층의 가변 차광부가 차광 모드로 작용할 때의 단면도 및 평면도이다. 도 3a 및 도 3b는 각각 블랙 매트릭스층의 가변 차광부가 투과 모드로 작용할 때의 단면도 및 평면도이다. 이하, 도 2a, 2b, 3a 및 3b를 참조하여 가변 차광부의 차광 모드와 투과 모드에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 가변 차광부(151A)는 블랙 매트릭스층(150A)의 개구영역(OA)에 인접하고, 개구영역(OA)의 측면 전체를 감싸도록 형성될 수 있다. 또한, 가변 차광부(151A)는 표시 장치(100A)의 외부로부터 입사된 광에 의해 흑색으로 변색되어 차광 모드로 작용한다. 예를 들어, 가변 차광부(151A)는 외부로부터 입사된 자외선에 의해 흑색으로 변색되어 차광 모드로 작용할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 가변 차광부(151A)를 구성하는 광변색 물질에 따라 달라질 수 있다. 즉, 표시 장치(100A)가 오프(Off) 상태에 있을 때, 표시 장치(100A)의 외부로부터 입사된 광에 의해 가변 차광부(151A)는 흑색으로 변색되고, 외부로부터 표시 장치(100A) 내부로 입사되는 광을 흡수한다. 따라서, 가변 차광부(151A) 및 차광부(152A) 모두에서 외광이 흡수됨으로써 편광판을 사용하지 않으면서 외광 반사율이 효과적으로 저감될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 개구영역(OA)에 인접한 가변 차광부(151B)는 유기 발광층(132)으로부터 발광된 광에 의해 투명하게 변색되어 투과 모드로 작용한다. 즉, 표시 장치(100B)가 온(On) 상태에 있을 때, 유기 발광층(132)으로부터 발광된 가시광에 의해 가변 차광부(151B)는 투명하게 변색되고, 유기 발광층(132)으로부터 발광된 광을 투과시킨다. 이에 따라, 유기 발광층(132)으로부터 발광된 광은 개구영역(OA) 및 투명한 가변 차광부(151B)를 통해 투과되고, 외부에서 입사되는 광은 차광부(152B)에 의해 흡수된다. 따라서, 편광판을 사용하지 않고 외광 반사율을 효과적으로 저감할 수 있고, 시야각에 따른 휘도 및 콘트라스트비 저하를 최소화할 수 있다. 나아가, 편광판을 적용한 표시 장치 대비 낮은 전압으로 구동이 가능하기 때문에 소비 전력을 감소시킬 수 있고, 수명이 개선될 수 있다.
한편, 가변 차광부(151B)가 투명하게 변색되어 투과 모드로 작용하면 외광 반사율의 감소를 초래할 수 있으나, 가변 차광부(151B)에서 외광이 굴절되기 때문에 외광 반사율의 감소 정도는 크지 않다. 또한, 유기 발광층(132)으로부터 발광된 광이 가변 차광부(151B)를 통해 투과되기 때문에, 시야각에 따른 휘도 저하 및 색 틀어짐을 최소화할 수 있고, 결과적으로 시야각이 확대될 수 있다.
도 4는 가변 차광부를 포함하지 않는 블랙 매트릭스층을 구비하는 비교예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 이하, 도 4에 도시한 비교예에 따른 표시 장치와 도 3a에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 함께 참조하여, 본 발명의 시야각 개선 효과를 상세하게 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 비교예에 따른 표시 장치(200)의 블랙 매트릭스층은 유기 발광층(132)으로부터 광이 방출되는 발광영역(EA)에 대응되는 개구영역(OA) 및 입사광에 관계없이 광투과율이 일정한 차광부(250)를 포함하는 차광영역(SA)으로 구성된다. 즉, 도 4에 도시한 비교예의 표시 장치(200)는 본 발명의 표시 장치(100B)와 비교하여, 가변 차광부(151B)를 포함하지 않고 가변 차광부(151B) 영역 또한 광투과율이 일정한 차광부(250)로 형성되는 점을 제외하고는 실질적으로 동일하다. 도 4에서 보는 바와 같이, 발광영역(EA)과 개구영역(OA)의 폭이 동일한 경우, 시야각에 따라 발광영역(EA)으로부터 발광된 광이 일부 차폐되는 발광 차폐 영역(a)이 형성되고, 이 발광 차폐 영역(a)은 시야각이 커질수록 증가한다. 따라서, 시야각이 커질수록 휘도가 크게 저하되고, 색 틀어짐이 발생한다. 시야각을 확장하기 위해 차광부(250)의 폭을 작게하여 개구영역(OA)을 증가시킬 경우, 상대적으로 차광부(250)의 면적이 작아지기 때문에 외광 반사율이 증가하게 된다. 즉, 차광면적과 시야각이 트레이드-오프 관계이기 때문에, 비교예와 같은 구성의 블랙 매트릭스층을 적용하여 외광 반사율을 저감하면서 시야각을 확장하는 데에는 어려움이 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 표시 장치(100B)는 개구영역(OA)에 인접한 부분에 입사되는 광에 따라 광투과율이 가변하는 가변 차광부(151B)를 포함하는 블랙 매트릭스층(150B)을 적용하여, 외광 반사율을 효과적으로 저감하면서도 시야각에 따른 휘도 저하는 최소화할 수 있다. 즉, 유기 발광층(132)으로부터 발광된 광에 의해 가변 차광부(151B)가 투명하게 변색되어 투과 모드로 작용할 시, 유기 발광층(132)로부터 발광된 광은 개구영역(OA)은 물론 가변 차광부(151B)를 통해서도 출광된다. 따라서, 본 발명의 표시 장치(100B)는, 가변 차광부(151)에 의해 트레이드 오프(trade-off) 관계가 해소되어, 외광 반사율을 낮추는 동시에 비교예에 따른 표시 장치(200)보다 확장된 시야각을 제공한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에서, 블랙 매트릭스층의 가변 차광부의 폭과 셀 갭의 상관관계를 설명하기 위한 도면이다. 가변 차광부(151)의 폭(d)은 유기 발광층(132)의 상부면으로부터 블랙 매트릭스층(150)의 하부면까지의 거리로 정의되는 셀 갭(CG)에 의해 결정된다. 예를 들어, 가변 차광부(151)의 폭(d)은 셀 갭(CG)의 0.3배 내지 0.7배 또는 0.4배 내지 0.6배일 수 있으며, 이 범위 내에서 외광 반사율을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 시야각에 따른 휘도 감소를 최소화할 수 있다. 가변 차광부(151)의 폭(d)이 셀 갭(CG)의 0.3배 이하로 작을 경우, 시야각이 클 때 휘도 감소 방지 효과가 미비할 수 있고, 0.7배 이상으로 클 경우, 광 시야각을 구현할 수 있으나, 외광 반사율 저감 효과가 저조할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 표시 장치(300)는 도 1b에 도시된 표시 장치(100)와 비교하여, 제1전극(331) 및 유기 발광층(332)의 면적이 작은 것을 제외하고는 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 6에 도시된 표시 장치(300)에서 유기발광소자(330)는 작은 면적을 가지는 제1전극(331)을 포함한다. 제1전극(331)의 면적이 작은 경우, 소비전력이 감소되는 장점이 있다. 그러나, 작은 면적을 가지는 제1전극(331)을 사용하는 경우, 발광영역(EA) 또한 작아지게 되고, 결과적으로 시야각에 따른 휘도 저하가 두드러지고 시야각이 제한되는 문제점이 있다.
도 6에 도시된 표시 장치(300)는 개구영역(OA)과 인접한 영역에 가변 차광부(351)를 구비하여 유기 발광층(332)으로부터 발광된 광이 가변 차광부(351)로 투과되어 시야각에 따른 휘도 저하가 방지된다. 이에 본 발명의 표시 장치(300)는 상대적으로 면적이 작은 제1전극(331) 및 유기 발광층(332)을 포함함에도, 가변 차광부(351)에 의해 시야각별 휘도를 동등 이상 유지하면서 소비 전력이 감소되는 효과를 제공한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치(400)는, 가변 차광부(451)가 발광영역(EA)의 일부와 중첩되도록 배치된다. 도 7에 도시한 표시 장치(400)는, 도 1b의 표시 장치(100)와 비교하여 가변 차광부(451)가 발광영역(EA)의 일부와 중첩되도록 배치되는 것을 제외하고는 실질적으로 동일하다. 따라서 중첩되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 7을 참조하면, 가변 차광부(451)는 발광영역(EA)과 중첩된다. 이에 따라, 개구영역(OA)은 발광영역(EA) 보다 좁은 폭을 갖는다. 이와 같이 개구영역(OA)이 발광영역(EA) 보다 좁은 폭을 갖더라도, 개구영역(OA)에 인접한 가변 차광부(451)가 유기 발광층(132)로부터 발광된 광에 의해 투명하게 변색되어, 유기 발광층(132)으로부터 발광된 광을 투과시킬 수 있다. 또한, 표시 장치(400) 외부로부터 입사되는 광의 일부는 차광부(452)에 의해 흡수되고, 다른 일부는 가변 차광부(452)에서 굴절되어 외광에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 따라서, 휘도가 높고 반사 시감이 우수한 효과를 제공한다. 또한, 가변 차광부(451)가 발광영역(EA)과 중첩됨에 따라, 외광에 의해 가변 차광부(451)가 흑색으로 변색되어 차광 모드로 작용할 시, 외광을 차폐하는 영역이 넓어져서 반사 시감이 더욱 우수한 이점이 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치에서, 블랙 매트릭스층의 가변 차광부가 투과 모드로 작용할 때의 평면도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치(500)는, 블랙 매트릭스층(550)의 가변 차광부(551)가 개구영역(OA)의 측면 일부를 둘러싸도록 배치되는 것을 제외하고는 도 3a 및 3b에 도시한 표시 장치(100B)와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(500)는 가변 차광부(551)가 유기 발광층(132)로부터 발광된 광이 투과되는 개구영역(OA)의 측면 일부를 둘러싸도록 배치되고, 이를 제외한 영역에 차광부(552)가 배치된다. 즉, 도 8에 도시된 표시 장치(500)는, 도 3a 및 3b에 도시한 표시 장치(100B) 대비 상대적으로 차광부(552)의 면적이 더 크다. 따라서 외광의 영향이 상대적으로 큰 환경에서 사용되는 표시 장치에 보다 유리하게 적용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치(600)는, 도 1b에 도시된 표시 장치(100)와 비교하여, 가변 차광부(651)의 상부 표면에 요철이 형성된 점을 제외하고는 실질적으로 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 표시 장치(600)는 상부 표면에 요철이 형성되고, 입사되는 광의 파장에 따라 광투과율이 가변하는 가변 차광부(651) 및 광투과율이 일정한 차광부(652)를 포함하는 블랙 매트릭스층(650)을 포함한다. 가변 차광부(651)의 상부 표면에 형성된 요철은, 표시 장치(600) 외부로부터 입사되는 광을 산란시킨다. 즉, 요철 구조를 포함하는 가변 차광부(651)는 표시 장치(600) 외부로부터 내부로 외광이 입사되는 것을 어렵게 하고, 이로 인해 외광 반사율이 더욱 저감될 수 있다.
예를 들어, 가변 차광부(651)의 상부 표면은 표면 조도가 400nm 내지 700nm 또는 500nm 내지 700nm일 수 있다. 표면 조도가 이 범위 내일 경우, 요철에 의해 외부광이 산란되어 외광 반사율이 효과적으로 저감될 수 있다. 우수한 반사 시감을 확보하기 위해, 외광 반사율은 5% 이하인 것이 바람직하며, 이러한 관점에서 가변 차광부(651) 상부 표면의 표면 조도는 450nm 내지 800nm일 수 있다.
일반적으로 외광 반사율을 저감하기 위해 편광판을 대체하여 블랙 매트릭스층을 적용하는 경우, 편광판과 동일 수준의 반사율을 확보하기 위해 블랙 매트릭스층 상에 광흡수필름이 배치되었다. 그러나, 가변 차광부(651) 상부 표면에 요철 구조를 부여하는 경우, 광흡수필름 없이 편광판과 동등 이상의 외광 반사율을 구현할 수 있다. 예를 들어, 가변 차광부(651)의 상부 표면에 표면 조도가 500nm 내지 700nm이 되도록 요철을 형성한 경우, 5% 미만의 외광 반사율을 나타내며, 광흡수필름을 추가로 배치하면 외광 반사율을 3.5% 미만으로 더욱 낮출 수 있다.
도 10은 도 9의 X 영역에 대한 확대도이다. 이를 참조하면, 가변 차광부(651)의 상부 표면에 요철 구조를 형성하기 위해 가변 차광부(651) 내에 투명 고분자 비드(10)가 분포된다. 투명 고분자 비드(10)는 가변 차광부(651) 상부 표면에 요철을 부여하여 외광을 산란시켜 외광 반사율을 감소시켜준다.
예를 들어, 투명 고분자 비드(10)는 PMMA(Polymethyl Methacrylate), PS(Polystyrene), 실리카(SiO2) 등으로 이루어진 구형 입자일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 투명 고분자 비드(10)의 평균 직경은 0.1 내지 1㎛일 수 있고, 이 범위 내에서 가변 차광부(651)의 상부 표면에 목적하는 수준의 표면 조도를 갖는 요철 구조가 형성되어 외광 반사율이 저감될 수 있다.
가변 차광부(651)의 표면 조도는 투명 고분자 비드(10)의 입자 크기, 돌출 정도 및 입자간 간격에 따라 조절될 수 있다. 표면 조도는 투명 고분자 비드(10)의 입자 크기가 클 수록, 입자의 돌출 정도가 클 수록, 입자 간의 간격이 작을수록 증가한다. 이를 이용하여 가변 차광부(651)의 표면 조도를 조절할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 표시 장치의 단면도이다. 도 11에 도시된 표시 장치(700)는, 블랙 매트릭스층(750) 상에 배치되는 보호층(760) 및 보호층(760) 상에 배치되는 광학조절층(770)을 더 포함하는 것을 제외하고는 도 1b에 도시된 표시 장치(100)와 실질적으로 동일하다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.
보호층(760)은 블랙 매트릭스층(750) 상에는 배치되고, 외부로부터 수분이나 공기가 침투하는 것을 차단하여 표시 장치(700)가 열화되는 것을 방지한다. 또한, 보호층(760)은 외부 충격으로부터 표시 장치(700) 내부의 구성요소들을 보호하는 완충 부재로서 작용한다.
보호층(760) 상에는 광학조절층(770)이 배치된다. 광학조절층(770)은 광흡수필름 또는 광확산필름일 수 있다. 광흡수필름은 일정한 광투과율을 갖는 필름으로, 광흡수 물질이 분포되어 있어 외부로부터 입사되는 광을 흡수한다. 광확산필름은 투명 고분자 비드가 분포되거나, 표면에 요철 구조를 포함하는 필름으로, 외부로부터 입사되는 광을 확산시킴으로써 외광 반사율을 감소시켜 준다.
광흡수필름 또는 광확산필름과 같은 광학조절층(770)을 포함하는 경우, 이에 의해 외광 반사율이 저감되기 때문에 가변 차광부(751)의 폭을 증가시켜 광 시야각 특성을 구현할 수 있으며, 시야각 60°까지 휘도 감소를 최소화할 수 있다.
예를 들어, 광학조절층(770)을 포함하는 경우, 가변 차광부(751)의 폭은 유기 발광층(132) 상부면과 블랙 매트릭스층(750)의 하부면 사이의 이격 거리인 셀 갭(CG)의 0.5배 내지 0.7배일 수 있다. 이와 같이 가변 차광부(751)의 폭을 증가시켜도 외광 반사율이 상승하지 않고, 시야각에 따른 휘도 저하를 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 가변 차광 블랙 매트릭스층을 포함하는 표시 장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터 상에 배치되는 제1전극, 제1전극 상에 배치되는 유기 발광층, 유기 발광층 상에 배치되는 제2전극 및 제2전극 상에 배치되고, 차광영역 및 개구영역을 포함하는 블랙 매트릭스층을 포함하고, 개구영역은 유기 발광층으로부터 광이 방출되는 발광영역에 대응되고, 차광영역은 개구영역과 인접하고 입사광에 따라 광투과율이 가변하는 가변 차광부 및 광투과율이 일정한 차광부를 포함한다.
본 발명의 특징에 따르면, 가변 차광부는 입사광의 파장에 따라 가역적으로 변색하는 광변색 물질을 포함하고, 차광부는 흑색 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 광변색 물질은 티오펜계 화합물, 벤조티오펜계 화합물, 아조벤젠계 화합물 및 스파이로피란계 화합물 중 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 광변색 물질은 제1파장의 광이 조사되면 흑색으로 변색되고, 제2파장의 광이 조사되면 투명하게 변색된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 가변 차광부는 표시 장치 외부로부터 입사된 광에 의해 흑색으로 변색되어 차광 모드로 작용하고, 유기 발광층으로부터 발광된 광에 의해 투명하게 변색되어 투과 모드로 작용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 가변 차광부는 자외선이 조사되면 흑색으로 변색되어 차광 모드로 작용하고, 가시광선이 조사되면 투명하게 변색되어 투과 모드로 작용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 가변 차광부의 폭은, 유기 발광층과 블랙 매트릭스층 사이의 이격 거리(셀 갭; cell gap)의 0.3배 내지 0.7배일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 개구영역은 복수의 모서리를 포함하며, 가변 차광부는 복수의 모서리 중 적어도 하나의 모서리에 인접하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 가변 차광부는 발광영역의 일부와 중첩되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 가변 차광부의 상부 표면은 표면 조도가 400nm 내지 700nm일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 가변 차광부는 투명 고분자 비드를 더 포함하며, 상부 표면에 요철 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 표시 장치는 블랙 매트릭스층 상에 배치되는 광학조절층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 복수의 화소영역이 정의된 기판, 복수의 화소영역 각각에 배치되는 유기발광소자 및 유기발광소자 상에 배치되는 블랙 매트릭스층을 포함하고, 블랙 매트릭스층은 유기발광소자로부터 발광된 광을 투과시키는 개구영역 및 복수의 화소영역을 구획하는 차광영역 포함하고, 차광영역은 개구영역과 인접하고, 입사광의 파장에 따라 가역적으로 변색하는 광변색 물질을 포함하는 가변 차광부 및 흑색 안료를 포함하는 차광부를 포함한다.
본 발명의 특징에 따르면, 광변색 물질은 표시 장치 외부로부터 제1파장의 광이 조사되면 흑색으로 변색되고, 유기발광소자로부터 제2파장의 광이 조사되면 투명하게 변색된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 광변색 물질은 티오펜계 화합물, 벤조티오펜계 화합물, 아조벤젠계 화합물 및 스파이로피란계 화합물 중 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 가변 차광부는 표시 장치 외부로부터 자외선이 조사되면 흑색으로 변색되어 차광 모드로 작용하고, 유기발광소자로부터 발광된 가시광선이 조사되면 투명하게 변색되어 투과 모드로 작용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 유기발광소자는 애노드, 애노드 상에 배치되는 유기 발광층 및 유기 발광층 상에 배치되는 캐소드를 포함하며, 가변 차광부의 폭은 유기 발광층과 블랙 매트릭스층 사이의 이격 거리(셀 갭; cell gap)의 0.3배 내지 0.7배일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 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, 100A, 100B, 300, 400, 500, 600, 700: 표시 장치
110: 기판
111: 버퍼층
112: 게이트 절연층
113: 평탄화층
114: 뱅크
120: 박막 트랜지스터
121: 게이트 전극
122: 액티브층
123: 소스 전극
124: 드레인 전극
130, 330: 유기발광소자
131, 331: 제1전극
132, 332: 유기 발광층
133, 333: 제2전극
140: 봉지층
141: 제1무기층
142: 유기층
143: 제2무기층
150, 150A, 150B, 350, 450, 550, 650, 750: 블랙 매트릭스층
151, 151A, 151B, 351, 451, 551, 651, 751: 가변 차광부
152, 152A, 152B, 352, 452, 552, 652, 752: 차광부
10: 투명 고분자 비드
760: 보호층
770: 광학조절층
SP: 서브 화소
DA: 표시영역
NDA: 비표시영역
SA: 차광영역
OA: 개구영역
EA: 발광영역
CG: 셀 갭

Claims (17)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터 상에 배치되는 제1전극;
    상기 제1전극 상에 배치되는 유기 발광층;
    상기 유기 발광층 상에 배치되는 제2전극; 및
    상기 제2전극 상에 배치되고, 차광영역 및 개구영역을 포함하는 블랙 매트릭스층을 포함하고,
    상기 개구영역은 상기 유기 발광층으로부터 광이 방출되는 발광영역에 대응되고,
    상기 차광영역은 상기 개구영역과 인접하고 입사광에 따라 광투과율이 가변하는 가변 차광부 및 광투과율이 일정한 차광부를 포함하는, 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가변 차광부는 입사광의 파장에 따라 가역적으로 변색하는 광변색 물질을 포함하고, 상기 차광부는 흑색 물질을 포함하는, 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광변색 물질은 티오펜계 화합물, 벤조티오펜계 화합물, 아조벤젠계 화합물 및 스파이로피란계 화합물 중 1종 이상인, 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광변색 물질은 제1파장의 광이 조사되면 흑색으로 변색되고, 제2파장의 광이 조사되면 투명하게 변색되는, 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가변 차광부는 상기 표시 장치 외부로부터 입사된 광에 의해 흑색으로 변색되어 차광 모드로 작용하고, 상기 유기 발광층으로부터 발광된 광에 의해 투명하게 변색되어 투과 모드로 작용하는, 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가변 차광부는 자외선이 조사되면 흑색으로 변색되어 차광 모드로 작용하고, 가시광선이 조사되면 투명하게 변색되어 투과 모드로 작용하는, 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가변 차광부의 폭은, 상기 유기 발광층과 상기 블랙 매트릭스층 사이의 이격 거리(셀 갭; cell gap)의 0.3배 내지 0.7배인, 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 개구영역은 복수의 모서리를 포함하며, 상기 가변 차광부는 상기 복수의 모서리 중 적어도 하나의 모서리에 인접하도록 형성되는, 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가변 차광부는 상기 발광영역의 일부와 중첩되도록 배치되는, 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가변 차광부의 상부 표면은 표면 조도가 400nm 내지 700nm인, 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가변 차광부는 투명 고분자 비드를 더 포함하며, 상부 표면에 요철 구조가 형성된, 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 표시 장치는 블랙 매트릭스층 상에 배치되는 광학조절층을 더 포함하는, 표시 장치.
  13. 복수의 화소영역이 정의된 기판;
    상기 복수의 화소영역 각각에 배치되는 유기발광소자; 및
    상기 유기발광소자 상에 배치되는 블랙 매트릭스층을 포함하고,
    상기 블랙 매트릭스층은 상기 유기발광소자로부터 발광된 광을 투과시키는 개구영역 및 상기 복수의 화소영역을 구획하는 차광영역 포함하고,
    상기 차광영역은 상기 개구영역과 인접하고, 입사광의 파장에 따라 가역적으로 변색하는 광변색 물질을 포함하는 가변 차광부 및 흑색 안료를 포함하는 차광부를 포함하는, 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광변색 물질은 상기 표시 장치 외부로부터 제1파장의 광이 조사되면 흑색으로 변색되고, 상기 유기발광소자로부터 제2파장의 광이 조사되면 투명하게 변색되는, 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 광변색 물질은 티오펜계 화합물, 벤조티오펜계 화합물, 아조벤젠계 화합물 및 스파이로피란계 화합물 중 1종 이상인, 표시 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 가변 차광부는 상기 표시 장치 외부로부터 자외선이 조사되면 흑색으로 변색되어 차광 모드로 작용하고, 상기 유기발광소자로부터 발광된 가시광선이 조사되면 투명하게 변색되어 투과 모드로 작용하는, 표시 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 유기발광소자는 애노드; 상기 애노드 상에 배치되는 유기 발광층; 및 상기 유기 발광층 상에 배치되는 캐소드를 포함하며, 상기 가변 차광부의 폭은 상기 유기 발광층과 상기 블랙 매트릭스층 사이의 이격 거리(셀 갭; cell gap)의 0.3배 내지 0.7배인, 표시 장치.
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