KR20230097241A - 표시장치 - Google Patents

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권오정
정승연
강혜지
김태호
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널, 상기 표시패널 상에 배치되는 센서층, 및 상기 센서층 상에 배치되고, 염료 및 안료 중 적어도 하나를 포함하는 광제어층을 포함하고, 상기 표시패널은 베이스층, 상기 베이스층 상에 배치되고, 개구부가 정의된 화소정의막, 상기 개구부 내에 배치된 발광층을 포함하는 발광소자, 상기 발광소자 상에 배치된 무기증착층, 상기 화소정의막 상에 배치된 저굴절패턴층, 및 상기 저굴절패턴층 및 상기 무기증착층 상에 배치된 봉지층을 포함하고, 상기 봉지층의 굴절률은 상기 저굴절패턴층의 굴절률보다 높다. 이에 따라, 발광소자의 집광 효율이 향상되어, 표시장치의 표시효율이 개선될 수 있다.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 추출 효율이 개선된 표시장치에 관한 것이다.
텔레비전, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 게임기 등과 같은 멀티미디어 장치에 사용되는 다양한 표시장치들이 개발되고 있다. 표시장치는 사용자에게 우수한 품질의 컬러 이미지를 제공하기 위해 다양한 광학 기능층들을 포함할 수 있다.
한편, 최근 곡면을 포함하는 표시장치, 롤러블 표시장치, 또는 폴더블 표시장치 등 다양한 형태의 표시장치를 구현 하기 위해, 두께가 얇은 표시장치에 대한 연구가 진행되고 있다. 광학 기능층들의 개수를 줄이고, 다양한 기능을 포함하는 광학 기능층을 포함하여 두께가 얇은 표시장치를 구현할 수 있다.
본 발명은 발광소자의 집광 효율이 향상되어 광 추출 효율이 개선된 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널, 상기 표시패널 상에 배치되는 센서층, 및상기 센서층 상에 배치되고, 염료 및 안료 중 적어도 하나를 포함하는 광제어층을 포함하고, 상기 표시패널은 베이스층, 상기 베이스층 상에 배치되고, 개구부가 정의된 화소정의막, 상기 개구부 내에 배치된 발광층을 포함하는 발광소자, 상기 발광소자 상에 배치된 무기증착층, 상기 화소정의막 상에 배치된 저굴절패턴층, 및 상기 저굴절패턴층 및 상기 무기증착층 상에 배치된 봉지층을 포함하고, 상기 봉지층의 굴절률은 상기 저굴절패턴층의 굴절률보다 높다.
상기 표시패널은 상기 발광소자가 배치되는 표시영역 및 이에 인접한 비표시영역으로 구분되고, 상기 표시패널은 상기 비표시영역에 배치되는 스페이서를 더 포함하고, 상기 저굴절패턴층은 상기 스페이서와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 무기증착층은 비스무스(Bi) 및 이터븀(Yb)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광제어층은 안트라퀴논계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 아조계 화합물, 페릴렌계 화합물, 크산텐계 화합물, 디이모늄계 화합물, 디피로메텐계 화합물, 테트라아자포피린계 화합물, 포피린계 화합물, 스쿠아릴리움계 화합물, 옥사진계 화합물, 트리아릴메테인계 화합물 및 사이아닌계 화합물으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광제어층에 포함된 상기 염료 및 안료는 490nm 이상 505nm 이하 및 585nm 이상 600nm 이하 파장범위에서 최대 흡수 파장을 가질 수 있다.
상기 발광소자는 상기 베이스층 상에 배치되는 제1 전극, 상기 발광층을 사이에 두고 상기 제1 전극과 이격되어 배치되는 제2 전극, 상기 제1 전극 및 상기 발광층 사이에 배치되는 정공 수송 영역, 상기 제2 전극 및 상기 발광층 사이에 배치되는 전자 수송 영역, 및 상기 제2 전극 상에 배치되는 캡핑층을 더 포함할 수 있다.
상기 캡핑층의 일부는 상기 화소정의막 상에 배치되고, 상기 저굴절패턴층은 상기 캡핑층 상에 직접 배치될 수 있다.
상기 제2 전극의 일부는 상기 화소정의막 상에 배치되고, 상기 저굴절패턴층은 상기 제2 전극 상에 직접 배치될 수 있다.
상기 저굴절패턴층은 상기 화소정의막 상에 직접 배치될 수 있다.
상기 무기증착층의 일부는 상기 화소정의막 상에 배치되고, 상기 저굴절패턴층은 상기 무기증착층 상에 직접 배치될 수 있다.
상기 베이스층의 상면에 대하여 상기 화소정의막의 측면이 이루는 각도는 60도 이상 85도 이하이고, 상기 화소정의막의 두께는 1.5 마이크로미터 이상 2 마이크로미터 이하일 수 있다.
상기 베이스층의 상면에 대하여 상기 저굴절패턴층의 측면이 이루는 각도는 70도 이상 88도 이하이고, 상기 저굴절패턴층의 두께는 3 마이크로미터 이상 4.5 마이크로미터 이하일 수 있다.
상기 봉지층은 적어도 하나의 유기봉지층을 포함하고, 상기 유기봉지층의 굴절률은 상기 저굴절패턴층의 굴절률보다 높을 수 있다.
상기 유기봉지층의 굴절률과 상기 저굴절패턴층의 굴절률 사이의 차이는 0.1 이상일 수 있다.
상기 저굴절패턴층의 굴절률은 1.45 이상 1.65 이하이고, 상기 봉지층의 굴절률은 1.75 이상 2 이하일 수 있다.
상기 센서층은 상기 봉지층 상에 배치되는 센서 베이스층, 상기 센서 베이스층 상에 배치되는 제1 도전층, 상기 제1 도전층 상에 배치되는 무기 절연층, 상기 무기 절연층 상에 배치되는 제2 도전층, 및 상기 제2 도전층 상에 배치되는 유기 절연층을 포함하고, 상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층 각각은 평면상에서 상기 화소정의막에 중첩할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널, 및 상기 표시패널 상에 배치되고, 염료 또는 안료를 포함하는 광제어층을 포함하고, 상기 표시패널은 베이스층, 상기 베이스층 상에 배치되고, 개구부가 정의된 화소정의막, 상기 개구부 내에 배치된 발광층을 포함하는 발광소자, 상기 발광소자 상에 배치된 무기증착층, 상기 화소정의막 상에 배치된 저굴절패턴층, 및 상기 저굴절패턴층 및 상기 무기증착층 상에 배치된 봉지층을 포함하고, 상기 베이스층의 상면에 대하여 상기 화소정의막의 측면이 이루는 각도는 60도 이상 85도 이하이고, 상기 베이스층의 상면에 대하여 상기 저굴절패턴층의 측면이 이루는 각도는 70도 이상 88도 이하이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널, 및 상기 표시패널 상에 배치되는 센서층을 포함하고, 상기 표시패널은 베이스층, 상기 베이스층 상에 배치되고, 개구부가 정의된 화소정의막, 상기 개구부 내에 배치된 발광층을 포함하는 발광소자, 상기 화소정의막 상에 배치된 저굴절패턴층, 및 상기 저굴절패턴층 상에 배치된 봉지층을 포함하고, 상기 봉지층의 굴절률은 상기 저굴절패턴층의 굴절률보다 높고, 상기 베이스층의 상면에 대하여 상기 저굴절패턴층의 측면이 이루는 각도는 70도 이상 88도 이하이다.
본 발명의 일 실시예의 표시장치에 따르면, 표시장치에 포함된 발광소자로부터 출사된 광의 집광효율이 개선될 수 있다. 이에 따라, 발광소자를 포함하는 표시장치의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시장치의 평면도이다.
도 4a 및 도 4b 각각은 일 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5d 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널 중 일부분을 확대한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결 된다", 또는 "결합 된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, "직접 배치"된다는 것은 층, 막, 영역, 판 등의 부분과 다른 부분 사이에 추가되는 층, 막, 영역, 판 등이 없는 것을 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, "직접 배치"된다는 것은 두 개의 층 또는 두 개의 부재들 사이에 접착 부재 등의 추가 부재를 사용하지 않고 배치하는 것을 의미하는 것일 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 여기서 명시적으로 정의되지 않는 한 너무 이상적이거나 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안된다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 사시도이다. 도 1에서는 표시장치(DD)로 휴대용 전자 기기를 예시적으로 도시하였다. 하지만, 표시장치(DD)는 텔레비전, 모니터, 또는 외부 광고판과 같은 대형 전자 장치를 비롯하여, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 디지털 단말기, 자동차 내비게이션 유닛, 게임기, 스마트폰, 태블릿, 및 카메라와 같은 중소형 전자 장치 등에 사용될 수도 있다. 또한, 이것들은 단지 실시예로서 제시된 것들로서, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않은 이상 다른 전자 기기에도 채용될 수 있다.
표시장치(DD)는 서로 교차하는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)이 정의하는 평면상에서 제3 방향(DR3) 으로의 두께를 가진 육면체 형상을 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 표시장치(DD)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
일 실시예에서 영상(IM)이 표시되는 방향을 기준으로 각 부재들의 상면(또는 전면)과 하면(또는 배면)이 정의된다. 상면과 하면은 제3 방향(DR3)으로 서로 대향되고, 상면과 하면 각각의 법선 방향은 제3 방향(DR3)과 평행할 수 있다.
한편, 제1 내지 제3 방향들(DR1, DR2, DR3)이 지시하는 방향은 상대적인 개념으로서, 다른 방향으로 변환될 수 있다.
표시장치(DD)는 표시면(IS)을 통해 영상(IM)을 표시할 수 있다. 표시면(IS)은 영상(IM)이 표시되는 표시영역(DA) 및 표시영역(DA)에 인접한 비표시영역(NDA)을 포함한다. 비표시영역(NDA)은 영상이 표시되지 않는 영역이다. 영상(IM)은 동적 영상 또는 정적 영상일 수 있다. 도 1에서는 영상(IM)의 예시로 복수의 어플리케이션 아이콘 및 시계 등을 도시하였다.
표시영역(DA)은 사각 형상일 수 있다. 비표시영역(NDA)은 표시영역(DA)을 에워쌀 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 실시예는 이에 제한되지 않으며 표시영역(DA)의 형상과 비표시영역(NDA)의 형상은 상대적으로 디자인될 수 있다. 또한, 표시장치(DD)의 전면(front surface)에 비표시영역(NDA)이 존재하지 않을 수 있다.
표시장치(DD)는 플렉서블(flexible)한 것일 수 있다. 이는 휘어질 수 있는 특성을 의미하며, 완전히 접히는 구조에서부터 수 나노미터 수준으로 휠 수 있는 구조까지 모두 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 표시장치(DD)는 커브드(curved) 표시장치 또는 폴더블(foldable) 표시장치일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 표시장치(DD)는 리지드(rigid)한 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 분해 사시도이다. 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시장치(DD)는 제3 방향(DR3)을 따라 순차적으로 적층된 표시패널(DP), 센서층(TU) 및 광제어층(AR)을 포함할 수 있다.
표시패널(DP)은 표시장치(DD)에 대응하는 영역에 복수 개의 화소들을 포함할 수 있다. 복수 개의 화소들은 복수 개의 발광 영역들(PXA-R, PXA-B, PXA-G, 도 3)에 대응할 수 있다. 복수 개의 화소들은 전기적 신호에 따라 광을 표시할 수 있다. 복수 개의 화소들로 인해 표시영역(DA)은 광들이 생성하는 영상(IM)을 표시할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시패널(DP)은 자발광형 표시패널일 수 있다. 예를 들어, 표시패널(DP)은 마이크로 엘이디(micro LED) 표시패널, 나노 엘이디(nano LED) 표시패널, 유기발광 표시패널 또는 양자점 발광 표시패널일 수 있다. 다만 이는 예시적인 것일 뿐, 자발광형 표시패널이라면 이에 제한되지 않는다.
유기발광 표시패널의 발광층은 유기 발광 물질을 포함할 수 있다. 퀀텀닷 발광 표시패널의 발광층은 퀀텀닷 및/또는 퀀텀로드 등을 포함할 수 있다. 마이크로 엘이디 표시패널은 초소형 발광 소자인 마이크로 발광다이오드 소자를 포함할 수 있고, 나노 엘이디 표시패널은 나노 발광다이오드 소자를 포함할 수 있다. 이하, 표시패널(DP)은 유기발광 표시패널로 설명된다.
광제어층(AR)은 표시패널(DP) 상에 배치될 수 있다. 광제어층(AR)은 외부로부터 입사되는 외부광의 반사율을 감소시키는 반사 방지층일 수 있다. 광제어층(AR)은 표시패널(DP)에서 방출되는 광을 선택적으로 투과시키는 층일 수 있다. 광제어층(AR)은 편광층을 포함하지 않는 것일 수 있다. 이에 따라, 광제어층(AR)을 통과하여 표시패널(DP) 및 센서층(TU)으로 입사하는 광은 편광되지 않은 광일 수 있다. 표시패널(DP) 및 센서층(TU)은 광제어층(AR)의 상부로부터 편광되지 않은 광을 수신할 수 있다.
센서층(TU)은 표시패널(DP)과 광제어층(AR) 사이에 배치될 수 있다. 센서층(TU)은 외부의 입력에 의해 표시패널(DP)에 이미지를 생성할 정보를 획득할 수 있다. 외부 입력은 사용자의 입력일 수 있다. 사용자의 입력은 사용자 신체의 일부, 광, 열, 펜, 또는 압력 등 다양한 형태의 외부 입력들을 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 표시장치의 평면도이다. 도 4a 및 도 4b 각각은 일 실시예에 따른 표시장치의 단면도이다. 도 4a는 일 실시예의 표시장치 중 도 3의 I-I' 절단선에 대응하는 부분의 단면도이다. 도 4b는 일 실시예의 표시장치 중 도 3의 II-II' 절단선에 대응하는 부분의 단면도이다. 한편, 도 4b에서는 회로층(DP-CL)의 구성을 보다 상세히 도시하였으며, 도 4a에 도시된 구성 중 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR), 캡핑층(CPL), 무기증착층(INF), 유기 절연층(OL), 차광부(BM) 및 광제어층(AR) 등의 일부 구성은 생략하고 도시하였다.
도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 일 실시예의 표시장치(DD)는 순차적으로 적층된 표시패널(DP), 표시패널(DP) 상에 배치되는 센서층(TU), 및 센서층(TU) 상에 배치된 광제어층(AR)을 포함한다.
표시패널(DP)은 순차적으로 적층된 베이스층(BS), 회로층(DP-CL), 및 표시 소자층(DP-ED)을 포함할 수 있다. 표시 소자층(DP-ED)은 화소정의막(PDL), 화소정의막(PDL)에 정의된 개구부에 배치된 발광 소자들(ED, ED-1, ED-2, ED-3), 및 발광 소자들(ED, ED-1, ED-2, ED-3) 상에 배치된 봉지층(TFE)을 포함한다.
베이스층(BS)은 절연성을 가진다. 베이스층(BS)은 벤딩 가능하도록 연성을 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스층(BS)은 절연성 폴리머 필름일 수 있다.
도 4b를 참조하면, 회로층(DP-CL)은 베이스층(BS) 상에 배치되고, 복수의 절연층(10, 20, 30, 40, 50) 및 적어도 하나의 트랜지스터(TR)를 포함하는 것일 수 있다.
제1 절연층(10)은 베이스층(BS) 상에 배치될 수 있다. 제1 절연층(10)은 배리어층(11) 및 버퍼층(12)을 포함할 수 있다. 배리어층(11)은 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지한다. 배리어층(11)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이들 각각은 복수 개 제공될 수 있고, 실리콘옥사이드층들과 실리콘나이트라이드층들은 교번하게 적층될 수 있다.
버퍼층(12)은 배리어층(11) 상에 배치될 수 있다. 버퍼층(12)은 베이스층(BS)과 반도체 패턴 및/또는 도전패턴 사이의 결합력을 향상시킨다. 버퍼층(12)은 실리콘옥사이드층 및 실리콘나이트라이드층 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 실리콘옥사이드층과 실리콘나이트라이드층은 교번하게 적층될 수 있다.
화소들(PX)은 제1 절연층(10) 상에 배치된다. 도 4a 및 도 4b에는 일 화소(PX)의 일부 구성을 예시적으로 도시하였다. 화소(PX)는 트랜지스터(TR) 및 발광소자(ED)를 포함할 수 있다.
트랜지스터(TR)는 반도체 패턴(SC) 및 게이트(GT)를 포함할 수 있다. 반도체 패턴(SC)은 제1 절연층(10) 상에 배치될 수 있다. 반도체 패턴(SC)은 채널(S1), 소스(S2), 및 드레인(S3)을 포함할 수 있다. 반도체 패턴(SC)은 실리콘 반도체를 포함할 수 있으며, 단결정 실리콘 반도체, 폴리 실리콘 반도체, 또는 비정질 실리콘 반도체를 포함할 수 있다. 또는 반도체 패턴(SC)은 산화물 반도체를 포함할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패턴(SC)은 반도체 성질을 가진다면 다양한 물질로 형성될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
반도체 패턴(SC)은 도핑 여부에 따라 전기적 성질이 다르다. 반도체 패턴은 도핑영역과 비-도핑영역을 포함할 수 있다. 도핑영역은 N형 도펀트 또는 P형 도펀트로 도핑될 수 있다. P타입의 트랜지스터는 P형 도펀트로 도핑된 도핑영역을 포함한다. 도핑영역은 전도성이 비-도핑영역보다 크고, 실질적으로 전극 또는 신호 배선의 역할을 갖는다. 비-도핑영역은 실질적으로 트랜지스터의 채널(또는 액티브)에 해당한다. 다시 말해, 반도체 패턴(SC)의 일부분은 트랜지스터(TR)의 채널(S1)일 수 있고, 다른 일부분은 트랜지스터(TR)의 소스(S2) 또는 드레인(S3)일 수 있고, 또 다른 일부분은 연결 신호 배선(또는 연결 전극)일 수 있다.
제2 절연층(20)은 제1 절연층(10) 상에 배치되어 반도체 패턴(SC)을 커버한다. 제2 절연층(20)은 트랜지스터(TR)의 반도체 패턴(SC)과 게이트(GT) 사이에 배치될 수 있다. 제2 절연층(20)은 무기층 및/또는 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 제2 절연층(20)은 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드, 실리콘 옥사이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄 옥사이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 제2 절연층(20)은 단층의 실리콘옥사이드층일 수 있다. 후술하는 무기층은 상술한 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
게이트(GT)는 제2 절연층(20) 상에 배치될 수 있다. 게이트(GT)는 금속 패턴의 일부분일 수 있다. 평면 상에서 게이트(GT)는 채널(S1)과 중첩할 수 있다. 반도체 패턴(SC)을 도핑하는 공정에서 게이트(GT)는 마스크로 기능할 수 있다.
제3 절연층(30)은 제2 절연층(20) 상에 배치되며 게이트(GT)를 커버할 수 있다. 제3 절연층(30)은 무기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서 제3 절연층(30)은 단층의 실리콘옥사이드층일 수 있다.
한편, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 트랜지스터(TR)에 있어서, 소스(S2)나 드레인(S3)은 반도체 패턴(SC)으로부터 독립적으로 형성된 전극들일 수도 있다. 이때, 소스(S2) 및 드레인(S3)은 반도체 패턴(SC)에 접촉하거나, 절연층을 관통하여 반도체 패턴(SC)에 접속될 수 있다. 또한, 게이트(GT)는 반도체 패턴(SC)의 하 측에 배치될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜지스터(TR)는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
제4 절연층(40)은 제3 절연층(30) 상에 배치될 수 있다. 제4 절연층(40)은 유기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제4 절연층(40)은 단층의 폴리이미드계 수지층일 수 있다. 하지만, 이에 제한되지 않고, 제4 절연층(40)은 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리아미드계 수지 및 페릴렌계 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수도 있다. 후술하는 유기층은 상술한 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 연결 전극(CN1)은 제3 절연층(30) 상에 배치되고 제2 연결 전극(CN2)은 제4 절연층(40) 상에 배치될 수 있다. 제1 연결 전극(CN1)은 제2 절연층(20) 및 제3 절연층(30)을 관통하여 반도체 패턴(SC)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 연결 전극(CN2)은 제4 절연층(40)을 관통하여 제1 연결 전극(CN1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 제1 연결 전극(CN1) 및 제2 연결 전극(CN2) 중 적어도 어느 하나는 생략될 수도 있다. 또는, 발광소자(ED)와 트랜지스터(TR)를 연결하는 추가 연결 전극이 더 배치될 수도 있다. 발광소자(ED)와 트랜지스터(TR) 사이에 배치된 절연층들의 수에 따라 발광소자(ED)와 트랜지스터(TR) 사이의 전기적 연결 방식은 다양하게 변경될 수 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
제5 절연층(50)은 제4 절연층(40) 상에 배치되어 제2 연결 전극(CN2)을 커버할 수 있다. 제5 절연층(50)은 유기층 또는 무기층일 수 있으며, 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 함께 참조하면, 발광 소자들(ED, ED-1, ED-2, ED-3) 각각은 제1 전극(EL1), 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML-R, EML-G, EML-B), 전자 수송 영역(ETR), 제2 전극(EL2) 및 캡핑층(CPL)을 포함할 수 있다. 제1 전극(EL1)은 제1 연결 전극(CN1) 및 제2 연결 전극(CN2)을 통해 트랜지스터(TR)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4a에서는 화소정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH) 내에 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 발광층(EML-R, EML-G, EML-B)이 배치되며, 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR), 제2 전극(EL2), 및 캡핑층(CPL)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 전체에서 공통층으로 제공되는 실시예를 도시하였다. 하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 도 4a에 도시된 것과 달리 일 실시예에서 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR), 제2 전극(EL2) 및 캡핑층(CPL) 등은 화소정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH) 내부에 패터닝 되어 제공되는 것일 수 있다. 일 실시예에서 발광 소자(ED-1, ED-2, ED-3)의 정공 수송 영역(HTR), 발광층(EML-R, EML-G, EML-B), 전자 수송 영역(ETR), 제2 전극(EL2) 및 캡핑층(CPL) 중 적어도 어느 하나는 잉크젯 프린팅법으로 패터닝되어 제공되는 것일 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 함께 참조하면, 봉지층(TFE)은 화소정의막(PDL) 상에 배치되어 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 커버한다. 봉지층(TFE)은 제2 전극(EL2) 상에 배치되고, 개구부(OH) 중 일부를 채우고 배치될 수 있다.
봉지층(TFE)은 박막 봉지층일 수 있다. 봉지층(TFE)은 하나의 층 또는 복수의 층들이 적층된 것일 수 있다. 봉지층(TFE)은 적어도 하나의 유기막을 포함한다. 봉지층(TFE)은 제1 무기봉지층(TFE-IL1), 유기봉지층(TFE-OL), 및 제2 무기봉지층(TFE-IL2)을 포함할 수 있다.
제1 무기봉지층(TFE-IL1)은 제2 전극(E2) 상에 배치될 수 있다. 유기봉지층(TFE-OL)은 제1 무기봉지층(TFE-IL1) 상에 배치될 수 있다. 제2 무기봉지층(TFE-IL2)은 유기봉지층(TFE-OL) 상에 배치되며, 유기봉지층(TFE-OL)을 커버할 수 있다. 제1 무기봉지층(TFE-IL1) 및 제2 무기봉지층(TFE-IL2)은 실리콘 나이트라이드층, 실리콘 옥시 나이트라이드층, 실리콘 옥사이드층, 티타늄옥사이드층, 또는 알루미늄옥사이드층 등을 포함할 수 있고, 이에 특별히 제한되지 않는다. 유기봉지층(TFE-OL)은 아크릴 계열 유기층을 포함할 수 있고, 특별히 제한되지 않는다. 제1 무기봉지층(TFE-IL1) 및 제2 무기봉지층(TFE-IL2)은 수분/산소나 이물질로부터 발광소자(ED)를 보호할 수 있다. 제1 무기봉지층(TFE-IL1) 및 제2 무기봉지층(TFE-IL2)은 수분/산소로부터 표시 소자층(DP-ED)을 보호하고, 유기봉지층(TFE-OL)은 먼지 입자와 같은 이물질로부터 표시 소자층(DP-ED)을 보호한다.
표시장치(DD)는 비발광 영역(NPXA) 및 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)을 포함할 수 있다. 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 각각에서 생성된 광이 방출되는 영역일 수 있다. 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 평면 상에서 서로 이격된 것일 수 있다.
발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 화소정의막(PDL)으로 구분되는 영역일 수 있다. 비발광 영역들(NPXA)은 이웃하는 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 사이의 영역들로 화소정의막(PDL)과 대응하는 영역일 수 있다. 한편, 본 명세서에서 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 각각은 화소(Pixel)에 대응하는 것일 수 있다. 화소정의막(PDL)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)을 구분하는 것일 수 있다. 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 발광층(EML-R, EML-G, EML-B)은 화소정의막(PDL)에 정의된 개구부(OH)에 배치되어 구분될 수 있다.
발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)에서 생성되는 광의 컬러에 따라 복수 개의 그룹으로 구분될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 일 실시예의 표시장치(DD)에는 적색광, 녹색광, 및 청색광을 발광하는 3개의 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)을 예시적으로 도시하였다. 예를 들어, 일 실시예의 표시장치(DD)는 서로 구분되는 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시장치(DD)에서 복수 개의 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 서로 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 표시장치(DD)는 적색광을 방출하는 제1 발광 소자(ED-1), 녹색광을 방출하는 제2 발광 소자(ED-2), 및 청색광을 방출하는 제3 발광 소자(ED-3)를 포함할 수 있다. 즉, 표시장치(DD)의 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)은 각각 제1 발광 소자(ED-1), 제2 발광 소자(ED-2), 및 제3 발광 소자(ED-3)에 대응할 수 있다.
하지만, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 제1 내지 제3 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 동일한 파장 영역의 광을 방출하는 것이거나, 또는 적어도 하나가 상이한 파장 영역의 광을 방출하는 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 발광 소자들(ED-1, ED-2, ED-3)은 모두 청색광을 방출하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 표시장치(DD)에서의 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)은 스트라이프 형태로 배열된 것일 수 있다. 도 3을 참조하면, 복수 개의 적색 발광 영역들(PXA-R), 복수 개의 녹색 발광 영역들(PXA-G), 및 복수 개의 청색 발광 영역들(PXA-B)이 각각 제2 방향(DR2)을 따라 정렬된 것일 수 있다. 또한, 제1 방향(DR1)을 따라 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)의 순서로 번갈아 가며 배열된 것일 수 있다.
도 3 및 도 4a에서는 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 면적이 모두 유사한 것으로 도시하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 발광 영역들(PXA-R PXA-G, PXA-B)의 면적은 방출하는 광의 파장 영역에 따라 서로 상이할 수 있다. 한편, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 면적은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)이 정의하는 평면 상에서 보았을 때의 면적을 의미할 수 있다.
한편, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 배열 형태는 도 3에 도시된 것에 한정되지 않으며, 적색 발광 영역(PXA-R), 녹색 발광 영역(PXA-G), 및 청색 발광 영역(PXA-B)이 배열되는 순서는 표시장치(DD)에서 요구되는 표시 품질의 특성에 따라 다양하게 조합되어 제공될 수 있다. 예를 들어, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 배열 형태는 펜타일(pentile®) 배열 형태이거나, 다이아몬드 배열 형태를 갖는 것일 수 있다.
또한, 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B)의 면적은 서로 상이한 것일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 녹색 발광 영역(PXA-G)의 면적이 청색 발광 영역(PXA-B)의 면적 보다 작을 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 4a를 참조하면, 일 실시예의 표시패널(DP)은 발광소자들(ED-1, ED-2, ED-3) 상에 배치되는 무기증착층(INF)을 포함한다.
무기증착층(INF)은 캡핑층(CPL) 상에 배치된다. 무기증착층(INF)은 캡핑층(CPL) 상에 직접 배치될 수 있다. 무기증착층(INF)은 발광소자들(ED-1, ED-2, ED-3)의 제2 전극(EL2)에 의해 외부광이 반사되는 것을 방지하기 위한 층일 수 있다. 보다 구체적으로, 무기증착층(INF)의 표면에서 반사된 광 및 제2 전극(EL2)에서 반사된 광 사이에서 상쇄 간섭이 일어나, 외부광이 제2 전극(EL2) 표면에서 반사되는 양이 감소되는 것일 수 있다. 무기증착층(INF) 및 캡핑층(CPL)의 두께는 무기증착층(INF)의 표면에서 반사된 광 및 제2 전극(EL2)에서 반사된 광 사이에서 상쇄 간섭이 일어날 수 있도록 조절될 수 있다.
무기증착층(INF)은 굴절률 1.0 이상, 광 흡수계수 0.5 이상의 무기재료를 포함할 수 있다. 무기증착층(INF)은 열증착 공정을 통해 형성될 수 있으며, 녹는점이 1000℃ 이하의 무기재료를 포함할 수 있다. 무기증착층(INF)은 예를 들어, 비스무스(Bi) 및 이터븀(Yb)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기증착층(INF)을 형성하는 재료는 비스무스(Bi)로 이루어지거나, 이터븀(Yb)으로 이루어지거나, YbxBiy 혼합 증착 재료일 수 있다. 무기증착층(INF)의 적어도 일부 상에는 봉지층(TFE)이 직접 배치될 수 있다.
일 실시예의 표시패널(DP)은 화소정의막(PDL) 상에 배치되는 저굴절패턴층(HPDL)을 포함한다. 저굴절패턴층(HPDL)은 비발광 영역(NPXA)에 중첩하도록 배치될 수 있다.
저굴절패턴층(HPDL)은 인접한 봉지층(TFE)에 비해 굴절률이 작은 층으로, 전반사를 통해 발광소자(ED)에서 생성된 광을 집광시켜 표시패널(DP)의 발광 효율을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 저굴절패턴층(HPDL)은 인접한 봉지층(TFE)에 비해 굴절률이 작아, 발광소자(ED)에서 생성된 광 중 측면 방향으로 진행하는 광은 저굴절패턴층(HPDL)의 측면에서 전반사될 수 있고, 이에 따라 측면 방향으로 진행하는 광이 정면 방향으로 진행하도록 광 경로가 변경될 수 있다. 따라서, 발광소자(ED) 각각의 정면 방향 광 출사 효율이 개선되고, 발광소자(ED)를 포함하는 표시패널(DP)의 발광 효율이 개선될 수 있다. 저굴절패턴층(HPDL)에 관한 자세한 설명은 도 5a 내지 도 5d에 대한 설명에서 후술한다.
일 실시예에서 광제어층(AR)은 표시패널(DP) 상에 배치될 수 있다. 광제어층(AR)은 표시 소자층(DP-ED)과 전면적으로 중첩할 수 있다. 광제어층(AR)은 제1 발광 소자(ED-1), 제2 발광 소자(ED-2), 및 제3 발광 소자(ED-3) 각각과 전면적으로 중첩할 수 있다. 광제어층(AR)은 연속된 하나의 층으로 제공될 수 있다. 광제어층(AR)은 표시패널(DP)의 전면(front surface)을 커버하여 표시패널(DP)을 보호할 수 있다. 광제어층(AR)을 통과하여 표시패널(DP)에서 방출된 광의 일부는 흡수하고, 일부는 투과시켜 색재현율을 개선할 수 있다. 색재현율이란 표시장치가 나타낼 수 있는 색의 범위를 말한다. 예를 들어, 특정 파장 영역의 빛을 선택적으로 흡수하여 색재현율을 개선할 수 있다.
표시패널(DP) 상에 배치되는 광제어층(AR)은 편광층을 포함하지 않고, 베이스 수지에 염료 및/또는 안료가 분산된 층일 수 있다. 광제어층(AR)이 편광층을 포함하지 않음에 따라, 광제어층(AR)을 통과하여 표시패널(DP) 및 센서층(TU)으로 입사하는 광은 편광되지 않은 광일 수 있다. 표시패널(DP) 및 센서층(TU)은 광제어층(AR)의 상부로부터 편광되지 않은 광을 수신할 수 있다.
광제어층(AR)에 포함되는 염료 및 안료는 발광 소자(ED-1, ED-2, ED-3)에서 방출되는 광 중 특정 파장 영역의 광만을 투과시키는 물질일 수 있다. 일 실시예에서, 염료 및 안료는 490nm 이상 505nm 이하 파장 범위의 광과, 585nm 이상 600nm 이하 파장범위의 광을 흡수하고, 나머지 광을 투과시키는 물질일 수 있다. 염료 및 안료는 490nm 이상 505nm 이하 파장 범위 및 585nm 이상 600nm 이하 파장범위에서 최대 흡수 파장을 가질 수 있다. 광제어층(AR)에 포함되는 염료 및 안료가 특정 파장을 흡수하고 나머지 파장 영역의 광을 투과시킴에 따라, 외부광에 의한 반사를 방지하고 표시패널(DP)으로부터 출사된 광의 색감을 조정하는 것일 수 있다.
광제어층(AR)에 포함되는 염료 및 안료는 안트라퀴논(Anthraquinone)계 화합물, 프탈로시아닌(Phtalocyanine)계 화합물, 아조(Azo)계 화합물, 페릴렌(Perylene)계 화합물, 크산텐(Xanthene)계 화합물, 디이모늄(Diimmonium)계 화합물, 디피로메텐(Dipyrromethene)계 화합물, 테트라아자포피린(Tetraazaporphyrin)계 화합물, 포피린(Porphyrin)계 화합물, 스쿠아릴리움(Squarylium)계 화합물, 옥사진(Oxazine)계 화합물, 트리아릴메테인(Triarylmethane)계 화합물 및 시아닌(Cyanine)계 화합물으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광제어층(AR)은 테트라아자포피린계 화합물, 시아닌계 화합물, 스쿠아릴리움계 화합물, 및 옥사진계 화합물 중 어느 하나, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 광제어층(AR)은 광제어층(AR) 전체 중량을 기준으로, 염료 및 안료를 0.01wt% 이상 5.00wt% 이하 포함 할 수 있다. 광제어층(AR)이 염료 및 안료를 0.01wt% 미만으로 포함할 경우 특정 파장 영역의 광을 충분히 흡수하지 못해 색재현율을 개선할 수 없다. 광제어층(AR)이 염료 및 안료를 5.00wt%을 초과하여 포함할 경우, 염료 및 안료의 응집이 발생할 수 있다.
일 실시예에서 표시장치(DD)는 표시 소자층(DP-ED) 상에 배치되고, 광제어층(AR)에 의해 커버되며, 비발광 영역(PXA)에 중첩하는 차광부(BM)를 더 포함할 수 있다. 차광부(BM)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 차광부(BM)는 빛샘 현상을 방지할 수 있다. 차광부(BM)는 차광 부재일 수 있다. 차광부(BM)는 유기 차광 물질, 블랙 안료 또는 블랙 염료 등을 포함할 수 있다. 광제어층(AR)은 서로 이격된 차광부(BM)들 사이를 충전할 수 있다.
일 실시예에서 센서층(TU)은 표시패널(DP) 및 광제어층(AR) 사이에 배치된다. 센서층(TU)은 센서 베이스층(BS-TU), 제1 도전층(SP1), 무기 절연층(IL), 제2 도전층(SP2), 및 유기 절연층(OL)을 포함할 수 있다. 제1 도전층(SP1)은 센서 베이스층(BS-TU) 상에 배치될 수 있다. 무기 절연층(IL)은 제1 도전층(SP1)을 커버하며, 베이스층(BS-TU) 및 제1 도전층(SP1) 상에 배치될 수 있다. 제2 도전층(SP2)은 무기 절연층(IL) 상에 배치될 수 있다. 유기 절연층(OL)은 제2 도전층(SP2)을 커버하며, 무기 절연층(IL) 및 제2 도전층(SP2) 상에 배치될 수 있다.
센서 베이스층(BS-TU)은 실리콘나이트라이드, 실리콘옥시나이트라이드, 및 실리콘옥사이드 중 어느 하나를 포함하는 무기층일 수 있다. 또는 센서 베이스층(BS-TU)은 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 이미드 계열 수지를 포함하는 유기층일 수도 있다. 센서 베이스층(BS-TU)은 단층 구조를 갖거나, 제3 방향(DR3)을 따라 적층된 다층 구조를 가질 수 있다. 센서 베이스층(BS-TU)은 봉지층(TFE) 상에 직접 배치될 수 있다. 센서 베이스층(BS-TU)은 제2 무기봉지층(TFE-IL2) 상에 직접 배치될 수 있다.
제1 도전층(SP1) 및 제2 도전층(SP2) 각각은 단층구조를 갖거나, 제3 방향(DR3)을 따라 적층된 다층 구조를 가질 수 있다. 단층구조의 도전층(SP1, SP2)은 금속층 또는 투명 도전층을 포함할 수 있다. 금속층은 몰리브덴, 은, 티타늄, 구리, 알루미늄, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 투명 도전층은 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO), 인듐아연산화물(indium zinc oxide, IZO), 산화아연zinc oxide, ZnO), 인듐아연주석산화물(indium zinc tin oxide, IZTO) 등과 같은 투명한 전도성산화물을 포함할 수 있다. 또한, 투명 도전층은 PEDOT과 같은 전도성 고분자, 금속 나노 와이어, 그라핀 등을 포함할 수 있다.
다층구조의 도전층(SP1, SP2)은 금속층들을 포함할 수 있다. 금속층들은 예컨대 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)의 3층 구조를 가질 수 있다. 다층구조의 도전층(SP1, SP2)은 적어도 하나의 금속층 및 적어도 하나의 투명 도전층을 포함할 수 있다.
무기 절연층(IL)은 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드, 실리콘옥시나이트라이드, 지르코늄옥사이드, 및 하프늄옥사이드 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
무기 절연층(IL)에는 컨택홀(CN)이 정의될 수 있다. 제1 도전층(SP1)과 제2 도전층(SP2)은 컨택홀(CN)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 컨택홀(CN)은 제2 도전층(SP2)의 재료로 충전될 수 있다. 도 4a에는 무기 절연층(IL)에 컨택홀(CN)이 한 개 정의된 것으로 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않으며 무기 절연층에는 복수 개의 컨택홀들이 정의 될 수 있다.
유기 절연층(OL)은 무기 절연층(IL) 및 제2 도전층(SP2)을 커버할 수 있다. 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리이소프렌, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 우레탄계 수지, 셀룰로오스계 수지, 실록산계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지, 및 페릴렌계 수지 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
도 4b를 참조하면, 표시패널(DP)은 비표시영역(NDA)에 배치되는 댐(DAM)을 더 포함할 수 있다. 댐(DAM)은 표시모듈(DM)의 외곽에 배치되어, 유기봉지층(TFE-OL)의 넘침을 방지할 수 있다.
댐(DAM)은 복수로 제공될 수 있다. 댐(DAM)은 제1 댐(DAM1) 및 제2 댐(DAM2)를 포함할 수 있다. 제1 댐(DAM1) 및 제2 댐(DAM2)은 표시영역(DA)에 가까워지는 방향을 따라 순차적으로 배열된다. 즉, 제1 댐(DAM1)은 제2 댐(DAM2)에 비해 표시영역(DA)으로부터 이격되어 배치되고, 제2 댐(DAM2)은 제1 댐(DAM1)이 배치된 영역과 표시영역(DA) 사이에 배치될 수 있다.
댐들(DAM1, DAM2) 각각은 복수의 층을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 댐(DAM1)은 제1 층(I1), 제2 층(I2), 및 제3 층(I3)을 포함하고, 제2 댐(DAM2)은 제1 층(I1) 및 제2 층(I2)을 포함할 수 있다. 제1 댐(DAM1)은 제2 댐(DAM2)에 비해 높이가 높을 수 있다. 제1 층(I1)은 제4 절연층(40)과 동일 물질을 포함하며, 동일 공정으로 형성되는 층일 수 있다. 제2 층(I2)은 제5 절연층(50)과 동일 물질을 포함하며, 동일 공정으로 형성되는 층일 수 있다. 제3 층(I3)의 경우 화소정의막(PDL)과 동일 물질을 포함하며, 동일 공정으로 형성되는 층일 수 있다.
외곽에 배치된 제1 댐(DAM1)에서, 제3 층(I3) 상에는 스페이서(SPC)가 배치될 수 있다. 스페이서(SPC)는 제1 댐(DAM1)의 최상부에 배치되어, 제1 댐(DAM1)의 높이를 상승시켜 유기봉지층(TFE-OL)의 넘침을 방지하는 한편, 추후 센서층(TU) 제조 공정 단계 등에서 표시패널(DP)의 상부에 금속 마스크가 배치될 때 금속 마스크와 하부 구성 사이의 간격을 확보하여, 금속 마스크에 의해 하부 구성이 찍히는 문제를 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 스페이서(SPC)와 저굴절패턴층(HPDL)은 동일한 층 상에 배치될 수 있다. 스페이서(SPC) 및 저굴절패턴층(HPDL)은 동일 물질을 포함할 수 있으며, 동일 공정을 통해 형성되는 층일 수 있다. 스페이서(SPC) 및 저굴절패턴층(HPDL)이 동일 공정을 통해 형성되는 층이므로, 화소정의막(PDL) 상에 저굴절패턴층(HPDL)을 형성하기 위해 별도의 마스크 공정이 추가되지 않고, 제1 댐(DAM1)에 스페이서(SPC)를 형성하기 위한 공정에서 저굴절패턴층(HPDL)을 함께 형성할 수 있다.
제1 도전층(SP1) 및 제2 도전층(SP2)의 일부는 신호라인들(SL)일 수 있다. 즉, 본 실시예에서, 신호라인들(SL)은 제1 감지 절연층(ISU-IL1) 및 제2 감지 절연층(ISU-IL2) 상에 배치된 복수의 층을 포함하는 것으로 도시되었다. 신호라인들(SL)은 제1 감지 절연층(ISU-IL1) 상에 배치된 제1 신호라인 및 제2 감지 절연층(ISU-IL2) 상에 배치된 제2 신호라인을 포함하는 이중층 구조를 가질 수 있다. 다만, 이는 예시적으로 도시한 것이고, 신호라인들(SL) 중 적어도 일부는 제1 도전층(SP1) 및 제2 도전층(SP2) 중 어느 하나에만 해당할 수도 있으며, 어느 하나의 실시예로 한정되지 않는다.
도 5a 내지 도 5d 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널 중 일부분을 확대한 단면도이다. 도 5a 내지 도 5d에서는 도 4a에 도시된 구성 중 화소정의막(PDL) 상에 저굴절패턴층(HPDL)이 배치되는 형상을 보다 자세히 도시하였다. 이하, 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 본 발명의 저굴절패턴층(HPDL)에 대해 보다 자세히 설명하는 한편, 앞서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 자세한 설명은 생략한다.
도 5a를 참조하면, 저굴절패턴층(HPDL)은 화소정의막(PDL) 상에 배치되며, 저굴절패턴층(HPDL)의 하단 끝단과 화소정의막(PDL)의 상면 끝단은 일치하는 것일 수 있다. 저굴절패턴층(HPDL)은 단면상에서 2개의 서브 패턴을 포함하며, 각각의 서브 패턴의 하단 끝단이 화소정의막(PDL)의 끝단과 일치할 수 있다.
도 4a, 도 4b 및 도 5a를 함께 참조하면, 일 실시예에서, 발광소자(ED)에 포함된 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR), 제2 전극(EL2), 캡핑층(CPL)은 비발광 영역(NPXA) 및 발광 영역들(PXA-R, PXA-G, PXA-B) 전체에 공통층으로 제공되고, 무기증착층(INF) 또한 공통층으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR), 제2 전극(EL2), 캡핑층(CPL), 및 무기증착층(INF) 각각의 일부는 화소정의막(PDL) 상에 배치될 수 있다. 저굴절패턴층(HPDL)은 화소정의막(PDL) 상에 배치된 무기증착층(INF) 상에 배치될 수 있다. 저굴절패턴층(HPDL)은 무기증착층(INF)의 상면 상에 직접 배치될 수 있다.
화소정의막(PDL)의 측면이 베이스층(BS)의 상면과 이루는 제1 각도(θ1)는 저굴절패턴층(HPDL)의 측면이 베이스층(BS)의 상면과 이루는 제2 각도(θ2)에 비해 작은 것일 수 있다. 도 5a에서 제1 각도(θ1)는 베이스층(BS)의 상면과 평행한 제1 전극(EL1)의 상면을 기준으로 도시되었고, 제2 각도(θ2)는 베이스층(BS)의 상면과 평행한 무기증착층(INF)의 상면을 기준으로 도시되었다.
일 실시예에서, 제1 각도(θ1)는 60도 이상 85도 이하일 수 있다. 제1 각도(θ1)가 60도 미만일 경우, 저굴절패턴층(HPDL)이 발광층(EML)과 멀리 배치되어 저굴절패턴층(HPDL)에 의한 계면 전반사 효과가 감소될 수 있다. 제1 각도(θ1)가 85도 초과일 경우는 공정상 구현이 어려우며, 비발광 영역 및 발광 영역들의 구분이 어려울 수 있다.
일 실시예에서, 제2 각도(θ2)는 70도 이상 88도 이하일 수 있다. 제2 각도(θ2)가 70도 미만일 경우, 저굴절패턴층(HPDL)에 의한 계면 전반사 효과가 감소되고, 전면 방향으로 광 경로 변경이 어려울 수 있다. 제2 각도(θ2)가 88도 초과일 경우는 공정상 구현이 어려울 수 있다.
저굴절패턴층(HPDL)의 제1 두께(d1)는 3 마이크로미터 이상 4 마이크로미터 이하일 수 있다. 저굴절패턴층(HPDL)의 제1 두께(d1)는, 저굴절패턴층(HPDL)이 배치되는 베이스면인 무기증착층(INF)의 상면으로부터 봉지층(TFE)의 상면까지의 제2 두께(d2)에 비해 작을 수 있다. 제1 두께(d1) 및 제2 두께(d2)의 차이는 2 마이크로미터 이하인 것일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 두께(d2)는 4 마이크로미터 이상 6.5 마이크로미터 이하이고, 제1 두께(d1)는 3 마이크로미터 이상 4.5 마이크로미터 이하일 수 있다. 일 실시예의 표시패널(DP)에서는 제1 두께(d1) 및 제2 두께(d2)의 차이를 1 마이크로미터 이하로 조절함에 따라, 광추출 효과를 극대화할 수 있다. 화소정의막(PDL)의 제3 두께(d3)는 1.5 마이크로미터 이상 2 마이크로미터 이하일 수 있다.
저굴절패턴층(HPDL)은 굴절률이 낮은 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 저굴절패턴층(HPDL)의 굴절률은 1.45 이상 1.65 이하일 수 있다. 저굴절패턴층(HPDL)의 굴절률을 상기 범위로 조절하여, 발광소자(ED)로부터 생성된 광 중 측면방향으로 진행하는 광의 경로를 변경하여 정면방향으로 진행하도록 할 수 있다.
저굴절패턴층(HPDL)은 봉지층(TFE)에 비해 낮은 굴절률을 가지는 것일 수 있다. 일 실시예에서, 봉지층(TFE)에 포함된 유기봉지층(TFE-OL)의 굴절률에 비해 저굴절패턴층(HPDL)의 굴절률이 낮은 것일 수 있다. 유기봉지층(TFE-OL)의 굴절률과 저굴절패턴층(HPDL)의 굴절률 사이의 차이는 0.1 이상인 것일 수 있다. 유기봉지층(TFE-OL)의 굴절률은 1.75 이상 2 이하일 수 있다. 한편, 제1 무기봉지층(TFE-IL1) 및 제2 무기봉지층(TFE-IL2) 각각의 굴절률은 1.6 이상 1.9 이하일 수 있다. 제1 무기봉지층(TFE-IL1) 및 제2 무기봉지층(TFE-IL2) 각각은 유기봉지층(TFE-OL)에 비해 낮은 굴절률을 가지는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 표시장치에 포함된 표시패널은 화소정의막 상에 배치되는 저굴절패턴층을 포함하며, 저굴절패턴층은 봉지층에 비해 굴절률이 작은 층이다. 저굴절패턴층은 봉지층의 굴절률보다 0.1 이상 작은 굴절률을 가져, 발광소자로부터 생성된 광 중 측면 방향으로 진행하는 광의 경로를 정면 방향으로 변경시켜, 표시패널의 광 추출 효율을 개선시킬 수 있다.
저굴절패턴층은 봉지층의 굴절률보다 0.1 이상 작은 굴절률을 가지므로, 높은 굴절률을 가지는 봉지층에서 낮은 굴절률을 가지는 저굴절패턴층 방향으로 진행하는 광은 계면에서 전반사 현상이 일어날 수 있다. 따라서, 발광층에서 생성된 광 중 봉지층을 지나 저굴절패턴층 방향으로 진행하는 광은 봉지층과 저굴절패턴층의 계면에서 전반사 될 수 있고, 광 경로가 발광소자의 정면 방향으로 변경될 수 있다. 따라서, 발광소자의 정면방향 조도가 개선되고, 발광소자를 포함하는 표시패널 및 표시장치의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
도 5b 내지 도 5d에서는 도 5a에 도시된 실시예와 다른 실시예의 표시패널에서의 저굴절패턴층(HPDL)의 배치관계를 도시하였다. 이하, 도 5a에 도시된 실시예와의 차이점을 중점적으로 설명한다.
도 5b 내지 도 5d를 살펴보면, 도 5a에 도시된 실시예와 달리, 발광소자(ED)에 포함된 정공 수송 영역(HTR), 전자 수송 영역(ETR), 제2 전극(EL2), 캡핑층(CPL)과 무기증착층(INF) 중 적어도 하나는 공통층으로 제공되지 않고 패터닝되어 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 무기증착층(INF-1)은 발광소자의 상부에 패터닝되어 제공되고, 무기증착층(INF-1)이 화소정의막(PDL)에 평면상에서 중첩하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 화소정의막(PDL) 상에는 무기증착층(INF-1)의 일부가 배치되지 않으며, 저굴절패턴층(HPDL)은 캡핑층(CPL) 상에 직접 배치될 수 있다. 저굴절패턴층(HPDL)은 캡핑층(CPL)의 상면에 접촉하도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 무기증착층(INF-1)은 발광소자의 상부에 패터닝되어 제공되고, 캡핑층(CPL-1)은 화소정의막(PDL)의 개구부(OP, 도 4a 참조) 내에 패터닝되어 제공될 수 있다. 무기증착층(INF-1) 및 캡핑층(CPL-1)은 화소정의막(PDL)에 평면상에서 중첩하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 화소정의막(PDL) 상에는 무기증착층(INF-1) 및 캡핑층(CPL-1)의 일부가 배치되지 않으며, 저굴절패턴층(HPDL)은 전자 수송 영역(ETR) 상에 직접 배치될 수 있다. 저굴절패턴층(HPDL)은 전자 수송 영역(ETR)의 상면에 접촉하도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 무기증착층(INF-1)은 발광소자의 상부에 패터닝되어 제공되고, 캡핑층(CPL-1), 제2 전극(EL2-1), 전자 수송 영역(ETR-1) 및 정공 수송 영역(HTR-1)은 화소정의막(PDL)의 개구부(OP, 도 4a 참조) 내에 패터닝되어 제공될 수 있다. 화소정의막(PDL) 상에는 무기증착층(INF-1), 캡핑층(CPL-1), 제2 전극(EL2-1), 전자 수송 영역(ETR-1) 및 정공 수송 영역(HTR-1)의 일부가 배치되지 않을 수 있다. 저굴절패턴층(HPDL)은 화소정의막(PDL) 상에 직접 배치될 수 있다. 저굴절패턴층(HPDL)은 화소정의막(PDL)의 상면에 접촉하도록 배치될 수 있다.
아래의 표 1에서는 일 실시예의 표시패널에 포함된 하나의 발광소자와 비교예의 표시패널에 포함된 하나의 발광소자에 있어서, 최대 조도를 시뮬레이션하여 도출된 값을 기재하였다. 실시예에서는 표시패널에서는 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이 발광소자 상에 무기증착층(INF)이 배치되고, 화소정의막(PDL) 상에 저굴절패턴층(HPDL)이 배치된 경우의 최대 조도를 계산하였으며, 비교예에서는 저굴절패턴층(HPDL)이 생략된 경우의 최대 조도를 계산하였다. 실시예 및 비교예에서, 화소정의막(PDL)의 제1 각도(θ1)는 70도이고, 봉지층(TFE) 중 유기봉지층(TFE-OL)의 굴절률은 1.9인 경우를 기준으로 시뮬레이션 되었다. 실시예에서, 저굴절패턴층(HPDL)의 제2 각도(θ2)는 85도이고, 굴절률은 1.55인 경우를 기준으로 시뮬레이션 되었다.
실시예 비교예
최대 조도(Lux) 2.21 x 108 2.08 x 108
표 1의 결과를 살펴보면, 다른 저굴절패턴층이 배치되지 않는 비교예와 비교하여, 실시예의 표시패널에서는 저굴절패턴층을 포함함에 따라, 발광소자의 최대 조도가 향상된 것을 확인할 수 있다. 표 1의 결과를 통해, 실시예의 표시패널에서는 표시패널에 포함된 각각의 발광소자의 조도가 개선됨을 예상할 수 있고, 이에 따라 발광소자를 포함하는 표시패널의 광 추출 효율이 개선될 수 있음을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
DD: 표시장치 DP: 표시패널
TU: 센서층 AR: 광제어층
INF: 저굴절패턴층 HPDL: 저굴절패턴층
PDL: 화소정의막 TFE: 봉지층

Claims (20)

  1. 표시패널;
    상기 표시패널 상에 배치되는 센서층; 및
    상기 센서층 상에 배치되고, 염료 및 안료 중 적어도 하나를 포함하는 광제어층;을 포함하고,
    상기 표시패널은
    베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치되고, 개구부가 정의된 화소정의막;
    상기 개구부 내에 배치된 발광층을 포함하는 발광소자;
    상기 발광소자 상에 배치된 무기증착층;
    상기 화소정의막 상에 배치된 저굴절패턴층; 및
    상기 저굴절패턴층 및 상기 무기증착층 상에 배치된 봉지층을 포함하고,
    상기 봉지층의 굴절률은 상기 저굴절패턴층의 굴절률보다 높은 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표시패널은 상기 발광소자가 배치되는 표시영역 및 이에 인접한 비표시영역으로 구분되고,
    상기 표시패널은 상기 비표시영역에 배치되는 스페이서를 더 포함하고,
    상기 저굴절패턴층은 상기 스페이서와 동일한 물질을 포함하는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기증착층은 비스무스(Bi) 및 이터븀(Yb)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광제어층은 안트라퀴논계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 아조계 화합물, 페릴렌계 화합물, 크산텐계 화합물, 디이모늄계 화합물, 디피로메텐계 화합물, 테트라아자포피린계 화합물, 포피린계 화합물, 스쿠아릴리움계 화합물, 옥사진계 화합물, 트리아릴메테인계 화합물 및 사이아닌계 화합물으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광제어층에 포함된 상기 염료 및 안료는 490nm 이상 505nm 이하 및 585nm 이상 600nm 이하 파장범위에서 최대 흡수 파장을 가지는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는
    상기 베이스층 상에 배치되는 제1 전극;
    상기 발광층을 사이에 두고 상기 제1 전극과 이격되어 배치되는 제2 전극;
    상기 제1 전극 및 상기 발광층 사이에 배치되는 정공 수송 영역;
    상기 제2 전극 및 상기 발광층 사이에 배치되는 전자 수송 영역; 및
    상기 제2 전극 상에 배치되는 캡핑층을 더 포함하는 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 캡핑층의 일부는 상기 화소정의막 상에 배치되고, 상기 저굴절패턴층은 상기 캡핑층 상에 직접 배치되는 표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 전극의 일부는 상기 화소정의막 상에 배치되고, 상기 저굴절패턴층은 상기 제2 전극 상에 직접 배치되는 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 저굴절패턴층은 상기 화소정의막 상에 직접 배치되는 표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 무기증착층의 일부는 상기 화소정의막 상에 배치되고, 상기 저굴절패턴층은 상기 무기증착층 상에 직접 배치되는 표시장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 베이스층의 상면에 대하여 상기 화소정의막의 측면이 이루는 각도는 60도 이상 85도 이하이고,
    상기 화소정의막의 두께는 1.5 마이크로미터 이상 2 마이크로미터 이하인 표시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 베이스층의 상면에 대하여 상기 저굴절패턴층의 측면이 이루는 각도는 70도 이상 88도 이하이고,
    상기 저굴절패턴층의 두께는 3 마이크로미터 이상 4.5 마이크로미터 이하인 표시장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 봉지층은 적어도 하나의 유기봉지층을 포함하고,
    상기 유기봉지층의 굴절률은 상기 저굴절패턴층의 굴절률보다 높은 표시장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 유기봉지층의 굴절률과 상기 저굴절패턴층의 굴절률 사이의 차이는 0.1 이상인 표시장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 저굴절패턴층의 굴절률은 1.45 이상 1.65 이하이고,
    상기 봉지층의 굴절률은 1.75 이상 2 이하인 표시장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 센서층은
    상기 봉지층 상에 배치되는 센서 베이스층;
    상기 센서 베이스층 상에 배치되는 제1 도전층;
    상기 제1 도전층 상에 배치되는 무기 절연층;
    상기 무기 절연층 상에 배치되는 제2 도전층; 및
    상기 제2 도전층 상에 배치되는 유기 절연층을 포함하고,
    상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층 각각은 평면상에서 상기 화소정의막에 중첩하는 표시장치.
  17. 표시패널; 및
    상기 표시패널 상에 배치되고, 염료 또는 안료를 포함하는 광제어층;을 포함하고,
    상기 표시패널은
    베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치되고, 개구부가 정의된 화소정의막;
    상기 개구부 내에 배치된 발광층을 포함하는 발광소자;
    상기 발광소자 상에 배치된 무기증착층;
    상기 화소정의막 상에 배치된 저굴절패턴층; 및
    상기 저굴절패턴층 및 상기 무기증착층 상에 배치된 봉지층을 포함하고,
    상기 베이스층의 상면에 대하여 상기 화소정의막의 측면이 이루는 각도는 60도 이상 85도 이하이고,
    상기 베이스층의 상면에 대하여 상기 저굴절패턴층의 측면이 이루는 각도는 70도 이상 88도 이하인 표시장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 저굴절패턴층의 굴절률은 1.45 이상 1.65 이하이고,
    상기 봉지층의 굴절률은 1.75 이상 2 이하인 표시장치.
  19. 표시패널; 및
    상기 표시패널 상에 배치되는 센서층;을 포함하고,
    상기 표시패널은
    베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치되고, 개구부가 정의된 화소정의막;
    상기 개구부 내에 배치된 발광층을 포함하는 발광소자;
    상기 화소정의막 상에 배치된 저굴절패턴층; 및
    상기 저굴절패턴층 상에 배치된 봉지층을 포함하고,
    상기 봉지층의 굴절률은 상기 저굴절패턴층의 굴절률보다 높고,
    상기 베이스층의 상면에 대하여 상기 저굴절패턴층의 측면이 이루는 각도는 70도 이상 88도 이하인 표시장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 센서층 상에 배치되는 광제어층을 더 포함하고,
    상기 광제어층은 안트라퀴논계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 아조계 화합물, 페릴렌계 화합물, 크산텐계 화합물, 디이모늄계 화합물, 디피로메텐계 화합물, 테트라아자포피린계 화합물, 포피린계 화합물, 스쿠아릴리움계 화합물, 옥사진계 화합물, 트리아릴메테인계 화합물 및 사이아닌계 화합물으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 표시장치.
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