KR20240057496A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 기판 위에 위치하며 발광층을 포함하는 발광 소자, 발광 소자 위에 위치하는 광 제어부를 포함하고, 광 제어부는, 제1 방향으로 연장되고 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 이격되는 복수의 차광 패턴, 그리고 인접하는 복수의 차광 패턴 사이에 위치하고, 투명 유기막과 투명 무기막이 교번하여 적층되어 있는 투과부를 포함한다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 개시는 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 광 제어부를 포함하는 표시 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 영상을 표시하는 장치로서, 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode: OLED), 퀀텀닷 표시 장치(quantum dot light emitting diode, QLED), 마이크로 LED 표시 장치(Micro LED display) 등을 포함한다.
이러한 표시 장치는 스마트폰(smartphone), 모바일폰(mobile phone), 태블릿(tablet PC), 모니터(monitor), 텔레비전(television), 멀티미디어 재생기(multimedia player), 게임기(video game console) 등과 같이 다양한 전자 기기들에 사용되고 있다. 표시 장치는 전자 기기 외에도 다양한 분야에 사용될 수 있으며, 최근에는 유기 발광 소자를 이용한 차량용 표시 장치에 관한 연구가 진행되고 있다.
차량용 표시 장치에는 운전자의 안전을 위하여 차량의 전면 유리로 향하는 광을 차단하여 반사 이미지를 제어하는 광 제어 필름(LCF, light control film)이 마련된다.
실시예들은 차광부의 측벽 반사를 줄일 수 있는 광 제어부를 포함하는 표시 장치를 제공하기 위한 것이다.
실시예들은 사용자의 프라이버시가 노출되지 않도록 측면 시야각을 제한하기 위한 것이다.
또한, 차량에 사용되는 표시 장치에서 방출되는 빛이 차량의 전면 유리에 반사되면서 운전자의 시야를 방해하지 않도록 하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하며 발광층을 포함하는 발광 소자, 그리고 상기 발광 소자 위에 위치하는 광 제어부를 포함하고, 상기 광 제어부는, 제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 이격되는 복수의 차광 패턴, 그리고 인접하는 상기 복수의 차광 패턴 사이에 위치하고, 투명 유기막과 투명 무기막이 교번하여 적층되어 있는 투과부를 포함한다.
상기 투과부는 상기 차광 패턴과 접하는 면에 오목부와 볼록부를 포함하는 요철을 형성할 수 있다.
상기 투과부의 오목부는 상기 투명 유기막과 상기 차광 패턴이 접하는 부분이고, 상기 투과부의 볼록부는 상기 투명 무기막과 상기 차광 패턴이 접하는 부분일 수 있다.
상기 투명 유기막과 상기 투명 무기막은 폭이 상이할 수 있다.
상기 투명 유기막의 폭은 상기 투명 무기막보다 폭보다 작을 수 있다.
상기 투명 유기막과 투명 무기막은 적어도 2회이상 교번할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하며 발광층을 포함하는 발광 소자, 상기 발광층에 대응하는 오프닝을 가지는 화소 정의막, 그리고 상기 화소 정의막 및 상기 발광층의 상부에 위치하며 제1 방향으로 연장되어 있는 복수의 차광 패턴을 포함하며, 상기 차광 패턴은 유기 차광층과 무기 차광층이 교번하여 적층되어 있다.
상기 표시 장치는 인접하는 상기 복수의 차광 패턴의 사이에 위치하는 투명 유기막을 더 포함할 수 있다.
상기 차광 패턴은 측면에 오목부와 볼록부를 포함하는 요철을 형성할 수 있다.
상기 오목부는 상기 유기 차광층과 상기 투명 유기막이 접하는 부분이고, 상기 볼록부는 상기 무기 차광층과 상기 투명 유기막이 접하는 부분일 수 있다.
상기 유기 차광층과 상기 무기 차광층은 폭이 상이할 수 있다.
상기 유기 차광층의 폭은 상기 무기 차광층의 폭보다 작을 수 있다.
상기 유기 차광층과 상기 무기 차광층은 적어도 2회이상 교번할 수 있다.
상기 투명 유기막은 상기 차광 패턴 위에 위치하며 상기 차광 패턴을 평탄화할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은, 기판 위에 발광 소자를 형성하는 단계, 상기 발광 소자를 덮는 봉지층을 형성하는 단계, 상기 봉지층 위에 투명 유기막과 투명 무기막을 교대로 적층하여 투명 물질층을 형성하는 단계, 상기 투명 물질층 위에 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 하드 마스크를 마스크로 하여 상기 투명 물질층을 식각하여 투과부 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 투과부 패턴 사이에 개구를 채우는 차광 물질을 도포하는 단계를 포함한다.
상기 투과부 패턴은 상기 개구를 향하는 표면에 요철을 포함할 수 있다.
상기 투명 유기막과 상기 투명 무기막은 폭이 상이할 수 있다.
일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은, 기판 위에 발광 소자를 형성하는 단계, 상기 발광 소자를 덮는 봉지층을 형성하는 단계, 상기 봉지층 위에 유기 차광층과 무기 차광층을 교대로 적층하여 차광 패턴층을 형성하는 단계, 상기 차광 패턴층 위에 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 하드 마스크를 마스크로 하여 상기 차광 패턴층을 식각하여 개구를 포함하는 차광 패턴을 완성하는 단계, 그리고 상기 차광 패턴 사이에 개구를 채우는 투명 유기막을 도포하는 단계를 포함한다.
상기 차광 패턴은 상기 개구를 향하는 표면에 요철을 포함할 수 있다.
상기 유기 차광층과 상기 무기 차광층은 폭이 상이할 수 있다.
실시예들에 따르면, 차광 패턴의 측벽 반사를 줄이는 광 제어부를 포함하는 표시 장치 및 제조 방법을 제공할 수 있다.
실시예들은 차광 패턴의 측벽에 요철 구조를 형성하여 측벽 반사에 의한 광추출을 제한할 수 있다.
실시예들에 따르면, 차량에 사용되는 표시 장치에서 방출되는 빛이 차량의 전면 유리로 제공되지 않도록 하여 차량의 전면 유리에서 빛이 반사되어 운전자의 시야를 방해하지 않도록 한다.
또한, 측면 시야각을 제한하여 사용자의 프라이버시를 보호하는 광 제어부를 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 화소를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치에 형성되는 광 제어부의 평면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2를 합한 표시 장치를 개략적으로 도시한 평면구조이다.
도 4는 도 3의 A-A'선을 따라 취한 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 5 내지 도 8은 도 4의 실시예에 따른 광 제어부를 형성하는 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치에 형성되는 광 제어부의 단면도이다.
도 10 내지 도 13은 도 9의 실시예에 따른 광 제어부를 형성하는 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 14는 비교예 및 실시예의 측벽 반사 시뮬레이션 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 표시 패널의 단면도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치를 다양한 각도에서 바라본 도면이다.
도 17은 실시예에 따른 표시 장치로부터 방출되는 광 경로를 나타낸 도면이다.
도 18은 비교예에 따른 표시 장치로부터 방출되는 광 경로를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "연결된다"라고 할 때, 이는 둘 이상의 구성요소가 직접적으로 연결되는 경우만을 의미하는 것이 아니고, 둘 이상의 구성요소가 다른 구성요소를 통하여 간접적으로 연결되는 경우, 물리적으로 연결되는 경우나 전기적으로 연결되는 경우, 뿐만 아니라, 위치나 기능에 따라 상이한 명칭들로 지칭되었으나 실질적으로 일체인 각 부분이 서로 연결되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 명세서 전체에서, 배선, 층, 막, 영역, 판, 구성 요소 등의 부분이 "제1 방향 또는 제2 방향으로 연장된다"라고 할 때, 이는 해당 방향으로 곧게 뻗은 직선 형상만을 의미하는 것이 아니고, 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 전반적으로 연장되는 구조로, 일 부분에서 꺾이거나, 지그재그 구조를 가지거나, 곡선 구조를 포함하면서 연장되는 구조도 포함한다.
도 1 내지 도 4를 통하여 일 실시예에 따른 광 제어부를 포함하는 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치의 화소를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 광 제어부를 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 1 및 도 2를 합한 표시 장치의 개략적인 평면구조이고, 도 4는 도 3의 A-A'선을 따라 취한 일 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 1에서는 인접하여 위치하는 서로 다른 색(R, G, B)을 나타내는 3개의 발광 소자가 간략하게 도시되어 있으며, 각 발광 소자는 발광층(EMLr, EMLg, EMLb)을 포함한다.
도 1에서는 인접하여 위치하는 서로 다른 색(R, G, B)을 나타내는 3개의 발광 소자가 간략하게 도시되어 있으며, 각 발광 소자는 발광층(EMLr, EMLg, EMLb)을 포함한다.
각 발광층(EMLr, EMLg, EMLb)은 발광 소자에서 빛을 방출하는 부분이며, 화소 정의층(380)에 의하여 구획되어 있다. 각 발광층(EMLr, EMLg, EMLb)은 화소 정의층(380)에 형성된 오프닝(OPr, OPg, OPb)과 중첩할 수 있다. 각 발광층(EMLr, EMLg, EMLb)은 화소 정의층(380)의 각 오프닝(OPr, OPg, OPb)내에 위치할 수 있고, 각 오프닝(OPr, OPg, OPb) 외부에 위치하는 부분을 포함할 수도 있다. 도 1에는 도시되지 않지만, 발광층(EMLr, EMLg, EMLb)의 아래에는 제1 전극(애노드)이 위치할 수 있고, 화소 정의층(380) 및 발광층(EMLr, EMLg, EMLb)의 위에는 제2 전극(캐소드) 및 봉지층이 위치할 수 있다. 하나의 애노드, 하나의 발광층(EMLr, EMLg, EMLb), 및 캐소드는 하나의 발광 소자를 구성할 수 있다. 발광 소자의 상세한 적층 구조에 대해서는 도 16을 통하여 후술한다.
도 2는 일 실시예에 따른 광 제어부(10)의 평면 구조를 도시한다.
광 제어부(10)는 복수의 차광 패턴(BL)을 포함할 수 있다. 차광 패턴(BL)들은 차광 물질을 포함하여 영상 광에 대한 사용자의 시야각을 제한할 수 있다.
일 실시예에 따른 차광 패턴(BL)들은 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 제1 방향과 교차하는 제2 방향(DR2)을 따라 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 실시예에 따라서는 차광 패턴(BL)들의 배치 간격은 일정하지 않을 수도 있다.
차광 패턴(BL)은 차광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차광 물질은 흑색 안료나 회색 안료 같은 어두운 색상의 안료, 어두운 색상의 염료, 알루미늄이나 은과 같은 금속, 금속산화물, 어두운 색상의 중합체 등이 사용될 수도 있다. 금속산화물은 예를 들어, MoTaOx, AlOx, CrOx, CuOx, MoOx, Tix, AlNdOx, CuMoOx, MoTix 등을 포함할 수도 있다.
복수의 차광 패턴(BL)이 형성되지 않은 영역에는 투과부(100)가 위치한다. 광 제어부(10)는 투과부(100)에 형성된 개구(도 4 참고, 600) 내에 차광 물질이 채워져 차광 패턴(BL)이 형성되는 구조를 가질 수 있다. 투과부(100)는 발광 소자로부터 입사되는 광을 투과시켜 외부로 출사시킬 수 있으며, 투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)이 교대로 적층된 구조를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 광 제어부(10)는 평면상 제1 방향(DR1)으로 연장되고 제1 방향과 교차하는 제2 방향(DR2)을 따라 일정한 간격을 두고 배치되는 복수의 차광 패턴(BL)과, 차광 패턴(BL)들 사이에 위치하고 제1 방향(DR1)으로 연장되는 투과부(100)를 포함할 수 있고, 발광 소자를 포함하는 표시 패널의 상부에 배치될 수 있다.
도 3은 도 1과 같은 배열을 가지는 발광 소자의 상부에 도 2와 같은 광 제어부가 배치되는 일 실시예의 평면구조이다.
도 3의 실시예에서는, 하나의 발광 소자의 사이에 하나의 차광 패턴(BL)이 가로지르는 구조를 도시하고 있으며, 발광 소자의 양측이며, 인접하는 발광 소자와의 사이에도 하나의 차광 패턴(BL)이 배치된다.
일 실시예에서, 각 발광층(EMLr, EMLg, EMLb) 및/또는 화소 정의층(380)의 오프닝(OPr, OPg, OPb)은 하나의 차광 패턴(BL)과 중첩하며, 각 발광층(EMLr, EMLg, EMLb) 및/또는 화소 정의층(380)의 오프닝(OPr, OPg, OPb)의 중앙으로 하나의 차광 패턴(BL)이 위치한다. 각 발광층(EMLr, EMLg, EMLb) 및/또는 화소 정의층(380)의 오프닝(OPr, OPg, OPb)은 중첩하지 않지만 인접하여 위치하는 한 쌍의 차광 패턴(BL)을 가지며, 한 쌍의 차광 패턴(BL)은 화소 정의층(380)과 중첩하도록 배치될 수 있다.
도 4는 도 3의 A-A' 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 투과부(100)의 아래에는 봉지층(400)이 위치하며, 봉지층(400)의 하부에는 발광 소자(LED)가 위치할 수 있다. 봉지층(400)은 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 하부 무기 봉지막, 유기 봉지막 및 상부 무기 봉지막을 포함하는 삼중층 구조를 가질 수 있다. 봉지층(400)은 외부로부터 유입될 수 있는 수분이나 산소 등으로부터 발광층(EMLg)을 보호하기 위한 것일 수 있다. 실시예에 따라 봉지층(400)은 무기층과 유기층이 순차적으로 더 적층된 구조를 포함할 수 있다.
발광 소자(LED)는 제1 전극(E1), 발광층(EMLg), 제2 전극(E2)을 포함한다. 제1 전극(E1) 위에는 제1 전극(E1)을 노출시키는 오프닝(OPg)을 가지면서 제1 전극(E1)의 적어도 일부를 덮는 화소 정의층(380)이 위치할 수 있다. 화소 정의층(380)은 검은색을 띄는 유기 물질로 형성되어 외부에서 인가되는 빛이 다시 외부로 반사되지 않도록 하는 블랙 화소 정의층일 수 있다. 실시예에 따라서 화소 정의층(380)은 네거티브 타입의 검은색의 유기 물질을 포함할 수 있으며, 검은색 안료를 포함할 수 있다.
화소 정의층(380)에 의하여 노출되어 있는 제1 전극(E1) 위에는 발광층(EMLg)이 위치한다. 화소 정의층(380) 및 발광층(EMLg)의 위에는 제2 전극(E2)이 위치할 수 있다.
도 4의 단면 구조에서는 제1 전극(E1)의 하부에 위치하는 구조는 생략하였으며, 제1 전극(E1)의 하부의 구조는 이하 도 16에서 설명한다.
일 실시예에서, 광 제어부(10)는 봉지층(400) 위에 복수의 차광 패턴(BL)과 투과부(100)를 포함할 수 있다. 투과부(100)는 투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)이 복수회 교번하여 적층된 구조일 수 있다. 투명 유기막(TOL)은 투명 무기막(TIL)보다 두껍게 형성될 수 있다. 일례로, 투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)의 두께의 비는 9:1 또는 8:2가 될 수 있다.
실시예에 따라서는 투과부(100)와 봉지층(400)의 사이에 터치를 감지할 수 있도록 터치 절연층 및 복수의 터치 전극을 포함하는 터치 센서층이 위치할 수도 있다.
투명 유기막(TOL)은 투명 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, Polymethylmethacrylate)나 폴리스티렌(PS, Polystyrene)과 같은 일반 범용 고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴(Acryl)계 고분자, 폴리이미드(PI, polyimide)와 같은 이미드계 고분자, 실록산(Siloxane)계 고분자, 카도(Cardo)계 고분자 등의 유기 물질을 포함할 수 있다.
투명 무기막(TIL)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기 물질을 적층하여 형성하거나 실시예에 따라서는 ITO나 IZO와 같은 투명 전도성 산화물(TCO; transparent conductive oxide)로 형성될 수도 있다.
일 실시예에서 투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)은 포토리소그래피 공정에서 식각비율(etch rate)이 다른 물질로 형성될 수 있다. 이에 따라 공정이 끝난 후에, 투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)의 식각 정도의 차이로 인하여 투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)의 폭이 다르게 형성될 수 있다.
일례로, 투명 유기막(TOL)은 투명 무기막(TIL) 보다 더 큰 식각비율을 가지고, 단위 시간에 상대적으로 더 많은 양이 식각될 수 있으므로, 투명 유기막(TOL)의 폭은 투명 무기막(TIL)의 폭보다 작을 수 있다. 이에 따라, 투과부(100)는 식각 공정에 의해 형성되는 개구(600)를 이루는 측벽에 투명 유기막(TOL)이 식각된 부분인 오목부(201)와 투명 무기막(TIL)이 식각된 부분인 볼록부(202)를 포함하는 요철을 형성할 수 있다. 투과부(100)에서 오목부(201)는 단면상 볼록부(202)보다 폭이 작게 형성된 부분일 수 있다. 볼록부(202)는 단면상 오목부(201)보다 폭이 크게 형성된 부분일 수 있다.
투과부(100) 사이에는 차광 패턴(BL)이 위치할 수 있다. 차광 패턴(BL)은 차광 물질을 포함할 수 있다. 차광 물질은 흑색 안료나 회색 안료 같은 어두운 색상의 안료, 어두운 색상의 염료, 알루미늄이나 은과 같은 금속, 금속산화물, 어두운 색상의 중합체 등이 사용될 수도 있다. 금속산화물은 예를 들어, MoTaOx, AlOx, CrOx, CuOx, MoOx, Tix, AlNdOx, CuMoOx, MoTix 등을 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따른 차광 패턴(BL)은 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 제1 방향(DR2)과 교차하는 제2 방향(DR2)을 따라 이격되어 배치된다. 차광 패턴(BL)은 투과부(100) 사이의 개구(600)를 채우는 방식으로 형성될 수 있다. 투과부(100)는 개구(600)를 향하는 측벽에 요철을 형성하고, 차광 패턴(BL)은 개구(600)의 형상에 대응하여 형성되므로 측벽에 요철을 포함할 수 있다. 즉, 차광 패턴(BL)은 투과부(100)와 접하는 측벽에 기판의 두께 방향인 제3 방향(DR3)을 따라서 투과부(100)의 오목부(201)에 대응하는 볼록부와 투과부(100)의 볼록부(202)에 대응하는 오목부를 포함하는 요철을 형성할 수 있다.
예를 들어, 차광 패턴(BL)과 투명 유기막(TOL)이 접하는 부분은 차광 패턴(BL)의 볼록부가 되고, 차광 패턴(BL)과 투명 무기막(TIL)이 접하는 부분은 차광 패턴(BL)의 오목부가 될 수 있다. 차광 패턴(BL)의 오목부는 단면상 볼록부보다 폭이 작게 형성된 부분일 수 있다. 차광 패턴(BL)의 볼록부는 단면상 오목부보다 폭이 크게 형성된 부분일 수 있다.
실시예에 따른 광 제어부(10)는 측벽에 요철을 포함하는 차광 패턴(BL)을 포함하므로 이에 따라 표시 장치의 측벽 반사율이 줄어들 수 있다.
도 4를 참고하여, 녹색의 발광층(EMLg)을 기준으로 빛의 투과 및 차단되는 원리에 대해 설명한다. 발광 소자가 빛을 방출하는 것은 발광층(EMLg)에서 빛을 방출하는 것이며, 발광층(EMLg)에서 방출된 빛은 다양한 방향으로 방출될 수 있다. 다양한 방향으로 방출되는 빛은 발광층(EMLg)의 상부에 위치하는 차광 패턴(BL)으로 인하여 일정 각도 이상의 각도로는 전달되지 않게 된다.
일 실시예에 따른 광 제어부(10)의 차광 패턴(BL)은 측벽에 오목부와 볼록부를 포함하는 요철을 형성함에 따라, 차광 패턴(BL)의 측벽에서 일부 흡수되지 못하고 반사되는 광(L1, L2)을 효과적으로 제한할 수 있다. 예를 들어, 발광층(EMLg)에서 방출되어 차광 패턴(BL)의 오목부로 진행한 광(L1, L2)은 흡수되지 않고 측벽에서 반사될 수 있으나, 이어서 차광 패턴(BL)의 볼록부에 막혀 외부로 전달되지 않을 수 있다. 그 결과 발광 표시 장치의 측벽 반사율이 줄어들어 외부로의 광 추출이 제한될 수 있다. 구체적인 측벽 반사율에 대해서는 도 15에서 비교예와 함께 후술한다.
도 5 내지 도 8을 통하여 일 실시예에 따른 광 제어부(10)의 제조 방법을 설명한다. 도 5 내지 도 8은 일 실시예에 따른 표시 장치의 광 제어부(10)를 형성하는 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 8에서는 하부에 위치하는 층 중 일부만 도시하였으며, 봉지층에 포함되는 상부 무기 봉지막(403)만 도시되어 있다.
도 5를 참고하면, 상부 무기 봉지막(403) 위에 투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)을 교대로 적층하여 투명 물질층을 형성한다. 투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)은 복수회 반복하여 적층되는 구조일 수 있으며, 일례로 4회 반복 적층 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상부 무기 봉지막(403) 위에 제1 투명 유기막(TOLa)을 형성한다. 제1 투명 유기막(TOLa) 위에 제1 투명 무기막(TILa)을 형성한다. 이후, 순차적으로, 제2 투명 유기막(TOLb), 제2 투명 무기막(TILb), 제3 투명 유기막(TOLc), 제3 투명 무기막(TILc), 제4 투명 유기막(TOLd) 및 제4 투명 무기막(TILd)을 형성한다.
투명 유기막(TOL)은 투명 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, Polymethylmethacrylate)나 폴리스티렌(PS, Polystyrene)과 같은 일반 범용 고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 폴리이미드(PI, polyimide)와 같은 이미드계 고분자, 실록산계 고분자, 카르도계 고분자 등의 유기 물질을 포함할 수 있다.
투명 무기막(TIL)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx)과 같은 무기 물질을 적층하여 형성하거나 실시예에 따라서는 ITO나 IZO와 같은 투명 전도성 산화물(TCO; transparent conductive oxide)로 형성될 수도 있다.
투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)은 포토리소그래피 공정에서 식각비율이 다른 물질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 이후 식각 공정에서 투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)의 식각 정도가 차이가 나고, 이에 따라 공정이 끝난 후에 투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)은 폭이 다르게 형성될 수 있다.
이어서 도 6을 참고하면, 투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)이 교대로 적층된 투명 물질층을 패터닝하기 위해, 투명 물질층 위에 하드 마스크(700)의 패턴을 형성한다. 하드 마스크(700)는 알루미늄(Al)이나 몰리브덴(Mo) 등과 같은 금속이나 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 하드 마스크(700)의 패턴은 마스크를 사용하고 노광 현상하여 하드 마스크(700)의 상부에 포토 레지스트 패턴(710)을 형성한 후, 식각을 통하여 형성될 수 있다.
이후, 도 7에 도시된 바와 같이, 하드 마스크(700)를 마스크로 하여 복수회 교대로 적층된 투명 유기막(TOLa, TOLb, TOLc, TOLd) 및 투명 무기막(TILa, TILb, TILc, TILd)을 동시에 식각하여 개구(600)를 포함하는 투과부(100)의 패턴을 형성할 수 있다. 여기서, 식각 공정은 건식 식각 공정일 수 있다.
투명 유기막(TOL)과 투명 무기막(TIL)은 식각비율이 다른 물질로, 식각 공정시 식각되는 정도가 다를 수 있다, 예를 들어, 동일한 식각 공정에서, 투명 유기막(TOL)은 투명 무기막(TIL) 보다 더 많이 식각될 수 있다.
구체적으로, 기판에 평행한 제2 방향(DR2)과 나란한 방향에서, 투명 유기막(TOL)은 투명 무기막(TIL)보다 소정 거리(D1)만큼 더 식각될 수 있으며, 이에 따라 개구(600)를 형성하는 투명 유기막(TOL)의 표면에 오목하게 들어간 오목부(201)가 형성될 수 있다. 또한, 투명 무기막(TIL)은 상대적으로 투명 유기막(TOL)보다 덜 식각되어 개구(600)를 형성하는 표면에 볼록부(202)가 형성될 수 있다. 단면상 오목부(201)의 폭은 볼록부(202)보다 작게 형성되고, 볼록부(202)의 폭은 오목부(201)보다 크게 형성될 수 있다.
개구(600)를 향해 노출된 각 투명 유기막(TOLa, TOLb, TOLc, TOLd)의 표면은 오목부(201)의 표면이 될 수 있다. 개구(600)를 향해 노출된 각 투명 무기막(TILa, TILb, TILc, TILd)의 표면은 볼록부(202)의 표면이 될 수 있다. 이에 따라 개구(600)를 이루는 투과부(100)의 표면은 오목부(203)와 볼록부(204)를 포함하는 요철 구조를 형성한다.
하드 마스크(700)를 제거한 후, 이어서, 도 8을 참조하면, 투과부(100)의 패턴 사이의 개구(600)를 채우는 차광 물질을 전 영역에 도포한다. 전 영역에 도포된 차광 물질은 투과부(100) 사이의 개구(600) 내로 유입되어 투과부(100) 패턴 사이의 개구(600) 형상에 대응하는 차광 패턴(BL)을 형성할 수 있다. 즉, 투과부(100)와 접하는 차광 패턴(BL)의 측벽은 투명 유기막(TOL)이 식각된 오목부(201)에 대응하는 볼록부와 투명 무기막(TIL)이 식각된 볼록부(202)에 대응하는 오목부를 포함하는 요철 구조로 형성될 수 있다.
이후, 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 공정과 같은 평탄화 공정을 거쳐, 측벽 표면에 요철 구조를 포함하는 차광 패턴(BL)을 형성할 수 있다. 이러한 차광 패턴(BL)은 측벽에 요철 구조를 포함하므로, 측면 반사각을 제한하여 측면 차단율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 차광 패턴(BL)의 측면에서 반사되는 반사율을 낮출 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시 장치에 형성되는 광 제어부(11)의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 광 제어부(11)는 상부 무기 봉지막(403) 위에 복수의 차광 패턴(BL)과 투명 유기막(TOL)을 포함할 수 있다. 차광 패턴(BL)은 복수의 유기 차광층(BL1a, BL1b, BL1c, BL1d)과 복수의 무기 차광층(BL2a, BL2b, BL2c, BL2d)이 교번하여 적층된 구조일 수 있다.
유기 차광층(BL1)은 흑색 안료나 회색 안료 같은 어두운 색상의 안료, 어두운 색상의 염료를 포함하는 차광 유기 물질을 포함할 수 있다. 유기 차광층(BL1)은 표시 장치에서 사용되는 차광 부재(Black matrix) 또는 블랙 화소 정의층과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유기 차광층(BL1)은 폴리이미드 바인더와 적색, 녹색 및 청색이 혼합된 안료를 포함할 수 있고, 카도(cardo) 바인더 수지 및 락탐(lactam) 블랙 안료와 청색 안료의 혼합물을 포함할 수도 있다. 유기 차광층(BL1)은 카본 블랙을 포함할 수 있다.
무기 차광층(BL2)은 금속 산화물과 같은 불투명 무기막을 포함할 수 있다. 예컨대, MoTaOx, AlOx, CrOx, CuOx, MoOx, Tix, AlNdOx, CuMoOx, MoTix 등의 금속 산화물(metal oxide)을 포함할 수 있다. 또한, 반사율이 낮은 저반사 금속을 포함할 수도 있다. 예컨대, 이터븀(Yb), 비스무스(Bi), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 니오븀(Nb), 백금(Pt), 텅스텐(W), 인듐(In), 주석(Sn), 철(Fe), 니켈(Ni), 탄탈륨(Ta), 망간(Mn), 아연(Zn), 게르마늄(Ge), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 구리(Cu), 칼슘(Ca) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다
복수의 차광 패턴(BL)들 사이에는 투명 유기막(TOL)이 위치할 수 있다. 투명 유기막(TOL)은 복수의 차광 패턴(BL)이 형성된 기판의 전면에 도포되어 차광 패턴(BL)들 사이의 개구(600)를 채우고, 광 제어부(11)의 상면을 평탄화할 수 있다.
투명 유기막(TOL)은 투명 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, Polymethylmethacrylate)나 폴리스티렌(PS, Polystyrene)과 같은 일반 범용 고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 폴리이미드(PI, polyimide)와 같은 이미드계 고분자, 실록산계 고분자, 카르도계 고분자 등의 유기 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서 유기 차광층(BL1)과 무기 차광층(BL2)은 포토리소그래피 공정에서 식각비율(etch rate)이 다른 물질로 형성될 수 있다. 식각 공정이 끝난 후에, 유기 차광층(BL1)과 무기 차광층(BL2)의 식각 정도의 차이로 인하여 유기 차광층(BL1)과 무기 차광층(BL2)의 폭이 다르게 형성될 수 있다. 일례로, 유기 차광층(BL1)은 무기 차광층(BL2) 보다 더 큰 식각비율을 가지고, 단위 시간에 상대적으로 더 많은 양이 식각될 수 있다. 이에 따라, 차광 패턴(BL)은 식각 공정에 의해 형성되는 측벽에 유기 차광층(BL1)이 식각된 부분인 오목부(203)와 무기 차광층(BL2)이 식각된 부분인 볼록부(204)를 포함하는 요철 구조를 가질수 있다. 차광 패턴(BL)에서 오목부(203)는 단면상 볼록부(204)보다 폭이 작게 형성된 부분일 수 있다. 볼록부(204)는 단면상 오목부(203)보다 폭이 크게 형성된 부분일 수 있다.
봉지층(400)의 하부에는 발광층을 포함하는 발광 소자가 위치할 수 있다. 봉지층(400)의 하부 구조는 앞선 실시예와 동일하므로 이에 대해서는 설명을 생략한다.
도 10 내지 도 13을 통하여 일 실시예에 따른 광 제어부(11)의 제조 방법을 설명한다. 도 10 내지 도 13은 일 실시예에 따른 표시 장치의 광 제어부(10)를 형성하는 제조 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 13에서는 하부에 위치하는 층 중 일부만 도시하였으며, 봉지층에 포함되는 상부 무기 봉지막(403)만 도시되어 있다.
도 10을 참고하면, 상부 무기 봉지막(403) 위에 유기 차광층(BL1)과 무기 차광층(BL2)을 교대로 적층하여 차광 물질층을 형성한다. 유기 차광층(BL1)과 무기 차광층(BL2)은 복수회 반복하여 적층되는 구조일 수 있으며, 일례로 4회 반복 적층 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상부 무기 봉지막(403) 위에 제1 유기 차광층(BL1a)을 형성한다. 제1 유기 차광층(BL1a) 위에 제1 무기 차광층(BL2a)을 형성한다. 이후, 순차적으로, 제2 유기 차광층(BL1b), 제2 무기 차광층(BL2b), 제3 유기 차광층(BL1c), 제3 무기 차광층(BL2c), 제4 유기 차광층(BL1d) 및 제4 무기 차광층(BL2d)을 형성한다.
유기 차광층(BL1)은 빛을 차단할 수 있는 물질로 형성될 수 있으며, 표시 장치에서 사용되는 차광 부재(Black matrix) 또는 블랙 화소 정의층과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 유기 차광층(BL1)은 흑색 안료나 회색 안료 같은 어두운 색상의 안료, 어두운 색상의 염료를 포함하는 차광 유기 물질을 포함할 수 있다.
무기 차광층(BL2)은 금속 산화물과 같은 불투명 무기막이나 반사율이 낮은 저반사 금속을 포함할 수 있다.
유기 차광층(BL1)과 무기 차광층(BL2)은 포토리소그래피 공정에서 식각비율이 다른 물질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 이후 식각 공정에서 유기 차광층(BL1)과 무기 차광층(BL2)의 식각 정도가 차이가 나고, 이에 따라 공정이 끝난 후에 유기 차광층(BL1)과 무기 차광층(BL2)은 폭이 다르게 형성될 수 있다.
이어서 도 11을 참고하면, 유기 차광층(BL1)과 무기 차광층(BL2)이 교대로 적층된 차광 물질층을 패터닝하기 위해, 차광 물질층 위에 하드 마스크(700)의 패턴을 형성한다. 하드 마스크(700)의 패턴은 마스크를 사용하고 노광 현상하여 하드 마스크(700)의 상부에 포토 레지스트 패턴(710)을 형성한 후, 식각을 통하여 형성될 수 있다.
이후, 도 12에 도시된 바와 같이, 하드 마스크(700)를 마스크로 하여 복수회 교대로 적층된 유기 차광층(BL1a, BL1b, BL1c, BL1d) 및 무기 차광층(BL2a, BL2b, BL2c, BL2d)을 동시에 식각하여 개구(600)를 포함하는 차광 패턴(BL)을 형성할 수 있다. 여기서, 식각 공정은 건식 식각 공정일 수 있다.
유기 차광층(BL1)과 무기 차광층(BL2)은 식각비율이 다른 물질로, 식각 공정시 식각되는 정도가 다를 수 있다, 예를 들어, 동일한 식각 공정에서, 유기 차광층(BL1)은 무기 차광층(BL2)보다 더 많이 식각될 수 있다.
기판에 평행한 제2 방향(DR2)과 나란한 방향에서, 유기 차광층(BL1)은 무기 차광층(BL2)보다 소정 거리(D2)만큼 더 식각될 수 있으며, 이에 따라 개구(600)를 형성하는 유기 차광층(BL1)의 표면에 오목하게 들어간 오목부(203)가 형성될 수 있다. 또한, 무기 차광층(BL2)은 상대적으로 유기 차광층(BL1)보다 덜 식각되어 개구(600)를 형성하는 표면에 볼록부(204)가 형성될 수 있다. 단면상 오목부(203)의 폭은 볼록부(204)보다 작게 형성되고, 볼록부(204)의 폭은 오목부(203)보다 크게 형성될 수 있다.
개구(600)를 향해 노출된 각 유기 차광층(BL1a, BL1b, BL1c, BL1d)의 표면은 오목부(203)의 표면이 될 수 있다. 개구(600)를 향해 노출된 각 무기 차광층(BL2a, BL2b, BL2c, BL2d)의 표면은 볼록부(204)의 표면이 될 수 있다. 이에 따라 차광 패턴(BL)의 표면은 오목부(203)와 볼록부(204)를 포함하는 요철 구조를 형성한다.
하드 마스크(700)를 제거한 후, 이어서, 도 13을 참고하면, 차광 패턴(BL) 위에 투명 유기막(TOL)을 전 영역에 도포한다. 전 영역에 도포된 투명 유기막(TOL)은 차광 패턴(BL) 사이의 개구(600)로 유입되어 개구를 채울 수 있고, 차광 패턴(BL)의 상면을 평탄화할 수 있다. 이에 따라, 추가의 평탄화 공정이 필요하지 않을 수 있다.
도 14는 비교예와 실시예에 따른 측벽 광 반사에 의한 광 추출 정도를 시뮬레이션한 도면이다.
도 14(a)는 차광 패턴의 측벽에 요철이 형성되지 않은 비교예로서, 차광 패턴의 두께(H)는 9㎛이고, 차광 패턴 사이에 위치하는 개구의 너비(W)는 3㎛로 설정한 비교예에서 광추출 정도를 나타내는 도면이다. 도 14(b)는 차광 패턴의 측벽에 요철이 형성된 실시예로서, 차광 패턴의 두께(H)는 9㎛이고, 차광 패턴 사이에 위치하는 개구의 너비(W)는 3㎛이고, 요철 폭(D)은 0.5㎛로 설정한 실시예에서 광추출 정도를 나타내는 도면이다.
도 14(a)의 비교예에서보다 도 14(b)의 실시예에서 외부로 유출되는 광추출 정도가 감소한 것을 확인할 수 있고, 실제 시뮬레이션 결과로, 비교예에서의 추출광량 대비 실시예에서의 추출광량은 60% 감소한 것을 확인할 수 있었다.
즉, 비교예에서 차광 패턴의 측벽 반사율을 100%로 가정시, 실시예에서 차광 패턴의 측벽 반사율은 40%로 나타남을 알 수 있다. 이와 같이, 차광 패턴의 측벽에 요철이 형성된 경우, 그렇지 않은 경우보다 외부로 추출되는 광이 60% 감소하므로, 차광 패턴에서의 측벽 반사율이 크게 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
도 15를 통하여 광 제어부(10)의 하부에 위치하는 발광 소자 등의 구조에 대해서 설명한다. 도 15는 일 실시예에 따른 표시 패널의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
표시 패널은 기본적으로 기판(SB), 기판(SB) 위에 형성된 트랜지스터(TR), 그리고 트랜지스터(TR)에 연결되어 있는 발광 소자(LED)를 포함한다. 발광 소자(LED)는 화소에 대응할 수 있다.
기판(SB)은 유리 같은 재료로 이루어질 수 있다. 기판(SB)은 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 고분자 수지를 포함하는 플렉서블 기판일 수도 있다.
기판(SB) 위에는 버퍼층(BFL)이 위치할 수 있다. 버퍼층(BFL)은 반도체층의 형성 시 기판(SB)으로부터 불순물을 차단하여 반도체층의 특성을 향상시키고, 기판(SB)의 표면을 평탄화하여 반도체층의 응력을 완화할 수 있다. 버퍼층(BFL)은 규소 질화물(SiNx), 규소 산화물(SiOx), 규소 질산화물(SiOxNy) 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다. 버퍼층(BFL)은 비정질 규소(Si)를 포함할 수도 있다.
버퍼층(BFL) 위에는 트랜지스터(TR)의 반도체층(AL)이 위치할 수 있다. 반도체층(AL)은 제1 영역, 제2 영역 및 이들 영역 사이의 채널 영역을 포함할 수 있다. 반도체층(AL)은 비정질 규소, 다결정 규소 및 산화물 반도체 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 반도체층(AL)은 저온다결정규소(LTPS)를 포함하거나, 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 반도체층(AL)은 IGZO(Indium-Gallium-Zinc Oxide)를 포함할 수 있다.
반도체층(AL) 위에는 제1 게이트 절연층(GI1)이 위치할 수 있다. 제1 게이트 절연층(GI1)은 규소 질화물, 규소 산화물, 규소 질산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다.
제1 게이트 절연층(GI1) 위에는 트랜지스터(TR)의 게이트 전극(GE), 게이트선(GL), 커패시터(CS)의 제1 전극(C1) 등을 포함할 수 있는 제1 게이트 도전층이 위치할 수 있다. 제1 게이트 도전층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다.
제1 게이트 도전층 위에는 제2 게이트 절연층(GI2)이 위치할 수 있다. 제2 게이트 절연층(GI2)은 규소 질화물, 규소 산화물, 규소 질산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다.
제2 게이트 절연층(GI2) 위에는 커패시터(CS)의 제2 전극(C2) 등을 포함할 수 있는 제2 게이트 도전층이 위치할 수 있다. 제2 게이트 도전층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다.
제2 게이트 절연층(GI2) 및 제2 게이트 도전층 위에는 층간 절연층(ILD)이 위치할 수 있다. 층간 절연층(ILD)은 규소 질화물, 규소 산화물, 규소 질산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다.
층간 절연층(ILD) 위에는 트랜지스터(TR)의 제1 전극(SE) 및 제2 전극(DE), 데이터선(DL) 등을 포함할 수 있는 제1 데이터 도전층이 위치할 수 있다. 제1 전극(SE) 및 제2 전극(DE)은 절연층들(GI1, GI2, ILD)의 접촉 구멍들을 통해 반도체층(AL)의 제1 영역 및 제2 영역에 각각 연결될 수 있다. 제1 전극(SE) 및 제2 전극(DE) 중 하나는 소스 전극이고 다른 하나는 드레인 전극을 수 있다. 제1 데이터 도전층은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 등을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다.
제1 데이터 도전층 위에는 제1 평탄화층(VIA1)이 위치할 수 있다. 제1 평탄화층(VIA1)은 유기 절연층일 수 있다. 예컨대, 제1 평탄화층(VIA1)은 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리스티렌(polystyrene) 같은 일반 범용 고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 폴리이미드, 실록산계 고분자 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제1 평탄화층(VIA1) 위에는 전압선(VL), 연결선(CL) 등을 포함할 수 있는 제2 데이터 도전층이 위치할 수 있다. 전압선(VL)은 구동 전압, 공통 전압, 초기화 전압, 기준 전압 등의 전압을 전달할 수 있다. 연결선(CL)은 제1 평탄화층(VIA1)의 접촉 구멍을 통해 트랜지스터(TR)의 제2 전극(DE)에 연결될 수 있다. 제2 데이터 도전층은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 등을 포함할 수 있고, 단일층 또는 다중층일 수 있다.
제2 데이터 도전층 위에는 제2 평탄화층(VIA2)이 위치할 수 있다. 제2 평탄화층(VIA2)은 유기 절연층일 수 있다. 예컨대, 제2 평탄화층(VIA2)은 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌 같은 일반 범용 고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 폴리이미드, 실록산계 고분자 등의 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
제2 평탄화층(VIA2) 위에는 발광 소자(LED)의 제1 전극(E1)이 위치할 수 있다. 제1 전극(E1)은 제2 평탄화층(VIA2)의 접촉 구멍을 통해 연결선(CL)과 연결될 수 있다. 따라서 제1 전극(E1)은 트랜지스터(TR)의 제2 전극(DE)과 전기적으로 연결되어 발광 소자의 휘도를 제어하는 데이터 신호를 인가받을 수 있다. 제1 전극(E1)이 연결되는 트랜지스터(TR)는 구동 트랜지스터(driving transistor)이거나 구동 트랜지스터와 전기적으로 연결된 트랜지스터일 수 있다. 제1 전극(E1)은 반사성 도전 물질 또는 반투과성 도전 물질로 형성될 수 있고, 투명한 도전 물질로 형성될 수도 있다. 제1 전극(E1)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 같은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 제1 전극(E1)은 리튬(Li), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au) 같은 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다.
제2 평탄화층(VIA2) 위에는 유기 절연층일 수 있는 화소 정의층(380)이 위치할 수 있다. 화소 정의층(380)은 격벽으로 불릴 수 있고, 제1 전극(E1)과 중첩하는 개구를 가질 수 있다. 화소 정의층(380)은 검은색을 띄는 유기 물질로 형성되어 외부에서 인가되는 빛이 다시 외부로 반사되지 않도록 하는 블랙 화소 정의막일 수 있으며, 실시예에 따라서는 투명한 유기 물질로 형성될 수도 있다. 그러므로, 실시예에 따라서 화소 정의막(380)은 네거티브 타입의 검은색의 유기 물질을 포함할 수 있으며, 검은색 안료를 포함할 수 있다.
제1 전극(E1) 위에는 발광 소자(LED)의 발광층(EML)이 위치할 수 있다. 제1 전극(E1) 위에는 발광층(EML) 외에도, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층 및 전자 주입층 중 적어도 하나가 위치할 수 있다.
발광층(EML) 위에는 발광 소자(LED)의 제2 전극(E2)이 위치할 수 있다. 제2 전극(E2)은 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 은(Ag) 등의 일함수가 낮은 금속 또는 금속 합금으로 얇게 층을 형성함으로써 광 투과성을 가지도록 할 수 있다. 제2 전극(E2)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
각 화소의 제1 전극(E1), 발광층(EML) 및 제2 전극(E2)은 유기 발광 소자 같은 발광 소자(LED)를 이룬다. 제1 전극(E1)은 발광 소자의 애노드(anode)일 수 있고, 제2 전극(E2)은 발광 소자의 캐소드(cathode)일 수 있다.
제2 전극(E2) 위에는 캐핑층(CPL)이 위치할 수 있다. 캐핑층(CPL)은 굴절률 조정을 통해 광 효율을 증가시킬 수 있다. 캐핑층(CPL)은 제2 전극(E2)을 전체적으로 덮도록 위치할 수 있다. 캐핑층(CPL)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있고, 무기 절연 물질을 포함할 수도 있다.
캐핑층(CPL) 위에는 봉지층(400)이 위치할 수 있다. 봉지층(400)은 발광 소자(LED)를 봉지하여 외부로부터 수분이나 산소가 침투하는 것을 방지할 수 있다. 봉지층(400)은 하나 이상의 무기 봉지막(401, 403)과 하나 이상의 유기 봉지막(402)을 포함하는 박막 봉지층일 수 있다.
봉지층(400) 위에는 터치 전극들을 포함하는 터치 센서층(TSL)이 위치할 수 있다. 터치 전극들은 발광 소자(LED)와 중첩하는 개구를 가진 메시(mesh) 형상일 수 있다.
터치 센서층(TSL) 위에는 광 제어부(10)가 위치할 수 있다. 광 제어부(10) 위에는 표시 패널의 전면을 전체적으로 보호하기 위한 커버 윈도우가 위치할 수 있다.
기판(SB) 아래에는 표시 패널을 보호하기 위한 보호 필름이 위치할 수 있다. 보호 필름 아래에는 쿠션층, 방열 시트, 차광 시트, 방수 테이프, 전자기 차단층 중 적어도 하나를 포함하는 기능성 시트(functional sheet)가 위치할 수 있다.
표시 패널의 발광층(EML)에서 방출되는 광은 광 제어부(10) 및 커버 윈도우를 통과하여 사용자에게 시인될 수 있다. 이때 광 제어부(10)가 포함하는 차광 패턴(BL)들에 의해 커버 윈도우에 수직한 방향에 대해 상측 또는 하측으로 소정의 각도 이상으로 방출되는 광은 차단될 수 있다. 일 실시예에 따른 광 제어부(10)는 측벽에 요철 구조를 포함함에 따라, 측면 광 반사율을 개선할 수 있다. 광 제어부(10)를 구성하는 차광 패턴(BL)은 도 1 내지 도 14에서 살펴본 바와 같은 다양한 변형 실시예가 적용될 수 있다.
도 16 내지 도 18을 통하여 일 실시예에 따른 광 제어부를 포함하는 표시 장치의 다양한 효과에 관하여 설명한다.
도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치를 다양한 각도에서 바라본 도면이다.
도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 사용자와 마주하는 방향에서는 사용자에게 영상을 표시하고, 일정 각도 이상에서는 영상이 시인되지 않을 수 있다. 이에 따라, 공공 장소에서 주변 사람들로부터 화면에 표시되는 정보를 보호하는 사생활 보호 기능을 가질 수 있다.
도 17 및 도 18은 일 실시예에 따른 표시 장치가 차량에 적용된 경우이다. 도 17은 실시예에 따른 표시 장치로부터 방출되는 광 경로를 나타낸 도면이고, 도 18은 비교예에 따른 표시 장치로부터 방출되는 광 경로를 나타낸 도면이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 광 제어부를 포함하는 표시 장치의 경우 자동차용 차창(일 예로, 윈드 쉴드)을 향해 방출되는 광이 표시 장치 내에서 차단될 수 있다. 따라서 표시 장치에서 방출되는 광이 자동차용 윈드 쉴드에 반사되는 것을 방지할 수 있다. 자동차용 윈드 쉴드로 향하는 광을 차단하여 반사 이미지가 생기는 것을 방지하고 운전자의 안전을 확보할 수 있다.
그러나 이러한 광 제어부를 포함하지 않는 경우, 도 18에 도시된 바와 같이 표시 장치에서 방출되는 광이 다양한 각도로 방출되면서 일부 광은 자동차용 윈드 쉴드를 향해 방출되어 사용자에게 반사 이미지로 시인되는 문제가 있을 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10, 11: 광 제어부
LED: 발광 소자
EML, EMLr, EMLg, EMLb: 발광층
BL: 차광 패턴
BL1, BL1a, BL1b, BL1c, BL1d: 유기 차광층
BL2, BL2a, BL2b, BL2c, BL2d: 무기 차광층
100: 투과부
TOL, TOLa, TOLb, TOLc, TOLd: 투명 유기막
TIL, TILa, TILb, TILc, TILd: 투명 무기막
201, 203: 오목부
202, 204: 볼록부
400: 봉지층
401: 하부 무기 봉지막
402: 유기 봉지막
403: 상부 무기 봉지막
1000: 표시 장치

Claims (20)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 위치하며 발광층을 포함하는 발광 소자, 그리고
    상기 발광 소자 위에 위치하는 광 제어부를 포함하고,
    상기 광 제어부는,
    제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 이격되는 복수의 차광 패턴, 그리고
    인접하는 상기 복수의 차광 패턴 사이에 위치하고, 투명 유기막과 투명 무기막이 교번하여 적층되어 있는 투과부를 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 투과부는 상기 차광 패턴과 접하는 면에 오목부와 볼록부를 포함하는 요철을 형성하는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 투과부의 오목부는 상기 투명 유기막과 상기 차광 패턴이 접하는 부분이고, 상기 투과부의 볼록부는 상기 투명 무기막과 상기 차광 패턴이 접하는 부분인 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 투명 유기막과 상기 투명 무기막은 폭이 상이한 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 투명 유기막의 폭은 상기 투명 무기막보다 폭보다 작은 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 투명 유기막과 투명 무기막은 적어도 2회이상 교번하는 표시 장치.
  7. 기판,
    상기 기판 위에 위치하며 발광층을 포함하는 발광 소자,
    상기 발광층에 대응하는 오프닝을 가지는 화소 정의막, 그리고
    상기 화소 정의막 및 상기 발광층의 상부에 위치하며 제1 방향으로 연장되어 있는 복수의 차광 패턴을 포함하며,
    상기 차광 패턴은 유기 차광층과 무기 차광층이 교번하여 적층되어 있는 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    인접하는 상기 복수의 차광 패턴의 사이에 위치하는 투명 유기막을 더 포함하는 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 차광 패턴은 측면에 오목부와 볼록부를 포함하는 요철을 형성하는 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 오목부는 상기 유기 차광층과 상기 투명 유기막이 접하는 부분이고, 상기 볼록부는 상기 무기 차광층과 상기 투명 유기막이 접하는 부분인 표시 장치.
  11. 제7항에서,
    상기 유기 차광층과 상기 무기 차광층은 폭이 상이한 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 유기 차광층의 폭은 상기 무기 차광층의 폭보다 작은 표시 장치.
  13. 제11항에서,
    상기 유기 차광층과 상기 무기 차광층은 적어도 2회이상 교번하는 표시 장치.
  14. 제8항에서,
    상기 투명 유기막은 상기 차광 패턴 위에 위치하며 상기 차광 패턴을 평탄화하는 표시 장치.
  15. 기판 위에 발광 소자를 형성하는 단계,
    상기 발광 소자를 덮는 봉지층을 형성하는 단계,
    상기 봉지층 위에 투명 유기막과 투명 무기막을 교대로 적층하여 투명 물질층을 형성하는 단계,
    상기 투명 물질층 위에 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계,
    상기 하드 마스크를 마스크로 하여 상기 투명 물질층을 식각하여 투과부 패턴을 형성하는 단계, 그리고
    상기 투과부 패턴 사이에 개구를 채우는 차광 물질을 도포하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 투과부 패턴은 상기 개구를 향하는 표면에 요철을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제15항에서,
    상기 투명 유기막과 상기 투명 무기막은 폭이 상이한 표시 장치의 제조 방법.
  18. 기판 위에 발광 소자를 형성하는 단계,
    상기 발광 소자를 덮는 봉지층을 형성하는 단계,
    상기 봉지층 위에 유기 차광층과 무기 차광층을 교대로 적층하여 차광 패턴층을 형성하는 단계,
    상기 차광 패턴층 위에 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계,
    상기 하드 마스크를 마스크로 하여 상기 차광 패턴층을 식각하여 개구를 포함하는 차광 패턴을 완성하는 단계, 그리고
    상기 차광 패턴 사이에 개구를 채우는 투명 유기막을 도포하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 차광 패턴은 상기 개구를 향하는 표면에 요철을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제18항에서,
    상기 유기 차광층과 상기 무기 차광층은 폭이 상이한 표시 장치의 제조 방법.
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