KR102662750B1 - 표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로 캐버티를 형성하면서 넓은 시야각을 가질 수 있는 표시장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는, 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소가 구비된 기판, 기판 상에서 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소 각각에 구비된 제1 전극, 제1 전극 상에서 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소 각각에 구비된 발광층, 발광층 상에서 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소에 구비된 제2 전극, 및 기판 아래에 구비된 제1 가변 반사층을 포함한다. 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소 각각은 고정 반사 영역 및 가변 반사 영역을 포함한다.
Description
본 출원은 영상을 표시하는 표시장치에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 이에 따라, 최근에는 액정표시장치(LCD, Liquid Crystal Display), 플라즈마표시장치(PDP, Plasma Display Panel), 퀀텀닷발광 표시장치 (QLED: Quantum dot Light Emitting Display), 유기발광 표시장치(OLED, Organic Light Emitting Display)와 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
표시장치들 중에서 유기발광 표시장치는 자체발광형으로서, 액정표시장치(LCD)에 비해 시야각, 대조비 등이 우수하며, 별도의 백라이트가 필요하지 않아 경량 박형이 가능하며, 소비전력이 유리한 장점이 있다. 또한, 유기발광 표시장치는 직류저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠르며, 특히 제조비용이 저렴한 장점이 있다.
최근에는 유기발광 표시장치에서 서브 화소 별로 마이크로 캐버티를 형성하고 있다. 이와 같은 경우, 유기발광 표시장치는 마이크로 캐버티 특성이 구현됨에 따라 광 효율을 증가시킬 수 있는 반면, 시야각이 좁아진다는 문제점이 발생한다.
본 발명은 마이크로 캐버티를 형성하면서 넓은 시야각을 가질 수 있는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 시야각 및 휘도를 조절할 수 있는 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는, 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소가 구비된 기판, 기판 상에서 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소 각각에 구비된 제1 전극, 제1 전극 상에서 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소 각각에 구비된 발광층, 발광층 상에서 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소에 구비된 제2 전극, 및 기판 아래에 구비된 제1 가변 반사층을 포함한다. 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소 각각은 고정 반사 영역 및 가변 반사 영역을 포함한다.
본 발명에 따르면, 하나의 서브 화소가 고정 반사 영역 및 가변 반사 영역을 포함하도록 한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 표시장치는 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 제1 구동 모드로 구동하는 경우, 본 발명은 고정 반사 영역에서 마이크로 캐버티 특성을 구현함으로써, 광 효율을 높일 수 있다. 한편, 제1 구동 모드로 구동하는 표시장치는 가변 반사 영역에서 마이크로 캐버티 특성을 구현하지 않음으로써, 시야각을 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 구동 모드로 구동하는 경우, 본 발명은 고정 반사 영역뿐만 아니라 가변 반사 영역에서 마이크로 캐버티 특성을 구현함으로써, 광 효율을 최대화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자 선택 또는 환경에 따라 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있어, 사용자 니즈를 충족시킬 수 있다.
위에서 언급된 본 출원의 효과 외에도, 본 출원의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 서브 화소들을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I의 제1 예를 보여주는 단면도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도다.
도 3b는 도 2에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1의 I-I의 제2 예를 보여주는 단면도이다.
도 5a는 도 4에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 5b는 도 4에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 1의 I-I의 제3 예를 보여주는 단면도이다.
도 7a는 도 6에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 7b는 도 6에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 1의 I-I의 제3 예를 보여주는 단면도이다.
도 9a는 도 8에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 9b는 도 8에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 I-I의 제1 예를 보여주는 단면도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도다.
도 3b는 도 2에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1의 I-I의 제2 예를 보여주는 단면도이다.
도 5a는 도 4에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 5b는 도 4에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 1의 I-I의 제3 예를 보여주는 단면도이다.
도 7a는 도 6에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 7b는 도 6에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 1의 I-I의 제3 예를 보여주는 단면도이다.
도 9a는 도 8에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 9b는 도 8에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 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 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 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, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 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 명세서 상에서 언급한 '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.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
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.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
제1 실시예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 서브 화소들을 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I의 제1 예를 보여주는 단면도이다. 도 3a는 도 2에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도고, 도 3b는 도 2에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 제1 구동 모드는 시야각을 높이기 위한 구동 모드에 해당한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드로 구동되면, 제1 시야각을 가지고, 제1 휘도를 가질 수 있다. 제2 구동 모드는 휘도를 높이기 위한 구동 모드에 해당한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 제2 구동 모드로 구동되면, 제1 시야각 보다 작은 제2 시야각을 가지는 반면, 제1 휘도 보다 높은 제2 휘도를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 표시장치는 사용자의 선택에 의하여 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 사용자는 표시장치에 표시되는 영상 정보를 제3 자와 공유하거나 휘도를 줄이기 위하여 제1 구동 모드를 선택할 수 있다. 또는, 사용자는 표시장치에 표시되는 영상 정보가 제3 자에게 유출되는 것을 방지하거나 휘도를 높이기 위하여 제2 구동 모드를 선택할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 표시장치는 환경 정보를 기초로 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 표시장치는 환경 정보를 획득할 수 있다. 예컨대, 표시장치는 외부로부터 시간 정보를 획득하거나, 조도 센서를 이용하여 외부 환경의 조도 정보를 획득할 수 있다. 표시장치는 획득된 환경 정보를 기초로 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 표시장치는 밤이거나 어두운 환경에서 제1 구동 모드를 선택할 수 있다. 또는, 표시장치는 낮이거나 밝은 환경에서 제2 구동 모드를 선택할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 제1 기판(110), 제2 기판(120), 제3 기판(130), 구동 트랜지스터(TFT), 층간 절연막(115), 제1 전극(210, 220, 230), 뱅크(250), 발광층(310, 320, 330), 제2 전극(400), 봉지층(500) 및 제1 가변 반사층(600)을 포함한다.
제1 기판(110)은 플라스틱 필름(plastic film), 유리 기판(glass substrate), 또는 반도체 공정을 이용하여 형성된 실리콘 웨이퍼 기판일 수 있다. 제1 기판(110)은 투명한 재료로 이루어질 수도 있고 불투명한 재료로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 발광된 광이 상부쪽으로 방출되는 소위 상부 발광(Top emisison) 방식으로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 표시장치가 상부 발광 방식으로 이루어지는 경우, 제1 기판(110)의 재료는 투명한 재료뿐만 아니라 불투명한 재료가 이용될 수 있다. 표시장치가 발광된 광이 하부쪽으로 방출되는 하부 발광 방식으로 이루어지는 경우, 제1 기판(110)의 재료는 투명한 재료가 이용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 표시장치가 상부 발광 방식으로 이루어지는 것을 가정하여 설명하도록 한다.
제1 기판(110) 상에는 제1 서브 화소(P1), 제2 서브 화소(P2) 및 제3 서브 화소(P3)가 구비될 수 있다. 제1 서브 화소(P1)는 적색(R) 광을 방출하고, 제2 서브 화소(P2)는 녹색(G) 광을 방출하며, 제3 서브 화소(P3)는 청색(B) 광을 방출하도록 구비될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에 있어서, 제1 기판(110) 상에는 백색 광을 방출하는 제4 서브 화소가 더 구비될 수도 있다. 또한, 각각의 서브 화소(P1, P2, P3)들의 배열 순서는 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 제1 서브 화소(P1), 제2 서브 화소(P2) 및 제3 서브 화소(P3) 각각은 도 1에 도시된 바와 같이 고정 반사 영역(RA1) 및 가변 반사 영역(RA2)을 포함한다.
고정 반사 영역(RA1)은 구동 모드와 상관없이 광을 상부쪽으로 반사시키는 영역에 해당한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 고정 반사 영역(RA1)에서 구동 모드와 상관없이 항상 마이크로 캐버티(micro cavity) 특성이 구현될 수 있다.
가변 반사 영역(RA2)은 구동 모드에 따라 광을 투과시키거나 상부쪽으로 반사시키는 영역에 해당한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 가변 반사 영역(RA2)에서 구동 모드에 따라 마이크로 캐버티(micro cavity) 특성이 구현되거나 구현되지 않을 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 제1 서브 화소(P1)는 적색(R) 광을 방출하고, 제2 서브 화소(P2)는 녹색(G) 광을 방출하며, 제3 서브 화소(P3)는 청색(B) 광을 방출하는 것으로 가정하여 설명하도록 한다.
기판(110) 상에는 각종 신호 배선들, 박막 트랜지스터, 및 커패시터 등을 포함하는 회로 소자가 화소(P1, P2, P3) 별로 형성된다. 상기 신호 배선들은 게이트 배선, 데이터 배선, 전원 배선, 및 기준 배선을 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 박막 트랜지스터는 스위칭 박막 트랜지스터, 구동 박막 트랜지스터(TFT) 및 센싱 박막 트랜지스터를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 스위칭 박막 트랜지스터는 상기 게이트 배선에 공급되는 게이트 신호에 따라 스위칭되어 상기 데이터 배선으로부터 공급되는 데이터 전압을 상기 구동 박막 트랜지스터에 공급하는 역할을 한다.
구동 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 스위칭 박막 트랜지스터로부터 공급되는 데이터 전압에 따라 스위칭되어 상기 전원 배선에서 공급되는 전원으로부터 데이터 전류를 생성하여 제1 전극(210, 220, 230)에 공급하는 역할을 한다.
상기 센싱 박막 트랜지스터는 화질 저하의 원인이 되는 상기 구동 박막 트랜지스터의 문턱 전압 편차를 센싱하는 역할을 하는 것으로서, 상기 게이트 배선 또는 별도의 센싱 배선에서 공급되는 센싱 제어 신호에 응답하여 상기 구동 박막 트랜지스터의 전류를 상기 기준 배선으로 공급한다.
상기 커패시터는 구동 박막 트랜지스터(TFT)에 공급되는 데이터 전압을 한 프레임 동안 유지시키는 역할을 하는 것으로서, 구동 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 단자 및 소스 단자에 각각 연결된다.
층간 절연막(115)은 구동 박막 트랜지스터(TFT)를 포함한 회로 소자 상에 형성된다. 층간 절연막(115)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 층간 절연막(115)은 유기막, 예를 들어 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등으로 형성될 수도 있다. 또는 층간 절연막(115)은 적어도 하나의 무기막 및 적어도 하나의 유기막으로 구성된 다중막으로 형성될 수도 있다.
제1 전극(210, 220, 230)은 층간 절연막(115) 상에 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 패턴 형성된다. 제1 서브 화소(P1)에 하나의 제1 전극(210)이 형성되고, 제2 서브 화소(P2)에 다른 하나의 제1 전극(220)이 형성되고, 제3 서브 화소(P3)에 또 다른 하나의 제1 전극(230)이 형성된다. 제1 전극(210, 220, 230)은 애노드 전극일 수 있다.
제1 전극(210, 220, 230)은 개별적으로 반사 전극(211, 221, 231) 및 투명 전극(212, 222, 232)을 포함한다. 즉, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 제1 전극(210)은 반사 전극(211)과 투명 전극(212)을 포함한다. 제2 서브 화소(P2)에 구비된 제1 전극(220)은 반사 전극(221)과 투명 전극(222)을 포함한다 .제3 서브 화소(P3)에 구비된 제1 전극(230)은 반사 전극(231)과 투명 전극(232)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 반사 전극(211, 221, 231) 아래에 별도의 투명 전극이 추가로 구비될 수도 있다.
반사 전극(211, 221, 231)은 층간 절연막(115) 상에 구비되어, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 상부쪽으로 반사시킨다. 반사 전극(211, 221, 231)은 층간 절연막(115)을 관통하는 컨택홀을 통해 구동 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 단자 또는 드레인 단자에 접속된다.
반사 전극(211, 221, 231)은 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각에 고정 반사 영역(RA1)을 정의한다. 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각의 발광 영역(EA)에서 반사 전극(211, 221, 231)이 형성된 영역이 고정 반사 영역(RA1)이 된다. 한편, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각의 발광 영역(EA)에서 반사 전극(211, 221, 231)이 형성되지 않은 영역이 가변 반사 영역(RA2)이 된다.
이러한 반사 전극(211, 221, 231)은 알루미늄(Al), 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 은(Ag) 등과 같이 반사율이 높은 금속물질로 이루어질 수 있다.
투명 전극(212, 222, 232)은 반사 전극(211, 221, 231) 및 층간 절연막(115) 상에 구비된다. 투명 전극(212, 222, 232)은 반사 전극(211, 221, 231) 보다 넓은 폭을 가지도록 형성된다. 이에 따라, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 발광 영역(EA) 내에 반사 전극(211, 221, 231)이 형성되지 않고 투명 전극(212, 222, 232)만 형성된 가변 반사 영역(RA2)이 형성될 수 있다.
투명 전극(212, 222, 232)은 가변 반사 영역(RA2)에서 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 제1 가변 반사층(600)으로 투과시킨다.
이러한 투명 전극(212, 222, 232)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)로 이루어질 수 있다.
뱅크(250)는 층간 절연막(115) 상에서 제1 전극(210, 220, 230)의 끝단을 덮도록 형성된다. 그에 따라, 제1 전극(210, 220, 230)의 끝단에 전류가 집중되어 발광효율이 저하되는 문제가 방지될 수 있다.
뱅크(250)는 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각에 발광 영역(EA)을 정의한다. 즉, 각각의 서브 화소(P1, P2, P3)에서 뱅크(250)가 형성되지 않고 노출된 제1 전극(210, 220, 230)의 노출 영역이 발광 영역(EA)이 된다. 한편, 각각의 서브 화소(P1, P2, P3)에서 뱅크(250)가 형성된 영역이 비발광 영역(NEA)이 된다.
뱅크(250)는 상대적으로 얇은 두께의 무기막, 예를 들어 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 또는 티타늄 산화물 등으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 뱅크(250)는 상대적으로 두꺼운 두께의 유기막, 예를 들어 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등으로 형성될 수 있다.
발광층(310, 320, 330)은 제1 전극(210, 220, 230) 상에 형성된다. 발광층(310, 320, 330)은 제1 전극(210, 220, 230)과 제2 전극(400)에 전압이 인가되면, 정공과 전자가 서로 결합하여 발광하게 된다.
발광층(310, 320, 330)은 적색 파장대의 광을 발광하는 적색 발광층, 녹색 파장대의 광을 발광하는 녹색 발광층, 및 청색 파장대의 광을 발광하는 청색 발광층으로 이루어질 수 있다. 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층은 제1 전극(210, 220, 230) 상에서 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 패턴 형성될 수 있다. 제1 서브 화소(P1)에 구비된 제1 전극(210) 상에는 청색 발광층(310)이 패턴 형성되고, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 제1 전극(220) 상에는 녹색 발광층(320)이 패턴 형성되고, 제3 서브 화소(P3)에 구비된 제1 전극(230) 상에는 적색 발광층이 패턴 형성될 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(400)은 발광층(310, 320, 330) 상에 형성된다. 제2 전극(400)은 서브 화소(P1, P2, P3)들에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다.
제2 전극(400)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(400)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금 등과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)을 포함하여 이루어짐으로써, 마이크로 캐버티(Micro Cavity) 효과를 얻을 수 있도록 한다. 이러한 제2 전극(400)은 캐소드 전극일 수 있다.
봉지층(500)은 제2 전극(400)을 덮도록 형성될 수 있다. 봉지층(500)은 발광층(310, 320, 330)과 제2 전극(400)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위하여, 봉지층(500)은 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다.
구체적으로, 봉지층(500)은 제1 무기막 및 유기막을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 봉지층(500)은 제2 무기막을 더 포함할 수 있다.
제1 무기막은 제2 전극(400)을 덮도록 형성된다. 유기막은 제1 무기막 상에 형성되고, 이물들(particles)이 제1 무기막을 뚫고 발광층(310, 320, 330)과 제2 전극(400)에 투입되는 것을 방지하기 위해 충분한 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 제2 무기막은 유기막을 덮도록 형성된다. 제2 무기막은 생략될 수 있다.
제1 및 제2 무기막들 각각은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 또는 티타늄 산화물로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 무기막들은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 기법 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 기법으로 증착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
유기막은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin) 또는 폴리이미드 수지(polyimide resin)로 형성될 수 있다. 유기막은 유기물을 사용하는 기상 증착(vapour deposition), 프린팅(printing), 슬릿 코팅(slit coating) 기법으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 유기막은 잉크젯(ink-jet) 공정으로 형성될 수도 있다.
제2 기판(120)은 제1 기판(110)의 제1 면과 마주보도록 구비된다. 이때, 제1 기판(110)의 제1 면은 구동 트랜지스터(TFT), 층간 절연막(115), 제1 전극(210, 220, 230), 뱅크(250), 발광층(310, 320, 330), 제2 전극(400) 및 봉지층(500)이 형성된 면에 해당한다. 제2 기판(120)은 봉지 기판으로서, 플라스틱 필름(plastic film), 유리 기판(glass substrate) 또는 봉지 필름일 수 있다.
제3 기판(130)은 제1 기판(110)의 제2 면과 마주보도록 구비된다. 이때, 제1 기판(110)의 제2 면은 상기 제1 면의 반대면에 해당한다. 제3 기판(130)은 플라스틱 필름(plastic film), 유리 기판(glass substrate) 또는 봉지 필름일 수 있다.
제1 가변 반사층(600)은 제1 기판(110)과 제3 기판(130) 사이에 구비된다. 제1 가변 반사층(600)은 구동 모드에 따라 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광의 일부를 투과시키거나 반사시킨다.
보다 구체적으로, 제1 가변 반사층(600)은 제1 상부 전극(610), 제1 하부 전극(620), 제1 가변 액정층(630) 및 격벽(650)을 포함한다.
제1 상부 전극(610)은 제3 기판(130)과 마주보는 제1 기판(110)의 제2 면에 구비된다. 제1 하부 전극(620)은 제1 기판(110)과 마주보는 제3 기판(130)의 제1 면에 구비된다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 구동 모드에 따라 전압이 인가되거나 전압이 인가되지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 표시장치가 시야각을 높이기 위한 제1 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가될 수 있다. 표시장치가 휘도를 높이기 위한 제2 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가되지 않을 수 있다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 서로 다른 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 상부 전극(610)에 부극성 전압이 인가되고, 제1 하부 전극(620)에 정극성 전압이 인가될 수 있다. 반대로, 제1 상부 전극(610)에 정극성 전압이 인가되고, 제1 하부 전극(620)에 부극성 전압이 인가될 수 있다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 각각은 투명한 전극일 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 각각은 은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물(예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(예; Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(예; Aluminium doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
격벽(650)은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이에 구비되어, 제1 가변 액정층(630)의 갭을 유지시킨다. 격벽(650)은 복수 개가 형성될 수 있으며, 제1 가변 액정층(630)을 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 구획할 수 있다.
격벽(650)은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(650)들은 포토 레지스트(photo resist), 광경화성 폴리머 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 가변 액정층(630)은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이에 구비된다. 제1 가변 액정층(630)은 구동 모드에 따라 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시키거나 반사시킨다.
보다 구체적으로, 표시장치가 시야각을 높이기 위한 제1 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가될 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있다. 반면, 표시장치가 휘도를 높이기 위한 제2 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가되지 않을 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으며, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 반사시킬 수 있다.
이러한 제1 가변 액정층(630)은 격벽(650)에 의하여 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 구획될 수 있다. 하나의 제1 가변 액정층(630)은 제1 서브 화소(P1)와 대응되도록 배치되고, 다른 하나의 제1 가변 액정층(630)은 제2 서브 화소(P2)와 대응되도록 배치되고, 또 다른 하나의 제1 가변 액정층(630)은 제3 서브 화소(P3)와 대응되도록 배치된다.
제1 가변 액정층(630)은 액정(630a)과 카이럴 도펀트 분자로 이루어진 콜레스테릭 액정(Cholesteric liquid crystal)일 수 있다. 액정(630a)은 카이럴 도펀트 분자에 의하여 특정한 양만큼 꼬여져서 나선형으로 배열된다. 콜레스테릭 액정은 액정(630a)의 꼬임 여부에 따라 광을 반사시키거나 투과시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 콜레스테릭 액정은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이의 전기장에 의하여 액정(630a)의 꼬임이 풀어지게 된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있다.
반면, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으면, 콜레스테릭 액정은 액정(630a)의 꼬임이 유지된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 반사시킬 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각과 대응되도록 배치된 제1 가변 액정층(630)에 포함된 액정(630a)의 피치가 동일할 수 있다.
액정(630a)은 피치에 따라 반사되는 광의 파장을 조절할 수 있다. 반사되는 광의 파장은 아래 수학식 1과 같다.
은 반사되는 광의 파장을 나타내고, 는 액정(630a)의 평균 굴절률을 나타낸다. 액정(630a)은 이방성 물질로서, 정상 굴절률(ordinary refractive index)와 이상 굴절률(extraordinary refractive index)을 가진다. 평균 굴절률은 정상 굴절률과 이상 굴절률의 평균값을 가진다. 는 액정(630a)의 피치(pitch)를 나타낸다. 여기서, 피치는 카이럴 도펀트에 의하여 회전된 액정(630a)의 한 바퀴 회전하는 거리를 의미한다.
제1 가변 액정층(630)은 액정(630a)의 정상 굴절률(ordinary refractive index)와 이상 굴절률(extraordinary refractive index) 사이의 간격을 증가시킴으로써, 넓은 파장대의 광을 반사시킬 수 있도록 한다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 적색 파장대의 광, 녹색 파장대의 광, 및 청색 파장대의 광을 모두 반사시킬 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나가 선택적으로 구동되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 사용자의 선택 또는 환경에 따라 제1 구동 모드에서 제2 구동 모드로 또는 제2 구동 모드에서 제1 구동 모드로 변경될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 시야각을 높이기 위하여 제1 구동 모드가 선택될 수 있다. 제1 구동 모드가 선택되면, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되고, 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되지 않는다.
보다 구체적으로, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 반사판(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
도 3a를 참조하면, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광은 고정 반사 영역(RA)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231)에서 재반사하여 제2 전극(400) 방향으로 진행한다. 이와 같이, 제2 전극(400)과 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이의 광학적 거리(Z1, Z2, Z3)가 각 서브 화소(P1, P2, P3)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다. 이와 같은 특성을 마이크로 캐버티(microcavity)라 한다.
제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3)는 아래 수학식 2를 만족하면 된다.
Z는 마이크로 캐버티를 위한 광학적 거리를 나타내며, m은 정배수를 나타내고, n은 굴절률을 나타내고, λ는 광의 피크 파장을 나타낸다.
따라서, 단파장대인 청색의 광을 방출하는 제1 서브 화소(P1)에서의 반사 전극(211)과 제2 전극(400) 사이의 제1 광학적 거리(Z1), 중간 파장대인 녹색의 광을 방출하는 제2 서브 화소(P2)에서의 반사 전극(221)과 제2 전극(400) 사이의 제2 광학적 거리(Z2) 및 장파장대인 제3 서브 화소(P3)에서의 반사 전극(213)과 제2 전극(400) 사이의 제3 광학적 거리(Z3)는 모두 상이하게 형성될 수 있다.
제1 광학적 거리(Z1)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1)와 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4)의 합에 상응할 수 있다. 제2 광학적 거리(Z2)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2)와 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5)의 합에 상응할 수 있다. 제3 광학적 거리(Z3)는 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3)와 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6)의 합에 상응할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232) 및 발광층(310, 320, 330) 중 적어도 하나를 이용하여 제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3)를 상이하게 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222), 및 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)은 모두 동일한 물질로 이루어지지만 서로 상이한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1) 보다 두껍게 형성될 수 있다. 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2) 보다 두껍게 형성될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320), 및 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)은 서로 상이한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4) 보다 두껍게 형성될 수 있다. 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5) 보다 두껍게 형성될 수 있다.
한편, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티를 형성하지 않는다.
보다 구체적으로, 표시장치가 제1 구동 모드인 경우, 제1 가변 반사층(600)의 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에는 전압이 인가될 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 제1 가변 액정층(630)은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이의 전기장에 의하여 액정(630a)의 꼬임이 풀어지게 된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있게 된다.
도 3a를 참조하면, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 가변 액정층(630) 방향으로 진행한다. 제1 가변 액정층(630)은 광을 투과시킨다.
제1 구동 모드로 구동하는 표시장치는 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현함으로써, 광 효율을 높일 수 있다. 다만, 마이크로 캐버티가 구현된 서브 화소는 광 효율을 높일 수 있는 반면, 시야각이 좁아진다는 단점이 있다. 제1 구동 모드로 구동하는 표시장치는 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현하지 않음으로써, 시야각을 개선시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 휘도를 높이기 위하여 제2 구동 모드가 선택될 수 있다. 제2 구동 모드가 선택되면, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되고, 가변 반사 영역(RA2)에서도 마이크로 캐버티 특성이 구현된다.
보다 구체적으로, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 앞서 설명한 바와 같이 고정 반사 영역(RA1)에서 반사판(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
또한, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 가변 반사 영역(RA2)에서 제2 전극(400)과 제1 가변 액정층(630) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
보다 구체적으로, 표시장치가 제2 구동 모드인 경우, 제1 가변 반사층(600)의 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에는 전압이 인가되지 않을 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으면, 제1 가변 액정층(630)은 액정(630a)의 꼬임이 유지된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 반사시킬 수 있다.
도 3b를 참조하면, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 가변 액정층(630)에서 재반사하여 제2 전극(400) 방향으로 진행한다. 이와 같이, 제2 전극(400)과 제1 가변 액정층(630) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 광학적 거리(Z4, Z5, Z6)가 각 서브 화소(P1, P2, P3)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다. 이와 같은 특성을 마이크로 캐버티(microcavity)라 한다.
제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6) 각각은 상기 수학식 2를 만족하면 된다.
따라서, 단파장대인 청색의 광을 방출하는 제1 서브 화소(P1)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제4 광학적 거리(Z4), 중간 파장대인 녹색의 광을 방출하는 제2 서브 화소(P2)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제5 광학적 거리(Z5) 및 장파장대인 제3 서브 화소(P3)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제6 광학적 거리(Z6)는 모두 상이하게 형성될 수 있다.
제4 광학적 거리(Z4)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1), 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4), 층간 절연막(115)의 두께, 제1 기판(110)의 두께 및 제1 상부 전극(610)의 두께의 합에 상응할 수 있다. 제5 광학적 거리(Z5)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5), 층간 절연막(115)의 두께, 제1 기판(110)의 두께 및 제1 상부 전극(610)의 두께의 합에 상응할 수 있다. 제6 광학적 거리(Z6)는 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3), 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6), 층간 절연막(115)의 두께, 제1 기판(110)의 두께 및 제1 상부 전극(610)의 두께의 합에 상응할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232) 및 발광층(310, 320, 330) 중 적어도 하나를 이용하여 제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6)를 상이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6)가 수학식 2를 만족하도록 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각에 구비된 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232) 및 발광층(310, 320, 330) 중 적어도 하나의 두께를 조절할 수 있다.
이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치는 제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3) 역시 수학식 2를 만족하여야 한다.
제2 구동 모드로 구동하는 표시장치는 고정 반사 영역(RA1)뿐만 아니라 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현함으로써, 광 효율을 최대화시킬 수 있다.
제2
실시예
도 4는 도 1의 I-I의 제2 예를 보여주는 단면도이다. 도 5a는 도 4에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도고, 도 5b는 도 4에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 제1 구동 모드는 시야각을 높이기 위한 구동 모드에 해당한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드로 구동되면, 제1 시야각을 가지고, 제1 휘도를 가질 수 있다. 제2 구동 모드는 휘도를 높이기 위한 구동 모드에 해당한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 제2 구동 모드로 구동되면, 제1 시야각 보다 작은 제2 시야각을 가지는 반면, 제1 휘도 보다 높은 제2 휘도를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 표시장치는 사용자의 선택에 의하여 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 사용자는 표시장치에 표시되는 영상 정보를 제3 자와 공유하거나 휘도를 줄이기 위하여 제1 구동 모드를 선택할 수 있다. 또는, 사용자는 표시장치에 표시되는 영상 정보가 제3 자에게 유출되는 것을 방지하거나 휘도를 높이기 위하여 제2 구동 모드를 선택할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 표시장치는 환경 정보를 기초로 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 표시장치는 환경 정보를 획득할 수 있다. 예컨대, 표시장치는 외부로부터 시간 정보를 획득하거나, 조도 센서를 이용하여 외부 환경의 조도 정보를 획득할 수 있다. 표시장치는 획득된 환경 정보를 기초로 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 표시장치는 밤이거나 어두운 환경에서 제1 구동 모드를 선택할 수 있다. 또는, 표시장치는 낮이거나 밝은 환경에서 제2 구동 모드를 선택할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 제1 기판(110), 제2 기판(120), 제3 기판(130), 구동 트랜지스터(TFT), 층간 절연막(115), 제1 전극(210, 220, 230), 뱅크(250), 발광층(310, 320, 330), 제2 전극(400), 봉지층(500) 및 제1 가변 반사층(600)을 포함한다.
이하에서는 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치와 실질적으로 동일한 구성, 특히, 제1 기판(110), 제2 기판(120), 제3 기판(130), 구동 트랜지스터(TFT), 뱅크(250) 및 봉지층(500)에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
층간 절연막(115)은 구동 박막 트랜지스터(TFT)를 포함한 회로 소자 상에 형성된다. 층간 절연막(115)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 층간 절연막(115)은 유기막, 예를 들어 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등으로 형성될 수도 있다. 또는 층간 절연막(115)은 적어도 하나의 무기막 및 적어도 하나의 유기막으로 구성된 다중막으로 형성될 수도 있다.
제1 전극(210, 220, 230)은 층간 절연막(115) 상에 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 패턴 형성된다. 제1 서브 화소(P1)에 하나의 제1 전극(210)이 형성되고, 제2 서브 화소(P2)에 다른 하나의 제1 전극(220)이 형성되고, 제3 서브 화소(P3)에 또 다른 하나의 제1 전극(230)이 형성된다. 제1 전극(210, 220, 230)은 애노드 전극일 수 있다.
제1 전극(210, 220, 230)은 개별적으로 반사 전극(211, 221, 231) 및 투명 전극(212, 222, 232)을 포함한다. 즉, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 제1 전극(210)은 반사 전극(211)과 투명 전극(212)을 포함한다. 제2 서브 화소(P2)에 구비된 제1 전극(220)은 반사 전극(221)과 투명 전극(222)을 포함한다 .제3 서브 화소(P3)에 구비된 제1 전극(230)은 반사 전극(231)과 투명 전극(232)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 반사 전극(211, 221, 231) 아래에 별도의 투명 전극이 추가로 구비될 수도 있다.
반사 전극(211, 221, 231)은 층간 절연막(115) 상에 구비되어, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 상부쪽으로 반사시킨다. 반사 전극(211, 221, 231)은 층간 절연막(115)을 관통하는 컨택홀을 통해 구동 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 단자 또는 드레인 단자에 접속된다.
반사 전극(211, 221, 231)은 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각에 고정 반사 영역(RA1)을 정의한다. 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각의 발광 영역(EA)에서 반사 전극(211, 221, 231)이 형성된 영역이 고정 반사 영역(RA1)이 된다. 한편, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각의 발광 영역(EA)에서 반사 전극(211, 221, 231)이 형성되지 않은 영역이 가변 반사 영역(RA2)이 된다.
이러한 반사 전극(211, 221, 231)은 알루미늄(Al), 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 은(Ag) 등과 같이 반사율이 높은 금속물질로 이루어질 수 있다.
투명 전극(212, 222, 232)은 반사 전극(211, 221, 231) 및 층간 절연막(115) 상에 구비된다. 투명 전극(212, 222, 232)은 반사 전극(211, 221, 231) 보다 넓은 폭을 가지도록 형성된다. 이에 따라, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 발광 영역(EA) 내에 반사 전극(211, 221, 231)이 형성되지 않고 투명 전극(212, 222, 232)만 형성된 가변 반사 영역(RA2)이 형성될 수 있다.
투명 전극(212, 222, 232)은 가변 반사 영역(RA2)에서 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 제1 가변 반사층(600)으로 투과시킨다.
이러한 투명 전극(212, 222, 232)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)로 이루어질 수 있다.
발광층(310, 320, 330)은 제1 전극(210, 220, 230) 상에 형성된다. 발광층(310, 320, 330)은 제1 전극(210, 220, 230)과 제2 전극(400)에 전압이 인가되면, 정공과 전자가 서로 결합하여 발광하게 된다.
발광층(310, 320, 330)은 적색 파장대의 광을 발광하는 적색 발광층, 녹색 파장대의 광을 발광하는 녹색 발광층, 및 청색 파장대의 광을 발광하는 청색 발광층으로 이루어질 수 있다. 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층은 제1 전극(210, 220, 230) 상에서 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 패턴 형성될 수 있다. 제1 서브 화소(P1)에 구비된 제1 전극(210) 상에는 청색 발광층(310)이 패턴 형성되고, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 제1 전극(220) 상에는 녹색 발광층(320)이 패턴 형성되고, 제3 서브 화소(P3)에 구비된 제1 전극(230) 상에는 적색 발광층이 패턴 형성될 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(400)은 발광층(310, 320, 330) 상에 형성된다. 제2 전극(400)은 서브 화소(P1, P2, P3)들에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다.
제2 전극(400)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(400)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금 등과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)을 포함하여 이루어짐으로써, 마이크로 캐버티(Micro Cavity) 효과를 얻을 수 있도록 한다. 이러한 제2 전극(400)은 캐소드 전극일 수 있다.
제1 가변 반사층(600)은 제1 기판(110)과 제3 기판(130) 사이에 구비된다. 제1 가변 반사층(600)은 구동 모드에 따라 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시키거나 반사시킨다.
보다 구체적으로, 제1 가변 반사층(600)은 제1 상부 전극(610), 제1 하부 전극(620), 제1 가변 액정층(630) 및 격벽(650)을 포함한다.
제1 상부 전극(610)은 제3 기판(130)과 마주보는 제1 기판(110)의 제2 면에 구비된다. 제1 하부 전극(620)은 제1 기판(110)과 마주보는 제3 기판(130)의 제1 면에 구비된다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 구동 모드에 따라 전압이 인가되거나 전압이 인가되지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 표시장치가 시야각을 높이기 위한 제1 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가될 수 있다. 표시장치가 휘도를 높이기 위한 제2 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가되지 않을 수 있다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 서로 다른 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 상부 전극(610)에 부극성 전압이 인가되고, 제1 하부 전극(620)에 정극성 전압이 인가될 수 있다. 반대로, 제1 상부 전극(610)에 정극성 전압이 인가되고, 제1 하부 전극(620)에 부극성 전압이 인가될 수 있다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 각각은 투명한 전극일 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 각각은 은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물(예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(예; Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(예; Aluminium doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
격벽(650)은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이에 구비되어, 제1 가변 액정층(630)의 갭을 유지시킨다. 격벽(650)은 복수 개가 형성될 수 있으며, 제1 가변 액정층(630)을 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 구획할 수 있다.
격벽(650)은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(650)들은 포토 레지스트(photo resist), 광경화성 폴리머 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 가변 액정층(630)은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이에 구비된다. 제1 가변 액정층(630)은 구동 모드에 따라 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시키거나 반사시킨다.
보다 구체적으로, 표시장치가 시야각을 높이기 위한 제1 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가될 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있다. 반면, 표시장치가 휘도를 높이기 위한 제2 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가되지 않을 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으며, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 반사시킬 수 있다.
이러한 제1 가변 액정층(630)은 격벽(650)에 의하여 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 구획될 수 있다. 하나의 제1 가변 액정층(630)은 제1 서브 화소(P1)와 대응되도록 배치되고, 다른 하나의 제1 가변 액정층(630)은 제2 서브 화소(P2)와 대응되도록 배치되고, 또 다른 하나의 제1 가변 액정층(630)은 제3 서브 화소(P3)와 대응되도록 배치된다.
제1 가변 액정층(630)은 액정(630a)과 카이럴 도펀트 분자로 이루어진 콜레스테릭 액정(Cholesteric liquid crystal)일 수 있다. 액정(630a)은 카이럴 도펀트 분자에 의하여 특정한 양만큼 꼬여져서 나선형으로 배열된다. 콜레스테릭 액정은 액정(630a)의 꼬임 여부에 따라 광을 반사시키거나 투과시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 콜레스테릭 액정은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이의 전기장에 의하여 액정(630a)의 꼬임이 풀어지게 된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있다.
반면, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으면, 콜레스테릭 액정은 액정(630a)의 꼬임이 유지된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 반사시킬 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각과 대응되도록 배치된 제1 가변 액정층(630)에 포함된 액정(630a)의 피치가 동일할 수 있다.
액정(630a)은 피치에 따라 반사되는 광의 파장을 조절할 수 있다. 반사되는 광의 파장은 상기 수학식 1과 같다.
제1 가변 액정층(630)은 액정(630a)의 정상 굴절률(ordinary refractive index)와 이상 굴절률(extraordinary refractive index) 사이의 간격을 증가시킴으로써, 넓은 파장대의 광을 반사시킬 수 있도록 한다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 적색 파장대의 광, 녹색 파장대의 광, 및 청색 파장대의 광을 모두 반사시킬 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나가 선택적으로 구동되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 사용자의 선택 또는 환경에 따라 제1 구동 모드에서 제2 구동 모드로 또는 제2 구동 모드에서 제1 구동 모드로 변경될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 시야각을 높이기 위하여 제1 구동 모드가 선택될 수 있다. 제1 구동 모드가 선택되면, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되고, 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되지 않는다.
보다 구체적으로, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 반사판(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
도 5a를 참조하면, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광은 고정 반사 영역(RA)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231)에서 재반사하여 제2 전극(400) 방향으로 진행한다. 이와 같이, 제2 전극(400)과 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이의 광학적 거리(Z1, Z2, Z3)가 각 서브 화소(P1, P2, P3)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다. 이와 같은 특성을 마이크로 캐버티(microcavity)라 한다.
제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3)는 상기 수학식 2를 만족하면 된다.
따라서, 단파장대인 청색의 광을 방출하는 제1 서브 화소(P1)에서의 반사 전극(211)과 제2 전극(400) 사이의 제1 광학적 거리(Z1), 중간 파장대인 녹색의 광을 방출하는 제2 서브 화소(P2)에서의 반사 전극(221)과 제2 전극(400) 사이의 제2 광학적 거리(Z2) 및 장파장대인 제3 서브 화소(P3)에서의 반사 전극(213)과 제2 전극(400) 사이의 제3 광학적 거리(Z3)는 모두 상이하게 형성될 수 있다.
제1 광학적 거리(Z1)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1)와 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4)의 합에 상응할 수 있다. 제2 광학적 거리(Z2)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2)와 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5)의 합에 상응할 수 있다. 제3 광학적 거리(Z3)는 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3)와 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6)의 합에 상응할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232) 및 발광층(310, 320, 330) 중 적어도 하나를 이용하여 제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3)를 상이하게 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222), 및 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)은 모두 동일한 물질로 이루어지지만 서로 상이한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1) 보다 두껍게 형성될 수 있다. 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2) 보다 두껍게 형성될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320), 및 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)은 서로 상이한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4) 보다 두껍게 형성될 수 있다. 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5) 보다 두껍게 형성될 수 있다.
한편, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티를 형성하지 않는다.
보다 구체적으로, 표시장치가 제1 구동 모드인 경우, 제1 가변 반사층(600)의 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에는 전압이 인가될 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 제1 가변 액정층(630)은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이의 전기장에 의하여 액정(630a)의 꼬임이 풀어지게 된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있게 된다.
도 5a를 참조하면, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 가변 액정층(630) 방향으로 진행한다. 제1 가변 액정층(630)은 광을 투과시킨다.
제1 구동 모드로 구동하는 표시장치는 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현함으로써, 광 효율을 높일 수 있다. 다만, 마이크로 캐버티가 구현된 서브 화소는 광 효율을 높일 수 있는 반면, 시야각이 좁아진다는 단점이 있다. 제1 구동 모드로 구동하는 표시장치는 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현하지 않음으로써, 시야각을 개선시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 휘도를 높이기 위하여 제2 구동 모드가 선택될 수 있다. 제2 구동 모드가 선택되면, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되고, 가변 반사 영역(RA2)에서도 마이크로 캐버티 특성이 구현된다.
보다 구체적으로, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 앞서 설명한 바와 같이 고정 반사 영역(RA1)에서 반사판(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
또한, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 가변 반사 영역(RA2)에서 제2 전극(400)과 제1 가변 액정층(630) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
보다 구체적으로, 표시장치가 제2 구동 모드인 경우, 제1 가변 반사층(600)의 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에는 전압이 인가되지 않을 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으면, 제1 가변 액정층(630)은 액정(630a)의 꼬임이 유지된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 반사시킬 수 있다.
도 5b를 참조하면, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 가변 액정층(630)에서 재반사하여 제2 전극(400) 방향으로 진행한다. 이와 같이, 제2 전극(400)과 제1 가변 액정층(630) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 광학적 거리(Z4, Z5, Z6)가 각 서브 화소(P1, P2, P3)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다. 이와 같은 특성을 마이크로 캐버티(microcavity)라 한다.
제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6) 각각은 상기 수학식 2를 만족하면 된다.
따라서, 단파장대인 청색의 광을 방출하는 제1 서브 화소(P1)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제4 광학적 거리(Z4), 중간 파장대인 녹색의 광을 방출하는 제2 서브 화소(P2)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제5 광학적 거리(Z5) 및 장파장대인 제3 서브 화소(P3)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제6 광학적 거리(Z6)는 모두 상이하게 형성될 수 있다.
제4 광학적 거리(Z4)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1), 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4), 제1 서브 화소(P1)에 구비된 층간 절연막(115)의 제7 두께(T7), 제1 기판(110)의 두께 및 제1 상부 전극(610)의 두께의 합에 상응할 수 있다. 제5 광학적 거리(Z5)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5), 2 서브 화소(P2)에 구비된 층간 절연막(115)의 제8 두께(T8), 제1 기판(110)의 두께 및 제1 상부 전극(610)의 두께의 합에 상응할 수 있다. 제6 광학적 거리(Z6)는 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3), 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6), 제3 서브 화소(P3)에 구비된 층간 절연막(115)의 제9 두께(T9), 제1 기판(110)의 두께 및 제1 상부 전극(610)의 두께의 합에 상응할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232), 발광층(310, 320, 330) 및 층간 절연막(115) 중 적어도 하나를 이용하여 제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6)를 상이하게 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 층간 절연막(115)은 서브 화소(P1, P2, P3)들에서 서로 상이한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 서브 화소(P2)에 대응되도록 배치된 층간 절연막(115)의 제8 두께(T8)는 제1 서브 화소(P1)에 대응되도록 배치된 층간 절연막(115)의 제7 두께(T7) 보다 두껍게 형성될 수 있다. 제3 서브 화소(P3)에 대응되도록 배치된 층간 절연막(115)의 제9 두께(T9)는 제2 서브 화소(P2)에 대응되도록 배치된 층간 절연막(115)의 제8 두께(T8) 보다 두껍게 형성될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6)가 수학식 2를 만족하도록 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각에 구비된 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232), 발광층(310, 320, 330) 및 층간 절연막(115) 중 적어도 하나의 두께를 조절할 수 있다.
이때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3) 역시 수학식 2를 만족하여야 한다.
제2 구동 모드로 구동하는 표시장치는 고정 반사 영역(RA1)뿐만 아니라 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현함으로써, 광 효율을 최대화시킬 수 있다.
제3
실시예
도 6은 도 1의 I-I의 제3 예를 보여주는 단면도이다. 도 7a는 도 6에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도고, 도 7b는 도 6에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 6를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 제1 구동 모드는 시야각을 높이기 위한 구동 모드에 해당한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드로 구동되면, 제1 시야각을 가지고, 제1 휘도를 가질 수 있다. 제2 구동 모드는 휘도를 높이기 위한 구동 모드에 해당한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 제2 구동 모드로 구동되면, 제1 시야각 보다 작은 제2 시야각을 가지는 반면, 제1 휘도 보다 높은 제2 휘도를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 표시장치는 사용자의 선택에 의하여 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 사용자는 표시장치에 표시되는 영상 정보를 제3 자와 공유하거나 휘도를 줄이기 위하여 제1 구동 모드를 선택할 수 있다. 또는, 사용자는 표시장치에 표시되는 영상 정보가 제3 자에게 유출되는 것을 방지하거나 휘도를 높이기 위하여 제2 구동 모드를 선택할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 표시장치는 환경 정보를 기초로 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 표시장치는 환경 정보를 획득할 수 있다. 예컨대, 표시장치는 외부로부터 시간 정보를 획득하거나, 조도 센서를 이용하여 외부 환경의 조도 정보를 획득할 수 있다. 표시장치는 획득된 환경 정보를 기초로 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 표시장치는 밤이거나 어두운 환경에서 제1 구동 모드를 선택할 수 있다. 또는, 표시장치는 낮이거나 밝은 환경에서 제2 구동 모드를 선택할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 제1 기판(110), 제2 기판(120), 제3 기판(130), 구동 트랜지스터(TFT), 층간 절연막(115), 제1 전극(210, 220, 230), 뱅크(250), 발광층(310, 320, 330), 제2 전극(400), 봉지층(500) 및 제1 가변 반사층(600)을 포함한다.
이하에서는 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치와 실질적으로 동일한 구성들, 특히, 제1 기판(110), 제2 기판(120), 제3 기판(130), 구동 트랜지스터(TFT), 층간 절연막(115), 뱅크(250) 및 봉지층(500)에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
제1 전극(210, 220, 230)은 층간 절연막(115) 상에 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 패턴 형성된다. 제1 서브 화소(P1)에 하나의 제1 전극(210)이 형성되고, 제2 서브 화소(P2)에 다른 하나의 제1 전극(220)이 형성되고, 제3 서브 화소(P3)에 또 다른 하나의 제1 전극(230)이 형성된다. 제1 전극(210, 220, 230)은 애노드 전극일 수 있다.
제1 전극(210, 220, 230)은 개별적으로 반사 전극(211, 221, 231) 및 투명 전극(212, 222, 232)을 포함한다. 즉, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 제1 전극(210)은 반사 전극(211)과 투명 전극(212)을 포함한다. 제2 서브 화소(P2)에 구비된 제1 전극(220)은 반사 전극(221)과 투명 전극(222)을 포함한다 .제3 서브 화소(P3)에 구비된 제1 전극(230)은 반사 전극(231)과 투명 전극(232)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 반사 전극(211, 221, 231) 아래에 별도의 투명 전극이 추가로 구비될 수도 있다.
반사 전극(211, 221, 231)은 층간 절연막(115) 상에 구비되어, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 상부쪽으로 반사시킨다. 반사 전극(211, 221, 231)은 층간 절연막(115)을 관통하는 컨택홀을 통해 구동 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 단자 또는 드레인 단자에 접속된다.
반사 전극(211, 221, 231)은 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각에 고정 반사 영역(RA1)을 정의한다. 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각의 발광 영역(EA)에서 반사 전극(211, 221, 231)이 형성된 영역이 고정 반사 영역(RA1)이 된다. 한편, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각의 발광 영역(EA)에서 반사 전극(211, 221, 231)이 형성되지 않은 영역이 가변 반사 영역(RA2)이 된다.
이러한 반사 전극(211, 221, 231)은 알루미늄(Al), 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 은(Ag) 등과 같이 반사율이 높은 금속물질로 이루어질 수 있다.
투명 전극(212, 222, 232)은 반사 전극(211, 221, 231) 및 층간 절연막(115) 상에 구비된다. 투명 전극(212, 222, 232)은 반사 전극(211, 221, 231) 보다 넓은 폭을 가지도록 형성된다. 이에 따라, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 발광 영역(EA) 내에 반사 전극(211, 221, 231)이 형성되지 않고 투명 전극(212, 222, 232)만 형성된 가변 반사 영역(RA2)이 형성될 수 있다.
투명 전극(212, 222, 232)은 가변 반사 영역(RA2)에서 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 제1 가변 반사층(600)으로 투과시킨다.
이러한 투명 전극(212, 222, 232)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)로 이루어질 수 있다.
발광층(310, 320, 330)은 제1 전극(210, 220, 230) 상에 형성된다. 발광층(310, 320, 330)은 제1 전극(210, 220, 230)과 제2 전극(400)에 전압이 인가되면, 정공과 전자가 서로 결합하여 발광하게 된다.
발광층(310, 320, 330)은 적색 파장대의 광을 발광하는 적색 발광층, 녹색 파장대의 광을 발광하는 녹색 발광층, 및 청색 파장대의 광을 발광하는 청색 발광층으로 이루어질 수 있다. 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층은 제1 전극(210, 220, 230) 상에서 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 패턴 형성될 수 있다. 제1 서브 화소(P1)에 구비된 제1 전극(210) 상에는 청색 발광층(310)이 패턴 형성되고, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 제1 전극(220) 상에는 녹색 발광층(320)이 패턴 형성되고, 제3 서브 화소(P3)에 구비된 제1 전극(230) 상에는 적색 발광층이 패턴 형성될 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(400)은 발광층(310, 320, 330) 상에 형성된다. 제2 전극(400)은 서브 화소(P1, P2, P3)들에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다.
제2 전극(400)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(400)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금 등과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)을 포함하여 이루어짐으로써, 마이크로 캐버티(Micro Cavity) 효과를 얻을 수 있도록 한다. 이러한 제2 전극(400)은 캐소드 전극일 수 있다.
제1 가변 반사층(600)은 제1 기판(110)과 제3 기판(130) 사이에 구비된다. 제1 가변 반사층(600)은 구동 모드에 따라 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시키거나 반사시킨다.
보다 구체적으로, 제1 가변 반사층(600)은 제1 상부 전극(610), 제1 하부 전극(620), 제1 가변 액정층(630) 및 격벽(650)을 포함한다.
제1 상부 전극(610)은 제3 기판(130)과 마주보는 제1 기판(110)의 제2 면에 구비된다. 제1 하부 전극(620)은 제1 기판(110)과 마주보는 제3 기판(130)의 제1 면에 구비된다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 구동 모드에 따라 전압이 인가되거나 전압이 인가되지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 표시장치가 시야각을 높이기 위한 제1 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가될 수 있다. 표시장치가 휘도를 높이기 위한 제2 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가되지 않을 수 있다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 서로 다른 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 상부 전극(610)에 부극성 전압이 인가되고, 제1 하부 전극(620)에 정극성 전압이 인가될 수 있다. 반대로, 제1 상부 전극(610)에 정극성 전압이 인가되고, 제1 하부 전극(620)에 부극성 전압이 인가될 수 있다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 각각은 투명한 전극일 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 각각은 은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물(예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(예; Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(예; Aluminium doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
격벽(650)은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이에 구비되어, 제1 가변 액정층(630)의 갭을 유지시킨다. 격벽(650)은 복수 개가 형성될 수 있으며, 제1 가변 액정층(630)을 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 구획할 수 있다.
격벽(650)은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(650)들은 포토 레지스트(photo resist), 광경화성 폴리머 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 가변 액정층(630)은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이에 구비된다. 제1 가변 액정층(630)은 구동 모드에 따라 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시키거나 반사시킨다.
보다 구체적으로, 표시장치가 시야각을 높이기 위한 제1 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가될 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있다. 반면, 표시장치가 휘도를 높이기 위한 제2 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가되지 않을 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으며, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 반사시킬 수 있다.
이러한 제1 가변 액정층(630)은 격벽(650)에 의하여 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 구획될 수 있다. 제1 가변 액정층(630)은 제1 서브 화소(P1)와 대응되도록 배치된 제1 액정층(631), 제2 서브 화소(P2)와 대응되도록 배치된 제2 액정층(632), 및 제3 서브 화소(P3)와 대응되도록 배치된 제3 액정층(633)을 포함한다.
제1 액정층(631)은 제1 액정(631a)과 카이럴 도펀트 분자로 이루어진 콜레스테릭 액정(Cholesteric liquid crystal)일 수 있다. 제2 액정층(632)은 제2 액정(632a)과 카이럴 도펀트 분자로 이루어진 콜레스테릭 액정(Cholesteric liquid crystal)일 수 있다. 제3 액정층(633)은 제3 액정(633a)과 카이럴 도펀트 분자로 이루어진 콜레스테릭 액정(Cholesteric liquid crystal)일 수 있다.
제1, 제2 및 제3 액정(631a, 632a, 633a)들 각각은 카이럴 도펀트 분자에 의하여 특정한 양만큼 꼬여져서 나선형으로 배열된다. 콜레스테릭 액정은 액정(631a, 632a, 633a)의 꼬임 여부에 따라 광을 반사시키거나 투과시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 콜레스테릭 액정은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이의 전기장에 의하여 제1, 제2 및 제3 액정(631a, 632a, 633a)들의 꼬임이 풀어지게 된다. 이에 따라, 제1 액정층(631), 제2 액정층(632) 및 제3 액정층(633) 각각은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있다.
반면, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으면, 콜레스테릭 액정은 제1, 제2 및 제3 액정(631a, 632a, 633a)들의 꼬임이 유지된다. 이에 따라, 제1 액정층(631), 제2 액정층(632) 및 제3 액정층(633) 각각은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 반사시킬 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 제1 액정층(631), 제2 액정층(632) 및 제3 액정층(633) 각각에 포함된 제1, 제2 및 제3 액정(631a, 632a, 633a)들의 피치가 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 제1 액정층(631)에 포함된 제1 액정(631a)은 제1 피치를 가질 수 있다. 제2 액정층(632)에 포함된 제2 액정(632a)은 제1 피치 보다 긴 제2 피치를 가질 수 있다. 제3 액정층(633)에 포함된 제3 액정(633a)은 제2 피치 보다 긴 제3 피치를 가질 수 있다.
제1, 제2 및 제3 액정(631a, 632a, 633a)들은 피치에 따라 반사되는 광의 파장이 달라질 수 있다. 반사되는 광의 파장은 상기 수학식 1과 같다. 즉, 피치가 짧아질수록 반사되는 광의 파장도 짧아지게 된다.
제1 액정층(631)에 포함된 제1 액정(631a)은 상대적으로 짧은 제1 피치를 가진다. 이에 따라, 제1 액정층(631)은 제1 서브 화소(P1)과 대응되도록 배치되어, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)에서 발광된 청색 파장대의 광을 반사시킬 수 있다.
제2 액정층(632)에 포함된 제2 액정(632a)은 제1 액정(631a)의 제1 피치 보다 길고, 제3 액정(633a)의 제3 피치 보다 짧은 제2 피치를 가진다. 이에 따라, 제2 액정층(632)은 제2 서브 화소(P2)과 대응되도록 배치되어, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)에서 발광된 녹색 파장대의 광을 반사시킬 수 있다.
제3 액정층(633)에 포함된 제3 액정(633a)은 제1 액정(631a)의 제1 피치 및 제2 액정(632a)의 제2 피치 보다 긴 제3 피치를 가진다. 이에 따라, 제3 액정층(633)은 제3 서브 화소(P3)과 대응되도록 배치되어, 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)에서 발광된 적색 파장대의 광을 반사시킬 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나가 선택적으로 구동되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 사용자의 선택 또는 환경에 따라 제1 구동 모드에서 제2 구동 모드로 또는 제2 구동 모드에서 제1 구동 모드로 변경될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 시야각을 높이기 위하여 제1 구동 모드가 선택될 수 있다. 제1 구동 모드가 선택되면, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되고, 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되지 않는다.
보다 구체적으로, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 반사판(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
도 7a를 참조하면, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광은 고정 반사 영역(RA)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231)에서 재반사하여 제2 전극(400) 방향으로 진행한다. 이와 같이, 제2 전극(400)과 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이의 광학적 거리(Z1, Z2, Z3)가 각 서브 화소(P1, P2, P3)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다. 이와 같은 특성을 마이크로 캐버티(microcavity)라 한다.
제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3)는 상기 수학식 2를 만족하면 된다.
따라서, 단파장대인 청색의 광을 방출하는 제1 서브 화소(P1)에서의 반사 전극(211)과 제2 전극(400) 사이의 제1 광학적 거리(Z1), 중간 파장대인 녹색의 광을 방출하는 제2 서브 화소(P2)에서의 반사 전극(221)과 제2 전극(400) 사이의 제2 광학적 거리(Z2) 및 장파장대인 제3 서브 화소(P3)에서의 반사 전극(213)과 제2 전극(400) 사이의 제3 광학적 거리(Z3)는 모두 상이하게 형성될 수 있다.
제1 광학적 거리(Z1)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1)와 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4)의 합에 상응할 수 있다. 제2 광학적 거리(Z2)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2)와 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5)의 합에 상응할 수 있다. 제3 광학적 거리(Z3)는 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3)와 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6)의 합에 상응할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232) 및 발광층(310, 320, 330) 중 적어도 하나를 이용하여 제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3)를 상이하게 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222), 및 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)은 모두 동일한 물질로 이루어지지만 서로 상이한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1) 보다 두껍게 형성될 수 있다. 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2) 보다 두껍게 형성될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320), 및 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)은 서로 상이한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4) 보다 두껍게 형성될 수 있다. 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5) 보다 두껍게 형성될 수 있다.
한편, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티를 형성하지 않는다.
보다 구체적으로, 표시장치가 제1 구동 모드인 경우, 제1 가변 반사층(600)의 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에는 전압이 인가될 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 제1 액정층(631), 제2 액정층(632) 및 제3 액정층(633) 각각은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이의 전기장에 의하여 제1, 제2 및 제3 액정(631a, 632a, 633a)의 꼬임이 풀어지게 된다. 이에 따라, 제1 액정층(631), 제2 액정층(632) 및 제3 액정층(633) 각각은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있게 된다.
도 7a를 참조하면, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 액정층(631), 제2 액정층(632) 및 제3 액정층(633) 방향으로 진행한다. 제1 액정층(631), 제2 액정층(632) 및 제3 액정층(633)은 광을 투과시킨다.
제1 구동 모드로 구동하는 표시장치는 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현함으로써, 광 효율을 높일 수 있다. 다만, 마이크로 캐버티가 구현된 서브 화소는 광 효율을 높일 수 있는 반면, 시야각이 좁아진다는 단점이 있다. 제1 구동 모드로 구동하는 표시장치는 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현하지 않음으로써, 시야각을 개선시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 휘도를 높이기 위하여 제2 구동 모드가 선택될 수 있다. 제2 구동 모드가 선택되면, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되고, 가변 반사 영역(RA2)에서도 마이크로 캐버티 특성이 구현된다.
보다 구체적으로, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 앞서 설명한 바와 같이 고정 반사 영역(RA1)에서 반사판(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
또한, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 가변 반사 영역(RA2)에서 제2 전극(400)과 제1 가변 액정층(630) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
보다 구체적으로, 표시장치가 제2 구동 모드인 경우, 제1 가변 반사층(600)의 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에는 전압이 인가되지 않을 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으면, 제1 액정층(631), 제2 액정층(632) 및 제3 액정층(633) 각각은 제1, 제2 및 제3 액정(631a, 632a, 633a)의 꼬임이 유지된다. 이에 따라, 제1 액정층(631), 제2 액정층(632) 및 제3 액정층(633) 각각은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 반사시킬 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)에서 발광된 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 액정층(631)에서 재반사하여 제2 전극(400) 방향으로 진행한다. 이때, 제1 액정층(631)은 제1 액정(631a)이 제1 피치를 가지므로, 단파장대인 청색의 광을 반사시킬 수 있다. 이와 같이, 제1 액정층(631)과 제2 전극(400) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제1 액정층(631)과 제2 전극(400) 사이의 제4 광학적 거리(Z4)가 제1 서브 화소(P1)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다.
제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)에서 발광된 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제2 액정층(632)에서 재반사하여 제2 전극(400) 방향으로 진행한다. 이때, 제2 액정층(632)은 제2 액정(632a)이 제2 피치를 가지므로, 중파장대인 녹색의 광을 반사시킬 수 있다. 이와 같이, 제2 액정층(632)과 제2 전극(400) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제2 액정층(632)과 제2 전극(400) 사이의 제5 광학적 거리(Z5)가 제2 서브 화소(P2)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다.
제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)에서 발광된 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제3 액정층(633)에서 재반사하여 제2 전극(400) 방향으로 진행한다. 이때, 제3 액정층(633)은 제3 액정(633a)이 제3 피치를 가지므로, 장파장대인 녹색의 광을 반사시킬 수 있다. 이와 같이, 제3 액정층(633)과 제2 전극(400) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제3 액정층(633)과 제2 전극(400) 사이의 제6 광학적 거리(Z6)가 제2 서브 화소(P2)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다.
제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6) 각각은 상기 수학식 2를 만족하면 된다.
따라서, 단파장대인 청색의 광을 방출하는 제1 서브 화소(P1)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제4 광학적 거리(Z4), 중간 파장대인 녹색의 광을 방출하는 제2 서브 화소(P2)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제5 광학적 거리(Z5) 및 장파장대인 제3 서브 화소(P3)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제6 광학적 거리(Z6)는 모두 상이하게 형성될 수 있다.
제4 광학적 거리(Z4)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1), 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4), 층간 절연막(115)의 두께, 제1 기판(110)의 두께 및 제1 상부 전극(610)의 두께의 합에 상응할 수 있다. 제5 광학적 거리(Z5)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5), 층간 절연막(115)의 두께, 제1 기판(110)의 두께 및 제1 상부 전극(610)의 두께의 합에 상응할 수 있다. 제6 광학적 거리(Z6)는 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3), 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6), 층간 절연막(115)의 두께, 제1 기판(110)의 두께 및 제1 상부 전극(610)의 두께의 합에 상응할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232), 발광층(310, 320, 330) 및 층간 절연막(115) 중 적어도 하나를 이용하여 제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6)를 상이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6)가 수학식 2를 만족하도록 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각에 구비된 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232), 발광층(310, 320, 330) 및 층간 절연막(115) 중 적어도 하나의 두께를 조절할 수 있다.
이때, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치는 제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3) 역시 수학식 2를 만족하여야 한다.
제2 구동 모드로 구동하는 표시장치는 고정 반사 영역(RA1)뿐만 아니라 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현함으로써, 광 효율을 최대화시킬 수 있다.
제4 실시예
도 8은 도 1의 I-I의 제3 예를 보여주는 단면도이다. 도 9a는 도 8에 도시된 표시장치에서 제1 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도고, 도 9b는 도 8에 도시된 표시장치에서 제2 구동 모드일 때 광의 경로를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 제1 구동 모드는 시야각을 높이기 위한 구동 모드에 해당한다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드로 구동되면, 제1 시야각을 가지고, 제1 휘도를 가질 수 있다. 제2 구동 모드는 휘도를 높이기 위한 구동 모드에 해당한다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 제2 구동 모드로 구동되면, 제1 시야각 보다 작은 제2 시야각을 가지는 반면, 제1 휘도 보다 높은 제2 휘도를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 표시장치는 사용자의 선택에 의하여 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 사용자는 표시장치에 표시되는 영상 정보를 제3 자와 공유하거나 휘도를 줄이기 위하여 제1 구동 모드를 선택할 수 있다. 또는, 사용자는 표시장치에 표시되는 영상 정보가 제3 자에게 유출되는 것을 방지하거나 휘도를 높이기 위하여 제2 구동 모드를 선택할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 표시장치는 환경 정보를 기초로 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나로 구동될 수 있다. 표시장치는 환경 정보를 획득할 수 있다. 예컨대, 표시장치는 외부로부터 시간 정보를 획득하거나, 조도 센서를 이용하여 외부 환경의 조도 정보를 획득할 수 있다. 표시장치는 획득된 환경 정보를 기초로 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 표시장치는 밤이거나 어두운 환경에서 제1 구동 모드를 선택할 수 있다. 또는, 표시장치는 낮이거나 밝은 환경에서 제2 구동 모드를 선택할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 제1 기판(110), 제2 기판(120), 제3 기판(130), 제4 기판(140), 구동 트랜지스터(TFT), 층간 절연막(115), 제1 전극(210, 220, 230), 뱅크(250), 발광층(310, 320, 330), 제2 전극(400), 봉지층(500), 제1 가변 반사층(600) 및 제2 가변 반사층(700)을 포함한다.
이하에서는 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치와 실질적으로 동일한 구성, 특히, 제1 기판(110), 제2 기판(120), 제3 기판(130), 구동 트랜지스터(TFT), 층간 절연막(115), 뱅크(250) 및 봉지층(500)에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
제1 전극(210, 220, 230)은 층간 절연막(115) 상에 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 패턴 형성된다. 제1 서브 화소(P1)에 하나의 제1 전극(210)이 형성되고, 제2 서브 화소(P2)에 다른 하나의 제1 전극(220)이 형성되고, 제3 서브 화소(P3)에 또 다른 하나의 제1 전극(230)이 형성된다. 제1 전극(210, 220, 230)은 애노드 전극일 수 있다.
제1 전극(210, 220, 230)은 개별적으로 반사 전극(211, 221, 231) 및 투명 전극(212, 222, 232)을 포함한다. 즉, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 제1 전극(210)은 반사 전극(211)과 투명 전극(212)을 포함한다. 제2 서브 화소(P2)에 구비된 제1 전극(220)은 반사 전극(221)과 투명 전극(222)을 포함한다 .제3 서브 화소(P3)에 구비된 제1 전극(230)은 반사 전극(231)과 투명 전극(232)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 반사 전극(211, 221, 231) 아래에 별도의 투명 전극이 추가로 구비될 수도 있다.
반사 전극(211, 221, 231)은 층간 절연막(115) 상에 구비되어, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 상부쪽으로 반사시킨다. 반사 전극(211, 221, 231)은 층간 절연막(115)을 관통하는 컨택홀을 통해 구동 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 단자 또는 드레인 단자에 접속된다.
반사 전극(211, 221, 231)은 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각에 고정 반사 영역(RA1)을 정의한다. 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각의 발광 영역(EA)에서 반사 전극(211, 221, 231)이 형성된 영역이 고정 반사 영역(RA1)이 된다. 한편, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각의 발광 영역(EA)에서 반사 전극(211, 221, 231)이 형성되지 않은 영역이 가변 반사 영역(RA2)이 된다.
이러한 반사 전극(211, 221, 231)은 알루미늄(Al), 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 은(Ag) 등과 같이 반사율이 높은 금속물질로 이루어질 수 있다.
투명 전극(212, 222, 232)은 반사 전극(211, 221, 231) 및 층간 절연막(115) 상에 구비된다. 투명 전극(212, 222, 232)은 반사 전극(211, 221, 231) 보다 넓은 폭을 가지도록 형성된다. 이에 따라, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 발광 영역(EA) 내에 반사 전극(211, 221, 231)이 형성되지 않고 투명 전극(212, 222, 232)만 형성된 가변 반사 영역(RA2)이 형성될 수 있다.
투명 전극(212, 222, 232)은 가변 반사 영역(RA2)에서 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 제1 가변 반사층(600)으로 투과시킨다.
이러한 투명 전극(212, 222, 232)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)로 이루어질 수 있다.
발광층(310, 320, 330)은 제1 전극(210, 220, 230) 상에 형성된다. 발광층(310, 320, 330)은 제1 전극(210, 220, 230)과 제2 전극(400)에 전압이 인가되면, 정공과 전자가 서로 결합하여 발광하게 된다.
발광층(310, 320, 330)은 적색 파장대의 광을 발광하는 적색 발광층, 녹색 파장대의 광을 발광하는 녹색 발광층, 및 청색 파장대의 광을 발광하는 청색 발광층으로 이루어질 수 있다. 적색 발광층, 녹색 발광층 및 청색 발광층은 제1 전극(210, 220, 230) 상에서 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 패턴 형성될 수 있다. 제1 서브 화소(P1)에 구비된 제1 전극(210) 상에는 청색 발광층(310)이 패턴 형성되고, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 제1 전극(220) 상에는 녹색 발광층(320)이 패턴 형성되고, 제3 서브 화소(P3)에 구비된 제1 전극(230) 상에는 적색 발광층이 패턴 형성될 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(400)은 발광층(310, 320, 330) 상에 형성된다. 제2 전극(400)은 서브 화소(P1, P2, P3)들에 공통적으로 형성되는 공통층일 수 있다.
제2 전극(400)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(400)은 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금 등과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)을 포함하여 이루어짐으로써, 마이크로 캐버티(Micro Cavity) 효과를 얻을 수 있도록 한다. 이러한 제2 전극(400)은 캐소드 전극일 수 있다.
제1 가변 반사층(600)은 제1 기판(110)과 제3 기판(130) 사이에 구비된다. 제1 가변 반사층(600)은 구동 모드에 따라 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광의 일부를 투과시키거나 반사시킨다.
보다 구체적으로, 제1 가변 반사층(600)은 제1 상부 전극(610), 제1 하부 전극(620), 제1 가변 액정층(630) 및 제1 격벽(650)을 포함한다.
제1 상부 전극(610)은 제3 기판(130)과 마주보는 제1 기판(110)의 제2 면에 구비된다. 제1 하부 전극(620)은 제1 기판(110)과 마주보는 제3 기판(130)의 제1 면에 구비된다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 구동 모드에 따라 전압이 인가되거나 전압이 인가되지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 표시장치가 시야각을 높이기 위한 제1 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가될 수 있다. 표시장치가 휘도를 높이기 위한 제2 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가되지 않을 수 있다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 서로 다른 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 상부 전극(610)에 부극성 전압이 인가되고, 제1 하부 전극(620)에 정극성 전압이 인가될 수 있다. 반대로, 제1 상부 전극(610)에 정극성 전압이 인가되고, 제1 하부 전극(620)에 부극성 전압이 인가될 수 있다.
제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 각각은 투명한 전극일 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 각각은 은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물(예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(예; Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(예; Aluminium doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 격벽(650)은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이에 구비되어, 제1 가변 액정층(630)의 갭을 유지시킨다. 제1 격벽(650)은 복수 개가 형성될 수 있으며, 제1 가변 액정층(630)을 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 구획할 수 있다.
제1 격벽(650)은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 격벽(650)들은 포토 레지스트(photo resist), 광경화성 폴리머 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 가변 액정층(630)은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이에 구비된다. 제1 가변 액정층(630)은 구동 모드에 따라 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광의 일부를 투과시키거나 반사시킨다.
보다 구체적으로, 표시장치가 시야각을 높이기 위한 제1 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가될 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있다. 반면, 표시장치가 휘도를 높이기 위한 제2 구동 모드인 경우, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)은 전압이 인가되지 않을 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으며, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광의 일부를 반사시킬 수 있다.
이러한 제1 가변 액정층(630)은 제1 격벽(650)에 의하여 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 구획될 수 있다. 하나의 제1 가변 액정층(630)은 제1 서브 화소(P1)와 대응되도록 배치되고, 다른 하나의 제1 가변 액정층(630)은 제2 서브 화소(P2)와 대응되도록 배치되고, 또 다른 하나의 제1 가변 액정층(630)은 제3 서브 화소(P3)와 대응되도록 배치된다.
제1 가변 액정층(630)은 액정(630a)과 카이럴 도펀트 분자로 이루어진 콜레스테릭 액정(Cholesteric liquid crystal)일 수 있다. 액정(630a)은 카이럴 도펀트 분자에 의하여 특정한 양만큼 꼬여져서 나선형으로 배열된다. 콜레스테릭 액정은 액정(630a)의 꼬임 여부에 따라 광을 반사시키거나 투과시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 콜레스테릭 액정은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이의 전기장에 의하여 액정(630a)의 꼬임이 풀어지게 된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있다.
반면, 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으면, 콜레스테릭 액정은 액정(630a)의 꼬임이 유지된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광의 일부를 반사시킬 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치는 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각과 대응되도록 배치된 제1 가변 액정층(630)에 포함된 액정(630a)의 피치가 동일할 수 있다.
액정(630a)은 피치에 따라 반사되는 광의 파장을 조절할 수 있다. 반사되는 광의 파장은 상기 수학식 1과 같다.
제1 가변 액정층(630)은 액정(630a)의 피치를 조절하여 적색 파장대의 광, 녹색 파장대의 광, 및 청색 파장대의 광 중 일부를 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 가변 액정층(630)은 단파장대인 청색의 광 및 중파장대인 녹색의 광을 반사시킬 수 있다.
제2 가변 반사층(700)은 제3 기판(130)과 제4 기판(140) 사이에 구비된다. 제2 가변 반사층(700)은 구동 모드에 따라 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광의 일부를 투과시키거나 반사시킨다.
보다 구체적으로, 제2 가변 반사층(700)은 제2 상부 전극(710), 제2 하부 전극(720), 제2 가변 액정층(730) 및 제2 격벽(750)을 포함한다.
제2 상부 전극(710)은 제4 기판(140)과 마주보는 제3 기판(130)의 제2 면에 구비된다. 제2 하부 전극(720)은 제3 기판(130)과 마주보는 제4 기판의 제1 면에 구비된다.
제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)은 구동 모드에 따라 전압이 인가되거나 전압이 인가되지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 표시장치가 시야각을 높이기 위한 제1 구동 모드인 경우, 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)은 전압이 인가될 수 있다. 표시장치가 휘도를 높이기 위한 제2 구동 모드인 경우, 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)은 전압이 인가되지 않을 수 있다.
제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)은 서로 다른 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제2 상부 전극(710)에 부극성 전압이 인가되고, 제2 하부 전극(720)에 정극성 전압이 인가될 수 있다. 반대로, 제2 상부 전극(710)에 정극성 전압이 인가되고, 제2 하부 전극(720)에 부극성 전압이 인가될 수 있다.
제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720) 각각은 투명한 전극일 수 있다. 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720) 각각은 은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물(예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(예; Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(예; Aluminium doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 격벽(750)은 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720) 사이에 구비되어, 제2 가변 액정층(730)의 갭을 유지시킨다. 제2 격벽(750)은 복수 개가 형성될 수 있으며, 제2 가변 액정층(730)을 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 구획할 수 있다.
제2 격벽(750)은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 격벽(750)들은 포토 레지스트(photo resist), 광경화성 폴리머 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 가변 액정층(730)은 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720) 사이에 구비된다. 제2 가변 액정층(730)은 구동 모드에 따라 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광의 일부를 투과시키거나 반사시킨다.
보다 구체적으로, 표시장치가 시야각을 높이기 위한 제1 구동 모드인 경우, 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)은 전압이 인가될 수 있다. 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)에 전압이 인가되면, 제2 가변 액정층(730)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있다. 반면, 표시장치가 휘도를 높이기 위한 제2 구동 모드인 경우, 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)은 전압이 인가되지 않을 수 있다. 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)에 전압이 인가되지 않으며, 제2 가변 액정층(730)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광의 일부를 반사시킬 수 있다.
이러한 제2 가변 액정층(730)은 제2 격벽(750)에 의하여 서브 화소(P1, P2, P3) 별로 구획될 수 있다. 하나의 제2 가변 액정층(730)은 제1 서브 화소(P1)와 대응되도록 배치되고, 다른 하나의 제2 가변 액정층(730)은 제2 서브 화소(P2)와 대응되도록 배치되고, 또 다른 하나의 제2 가변 액정층(730)은 제3 서브 화소(P3)와 대응되도록 배치된다.
제2 가변 액정층(730)은 액정(730a)과 카이럴 도펀트 분자로 이루어진 콜레스테릭 액정(Cholesteric liquid crystal)일 수 있다. 액정(730a)은 카이럴 도펀트 분자에 의하여 특정한 양만큼 꼬여져서 나선형으로 배열된다. 콜레스테릭 액정은 액정(730a)의 꼬임 여부에 따라 광을 반사시키거나 투과시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)에 전압이 인가되면, 콜레스테릭 액정은 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720) 사이의 전기장에 의하여 액정(730a)의 꼬임이 풀어지게 된다. 이에 따라, 제2 가변 액정층(730)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있다.
반면, 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)에 전압이 인가되지 않으면, 콜레스테릭 액정은 액정(730a)의 꼬임이 유지된다. 이에 따라, 제2 가변 액정층(730)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광의 일부를 반사시킬 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각과 대응되도록 배치된 제2 가변 액정층(730)에 포함된 액정(730a)의 피치가 동일할 수 있다.
액정(730a)은 피치에 따라 반사되는 광의 파장을 조절할 수 있다. 반사되는 광의 파장은 상기 수학식 1과 같다.
제2 가변 액정층(730)은 액정(730a)의 피치를 조절하여 적색 파장대의 광, 녹색 파장대의 광, 및 청색 파장대의 광 중 일부를 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 가변 액정층(630)이 단파장대인 청색의 광 및 중파장대인 녹색의 광을 반사시키는 경우, 제2 가변 액정층(730)은 장파장대인 적색의 광을 반사시킬 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 제1 구동 모드 및 제2 구동 모드 중 어느 하나가 선택적으로 구동되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 사용자의 선택 또는 환경에 따라 제1 구동 모드에서 제2 구동 모드로 또는 제2 구동 모드에서 제1 구동 모드로 변경될 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 시야각을 높이기 위하여 제1 구동 모드가 선택될 수 있다. 제1 구동 모드가 선택되면, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되고, 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되지 않는다.
보다 구체적으로, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 반사판(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
도 9a를 참조하면, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광은 고정 반사 영역(RA)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231)에서 재반사하여 제2 전극(400) 방향으로 진행한다. 이와 같이, 제2 전극(400)과 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제1 전극(210, 220, 230)의 반사 전극(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이의 광학적 거리(Z1, Z2, Z3)가 각 서브 화소(P1, P2, P3)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다. 이와 같은 특성을 마이크로 캐버티(microcavity)라 한다.
제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3)는 상기 수학식 2를 만족하면 된다.
따라서, 단파장대인 청색의 광을 방출하는 제1 서브 화소(P1)에서의 반사 전극(211)과 제2 전극(400) 사이의 제1 광학적 거리(Z1), 중간 파장대인 녹색의 광을 방출하는 제2 서브 화소(P2)에서의 반사 전극(221)과 제2 전극(400) 사이의 제2 광학적 거리(Z2) 및 장파장대인 제3 서브 화소(P3)에서의 반사 전극(213)과 제2 전극(400) 사이의 제3 광학적 거리(Z3)는 모두 상이하게 형성될 수 있다.
제1 광학적 거리(Z1)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1)와 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4)의 합에 상응할 수 있다. 제2 광학적 거리(Z2)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2)와 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5)의 합에 상응할 수 있다. 제3 광학적 거리(Z3)는 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3)와 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6)의 합에 상응할 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232) 및 발광층(310, 320, 330) 중 적어도 하나를 이용하여 제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3)를 상이하게 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222), 및 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)은 모두 동일한 물질로 이루어지지만 서로 상이한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1) 보다 두껍게 형성될 수 있다. 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2) 보다 두껍게 형성될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320), 및 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)은 서로 상이한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4) 보다 두껍게 형성될 수 있다. 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5) 보다 두껍게 형성될 수 있다.
한편, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티를 형성하지 않는다.
보다 구체적으로, 표시장치가 제1 구동 모드인 경우, 제1 가변 반사층(600)의 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가될 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되면, 제1 가변 액정층(630)은 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620) 사이의 전기장에 의하여 액정(630a)의 꼬임이 풀어지게 된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있게 된다.
또한, 제2 가변 반사층(700)의 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)에 전압이 인가될 수 있다. 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)에 전압이 인가되면, 제2 가변 액저이층(730)은 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720) 사이의 전기장에 의하여 액정(730a)의 꼬임이 풀어지게 된다. 이에 따라, 제2 가변 액정층(730)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광을 투과시킬 수 있게 된다.
도 9a를 참조하면, 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 가변 액정층(630) 및 제2 가변 액정층(730) 방향으로 진행한다. 제1 가변 액정층(630) 및 제2 가변 액정층(730)은 광을 투과시킨다.
제1 구동 모드로 구동하는 표시장치는 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현함으로써, 광 효율을 높일 수 있다. 다만, 마이크로 캐버티가 구현된 서브 화소는 광 효율을 높일 수 있는 반면, 시야각이 좁아진다는 단점이 있다. 제1 구동 모드로 구동하는 표시장치는 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현하지 않음으로써, 시야각을 개선시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 휘도를 높이기 위하여 제2 구동 모드가 선택될 수 있다. 제2 구동 모드가 선택되면, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 고정 반사 영역(RA1)에서 마이크로 캐버티 특성이 구현되고, 가변 반사 영역(RA2)에서도 마이크로 캐버티 특성이 구현된다.
보다 구체적으로, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 앞서 설명한 바와 같이 고정 반사 영역(RA1)에서 반사판(211, 221, 231)과 제2 전극(400) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
또한, 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각은 가변 반사 영역(RA2)에서 제2 전극(400)과 제1 가변 액정층(630) 사이 또는 제2 전극(400)과 제2 가변 액정층(730) 사이에 마이크로 캐버티가 형성된다.
보다 구체적으로, 표시장치가 제2 구동 모드인 경우, 제1 가변 반사층(600)의 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에는 전압이 인가되지 않을 수 있다. 제1 상부 전극(610) 및 제1 하부 전극(620)에 전압이 인가되지 않으면, 제1 가변 액정층(630)은 액정(630a)의 꼬임이 유지된다. 이에 따라, 제1 가변 액정층(630)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광 중 일부를 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 가변 액정층(630)이 단파장대인 청색의 광 및 중파장대인 녹색의 광을 반사시킬 수 있다.
도 9b를 참조하면, 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)은 단파장대인 청색의 광을 방출할 수 있다. 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)에서 발광된 청색 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 가변 액정층(630)에서 재반사될 수 있다. 이와 같이, 제2 전극(400)과 제1 가변 액정층(630) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제4 광학적 거리(Z4)가 제1 서브 화소(P1)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다.
제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)은 중파장대인 녹색의 광을 방출할 수 있다. 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)에서 발광된 녹색 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 가변 액정층(630)에서 재반사될 수 있다. 이와 같이, 제2 전극(400)과 제1 가변 액정층(630) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제5 광학적 거리(Z5)가 제2 서브 화소(P2)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다.
한편, 표시장치가 제2 구동 모드인 경우, 제2 가변 반사층(700)의 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)에는 전압이 인가되지 않을 수 있다. 제2 상부 전극(710) 및 제2 하부 전극(720)에 전압이 인가되지 않으면, 제2 가변 액정층(730)은 액정(730a)의 꼬임이 유지된다. 이에 따라, 제2 가변 액정층(730)은 발광층(310, 320, 330)에서 발광된 광 중 일부를 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 가변 액정층(730)이 장파장대인 적색의 광을 반사시킬 수 있다.
도 9b를 참조하면, 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)은 장파장대인 적색의 광을 방출할 수 있다. 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)에서 발광된 광은 가변 반사 영역(RA2)에서 일부가 제2 전극(400)을 투과하고, 나머지가 제2 전극(400)에서 반사한 후 제1 가변 액정층(630)을 투과한다. 제1 가변 액정층(630)을 투과한 적색 광은 제2 가변 액정층(730)에 재반사되어 제2 전극(400) 방향으로 진행된다. 이와 같이, 제2 전극(400)과 제2 가변 액정층(730) 사이에서 반사와 재반사가 반복되면서 제2 전극(400)을 투과한 광에 의해서 화상이 표시될 수 있다. 이때, 제2 가변 액정층(730)과 제2 전극(400) 사이의 제6 광학적 거리(Z6)가 제3 서브 화소(P3)에서 방출되는 광의 반파장(λ/2)의 정수배가 되면 보강간섭이 일어나 광이 증폭되며, 상기와 같은 반사 및 재반사 과정이 반복되면 광이 증폭되는 정도가 지속적으로 커져서 광의 외부 추출 효율이 향상될 수 있다.
제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6) 각각은 상기 수학식 2를 만족하면 된다.
따라서, 단파장대인 청색의 광을 방출하는 제1 서브 화소(P1)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제4 광학적 거리(Z4), 중간 파장대인 녹색의 광을 방출하는 제2 서브 화소(P2)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제5 광학적 거리(Z5) 및 장파장대인 제3 서브 화소(P3)에서의 제1 가변 액정층(630)과 제2 전극(400) 사이의 제6 광학적 거리(Z6)는 모두 상이하게 형성될 수 있다.
제4 광학적 거리(Z4)는 제1 서브 화소(P1)에 구비된 투명 전극(212)의 제1 두께(T1), 제1 서브 화소(P1)에 구비된 발광층(310)의 제4 두께(T4), 층간 절연막(115)의 두께, 제1 기판(110)의 두께 및 제1 상부 전극(610)의 두께의 합에 상응할 수 있다. 제5 광학적 거리(Z5)는 제2 서브 화소(P2)에 구비된 투명 전극(222)의 제2 두께(T2), 제2 서브 화소(P2)에 구비된 발광층(320)의 제5 두께(T5), 층간 절연막(115)의 두께, 제1 기판(110)의 두께 및 제1 상부 전극(610)의 두께의 합에 상응할 수 있다. 제6 광학적 거리(Z6)는 제3 서브 화소(P3)에 구비된 투명 전극(232)의 제3 두께(T3), 제3 서브 화소(P3)에 구비된 발광층(330)의 제6 두께(T6), 제3 서브 화소(P3)에 구비된 층간 절연막(115)의 두께, 제1 기판(110)의 두께, 제1 상부 전극(610)의 두께, 제1 가변 액정층(630)의 두께, 제1 하부 전극(620)의 두께, 제3 기판(130)의 두께 및 제2 상부 전극(710)의 두께의 합에 상응할 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232), 발광층(310, 320, 330) 및 층간 절연막(115) 중 적어도 하나를 이용하여 제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6)를 상이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 제4 광학적 거리(Z4), 제5 광학적 거리(Z5) 및 제6 광학적 거리(Z6)가 수학식 2를 만족하도록 서브 화소(P1, P2, P3)들 각각에 구비된 제1 전극(210, 220, 230)의 투명 전극(212, 222, 232), 발광층(310, 320, 330) 및 층간 절연막(115) 중 적어도 하나의 두께를 조절할 수 있다.
이때, 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시장치는 제1 광학적 거리(Z1), 제2 광학적 거리(Z2) 및 제3 광학적 거리(Z3) 역시 수학식 2를 만족하여야 한다.
제2 구동 모드로 구동하는 표시장치는 고정 반사 영역(RA1)뿐만 아니라 가변 반사 영역(RA2)에서 마이크로 캐버티 특성을 구현함으로써, 광 효율을 최대화시킬 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 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 제1 기판 120: 제2 기판
130: 제3 기판 140: 제4 기판
TFT: 구동 박막 트랜지스터 115: 층간 절연막
210, 220, 230: 제1 전극 310, 320, 330: 발광층
400: 제2 전극 500: 봉지층
600: 제1 가변 반사층 700: 제2 가변 반사층
130: 제3 기판 140: 제4 기판
TFT: 구동 박막 트랜지스터 115: 층간 절연막
210, 220, 230: 제1 전극 310, 320, 330: 발광층
400: 제2 전극 500: 봉지층
600: 제1 가변 반사층 700: 제2 가변 반사층
Claims (21)
- 제1 서브 화소, 제2 서브 화소 및 제3 서브 화소가 구비된 기판;
상기 기판 상에서 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소 각각에 구비된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에서 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소 각각에 구비된 발광층;
상기 발광층 상에서 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소에 구비된 제2 전극; 및
상기 기판 아래에 구비되며, 제1 가변 액정층을 구비하는 제1 가변 반사층을 포함하고,
상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소 각각은 고정 반사 영역 및 가변 반사 영역을 포함하고,
상기 제1 서브 화소는 상기 가변 반사 영역에서 상기 제1 가변 액정층과 상기 제2 전극 사이의 이격 거리가 제1 색의 파장대의 광에 대한 마이크로 캐버티를 형성하기 위한 제4 광학적 거리를 가지고,
상기 제2 서브 화소는 상기 가변 반사 영역에서 상기 제1 가변 액정층과 상기 제2 전극 사이의 이격 거리가 제2 색의 파장대의 광에 대한 마이크로 캐버티를 형성하기 위한 제5 광학적 거리를 가지고,
상기 제3 서브 화소는 상기 가변 반사 영역에서 상기 제1 가변 액정층과 상기 제2 전극 사이의 이격 거리가 제3 색의 파장대의 광에 대한 마이크로 캐버티를 형성하기 위한 제6 광학적 거리를 가지는 표시장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 전극은,
상기 고정 반사 영역에 구비된 반사 전극; 및
상기 고정 반사 영역 및 상기 가변 반사 영역에 구비된 투명 전극을 포함하는 표시장치. - 제2항에 있어서,
상기 제2 전극은 반투과 금속 물질을 포함하는 표시장치. - 제3항에 있어서,
상기 반사 전극과 상기 제2 전극은 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소 각각에서 마이크로 캐버티(micro cavity)를 형성하는 표시장치. - 제4항에 있어서,
상기 제1 서브 화소는 상기 고정 반사 영역에서 상기 반사 전극과 상기 제2 전극 사이의 이격 거리가 제1 색의 파장대의 광에 대한 마이크로 캐버티를 형성하기 위한 제1 광학적 거리를 가지고,
상기 제2 서브 화소는 상기 고정 반사 영역에서 상기 반사 전극과 상기 제2 전극 사이의 이격 거리가 제2 색의 파장대의 광에 대한 마이크로 캐버티를 형성하기 위한 제2 광학적 거리를 가지고,
상기 제3 서브 화소는 상기 고정 반사 영역에서 상기 반사 전극과 상기 제2 전극 사이의 이격 거리가 제3 색의 파장대의 광에 대한 마이크로 캐버티를 형성하기 위한 제3 광학적 거리를 가지는 표시장치. - 제5항에 있어서,
상기 발광층은,
상기 제1 서브 화소에 구비되고, 상기 제1 색의 파장대의 광을 발광하는 제1 발광층;
상기 제2 서브 화소에 구비되고, 상기 제2 색의 파장대의 광을 발광하는 제2 발광층; 및
상기 제3 서브 화소에 구비되고, 상기 제3 색의 파장대의 광을 발광하는 제3 발광층을 포함하는 표시장치. - 제6항에 있어서,
상기 제1 발광층, 상기 제2 발광층 및 상기 제3 발광층은 서로 다른 두께를 가지는 표시장치. - 제5항에 있어서,
상기 제1 전극의 투명 전극은 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소 각각에서 서로 다른 두께를 가지는 표시장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 가변 액정층은 제1 상부 전극, 제1 하부 전극 및 상기 제1 상부 전극과 상기 제1 하부 전극 사이에 구비되는 표시장치. - 제9항에 있어서,
상기 제1 가변 액정층은 콜레스테릭 액정을 포함하는 표시장치. - 제9항에 있어서,
상기 제1 가변 반사층은 구동 모드에 따라 상기 발광층에서 발광한 광을 투과시키고, 상기 발광층에서 발광한 광을 반사시키는 표시장치. - 제11항에 있어서,
상기 구동 모드가 제1 구동 모드인 경우, 상기 제1 가변 반사층의 제1 가변 액정층 및 상기 제2 전극은 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소 각각에서 마이크로 캐버티(micro cavity)를 형성하지 않는 표시장치. - 제11항에 있어서,
상기 구동 모드가 제2 구동 모드인 경우, 상기 제1 가변 반사층의 제1 가변 액정층 및 상기 제2 전극은 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소 각각에서 마이크로 캐버티(micro cavity)를 형성하는 표시장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 기판 상에서 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소 각각에 구비된 구동 박막 트랜지스터; 및
상기 구동 박막 트랜지스터 및 상기 제1 전극 사이에 구비된 층간 절연막을 더 포함하고,
상기 층간 절연막은 상기 제1 서브 화소, 상기 제2 서브 화소 및 상기 제3 서브 화소 각각에서 서로 다른 두께를 가지는 표시장치. - 제11항에 있어서,
상기 제1 가변 액정층은 상기 제1 서브 화소에 대응되도록 배치된 제1 액정층, 상기 제2 서브 화소에 대응되도록 배치된 제2 액정층, 및 상기 제3 서브 화소에 대응되도록 배치된 제3 액정층을 포함하는 표시장치. - 제16항에 있어서,
상기 구동 모드가 제2 구동 모드인 경우, 상기 제1 액정층, 상기 제2 액정층 및 상기 제3 액정층은 동일한 파장대의 광을 반사시키는 표시장치. - 제17항에 있어서,
상기 동일한 파장대는 제1 색의 파장대, 제2 색의 파장대 및 제3 색의 파장대를 포함하는 표시장치. - 제16항에 있어서,
상기 구동 모드가 제2 구동 모드인 경우, 상기 제1 액정층은 제1 색의 파장대역의 광을 반사시키고, 상기 제2 액정층은 제2 색의 파장대의 광을 반사시키고, 상기 제3 액정층은 제3 색의 파장대의 광을 반사시키는 표시장치. - 제11항에 있어서,
상기 제1 가변 반사층 아래에 구비된 제2 가변 반사층을 더 포함하고,
상기 제2 가변 반사층은 제2 상부 전극, 제2 하부 전극 및 상기 제2 상부 전극과 상기 제2 하부 전극 사이에 구비된 제2 가변 액정층을 포함하는 표시장치. - 제20항에 있어서,
상기 구동 모드가 제2 구동 모드인 경우, 상기 제1 가변 액정층은 제1 색의 파장대, 제2 색의 파장대 및 제3 색의 파장대 중 적어도 하나의 광을 반사시키고, 상기 제2 가변 액정층은 상기 제1 색의 파장대, 상기 제2 색의 파장대 및 상기 제3 색의 파장대 중 나머지의 광을 반사시키는 표시장치.
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