KR20200081626A - 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 충분한 투과율을 확보하면서 해상도가 향상된 디스플레이 장치를 위하여, 하부기판; 상기 하부기판 상에 배치되며, 화소회로 및 상기 화소회로에 전기적으로 연결된 발광소자를 포함하는 화소영역 및 투광성을 갖는 투과영역을 포함하는, 디스플레이부; 상기 디스플레이부 상에 배치되는, 상부기판; 및 상기 상부기판 상에 배치되며 상기 발광소자 및 상기 발광소자의 주변부에 대응하도록 복수의 미세홀들을 갖는, 광굴절층;을 구비하는, 디스플레이 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 충분한 투과율을 확보하면서 해상도가 향상된 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 장치는 이미지를 디스플레이하는 장치로서, 최근 휴대용 기기의 사용이 증가함에 따라 다양한 환경에서 사용되고 있다. 휴대용 기기에 장착된 디스플레이 장치의 경우, 필요에 따라 투광성을 가짐으로써 사용자가 디스플레이 장치 후방의 백그라운드를 관찰할 수 있도록 하기도 한다.
그러나 이러한 종래의 투광성 디스플레이 장치의 경우, 사용자가 디스플레이 장치 후방의 백그라운드를 관찰할 시 투광성이 낮아 백그라운드 시인성이 좋지 않거나, 디스플레이 장치가 이미지를 디스플레이하는 동안 이미지의 시인성이 좋지 않거나 하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 충분한 투과율을 확보하면서 해상도가 향상된 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 하부기판; 상기 하부기판 상에 배치되며, 화소회로 및 상기 화소회로에 전기적으로 연결된 발광소자를 포함하는 화소영역 및 투광성을 갖는 투과영역을 포함하는, 디스플레이부; 상기 디스플레이부 상에 배치되는, 상부기판; 및 상기 상부기판 상에 배치되며 상기 발광소자 및 상기 발광소자의 주변부에 대응하도록 복수의 미세홀들을 갖는, 광굴절층;을 구비하는, 디스플레이 장치가 제공된다.
본 실시예에 따르면, 상기 복수의 미세홀들은 사선으로 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 광굴절층은 실리콘옥사이드를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 투과영역은 화소회로 및 발광소자를 포함하지 않을 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 복수의 미세홀들은 일 방향으로 일정한 피치를 갖도록 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 복수의 미세홀들의 적어도 일부는 상기 투과영역과 중첩될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 장치에 전원이 공급되는 경우, 상기 광굴절층의 상기 복수의 미세홀들을 통해 상기 화소의 주변부에 상기 화소를 복제한 복제화소의 이미지가 표시될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 하부기판; 상기 하부기판 상에 배치되며 각각이 화소회로 및 상기 화소회로에 전기적으로 연결된 발광소자를 포함하는 복수의 화소들 및 각각이 상기 복수의 화소들 사이에 배치되며 투광성을 갖는 복수의 투과영역들을 포함하는, 디스플레이부; 상기 디스플레이부 상에 배치되는, 상부기판; 및 상기 상부기판 상에 배치되며 상기 복수의 화소들 및 상기 복수의 화소들의 주변부에 각각 대응하도록 복수의 미세홀들을 갖는, 광굴절층;을 구비하는, 디스플레이 장치가 제공된다.
본 실시예에 따르면, 상기 복수의 화소들은 제1 방향 또는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배치되며, 상기 복수의 미세홀들은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 대각선방향으로 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 광굴절층은 실리콘옥사이드를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 복수의 투과영역들 각각은 화소회로 및 발광소자를 포함하지 않을 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 복수의 미세홀들은 일 방향으로 일정한 피치를 갖도록 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 복수의 미세홀들의 적어도 일부는 상기 투과영역과 중첩될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 장치에 전원이 공급되는 경우, 상기 광굴절층의 상기 복수의 미세홀들을 통해 상기 복수의 화소들 각각의 주변부에 상기 화소를 복제한 복제화소의 이미지가 표시될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 충분한 투과율을 확보하면서 해상도가 향상된 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치의 어느 하나의 화소의 등가회로도이다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 A부분을 확대하여 일부를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 4는 도 3의 일부를 확대하여 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 5는 도 3의 디스플레이 장치가 동작하는 경우를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 6은 도 3의 디스플레이 장치의 B-B선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 7을 도 6의 일부를 확대한 확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 9은 도 8의 디스플레이 장치의 C-C선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 10는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 일부를 확대한 확대도들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치의 어느 하나의 화소의 등가회로도이다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 A부분을 확대하여 일부를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 4는 도 3의 일부를 확대하여 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 5는 도 3의 디스플레이 장치가 동작하는 경우를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 6은 도 3의 디스플레이 장치의 B-B선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 7을 도 6의 일부를 확대한 확대도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 9은 도 8의 디스플레이 장치의 C-C선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 10는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 일부를 확대한 확대도들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
한편, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 화상을 표시하는 장치로서, 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display), 전기영동 디스플레이 장치(Electrophoretic Display), 유기 발광 디스플레이 장치(Organic Light Emitting Display), 무기 EL 디스플레이 장치(Inorganic Light Emitting Display), 전계 방출 디스플레이 장치(Field Emission Display), 표면 전도 전자 방출 디스플레이 장치(Surface-conduction Electron-emitter Display), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display), 음극선관 디스플레이 장치(Cathode Ray Display) 등 일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치로서, 유기 발광 표시 장치를 예로 하여 설명하지만, 본 발명의 표시 장치는 이에 제한되지 않으며, 다양한 방식의 표시 장치일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치의 어느 하나의 화소의 등가회로도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 디스플레이 장치(1)는 투광성을 갖는 일명 투명(투과형) 디스플레이 장치를 제공한다. 디스플레이 장치(1)는 전원이 공급되지 않은 경우 유리처럼 투명 또는 반투명한 상태를 제공하고, 전원이 공급되면 디스플레이 패널의 일부 영역에 이미지가 표시된다. 전원이 공급되는 경우에도 이미지가 표시되지 않는 부분은 여전히 투명 또는 반투명의 상태를 제공하여, 디스플레이 장치(1)에 의해 구현되는 화상뿐만 아니라 외부의 배경 이미지까지 볼 수 있도록 구현된다.
디스플레이 장치(1)는 이미지를 표시하는 디스플레이 패널(10)을 구비하고, 디스플레이 패널(10)은 복수의 화소(PX)들을 포함한다. 화소(PX)는 신호선 및 전원선과 전기적으로 연결된 박막트랜지스터 및 스토리지 커패시터 등을 포함하는 화소회로(PC, 도 2 참조), 그리고 전술한 화소회로(PC) 연결된 디스플레이요소, 예컨대 유기발광다이오드(Organic light emitting didoe: OLED)를 포함할 수 있다.
화소(PX)는 유기발광다이오드를 통해 예컨대, 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 빛을 방출할 수 있다. 본 명세서에서의 화소(PX)라 함은 전술한 바와 같이 적색, 녹색, 청색, 백색 중 어느 하나의 색상의 빛을 방출하는 화소로 이해할 수 있다. 디스플레이 패널(10)은 도시되지는 않았으나 상부기판과 하부기판을 접합시키는 실링부로 커버되어, 외기 또는 수분 등으로부터 보호될 수 있다. 화소(PX)에 구비된 디스플레이요소가 유기발광다이오드인 경우, 박막트랜지스터는 적어도 구동 박막트랜지스터 및 스위칭 박막트랜지스터를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 어느 한 화소의 등가회로도이다.
도 2를 참조하면, 화소(PX)는 화소회로(PC) 및 화소회로(PC)에 연결된 표시요소를 포함한다. 도 2에서는 표시요소로서 유기발광다이오드(OLED)를 도시하고 있다. 화소회로(PC)는 제1 박막트랜지스터(T1), 제2 박막트랜지스터(T2) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
제2 박막트랜지스터(T2)는 스위칭 박막트랜지스터로서, 스캔선(SL) 및 데이터선(DL)에 연결되며, 스캔선(SL)으로부터 입력되는 스위칭 전압에 따라 데이터선(DL)으로부터 입력된 데이터 전압을 제1 박막트랜지스터(T1)로 전달한다. 스토리지 커패시터(Cst)는 제2 박막트랜지스터(T2)와 구동전압선(PL)에 연결되며, 제2 박막트랜지스터(T2)로부터 전달받은 전압과 구동전압선(PL)에 공급되는 제1 전원전압(ELVDD)의 차이에 해당하는 전압을 저장한다.
제1 박막트랜지스터(T1)는 구동 박막트랜지스터로서, 구동전압선(PL)과 스토리지 커패시터(Cst)에 연결되며, 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압 값에 대응하여 구동전압선(PL)으로부터 유기발광다이오드(OLED)를 흐르는 구동 전류(Id)를 제어할 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)는 구동 전류(Id)에 의해 소정의 휘도를 갖는 빛을 방출할 수 있다. 유기발광다이오드(OLED)의 대향전극(예, 캐소드)는 제2 전원전압(ELVSS)을 공급받을 수 있다.
도 2에서는 화소회로(PC)가 2개의 박막트랜지스터와 1개의 스토리지 커패시터를 포함하는 것을 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 박막트랜지스터의 개수 및 스토리지 커패시터의 개수는 화소회로(PC)의 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
도 3은 도 1의 디스플레이 장치의 A부분을 확대하여 일부를 개략적으로 도시하는 평면도이고, 도 4는 도 3의 일부를 확대하여 개략적으로 도시하는 평면도이며, 도 5는 도 3의 디스플레이 장치의 B-B선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 4는 화소(PX) 및 화소(PX) 주변부에 대응한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 하부기판(100), 하부기판(100) 상에 배치되는 디스플레이부(DU), 디스플레이부(DU)를 사이에 두고 하부기판(100)과 대향하여 배치되는 상부기판(400) 및 상부기판(400) 상에 배치된 광굴절층(500)을 포함한다.
도 5를 참조하면, 하부기판(100)은 글라스재, 금속재, 또는 PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등과 같은 플라스틱재 등, 다양한 재료로 형성된 것일 수 있다. 도 5의 디스플레이 장치는 리지드(rigid) 타입의 디스플레이 장치를 도시하나, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 플렉서블(flexible) 타입으로도 구현될 수 있다.
하부기판(100)은 디스플레이 영역(DA)과 디스플레이 영역(DA) 외곽의 주변영역(미도시)를 구비한다. 디스플레이 영역(DA)은 화소영역(PA) 및 투과영역(TA)을 포함한다. 화소영역(PA)은 화소회로(PC) 및 화소회로(PC)에 전기적으로 연결된 발광소자(300)를 포함하고, 이들을 연결하는 배선들(미도시)이 배치될 수 있다. 화소회로(PC)는 도 2와 같은 구조를 포함하나, 도 5에서는 박막트랜지스터(200) 만을 도시하고 있다.
투과영역(TA)은 화소영역(PA)이 아닌 나머지 부분으로, 상술한 화소회로(PC), 발광소자(300) 및 배선들이 배치되지 않은 영역을 의미한다. 투과영역(TA)은 말 그대로 투광성을 갖는 영역으로, 빛을 투과하기 위하여 투명 또는 반투명으로 형성된다. 이를 위해서는 투과영역(TA)에는 투광성을 저해시킬 수 있는 소자들의 배치를 최소화시키는 것이 요구된다. 투과영역(TA)에 적층된 층들 역시 투명 또는 반투명의 성질을 갖는 물질들이 사용될 수 있다. 이와 같이 디스플레이 영역(DA)이 화소영역(PA) 및 투과영역(TA)을 포함함에 따라, 도 1의 디스플레이 패널(10)과 같이 구현되는 화상뿐만 아니라 외부의 배경 이미지까지 볼 수 있도록 구현된다.
하부기판(100) 상에는 디스플레이부(DU)가 배치된다. 하부기판(100) 상에는 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등과 같은 무기물을 포함하는 버퍼층(110)이 배치될 수 있다. 버퍼층(110)은 하부기판(100)의 상면의 평활성을 높이거나 하부기판(100) 등으로부터의 불순물이 박막트랜지스터(200)로 침투하는 것을 방지하거나 최소화하는 역할을 할 수 있다.
버퍼층(110) 상에는 박막트랜지스터(200)가 배치될 수 있다. 박막트랜지스터(200)는 비정질실리콘, 다결정실리콘 또는 유기반도체물질을 포함하는 반도체층(211), 게이트전극(213), 소스전극(215a) 및 드레인전극(215b)을 포함할 수 있다.
반도체층(211)과 게이트전극(213)과의 절연성을 확보하기 위해, 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등의 무기물을 포함하는 게이트절연막(120)이 반도체층(211)과 게이트전극(213) 사이에 개재될 수 있다.
아울러 게이트전극(213)의 상부에는 실리콘옥사이드, 실리콘나이트라이드 및/또는 실리콘옥시나이트라이드 등의 무기물을 포함하는 층간절연막(130)이 배치될 수 있으며, 소스전극(215a) 및 드레인전극(215b)은 그러한 층간절연막(130) 상에 배치될 수 있다.
박막트랜지스터(200) 상에는 제1 절연층(140)이 배치될 수 있다. 예컨대 도 5에 도시된 것과 같이 박막트랜지스터(200) 상부에 유기발광소자(300)가 배치될 경우, 제1 절연층(140)은 박막트랜지스터(200)를 덮는 보호막 상부를 대체로 평탄화하는 역할을 할 수 있다. 이러한 제1 절연층(140)은 예컨대 아크릴, BCB(Benzocyclobutene) 또는 HMDSO(hexamethyldisiloxane) 등과 같은 유기물로 형성될 수 있다.
제1 절연층(140) 상에는 화소전극(310), 대향전극(330) 및 그 사이에 개재되며 발광층을 포함하는 중간층(320)을 갖는 유기발광소자(300)가 위치할 수 있다. 화소전극(310)은 도 5에 도시된 것과 같이 제1 절연층(140) 등에 형성된 컨택홀을 통해 소스전극(215a) 및 드레인전극(215b) 중 어느 하나와 컨택하여 박막트랜지스터(200)와 전기적으로 연결된다.
제1 절연층(140) 상부에는 제2 절연층(150)이 배치될 수 있다. 이 제2 절연층(150)은 각 부화소들에 대응하는 개구(OP), 즉 적어도 화소전극(310)의 중앙부가 노출되도록 하는 개구(OP)를 가짐으로써 화소를 정의하는 역할을 한다. 또한, 제2 절연층(150)은 화소전극(310)의 가장자리와 화소전극(310) 상부의 대향전극(330)과의 사이의 거리를 증가시킴으로써 화소전극(310)의 가장자리에서 아크 등이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 제2 절연층(150)은 예컨대 폴리이미드 또는 HMDSO(hexamethyldisiloxane) 등과 같은 유기물로 형성될 수 있다.
유기발광소자(300)의 중간층(320)은 저분자 또는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 저분자 물질을 포함할 경우 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양한 유기물질을 포함할 수 있다. 이러한 층들은 진공증착의 방법으로 형성될 수 있다.
중간층(320)이 고분자 물질을 포함할 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)을 포함하는 구조를 가질 수 있다. 이 때, 홀 수송층은 PEDOT을 포함하고, 발광층은 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 물질을 포함할 수 있다. 이러한 중간층(320)은 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법, 레이저열전사방법(LITI; Laser induced thermal imaging) 등으로 형성할 수 있다. 중간층(320)은 복수개의 화소전극(310)들에 걸쳐서 일체인 층을 포함할 수도 있고, 복수개의 화소전극(310)들 각각에 대응하도록 패터닝된 층을 포함할 수도 있다.
대향전극(330)은 디스플레이영역(DA) 상부에 배치되며, 디스플레이영역(DA) 전면(全面)에 배치될 수 있다. 대향전극(330)은 디스플레이영역(DA) 상에 일체(一體)로 형성되어 복수개의 화소전극(310)들에 대응할 수 있다.
유기발광소자(300)는 외부로부터의 수분이나 산소 등에 의해 쉽게 손상될 수 있기에, 유기발광소자(300) 상에는 상부기판(400)이 배치되어, 유기발광소자를 보호하도록 할 수 있다. 도시되어 있지는 않으나, 하부기판(100)의 주변영역에는 하부기판(100)과 상부기판(400)을 접합하며, 디스플레이부(DU)를 외부로부터 밀봉하는 실링부(미도시)가 배치될 수 있다.
광굴절층(500)은 상부기판(400) 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(1)는 전면발광형으로 상부기판(400) 측으로 빛이 방출된다. 따라서, 광굴절층(500)은 빛이 방출되는 상부기판(400) 상에 위치할 수 있다. 다른 실시예로, 디스플레이 장치가 배면발광형인 경우 광굴절층은 하부기판 상에 위치할 수 있다. 본 실시예에서, 광굴절층(500)은 화소영역(PA)에 대응하도록 배치될 수 있으며, 광굴절층(500)의 적어도 일부는 투과영역(TA)과 중첩될 수 있다. 광굴절층(500)은 예컨대, 실리콘옥사이드(SiO2)와 같이 소정 이상의 투광성을 갖는 재료를 포함할 수 있다.
광굴절층(500)은 복수의 미세홀(MH)들을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 복수의 미세홀(MH)들은 광굴절층(500)의 전면(全面)에 위치하는 것을 도시하고 있으나, 다른 실시예로 복수의 미세홀(MH)들은 광굴절층(500)의 일부에만 위치할 수 있다.
유기발광소자(300)에서 발광하는 빛은 광굴절층(500)을 통해 외부로 방출된다. 이때, 빛은 광굴절층(500)의 복수의 미세홀(MH)들을 통해 굴절(회절)됨에 따라, 유기발광소자(300) 주변에 화소의 화상이 나타나는 것처럼 보일 수 있다. 이러한 화소 복제(pixel replicating)를 통해 하나의 화소(PX)로부터 광이 방출될 때 광굴절층(500)에 형성된 소정의 패턴에 의한 회절 현상에 의해 주변부에 동일한 화소들이 복제되어 보이는 현상을 의미한다. 이러한 복제화소는 실제로 발광소자가 존재하는 것은 아니나, 빛의 회절 현상에 의해 화소의 상이 형성되는 것으로 이해될 수 있다.
도 3을 참조하면, 화소영역(PA) 상에는 복수의 화소(PX)들이 배치되고, 화소영역(PA) 사이에 투과영역(TA)이 배치된다. 여기서 화소(PX)는 실질적으로 발광하는 부분인 발광소자(300, 도 5)로서, 상술한 제2 절연층(150)의 개구(OP, 도 4)로 정의될 수 있다. 복수의 화소(PX)들은 서로 동일한 색의 광을 발광할 수도 있고, 서로 다른 색의 광을 발광할 수도 있다. 복수의 화소(PX)들은 예컨대, 적색, 녹색, 청색 및 백색 중 하나에 해당하는 광을 발광할 수 있다.
복수의 화소(PX)들은 y축 방향을 따라 배열되고, 투과영역(TA)은 복수의 화소(PX)들 사이에 배치된다. 투과영역(TA)에는 도 5에 도시된 것과 같이, 절연층들(110, 120, 130, 140, 150) 만에 배치되며, 투광성을 저하시킬 수 있는 발광소자, 화소회로 및 배선들은 배치되지 않는다. 한편, 대향전극(330)은 디스플레이 영역(DA)의 전면에 배치되어 투과영역(TA)에도 배치될 수 있는데, 이러한 대향전극(330)은 투광성을 갖는 도전층으로 형성된다.
화소영역(PA) 상에는 광굴절층(500)이 배치된다. 도 3에서 광굴절층(500)은 스트라이프 형태로 복수의 화소(PX)들 상에 대응하도록 위치한다. 광굴절층(500)은 복수의 화소(PX)들과 같이 y축 방향을 따라 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 광굴절층(500)의 전 영역에는 복수의 미세홀(MH)들 배치될 수 있다. 복수의 미세홀(MH)들은 행방향과 열방향을 따라 배열될 수 있다. 일 실시예로, 행방향은 x축을 따라 배치될 수 있고, 열방향을 y축에 비스듬한 사선방향을 따라 배열될 수 있다. y축 대비 기울어진 각도(
)는 예컨대, 약 10° 내지 20°정도로 형성될 수 있으나, 이는 예시일 뿐, 복제화소들의 개수, 크기 및 위치의 설계에 따라 복수의 미세홀(MH)들이 배열된 각도(
)는 변형될 수 있다.
또한, 도 3의 광굴절층(500)의 일부를 확대하여 도시하는 도 4를 참조하면, 복수의 미세홀(MH)들은 사선으로 배열될 수 있다. 복수의 미세홀(MH)들이 사선으로 배열된다고 함은, 평면에서 볼 때, y축을 기준으로 소정 각도(
)만큼 기울어지도록 배열되는 것을 의미할 수 있다. 복수의 미세홀(MH)들의 폭(w)은 각각 예컨대, 약 3㎛ 내지 4㎛의 사이즈를 가지며, 복수의 미세홀(MH)들의 주기(α,)는 약 5㎛ 내지 6㎛으로 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐, 복제화소들의 개수, 크기 및 위치의 설계에 따라 복수의 미세홀(MH)들 각각의 폭(w) 및 주기(α)은 변형될 수 있다.
한편, 도 4에서 복수의 미세홀(MH)들은 대략 사각형 형상으로 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 실질적으로 수 마이크로 사이즈의 복수의 미세홀(MH)들을 정확히 사각형 형태로 구현하기에 어려움이 있어, 복수의 미세홀(MH)들은 원형 또는 원형에 가까운 다각형의 형태로 구비될 수 있다. 복수의 미세홀(MH)들의 형상 또한, 복제 화소들의 개수, 크기 및 위치의 설계에 따라 변형될 수 있다.
도 6은 도 3의 디스플레이 장치가 동작하는 경우를 개략적으로 도시하는 평면도이고, 도 7은 도 6의 일부를 확대한 확대도이다.
도 6을 참조하면, 상술한 복수의 미세홀(MH)들의 배열 구조는 화소(PX)에서 방출되는 빛을 회절 시켜 복제화소(PX')를 형성하기 위한 설계이다. 복제화소(PX')는 화소(PX) 주변부에 나타날 수 있다. 도 6에서 복제화소(PX')는 화소(PX)를 기준으로 대각선 방향에 총 4개가 나타나도록 구현되나, 복제화소(PX')가 나타나는 위치 및 개수는 복수의 미세홀(MH)들의 설계에 따라 변형될 수 있다.
[수학식 1]
상기 [수학식 1]과 같이 실제 화소(PX)와 복제화소(PX') 간의 거리(
)는 복수의 미세홀(MH)들의 주기(α), 상부기판(400)의 두께(ZEN) 및 상부기판(400)의 굴절률(nEN)을 통해 정의될 수 있다.
도 4 및 도 7을 함께 참조하면, 본 실시예에서는 화소(PX)를 기준으로 대각선 방향에 총 4개의 복제화소(PX')가 사방에 구현되는 일명 직사각형 타입(Rectangular Type)을 도시한다. 복제화소(PX')를 구현하기 위한 설계 요소는, 예컨대 복수의 미세홀(MH)들의 주기(α, 도 4 참조), 복수의 미세홀(MH)들의 폭(w), 복수의 미세홀(MH)들의 높이(h, 도 5 참조) 등이 고려될 수 있다. 복수의 미세홀(MH)들의 주기(α)는 복제화소(PX')와의 거리(
)를 제어하고, 복수의 미세홀(MH)들의 폭(w) 및 복수의 미세홀(MH)들의 높이(h)는 복제화소(PX')가 나타나는 정도(Intensity), 예컨대 휘도나 선명도 등을 제어할 수 있다.
일 실시예로, 복수의 미세홀(MH)들의 주기(α)가 약 5㎛인 경우, 실제 화소(PX) 간의 피치(P, pitch)는 약 65㎛로 형성되며, 이 경우 복제화소(PX')와의 거리(
)는 약 23㎛으로 나타날 수 있다.
복제화소(PX')가 도 6과 같이 나타나는 실시예의 경우, 복수의 미세홀(MH)들이 배열된 각도(
)는 예컨대, 약 10° 내지 20°정도로 형성될 수 있다. 또한, 복수의 미세홀(MH)들 각각은 예컨대, 약 3㎛ 내지 4㎛의 사이즈를 가지며, 이들 사이의 간격(pitch)는 약 5㎛ 내지 6㎛으로 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시일 뿐, 복제화소들의 개수, 크기 및 위치의 설계에 따라 복수의 미세홀(MH)들은 변형될 수 있다.
광굴절층(500)은 투과영역(TA)과 적어도 일부가 중첩(즉, 중첩영역(OA))되도록 배치될 수 있다. 광굴절층(500)이 투과영역(TA)과 적어도 일부가 중첩되도록 배치됨에 따라, 실질적으로 화소(PX)가 배치되지 않은 투과영역(TA)까지 발광영역(EA)을 확장할 수 있게 된다. 여기서 화소영역(PA)은 복수의 화소(PX)들이 배치되는 영역이고, 발광영역(EA)은 화소(PX)가 발광 시 복제화소(PX')를 포함한 화소의 상들이 나타나는 영역으로 정의될 수 있다.
도 6과 같이, 광굴절층(500)의 일부가 투과영역(TA)과 중첩되도록 배치됨에 따라, 중첩영역(OA)상에 복제화소(PX')가 나타나게 되어, 실질적인 화소영역(PA) 보다 더 넓은 영역이 발광되도록 구현할 수 있다. 즉, 도 6에서 실질적으로 발광할 수 있는 영역은 화소(PX)가 위치한 영역이나, 광굴절층(500)을 통해 회절된 빛이 복제화소(PX')로 나타남에 따라 복제화소(PX')가 위치한 영역까지 발광영역(EA)을 확장할 수 있다.
이는 다시 말해, 동일한 면적을 발광시키기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 실제 발광되는 면적 보다 작은 영역의 화소영역(PA)을 구비하는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 종래의 디스플레이 장치에 비해 발광영역은 동일하되, 화소영역(PA) 자체가 최소화된 구조를 구비함으로써, 상대적으로 투과영역(TA)의 넓이를 넓혀 투명 디스플레이 장치로서의 투광성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이고, 도 9은 도 8의 디스플레이 장치의 C-C'선을 따라 취한 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 8 및 도 9의 디스플레이 장치는 광굴절층(500)의 형상에서 전술한 실시예와 차이가 있다. 광굴절층(500)을 제외한 나머지 구성은 전술한 실시예와 동일한바, 이하에서는 차이점을 위주로 설명하고 중복되는 내용은 전술한 실시예를 원용한다.
광굴절층(500)은 디스플레이 영역(DA)의 전면(全面)에 대응하도록 배치될 수 있다. 전술한 실시예와는 달리, 광굴절층(500)은 디스플레이 영역(DA)의 투과영역(TA) 상에도 배치될 수 있다.
광굴절층(500)은 복수의 미세홀(MH)들을 가질 수 있다. 복수의 미세홀(MH)들은 화소영역(PA) 상에 대응하도록 형성되며, 일부 복수의 미세홀(MH)들은 투과영역(TA)에 중첩하도록 구비될 수 있다.
도 10는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 관한 디스플레이 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 10의 디스플레이 장치는 제1 내지 제3 화소(PX1, PX2, PX3)가 펜타일(pentile) 형태로 배열된 구조를 도시한다. 제1 내지 제3 화소(PX1, PX2, PX3)는 각각 서로 다른 색을 발광하는 화소일 수 있다. 제1 내지 제3 화소(PX1, PX2, PX3)는 예컨대, 적색, 녹색, 청색 및 흰색 중 하나에 해당하는 광을 발광할 수 있다.
도 10를 참조하면, 제1 내지 제3 화소(PX1, PX2, PX3)는 서로 엇갈려 배치되고, 투과영역들(TA1, TA2, TA3, TA4)이 제1 내지 제3 화소(PX1, PX2, PX3) 사이에 각각 구비된다. 예를 들어, 제1 화소(PX1)가 적색 광을 발광하고, 제2 화소(PX2)가 녹색 광을 발광하며, 제3 화소(PX3)가 청색 광을 발광하는 경우, 제1 화소(PX1)는 제1 및 제2 투과영역(TA1, TA2)들 사이에 배치되고, 제2 화소(PX2)는 제2 및 제3 투과영역(TA3, TA4)들 사이에 배치되며, 제3 화소(PX3)는 제3 및 제4 투과영역(TA3, TA4)들 사이에 배치된다.
광굴절층(500)은 제1 내지 제3 화소(PX1, PX2, PX3) 상부에 각각 패터닝되어 배치된다. 도시되어 있지는 않으나, 광굴절층(500)은 전술한 실시예들과 마찬가지로 상부기판(미도시) 상에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 광굴절층(500)은 디스플레이 영역(DA) 전면(全面)에 걸쳐 배치될 수도 있다.
광굴절층(500)은 복수의 미세홀(MH)들을 가질 수 있다. 복수의 미세홀(MH)들을 통해 제1 내지 제3 화소(PX1, PX2, PX3) 각각에서 발광된 빛이 회절되고, 도 10와 같이 제1 내지 제3 화소(PX1, PX2, PX3) 주변부에 제1 내지 제3 복제화소(PX1', PX2', PX3')들이 나타날 수 있다. 본 실시예에서는, 각 화소들(PX1, PX2, PX3) 주변부에 복제화소들(PX1', PX2', PX3')이 각각 6개씩 나타날 수 있다. 평면상에서, 복제화소들(PX1', PX2', PX3') 각각은 화소들(PX1, PX2, PX3) 각각을 중심으로 상, 하, 좌, 우에 배치될 수 있다. 이러한 복제화소들(PX1', PX2', PX3')의 형태는 복수의 미세홀(MH)들의 설계 변경을 통해 구현될 수 있다.
상술한 것과 같이, 복수의 미세홀(MH)들의 배열 구조는 제1 내지 제3 화소(PX1, PX2, PX3)에서 방출되는 빛을 회절 시켜 제1 내지 제3 복제화소(PX1', PX2', PX3')들을 형성하기 위한 설계이다. 제1 내지 제3 복제화소(PX1', PX2', PX3')들은 제1 내지 제3 화소(PX1, PX2, PX3)의 주변부에 나타날 수 있다.
광굴절층(500)은 투과영역(TA)과 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 도 10와 같이 제1 내지 제3 복제화소(PX1', PX2', PX3')들 중 일부가 온전히 투과영역(TA) 상에 나타나게 하는 것도 가능하다.
본 실시예의 디스플레이 장치에서는 광굴절층(500)의 일부가 투과영역(TA)과 중첩되도록 배치되고, 중첩된 영역 상에는 제1 내지 제3 복제화소(PX1', PX2', PX3')가 나타나게 되어, 실질적인 화소(PX)가 위치한 영역 보다 더 넓은 영역이 발광되도록 구현할 수 있다. 즉, 실질적으로 발광할 수 있는 영역은 화소(PX)가 위치한 영역이나, 광굴절층(500)을 통해 회절된 빛이 제1 내지 제3 복제화소(PX1', PX2', PX3')들로 나타남에 따라 제1 내지 제3 복제화소(PX1', PX2', PX3')들이 위치한 영역까지 발광하는 영역을 확장할 수 있다.
도 11 및 도 12는 도 10의 일부를 확대하여 도시한 확대도들이다.
도 10 내지 도 12의 실시예에서는 화소(PX)를 기준으로 대각선 방향에 총 6개의 복제화소(PX')가 사방에 구현되는 일명 육각형 타입(Hexagonal Type)을 도시한다. 이와 같은 육각형 타입(Hexagonal Type)에서의 화소(PX)와 복제화소(PX')와의 거리(
)는 하기의 [수학식 2]를 만족할 수 있다.
[수학식 2]
P = 실제 화소(PX) 간의 피치(pitch)
복수의 미세홀(MH) 간의 주기(α)는 하기 [수학식 3]을 만족할 수 있다.
[수학식 3]
상기 [수학식2] 및 [수학식 3]을 통해, 예컨대 실제 화소(PX)와 복제화소(PX')와의 거리(
)가 약 24.66㎛일 경우, 복수의 미세홀(MH) 간의 주기(α)는 약 5.8㎛로 설계될 수 있다.
또한, 도 11을 참조하면 복수의 미세홀(MH)들은 x축을 기준으로 소정 각도(
1)만큼 사선으로 배열될 수 있다. 이러한 복수의 미세홀(MH)들의 배열을 통해, 도 12와 같이 복제화소(PX')들이 y축을 기준으로 소정 각도(
1')만큼 사선으로 배열되도록 구현된다. 예컨대, 소정 각도(
1, 
1')는 약 10° 내지 20°일 수 있다.
이러한 구조를 통해, 본 실시예에 따른 디스플레이 장치는 화소(PX)가 차지하는 영역 자체는 최소화되면서 동일한 발광 효율을 갖는 구조를 구비함으로써, 상대적으로 투과영역(TA)의 넓이를 넓혀 투명 디스플레이 장치로서의 투광성을 향상시킬 수 있다.
지금까지는 디스플레이 장치에 대해서만 주로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 이러한 디스플레이 장치를 제조하기 위한 디스플레이 장치의 제조방법 역시 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
TA, TA1, TA2, TA3, TA4: 투과영역
PX', PX1', PX2', PX3': 복제화소
PX, PX1, PX2, PX3: 화소
1: 디스플레이 장치
10: 디스플레이 패널
100: 하부기판
140: 제1 절연층
150: 제2 절연층
200: 박막트랜지스터
300: 유기발광소자
310: 화소전극
320: 중간층
330: 대향전극
400: 상부기판
500: 광굴절층
MH: 미세홀
PX', PX1', PX2', PX3': 복제화소
PX, PX1, PX2, PX3: 화소
1: 디스플레이 장치
10: 디스플레이 패널
100: 하부기판
140: 제1 절연층
150: 제2 절연층
200: 박막트랜지스터
300: 유기발광소자
310: 화소전극
320: 중간층
330: 대향전극
400: 상부기판
500: 광굴절층
MH: 미세홀
Claims (14)
- 하부기판;
상기 하부기판 상에 배치되며, 화소회로 및 상기 화소회로에 전기적으로 연결된 발광소자를 포함하는 화소영역 및 투광성을 갖는 투과영역을 포함하는, 디스플레이부;
상기 디스플레이부 상에 배치되는, 상부기판; 및
상기 상부기판 상에 배치되며 상기 발광소자 및 상기 발광소자의 주변부에 대응하도록 복수의 미세홀들을 갖는, 광굴절층;
을 구비하는, 디스플레이 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 미세홀들은 사선으로 배치되는, 디스플레이 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광굴절층은 실리콘옥사이드를 포함하는, 디스플레이 장치. - 제1항에 있어서,
상기 투과영역은 화소회로 및 발광소자를 포함하지 않는, 디스플레이 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 미세홀들은 일 방향으로 일정한 피치를 갖도록 배치되는, 디스플레이 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 미세홀들의 적어도 일부는 상기 투과영역과 중첩되는, 디스플레이 장치. - 제1항에 있어서,
상기 디스플레이 장치에 전원이 공급되는 경우,
상기 광굴절층의 상기 복수의 미세홀들을 통해 상기 화소의 주변부에 상기 화소를 복제한 복제화소의 이미지가 표시되는, 디스플레이 장치. - 하부기판;
상기 하부기판 상에 배치되며 각각이 화소회로 및 상기 화소회로에 전기적으로 연결된 발광소자를 포함하는 복수의 화소들 및 각각이 상기 복수의 화소들 사이에 배치되며 투광성을 갖는 복수의 투과영역들을 포함하는, 디스플레이부;
상기 디스플레이부 상에 배치되는, 상부기판; 및
상기 상부기판 상에 배치되며 상기 복수의 화소들 및 상기 복수의 화소들의 주변부에 각각 대응하도록 복수의 미세홀들을 갖는, 광굴절층;
을 구비하는, 디스플레이 장치. - 제8항에 있어서,
상기 복수의 화소들은 제1 방향 또는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 배치되며,
상기 복수의 미세홀들은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 대각선방향으로 배치되는, 디스플레이 장치. - 제8항에 있어서,
상기 광굴절층은 실리콘옥사이드를 포함하는, 디스플레이 장치. - 제8항에 있어서,
상기 복수의 투과영역들 각각은 화소회로 및 발광소자를 포함하지 않는, 디스플레이 장치. - 제8항에 있어서,
상기 복수의 미세홀들은 일 방향으로 일정한 피치를 갖도록 배치되는, 디스플레이 장치. - 제8항에 있어서,
상기 복수의 미세홀들의 적어도 일부는 상기 투과영역과 중첩되는, 디스플레이 장치. - 제8항에 있어서,
상기 디스플레이 장치에 전원이 공급되는 경우,
상기 광굴절층의 상기 복수의 미세홀들을 통해 상기 복수의 화소들 각각의 주변부에 상기 화소를 복제한 복제화소의 이미지가 표시되는, 디스플레이 장치.
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