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KR102168720B1 - 미러 기능을 갖는 표시장치 - Google Patents

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KR102168720B1
KR102168720B1 KR1020180086181A KR20180086181A KR102168720B1 KR 102168720 B1 KR102168720 B1 KR 102168720B1 KR 1020180086181 A KR1020180086181 A KR 1020180086181A KR 20180086181 A KR20180086181 A KR 20180086181A KR 102168720 B1 KR102168720 B1 KR 102168720B1
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Abstract

본 발명은 제1기판, 발광부, 제2기판, 미러부 및 커버층을 포함하는 미러 기능을 갖는 표시장치를 제공한다. 발광부는 제1기판의 일면 상에 위치한다. 미러부는 제1기판과 마주보는 제2기판의 일면 상에 위치하고 발광부에 대응하는 개구부를 갖는다. 커버층은 제2기판의 일면 상에 위치하고 개구부를 일부 덮는다.

Description

미러 기능을 갖는 표시장치{display device having a mirror function}
본 발명은 미러 기능을 갖는 표시장치에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.
표시장치에는 매트릭스 등의 형태로 배치된 복수의 서브 픽셀을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 또는 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원 공급부 등이 포함된다. 구동부에는 표시패널에 스캔신호(또는 게이트신호)를 공급하는 스캔 구동부 및 표시패널에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부 등이 포함된다.
위와 같은 표시장치는 표시패널에 형성된 서브 픽셀들에 구동 신호 예컨대, 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 빛을 투과시키거나 빛을 직접 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있게 된다.
앞서 설명한 표시장치는 표시패널 상에 사람이나 사물의 형상을 비추는 기능과 영상 정보를 표시할 수 있는 기능을 갖고 있어 이중 기능적 미러 표시장치(bi-functional mirror Display) 등으로 명명되는 등 미러 기능을 갖는 표시장치로 구현될 수 있다. 이러한 기능을 갖는 표시장치는 사람이나 사물의 형상과 더불어 특정 영상을 함께 표시할 수 있어 다양한 형태로 개발 및 구현되고 있다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 빛의 투과영역 또는 발광영역 상의 근거리 및 원거리에서 발생하는 반사 회절 및 투과 회절 문제를 최소화 또는 방지하는 것이다.
상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 제1기판, 발광부, 제2기판, 미러부 및 커버층을 포함하는 미러 기능을 갖는 표시장치를 제공한다. 발광부는 제1기판의 일면 상에 위치한다. 미러부는 제1기판과 마주보는 제2기판의 일면 상에 위치하고 발광부에 대응하는 개구부를 갖는다. 커버층은 제2기판의 일면 상에 위치하고 개구부를 일부 덮는다.
커버층은 미러부 상에서 평평한 표면을 갖고 개구부를 덮는 영역에서 경사를 가질 수 있다.
커버층의 두께는 개구부의 중심에 가까워질수록 선형의 기울기를 가지며 감소할 수 있다.
커버층의 두께는 개구부의 중심에 가까워질수록 계단형의 기울기를 가지며 감소할 수 있다.
커버층의 두께는 개구부가 시작되는 지점부터 감소하거나 개구부의 전 또는 후 지점부터 감소할 수 있다.
커버층은 개구부를 일부 덮는 영역 내에 위치하는 미세 개구 패턴을 더 포함할 수 있다.
미세 개구 패턴은 개구부의 중심에 가까울수록 크고 중심으로부터 멀어질수록 작을 수 있다.
커버층의 형상은 개구부의 형상에 대응할 수 있다.
커버층은 평면 상에서의 형상이 원형, 타원형, 삼각형, 사각형 및 다각형 중 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.
커버층은 유기재료, 무기재료 또는 금속재료 중 하나의 단층 또는 이들의 복층일 수 있다.
본 발명은 빛의 투과영역 또는 발광영역 상의 근거리 및 원거리에서 발생하는 반사 회절 및 투과 회절 문제를 최소화 또는 방지하여 미러 기능을 갖는 표시장치의 표시품질을 향상하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 회절 문제를 최소화 또는 방지하여 미러 기능과 표시 기능을 조화롭게 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 회로도.
도 3은 유기전계발광표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 4는 도 3에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 5는 미러 기능 표시패널의 구조적 이해를 돕기 위한 단면도.
도 6 및 도 7은 미러 기능 표시패널의 기능적 이해를 돕기 위한 도면들.
도 8은 미러 기능 표시패널의 제1예시도.
도 9는 미러 기능 표시패널의 제2예시도.
도 10은 미러 기능 표시패널에 포함된 서브 픽셀의 형상을 나타낸 예시도.
도 11은 실험예에 따른 발광영역 주변의 단면 구조.
도 12는 본 발명의 제1예시에 따른 발광영역 주변의 단면 구조.
도 13은 본 발명의 제2예시에 따른 발광영역 주변의 단면 구조.
도 14 내지 도 16은 커버층의 구조를 설명하기 위한 예시도들.
도 17은 실험예의 근거리 및 원거리 반사 회절 실험 결과를 설명하기 위한 도면.
도 18은 실시예의 근거리 및 원거리 반사 회절 실험 결과를 설명하기 위한 도면.
도 19는 단일 슬릿에 의한 원거리 회절 무늬 발생과 관련된 원리를 설명하기 위한 도면.
도 20은 두 가지 형태의 커버층의 평면과 단면을 나타낸 예시도.
도 21은 광 프로파일을 나타낸 그래프.
도 22는 도 21의 w값에 따른 회절의 양상을 보여주는 도면.
도 23은 커버층의 두께 변화에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프.
도 24는 복층 구조의 커버층의 단면을 나타낸 예시도.
도 25 내지 도 27은 또 다른 형태의 커버층을 나타낸 도면들.
도 28은 실험예에 따른 미러부들의 형상과 이들의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.
도 29는 실시예에 따른 커버층의 형상과 이들의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 액정표시장치 및 유기전계발광표시장치를 일례로 본 발명과 관련된 설명을 계속한다. 다만, 이하에서는 설명되는 본 발명은 유기 발광다이오드가 아닌 무기 발광다이오드 기반의 표시장치에도 적용 가능함은 물론이다.
도 1은 액정표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 액정표시장치에는 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140), 표시패널(150), 백라이트 유닛(170) 및 전원 공급부(180) 등이 포함된다.
영상 공급부(110)는 외부로부터 공급된 영상 데이터신호 또는 내부 메모리에 저장된 영상 데이터신호와 더불어 각종 구동신호를 출력한다. 영상 공급부(110)는 데이터신호와 각종 구동신호를 타이밍 제어부(120)에 공급한다.
타이밍 제어부(120)는 스캔 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 등을 출력한다. 타이밍 제어부(120)는 데이터 타이밍 제어신호(DDC)와 함께 영상처리부(110)로부터 공급된 데이터신호(또는 데이터전압)(DATA)를 데이터 구동부(140)에 공급한다.
스캔 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC) 등에 응답하여 스캔신호(또는 게이트신호)를 출력한다. 스캔 구동부(130)는 게이트라인들(GL1~GLm)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들에 스캔신호를 공급한다. 스캔 구동부(130)는 집적회로(Integrated Circuit, IC) 형태로 형성되거나 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 표시패널(150) 상에 직접 형성된다.
데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 등에 응답하여 데이터신호(DATA)를 샘플링 및 래치하고 감마 기준전압에 대응되는 아날로그 신호 형태의 데이터전압으로 변환하여 출력한다. 데이터 구동부(140)는 데이터라인들(DL1~DLn)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들에 데이터전압을 공급한다. 데이터 구동부(140)는 IC 형태로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
전원 공급부(180)는 외부로부터 공급되는 외부 입력전압을 기반으로 공통전압(VCOM)을 생성 및 출력한다. 전원 공급부(180)는 공통전압(VCOM)뿐만아니라 스캔 구동부(130)의 구동에 필요한 전압(예: 스캔하이전압, 스캔로우전압)이나 데이터 구동부(140)의 구동에 필요한 전압(드레인전압, 하프드레인전압) 등을 생성 및 출력할 수 있다.
표시패널(150)은 스캔 구동부(130)로부터 공급된 스캔신호, 데이터 구동부(140)로부터 공급된 데이터전압 및 전원 공급부(180)로부터 공급된 공통전압(VCOM)에 대응하여 영상을 표시한다. 표시패널(150)의 서브 픽셀들은 백라이트 유닛(170)을 통해 제공된 빛을 제어한다.
예컨대, 하나의 서브 픽셀(SP)에는 스위칭 트랜지스터(SW), 스토리지 커패시터(Cst) 및 액정층(Clc)이 포함된다. 스위칭 트랜지스터(SW)의 게이트전극은 스캔라인(GL1)에 연결되고 소오스전극은 데이터라인(DL1)에 연결된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 트랜지스터(SW)의 드레인전극에 일단이 연결되고 공통전압라인(Vcom)에 타단이 연결된다. 액정층(Clc)은 스위칭 트랜지스터(SW)의 드레인전극에 연결된 화소전극(1)과 공통전압라인(Vcom)에 연결된 공통전극(2) 사이에 형성된다.
표시패널(150)은 화소전극(1) 및 공통전극(2)의 구조에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 또는 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드 등으로 구현된다.
백라이트 유닛(170)은 빛을 출사하는 광원 등을 이용하여 표시패널(150)에 빛을 제공한다. 백라이트 유닛(170)은 발광다이오드(이하 LED), LED를 구동하는 LED구동부, LED가 실장된 LED기판, LED로부터 출사된 광을 면광원으로 변환시키는 도광판, 도광판의 하부에서 광을 반사시키는 반사판, 도광판으로부터 출사된 광을 집광 및 확산하는 광학시트류 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 3은 유기전계발광표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 유기전계발광표시장치에는 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140), 표시패널(150) 및 전원 공급부(170) 등이 포함된다.
유기전계발광표시장치에서 포함된 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140) 등은 도 1의 액정표시장치와 기본 구성 및 동작이 유사하므로 상세한 설명은 생략한다. 대신 액정표시장치와 가장 구별되는 전원 공급부(180)와 표시패널(150) 부분을 더 구체적으로 설명한다.
전원 공급부(180)는 외부로부터 공급되는 외부 입력전압을 기반으로 고전위의 제1전원(EVDD)와 저전위의 제2전원(EVSS)을 생성 및 출력한다. 전원 공급부(180)는 제1 및 제2전원(EVDD, EVSS)뿐만아니라 스캔 구동부(130)의 구동에 필요한 전압(예: 스캔하이전압, 스캔로우전압)이나 데이터 구동부(140)의 구동에 필요한 전압(드레인전압, 하프드레인전압) 등을 생성 및 출력할 수 있다.
표시패널(150)은 스캔 구동부(130)와 데이터 구동부(140)를 포함하는 구동부로부터 출력된 스캔신호와 데이터전압을 포함하는 구동신호 그리고 전원 공급부(170)로부터 출력된 제1 및 제2전원(EVDD, EVSS)에 대응하여 영상을 표시한다. 표시패널(150)의 서브 픽셀들은 직접 빛을 발광한다.
예컨대, 하나의 서브 픽셀(SP)에는 스위칭 트랜지스터(SW)와 구동 트랜지스터, 스토리지 커패시터, 유기 발광다이오드 등을 포함하는 픽셀회로(PC)가 포함된다. 유기전계발광표시장치에서 사용되는 서브 픽셀(SP)은 빛을 직접 발광하는바 액정표시장치 대비 회로의 구성이 복잡하다. 또한, 빛을 발광하는 유기 발광다이오드는 물론이고 유기 발광다이오드에 구동전류를 공급하는 구동 트랜지스터 등의 열화를 보상하는 보상회로 등이 복잡하고 다양하다. 따라서, 서브 픽셀(SP)에 포함된 픽셀회로(PC)를 블록형태로 도시하였음을 참조한다.
앞서 설명한 표시장치는 표시패널(150) 상에 사람이나 사물의 형상을 비추는 기능과 영상 정보를 표시할 수 있는 기능을 갖고 있어 이중 기능적 미러 표시장치(bi-functional mirror Display) 등으로 명명되는 등 미러 기능을 갖는 표시장치로 구현될 수 있다. 이러한 기능을 갖는 표시장치는 사람이나 사물의 형상과 더불어 특정 영상을 함께 표시할 수 있어 다양한 형태로 개발 및 구현되고 있다.
도 5는 미러 기능 표시패널의 구조적 이해를 돕기 위한 단면도이고, 도 6 및 도 7은 미러 기능 표시패널의 기능적 이해를 돕기 위한 도면들이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 미러 기능 표시패널(150)은 제1기판(150a), 표시회로부(160), 미러부(155), 제2기판(150b)을 포함한다. 표시회로부(160)는 제1기판(150a)의 일면 상에 위치한다. 미러부(155)는 표시회로부(160)와 마주보는 제2기판(150b)의 일면 상에 위치한다. 제1기판(150a)과 제2기판(150b)은 합착 밀봉된다.
표시회로부(160)는 미러 기능 표시패널(150) 상에 영상을 표시할 수 있도록 동작하는 서브 픽셀들과 더불어 스캔라인들, 데이터라인들, 전원라인들 등을 포함한다. 서브 픽셀들은 하부로부터 생성된 빛을 투과/차단하는 액정층 또는 빛을 발광/비발광하는 발광다이오드 등을 포함한다.
미러부(155)는 제2기판(150b)의 일면 상에 분할 배치된다. 미러부(155)는 반사성이 우수한(또는 좋은) 금속재료로 이루어진다. 미러부(155)가 위치하는 영역은 빛을 반사하는 반사영역(REA)으로 정의되고, 미러부(155)가 위치하지 않는 영역은 빛을 투과 또는 발광하는 발광영역(EMA)으로 정의된다.
도 5 및 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 미러 기능 표시패널(150)이 구동하지 않는 상태에서 거울(Mirror)과 같은 기능을 할 수 있다. 반면, 미러 기능 표시패널(150)이 구동하는 상태에서 일부 영역에 A~D와 같은 정보나 영상 등을 표시하는 표시장치(Display) 기능을 할 수 있다.
덧붙여, 도 6(a)와 (b)를 통해 알 수 있듯이, 미러 기능 표시패널(150)은 일부 영역뿐만 아니라 모든 영역에 걸쳐 A~D와 같은 정보나 영상 등을 표시하는 표시장치(Display) 기능을 할 수도 있다. 이뿐 아니라, 미러 기능 표시패널(150)은 전체화면 상에 미러 기능과 표시 기능을 조화롭게 구현하는 등 다양한 형태로 구현될 수도 있다.
도 8은 미러 기능 표시패널의 제1예시도이고, 도 9는 미러 기능 표시패널의 제2예시도이며, 도 10은 미러 기능 표시패널에 포함된 서브 픽셀의 형상을 나타낸 예시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 미러 기능 표시패널(150)은 액정층을 기반으로 구현될 수 있다. 액정층을 기반으로 하는 미러 기능 표시패널(150)은 제1기판(150a), 트랜지스터부(161), 컬러필터부(162), 전극부(164), 액정층(165), 미러부(155) 및 제2기판(150b) 그리고 빛을 제공하는 백라이트부(170)를 포함한다.
도시된 예시는 제1기판(150a)의 일면 상에 트랜지스터부(161)와 컬러필터부(162)가 위치하고, 그 상부에 화소전극, 반사판 및 공통전극 등을 포함하는 전극부(164)가 위치하고, 그 상부에 액정층(165)이 위치하고, 제2기판(150b)의 일면 상에 미러부(155)가 분할되어 위치하는 것을 일례로 한다.
그러나 도 8은 하나의 예시일 뿐, 액정층을 기반으로 하는 미러 기능 표시패널(150)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 컬러필터부(162)는 백라이트부(170)로부터 출사된 빛을 적색,녹색 및 청색으로 변환하는 부분으로써 트랜지스터부(161) 상에 위치하거나 미러부(155)와 같이 제2기판(150b)의 일면 상에 위치할 수도 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 미러 기능 표시패널(150)은 발광다이오드를 기반으로 구현될 수 있다. 발광다이오드를 기반으로 하는 미러 기능 표시패널(150)은 제1기판(150a), 트랜지스터부(161), 제1전극부(164), 발광층(166), 제2전극부(167), 미러부(155) 및 제2기판(150b)을 포함한다.
도시된 예시는 제1기판(150a)의 일면 상에 트랜지스터부(161)가 위치하고, 그 상부에 애노드 및 반사판을 포함하는 제1전극부(164)가 위치하고, 그 상부에 발광층(166)이 위치하고, 그 상부에 제2전극부(167)가 위치하고, 제2기판(150b)의 일면 상에 미러부(155)가 분할되어 위치하는 것을 일례로 한다.
그러나 도 9는 하나의 예시일 뿐, 발광다이오드를 기반으로 하는 미러 기능 표시패널(150)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 발광다이오드(166)가 백색을 발광하는 경우 이를 적색, 녹색 및 청색으로 변환하는 컬러필터부가 더 추가될 수 있다. 그리고 컬러필터부는 트랜지스터부(161) 상에 위치하거나 미러부(155)와 같이 제2기판(150b)의 일면 상에 위치할 수도 있다.
도 8 및 도 9를 통해 알 수 있듯이, 미러 기능 표시패널(150)은 미러부(155)가 위치하는 반사영역(REA)과 미러부(155)가 위치하지 않으면서 빛을 투과 또는 발광하는 발광영역(EMA)을 포함한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 액정층이나 발광다이오드를 기반으로 하는 미러 기능 표시패널은 그 목적이나 구현되는 장치의 특성에 대응하여 다양한 형상으로 구현된 서브 픽셀들을 가질 수 있다.
예컨대, 서브 픽셀들은 도 10(a)와 같이 직사각형 형상(일반적인 형상), 도 10(b)와 같이 삼각형과 다이아몬드 형상이 혼합된 형상, 도 10(c)와 같이 다이아몬드 형상 및 도 10(d)와 같이 원형(크기가 같거나 하나 이상 다른 원형의 조합 등) 중 하나로 구현될 수 있으나 이는 예시일 뿐, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 발명은 액정층이나 발광다이오드 등을 기반으로 하는 미러 기능 표시패널에 적용 가능하나 이하의 설명에서는 실시예의 일환으로 발광다이오드를 기반으로 하는 미러 기능 표시패널을 일례로 설명한다.
도 11은 실험예에 따른 발광영역 주변의 단면 구조이고, 도 12는 본 발명의 제1예시에 따른 발광영역 주변의 단면 구조이며, 도 13은 본 발명의 제2예시에 따른 발광영역 주변의 단면 구조이고, 도 14 내지 도 16은 커버층의 구조를 설명하기 위한 예시도들이다.
도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 실시예는 실험예와 달리 제2기판(150b)의 일면(제1기판과 마주보는 면) 상에서 미러부(155)를 덮는 커버층(157)이 포함된다. 실시예는 실험예와 같이 제1기판(150a)의 일면 상에 위치하는 발광부(168)를 일부 덮는 뱅크층(156)을 갖거나 생략될 수도 있다. 도시된 발광부(168)는 빛을 발광하는 발광다이오드를 의미한다. 미러부(155)의 개구부(HM)에 의해 빛의 출사 영역에 해당하는 발광영역(EMA)이 정의된다.
커버층(157)은 미러부(155)에 의해 마련된 개구부(HM)를 일부 덮는다. 커버층(157)은 미러부(155)와 같이 평평한 표면을 갖지만 미러부(155)에 의해 마련된 개구부(HM)를 덮는 영역에 인접할수록 두께가 점차 감소한다. 커버층(157)은 미러부(155)의 개구부(HM)의 중심에 가까워질수록 두께가 감소한다 또는 미러부(155)의 개구부(HM)의 중심을 향하여 기울어진 경사(Taper)를 가질 수 있다.
도 14(a)와 같이, 커버층(157)의 경사는 미러부(155)의 끝단(개구부가 시작되는 지점) 전에 형성될 수 있다. 즉, 커버층(157)은 미러부(155)의 끝단 대비 마이너스 알파(-α) 지점부터 기울어지는 기울기(Gradient)를 가질 수 있다.
도 14(b)와 같이, 커버층(157)의 경사는 미러부(155)의 끝단(개구부가 시작되는 지점)과 대응하여 동일하게 형성될 수 있다. 즉, 커버층(157)은 미러부(155)의 끝단과 동일한 지점부터 기울어지는 기울기를 가질 수 있다.
도 14(c)와 같이, 커버층(157)의 경사는 미러부(155)의 끝단(개구부가 시작되는 지점) 후에 형성될 수 있다. 즉, 커버층(157)은 미러부(155)의 끝단 대비 플러스 알파(+α) 지점부터 기울어지는 기울기를 가질 수 있다.
도 15(a)와 같이, 커버층(157)의 경사는 미러부(155)의 끝단(개구부가 시작되는 부분) 전에 형성될 수 있으나 경사의 시작지점이 모서리를 갖지 않고 둥근 형태를 가질 수도 있다. 즉, 커버층(157)은 도 14(a)와 유사하게 미러부(155)의 끝단 대비 마이너스 알파(-α) 지점부터 기울어지는 기울기를 가질 수 있으나 각진 부분이 없다.
도 14(b)와 같이, 커버층(157)의 경사는 미러부(155)의 끝단(개구부가 시작되는 부분)과 대응하여 동일하게 형성될 수 있으나 경사의 시작지점이 모서리를 갖지 않고 둥근 형태를 가질 수도 있다. 즉, 커버층(157)은 도 14(b)와 유사하게 미러부(155)의 끝단과 동일한 지점부터 기울어지는 기울기를 가질 수 있으나 각진 부분이 없다.
도 14(c)와 같이, 커버층(157)의 경사는 미러부(155)의 끝단(개구부가 시작되는 부분) 후에 형성될 수 있으나 경사의 시작지점이 모서리를 갖지 않고 둥근 형태를 가질 수도 있다. 즉, 커버층(157)은 도 14(c)와 유사하게 미러부(155)의 끝단 대비 플러스 알파(+α) 지점부터 기울어지는 기울기를 가질 수 있으나 각진 부분이 없다.
도 16(a) 내지 (c)를 통해 알 수 있듯이, 커버층(157)은 경사가 시작되는 지점의 각도(r1, r2, r3)에 따라 발광영역(EMA)을 덮는 경사부의 길이(L1, L2, L3) 또한 길어지거나 짧아(long tail 또는 short tail 등의 형태)질 수 있다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐, 커버층(157)을 구성하는 재료나 이를 패터닝하기 위한 식각 재료 등에 따라 달라질 수 있다.
도 17은 실험예의 근거리 및 원거리 반사 회절 실험 결과를 설명하기 위한 도면이고, 도 18은 실시예의 근거리 및 원거리 반사 회절 실험 결과를 설명하기 위한 도면이며, 도 19는 단일 슬릿에 의한 원거리 회절 무늬 발생과 관련된 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 실험예는 제2기판(150b)의 일면 상에 존재하는 미러부(155)의 개구부(HM)를 통해 빛이 출광된다. 도 18에 도시된 바와 같이, 실시예는 제2기판(150b)의 일면 상에 존재하는 미러부(155)의 개구부(HM)를 통해 빛이 출광되지만 커버층(157)에 의해 일정 부분의 빛이 흡수 및 투과율이 가변된다.
도 17 및 도 18의 발광영역에서 관찰되는 실험 결과물인 IMG1 및 IMG2(IMG1 및 IMG2는 해당 영역에서 출광된 빛을 그림으로 형상화한 결과물)의 비교를 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예는 실험예 대비 반사 회절에 의한 영향을 줄일 수 있다. 더 구체적으로 설명하면, 실시예는 미러부(155)의 개구부(HM)의 끝단에서 발생하는 회절(Diffraction)을 줄일 수 있는데, 이는 이하의 설명을 통해 알게 될 것이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 단일 슬릿(미러부의 개구부에 해당)을 통해 일측에서 타측으로 빛이 통과하게 되면 회절 무늬가 만들어진다. 이러한 무늬가 만들어지는 원리는 호이겐스의 원리(Huygens' principle; 진공 또는 투명한 매질 내에서 빛의 파면-위상이 같은 면의 모든 점들은 그들의 속도에 관계하는 비로 모든 방향으로 퍼져 나가는 파형의 새로운 파원으로 생각될 수 있다는 원리)에 기초한다.
도 17의 실험예는 도 19에서 설명된 바와 같은 원리에 의해 발광부에 포함된 반사판을 맞고 나오는 빛이 미러부(155)의 개구부(HM)를 통과하면서 빛의 파동성으로 인해 서로 간섭을 일으켜 회절 무늬를 만들게 된다.
반면, 도 18의 실시예는 발광부에 포함된 반사판을 맞고 나오는 빛이 미러부(155)의 개구부(HM)를 덮고 있는 커버층(157)에 의해 일정 부분이 흡수 및 투과율이 가변됨에 따라 빛의 간섭을 일으키는 원인과 회절 무늬를 상당 부분 제거하게 된다. 한편, 본 발명에서는 미러부의 끝단의 빛을 흡수 및 투과율의 가변이라는 표현을 사용하였으나 이로 인하여 회절이 상쇄하는 바, 커버층(157)은 회절을 상쇄시키는 구조로 명명될 수 있다.
도 20은 두 가지 형태의 커버층의 평면과 단면을 나타낸 예시도이고, 도 21은 광 프로파일을 나타낸 그래프이며, 도 22는 도 21의 w값에 따른 회절의 양상을 보여주는 도면이고, 도 23은 커버층의 두께 변화에 따른 투과율 변화를 나타낸 그래프이며, 도 24는 복층 구조의 커버층의 단면을 나타낸 예시도이다. 도 21의 그래프에서 X축은 이하에서 설명되는 w이고, Y축은 빔의 강도이고, 도 23의 그래프에서 X축은 광학밀도(optical density, Dλ)이고, Y축은 투과율(%)이다.
도 20(a)에 도시된 바와 같이, 커버층(157)은 원형을 갖되 개구부(HM)를 향하여 선형의 기울기를 가지며 두께가 감소하는 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 도 20(b)에 도시된 바와 같이, 커버층(157)은 원형을 갖되 개구부(HM)를 향하여 계단형의 기울기를 가지며 두께가 감소하는 형태로 이루어질 수 있다. 커버층(157)이 원형인 것은 하나의 예시일 뿐 이에 한정되지 않는다.
커버층(157)의 구조는 가우시안 광 프로파일(Gaussian Beam profile)에 기초하여 회절(Diffraction)에 의한 영향을 줄일 수 있는 최적 비율을 찾아낼 수 있다. 이와 관련하여, 도 21의 그래프를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
통상 가우시안 빔(Gaussian Beam)의 수식은 A=exp(-r/w)^2로 표현된다. 이 수식에서, r은 개구부(HM)의 시작점-중심점(hole radius)에 해당하고, w는 커버층(157)의 끝점-중심점(gaussian radius)에 해당한다.
도 21의 광 프로파일 그래프, 도 22의 회절 양상 및 도 23의 투과율 변화 그래프를 통해 알 수 있듯이, r 대비 w의 비율이 0.7 정도 되었을 때 회절이 사라지기 시작한다. 그러므로 도 20(a)와 같이 개구부(HM) 상에 기울기를 갖는 커버층(157)을 형성하면 원거리 및 근거리 회절 문제를 최소화 또는 방지할 수 있다.
그리고 도 20(b)와 같이 커버층(157)의 끝단의 형상 가변(예: 계단형)을 통해 빛의 투과율을 조절하면 2차, 3차 피크(peak)에 의해 회절 문제를 최소화 또는 방지할 수 있다. 한편, 실험에 따르면, 커버층(157)이 원형을 갖고 반지름의 끝에서 부터 30% ~ 40%의 거리까지의 투과율 그라데이션(gradation)을 주었을 때 가장 좋은 결과가 나타났다.
위와 같은 기능을 원활히 수행하기 위해, 커버층(157)은 유기재료, 무기재료, 금속재료 중 하나의 단층 또는 이들의 복층으로 선택될 수 있다. 또한, 커버층(157)은 빛의 흡수 능력을 높이기 위해 검은색 계열(Black Pigment)의 재료를 포함할 수 있다.
일례로, 커버층(157)으로 검은색 계열의 유기재료가 선택된 경우, 포스트 베이크(post bake) 이후 리플로우(reflow)를 하거나 노광 시 하프톤 마스크(half tone mask)를 사용하는 방법으로 형성하는 것을 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 그리고 유기재료가 선택된 경우, 도 24와 같이 동종 색 또는 이종 색을 갖는 포토레지스트를 복층(2중이나 3중 등)(157a, 157b)으로 형성하는 방식도 사용할 수 있다.
한편, 유기재료는 기울기 가변에 유리한바 두께에 따른 변형이 자유롭고 또한 앞서 설명한 바와 같이 복층으로 형성한 후 하프톤 마스크 등을 이용한 형상 가공이 유리하다.
이와 달리, 무기재료나 금속재료는 유기재료만큼 형상 가공이 자유롭지 않으나 커버층의 두께나 기울기를 한정하는 대신 미세 개구 패턴(Micro hole pattern)을 형성하는 등 패턴을 추가하는 방법을 사용할 수 있는데 이는 다음과 같다.
도 25 내지 도 27은 또 다른 형태의 커버층을 나타낸 도면들이다.
도 25 내지 도 27에 도시된 바와 같이, 커버층(157)이 무기재료나 금속재료로 이루어진 경우, 개구부(HM)를 덮는 영역 내에 미세 개구 패턴(HH)이 추가될 수 있다.
미세 개구 패턴(HH)의 크기는 개구부(HM)의 중심에 가까울수록 크고 중심으로부터 멀어질수록 작다. 미세 개구 패턴(HH)의 크기를 위와 같이 형성(개구의 대/소 차이를 점진적으로 둠)하면 커버층(157)의 두께를 조절하지 않고도 빛의 투과율을 가변할 수 있다. 즉, 미세 개구 패턴(HH)을 갖는 커버층(157) 또한 도 20(a)와 같이 선형의 기울기를 가지며 두께가 감소하는 형태 그리고 도 20(b)와 같이 계단형의 기울기를 가지며 두께가 감소하는 형태와 유사한 특성을 나타낼 수 있다.
미세 개구 패턴(HH)의 형상은 도 25와 같이 원형, 도 26과 같이, 사각형, 도 27과 같이, 삼각형 이상 3가지의 예만 도시하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않고 타원형이나 다각형 등 개구부(HM)의 형상에 대응하는 형태로 선택될 수 있다. 이 뿐 아니라, 미세 개구 패턴(HH)의 형상은 서브 픽셀들의 형상이나 이들의 발광 특성(R, G, B 발광 효율 등)을 고려하여 개구부(HM)의 형상과 다른 형태로 선택될 수도 있다.
도 28은 실험예에 따른 미러부들의 형상과 이들의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이고, 도 29는 실시예에 따른 커버층의 형상과 이들의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. (도 28 및 도 29의 시뮬레이션 결과는 실험예와 실시예의 회절 양상에 어떠한 변화가 있었는지를 간접적으로 보여주기 위해 개구부를 통해 추출된 빛을 2차원 푸리에 변환을 한 결과를 이미지화한 것이다.)
도 28에 도시된 바와 같이, 실험예에 따른 미러부들(상판 Mirror 구조)에 형성되는 개구부들(검은색 부분)은 삼각형(Triangle), 다이아몬드형(Diamond), 직사각형(Rectangle), 원형(Circle)을 갖는다.
도 29에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 커버층 또한 삼각형(Triangle), 다이아몬드형(Diamond), 직사각형(Rectangle), 원형(Circle)을 갖는다. 다만, 실시예에 따른 커버층의 경우 형상만 실험예와 같을 뿐, 앞서 설명한 바와 같이 선형의 기울기를 가지며 두께가 감소하는 구조를 갖는다. (단, 도 29의 실시예에서는 실험예 대비 차이점을 명확히 표현하기 위해 형상별로 하나의 도형만 각각 도시한 것이다.)
실험예와 실시예 간의 시뮬레이션 결과를 통해서도 알 수 있듯이, 실시예와 같은 형상을 갖는 커버층을 개구부에 형성하면, 미러부의 끝단 주변에서 발생하는 빛을 흡수 및 투과율을 가변할 수 있어 원거리 및 근거리 회절 문제를 최소화 또는 방지할 수 있음을 알 수 있다.
이상 본 발명은 빛의 투과영역 또는 발광영역 상의 근거리 및 원거리에서 발생하는 반사 회절 및 투과 회절 문제를 최소화 또는 방지하여 미러 기능을 갖는 표시장치의 표시품질을 향상하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 회절 문제를 최소화 또는 방지하여 미러 기능과 표시 기능을 조화롭게 구현할 수 있는 효과가 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
150: 표시패널 150a: 제1기판
160: 표시회로부 155: 미러부
150b: 제2기판 157: 커버층
EMA: 발광영역 168: 발광부
HM: 개구부 HH: 미세 개구 패턴

Claims (12)

  1. 제1기판;
    상기 제1기판의 일면 상에 위치하는 발광부;
    상기 제1기판과 합착되는 제2기판;
    상기 제1기판과 마주보는 상기 제2기판의 일면 상에 위치하고 상기 발광부에 대응하는 개구부를 갖는 미러부; 및
    상기 제2기판의 일면 상에 위치하고, 상기 개구부의 일부를 덮되, 상기 개구부의 중심을 노출하는 커버층을 포함하고,
    상기 커버층의 두께는
    상기 미러부의 끝단부에서 상기 개구부의 중심쪽으로 점차 감소하고,
    상기 개구부의 시작점에서 중심점의 거리(r)에 대비하여, 상기 커버층의 끝점에서 중심점의 거리(w)의 비율이 0을 초과하고, 0.7 이하인 것을 특징으로 하는 미러 기능을 갖는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커버층은
    상기 미러부의 끝단부 및 상기 개구부를 덮는 영역에서 경사를 갖는 미러 기능을 갖는 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커버층의 두께는
    상기 개구부가 시작되는 지점, 상기 개구부의 전 지점, 또는 상기 개구부의 후 지점, 중 적어도 어느 하나의 지점부터 선형의 기울기를 가지며 감소하는 미러 기능을 갖는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커버층의 두께는
    상기 개구부가 시작되는 지점, 상기 개구부의 전 지점, 또는 상기 개구부의 후 지점, 중 적어도 어느 하나의 지점부터 계단형의 기울기를 가지며 감소하는 미러 기능을 갖는 표시장치.

  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버층은
    상기 개구부를 일부 덮는 영역 내에 위치하는 미세 개구 패턴을 더 포함하는 미러 기능을 갖는 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 미세 개구 패턴은
    상기 개구부의 중심에 가까울수록 크고 중심으로부터 멀어질수록 작은 미러 기능을 갖는 표시장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는
    평면 상에서의 형상이 원형, 타원형, 삼각형, 사각형 및 다각형 중 하나 또는 이들의 조합인 미러 기능을 갖는 표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 커버층은
    유기재료, 무기재료 또는 금속재료 중 하나의 단층 또는 이들의 복층인 미러 기능을 갖는 표시장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 커버층은 서로 다른 색을 가지는 유기재료가 복층으로 형성된 것을 특징으로 하는 미러 기능을 갖는 표시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 개구부의 시작점에서 중심점의 거리(r)에 대비하여, 상기 커버층의 끝점에서 중심점의 거리(w)의 비율이 0.7인 것을 특징으로 하는 미러 기능을 갖는 표시장치.
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