CN106932994A - 透明显示装置 - Google Patents

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Abstract

披露了一种透明显示装置，包括：彼此面对的第一基板和第二基板；薄膜晶体管TFT，设置在所述第一基板的一个表面上；第一透明电极，连接至所述TFT；第二透明电极，设置在所述第二基板面向所述第一基板的表面上；和电致变色元件，设置在所述第一透明电极和所述第二透明电极之间。所述透明显示装置包括电致变色元件。所述电致变色元件包括电致变色层、反向层和电解质层。通过氧化‑还原反应来显示图像，并且当未施加电压时，执行透明模式。此外，所述电致变色层和所述反向层可进一步包括用于以高速改变颜色的核心材料。

Description

透明显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年12月31日提交的韩国专利申请第10-2015-0191487号的权益，通过引用将该专利申请结合在此，如同在这里完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及一种透明显示装置。
背景技术
近来，随着社会向着信息型社会发展，处理和显示大量信息的显示器领域正快速发展，各种显示装置已得到开发并受到大量关注。所述显示装置包括液晶显示(LCD)装置、等离子显示面板(PDP)装置、场致发射显示(FED)装置、电致发光显示(ELD)装置和有机发光二极管(OLED)显示装置等。
近来，显示装置变得更薄、更轻且功耗低，因而，显示装置的应用领域正不断增加。具体地，显示装置被用作大部分电子装置、移动装置等中的用户界面。
此外，最近正在积极研究能使用户看到设置在装置后表面上的背景或物体的透明显示装置。
图1是图解现有技术的透明显示装置的透射区域和显示区域的平面图。
参照图1，现有技术的透明显示装置包括透射区域和显示区域。在此情形中，现有技术的透明显示装置可以是液晶显示装置或有机发光显示装置。现有技术的透明显示装置存在以下问题。
当透明显示装置由液晶显示装置实现时，由于偏振膜导致的透射损失，所以难以实现15％以上的透射率。
当透明显示装置由有机发光显示装置实现时，举例来说，由于薄膜晶体管(TFT)会导致确保透射区域受到限制，而如果TFT的数量减少，则难以实现高分辨率。在实现高分辨率与由确保透射区域引起的透射率增加之间存在折衷关系。
因此，本发明人发明了一种实现高分辨率、在透明模式中具有50％以上的透射率并以高速改变颜色的透明显示装置。
上述背景技术是本申请的发明人为了获得本发明已掌握的，或者是在获得本发明的过程中已熟知的技术信息。上述背景不一定是在本发明的申请之前已向公众披露的已知技术。
发明内容
因此，本发明涉及提供一种基本上克服了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的透明显示装置。
本发明的一个方面涉及提供一种在显示模式中实现高分辨率的透明显示装置。
本发明的另一方面涉及提供一种在透明模式中实现50％以上的透射率的透明显示装置。
在下面的描述中将部分列出本发明的附加优点和特征，这些优点和特征的一部分根据下面的解释对于本领域普通技术人员将变得显而易见或者可通过本发明的实施领会到。通过在此所附的书面的说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构可实现和达到本发明的目的和其他优点。
为达成这些优点和其它优点，并根据本发明的目的，如在此具体和概括地描述的，本发明提供一种透明显示装置，所述透明显示装置包括：彼此面对的第一基板和第二基板；设置在第一基板的一个表面上的薄膜晶体管(TFT)；连接至TFT的第一透明电极；设置在第二基板面向第一基板的表面上的第二透明电极；和设置在第一透明电极和第二透明电极之间的电致变色元件。
应当理解，本发明前面的一般性描述和下面的详细描述都是示例性的和解释性的，意欲对所主张的发明提供进一步的解释。
附图说明
被包括来给本发明提供进一步理解且并入本申请构成本申请一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是图解现有技术的透明显示装置的平面图；
图2是图解根据本发明的一个实施方式的透明显示装置的示图；
图3是图解根据本发明的一个实施方式的透明显示装置的像素操作的示图；
图4是图解根据本发明的另一实施方式的透明显示装置的示图；
图5是图解图4中所示的区域A的示图；
图6是图解图4中所示的区域B的示图；和
图7是图解图4中所示的区域C的示图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的示例性实施方式，在附图中图示了这些实施方式的一些例子。尽可能地，在整个附图中使用相同的参考标记表示相同或相似的部分。
将通过参照附图描述的下列实施方式阐明本发明的优点和特征及其实现方法。然而，本发明可以以不同的形式实施，不应解释为限于在此列出的实施方式。而是，提供这些实施方式从而使该公开内容全面和完整，并将本发明的范围充分地传递给本领域技术人员。此外，本发明仅由权利要求书的范围限定。
为了描述本发明的实施方式而在附图中披露的形状、尺寸、比例、角度和数量仅仅是示例，因而本发明不限于图示的细节。相似的参考标记通篇表示相似的元件。在下面的描述中，当确定对相关的已知功能或构造的详细描述会不必要地使本发明的重点模糊不清时，将省略该详细描述。在使用本说明书中描述的“包含”、“具有”和“包括”的情况下，可添加另外的部分，除非使用了“仅”。单数形式的术语可包括复数形式，除非有相反指示。
在解释一要素时，尽管没有明确说明，但该要素应解释为包括误差范围。
在描述位置关系时，例如当两个部件之间的位置关系被描述为“在……上”、“在……之上”、“在……下方”和“在……连接”时，可在这两个部件之间设置一个或多个其他部件，除非使用了“正好”或“直接”。
在描述时间关系时，例如，当时间顺序被描述为“在……之后”、“随后”、“接下来”和“在……之前”时，可包括不连续的情况，除非使用了“正好”或“直接”。
将理解到，尽管在此可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅仅是用来将元件彼此区分开。例如，在不背离本发明的范围的情况下，第一元件可能被称为第二元件，相似地，第二元件可能被称为第一元件。
所属领域技术人员能够充分理解，本发明各实施方式的特征可彼此部分或整体地结合或组合，并且可在技术上彼此进行各种互操作和驱动。本发明的实施方式可彼此独立实施，或者以相互依赖的关系共同实施。
下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。
图2是图解根据本发明的一个实施方式的透明显示装置100的示图。
参照图2，根据本发明的一个实施方式的透明显示装置100可包括第一基板110和第二基板210。
第一基板110可包括薄膜晶体管(TFT)120、钝化层130、第一透明电极140、分隔壁150和电致变色层160。第二基板210可包括第二透明电极220和反向层(counter layer)230。此外，电解质层190可设置于第一基板110和第二基板210之间。电致变色层160、电解质层190和反向层230每个可被定义为电致变色元件。
在本发明的一实施方式中，电致变色元件包括：电致变色层，设置在所述第一透明电极上；反向层，设置在所述第二透明电极面向所述第一基板的表面上；和电解质层，设置在所述电致变色层和所述反向层之间。
第一基板110和第二基板210可各自为透明材料或塑料膜。例如，第一基板110和第二基板210的每一个可为包括以下材料的片或膜：纤维素树脂，诸如三乙酰纤维素(TAC)、二乙酰纤维素(DAC)或类似物；环烯烃聚合物(COP)，诸如降冰片烯衍生物或类似物；丙烯酸树脂，诸如环烯烃共聚物(COC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或类似物；聚烯烃，诸如聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或类似物；聚酯，诸如聚乙烯醇(PVA)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或类似物；聚酰亚胺(PI)；聚砜(PSF)；氟化树脂；和/或类似物，但并不限于此。
TFT 120可包括栅极电极121、栅极绝缘层122、半导体层123、欧姆层124、源极电极125和漏极电极126。
可在第一基板110上沉积金属材料，并且可在所述金属材料上沉积光刻胶。随后，通过利用掩模(未示出)可执行掩模工艺，在所述掩模工艺中顺序地执行曝光工艺、显影工艺和蚀刻工艺，从而形成栅极电极121。
此外，尽管未示出，可在形成栅极电极121的工艺中同时形成连接至栅极电极121的栅极线。在此，可通过沉积一种金属材料形成栅极电极121，或者可通过沉积两种金属材料形成栅极电极121。
栅极绝缘层122可设置在第一基板110的顶部上并且可覆盖栅极电极121的一个表面。在此，可通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺形成栅极绝缘层122。
半导体层123可包括非晶硅(α-Si)或晶体硅。在TFT 120中所包括的欧姆层124可通过向所述非晶硅或晶体硅中添加P-型杂质或N-型杂质而形成。半导体层123可通过欧姆层124与源极电极125和漏极电极126欧姆接触，从而提高TFT 120的特性。
在TFT 120中所包括的源极电极125和漏极电极126可通过以下工艺形成。在半导体层123上沉积电极材料，并用掩模蚀刻所述电极材料，从而可形成源极电极125和漏极电极126。
源极电极125可通过接触孔电连接至下面描述的第一透明电极140。因此，通过将电信号传输至下面描述的电致变色元件可获得图像。
钝化层130可形成于TFT 120上，且更详细地，钝化层130可形成于源极电极125和漏极电极126每一个的顶部上。钝化层130保护TFT 120。钝化层130可包括无机绝缘材料，例如氧化硅(SiOX)或氮化硅(SiNX)，但并不限于此。钝化层130可延伸至下面描述的电致变色元件。
第一透明电极140可形成于钝化层130的顶部上并且可电连接至源极电极125。钝化层130可包括接触孔，因而可向第一透明电极140施加电压。
在本发明的一个实施方式中，TFT包括源极电极和设置在源极电极上的钝化层，该源极电极通过在钝化层中所包括的接触孔将电信号传输至所述第一透明电极。
第一透明电极140可包括银的氧化物(例如，AgO、Ag2O或Ag2O3)、铝的氧化物(例如，Al2O3)、钨的氧化物(例如，WO2、WO3或W2O3)、镁的氧化物(例如，MgO)、钼的氧化物(例如，MoO3)、锌的氧化物(例如，ZnO)、锡的氧化物(例如，SnO2)、铟的氧化物(例如，In2O3)、铬的氧化物(例如，CrO3或Cr2O3)、锑的氧化物(例如，Sb2O3或Sb2O5)、钛的氧化物(例如，TiO2)、镍的氧化物(例如，NiO)、铜的氧化物(例如，CuO或Cu2O)、钒的氧化物(例如，V2O3或V2O5)、钴的氧化物(例如，CoO)、铁的氧化物(例如，Fe2O3或Fe3O4)、铌的氧化物(例如，Nb2O5)、氧化铟锡(例如，ITO)、氧化铟锌(例如，IZO)、铝掺杂氧化锌(例如，ZAO)、铝掺杂氧化锡(例如，TAO)或氧化锑锡(例如，ATO)，但并不限于此。
分隔壁150可设置于第一透明电极140和第二透明电极220之间并且可限定根据本发明的实施方式的透明显示装置100的像素，即，分隔壁划分红色像素区域、绿色像素区域和蓝色像素区域。也就是说，分隔壁150可设置于红色像素、绿色像素和蓝色像素中的邻近的像素之间并且可防止电解质层190的混合。此外，分隔壁150可保持第一基板110和第二基板210之间的一定间隙。
如图2所示，电致变色层160和和反向层230可形成于分隔壁150的顶部的上方，但并不限于此。举例来说，电致变色层160可不形成于分隔壁150的顶部的上方，以便使得分隔壁150接触到反向层230。或者，电致变色层160和反向层230可不形成于分隔壁150的顶部的上方，以便使得分隔壁150接触到第二透明电极220。
分隔壁150可由透明材料形成。在此情形中，分隔壁150可由光刻胶、紫外线(UV)可固化聚合物和聚二甲基硅氧烷之一形成，但并不限于此。
分隔壁150可沿从电致变色层160至反向层230的方向变窄，但并不限于此。例如，分隔壁150的宽度可以是恒定的，或者可以逐渐靠近电致变色层160变窄。
未示出分隔壁150的平面图，但分隔壁150在其平面图中可具有多种形状。例如，分隔壁150可具有条形、点状、蜂窝状和/或类似形状，但并不限于此。
电致变色层160可包括电致变色材料，例如，包括发射红光的材料、发射绿光的材料和发射蓝光的材料中的一种。当在电致变色材料上发生还原反应时，所述电致变色材料可吸收特定颜色而具有该特定颜色，并且当在电致变色材料上发生氧化反应时，所述电致变色材料可变为透明材料。例如，根据本发明的实施方式的电致变色材料可包括由下式1表示的化合物。
[式1]
其中R1至R10可各自包括氢(H)或选自由烷基、环烷基、多环烷基、杂环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、烯基和炔基构成的组的烃基。此外，烃基可包括以下官能团：卤素、氮、氧、醇、酯、铵盐或磷盐。
如上所述，电致变色层160可实现透明模式，在其中，当未向第一透明电极140施加电压时，在式1的材料上发生氧化反应，由此所述材料变为透明材料。此外，当向第一透明电极140施加电压时，在式1的材料上发生还原反应，由此电致变色层160可具有特定颜色。在此情形中，基于式1的R1至R10中的取代材料，电致变色层160可具有诸如红色、绿色、蓝色或类似者的特定颜色。
例如，电致变色层160可包括由下式2表示的化合物，其中式1的R2被甲基取代，并且其他R基团被H取代。当向第一透明电极140施加电压时，可在下式2的材料上发生还原反应而实现红色。
[式2]
例如，电致变色层160可包括由下式3表示的化合物，其中式1的R2和R7被丁基取代，并且其他R基团被H取代。当向第一透明电极140施加电压时，可在下式3的材料上发生还原反应而实现绿色。
[式3]
例如，电致变色层160可包括由下式4表示的化合物，其中式1的R2和R7被苯基取代，并且其他R基团被H取代。当向第一透明电极140施加电压时，可在下式4的材料上发生还原反应而实现蓝色。
[式4]
如上所述，当向第一透明电极140施加电压时，可在由式2-4的每一个表示的材料上发生还原反应，由此电致变色层160可具有特定颜色。然而，本实施方式并不限于此。在其他实施方式中，电致变色层160可包括用于实现除红色、绿色和蓝色之外的其他颜色的电致变色材料。
电解质层190可包括电解质、聚合物和UV引发剂。所述电解质例如可以是高氯酸锂、叔丁基高氯酸铵、叔丁基氟硼酸铵、三氟甲磺酸四丁基铵盐或类似物。所述聚合物例如可以是聚丙烯酸酯基聚合物、聚酯基聚合物、环氧基聚合物或类似物。所述UV引发剂例如可以是安息香醚(benzoinether)、胺或类似物。电解质层190可供应正离子和负离子，以使电致变色层160和反向层230进行氧化-还原反应。
第二基板210上的第二透明电极220可形成于整个第二基板210之上并且可包括与第一透明电极140的材料相同的材料。第二透明电极220可包括银的氧化物(例如，AgO、Ag2O或Ag2O3)、铝的氧化物(例如，Al2O3)、钨的氧化物(例如，WO2、WO3或W2O3)、镁的氧化物(例如，MgO)、钼的氧化物(例如，MoO3)、锌的氧化物(例如，ZnO)、锡的氧化物(例如，SnO2)、铟的氧化物(例如，In2O3)、铬的氧化物(例如，CrO3或Cr2O3)、锑的氧化物(例如，Sb2O3或Sb2O5)、钛的氧化物(例如，TiO2)、镍的氧化物(例如，NiO)、铜的氧化物(例如，CuO或Cu2O)、钒的氧化物(例如，V2O3或V2O5)、钴的氧化物(例如，CoO)、铁的氧化物(例如，Fe2O3或Fe3O4)、铌的氧化物(例如，Nb2O5)、氧化铟锡(例如，ITO)、氧化铟锌(例如，IZO)、铝掺杂氧化锌(例如，ZAO)、铝掺杂氧化锡(例如，TAO)或氧化锑锡(例如，ATO)，但并不限于此。
反向层230可设置在第二透明电极220的面向第一基板110的一个表面上。反向层230可以是有助于氧化-还原反应在电致变色层160上顺利进行的层。当在反向层230上发生氧化反应时，反向层230可吸收特定颜色而具有该特定颜色。此外，反向层230可包括反向材料，该反向材料通过还原反应变为透明材料。然而，反向层230可以省略。此外，反向层230可包括由下式5表示的化合物。
[式5]
其中X可是-NR10-、-O-或-S-，以及R1至R10可各自包括氢(H)或选自由烷基、环烷基、多环烷基、杂环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、烯基和炔基构成的组的烃基。此外，烃基可包括以下官能团：卤素、氮、氧、醇、酯、铵盐或磷盐。
反向层230和电致变色层160可具有以下关系。当在反向层230上进行氧化反应时，可在电致变色层160上进行还原反应，并且当在反向层230上进行还原反应时，可在电致变色层160上进行氧化反应。
图3是图解根据本发明的一个实施方式的透明显示装置100的像素操作的示图。
参照图3，根据本发明的一个实施方式的透明显示装置100可以以透明模式和显示模式操作。
也就是说，当向第一透明电极140和第二透明电极220施加电压时，可在反向层230和电致变色层160上发生电化学氧化-还原反应，由此，反向层230和电致变色层160每一个的颜色可发生改变。
例如，当向第一透明电极140施加正电压并且向第二透明电极220施加负电压时，可在电致变色层160上发生还原反应，并且可在反向层230上发生氧化反应。以这种方式，电致变色层160可由于还原反应而具有特定颜色，从而实现显示图像的显示模式。
此外，当向第一透明电极140施加负电压并且向第二透明电极220施加正电压时，可在反向层230上发生还原反应，并且可在电致变色层160上发生氧化反应。以这种方式，电致变色层160可通过氧化反应而变为透明，从而实现透明模式。
在根据本发明的实施方式的透明显示装置100中，当在显示模式中显示图像时，可通过调整驱动电压来控制透射率。也就是说，可同时执行显示图像的显示模式和显示出位于背侧上的物体而不显示图像的透明模式。此外，在不施加电压的状态中，透明显示装置100可具有约70％至约90％的透射率和100m/sec以下的图像颜色改变速度。也就是说，与现有技术的透明显示装置不同，在根据本发明的实施方式的透明显示装置100中，由于移除了偏振膜，实现了更高的透射率，并且针对每个像素确保了比TFT区域宽的透明区域。因此，在根据本发明的实施方式的透明显示装置100中，在透明模式中确保了高透射率。
图4是图解根据本发明的另一实施方式的透明显示装置100的示图。图5是图解图4中所示的区域A的示图。图6是图解图4中所示的区域B的示图。图7是图解图4中所示的区域C的示图。
图4的透明显示装置100是通过修改图2和图3中所示的透明显示装置100的一些元件而实现的，因此不再重复对重复元件的描述。
参照图4，在根据本发明的另一实施方式的透明显示装置100中，可在电致变色层160和反向层230中包括诸如透明导电氧化物(TCO)或类似物的核心材料170和与核心材料170结合的电致变色材料180。核心材料170可以是在TiO2、In2O3、SnO2、RuO2或ITO上通过表面处理TiO2而获得的材料。
参照图5至图7，核心材料170可提供在第一透明电极140、第二透明电极220和钝化层130的每一个的一个表面上。核心材料170可具有球形颗粒的形式。电致变色材料180可附着至球形颗粒的表面。在附图中图示核心材料170被为配置两层，但这是为了便于描述。本发明并不限于此。
附着至核心材料170的表面的电致变色材料180可包括上述的式1至式5的材料。也就是说，电致变色层160可包括式1至式4的材料，反向层230可包括式5的材料。
详细来说，核心材料170可由式1至式5中表示的官能团“R1至R10”限定，电致变色材料180可由式1至式5中表示的紫罗碱(viologen)(两对吡啶盐)限定。
除了根据本发明的一个实施方式的透明显示装置100的这些特征，根据本发明的另一实施方式的透明显示装置100还具有以下特征：由于电致变色材料180附着至核心材料170的表面，从而发生颜色改变，经由扩散改变颜色所花费的时间得以减少，从而以超高速改变颜色。
如上所述，根据本发明的实施方式，提供了一种在显示模式中显示图像时实现高分辨率的透明显示装置。
此外，根据本发明的实施方式，提供了一种在透明模式中实现50％以上的透射率的透明显示装置。
此外，根据本发明的实施方式，提供了一种在显示模式中显示图像时以高速改变颜色的透明显示装置。
对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明做出各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书范围及其等同范围内的对本发明的修改和变化。

Claims (13)

1.一种透明显示装置，包括：
彼此面对的第一基板和第二基板；
薄膜晶体管TFT，设置在所述第一基板的一个表面上；
第一透明电极，连接至所述TFT；
第二透明电极，设置在所述第二基板面向所述第一基板的表面上；和
电致变色元件，设置在所述第一透明电极和所述第二透明电极之间。
2.根据权利要求1所述的透明显示装置，其中
所述TFT包括源极电极和设置在所述源极电极上的钝化层，并且
所述源极电极通过在所述钝化层中所包括的接触孔将电信号传输至所述第一透明电极。
3.根据权利要求1所述的透明显示装置，其中所述电致变色元件包括：
电致变色层，设置在所述第一透明电极上；
反向层，设置在所述第二透明电极面向所述第一基板的表面上；和
电解质层，设置在所述电致变色层和所述反向层之间。
4.根据权利要求3所述的透明显示装置，其中所述电致变色层包括发射红光的材料、发射绿光的材料和发射蓝光的材料中的一种材料。
5.根据权利要求3所述的透明显示装置，其中所述电致变色层包括由式1表示的化合物：
[式1]
其中R1至R10各自包括氢(H)或选自烷基、环烷基、多环烷基、杂环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、烯基和炔基的组的烃基。
6.根据权利要求5所述的透明显示装置，其中所述烃基可包括以下官能团：卤素、氮、氧、醇、酯、铵盐或磷盐。
7.根据权利要求4所述的透明显示装置，其中所述电致变色层包括由式2表示的化合物：
[式2]
8.根据权利要求4所述的透明显示装置，其中所述电致变色层包括由式3表示的化合物：
[式3]
9.根据权利要求4所述的透明显示装置，其中所述电致变色层包括由式4表示的化合物：
[式4]
10.根据权利要求3所述的透明显示装置，其中
当在所述电致变色层上进行氧化反应时，在所述反向层上进行还原反应；以及
当在所述电致变色层上进行还原反应时，在所述反向层上进行氧化反应。
11.根据权利要求3所述的透明显示装置，其中所述反向层包括由式5表示的化合物：
[式5]
其中X是-NR10-、-O-或-S-，以及R1至R10各自包括氢(H)或选自烷基、环烷基、多环烷基、杂环烷基、芳基、芳烷基、烷氧基、烯基和炔基的组的烃基。
12.根据权利要求11所述的透明显示装置，其中所述烃基可包括以下官能团：卤素、氮、氧、醇、酯、铵盐或磷盐。
13.根据权利要求3所述的透明显示装置，还包括分隔壁，所述分隔壁划分红色像素区域、绿色像素区域和蓝色像素区域。
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