KR100519323B1 - 열반응가역색소자를 이용한 평판형 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판형표시장치에 관한 것으로 특히, 열반응 가역 색소자를 이용한 신 개념의 평판형표시장치에 관한 것이다. 본 발명은 투명기판과, 투명기판 위에 형성된 제1전극과 제2전극, 제1전극과 제2전극 위 일부에 걸쳐 형성된 발열체 그리고, 발열체 위에 형성된 열반응가역색소자박막을 포함하여 구성되었다. 이러한 구성으로 형성된 본 발명은 온도에 의해 그 반사색과 광투과율이 변하는 열반응가역색소자를 이용하여 표시장치를 구성한 것이 특징이다.

Description

열반응가역색소자를 이용한 평판형 표시장치{Flat Panel Display for using color device of a reversible reaction by heat}

본 발명은 표시장치소자(Display device)에 관한 것으로, 특히 평판형 표시장치(Flat Panel Display)에 관한 것이다.

현재까지 가장 널리 사용되던 표시장치소자는 음극선관(이하 CRT:Cathode Ray Tube)이었다. 그러나, CRT는 그 표시영역을 넓힐수록 무게가 무거워지고, 부피가 상당히 커진다는 문제가 있다. 따라서, 최근에는 이러한 CRT의 단점을 해결하고, 차세대 디스플레이산업을 선도할 평판형표시장치가 지속적으로 개발되고 있다.

이러한 결과 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display)와 플라즈마표시장치(PDP:Plazma Display Panel) 및 FED(Field Emittion Device) 등에 대한 연구와 투자가 활발히 진행중이다. 그리고, 전기화학적 성질을 이용한 Electro-cromic 디스플레이와 분산된 입자를 이용한 SPD(Suspended Particle Display) 등도 전망성있는 평판형표시장치소자로 연구되고 있다.

그런데, 상술한 평판형표시장치는 그 제조공정이 복잡한 문제가 있다. 예를 들어 평판형표시장치 중, 가장 널리 사용되고 있는 액정표시장치를 보자. 액정표시장치는 투명기판(10)에 박막트랜지스터와 화소전극(16)이 설치되어 있다. 박막트랜지스터는 도전성물질로 형성된 게이트전극(11)과 드레인전극(14) 및 소스전극(13)이 있고, 게이트전극을 뒤덮는 게이트절연막이 있으며, 게이트전극에 인가되는 전압에 의해 전기적으로 도통(turn on)되는 반도체채널(15) 층이 있다. 도1은 액정표시장치에서 화소 하나의 일부분을 도시한 단면도이다.

도1에 나타낸 것과 같이 액정표시장치는 여러 층의 물질이 겹겹이 적층된 복잡한 구조를 갖고 있다. 이러한 층은 한번에 형성되는 것이 아니라, 한 층씩 차례차례 형성된다. 각 층의 형성에는 마스크를 이용하는 패터닝공정이 수반되므로, 그 제조는 상당히 어려워 제조수율이 매우 낮아진다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 구조가 간단해 제조가 용이하고, 제조수율을 높여 제조단가를 낮출 수 있는 평판형표시장치를 개발하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명은 열에 의해 반응하는 색소자물질을 디스플레이에 적용한 것이 특징이다. 이 열에 의해 반응하는 색소자물질은 가해지는 온도에 따라 다양한 색상을 띠는 성질이 있다.

예를 들어, 최근에 개발된 열반응색소자물질로서 콜레스테롤과 도코사딘디온산을 합성한 물질인 10, 20-도코사딘디온산-디콜레스테롤이 있다. 이 물질은 87℃∼120℃의 온도범위의 상태에서 0℃의 온도로 급속히 냉각되면, 콜레스테릭 반사색이 나타나는 성질이 있다. 이 물질의 컬러표시 원리는 콜레스테릭상을 보이는 87℃∼120℃의 범위에서 냉각을 시작하는 온도를 변화시켜 순간적, 연속적으로 청색(Blue)에서 적색(Red)까지의 반사색을 변화시키는 것이다. 이 때, 이 10, 20-도코사딘디온산-디콜레스테롤의 온도를 120℃ 이상으로 하면, 반사색이 없어지고 투명하게 된다. 일반적인 색소는 물질의 분자구조에 의한 빛흡수로 인해 나타나는 현상이지만, 콜레스테릭 액정은 나선형의 분자배열에 의한 반사광에 의해서 색이 나타난다.

본 발명은 바로 이 원리를 디스플레이 소자에 적용한 것으로 투명기판과 전극, 그리고 발열체와 열반응가역색소자를 포함하여 구성된 것이 특징이다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 함께 설명한다.

(실시예1)

본 실시예는 투과형 평판표시장치로서 도2에 나타낸 것과 같이 투명기판(100)과, 투명기판 위 동일한 층에 투명한 절연막(150)을 끼고 형성된 제1전극(110)과 제2전극(120), 제1전극과 제2전극 위 일부에 걸치도록 형성된 투명한 발열체(130), 그리고 발열체 위에 부착된 열반응가역색소자박막(140)을 포함하여 구성된다. 이 때, 열반응가역색소자박막은 최근에 개발된 10,20-도코사딘디온산-디콜레스테롤으로 이루어질 수 있다. 만약, 열변화에 의해 변색되는 물질이 있다면, 그 물질을 사용해도 된다. 그리고, 절연막이 투명한 이유는 광원이 투과되어야 하기 때문이다. 즉, 절연막 위의 열반응가역색소자박막이 표시장치의 화소에 해당한다.

본 실시예1의 동작원리는 다음과 같다. 제1전극 및 제2전극에 전기신호가 인가되지 않은 상태의 열반응가역색소자박막은 불투명한 상태를 유지한다. 따라서, 빛이 투과되지 않는다. 제1전극 및 제2전극에 전기신호가 인가되면, 발열체는 열을 발산한다. 이 열로 인해 열반응가역색소자박막의 온도가 120℃ 이상으로 되면, 이 열반응가역색소자박막은 투명해져 빛이 투과된다. 이 때, 제1전극과 제2전극에 인가되는 전기신호를 조절하여 발열체의 열량을 제어할 수 있다. 즉, 열반응가역색소자박막의 광투과율 제어가 가능하다는 것이다. 만약 열반응가역색소자박막 위에 컬러필터(Red, Green, Blue)를 형성해 놓으면, 이러한 원리를 이용하여 본 실시예는 컬러표시장치로 개발될 수 있다.

본 실시예1의 제조방법은 다음과 같다. 먼저 도3a에 나타낸 것과 같이 투명기판(100) 위에 금속으로 제1전극(110) 및 제2전극(120)을 형성한다. 그리고, 도3b에 나타낸 것과 같이 제1전극 및 제2전극 사이를 절연막(150)으로 채운다. 그 이유는 전극 간의 단락(short)을 방지하기 위해서이다. 그리고, 도3c에 나타낸 것과 같이 제1전극과 제2전극에 걸치도록 ITO와 같은 투명한 발열체(130)를 형성한다. 본래 ITO는 도전성 물질이지만, 저항이 금속에 비해 상당히 높아 발열체로 이용될 수 있다. 마지막으로 도3d에 나타낸 것과 같이 발열체 위에 열반응가역색소자(140)를 동일한 패턴으로 형성하면, 본 실시예에서의 표시소자가 완성된다. 필요에 따라 열반응가역색소자 위에 컬러필터(160)를 형성할 수도 있다. 또는, 컬러필터를 또다른 투명기판(170) 위에 형성시키고, 패키지 가공공정에서 합착시켜 본 실시예1의 표시장치를 완성할 수 있다.

(실시예2)

본 실시예2는 반사형 평판표시장치로서 도4에 나타낸 것과 같이 투명기판(100) 위에 형성된 발열체(130), 발열체 위 일부에 소정의 거리를 두고 형성된 제1전극(110)과 제2전극(120), 그리고 제1전극과 제2전극 위에 걸쳐 형성된 열반응가역색소자박막(140)을 포함하여 구성된다. 이 때, 발열체는 ITO와 같은 투명한 전극을 사용해도 되지만, 불투명한 탄탈(Ta) 또는, 알루미늄탄탈(TaAl) 등의 반사면이 형성된 금속을 사용하는 것이 적당하다. 만약 투명한 전극을 사용했다면, 투명기판에 반사면 처리를 해 주어야 한다. 본 실시예2에서 사용되는 열반응가역색소자박막은 실시예1에 사용되었던 10, 20-도코사딘디온산-디콜레스테롤을 사용해도 된다. 인가되는 열에 의해 반사색이 변하는 열반응가역색소자박막의 종류로 다른 것이 있다면, 그것을 사용해도 된다.

본 실시예2의 동작원리는 다음과 같다. 먼저 전극을 통해 전기신호가 인가되면 발열체는 열을 발산한다. 이 열에 의해 발열체에 부착된 열반응가역색소자박막의 분자배열이 변화하여 반사색이 바뀌게 된다. 이 때, 전극에 인가되는 전기신호를 조절하여 발열체의 열량을 제어할 수 있다. 즉, 열반응가역색소자박막의 반사색 조절이 가능하다는 것이다.

본 실시예2의 제조방법은 다음과 같다. 도5a에 나타낸 것과 같이 투명기판(100) 위의 화소에 해당하는 영역에 발열체(130)를 형성한다. 그리고, 도5b에 나타낸 것과 같이 발열체 위 일부에 제1전극(110)과 제2전극(120)을 형성한다. 마지막으로, 제1전극과 제2전극에 걸쳐 열반응가역색소자박막(도4의 140)을 발열체와 동일한 패턴으로 형성하면, 도4에 나타낸 것과 같은 본 실시예2에서의 표시소자가 완성된다. 본 실시예2를 통해 완성된 평판표시장치는 실시예1을 통해 완성된 평판표시장치와 달리 컬러필터가 필요없는 것이 특징이다.

본 발명은 기존의 액정표시장치와 플라즈마표시장치처럼 가볍고, 얇은 평판형 표시장치의 장점이 있으면서도, 액정표시장치나 플라즈마표시장치와 달리 제조공정이 간단하다는 잇점이 있다. 즉, 상당히 많은 층의 박막이 형성되어 있는 액정표시장치에 비해 본 발명의 표시장치는 박막 층의 개수가 적어 제조방법이 용이하다. 그러므로, 본 발명은 종래에 비해 제조수율이 높아져서 제조단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 평판형표시장치인 액정표시장치의 일부분을 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명의 표시장치의 실시예1을 나타낸 도면.

도 3a 내지 도 3d는 도 2에 나타낸 실시예1의 제조방법을 도시한 공정단면도.

도 4는 본 발명의 표시장치의 실시예2를 나타낸 도면.

도 5a 내지 도 5b는 도 4에 나타낸 실시예2의 제조방법을 도시한 공정단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 투명기판 110 : 제1전극

120 : 제2전극 130 : 발열체

140 : 열반응가역색소자 150 : 절연막

Claims (5)

1. 투명기판 위 동일한 층(layer)에 투명한 절연막을 끼고 도전성 물질로 구성된 제1전극과 제2전극;

   상기 제1전극과 제2전극 위 일부에 걸쳐 투명한 도전성 물질로 형성된 발열체; 그리고,

   상기 발열체 위에 부착된 열반응가역색소자박막을 포함하여 구성된 평판형표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 열반응가역색소자박막은 10, 20-도코사딘디온산-디콜레스테롤로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판형표시장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 열반응가역색소자박막 위에 컬러필터가 더 포함된 것을 특징으로 하는 평판형표시장치.
4. 투명기판 위의 화소에 해당하는 영역에 반사면을 갖는 불투명한 금속으로 형성된 발열체;

   상기 발열체 위 일부에 소정의 거리를 두고 형성된 제1전극과 제2전극; 그리고,

   상기 제1전극과 제2전극 위에 걸쳐 상기 발열체와 동일한 패턴으로 형성된 열반응가역색소자박막을 포함하여 구성된 평판형표시장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 열반응가역색소자박막은 10, 20-도코사딘디온산-디콜레스테롤로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판형표시장치.

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