KR100651985B1 - 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양방향 디스플레이를 사용하는 경우 원치 않는 정보 혹은 사생활의 노출 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 양측면에 형성되어 출사되는 광을 디스플레이하는 제 1 디스플레이 창 및 제 2 디스플레이 창과, 상기 제 1 디스플레이 창 및 제 2 디스플레이 창 사이에 형성되어 양측 방향으로 동시에 광을 출사하는 양방향 디스플레이부와, 상기 양방향 디스플레이부의 적어도 일측에 이웃하게 위치하여 출사되는 광을 선택적으로 차단하는 광 셔터를 포함하여 구성되는데 있다.
양방향 디스플레이, 광 셔터, 전기변색소자, 액정 광 셔터

Description

광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치{apparatus for dual display with optical shutter}
도 1 은 본 발명에 따른 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치의 전체 구조를 나타낸 도면
도 2 는 본 발명에 따른 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치에서 광 셔터로 사용되는 전기변색 물질의 구조를 나타낸 도면
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 서브 디스플레이 창 20 : 메인 디스플레이 창
30 : 양방향 디스플레이부 40 : 광 셔터
50a : 상부기판 50b : 하부기판
60a : 상부전극 60b : 하부전극
70 : 전기변색물질층 80 : 전해질층
90 : 이온 스토리지층 100 : 전압소스
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 휴대폰, 정보단말기 등에 이용되는 광 셔터를 갖는 양방향(dual) 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 종래 액정디스플레이장치는 전계의 세기에 따라서 광투과도가 변경되는 액정을 이용하여 디스플레이를 수행하는 장치로 정의할 수 있다. 이와 같은 액정디스플레이장치는 단지 수 ㎛에 불과한 액정층을 포함 수~ 수십㎜의 두께를 갖는 평판 타입의 디스플레이장치로 구현할 수 있는 장점을 갖는다.
이와 같은 장점을 갖는 액정디스플레이장치는 휴대폰과 같은 통신 장치 및 휴대용 컴퓨터 또는 데스크탑용 컴퓨터의 디스플레이장치로 폭넓게 사용되고 있다.
이와 같은 액정디스플레이장치는 일반적으로 한쪽 방향으로만 화상을 디스플레이하고 있으며, 또한 이에 따른 액정디스플레이장치의 두께 및 부피를 감소시키는 것에만 관심이 있었다.
그러나 최근에는 유기 EL 디스플레이장치의 개발을 통해 액정디스플레이장치가 한쪽 방향으로만 화상을 디스플레이 하는 것에서 탈피하여 양쪽 방향으로 동일한 화상 또는 서로 다른 화상을 디스플레이 하기 위한 노력 및 그에 따른 기술의 개발이 진행되고 있다. 그 예로서 현재 시판되고 있는 휴대폰의 경우 메인 디스플레이 창과 서브 디스플레이 창을 갖는 듀얼(dual) 휴대폰이 개발되었다.
그러나, 이와 같이 양쪽 방향으로 화상을 디스플레이 하는 액정디스플레이장치는 디스플레이 하기를 원하는 양쪽 방향으로 광을 분리하는 반사판, 이 반사판에 의하여 분리된 2 개의 광 진행 경로 상에 대칭적으로 액정 디스플레이를 위한 편광필터, 화소전극, 액정, 대향전극, 유리기판, 칼라필터, 편광판이 설치된 액정디스플레이패널을 각각 구성 요소로 갖는다.
또한, 양쪽 방향으로 화상을 디스플레이 하는 다른 액정디스플레이장치는 표면 및 표면과 대향하는 이면에서 각각 광을 발생시키는 평면형 발광부, 평면형 발광부의 표면과 이면에 형성된 디스플레이 셀을 구성 요소로 갖는다.
또한, 양쪽 방향으로 화상을 디스플레이 하는 또 다른 액정디스플레이장치는 백라이트 어셈블리, 백라이트 어셈블리의 양쪽에 설치된 제 1 액정디스플레이패널 및 제 2 액정디스플레이패널을 구성 요소로 갖는다.
이와 같이 구성된 양방향 디스플레이는 디스플레이의 양쪽 방향에서 화상 정보를 모두 볼 수 있도록 구성하고 있으며, 또한 같은 화상을 양방향에서 보게되기 때문에 한쪽에서는 거울에 반사된 형태와 같이 좌우가 바뀐 형태를 보게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 양방향 디스플레이 장치의 경우 양방향으로 각각 두 개의 액정디스플레이장치를 구성하고 있어서, 하나의 액정디스플레이장치로 구성된 디스플레이장치 보다 제품의 중량증가, 두께증가, 조립성 저하 등의 문제점들을 가지고 있다.
따라서, 최근 시판되는 듀얼(dual) 폴더형 휴대폰 등과 같이 양방향에서 디스플레이 패널이 필요한 경우, 유기 EL 소자를 이용하여 2개의 디스플레이 장치를 사용하지 않고 1개의 양방향 디스플레이 장치를 사용하게 되면, 보다 얇고 가벼운 형태로 구성하는데 매우 유리하게 될 것이다.
그러나, 이와 같이 1개의 양방향 디스플레이 장치를 사용하는 상기 양방향 디스플레이의 경우에는 양측에 위치하는 서브 디스플레이 창과 메인 디스플레이 창을 통해 동시에 정보가 디스플레이 되기 때문에 필연적으로 원치 않은 정보 혹은 사생활의 노출이 생기게 된다.
즉, 도 1과 같은 폴더형 휴대폰의 양방향 유기 EL(OLED) 디스플레이인 경우, 폴더를 연 상태에서 메인 디스플레이를 볼 때, 뒤쪽의 서브 디스플레이를 통해 원치 않는 노출이 불가피해진다. 따라서, 사용자는 개인정보와 사생활의 노출을 꺼리게 되고, 이를 막을 수 있는 기능의 필요성이 대두되게 된다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 양방향 디스플레이를 사용하는 경우 원치 않는 정보 혹은 사생활의 노출 문제점을 해결하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 낮은 전압에서도 뛰어난 특성을 발휘할 수 있는 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 양방향 디스플레이에서 사용되는 광 셔터를 투과도가 높은 물질로 형성함으로써, 에너지 전략에 크게 기인하여 저 전력, 저 코스트(cost)화를 실행하면서도 신뢰성이 높은 디스플레이 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 양방향 디스플레이 장치에서 사용되는 광 셔터의 기능을 활용하여 상기 광 셔터가 "온"상태에서 세련된 컬러와 컬러가 변화되는 과정의 환상적 상황을 보여줌으로써 제품의 고급화를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치의 특징은 양측면에 형성되어 출사되는 광을 디스플레이하는 제 1 디스플레이 창 및 제 2 디스플레이 창과, 상기 제 1 디스플레이 창 및 제 2 디스플레이 창 사이에 형성되어 양측 방향으로 동시에 광을 출사하는 양방향 디스플레이부와, 상기 양방향 디스플레이부의 적어도 일측에 이웃하게 위치하여 출사되는 광을 선택적으로 차단하는 광 셔터를 포함하여 구성되는데 있다.
이때, 상기 광 셔터는 제 1 디스플레이 창과 양방향 디스플레이부 사이 및 제 2 디스플레이 창과 양방향 디스플레이부 사이에 적어도 하나 이상 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 광 셔터는 액정 광 셔터 물질 및 전기변색물질 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 액정 광 셔터 물질은 콜레스테릭 액정, 카이럴 스멕틱 C액정, 및 네마틱 액정이고, 상기 전기변색물질은 무기 전기변색물질(inorganic ec material)과 유기 전기변색물질(organic ec material)을 포함하는 물질인 것이 바람직하다.
아울러 상기 광 셔터는 물질이 무기 전기변색물질인 경우는 졸겔법에 의한 스핀(spin) 코팅, 딥(dip) 코팅 및 스프레이(spray) 코팅법을 통해 구성되고, 유기 전기변색물질인 경우는 전기화학적 또는 화학적 합성을 통해 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치의 바람직한 실시예 에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치인 폴더형 휴대폰의 전체 구조를 나타낸 도면으로, 도 1(a)은 폴더형 휴대폰을 덮은 상태에서의 서브 디스플레이측 측면도이고, 도 1(b)은 폴더형 휴대폰을 연 상태에서의 메인 디스플레이측 측면도이다. 그리고 도 1(c)은 도 1(a)의 단면도이다.
도 1과 같이, 양측면에 형성되어 출사되는 광을 디스플레이하는 서브 디스플레이 창(10) 및 메인 디스플레이 창(20)과, 상기 서브 디스플레이 창(10) 및 메인 디스플레이 창(20) 사이에 형성되어 양측 방향으로 동시에 광을 출사하는 양방향 디스플레이부(30)와, 상기 양방향 디스플레이부(30)의 적어도 일측에 이웃하게 위치하여 출사되는 광을 선택적으로 차단하는 광 셔터(40)로 구성된다.
상기 광 셔터(40)는 서브 디스플레이 창(10)과 양방향 디스플레이부(30) 사이에 위치하는게 바람직하며, 그 형성 물질로는 콜레스테릭 액정, 카이럴 스멕틱 C액정, 및 네마틱 액정 등으로 이루어지는 액정 광 셔터와, 무기 전기변색물질(inorganic ec material)과 유기 전기변색물질(organic ec material)로 나누어지는 전기변색 물질 중 어느 하나로 형성된다.
이때, 상기 액정 광 셔터는 광 투과율이 최고 40%인데 반해, 전기변색 물질은 광 투과율이 80%이상으로 그 투과도가 액정 광 셔터에 비해 2배 이상 좋으며, 또한 소자의 동작 전압이 수 V(약 2V)로 매우 낮아 상기 광 셔터로 액정 광 셔터를 사용하는 것보다는 전기변색 물질을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
도 2 는 본 발명에 따른 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치에서 광 셔 터로 사용되는 전기변색 물질의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2와 같이, 상부측부터 투명한 유리 또는 수지로 형성되는 상부기판(50a)과, 상기 상부기판(50a) 하부에 ITO 전극으로 형성되는 상부전극(60a)과, 상기 상부전극(60a)의 하부에 위치하는 전기변색물질층(70)과, 상기 전기변색물질층(70)의 하부에 위치하는 액체 또는 고체 전해질층(80)과, 상기 액체 또는 고체 전해질층(80)의 하부에 위치하는 이온 스토리지층(90)과, 상기 이온 스토리지층(90)의 하부에 ITO 전극으로 형성되는 하부전극(60b)과, 상기 하부전극(60b)의 하부에 위치하여 투명한 유리 또는 플라스틱으로 형성되는 하부기판(50a)으로 구성된다.
이때, 상기 상부전극(60a) 및 하부전극(60b) 중 적어도 하나 이상이 2개 이상의 전극을 포함하며, 상기 상부전극(60a)이 하부전극(60b) 위에 위치되도록 구성된다.
또한 상기 상부전극(60a) 및 하부전극(60b)은 광 셔터(40)에 전압을 인가할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
예컨대, 상기 상부전극(60a) 및 하부전극(60b)은 유리, 수지 등의 투명기판(50a)(50b)에 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 이루어지는 도전층을 적층하여 형성할 수도 있고, 또한 공지의 액정 디스플레이 등에서 사용되고 있는 투명도전성 기판도 채용할 수 있다. 이때, 상기 투명도전성 기판은 통상적으로 무색 투명한 것을 사용하면 되고, 필요에 따라 유색 투명한 것을 사용할 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치에 서 광 셔터의 제조 공정을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상부기판(50a)과 하부기판(50b)의 일면에 패시브형의 매트릭스 구조를 이루도록 상부전극(60a)과 하부전극(60b)을 각각 코팅한다. 즉, 상부전극(60a)과 하부전극(60b)은 상기 상부기판(50a)과 하부기판(50b) 각각의 일면에 일측방향으로 긴 형상을 나타내는 다수의 패턴으로 형성되며, 그 상부전극(60a)은 하부전극(60b)과 상호 직교하는 방향으로 배치된다.
이어, 상기 상부전극(60a)의 하부에 상기 전기변색물질층(70)을 코팅한다.
이때, 상기 전기변색물질층(70)의 물질이 무기 전기변색물질인 경우는 졸겔법에 의한 스핀(spin) 코팅, 딥(dip) 코팅 및 스프레이(spray) 코팅법을 이용하여 전기변색물질층을 형성하고, 유기 전기변색물질인 경우는 전기화학적 또는 화학적 합성에 의한 제조방법을 이용하여 전기변색물질층(70)을 형성한다.
이후, 상기 상부전극(60a) 및 전기변색물질층(70)이 형성된 상부기판(50a)과 하부전극(60b)이 형성된 하부기판(50b)을 그 전극이 대향하는 방향으로 마주하게 하고, 스페이서를 사용하여 그 상부기판(50a)과 하부기판(50b)의 사이를 일정한 간격으로 이격시킨다.
이때, 상기 상부전극(60a) 및 하부전극(60b)은 전기변색물질층(70)의 색상 변화에 의해 생성되는 디스플레이 상이 이를 통해 서브 디스플레이 창(10) 또는 메인 디스플레이 창(20)에 보여지므로 투명해야 한다.
따라서, 상기 상부전극(60a) 및 하부전극(60b)의 물질로서 사용될 수 있는 투명한 전도체의 예로 산화인듐주석(ITO), 산화주석, 산화안티몬주석(ATO) 또는 기 타 투명한 금속 산화물이 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 금, 크롬 또는 플라티늄과 같은 금속 또는 금속 합금의 투명한 박막(이들 중 어느 하나가 보호 차단제, 예를 들면 이산화주석 또는 유도체, 이산화규소 또는 유도체, 또는 기타 전도성 중합체 및 이들의 유도체로 임의로 피복될 수 있고, 그 예로 폴리, 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤 및 폴리페닐렐비닐렌(PPV)을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다)을 들 수 있다. 또한 투명한 전도성 중합체는 저항률이 장치를 채색하기 위해 적당한 전류 흐름을 제공하기에 충분히 낮은 한, 전극으로서 단독으로 사용될 수도 있다. 그리고 투명한 금속 및 금속 산화물이 충전된 중합체, 예를 들면 폴리아크릴레이트 또는 폴리우레탄과 같은 경화성 중합체에 충전된 산화인듐주석 및 산화안티몬주석이 또한 사용될 수 있다. 이들 투명한 전도성 물질의 저항률은 종종 약 10 내지 3,000[Ω/square] 이다.
상기 전기변색물질층(70)은 상기 상부전극(60a)과의 전기변색물리층 계면 사이에서 주로 발생하며, 당해 경계면에서 환원 반응을 통해 색상 변화가 보여지게 된다. 또한 반대 반응인 산화는 활성층(80)(90)과 하부전극 사이의 계면 영역에서 주로 일어나는 것으로 산화 반응을 통해 투명해지게 된다.
즉, 상기 전기변색물질층(70)은 공지되어 있는 전기변색 물질, 예를 들면 산화텅스텐, 산화몰리브덴, 산화니오븀, 프러시안 블루(prussian blue), 산화이리듐과 산화니켈, 바이올로겐(viologen) 및 이들의 유도체뿐만 아니라, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리(이소나프탈렌), 폴리티오펜 및 희토류 디프탈로시아닌 착물을 포함하 는 전기변색 중합체 등이 있고, 이 중 WO3을 예로 하여 그 반응과 발광색을 디스플레이하면 아래의 반응식 1과 같다.
Figure 112004011838616-pat00001
여기서
Figure 112004011838616-pat00002
는
Figure 112004011838616-pat00003
Figure 112004011838616-pat00004
Figure 112004011838616-pat00005
또는
Figure 112004011838616-pat00006
이고, 0<x<1 이다.
상기 반응식 1과 같이, 전기 화학적인 산화 및 환원 반응을 통하여 물질의 전자상태 또는 구조를 변화시킴으로써, 물질의 색과 투과도가 투명 청색의 가역적으로 변화하는 현상을 보인다.
이와 같이, 전압소스(100)로부터 하부전극(60b)에 (+)전압이 인가되면 전기변색물질층(70)은 산화 반응을 통해 투명해지고, 전압소스(100)로부터 상부전극(60a)에 (-)전압이 인가되면 전기변색물질층(70)은 환원 반응을 통해 청색을 띠게 된다.
이와 같은 상태에서 상기 상부기판(50a)과 하부기판(50b)의 측면부 이격된 공간을 에폭시로 봉지하며, 이때 주입구를 만들어둔다.
그 다음, 상기 상부기판(50a)과 하부기판(50b)이 이루는 공간 내에 액체 또는 고체 전해질(electrolyte)을 주입하여 액체 또는 고체 전해질층(90)을 형성하고, 그 에폭시 사이에 위치하는 주입구를 봉지하여 제조공정을 완료한다.
이때, 상기 전해질로는 수용액형 전해질인 1M의 H2SO4 수용액, 1M의 LiOH 수용액, 1M의 LiClO4 수용액, 1M의 OH 수용액을 사용할 수 있으며, 상기 전기변색 물 질과 전해질은 당해 화학 기술분야에 공지되어 있는 물질 혼합법으로 혼합될 수도 있다.
따라서 상기 메인 디스플레이 창(20)과 서브 디스플레이 창(10) 사이에 전기변색소자로 형성된 광 셔터(40)는 이와 같은 전기 화학적인 산화 및 환원 반응을 통하여 폴더형 휴대폰에서 서브 디스플레이(10)를 볼 때는 "오프" 즉, 투명상태를 유지하고, 메인 디스플레이(20)를 볼 때는 반대편에서 볼 수 없게 "온" 즉, 청색 혹은 다른 진한색 상태를 만들어 주게 되어 서브 디스플레이 창(10)을 통해서는 메인 디스플레이 창(20)에 나타나는 정보가 투과되지 못하게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 양방향 디스플레이에 출사되는 광을 차단하는 광 셔터를 사용함으로써 원치 않는 정보 혹은 사생활의 노출 문제점을 해결할 수 있다.
둘째, 사용되는 광 셔터를 전기변색물질로 사용함으로써, 낮은 전압에서도 뛰어난 특성을 발휘할 수 있는 양방향 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
셋째, 양방향 디스플레이에서 사용되는 광 셔터를 투과도가 높은 전기변색물 질로 형성함으로써, 에너지 전략에 크게 기인하여 저 전력, 저 코스트(cost)화를 실행하면서도 신뢰성이 높은 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
넷째, 광 셔터로 이용하는 전기변색소자의 경우 색상의 세련미나 변색과정의 환상적인 특성은 제품의 고급화나 구매욕구 자극을 위한 좋은 효과를 나타내게 된다.
다섯째, 전기변색소자를 사용하는 광 셔터는 하나의 디스플레이 장치를 이용하여 양방향으로 디스플레이시키는 다양한 디스플레이 장치 등에 응용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 양측면에 형성되어 출사되는 광을 디스플레이하는 제 1 디스플레이 창 및 제 2 디스플레이 창과,
    상기 제 1 디스플레이 창 및 제 2 디스플레이 창 사이에 형성되어 양측 방향으로 동시에 광을 출사하는 양방향 디스플레이부와,
    상기 양방향 디스플레이부의 일측에 이웃하게 위치하여 출사되는 광을 전기 화학적인 산화 및 환원 반응을 통하여 선택적으로 차단하는 광 셔터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 셔터는
    제 1 디스플레이 창과 양방향 디스플레이부 사이 및 제 2 디스플레이 창과 양방향 디스플레이부 사이에 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광 셔터는 전기변색물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전기변색물질은 무기 전기변색물질(inorganic ec material)로 구성되며, 상기 광 셔터는 졸겔법에 의한 스핀(spin) 코팅, 딥(dip) 코팅 및 스프레이(spray) 코팅법을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 전기변색물질은 유기 전기변색물질(organic ec material)로 구성되며, 상기 광 셔터는 전기화학적 또는 화학적 합성을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 디스플레이부는 유기 EL 소자인 것을 특징으로 하는 광 셔터를 갖는 양방향 디스플레이 장치.
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