KR101636905B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

전기장에 의한 광의 흡수율이 조절되는 박막층을 이용한 디스플레이 장치에 관해 개시되어 있다. 개시된 디스플레이 장치는 기판상에 형성되며 인가되는 전기장에 따라 광의 흡수율이 변하는 박막층광과 이 박막층에 전기장을 인가하도록 마련되어 박막층에 인가되는 전기장을 변화시키는 전극을 포함한다.

Description

디스플레이 장치{Display device}
전기장에 의해 광의 흡수율이 조절되는 박막층을 적용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
기존의 디스플레이 장치는 주로 광의 투과성을 이용한다. 이러한 광의 투과성을 이용하는 디스플레이 장치는, 광의 투과성을 조절하는 트랜지스터가 투명해야 하며, 이로 인해 디스플레이 장치를 구성하는데 재료의 제약을 크게 받고 있다. 또한, 이러한 디스플레이 장치를 옥외 사용시 백라이트(backlight)가 충분히 밝지 않은 경우 사용이 불편하다.
전기장에 의해 광의 흡수율이 조절되는 박막층을 적용한 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 기판; 상기 기판상에 형성되며 인가되는 전기장에 따라 광의 흡수율이 변하는 박막층; 및 상기 박막층에 전기장을 인가하도록 마련되어, 상기 박막층에 인가되는 전기장을 변화시키는 전극;을 포함한다.
상기 박막층은 밴드갭 에너지가 1.7 eV 이하인 물질을 포함할 수 있다.
상기 박막층은 그레핀(grapheme) 또는 그레파이트(graphite) 층을 포함할 수 있다.
상기 박막층은 탄소 박막층을 포함할 수 있다.
상기 탄소 박막층은 그레핀(grapheme) 또는 그레파이트(graphite) 층을 포함할 수 있다.
상기 박막층과 상기 전극 사이에는 절연층이 더 구비될 수 있다.
상기 박막층 상에는 투명 보호층이 더 구비될 수 있다.
상기 전극은 미러로서 역할을 하는 금속 전극일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 기판; 상기 기판상에 형성되며 인가되는 전기장에 따라 광의 흡수율이 변하는 박막층; 상기 박막층에 전기장을 인 가하도록 마련되어, 상기 박막층에 인가되는 전기장을 변화시키는 전극; 상기 박막층과 상기 전극 사이의 절연층; 및 상기 박막층 상의 투명 보호층;을 포함할 수 있다.
상기 전극은 미러로서 역할을 하는 금속 전극일 수 있다.
상기 박막층 상에 컬러 필터를 더 구비할 수 있다.
상기 기판과 박막층 사이에 적어도 일부분이 불투명 물질로 된 구동 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 기판은 실리콘 기판이고, 상기 구동 회로는 적어도 일부분이 실리콘을 포함하는 불투명 물질로 형성될 수 있다.
전기장에 의해 광의 흡수율이 조절되는 박막층을 적용하여 광의 반사율을 조절하여 정보를 표시하므로 소자의 뒤쪽 편에 불투명한 소재를 사용하거나 불투명한 구성요소를 배치할 수 있다. 예를 들어 실리콘 기판을 사용할 수 있으며, 뒤쪽 편에 구동 회로를 배치할 수 있다. 이와 같이 구동 회로를 뒤쪽 편에 배치하면 디스플레이 장치의 테두리를 없앨 수 있어 디스플레이 장치를 간편하게 할 수 있다. 또한, 박막층으로 그레핀층이나 그레파이트층 등의 탄소 박막층을 적용하는 경우 저온 공정이 가능하므로 플렉시블 디스플레이(flexible display)에 적용이 용이하다. 또한, 광의 반사를 이용하기 때문에 옥외용 디스플레이 장치로 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 전기장에 의해 광의 흡수율이 조절되는 박막 층을 적용한 디스플레이 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장에 의해 광의 흡수율이 조절되는 박막층을 적용한 디스플레이 장치를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 기판(2), 기판(2) 상에 형성된 박막층(10) 및 상기 박막층(10)에 전기장을 인가하기 위해 마련된 전극(6)을 포함한다. 상기 박막층(10)과 전극(6) 사이에는 절연층(8)이 더 구비될 수 있다. 상기 박막층(10) 상에는 투명 보호층(12)이 더 구비될 수 있다.
상기 박막층(10)은 인가되는 전기장에 따라 광의 흡수율이 변하도록 마련된다. 상기 박막층은 밴드갭 에너지(bandgap energy)가 1.7 eV이하인 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 박막층은 그레핀(graphene) 또는 그레파이트(graphite) 등과 같은 탄소 박막층을 포함할 수 있다. 밴드갭 에너지가 약 1.7 eV 이하이면, R,G,B 파장을 모두 흡수할 수 있다. 반면에, 밴드갭 에너지가 약 1.7 eV 이상이면, R 파장을 흡수할 수 없다. 따라서, 상기 박막층을 밴드갭 에너지가 1.7 eV이하인 물질을 포함하도록 형성하면, 인가되는 전기장에 따라 광의 흡수율을 변화시킬 수 있다.
상기 박막층(10)은 인가되는 전기장의 세기에 따라, 입사되는 광을 흡수하거나, 입사되는 광을 투과 또는 반사시킨다.
따라서, 상기 전극(6)을 미러로서 역할을 하도록 마련하면, 박막층(10)을 투과한 광을 반사시킬 수 있으므로, 반사형 디스플레이 장치가 구현될 수 있다. 상기 전극(6)은 미러로서 역할을 하도록 금속 전극으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(6)은 알루미늄을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다.
상기 전극(6)은 게이트 전극으로서, 단위 전극당 하나의 픽셀을 구현하거나, 칼라 디스플레이시 단위 전극당 하나의 서브 픽셀을 구현하도록 2차원 어레이 구조로 형성될 수 있다.
상기와 같이 전극(6)을 미러로서 역할을 하도록 마련하여 반사형 디스플레이 장치를 구현 경우, 전극(6)이후의 뒤편 쪽은 투명할 필요가 없다.
따라서, 상기 전극(6)과 기판 사이에 디스플레이 장치를 픽셀별로 제어하기 위한 구동 회로(4)를 배치할 수 있다. 이때, 구동 회로(4)는 투명할 필요가 없으므로, 적어도 일부분이 불투명 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(2)은 실리콘 기판이고, 상기 구동 회로(4)는 적어도 일부분이 실리콘을 포함하는 불투명 물질로 형성될 수 있다.
한편, 상기 절연층(8)은 얇고 투명하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연층(8)은 산화 알루미늄을 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 상기 투명 보호층(12)은 유리로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판(2) 상에 박막층(10) 까지의 적층 구조를 형성한 다음, 투명한 유리를 붙이면 도 1의 디스플레이 장치가 얻어질 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 예를 들어, 다 음 과정을 통해 얻어질 수 있다.
먼저 구동 회로(4)를 기판(2) 예컨대, 실리콘 기판과 같은 불투명한 기판에 형성한다. 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 광의 흡수성을 조절함에 의해 반사율을 조절하여 디스플레이하므로, 구동 회로(4)가 불투명한 기판에 구현될 수 있다. 다음으로 상기 구동 회로(4)의 위에 게이트 전극으로서 전극(6)을 금속 예컨대, 알루미늄으로 형성한다. 상기 전극(6) 재료는 알루미늄으로 한정되는 것은 아니며 다양한 금속 재료를 사용할 수 있다. 상기 전극(6)은 상기 박막층층(10)에 전기장 인가 역할 뿐 아니라 반사 거울 역할을 겸하게 된다. 상기 전극(6) 상에 예컨대, 산화 알루미늄으로 절연층(8) 을 형성한다. 다음으로 상기 절연층(8) 상에 그레핀이나 그레파이트를 포함하는 물질로 된 박막층(10)을 형성하고 최종적으로 예컨대, 투명한 유리를 이용하여 보호층(12)을 형성한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 동작원리를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 왼쪽의 전극 부분(6a)에는 이 전극 부분(6a)에 대응하는 박막층 부분(10a)에 광을 투과 또는 반사하는 상태가 되도록 하는 전기장이 인가되는 전압을 걸어주고, 오른쪽 전극(6b)에는 이 전극(6b)에 대응하는 박막층 부분(10b)이 흡수 상태가 되는 전기장이 인가되도록 전압을 걸어준다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 흡수의 상태가 되면 반사되는 광이 사라져서 해당 박막층 부분(10b)은 검정색을 나타내게 되고, 투과 또는 반사 상태의 경우 광이 전극 부분(6a) 또는 박막층 부분(10a)을 통해서 반사되어서 밝은 색을 나타내게 된다.본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 두 가지 동작 모드가 구현된다. 투과 또는 반사의 경우 밝게 표시되며, 보호층(12)에 따라서는 하얗게 표시된다. 반대로 흡수 상태의 경우 검정색으로 표시된다. 이러한 두 가지 상태로 원하는 정보(그림 또는 글자)를 표시 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 두 동작 모드를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 동작 원리에 따라 디스플레이 장치를 위에서 보면 전극(6) 어레이의 각 전극 부분들이 디스플레이 장치의 단위 픽셀을 나타내며 상기 구동 원리에 따라 밝은 영역(L)과 어두운 영역(B)을 나타낸다. 따라서 도 1에 도시된 바와 같은 구조의 디스플레이 장치를 이용하면 흑백 전자종이 등을 구현할 수 있다.
도 4는 도 1의 디스플레이 장치에 칼라 필터가 더 부가되어 칼라 디스플레이를 구현하도록 된 실시예를 보여준다.
도 4에서는 도 1의 구조와는 다르게, 박막층(10)과 보호층(12) 사이에 칼라 필터(11)를 구비하여, 칼라 전자 종이 등의 디스플레이 장치를 구현할 수 있는 구조를 보여준다. 각 픽셀은 3개의 칼라 요소 즉, R,G,B 칼라 요소를 표시하거나 4개의 칼라 요소 즉, C(cyan),M(magenta),Y(yellow),K(black) 칼라 요소를 표시하도록 전극(6), 구동 회로(4) 및 칼라 필터(11) 등이 마련될 수 있다. 도 4에서는 예시적으로, 각 픽셀이 3개의 칼라 요소 즉, R,G,B 칼라 요소를 표시하도록 마련된 예를 보여준다.
한편, 도 1 및 도 4에서와 같은 디스플레이 장치를 실리콘 기판에 형성하면, 기존의 실리콘 공정을 활용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 박막층에서의 흡수나 투과 또는 반사 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 왼쪽 부분에 보여진 바와 같이, 박막층(10)을 이루는 물질 예컨대, 그래핀의 페르미 레벨(Fermi-level)이 디락 포인트(Dirac point)에 있는 경우모든 파장대의 광을 흡수 할 수 있다. 반면에, 도 5의 오른쪽 부분에 보여진 바와 같이, 전극(6)에 전압을 인가함에 의해 그래핀에 페르미 레벨이 디락 포인트로 부터 충분히 멀어지도록 예컨대, 약 2eV 정도 위 또는 아래에 있도록 전기장이 인가되면 광을 흡수하기 위한 캐리어(carrier)가 더 이상 없어지게 되고, 박막층(10)은 광을 흡수할 수 없게 된다. 따라서, 이 경우, 박막층(10)은 광을 투과 또는 반사하게 된다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장에 의해 광의 흡수율이 조절되는 박막층을 적용한 디스플레이 장치를 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 동작원리를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 두 동작 모드를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1의 디스플레이 장치에 칼라 필터가 더 부가되어 칼라 디스플레이를 구현하도록 된 실시예를 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 박막층에서의 흡수나 투과 또는 반사 동작을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2: 기판 4: 구동 회로
6: 전극 8: 절연층
10: 박막층 12: 보호층

Claims (19)

  1. 기판;
    상기 기판상에 형성되며 인가되는 전기장에 따라 광의 흡수율이 변하며, R,G,B 파장을 흡수하도록 밴드갭 에너지가 1.7eV 미만인 물질을 포함하는 박막층; 및
    상기 박막층에 전기장을 인가하도록 마련되어, 상기 박막층에 인가되는 전기장을 변화시키는 전극;을 포함하며,
    상기 박막층은 그레핀 또는 그레파이트 층을 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막층과 상기 전극 사이에는 절연층이 더 구비되는 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막층 상에는 투명 보호층이 더 구비되는 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극은 미러로서 역할을 하는 금속 전극인 디스플레이 장치.
  9. 기판;
    상기 기판상에 형성되며 인가되는 전기장에 따라 광의 흡수율이 변하며, R,G,B 파장을 흡수하도록 밴드갭 에너지가 1.7eV 미만인 물질을 포함하는 박막층;
    상기 박막층에 전기장을 인가하도록 마련되어, 상기 박막층에 인가되는 전기장을 변화시키는 전극;
    상기 박막층과 상기 전극 사이의 절연층; 및
    상기 박막층 상의 투명 보호층;을 포함하며,
    상기 박막층은 그레핀 또는 그레파이트 층을 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 전극은 미러로서 역할을 하는 금속 전극인 디스플레이 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1 항, 제 6 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 박막층 상에 컬러 필터를 더 구비하는 디스플레이 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판과 박막층 사이에 적어도 일부분이 불투명 물질로 된 구동 회로를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘 기판이고,
    상기 구동 회로는 적어도 일부분이 실리콘을 포함하는 불투명 물질로 형성된 디스플레이 장치.
  18. 제 1 항, 제 6 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판과 박막층 사이에 적어도 일부분이 불투명 물질로 된 구동 회로를 더 포함하는 디스플레이 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘 기판이고,
    상기 구동 회로는 적어도 일부분이 실리콘을 포함하는 불투명 물질로 형성된 디스플레이 장치.
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