KR102277167B1 - 표시 소자 - Google Patents

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Abstract

기판, 상기 기판 상에 배치되어 제 1 방향으로 연장되는 제 1 도전 라인, 상기 제 1 도전 라인 상에 배치되고 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 도전 라인으로 연장되는 제 2 도전 라인, 및 서로 교차되는 상기 제 1 도전 라인 및 상기 제 2 도전 라인 사이에 연결되는 화소부를 포함하는 표시 소자를 제공하되, 상기 화소부는 상기 제 1 도전 라인 상에 배치되는 선택 다이오드, 및 상기 선택 다이오드 상에 배치되는 표시층을 포함하고, 상기 표시층은 상전이(phase transition) 물질을 포함할 수 있다.

Description

표시 소자{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 소자에 관한 것으로, 상세하게는 상전이 물질을 이용한 표시 소자에 관한 것이다.
현대의 전자 기기에 있어서 디스플레이의 중요성과 관심은 날로 증가하고 있다. 그 중 대형 디스플레이와 고해상도 및 고속 반응을 갖는 초소형 디스플레이에 관한 관심은 지속적으로 증가하고 있으며, 그에 따라 많은 연구 개발이 진행되고 있다.
상전이 재료는 열, 빛 또는 전기적 자극과 같은 외부 자극에 대하여 결정상(crystalline) 또는 비정질상(amorphous)과 같이 급격한 상전이(phase transition)가 이루어진다. 상전이 재료는 상(phase)의 변화에 있어, 그 상들의 광학적 특성의 차이에 의해 광학 재료로서의 발전 가능성을 갖고 있다. 이러한 상전이 재료를 이용하여 디스플레이 소자를 제작할 경우, 각 상에서의 굴절률 차이와 각 층의 두께에 의해 소자의 광학적 투과성 및 반사특성을 조절할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상전이 물질을 포함하는 표시 소자를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 고해상도를 갖는 표시 소자를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 표시 소자는 기판, 상기 기판 상에 배치되어 제 1 방향으로 연장되는 제 1 도전 라인, 상기 제 1 도전 라인 상에 배치되고 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 도전 라인으로 연장되는 제 2 도전 라인, 및 서로 교차되는 상기 제 1 도전 라인 및 상기 제 2 도전 라인 사이에 연결되는 화소부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 화소부는 상기 제 1 도전 라인 상에 배치되는 선택 다이오드, 및 상기 선택 다이오드 상에 배치되는 표시층을 포함할 수 있다.
일 실시에에 따르면, 상기 표시층은 상전이(phase transition) 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 소자는 각각의 화소부가 수직 방향으로 단순 적층된 구조를 가져 구조의 단순화 및 공정의 간소화에 기여할 수 있다. 이에 따라, 표시 소자는 각각의 화소부를 구성하는 데에 필요한 면적이 작기 때문에, 매우 높은 직접도를 구현할 수 있으며 초고해상도의 표시 소자 구성이 용이하다. 또한, 각각의 화소부를 구성하는 구성 요소들이 수직으로 적층됨에 따라, 표시 소자 내에서 표시층이 차지하는 면적, 즉, 개구율이 높을 수 있다. 이로 인해, 표시 소자의 점멸비(on/off ratio)가 증가할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 소자의 일부를 개략적을 도시하는 회로도이다.
도 2는 도 1의 표시 소자의 일부를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 개념이 어떤 적합한 환경에서 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 어떤 면(또는 층)이 다른 면(또는 층) 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 면(또는 층) 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 면(또는 층)이 개재될 수도 있다.
본 명세서의 다양한 실시예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 다양한 영역, 면들(또는 층들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 면들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 면(또는 층)을 다른 영역 또는 면(또는 층)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에서의 제 1 면으로 언급된 면이 다른 실시예에서는 제 2 면으로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시예는 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 평면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 소자의 일부를 개략적을 도시하는 회로도이다.
도 1을 참조하면, 표시 소자는 복수의 제 1 도전 라인들(21), 제 2 도전 라인들(22) 및 화소부들(30)을 포함할 수 있다. 제 1 도전 라인들(21)과 제 2 도전 라인들(22)은 서로 교차한다. 복수의 화소부들(30)은 2차원적으로 배열될 수 있다. 화소부들(30)은 서로 교차하는 제 1 도전 라인들(21)과 제 2 도전 라인들(22)의 사이에 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 화소부들(30)의 각각은 선택 다이오드(31) 및, 선택 다이오드(31)에 전기적으로 연결된 가변 저항 소자(33)를 포함할 수 있다. 더 상세하게는, 선택 다이오드(31)의 일단은 가변 저항 소자(33)에 전기적으로 연결되며, 선택 다이오드(31)의 타단은 제 1 도전 라인(21)에 전기적으로 연결될 수 있다. 가변 저항 소자(33)는 상전이 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가변 저항 소자(33)는 GeSb, InSb, Sb2Te3, GeTe 또는 Sb-Se를 포함하는 2원계 물질을 포함할 수 있다. 또는, 가변 저항 소자(33)는 GST(Ge2Sb2Te5), AST(As-Sb-Te), Se-Sb-Te, GeSb2Te4 또는 SiSbTe를 포함하는 3원계 물질을 포함할 수 있다. 또는, 가변 저항 소자(33)는 AgInSbTe, (GeSn)SbTe, GeSb(SeTe) 또는 Si-Ge-Sb-Te를 포함하는 4원계 물질을 포함할 수 있다. 가변 저항 소자(33)는 도 2에서 설명할 표시층에 해당할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 선택 다이오드(31) 및 가변 저항 소자(33) 사이에 브릿지 전극(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 브릿지 전극(미도시)은 선택 다이오드(31) 및 가변 저항 소자(33)를 전기적으로 연결해주는 브릿지(bridge)로써 제공될 수 있다.
제 1 도전 라인(21)에 순방향의 바이어스(forward bias)가 인가되어 선택 다이오드(31)를 작동시킬 수 있다. 이때, 제 2 도전 라인(22)에 전압을 인가하여 가변 저항 소자(33)에 전류가 흐르도록 할 수 있다. 가변 저항 소자(33)에 흐르는 전류의 양에 따라, 가변 저항 소자(33)의 상(phase)이 변할 수 있다. 가변 저항 소자(33)은 메모리 효과를 가질 수 있다. 제 1 도전 라인(21)에 역방향의 바이어스(reverse bias)가 인가되면, 가변 저항 소자(33)에 전류가 흐르는 전류가 차단될 수 있다. 이때, 가변 저항 소자(33)는 변화된 상(phase)을 유지하게 된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 상전이 표시 소자는 능동 매트릭스(active matrix) 방식으로 구동되지 않아도 해당 프래임 동안 영상 정보를 유지할 수 있다.
도 2는 도 1의 표시 소자의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 기판(10)이 제공된다. 기판(10)은 투명 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(10)은 유리 또는 투명 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 이와는 다르게, 기판(10)은 불투명 기판을 포함할 수도 있다. 도시하지는 않았지만, 필요에 따라 기판(10)은 그의 상에 절연물질로 이루어진 버퍼층 등을 포함할 수도 있다.
기판(10) 상에 적어도 하나의 제 1 도전 라인(21)이 배치될 수 있다. 상세하게는, 기판(10) 상에 복수의 제 1 도전 라인들(21)이 배열될 수 있다. 예를 들어, 제 1 도전 라인들(21)은 기판(10)과 평행한 제 1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제 1 도전 라인들(21)은 기판(10)과 평행하고, 제 1 방향(D1)과 수직한 제 2 방향(D2)으로 상호 이격될 수 있다. 제 1 도전 라인들(21)은 후술되는 선택 다이오드(31)의 하부 전극으로 이용될 수 있다. 제 1 도전 라인들(21)은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 도전 라인들(21)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 금속 박막을 포함할 수 있다. 이와는 다르게, 제 1 도전 라인들(21)은 불투명 전도성 물질을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 도전 라인들(21)은 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt) 또는 이들의 화합물과 같이 반사 전극에 사용되는 벌크 금속을 포함할 수 있다.
제 1 도전 라인들(21) 상에 적어도 하나의 제 2 도전 라인(22)이 배치될 수 있다. 상세하게는, 제 1 도전 라인들(21) 상에 복수의 제 2 도전 라인들(22)이 배열될 수 있다. 예를 들어, 제 2 도전 라인들(22)은 제 1 도전 라인들(21)과 교차하는 제 2 방향(D2)으로 연장될 수 있으며, 이때, 제 2 도전 라인들(22)이 연장되는 제 2 방향(D2)은 기판(10)과 평행할 수 있다. 제 2 도전 라인들(22)은 제 1 방향(D1)으로 상호 이격될 수 있다. 제 2 도전 라인들(22)은 제 1 도전 라인들(21)로부터 제 1 및 제 2 방향(D1, D2)과 수직한 제 3 방향(D3)으로 이격될 수 있다. 제 2 도전 라인들(22)은 후술되는 표시층(33)의 상부 전극으로 이용될 수 있다. 제 2 도전 라인들(22)은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 도전 라인들(22)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 금속 박막을 포함할 수 있다.
제 1 도전 라인들(21)과 제 2 도전 라인들(22)이 교차하는 각 지점에 화소부들(30)이 배치될 수 있다. 각각의 화소부(30)는 제 1 도전 라인(21) 및 제 2 도전 라인(22)을 전기적으로 연결할 수 있다. 각각의 화소부(30)는 제 1 도전 라인(21) 및 제 2 도전 라인(22)으로부터 전기적 신호를 받아 색을 표시할 수 있으며, 표시 소자의 단위 화소(unit pixel)로 작동할 수 있다. 각각의 화소부(30)는 순차적으로 적층되는 선택 다이오드(31), 및 표시층(33)을 포함할 수 있다.
선택 다이오드(31)는 제 1 반도체 패턴(31a) 및 제 2 반도체 패턴(31b)을 포함할 수 있다. 제 1 반도체 패턴(31a) 및 제 2 반도체 패턴(31b)은 n-타입 또는 p-타입 중 어느 하나를 갖되, 서로 다른 타입일 수 있다. 선택 다이오드(31)는 후술되는 표시층(33)을 지나는 전하의 흐름을 선택적으로 제어하는 선택 소자로 작동할 수 있다. 예를 들어, 선택 다이오드(31)는 제 1 도전 라인(21) 및 제 2 도전 라인(22)에 인가되는 전압의 방향에 따라 전류를 선택적으로 통과시킴으로써, 해당되는 화소부(30)가 선택되도록 할 수 있다.
선택 다이오드(31) 상에 표시층(33)이 배치될 수 있다. 표시층(33)은 전기적 신호 또는 열을 소스로 상전이(phase transition)를 일으키는 상전이 물질을 포함할 수 있다. 상전이 물질은 전압의 인가에 따라, 그의 상(phase)이 변할 수 있다. 예를 들어, 상전이 물질은 전류에 의한 열, 또는 전압에 의하여 결정상(crystalline) 또는 비정질상(amorphous)으로 변환할 수 있으며, 상전이 물질의 상에 따라, 표시층(33)의 굴절률, 투과율 및 색이 바뀔 수 있다. 예를 들어, 표시 소자의 기판(10) 아래에 백 라이트(back light)가 배치될 수 있으며, 상기 백 라이트로부터 발광된 빛은 표시층(33)을 통과하며 표시층(33)의 상(phase)에 따라 그의 세기 및 파장이 바뀔 수 있다. 표시층(33)은 GeSb, InSb, Sb2Te3, GeTe 또는 Sb-Se를 포함하는 2원계 물질을 포함할 수 있다. 또는, 표시층(33)은 GST(Ge2Sb2Te5), AST(As-Sb-Te), Se-Sb-Te, GeSb2Te4 또는 SiSbTe를 포함하는 3원계 물질을 포함할 수 있다. 또는, 표시층(33)은 AgInSbTe, (GeSn)SbTe, GeSb(SeTe) 또는 Si-Ge-Sb-Te를 포함하는 4원계 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 화소부(30)는 선택 다이오드(31) 및 표시층(33) 사이에 배치되는 브릿지 전극(32)을 더 포함할 수도 있다. 브릿지 전극(32)은 선택 다이오드(31)의 상부 전극, 및 표시층(33)의 하부 전극으로 이용될 수 있다. 브릿지 전극(32)은 투명 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 브릿지 전극(32)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide) 또는 금속 박막을 포함할 수 있다. 브릿지 전극(32)은 선택 다이오드(31) 및 표시층(33)을 전기적으로 연결해주는 브릿지(bridge)로써 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 소자는 각각의 화소부가 수직 방향으로 단순 적층된 구조를 가져 구조의 단순화 및 공정의 간소화에 기여할 수 있다. 이에 따라, 표시 소자는 각각의 화소부를 구현하기 위하여 필요한 면적이 작기 때문에, 매우 높은 직접도를 구현할 수 있으며 초고해상도의 표시 소자를 구성할 수 있다. 또한, 각각의 화소부를 구성하는 구성 요소들이 수직으로 적층됨에 따라, 표시 소자 내에서 표시층 차지하는 면적, 즉, 개구율이 높을 수 있다. 이로 인해, 표시 소자의 점멸비(on/off ratio)가 증가할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 기판 21: 제 1 도전 라인
22: 제 2 도전 라인 31: 선택 다이오드
32: 브릿지 전극 33: 표시층

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되어 제 1 방향으로 연장되는 제 1 도전 라인들;
    상기 제 1 도전 라인들 상에 배치되고 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장되는 제 2 도전 라인들; 및
    서로 교차되는 상기 제 1 도전 라인들 및 상기 제 2 도전 라인들의 교차점들에 제공되어, 각각이 대응되는 하나의 상기 제 1 도전 라인과 하나의 상기 제 2 도전 라인에 연결되는 화소부들을 포함하되,
    상기 화소부들 각각은:
    상기 제 1 도전 라인 상에 배치되어, 상기 제 1 도전 라인에 전기적으로 연결되는 선택 다이오드; 및
    상기 선택 다이오드 상에 배치되어, 상기 제 2 도전 라인에 전기적으로 연결되는 표시층을 포함하고,
    상기 표시층은 상전이(phase transition) 물질을 포함하는 표시 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 다이오드는 제 1 반도체 패턴 및 제 2 반도체 패턴을 포함하되,
    상기 제 1 반도체 패턴과 상기 제 2 반도체 패턴은 n-타입 또는 p-타입 중 어느 하나를 갖고,
    상기 제 1 반도체 패턴과 상기 제 2 반도체 패턴은 서로 다른 타입인 표시 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전 라인 및 상기 제 2 도전 라인 사이에 흐르는 전류 펄스의 양 및 시간에 따라, 상기 표시층의 굴절률, 투과율 또는 색이 변화하는 표시 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상전이 물질은 GeSb, InSb, Sb2Te3, GeTe 또는 Sb-Se를 포함하는 2원계 물질, GST(Ge2Sb2Te5), AST(As-Sb-Te), Se-Sb-Te, GeSb2Te4 또는 SiSbTe를 포함하는 3원계 물질, 또는 AgInSbTe, (GeSn)SbTe, GeSb(SeTe) 또는 Si-Ge-Sb-Te를 포함하는 4원계 물질을 포함하는 표시 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 투명 기판을 포함하는 표시 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 도전 라인은 투명 전도성 포함하는 표시 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 도전 라인은 반사 금속을 포함하고,
    상기 제 2 도전 라인은 투명 전도성 물질을 포함하는 표시 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택 다이오드와 상기 표시층 사이에 배치되는 브릿지 전극을 더 포함하는 표시 소자.
  9. 일 방향으로 연장되는 제 1 도전 라인들;
    상기 제 1 도전 라인들 상에서 상기 제 1 도전 라인들과 교차하도록 연장되는 제 2 도전 라인들; 및
    상기 제 1 도전 라인들과 상기 제 2 도전 라인들의 교차점들 각각에 배치되는 화소부들을 포함하되,
    상기 화소부들 각각은 상기 제 1 도전 라인의 하나와 상기 제 2 도전 라인의 하나 사이에서 직렬로 연결되는 선택 다이오드, 브릿지 전극 및 표시층을 포함하고,
    상기 표시층은 상기 제 1 도전 라인의 하나와 상기 제 2 도전 라인의 하나 사이에서 상기 선택 다이오드로부터 인가되는 순방향 바이어스에 의해 상이 변화하는 표시 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 선택 다이오드는 서로 다른 타입의 제 1 반도체 패턴 및 제 2 반도체 패턴을 포함하고,
    상기 표시층은 상전이(phase transition) 물질을 포함하는 표시 소자.
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