KR102462280B1 - 양방향 투명 표시장치 - Google Patents

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Abstract

양방향 투명 표시장치가 개시된다. 상기 양방향 투명 표시장치는, 발광 영역과 투명 영역을 포함하는 부화소 영역들을 포함한다. 상기 발광 영역에는, 회로기판, 색 필터, 투명 캐소드, 발광소자, 광학필터가 배치된다.
상기 색 필터는, 제1 파장대의 빛을 투과시키고 그 외의 나머지 빛을 흡수한다. 상기 광학필터는, 유전체층들과 금속층들이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 상기 제1 파장대의 빛과 상이한 제2 파장대의 빛을 투과시켜 시인 측의 반대편으로 빛을 출사하며, 그 외의 나머지 빛을 상기 색 필터 측으로 반사시켜 시인 측으로 출사시킨다.

Description

양방향 투명 표시장치{BIDIRECTIONAL TRANSPARENT DISPLAY DEVICE}
발명은 양방향 투명 표시장치에 관한 것이다.
표시장치(display device)는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치이다. 정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD: liquid crystal display)와, 유기발광다이오드 표시장치(OLED: organic light emitting diode display device)가 표시장치로 주로 활용되고 있다.
최근에는 사용자가 표시장치를 투과해 이미지가 표시되는 시인 측의 반대편(이하, '뒤편'이라 한다)에 위치한 사물 또는 이미지를 볼 수 있는 투명 표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 투명 표시장치는 공간 활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다.
도 5에는, 일방향 투명 표시장치(1)의 모식적인 단면도가 도시되어 있다. 도 5의 일방향 투명 표시장치(1)는, 부화소 영역들(SPX-R, SPX-G, SPX-B)을 포함하며, 각 부화소 영역들(SPX-R, SPX-G, SPX-B)에는 적색, 녹색, 청색이 구현되는 발광 영역들(R, G, B)과 투명 영역들(T)이 구비된다.
발광 영역들(R, G, B)에는 상부 투명 기판(UG) , 하부 투명 기판(LG) , 회로기판들(CP), 색 필터(CF), 봉지막(EC), 투명 캐소드(TC), 발광소자들(WO), 반사 애노드들(RA)이 배치된다. 회로기판들(CP)은 상부 투명 기판(UG) 과 하부 투명 기판(LG) 의 사이에 배치된다. 색 필터들(R-CF, G-CF, B-CF)은 상부 투명 기판(UG) 과 회로기판들(CP)의 사이에 배치된다. 투명 캐소드(CP)는 색 필터부들(R-CF, G-CF, B-CF)와 회로기판들(CP)의 사이에 배치된다. 발광소자들(WO)은 투명 캐소드(CP)와 회로기판들(CP)의 사이에 배치된다. 반사 애노드(RA)들은 발광소자들(WO)과 회로기판들(CP)의 사이에 배치된다. 봉지막(EC)은 상부 투명 기판(UG)과 투명 캐소드(TC)의 사이에 채워질 수 있다. 투명 영역들(T)에는 상부 투명 기판(UG) , 하부 투명 기판(LG) , 투명 캐소드(TC)가 구비될 수 있다.
도 5의 일방향 투명 표시장치(1)는, 하나의 부화소 영역(SPX-R, SPX-G, SPX-B)을 발광 영역(R, G, B)과 투명 영역(T)으로 나누는 구조로, 발광 영역(R, G, B)에는 발광소자들(WO)과 구동 박막 트랜지스터(미도시)를 포함하는 회로기판(CP)이 배치되어 이미지 또는 정보가 표시되지만, 투명 영역(T)에는 투명 층들 만이 배치되므로, 뒤편의 배경을 볼 수 있다.
도 5의 일방향 투명 표시장치(1)는 하나의 부화소 영역(SPX-R, SPX-G, SPX-B)을 발광 영역(R, G, B)과 투명 영역(T)으로 나누는 구조로, 이미지 또는 정보를 나타내는 시인 측의 휘도와 뒤편의 배경을 볼 수 있는 투명도가 서로 트레이트 오프(trade off) 관계에 있다.
도 5의 일방향 투명 표시장치(1)의 경우, 발광 영역들(R, G, B)에는 발광소자들(WO)로부터 반사 애노드(RA) 측으로 출사된 백색광을 시인 측으로 반사시키는 반사 애노드(RA)가 존재하므로, 사용자는 시인 측에서만 이미지 또는 정보를 시인할 수 있을 뿐이고, 뒤편에서는 도 5의 일방향 투명 표시장치(1)에서 생성되는 이미지 또는 정보를 시인할 수 없다.
발명은, 양방향 투명 표시장치를 제공하고자 한다.
발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
양방향 투명 표시장치는, 발광 영역과 투명 영역을 포함하는 부화소 영역들을 포함한다. 상기 발광 영역에는, 회로기판, 색 필터, 투명 캐소드, 발광소자, 광학필터가 배치된다.
상기 회로기판은 구동 박막 트랜지스터를 포함한다. 상기 색 필터는, 제1 파장대의 빛을 투과시키고 그 외의 나머지 빛을 흡수한다. 상기 투명 캐소드는, 상기 회로기판과 상기 색 필터의 사이에 배치된다. 상기 발광소자는, 상기 회로기판과 상기 투명 캐소드의 사이에 배치된다. 상기 광학필터는, 상기 회로기판과 상기 발광소자의 사이에 배치된다.
상기 광학필터는, 유전체층들과 금속층들이 교대로 배치된 구조를 포함하며, 상기 제1 파장대의 빛과 상이한 제2 파장대의 빛을 투과시키고, 그 외의 나머지 빛을 상기 색 필터 측으로 반사시킨다.
상기 광학필터는, 제1 금속층, 제2 금속층, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층의 사이에 배치된 제1 유전체층, 및 상기 제2 금속층과 상기 발광소자의 사이에 배치된 제2 유전체층을 포함한다.
일 실시예에 따른 양방향 투명 표시장치에서, 상기 제2 금속층이 애노드로 사용될 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 양방향 투명 표시장치는, 상기 발광소자와 상기 광학필터의 사이에 배치된 투명 애노드를 더 포함한다. 구체적으로, 상기 투명 애노드는 상기 발광소자와 상기 제2 유전체층의 사이에 배치된다. 이 때, 상기 제2 금속층은 애노드로 사용되지 않는다.
상기 발광소자는, 상기 색 필터 측과 상기 광학필터 측으로 각각 빛을 출사한다. 상기 부화소 영역들은, 적색 화소 영역, 녹색 화소 영역, 및 청색 화소 영역으로 구분될 수 있다.
상기 적색 화소 영역은, 상기 색 필터에서 출사된 빛이 적색으로 구현될 수 있으며, 상기 광학필터에서 출사된 빛이 청색으로 구현될 수 있다.
상기 녹색 화소 영역은, 상기 색 필터에서 출사된 빛이 녹색으로 구현될 수 있으며, 상기 광학필터에서 출사된 빛이 적색으로 구현될 수 있다.
상기 청색 화소 영역은, 상기 색 필터에서 출사된 빛이 청색으로 구현될 수 있으며, 상기 광학필터에서 출사된 빛이 녹색으로 구현될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
발명은, 기존의 일방향 투명 표시장치 대비 실질적으로 동등한 수준의 휘도를 유지하면서, 시인 측과 시인 측의 반대편으로 이미지 또는 정보를 표시할 수 있는 양방향 투명 표시장치를 제공할 수 있다.
발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은, 화소의 모식도이다.
도 2는, 일 실시예에 따른 양방향 투명 표시장치의 모식적인 단면도이다.
도 3은, 도 2의 양방향 투명 표시장치에 사용된 광학필터의 모식도이다.
도 4는, 다른 실시예에 따른 양방향 투명 표시장치의 모식적인 단면도이다.
도 5는, 일방향 투명 표시장치의 모식적인 단면도이다.
발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시형태들과 실험예들을 참조하면 명확해질 것이다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다.
또한, 발명은 이하에서 개시되는 내용에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하에서 개시되는 내용은 발명의 개시가 완전하도록 하며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이고, 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함하는(including)", "가진(having)" 이라고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참고하여, 발명에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
표시장치는, 이미지 또는 정보를 표시하는 표시영역과 표시영역을 둘러싸고 있는 비표시 영역을 포함한다. 비표시 영역은 사용자가 이미지 또는 정보를 시인할 수 없는 영역이다. 표시영역에는 복수 개의 화소(PX)가 배치된다.
도 1은, 화소(PX)의 모식도이다. 도 1을 참조하면, 화소(PX)는 복수의 부화소 영역들(SPX-R, SPX-G, SPX-B)을 포함한다. 부화소 영역들(SPX-R, SPX-G, SPX-B)은, 적색 화소 영역(SPX-R), 녹색 화소 영역(SPX-G), 청색 화소 영역(SPX-B)으로 구분될 수 있으며, 각 부화소 영역들(SPX-R, SPX-G, SPX-B)에는 발광 영역(R, G, B)과 투명 영역(T)이 배치된다. 구체적으로, 적색 화소 영역(SPX-R)에는, 적색 발광 영역(R)과 투명 영역(T)이 배치되며, 녹색 화소 영역(SPX-G)에는 녹색 발광 영역(G)과 투명 영역(T)이 배치되고, 청색 화소 영역(SPX-B)에는, 청색 발광 영역(B)과 투명 영역(T)이 배치된다.
도 2는, 일 실시예에 따른 양방향 투명 표시장치(100)의 모식적인 단면도로, 도 1의 II-II' 선의 모식적인 단면도이다. 도 3은, 도 2의 양방향 투명 표시장치(100)에 사용된 광학필터의 모식도이다.
도 2의 양방향 투명 표시장치(100)는, 부화소 영역들(SPX-R, SPX-G, SPX-B)을 포함하며, 부화소 영역들(SPX-R, SPX-G, SPX-B)에는 발광 영역(R, G, B)과 투명 영역(T)이 구비된다.
도 2의 양방향 투명 표시장치(100)는, 상부 투명 기판(UG) , 하부 투명 기판(LG) , 회로기판들(CP), 색 필터들(CF: R-CF, G-CF, B-CF), 봉지막(EC), 투명 캐소드(TC), 발광소자들(WO), 광학필터들(B-TRL, R-TRL, G-TRL)을 포함한다.
발광 영역들(R, G, B)에는 상부 투명 기판(UG) , 하부 투명 기판(LG) , 회로기판들(CP), 색 필터들(CF: R-CF, G-CF, B-CF), 봉지막(EC), 투명 캐소드(TC), 발광소자들(WO), 광학필터들(B-TRL, R-TRL, G-TRL)이 배치된다. 회로기판들(CP)은 상부 투명 기판(UG) 과 하부 투명 기판(LG) 의 사이에 배치된다. 색 필터들(R-CF, G-CF, B-CF)은 상부 투명 기판(UG) 과 회로기판들(CP)의 사이에 배치된다. 투명 캐소드(CP)는 색 필터들(R-CF, G-CF, B-CF)과 회로기판들(CP)의 사이에 배치된다. 발광소자들(WO)은 투명 캐소드(CP)와 회로기판들(CP)의 사이에 배치된다. 광학필터들(B-TRL, R-TRL, G-TRL)은 발광소자들(WO)과 회로기판들(CP)의 사이에 배치된다. 봉지막(EC)은 상부 투명 기판(UG) 과 투명 캐소드(TC)의 사이에 채워질 수 있다.
상부 투명 기판(UG) 과 하부 투명 기판(LG) 은 각각, 예를 들어, 유리 기판 또는 투명 고분자 기판일 수 있다.
회로 기판들(CP)은, 스캔 라인(미도시), 스캔 라인(미도시)과 교차 배열된 데이터 라인(미도시), 적어도 2개의 스위치 박막 트랜지스터들(미도시), 적어도 하나의 구동 박막 트랜지스터(미도시) 및 캐패시터(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(미도시)는, 스캔 라인(미도시)과 데이터 라인(미도시)에 연결되어, 스캔 라인(미도시)에 입력되는 스위칭 전압에 따라 데이터 라인(미도시)에서 입력되는 데이터 전압을 구동 박막 트랜지스터(미도시)로 전송할 수 있다. 구동 박막 트랜지스터(미도시)는, 전원 라인(미도시)과 캐패시터(미도시)에 연결되어 캐패시터(미도시)에 저장된 전압과 문턱 전압의 차이의 제곱에 비례하는 출력 전류를 발광소자(WO)로 공급할 수 있다.
색 필터들(R-CF, G-CF, B-CF)은, 제1 파장대의 빛을 투과시키고 그 외의 나머지 빛을 흡수한다. 색 필터들(R-CF, G-CF, B-CF)은, 소정의 색소(예를 들어, 적색 필터(R-CF) 형성 시에는 적색 안료, 녹색 필터(G-CF) 형성 시에는 녹색 안료, 청색 필터(B-CF) 형성 시에는 청색 안료 등), 감광성 수지 및 단파장 흡수 광개시제를 포함하는 코팅액을 상부 투명 기판(UG) 의 일면 상에 도포하고, 후속하여, 노광 공정, 베이킹 공정, 현상 공정 등을 거쳐 얻어질 수 있다.
적색 필터(R-CF)는 적색 파장대의 빛 만을 투과시키며, 예를 들어, 녹색 파장대와 청색 파장대의 빛을 흡수한다. 적색 필터(R-CF)에는, 적색 안료가 포함된다. 적색 안료는, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, C.I. 피그먼트 레드 177, C.I. 피그먼트 레드 254, C.I. 피그먼트 레드 7, C.I. 피그먼트 레드 9, C.I. 피그먼트 레드 14, C.I. 피그먼트 레드 41, C.I. 피그먼트 레드 81, C.I. 피그먼트 레드 97, C.I. 피그먼트 레드 122, C.I. 피그먼트 레드 123, C.I. 피그먼트 레드 146, C.I. 피그먼트 레드 149, C.I. 피그먼트 레드 155, C.I. 피그먼트 레드 166, C.I. 피그먼트 레드 168, C.I. 피그먼트 레드 169, C.I. 피그먼트 레드 176, C.I. 피그먼트 레드 178, C.I. 피그먼트 레드 180, C.I. 피그먼트 레드 184, C.I. 피그먼트 레드 185, C.I. 피그먼트 레드 187, C.I. 피그먼트 레드 192, C.I. 피그먼트 레드 200, C.I. 피그먼트 레드 220, C.I. 피그먼트 레드 223, C.I. 피그먼트 레드 224, C.I. 피그먼트 레드 226, C.I. 피그먼트 레드 227, C.I. 피그먼트 레드 228, C.I. 피그먼트 레드 240, C.I. 피그먼트 레드 242, C.I. 피그먼트 레드 246, C.I. 피그먼트 레드 255, C.I. 피그먼트 레드 264, C.I. 피그먼트 레드 270, C.I. 피그먼트 레드 272, C.I. 피그먼트 레드 273, C.I. 피그먼트 레드 276 또는 C.I. 피그먼트 레드 277 등일 수 있다.
녹색 필터(G-CF)는 녹색 파장대의 빛 만을 투과시키며, 예를 들어, 적색 파장대와 청색 파장대의 빛을 흡수한다. 녹색 필터(G-CF)에는, 녹색 안료가 포함된다. 녹색 안료는, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, C.I. 피그먼트 그린 7 또는 C.I. 피그먼트 그린 PG36 등의 프탈로시아닌계 화합물일 수 있다.
청색 필터(B-CF)는 청색 파장대의 빛 만을 투과시키며, 예를 들어, 적색 파장대와 녹색 파장대의 빛을 흡수한다. 청색 필터(B-CF)에는, 청색 안료가 포함된다. 청색 안료는, 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, C.I. 피그먼트 블루 15, C.I. 피그먼트 블루 15:1, C.I. 피그먼트 블루 15:2, C.I. 피그먼트 블루 15:3, C.I. 피그먼트 블루 15:4, C.I. 피그먼트 블루 15:6, C.I. 피그먼트 블루 16, C.I. 피그먼트 블루 22, C.I. 피그먼트 블루 60, 또는 C.I. 피그먼트 블루 64 등일 수 있다.
투명 캐소드(TC)는, 투명한 도전성 물질로 구성될 수 있다. 투명 도전성 물질은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO), 안티몬 주석산화물(antimony Tin Oxide: ATO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide) 등이 투명 도전성 물질로 사용될 수 있다.
발광소자들(WO)은, 색 필터들(R-CF, G-CF, B-CF) 측과 광학필터들(B-TRL, R-TRL, G-TRL) 측으로 각각 빛을 출사한다. 발광소자들(WO)은, 예를 들어, 유기 발광소자일 수 있다. 유기 발광소자는, 광학필터들(B-TRL, R-TRL, G-TRL)에서 투명 캐소드(TC)의 방향으로, 정공수송층(미도시), 발광물질층(미도시), 전자수송층(미도시)이 순서대로 적층된 구조를 가질 수 있으며, 경우에 따라서는, 광학필터들(B-TRL, R-TRL, G-TRL)과 정공수송층(미도시)의 사이에 정공주입층(미도시)을 포함할 수도 있고, 전자수송층(미도시)과 투명 캐소드(TC)의 사이에 전자주입층(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 유기 발광소자에서 발광되는 빛은 백색광일 수 있으며, 유기 발광소자는 백색광을 색 필터들(R-CF, G-CF, B-CF) 측과 광학필터들(B-TRL, R-TRL, G-TRL) 측으로 각각 출사한다.
광학필터들(B-TRL, R-TRL, G-TRL)은, 유전체층들(미도시)과 금속층들(미도시)이 교대로 배치된 구조를 가지며, 색 필터들(R-CF, G-CF, B-CF)을 투과하는 제1 파장대의 빛과 상이한 제2 파장대의 빛을 투과시킨다. 광학필터들(B-TRL, R-TRL, G-TRL)은, 제2 파장대의 빛 이외의 나머지 빛을 색 필터들(R-CF, G-CF, B-CF) 측으로 반사시킨다. 다시 말하면, 도 2의 양방향 투명 표시장치(100)는, 발광소자(WO)로부터 발광된 빛이 색 필터들(R-CF, G-CF, B-CF)과 광학필터들(B-TRL, R-TRL, G-TRL)로 각각 입사되는데, 색 필터들(R-CF, G-CF, B-CF)을 투과한 빛과 광학필터들(B-TRL, R-TRL, G-TRL)을 투과한 빛이 서로 반대 방향으로 다른 파장대의 색상을 가진 빛으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 적색 화소 영역(SPX-R)은, 적색 필터(R-CF)에서 출사된 빛이 상부 투명 기판(UG)을 경유하여 시인 측에서 적색(RL)으로 구현될 수 있으며, 적색 필터(R-CF)와 중첩되게 배치된 제1 광학필터(B-TRL)에서 출사된 빛이 하부 투명 기판(LG)을 경유하여 시인 측의 반대편(이하, '뒤편'이라 한다)에서 청색(BL)으로 구현될 수 있다. 이 때, 발광소자(WO)에서 제1 광학필터(B-TRL) 측으로 출사된 빛(WL) 중, 황색 파장대의 빛(YL)은 제1 광학필터(B-TRL)에서 반사되어 적색 필터(R-CF) 및 상부 투명 기판(UG)을 경유하여, 시인 측에서 적색(RL)으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 녹색 화소 영역(SPX-G)은, 녹색 필터(G-CF)에서 출사된 빛이 상부 투명 기판(UG)을 경유하여 시인 측에서 녹색(GL)으로 구현될 수 있으며, 녹색 필터(G-CF)와 중첩되게 배치된 제2 광학필터(R-TRL)에서 출사된 빛이 하부 투명 기판(LG)을 경유하여 뒤편에서 적색(RL)으로 구현될 수 있다. 이 때, 발광소자(WO)에서 제2 광학필터(R-TRL) 측으로 출사된 빛(WL) 중, 청록색(cyan) 파장대의 빛(CL)은 제2 광학필터(R-TRL)에서 반사되어 녹색 필터(G-CF) 및 상부 투명 기판(UG)을 경유하여, 시인 측에서 녹색(GL)으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 청색 화소 영역(SPX-B)은, 청색 필터(B-CF)에서 출사된 빛이 상부 투명 기판(UG)을 경유하여 시인 측에서 청색(BL)으로 구현될 수 있으며, 청색 필터(B-CF)와 중첩되게 배치된 제3 광학필터(G-TRL)에서 출사된 빛이 하부 투명 기판(LG)을 경유하여 뒤편에서 녹색(GL)으로 구현될 수 있다. 이 때, 발광소자(WO)에서 제3 광학필터(G-TRL) 측으로 출사된 빛(WL) 중, 자홍색(magenta) 파장대의 빛(ML)은 제3 광학필터(R-TRL)에서 반사되어 청색 필터(B-CF) 및 상부 투명 기판(UG)을 경유하여, 시인 측에서 청색(BL)으로 구현될 수 있다.
도 3을 참조하면, 광학필터(TRL)는, 제1 금속층(Me1), 제2 금속층(Me2), 제1 금속층(Me1)과 제2 금속층(Me2)의 사이에 배치된 제1 유전체층(Di1), 및 제2 금속층(Me2)과 발광소자(WO)의 사이에 배치된 제2 유전체층(Di2)을 포함한다. 회로기판(CP)과 제1 금속층(Me1)의 사이에는 투명 기재(TS)가 배치될 수 있으며, 투명 기재(TS)는 광학필터(TRL)의 각 층들을 형성하기 위한 베이스 기판으로서, 예를 들어, 유리 기판 또는 투명 고분자 수지 기판 등일 수 있다. 스퍼터링 공정을 이용하여, 투명 기재(TS) 상에 제1 금속층(Me1), 제1 유전체층(Di1), 제2 금속층(Me2), 제2 유전체층(Di2)을 순차적으로 적층하는 방법을 통해, 광학필터(TRL)이 얻어질 수 있다.
제1 금속층(Me1)과 제2 금속층(Me2)의 사이에 제1 유전체층(Di1)이 배치된 적층구조는, 밴드패스 필터의 특성을 가진 나노 공진기로 기능할 수 있다. 제2 유전체층(Di2)은, 제1 유전체층(Di1)과 제2 금속층(Me2)의 경계면에서의 위상 변이를 보상하는 위상 보상층으로 기능할 수 있다. 제2 유전체층(Di2)은 입사광(WL)의 입사각도(θ0)와 관련된 공진파장에서의 변이를 최소화할 수 있다. 다시 말하면, 제2 유전체층(Di2)은 입사광(WL)의 입사각도(θ0)와 함께 변이하는 공진 캐비티층에 관련된 위상 변이에서의 편차를 보상함으로써, 광학필터(TRL)에 전방향 공진 특성을 제공할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도 2의 양방향 투명 표시장치(100)는, 부화소 영역들(SPX-R, SPX-G, SPX-B)에서, 제1 유전체층(Di1)의 두께(dc)가 서로 다를 수 있다. 또한, 도 2의 양방향 투명 표시장치(100)는, 부화소 영역들(SPX-R, SPX-G, SPX-B)에서, 제2 유전체층(Di2)의 두께(do)가 서로 다를 수 있다. 제1 금속층(Me1)과 제2 금속층(Me2) 각각이, 은(Ag)으로 구성되고, 제1 유전체층(Di1)과 제2 유전체층(Di2) 각각이 티타니아(TiO2)로 구성된 때를 예로 들면, 제1 유전체층(Di1)의 두께(dc)는 적색 화소 영역(SPX-R), 녹색 화소 영역(SPX-R), 청색 화소 영역(SPX-B)의 순으로 두꺼워질 수 있으며, 제2 유전체층(Di2)의 두께(do)는 적색 화소 영역(SPX-R), 녹색 화소 영역(SPX-R), 청색 화소 영역(SPX-B)의 순으로 두꺼워질 수 있다.
전술한 예에서, 유전체층들(Di1, Di2)을 구성하는 재료로, 낮은 손실 및 높은 굴절률을 가진 티타니아(TiO2)를 예로 들었지만, 유전체층들(Di1, Di2)을 구성하는 재료는 하기 식 (1)을 만족하는 것이면, 특별히 제한되지 않는다.
Figure 112017127616432-pat00001
(1)
상기 식 (1)은, 유전체층들(Di1, Di2)의 두께(dc, do)와 투과 스펙트럼의 피크 파장대의 관계에 관한 것으로, 상기 식 (1)에서, 상기 L은, 유전체층들(Di1, Di2)의 두께의 합이며, 상기 n은 유전체층들(Di1, Di2)의 광학필터(TRL)를 투과하는 빛의 파장에 따른 굴절률이고,
Figure 112017127616432-pat00002
는 투과 스펙트럼의 피크 파장대를 의미한다.
전술한 예에서, 금속층들(Me1, Me2)을 구성하는 재료로, 흡광계수를 가짐과 동시에 가시대역(380 nm 내지 780 nm)에서 높은 반사율을 가진 은(Ag)을 예로 들었지만, 금속층들(Me1, Me2)을 구성하는 재료는, 가시대역에서 높은 반사율을 가진 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 하기 식 (2)은 광학필터(TRL)의 투과율(T)에 관한 식이다.
Figure 112017127616432-pat00003
(2)
상기 식 (2)에서, 상기 n, 상기 L, 상기
Figure 112017127616432-pat00004
각각은, 상기 식 (1)에서 설명한 바와 같다. 상기 식 (2)에서, R은 금속층의 반사율을 의미한다. 상기 식 (2)에서, R 값이 높을수록 광학필터(TRL)의 투과율이 높음을 알 수 있으므로, 금속층들(Me1, Me2)을 구성하는 재료로는, 가시대역에서 높은 반사율을 가진 금속이 광학필터(TRL)의 투과율 측면에서 유리하다.
광학필터(TRL)는, 제1 금속층(Me1), 제1 유전체층(Di1), 제2 금속층(Me2) 및 제2 유전체층(Di2) 각각의 두께를 조절하여, 광학필터(TRL)를 투과하는 투과광의 파장대와 광학필터(TRL)에서 반사되는 반사광의 파장대를 제어할 수 있다.
유전체층들(Di1, Di2)의 두께와 관련하여, 제1 금속층(Me1)과 제2 금속층(Me2) 각각이 은(Ag)으로 구성되고, 제1 유전체층(Di1)과 제2 유전체층(Di2) 각각이 티타니아(TiO2)로 구성된 광학필터(TRL)에서의 유전체층들(Di1, Di2)의 두께를 레퍼런스 두께로 가정해보면, 상기 식 (1)에서, 상기 L 값이 레퍼런스 두께와 변동이 생기는 경우, 타겟 색좌표가 달라질 수 있다. 따라서, 유전체층들(Di1, Di2)의 두께를, 레퍼런스 두께와 실질적으로 동일하게 제어할 필요가 있으며, 예를 들어, 이를 위해, 상기 식 (1)에서, 유전체층들을 구성하는 재료의 굴절률이 제어될 수 있다.
한편, 금속층들(Me1, Me2)의 두께가 두꺼워질수록, 투과 스펙트럼의 피크 파장대를 기준으로 샤프(sharp)한 피크가 얻어질 수 있으나, 광학필터(TRL)의 투과율이 낮아질 수 있으므로, 가시대역에서 높은 반사율을 가진 금속을 적절한 두께 범위 내에서 제어할 필요가 있다. 관련하여, 제1 금속층(Me1)과 제2 금속층(Me2) 각각이 은(Ag)으로 구성되고, 제1 유전체층(Di1)과 제2 유전체층(Di2) 각각이 티타니아(TiO2)로 구성된 광학필터(TRL)에서의 금속층들(Me1, Me2)의 두께가 레퍼런스 두께로 참조될 수 있다.
예를 들어, 제1 금속층(Me1)과 제2 금속층(Me2)이, 각각 은(Ag)으로 구성되고, 제1 유전체층(Di1)과 제2 유전체층(Di2)이 각각 티타니아(TiO2)로 구성된 경우, 공진파장(λ0)이 650 nm 인 때, 적색 파장대에 상응하는 제1 유전체층(Di1)의 두께(dc)는, 100 nm 일 수 있다. 이 경우, 제1 금속층(Me1)과 제2 금속층(Me2)의 각각의 두께(tm)는, 25 nm 일 수 있으며, 제2 유전체층(Di2)의 두께(do)는, 74 nm 일 수 있다. 이 때, 발광소자(WO)에서 광학필터(TRL) 측으로 출사된 빛 중, 적색 파장대의 빛은 광학필터(TRL)를 투과하여 회로기판(CP) 측으로 진행될 수 있으며, 황색 파장대의 빛은 광학필터(TRL)에서 반사되어 발광소자(WO) 측으로 진행될 수 있다.
또한, 예를 들어, 제1 금속층(Me1)과 제2 금속층(Me2)이, 각각 은(Ag)으로 구성되고, 제1 유전체층(Di1)과 제2 유전체층(Di2)이 각각 티타니아(TiO2)로 구성된 경우, 공진파장(λ0)이 535 nm 인 때, 녹색 파장대에 상응하는 제1 유전체층(Di1)의 두께(dc)는, 73 nm 일 수 있다. 이 경우, 제1 금속층(Me1)과 제2 금속층(Me2)의 두께(tm)는, 각각 25 nm 일 수 있으며, 제2 유전체층(Di2)의 두께는, 60 nm 일 수 있다. 이 때, 발광소자(WO)에서 광학필터(TRL) 측으로 출사된 빛 중, 녹색 파장대의 빛은 광학필터(TRL)를 투과하여 회로기판(CP) 측으로 진행될 수 있으며, 자홍색(magenta) 파장대의 빛은 광학필터(TRL)에서 반사되어 발광소자(WO) 측으로 진행될 수 있다.
또한, 예를 들어, 제1 금속층(Me1)과 제2 금속층(Me2)이, 각각 은(Ag)으로 구성되고, 제1 유전체층(Di1)과 제2 유전체층(Di2)이 각각 티타니아(TiO2)로 구성된 경우, 공진파장(λ0)이 450 nm 인 때, 청색 파장대에 상응하는 제1 유전체층(Di1)의 두께(dc)는, 52 nm 일 수 있다. 이 경우, 제1 금속층(Me1)과 제2 금속층(Me2)의 두께(tm)는, 각각 25 nm 일 수 있으며, 제2 유전체층(Di2)의 두께는, 50 nm 일 수 있다. 이 때, 발광소자(WO)에서 광학필터(TRL) 측으로 출사된 빛 중, 청색 파장대의 빛은 광학필터(TRL)를 투과하여 회로기판(CP) 측으로 진행될 수 있으며, 청록색(cyan) 파장대의 빛은 광학필터(TRL)에서 반사되어 발광소자(WO) 측으로 진행될 수 있다.
한편, 도 2의 양방향 투명 표시장치(100)에서, 제2 금속층(Me2)은, 애노드로 사용될 수 있다. 이 점에서, 도 2의 양방향 투명 표시장치(100)는, 광학필터(B-TRL, G-TRL, R-TRL)의 상부에 투명 애노드(도 4의 TA 참조)가 배치된 도 4의 양방향 투명 표시장치(200)와 상이하다.
예를 들어, 능동 매트릭스형 디스플레이(Active Matrix Display)의 경우, 신호를 분배하는 입단부에서 멀어질수록 배선의 저항과 주변 커패시턴스에 의해 신호가 점차 약해지므로, 이 점을 최소화하기 위해서는 배선의 저항이 낮아야 한다. 이 점에서, 양방향 투명 표시장치(100)에서, 제2 금속층(Me2)이 애노드로 사용되는 경우에는, 제2 금속층(Me2)을 구성하는 재료로, 가시대역에서 높은 반사율을 가지면서도 저항이 낮은 금속이 고려될 수 있다.
투명 영역들(T)에는 상부 투명 기판(UG), 하부 투명 기판(LG), 투명 캐소드(TC)가 구비될 수 있다. 이를 제외한 다른 구성요소가 배치되지 않는 점에서, 발광 영역들(R, G, B)과 차이가 있다.
도 2의 양방향 투명 표시장치(100)는, 각 부화소 영역들(SPX-R, SPX-G, SPX-B)에서 시인 측으로 출사되는 빛의 양이, 도 5의 일방향 투명 표시장치(1)와 동등한 수준으로, 도 5의 일방향 투명 표시장치(1)와 실질적으로 동등한 수준의 휘도를 보이면서, 시인 측과 뒤편의 양방향으로 이미지 또는 정보를 표시할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 도 2의 양방향 투명 표시장치(100)는, 시인 측을 메인 디스플레이로 활용하고, 뒤편을 서브-디스플레이로 활용할 수 있다.
도 4는, 다른 실시예에 따른 양방향 투명 표시장치(200)의 모식적인 단면도이다. 도 4의 양방향 투명 표시장치(200)는, 발광소자(WO)와 광학필터(B-TRL, G-TRL, R-TRL)의 사이에 배치된 투명 애노드를 더 포함한다.
이하에서는, 도 2의 양방향 투명 표시장치(100)와 도 4의 양방향 투명 표시장치(200)의 차이점에 대해서만 상세하게 설명하기로 하고, 다른 구성요소에 관한 상세한 설명 및 효과는 앞서 설명한 바 있으므로, 생략하기로 한다.
도 4의 양방향 투명 표시장치(200)는, 발광소자(WO)와 광학필터(B-TRL, G-TRL, R-TRL)의 사이에 투명 애노드(TA)가 배치된다. 구체적으로, 투명 애노드(TA)는 발광소자(WO)와 제2 유전체층(미도시, 도 3의 Di2 참조)의 사이에 배치된다. 도 4의 양방향 투명 표시장치(200)에서, 제2 금속층(미도시, 도 3의 Me2 참조)은 애노드로서 사용되지 않는다.
도 2의 양방향 투명 표시장치(100)에서는, 광학필터(도 3의 TRL 참조) 내의 제2 금속층(도 3의 Me2 참조)이 애노드로서 사용되지만, 도 4의 양방향 투명 표시장치(200)에서는, 발광소자(WO)와 광학필터(B-TRL, G-TRL, R-TRL)의 사이에 별개의 독립적인 투명 애노드가 배치된다.
투명 애노드(TA)는, 투명한 도전성 물질로 구성될 수 있고, 투명한 도전성 물질은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO), 안티몬 주석산화물(antimony Tin Oxide: ATO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide) 등일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명하였으나, 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 각 실시예에 개시된 내용들을 조합하여 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 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.
1: 일방향 투명 표시장치
100, 200: 양방향 투명 표시장치
CF: 색 필터
SPX-R: 적색 화소 영역
SPX-G: 녹색 화소 영역
SPX-B: 청색 화소 영역
EC: 봉지막
WO: 발광소자
TRL: 광학필터
RP: 저굴절률 물질

Claims (7)

  1. 발광 영역과 투명 영역을 포함하고, 적색 화소 영역, 녹색 화소 영역 및 청색 화소 영역으로 구분되는 부화소 영역들을 포함하고,
    상기 발광 영역이,
    구동 박막 트랜지스터를 포함하는 회로기판,
    제1 파장대의 빛을 투과시키고, 그 외의 나머지 빛을 흡수하는 색 필터,
    상기 회로기판과 상기 색 필터의 사이에 배치된 투명 캐소드(cathode),
    상기 회로기판과 상기 투명 캐소드의 사이에 배치된 발광소자, 및
    상기 회로기판과 상기 발광소자의 사이에 배치되어, 상기 제1 파장대의 빛과 상이한 제2 파장대의 빛을 투과시키고, 그 외의 나머지 빛을 상기 색 필터 측으로 반사시키는 광학필터를 포함하며,
    상기 광학필터는,
    제1 금속층, 제2 금속층, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층의 사이에 배치된 제1 유전체층, 및 상기 제2 금속층과 상기 발광소자의 사이에 배치된 제2 유전체층을 포함하되,
    상기 적색 화소 영역은, 상기 색 필터에서 출사된 빛이 적색을 구현하며, 상기 광학필터에서 출사된 빛이 청색을 구현하고, 상기 녹색 화소 영역은, 상기 색 필터에서 출사된 빛이 녹색을 구현하며, 상기 광학필터에서 출사된 빛이 적색을 구현하고, 상기 청색 화소 영역은, 상기 색 필터에서 출사된 빛이 청색을 구현하며, 상기 광학필터에서 출사된 빛이 녹색을 구현하는, 양방향 투명 표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자와 상기 제2 유전체층의 사이에 배치된, 투명 애노드(anode);를 더 포함하는,
    양방향 투명 표시장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 부화소 영역들은, 적색 화소 영역, 녹색 화소 영역, 및 청색 화소 영역으로 구분되며,
    상기 제1 유전체층의 두께가 상기 적색 화소 영역, 상기 녹색 화소 영역, 상기 청색 화소 영역에서 서로 다르며,
    상기 제2 유전체층의 두께가 상기 적색 화소 영역, 상기 녹색 화소 영역, 상기 청색 화소 영역에서 서로 다른,
    양방향 투명 표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 부화소 영역들은, 적색 화소 영역, 녹색 화소 영역, 및 청색 화소 영역으로 구분되며,
    상기 제1 유전체층의 두께가 상기 적색 화소 영역, 상기 녹색 화소 영역, 상기 청색 화소 영역의 순으로 두꺼워지며,
    상기 제2 유전체층의 두께가 상기 적색 화소 영역, 상기 녹색 화소 영역, 상기 청색 화소 영역의 순으로 두꺼워지는,
    양방향 투명 표시장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 금속층이 애노드인,
    양방향 투명 표시장치.
  7. 발광 영역과 투명 영역을 포함하고, 적색 화소 영역, 녹색 화소 영역 및 청색 화소 영역으로 구분되는 부화소 영역을 포함하고,
    상기 발광 영역은,
    구동 박막 트랜지스터를 포함하는 회로기판;
    제1 파장대의 빛을 투과시키고, 그 외의 나머지 빛을 흡수하는 색 필터;
    상기 회로기판과 상기 색 필터의 사이에 배치된 투명 캐소드;
    상기 회로기판과 상기 투명 캐소드의 사이에 배치된 발광소자; 및
    상기 회로기판과 상기 발광소자의 사이에 위치하고, 제1 금속층, 제1 유전체층, 제2 금속층 및 제2 유전체층이 적층된 구조를 포함하는 광학필터를 포함하되,
    상기 제1 유전체층의 두께는 상기 적색 화소 영역, 상기 녹색 화소 영역, 상기 청색 화소 영역에서 서로 다르며, 상기 제2 유전체층의 두께는 상기 적색 화소 영역, 상기 녹색 화소 영역, 상기 청색 화소 영역에서 서로 다른, 양방향 투명 표시장치.
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JP2011502285A (ja) * 2007-10-30 2011-01-20 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学ディスプレイフィルタ用の電磁波干渉遮蔽を備えた多積層光学帯域通過フィルム

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