KR20130131693A - 유기전계 발광소자를 구비한 투명 표시장치 - Google Patents

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KR20130131693A
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Abstract

본 발명은, 자발적으로 빛을 발광하며 다수의 화소영역이 정의된 표시영역을 갖는 자발광 표시소자와; 상기 표시소자 일측면에 상기 표시영역에 대응하여 구비된 광셔터를 포함하며, 상기 광셔터는 선택적으로 차광막을 생성함으로써 상기 표시소자로 투과되는 외부광을 차단하거나 또는 투과시키는 것을 특징으로 하는 투명 표시장치를 제공한다.

Description

유기전계 발광소자를 구비한 투명 표시장치{Transparent display device including organic electro luminescent device}
본 발명은 투명 표시장치에 관한 것으로, 특히 자발광 소자인 유기전계 발광소자(organic electro luminescent device)를 구비하며 블랙 휘도 특성이 우수한 투명 표시장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이(FPD ; Flat Panel Display)중 하나인 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다. 또한 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5V 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.
또한, 상기 유기전계 발광소자의 제조공정은 증착(deposition) 및 인캡슐레이션(encapsulation) 장비가 전부라고 할 수 있기 때문에 제조 공정이 매우 단순하다.
따라서, 전술한 바와 같은 장점을 갖는 유기전계 발광소자는 최근에는 TV, 모니터, 핸드폰 등 다양한 IT기기에 이용되고 있다.
이하, 유기전계 발광 소자의 기본적인 구조에 대해서 조금 더 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 유기전계 발광 소자의 하나의 화소영역에 대한 개략적인 단면도이다.
유기전계 발광소자(1)는 크게 어레이 소자와 유기전계 발광 다이오드(E)가 구비된 유기전계 발광소자용 기판(10)과 이와 대향하는 인캡슐레이션을 위한 대향기판(70)으로 구성되고 있다.
한편 상기 유기전계 발광소자용 기판(10)에 구비되는 상기 어레이 소자는 게이트 및 데이터 배선과 연결된 스위칭 박막트랜지스터(미도시)와, 상기 유기전계 발광 다이오드(E)와 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)로 이루어지며, 상기 유기전계 발광 다이오드(E)는 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된 제 1 전극(47)과 유기 발광층(55) 및 제 2 전극(58)으로 이루어지고 있다.
이러한 구성을 갖는 유기전계 발광소자(1)는 상기 유기 발광층(55)으로부터 발생된 빛은 상기 제 1 전극(47) 또는 제 2 전극(58)을 향해 출사됨으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 유기전계 발광소자(1)는 개구율 등을 고려할 때, 통상 상기 제 2 전극(58)을 향해 출사되는 빛을 이용하여 화상을 표시하는 상부 발광 방식으로 제조되고 있다.
이러한 구성을 갖는 종래의 유기전계 발광소자(1)에 있어서 빛의 경로를 살펴보면, 제 1 및 제 2 전극(47, 58)에 전압이 가해짐으로써 유기 발광층(55)에 전자와 홀이 공급되고, 상기 유기 발광층(55) 내에서 재결합이 이루어짐으로써 빛이 생성된다.
이렇게 유기 발광층(55)에서 발생된 빛은 제 1 전극(47)과 제 2 전극(58)을 향하여 출사되며, 내부 반사를 통해 최종적으로 상기 제 2 전극(58) 및 대향기판(70)을 통과해 외부로 빠져나오게 되며, 이렇게 대향기판(70)면을 통과하여 외부로 나온 빛이 사용자의 눈으로 입사됨으로서 사용자는 화상을 시청할 수 있는 것이다.
한편, 근래들어 투명 표시장치가 제안되었다. 투명 표시장치는 평상시는 마치 글라스와 같이 투명한 상태를 유지하고, 화상 또는 영상을 구현 시는 디스플레이 소자로서 역할을 하는 표시장치이다.
이러한 투명 표시장치는 건물 유리나 매장 쇼윈도, 전시장 부스 등에 제품 광고 등의 매체로서 활용도가 높아 최근에 관심이 집중되고 있다.
이러한 투명 표시장치를 구현할 수 있는 표시장치로는 자발광이 가능한 유기전계 발광소자가 되고 있다. 액정표시장치와 같은 표시장치는 자체 발광하는 소자가 아닌 수광형 소자이므로 백라이트 유닛을 필요로 함으로써 투명 표시장치를 구현할 수 없다.
한편, 일반적인 투명 유기전계 발광소자(80)는 도 2(일반적인 투명 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역을 간략히 도시한 평면도)에 도시한 바와같이, 적, 녹, 청색(R, G, B)을 발광하는 발광층(LA)과 상기 발광층 더욱 정확히는 유기전계 발광다이오드의 구동을 위한 구동부(DA)를 각각 포함하는 부 화소영역(P1, P2, P3)을 갖는 하나의 화소영역(P) 내에 빛이 투과할 수 있는 투과영역(TA)을 구비하며, 상기 발광층(LA)과 구동부(DA)가 형성되는 어레이 기판(미도시)과 인캡슐레이션 기판(미도시)을 모두 투명한 재질을 이용하고 있는 것이 특징이다.
하지만, 이러한 투명영역(TA)을 갖는 종래의 투명 유기전계 발광소자(80)는 적, 녹, 청색을 포함하여 화이트 컬러의 구현이 가능하지만, 블랙 컬러는 잘 구현되지 않는 단점을 갖는다. 이는 유기전계 발광 다이오드로 인가되는 전원을 오프시켜도 배면에서 투과되는 외부광에 의해 광 누설이 생기기 때문이다.
도 3a와 도 3b는 종래의 투명 유기전계 발광소자에 있어서 하나의 화소영역에 대해 화이트 상태와 블랙 상태에서의 빛 투과를 각각 나타낸 도면으로, 구동부와 발광부 및 투과영역만을 간략히 도시하였다.
도 3a의 경우는 종래의 투명 유기전계 발광소자(80)에 있어 적, 녹, 청색을 적절히 조절하여 원하는 화이트 컬러가 표현되도록 한 상태를 나타낸 것으로, 비록 투과영역(TA)을 통해 외부광이 투과되지만, 각 부화소영역(p1m P2m P3)에서 적, 녹, 청색이 적절히 발광됨으로써 화이트 컬러가 비교적 잘 구현됨을 알 수 있다.
하지만, 블랙을 구현하기 위한 도 3b를 참조하면, 블랙을 구현하기 위해 각 부 화소영역(P1, P2, P3)에서 적, 녹, 청색이 발광되지 않도록 전원을 오프시켰음에도 불구하고 유기전계 발광소자(80)의 배면에서 투과된 빛에 의해 광 누설이 발생하여 미세하게 적, 녹, 청색의 발광층(LA)에서 빛이 새어나오며, 더불어 투과영역(TA)을 통해 빛이 투과됨으로써 블랙이 잘 구현되지 않으며, 블랙 휘도 자체가 높아 시인성이 저하되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 블랙 휘도를 낮추어 시인성이 우수한 유기전계 발광소자를 구비한 투명 표시장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시장치는, 자발적으로 빛을 발광하며 다수의 화소영역이 정의된 표시영역을 갖는 자발광 표시소자와; 상기 표시소자 일측면에 상기 표시영역에 대응하여 구비된 광셔터를 포함하며, 상기 광셔터는 선택적으로 차광막을 생성함으로써 상기 표시소자로 투과되는 외부광을 차단하거나 또는 투과시키는 것을 특징으로 한다.
상기 자발광 표시소자는 유기전계 발광소자인 것이 특징이며, 상기 유기전계 발광소자는, 각 화소영역 다수의 부 화소영역이 구비되며, 상기 각 부화소영역에는 적, 녹, 청색 중 어느 하나의 색을 발광하는 발광층이 구비된 발광부와, 상기 각 발광층을 구동시키기 위한 구동 및 스위칭 박막트랜지스터가 구비된 구동부 및 외부광을 투과시키는 투과영역을 포함하는 것이 특징이다.
이때, 상기 각 부화소영역에 구비된 상기 투과영역은 동일한 화소영역 내에서 연결되며 형성된 것이 특징이다.
그리고, 상기 광셔터는 전기영동 소자(electrophoretic device), 일렉트로 웨팅 소자(electro wetting device), 일렉트로 크로믹 소자(electro chromic device), EFD(Electro fluidic display) 중 어느 하나인 것이 특징이다.
이때, 상기 광셔터는, 상기 자발광 표시소자의 상기 각 화소영역에 대응하여 차광막이 각각 선택적으로 형성될 수 있는 액티브 타입이거나, 또는 상기 표시소자의 상기 표시영역에 전면에 대응하여 차광막이 선택적으로 형성될 수 있는 패시브 타입인 것이 특징이다.
또한, 상기 광셔터는, 서로 마주하는 투명한 제 1 및 제 2 기판의 내측면 각각에 제 1 및 제 2 전극이 구비되며, 각 화소영역의 경계에 대응하여 상기 서로 마주하는 기판과 접촉하는 격벽이 구비되며, 상기 각 격벽으로 둘러싸인 영역에 + 또는 - 극성을 갖는 블랙입자와 용매로 이루어진 잉크층이 구비된 것이 특징이다. 이때, 상기 자발광 표시소자에 인접하는 상기 제 2 기판의 내측면에 구비된 상기 제 1 전극은 표시영역에 대응하여 전면에 형성되며, 상기 제 1 기판의 내측면에 구비된 제 2 전극은 각 화소영역별로 분리 형성되며, 상기 각 화소영역에 구비된 박막트랜지스터와 연결되거나, 또는 배선 형태로 표시영역 전면에 일정간격 이격하며 다수 형성된 것이 특징이다.
본 발명의 실시예에 따른 투명 표시소자는 배면에 광셔터가 구비됨으로써 블랙 구현이 가능하며, 동시에 블랙 휘도를 낮추어 온 상태에서의 시인성을 향상시켜 고품위의 표시품질을 제공하는 효과가 있다.
나아가 상기 광셔터를 이용하여 투명도 조절이 가능하므로 사용자가 필요에 따라 이를 조절할 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 종래의 유기전계 발광 소자의 하나의 화소영역에 대한 개략적인 단면도.
도 2는 일반적인 투명 유기전계 발광소자의 하나의 화소영역을 간략히 도시한 평면도.
도 3a와 도 3b는 종래의 투명 유기전계 발광소자에 있어서 하나의 화소영역에 대해 화이트 상태와 블랙 상태에서의 빛 투과를 각각 나타낸 도면.
도 4는 일반적인 유기전계 발광소자의 하나의 화소에 대한 회로도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투명 유기전계 발광소자용 기판의 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 6a와 도 6b 및 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 투명 유기전계 발광소자에 있어서 각각 제 1 화이트 상태(선명한 화이트 표시 상태)와 제 2 화이트 상태(투명한 화이트 표시 상태) 및 블랙 상태를 개략적으로 표현한 화소영역에 대한 도면.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 투명 유기전계 발광소자에 있어서 각각 제 1 컬러 상태(선명한 컬러 표시 상태)와 제 2 컬러 상태(투명한 컬러 표시 상태)를 개략적으로 표현한 화소영역에 대한 도면.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 유기전계 발광소자의 구성 및 동작에 대해서 유기전계 발광소자의 하나의 화소에 대한 회로도인 도 4를 참조하여 간단히 설명한다.
도시한 바와 같이 유기전계 발광소자의 하나의 부화소영역(P1, P2, P3)에는 스위칭(switching) 박막트랜지스터(STr)와 구동(driving) 박막트랜지스터(DTr), 스토리지 캐패시터(StgC), 그리고 유기전계발광 다이오드(E)가 구비되고 있다.
조금 더 상세히 설명하면, 제 1 방향으로 게이트 배선(GL)이 형성되어 있고, 이 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(DL)이 형성되어 있으며, 상기 데이터 배선(DL)과 이격하며 전원전압을 인가하기 위한 전원배선(PL)이 형성되어 있다.
또한, 상기 데이터 배선(DL)과 게이트 배선(GL)이 교차하는 부분에는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 형성되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)와 전기적으로 연결된 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되어 있다.
상기 유기전계 발광 다이오드(E)의 일측 단자인 제 1 전극은 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극과 연결되고 있으며, 타측 단자인 제 2 전극은 접지되고 있다. 이때, 상기 전원배선(PL)은 전원전압을 상기 유기전계 발광 다이오드(E)로 전달하게 된다. 또한, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에는 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되고 있다.
따라서, 상기 게이트 배선(GL)을 통해 신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 온(on) 되고, 상기 데이터 배선(DL)의 신호가 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극에 전달되어 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 되므로 유기전계발광 다이오드(E)를 통해 빛이 출력된다.
이때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)가 온(on) 상태가 되면, 전원배선(PL)으로부터 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨이 정해지며, 이로 인해 상기 유기전계 발광 다이오드(E)는 그레이 스케일(gray scale)을 구현할 수 있게 되며, 상기 스토리지 커패시터(StgC)는 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 되었을 때, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전압을 일정하게 유지시키는 역할을 함으로써 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)가 오프(off) 상태가 되더라도 다음 프레임(frame)까지 상기 유기전계발광 다이오드(E)에 흐르는 전류의 레벨을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투명 유기전계 발광소자용 기판의 하나의 화소영역에 대한 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 각 부화소영역(P1, P2, P3)을 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)가 구비되는 구동부(DA)와 적, 녹, 청색 중 어느 하나의 색을 발광하는 발광부(LA) 및 투과영역(미도시)으로 정의하며, 상기 구동부(LA)에 있어서 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되는 영역을 구동영역, 그리고 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되는 영역을 스위칭 영역(미도시)이라 정의한다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 투명 유기전계 발광소자(101)는 크게 유기전계 발광소자(S!)와 이의 배면에 위치하는 광셔터(S2)로 구성되고 있다.
우선, 유기전계 발광소자(100)는 투명한 제 1 및 제 2 기판(101, 170)이 합착된 패널 상태를 이루고 있으며, 다수의 화소영역(P)으로 이루어진 표시영역(AA)이 구비되고 있으며, 다수의 각 화소영역(P)은 적, 녹, 청색을 각각 발광하는 발광층(155)을 포함하는 3개의 부화소영역(P1, P2, P3)을 포함하고 있다. 그리고, 각 부화소영역(P1, P2, P3)에는 구동부(DA)와 발광부(LA) 및 투과영역(미도시)이 구비되고 있다.
우선, 상기 제 1 기판(110)에 있어서 상기 표시영역(AA)에는 각 부화소영역(P1, P2, P3)의 경계에 서로 교차하며 각 부화소영역(P1, P2, P3)을 정의하며 게이트 배선(미도시) 및 데이터 배선(미도시)이 형성되고 있으며, 상기 게이트 배선(미도시) 또는 상기 데이터 배선(미도시)과 나란하게 전원배선(미도시)이 형성되고 있다.
또한, 다수의 각 부화소영역(P1, P2, P3)(P)에는 상기 게이트 및 데이터 배선(미도시)과 연결되며 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되어 있으며, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시)의 일 전극 및 상기 전원배선(미도시)과 연결되며 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성되고 있다.
이때, 상기 구동박막트랜지스터(DTr)는 게이트 전극(115)과, 게이트 절연막(118)과, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(120a)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(120b)으로 구성된 반도체층(120)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)으로 구성되고 있으며, 도면에 나타내지 않았지만 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 또한 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조를 이루고 있다.
또한, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr) 상부로 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 갖는 보호층(140)이 형성되어 있다.
또한, 상기 보호층(140) 위로 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인 전극(136)과 접촉하며 각 부화소영역(P1, P2, P3)별로 제 1 전극(150)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 전극(150) 위로 각 부화소영역(P1, P2, P3)의 경계에 상기 제 1 전극(150)의 테두리와 중첩하며 상기 제 1 전극(150)의 중앙부를 노출시키며 뱅크(153)가 형성되어 있다.
또한, 상기 뱅크(153)로 둘러싸인 각 부화소영역(P1, P2, P3)(P)별로 상기 제 1 전극(150) 위로 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광패턴(155a, 155b, 155c)을 포함하는 유기 발광층(155)이 형성되어 있으며, 유기 발광층(155) 상부에는 상기 표시영역(AA) 전면에 제 2 전극(160)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 전극(150)과 유기 발광층(155)과 상기 제 2 전극(160)은 유기전계 발광 다이오드(E)를 이룬다.
그리고 각 부화소영역(P1, P2, P3)에는 도면에 나타내지 않았지만, 상기 유기 발광층(155)과 제 1 전극(150)이 생략되어 발광되지 않는 투과영역(미도시)이 구비되고 있다.
이러한 투과영역(미도시)은 각 부화소영역(P1, P2, P3)별로 분리하여 형성될 수도 있으며, 또는 각 화소영역(P)에 대응하여 각 화소영역(P) 내에 구비되는 부화소영역(P1, P2, P3)간에 구별없이 형성될 수도 있다. 이러한 투과영역(미도시)은 유기 발광층(155)이 형성되지 않으므로 항상 배면으로부터 나온 빛을 투과시키는 역할을 함으로써 투명한 상태의 표시소자를 이루게 하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 투명 유기전계 발광소자(100)에 있어서는 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)가 순수 및 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층(120)을 포함하여 보텀 게이트 구조를 갖는 것을 일례로 설명하였지만, 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 폴리실리콘의 반도체층(미도시)을 구비하여 탑 게이트 구조를 갖도록 구성될 수도 있다.
이 경우 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시)는 순수 폴리실리콘의 액티브층과 이의 양측에 불순물이 도핑된 폴리실리콘의 소스 및 드레인 영역으로 이루어진 반도체층과, 게이트 절연막과, 상기 액티브층과 중첩하여 형성된 게이트 전극과, 상기 소스 및 드레인 영역을 노출시키는 반도체 콘택홀을 갖는 층간절연막과, 상기 반도체층 콘택홀을 통해 각각 상기 소스 및 드레인 영역과 접촉하며 서로 이격하며 형성된 소스 및 드레인 전극을 포함하여 구성된다.
한편, 이러한 구성을 갖는 상기 제 1 기판(110)과 대향하며 접착층(165)을 개재하여 투명한 재질인 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 제 2 기판(170)이 부착됨으로서 유기전계 발광소자(S1)를 이루고 있다.
그리고, 전술한 구성을 갖는 유기전계 발광소자(S1)에 대응하여 이의 배면에 구비되는 광셔터(S2)가 구성되고 있다.
상기 광셔터(S2)는 서로 마주하며 투명한 재질로 이루어진 제 3 및 제 4 기판(200, 250)이 격벽(220)을 사이에 두고 합착된 상태를 이루며, 격벽(200)으로 둘러싸인 영역에는 용매(235)와 +또는 - 전하로 하전되어 단일 극성을 갖는 블랙입자(230)가 섞인 잉크층(240)이 구비되고 있다.
이때, 상기 광셔터(S2)는 상기 제 3 및 제 4 기판(200, 250) 각각의 내측면에는 제 3 및 제 4 전극(210, 253)이 구비되고 있으며, 이러한 제 3 및 제 4 전극(210, 253)에 의해 상기 블랙입자(230)의 움직임을 조절할 수 있는 것이 특징이다.
이러한 구성을 갖는 광셔터(S2)에 있어 상기 격벽(220)은 이의 상부에 형성되는 유기전계 발광소자(S1)의 각 화소영역(P)의 경계에 대응하여 형성됨으로써 각 화소영역(P)별로 상기 블랙입자(230)의 움직임을 조절하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 제 3 기판(200)에 구비되는 제 3 전극(210)은 그 각각의 온/오프가 콘트롤 될 수 있도록 상기 격벽(220)으로 둘러싸인 화소영역(P)별로 셔터 구동용 박막트랜지스터(미도시)가 구비되며, 상기 셔터 구동용 박막트랜지스터(미도시)와 연결되며 각 화소영역(P)별로 분리되어 형성되는 것이 특징이다. 이때, 상기 제 3 전극(210)은 각 화소영역(P) 내의 중앙부에 상기 화소영역(P)의 면적대비 작은 면적으로 가지며 형성되거나, 또는 바(bar) 형태를 가지며 일정간격 이격하여 다수 형성되는 것이 특징이다.
그리고, 상기 제 4 기판(250)의 내측면에 형성되는 상기 제 4 전극(253)은 표시영역(AA) 전면에 대응하여 형성되는 것이 특징이다.
이때, 상기 제 3 및 제 3 전극은 모두 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)로 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 갖는 광셔터(S2)는 각 화소영역(P)별로 블랙입자(230)를 조절할 수 있는 액티브 타입의 광셔터를 이루게 되는 것이다.
변형예로서 각 화소영역(P)에 대응하여 셔터 구동용 박막트랜지스터(미도시) 형성없이 표시영역(AA) 전체에 대해 배선 형태로서 일정간격 이격하며 제 3 전극(210)이 구성될 수도 있다. 이 경우는 각 화소영역(P) 단위로 블랙입자(230)의 움직임을 콘트롤 할 수 없지만, 표시영역(AA) 전체적으로 빛을 투과되거나 또는 차단되도록 블랙입자(230)를 이동시킬 수 있으므로 이 또한 광셔터의 역할을 할 수 있다. 이러한 배선형태로 다수의 제 3 전극(210)이 형성된 광셔터(S2)는 패시브 타입이 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 투명 유기전계 발광소자(100)에 있어서 상기 광셔터(S2)는 전기영동 소자를 일례로 보이고 있지만, 상기 광셔터(S2)는 전술한 구성을 갖는 전기영동 소자(electrophoretic device) 이외에 일렉트로 웨팅 소자(electro wetting device), 일렉트로 크로믹 소자(electro chromic device), EFD(Electro fluidic display) 중 어느 하나가 될 수도 있다.
간단히 광셔터(S2)의 구동에 대해 살펴보면, 상기 제 4 전극(253)에 상기 블랙입자(230)의 극성과 반대 극성의 전압을 인가하고, 상기 제 3 전극(210)에 상기 블랙입자(230)의 극성과 동일한 극성을 갖는 전압을 인가하게 되면 상기 블랙입자(230)는 상기 제 4 전극(250)의 표면으로 이동하여 넓게 퍼진형태를 이룸으로서 빛 차광막(BLA)을 이루게 됨으로서 상기 광셔터(S2)의 하부로부터 입사되는 빛을 차단하게 된다.
그리고, 반대로 상기 제 4 전극(253)에 상기 블랙입자(230)의 극성과 동일한 극성의 전압을 인가하고, 상기 제 3 전극(210)에 상기 블랙입자(230)의 극성과 반대되는 극성을 갖는 전압을 인가하게 되면 상기 블랙입자(230)는 상기 제 3 전극(210)의 주변으로 모여들게 됨으로써 하부로부터 입사되는 빛을 투과시키게 된다.
따라서 이러한 동작에 의해 상기 광셔터(S2)는 빛의 선택적으로 차단하고 투과시키는 동작을 수행할 수 있다.
이때, 상기 제 3 및 제 4 전극(210, 253)에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써 블랙입자(230)가 뭉침과 퍼짐정도를 조절할 수 있으므로 이러한 광셔터(S2)를 투과하는 빛량이 조절됨으로서 투과도를 조절할 수 있다.
한편, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 투명 유기전계 발광소자(100)는 상부에 위치하는 유기전계 발광소자와 하부에 위치하는 광 셔터를 동조하여 구동시킴으로써 블랙 휘도를 낮추어 시감 특성을 향상시킬 수 있으며, 나아가 광셔터(S2)를 통해 투과되는 빛량을 조절함으로써 투과도를 조절할 수 있는 것이 특징이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 투명 유기전계 발광소자에 있어서 각각 제 1 화이트 상태(선명한 화이트 표시 상태)와 제 2 화이트 상태(투명한 화이트 표시 상태) 및 블랙 상태를 개략적으로 표현한 화소영역에 대한 도면이다.
우선, 도 6a를 참조하면, 화이트를 표현하기 위해 하나의 화소영역(P) 내의 적, 녹, 청색을 발광하는 부화소영역(P1, P2, P3)에서 각각 유기전계 발광 다이오드가 동작하도록 함으로써 각 발광층(155)이 적, 녹, 청색을 각각 발광하도록 함으로써 화이트가 표시된다.
이때, 상기 광셔터(S2)는 온 상태가 되도록 하여 블랙입자(도 5의 230)들이 제 4 전극(도 5의 253)의 표면에 퍼진상태를 이루어 차광막(BLA)을 형성하도록 함으로서 각 부화소영역(P1, P2, P3)에 구비된 투과영역(TA)을 통해서는 외부광이 투과하지 못하도록 함으로써 외부광이 개입되지 않으므로 선명한 화이트가 구현된다.
그리고, 도 6b를 참조하면, 투명 유기전계 발광소자(100)의 특성을 살리기 위해 광셔터(S2)를 오프상태 즉 제 3 전극(도 5의 210) 주변으로 블랙입자(도 5의 230)가 뭉치도록 함으로서 외부광이 투과되도록 하는 경우, 적, 녹, 청색을 발광하는 발광층(155a, 155b, 155c)으로부터 적, 녹, 청색의 빛이 나옴과 동시에 각 부화소영역(P1, P2, P3) 각각에 구비되거나 또는 각 화소영역에 구비된 투과영역(TA)을 통해서도 외부광이 투과됨으로써 투명한 화이트 상태를 이룰 수 있다.
이 경우, 상기 광셔터(S2)를 완전 오프 상태를 이루도록 하지 않고 인가되는 전압을 적절히 조절함으로서 상기 광셔터(S2)를 통해 소정의 빛이 투과되도록 하는 경우 투과도가 조절된 화이트 상태를 이루게 된다.
그리고, 도 6c를 참조하면, 상기 광셔터(S2)를 온 상태로 하여 블랙입자(230)들이 제 4 전극(도 5의 253)의 표면에 퍼진상태를 이루어 차광막(BLA)을 형성하도록 한 상태에서 각 부화소영역(P1, P2, P3) 내에 구비된 유기전계 발광 다이오드(미도시)를 오프 상태가 되면 적, 녹, 청색 발광층(155a, 155b, 155c)으로부터 빛이 전혀 나오지 않게 되므로 블랙 상태를 이루게 된다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 투명 유기전계 발광소자(100)에 있어서는 광셔터(S2)에 구비된 블랙입자(도 5의 230) 조절에 의해 유기전계 발광소자(S1) 외측면에 차광막(BLA)이 구비됨으로써 외부광이 상기 차광막(BLA)에 막혀 투과되지 않으므로 각 부화소영역(P1, P2, P3)에 구비되는 투과영역(TA)을 통해서 외부광이 투과되지 않으며, 나아가 각 부화소영역(P1, P2, P3)에 구비된 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(도 5의 DT, 미도시)로 빛이 입사되지 않으므로 누광 전류가 발생되지 않는다.
그러므로 적, 녹, 청색을 발광하는 각 부화소영역(P1, P2, P3) 내의 발광층(155)에서도 적, 녹, 청색이 발광되지 않으므로 블랙 휘도가 매우 낮은 상태의 블랙을 구현할 수 있다.
따라서 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 투과 유기전계 발광소자(100)는 광셔터(S2)가 구비됨으로써 유기전계 발광소자(S1)의 저면을 통과하는 빛을 선택적으로 차단하거나 또는 선택적으로 투과시킬 수 있으므로, 사용자는 광셔터(S2)의 온/오프 상태 선택에 의해 블랙 휘도가 낮아 시인성이 우수한 고품위 영상을 시청할 수 있으며, 또는 투명한 상태를 유지하거나 또는 투과도가 조절된 영상을 시청할 수도 있다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 투명 유기전계 발광소자에 있어서 각각 제 1 컬러 상태(선명한 컬러 표시 상태)와 제 2 컬러 상태(투명한 컬러 표시 상태)를 개략적으로 표현한 화소영역에 대한 도면으로서, 적색 컬러에 대해 일례로 도시하였다.
본 발명의 실시예에 따른 투명 유기전계 발광소자(100)는 화이트 표현에 있어서 2가지 상태를 표시할 수 있을 뿐더러 적, 녹, 청색을 포함하여 특정 컬러의 색 표현에 있어서도 선명한 표시 상태와 투명한 표시상태를 가질 수 있다.
우선, 도 7a를 참조하면, 광 셔터를 온 상태로 하여 블랙입자(도 5의 230)들이 제 4 전극(도 5의 153)의 표면에 퍼진상태를 이루어 차광막(BLA)이 형성된 상태에서 적색을 표시하는 경우, 상기 차광막(BLA)에 의해 외부광이 차단됨으로써 적색 발광층(155a)으로부터 나온 빛만이 표현되므로 선명한 적색이 표시된다.
그리고, 도 7b에 도시한 바와같이, 상기 광셔터(S2)를 오프 상태 즉, 제 3 전극(도 5의 210) 주변으로 블랙입자(도 5의 230)가 뭉치도록 함으로서 외부광이 투과되도록 한 상태에서 적색을 표시하는 경우, 각 부화소영역(P1, P2, P3)에 구비된 투과영역(TA)을 통해 외부광이 투과하여 상기 적색과 함께 표시되므로 투명한 적색이 표시된다. 이 경우, 상기 광셔터(S2)를 적절히 조절하여 투과영역(TA)으로 투과되는 조절하는 경우 투명도가 조절된 적색이 표시될 수도 있다.
따라서, 사용자는 이러한 구성을 갖는 투명 유기전계 발광소자(100)를 주위 환경에 맞추어 광셔터(S2)를 온 또는 오프 상태를 선택하고 투명도를 조절할 수 있으므로 사용자의 취향 또는 환경에 맞는 상태의 표시품질과 시인성을 갖는 영상을 시청할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서는 유기전계 발광소자를 언급하였지만, 그 이외에도 자발광하는 특성을 갖는 표시소자라면 유기전계 발광소자를 대신 할 수 있음은 자명하다 할 것이다. 나아가 본 발명은 전술한 실시예 및 변형예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
100 : 투명 유기전계 발광소자 101 : 제 1 기판
115 : 게이트 전극 118 : 게이트 절연막
120 : 반도체층 133 : 소스 전극
136 : 드레인 전극 140 : 보호층
143 : 드레인 콘택홀 150 : 제 1 전극
155 : (유기)발광층 160 : 제 2 전극
165 : 접착층 200 : 제 3 기판
210 : 제 3 전극 220 : 격벽
230 : 블랙입자 235 : 용매
240 : 잉크층 250 : 제 4 전극
DA : 구동부 DTr : 구동 박막트랜지스터
E : 유기전계 발광 다이오드 LA : 발광부
P : 화소영역 P1, P2, P3 : 부화소영역
S1 : 유기전계 발광소자 S2 : 광셔터

Claims (8)

  1. 자발적으로 빛을 발광하며 다수의 화소영역이 정의된 표시영역을 갖는 자발광 표시소자와;
    상기 표시소자 일측면에 상기 표시영역에 대응하여 구비된 광셔터
    를 포함하며, 상기 광셔터는 선택적으로 차광막을 생성함으로써 상기 표시소자로 투과되는 외부광을 차단하거나 또는 투과시키는 것을 특징으로 하는 투명 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시소자는 유기전계 발광소자인 것이 특징인 투명 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유기전계 발광소자는,
    각 화소영역 다수의 부 화소영역이 구비되며, 상기 각 부화소영역에는 적, 녹, 청색 중 어느 하나의 색을 발광하는 발광층이 구비된 발광부와, 상기 각 발광층을 구동시키기 위한 구동 및 스위칭 박막트랜지스터가 구비된 구동부 및 외부광을 투과시키는 투과영역을 포함하는 것이 특징인 투명 표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 부화소영역에 구비된 상기 투과영역은 동일한 화소영역 내에서 연결되며 형성된 것이 특징인 투명 표시장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광셔터는 전기영동 소자(electrophoretic device), 일렉트로 웨팅 소자(electro wetting device), 일렉트로 크로믹 소자(electro chromic device), EFD(Electro fluidic display) 중 어느 하나인 것이 특징인 투명 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광셔터는,
    상기 자발광 표시소자의 상기 각 화소영역에 대응하여 차광막이 각각 선택적으로 형성될 수 있는 액티브 타입이거나,
    또는 상기 표시소자의 상기 표시영역에 전면에 대응하여 차광막이 선택적으로 형성될 수 있는 패시브 타입인 것이 특징인 투명 표시장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 광셔터는,
    서로 마주하는 투명한 제 1 및 제 2 기판의 내측면 각각에 제 1 및 제 2 전극이 구비되며, 각 화소영역의 경계에 대응하여 상기 서로 마주하는 기판과 접촉하는 격벽이 구비되며, 상기 각 격벽으로 둘러싸인 영역에 + 또는 - 극성을 갖는 블랙입자와 용매로 이루어진 잉크층이 구비된 것이 특징인 투명 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 자발광 표시소자에 인접하는 상기 제 2 기판의 내측면에 구비된 상기 제 1 전극은 표시영역에 대응하여 전면에 형성되며,
    상기 제 1 기판의 내측면에 구비된 제 2 전극은 각 화소영역별로 분리 형성되며, 상기 각 화소영역에 구비된 박막트랜지스터와 연결되거나, 또는 배선 형태로 표시영역 전면에 일정간격 이격하며 다수 형성된 것이 특징인 투명 표시장치.
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