KR20160103234A - 표시 패널, 그것을 포함하는 표시 장치 및 그것의 동작 방법 - Google Patents

표시 패널, 그것을 포함하는 표시 장치 및 그것의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

표시 패널은 반사 모드 또는 발광 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있는 복수의 픽셀들을 포함하되, 상기 복수의 픽셀들 각각은, 광 투과성 재료를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판 방향의 표면 상에 위치하는 제1 전극, 상기 1 전극 상에 위치하고, 환원 및 산화 반응에 의해 발광하는 발광 재료를 포함하는 발광소자 층, 상기 제2 기판의 상기 제1 기판 방향의 표면 상에 위치하는 제2 전극, 상기 제2 전극 상에 위치하고, 환원 및 산화 반응에 의해 착색 또는 탈색되는 반사소자 층 및 상기 발광소자 층 및 상기 반사소자 층 사이에 위치하고, 상기 광의 투과율을 조절하는 전해질 층을 포함하되, 상기 반사 모드 시, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에는 제1 주파수 이하의 교류 전압이 인가되고, 상기 발광 모드 시, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에는 제2 주파수 이상의 교류 전압이 인가되고, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 높은 갖는다.

Description

표시 패널, 그것을 포함하는 표시 장치 및 그것의 동작 방법 {DISPLAY PANEL, DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 발광형 구동 또는 반사형 구동이 가능한 표시 장치 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
정보통신 산업의 급격한 발달에 따라 표시 장치의 사용이 급증하고 있다. 최근 들어 저전력, 경량, 박형, 고해상도의 조건을 만족할 수 있는 표시 장치가 요구되고 있다. 이러한 요구에 맞추어 액정 표시장치(Liquid Crystal Display) 또는 유기발광 특성을 이용하는 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display)들이 개발되고 있다.
유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display)는 자체발광 특성을 갖는 차세대 표시 장치이다. 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display)는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display)에 비해 시야각, 콘트라스트(contrast), 응답속도, 소비전력 등의 측면에서 우수한 성능을 보여준다. 또한, 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display)는 백라이트를 필요로 하지 않기 때문에 경량 및 박형으로 제작 가능하다는 장점이 있다.
위와 같은 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display)는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display)에 비해 뛰어난 콘트라스트 성능을 보여준다. 하지만, 소정의 세기 이상의 외부 광원이 입사될 경우, 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display)의 시인성이 저하될 수 있다. 이를 개선하기 위해 유기 발광 모드와 반사형 액정 모드를 복합하여 구현한 반사형-발광형 복합 표시장치가 제안된 바 있다.
본 발명의 목적은 표시 패널의 두 개의 기판에 인가되는 교류 전압의 주파수를 조절함으로써 선택적으로 반사 모드 또는 발광 모드를 구동할 수 있는 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 패널은 반사 모드 또는 발광 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있는 복수의 픽셀들을 포함하되, 상기 복수의 픽셀들 각각은, 광 투과성 재료를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판 방향의 표면 상에 위치하는 제1 전극, 상기 1 전극 상에 위치하고, 환원 및 산화 반응에 의해 발광하는 발광 재료를 포함하는 발광소자 층, 상기 제2 기판의 상기 제1 기판 방향의 표면 상에 위치하는 제2 전극, 상기 제2 전극 상에 위치하고, 환원 및 산화 반응에 의해 착색 또는 탈색되는 반사소자 층 및 상기 발광소자 층 및 상기 반사소자 층 사이에 위치하고, 상기 광의 투과율을 조절하는 전해질 층을 포함하되, 상기 반사 모드 시, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에는 제1 주파수 이하의 교류 전압이 인가되고, 상기 발광 모드 시, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에는 제2 주파수 이상의 교류 전압이 인가되고, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 높은 갖는다.
실시 예로서, 상기 반사 모드 시, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에는 음의 전압인 제1 반사 전압이 인가되면, 상기 반사소자 층은 환원 반응에 의해 착색되고, 양의 전압인 제2 반사 전압이 인가되면 상기 반사소자 층은 산화 반응에 의해 탈색된다.
실시 예로서, 상기 반사소자 층은 레드, 그린, 블루 또는 화이트 중 하나로 착색되고, 외부로부터 인가되는 상기 광을 반사한다.
실시 예로서, 상기 발광 모드 시, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 음의 전압인 제1 발광 전압이 인가되면, 상기 발광소자 층을 구성하는 상기 발광재료에 환원 반응이 발생하고, 양의 전압인 제2 발광 전압이 인가되면, 상기 발광재료에 산화 반응이 발생하고, 상기 발광소자 층은 상기 발광재료의 상기 산화 반응 및 상기 환원 반응에 의해 발광한다.
실시 예로서, 상기 제1 발광 전압 및 상기 제2 발광 전압의 평균 전압은 0V 이상이다.
실시 예로서, 상기 제1 기판과 상기 제1 전극 사이에 배치되는 제1 절연 층 및 상기 제2 기판과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 제2 절연 층을 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되는 복수의 스페이서들을 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 반사 모드 또는 발광 모드 중 하나의 모드로 구동되는 표시 장치의 동작 방법에 있어서, 외부 광원을 감지하여 상기 외부 광원의 조도를 측정하는 단계, 기준 값과 상기 조도를 비교하는 단계, 상기 비교 결과에 따라, 상기 조도가 상기 기준 값보다 크면, 각 픽셀의 제1 전극 및 제2 전극에 제1 주파수 이하의 교류 전압을 인가하여 상기 반사 모드를 구현하는 단계 및 상기 교류 전압에 따라 영상 정보를 표시하는 단계를 포함한다.
상기 조도가 상기 기준 값보다 작으면, 상기 각 픽셀의 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제2 주파수 이상의 교류 전압을 인가하여 상기 발광 모드를 구현하는 단계를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 높다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는 반사 모드 또는 발광 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있는 복수의 픽셀들을 포함하는 표시 패널 및 외부 광원을 감지하고, 상기 외부 광원의 조도와 기준 값을 비교하여, 상기 복수의 픽셀들 각각에 인가되는 교류 전압을 조절하는 회로 기판을 포함하되, 상기 복수의 픽셀들 각각은, 광 투과성 재료를 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판, 상기 제1 기판의 상기 제2 기판 방향의 표면 상에 위치하는 제1 전극, 상기 1 전극 상에 위치하고, 환원 및 산화 반응에 의해 발광하는 발광 재료를 포함하는 발광소자 층, 상기 제2 기판의 상기 제1 기판 방향의 표면 상에 위치하는 제2 전극, 상기 제2 전극 상에 위치하고, 환원 및 산화 반응에 의해 착색 또는 탈색되는 반사소자 층 및 상기 발광소자 층 및 상기 반사소자 층 사이에 위치하고, 상기 광의 투과율을 조절하는 전해질 층을 포함하고, 상기 외부 광원의 조도가 상기 기준 값보다 크면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제1 주파수 이하의 교류 전압이 인가되어 상기 각 픽셀이 반사 모드로 구동되고, 상기 외부 광원의 조도가 상기 기준 값보다 작으면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제2 주파수 이상의 교류 전압이 인가되어 상기 각 픽셀이 발광 모드로 구동되고, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 높다.
이상과 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 두 개의 기판 사이에 인가되는 교류 전압의 주파수를 조절하여 표시 패널을 선택적으로 반사 모드 또는 발광 모드를 구현함으로써, 효율적으로 표시 장치를 구동할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 픽셀의 적층 구조를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 픽셀의 적층 구조를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 반사 모드 시 인가되는 전압 신호를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반사형 모드 시 인가되는 전압 신호를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 별명의 실시 예에 따른 표시 장치의 동작 방법을 보여주는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 복합 모드 시 인가되는 전압 신호를 보여주는 순서도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 고안의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “위에” 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “아래에” 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 “바로 아래에” 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 표시 장치(100)는 표시 패널(DP), 게이트 구동회로(110), 데이터 구동회로(120) 및 회로기판(130)을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 표시 패널(DP)은 제1 기판(DS1) 및 제2 기판(DS2)들을 포함한다. 표시 패널(DP)의 제1 기판(DS1) 상에는 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn), 그리고, 게이트 라인들(GL1~GLn)과 교차하는 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)이 배치된다. 게이트 라인들(GL1~GLn)은 게이트 구동회로(110)에 연결되어 순차적인 게이트 신호들을 수신한다. 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)은 데이터 구동회로(120)에 연결되어 아날로그 형태의 데이터 신호들(또는, 데이터 전압들)을 수신한다.
제2 기판(DS2)은 반사 모드 및 발광 모드를 선택적으로 구현할 수 있다. 예시적으로, 제2 기판(DS2)은 액정 표시 패널(liquid crystal display panel) 및 유기발광 표시 패널(organic light emitting display panel)로 구성될 수 있다. 제2 기판(DS2)은 복수의 픽셀들(PX11~PXnm)로 형성된 표시 영역(DA) 및 표시 영역(DA)을 둘러싸는 비표시 영역(NDA)으로 구분된다. 본 발명의 실시 예에 따른 제2 기판(DS2)의 픽셀들(PX11~PXnm)에 대해서는 도 2 및 도 3을 통해 자세히 설명된다.
복수의 화소들(PX11~PXnm)은 게이트 라인들(GL1~GLn) 중 대응하는 게이트 라인과 데이터 라인들(DL1~DLm) 중 대응하는 데이터 라인에 각각 연결된다.
게이트 구동회로(110)는 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 화소들(P11~PXnm)과 연결된다. 게이트 구동회로(110)는 회로 기판(130)에 실장된 타이밍 컨트롤러(미 도시)로부터 게이트 제어 신호를 제공받을 수 있다. 게이트 구동회로(110)는 박막 공정을 통해 화소들(PX11~PXnm)과 동시에 형성될 수 있다. 예시적으로, 게이트 구동회로(110)는 비표시 영역(NDA)에 ASG(Amorphous Silicon TFT Gate driver circuit) 형태로 실장될 수 있다.
도 1을 참조하면, 게이트 구동회로(110)는 게이트 라인들(GL1~GLn)의 좌측 말단들에 연결되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 표시 장치(100)는 2개의 게이트 구동회로들을 포함할 수 있다. 2개의 게이트 구동회로들 중 하나는 게이트 라인들(GL1~GLn)의 좌측 말단들에 연결되고, 다른 하나는 게이트 라인들(GL1~GLn)의 우측 말단들에 연결될 수 있다. 예시적으로, 2개의 게이트 구동회로들 중 하나는 홀수 번째 게이트 라인들에 연결되고, 다른 하나는 짝수 번째 게이트 라인들에 연결될 수 있다.
데이터 구동회로(120)는 회로 기판(130)에 실장된 타이밍 컨트롤러(미 도시)로부터 데이터 신호들을 제공받고, 데이터 신호들에 대응하는 아날로그 데이터 신호들을 생성한다. 그리고, 데이터 구동회로(120)는 타이밍 컨트롤러(미 도시)로부터 화소들(PX11~PXnm)을 제어하는 제어 신호들을 제공받을 수 있다. 제어 신호들은 화소들(PX11~PXnm)의 반사 모드 및 발광 모드를 제어하는 신호이다. 데이터 구동회로(120)는 아날로그 제어 신호들을 생성한다.
데이터 구동회로(120)는 구동칩(121) 및 구동칩(121)을 실장하는 연성회로기판(122)을 포함한다. 구동칩(121)과 연성회로기판(122)은 각각 복수 개로 제공될 수 있다. 연성회로기판(122)은 회로기판(130)과 제1 기판(DS1)을 전기적으로 연결한다. 구동칩(121)은 대응하는 데이터 라인들(DL1~DLm)에 데이터 신호들을 각각 제공한다.
도 1은 테이프 캐리어 패키지(TCP: Tape Carrier Package)로 형성된 데이터 구동회로(120)를 예시적으로 도시하였다. 하지만, 데이터 구동회로(120)는 제1 기판(DS1) 상에 칩 온 글래스(COG: Chip On Glass) 방식으로 실장될 수 있다.
회로 기판(130)은 게이트 제어 신호, 데이터 제어 신호 및 데이터 신호를 제공하는 타이밍 컨트롤러(미 도시)를 포함할 수 있다. 그리고, 회로 기판(130)은 광 센서(미 도시)를 포함할 수 있다. 광 센서(미 도시)는 외부 광원을 감지할 수 있다. 광 센서(미 도시)는 감지된 외부 광의 조도에 따른 조도 정보를 타이밍 컨트롤러(미 도시)에 전달할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(미 도시)는 조도 정보에 따라 픽셀들(PX11~PXnm)을 반사 모드 또는 발광 모드로 구동할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 표시 장치(100)는 외부 광원을 감지하여 외부 광원의 조도에 따라 픽셀들(PX11~PXnm)을 반사 모드 또는 발광 모드 중 하나로 선택적인 구동을 할 수 있다. 발광형 표시장치(Emissive Display Device)는 어두운 외부 환경에서 높은 시인성을 갖는다. 하지만, 밝은 외부 환경에서 발광형 표시장치(Emissive Display Device)의 시인성은 저하된다. 밝은 외부 환경에서 발광형 표시장치(Emissive Display Device)의 시인성을 향상시키기 위해서 많은 전력이 소모될 수 있다. 반면에 반사형 표시장치(Reflective Display Device)는 어두운 외부 환경보다 밝은 외부 환경에서 높은 시인성을 갖는다. 따라서, 외부 광원의 조도에 따라 픽셀들(PX11~PXnm)을 반사 모드 또는 발광 모드 중 하나로 선택적인 구동을 할 경우, 표시 장치(100)의 시인성은 향상될 수 있다. 또한, 표시 장치(100)의 소비 전력은 절감될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 픽셀의 적층 구조를 보여주는 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 픽셀들(PX11~PXnm)은 도 2의 픽셀(200)과 같은 구조를 가질 수 있다. 픽셀(200)은 제1 기판(210), 제1 전극(220), 발광소자 층(230), 제1 및 제2 스페이서들(240, 250), 전해질 층(260), 반사소자 층(270), 제2 전극(280) 및 제2 기판(290)을 포함할 수 있다.
제1 기판(210)은 절연성 기판으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(211)은 유리 기판으로 형성될 수 있다. 제1 기판(220)은 픽셀(200)의 표시면 측의 기판일 수 있다. 따라서. 제2 기판(210)은 투명한 유리 기판 또는 투명한 플라스틱 기판으로 형성될 수 있다.
제1 전극(220)은 투명 전극일 수 있다. 제1 전극(220)은 제1 기판(210)의 하부에 형성될 수 있다. 제1 전극(220)은 금속, 비금속 또는 산화물로 구성될 수 있다. 예시적으로, 제1 전극(220)은 인듐 주석 산화물(ITO: Indum Tin Oxcide), 인듐 아연 산화물(IZO: Indum Zinc Oxcide) 또는 투명 도전성 산화물(TCO: Transparent Conductive Oxcide)로 형성될 수 있다. 제1 전극(220)의 투과율은 70% 이상을 만족한다.
발광소자 층(230)은 전기화학적인 산화 혹은 환원을 거쳐 발광하는 물질로 형성될 수 있다. 발광소자 층(230)은 전기화학 발광(Electrochemiluminescence, 이하: ECL) 물질로 형성된다. 발광소자 층(230)은 다환 방향족 화합물, 헤테로 방향족 화합물 또는 유기 금속 화합물로 형성될 수 있다. 발광소자 층(230)은 제1 전극(220) 및 제2 전극(280)을 통해 공급되는 교류 전압에 의해서 산화 혹은 환원하고, 빛을 발산한다.
제1 및 제2 스페이서들(240, 250)은 제1 및 제2 기판들(210, 290) 사이를 지지한다. 제1 및 제2 스페이서들(240, 250)은 제1 및 제2 기판들(210, 290)의 간격을 조절할 수 있다. 전해질 층(260)은 발광소자 층(230) 및 반사소자 층(240) 사이에 형성될 수 있다. 전해질 층(260)은 투명한 액체, 고체 또는 젤 형태로 형성될 수 있다. 전해질 층(260)은 제1 전극(220) 및 제2 전극(280)을 통해 공급되는 교류 전압에 따른 산화 또는 환원 반응이 발생하고, 산화 또는 환원 반응에 의해 투과율이 조절된다. 따라서, 전해질 층(260)은 반사소자 층(270)에 입사되는 광량 또는 상기 반사소자 층(270)으로부터 반사되는 광량을 조절할 수 있다.
반사소자 층(270)은 반사형 소자(Reflective Element)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사소자 층(270)은 전기화학적인 산화 혹은 환원 반응을 통해 착색 또는 탈색되는 물질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 기판들(210, 290)에 인가되는 전압에 따라 반사소자 층(270)에 산화 혹은 환원 현상이 발생한다. 반사소자 층(270)은 환원 반응을 통해 레드, 그린, 블루 또는 화이트 색상으로 착색된다. 그리고 반사소자 층(270)은 산화 반응에 의해 탈색되어 투명해지는 물질일 수 있다. 예시적으로, 반사소자 층(270)의 재료로써 무기물 저분자 유기물 또는 도전성 고분자등이 사용될 수 있다. 반사소자 층(270)은 증착, 스퍼터, 기상 성장, 도포 및 건조 등의 방식으로 형성될 수 있다.
제2 전극(280)은 투명 전극일 수 있다. 제2 전극(280)은 반사소자 층(260)의 하부에 형성될 수 있다. 제2 전극(280)은 금속, 비금속 또는 산화물로 구성될 수 있다. 예시적으로, 제2 전극(280)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO) 또는 투명 도전성 산화물(TCO)로 형성될 수 있다. 제2 전극(280)의 투과율은 70% 이상을 만족한다.
제2 기판(290)은 제2 전극(280)의 하부에 형성될 수 있다. 제2 기판(290)은 절연성 기판으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 기판(290)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 형성될 수 있다. 다만, 픽셀(200)의 표시 부분이 아니므로, 제2 기판(290)은 불투명한 소재이다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 픽셀(200)은 제1 및 제2 전극(220, 280)에 인가되는 교류 전압에 따라 반사 모드 또는 발광 모드를 선택적으로 구동할 수 있다. 예시적으로, 제1 및 제2 전극(220, 280)에 제1 주파수 이하의 교류 전압이 인가되면, 픽셀(200)은 반사 모드로 구동할 수 있다. 제1 주파수는 1Hz일 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 전극(220, 280)에 제2 주파수 이상의 교류 전압이 인가되면 픽셀(200)은 발광 모드로 구동할 수 있다. 제2 주파수는 10Hz일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라, 픽셀(200)은 제1 및 제2 전극(220, 280)에 인가되는 교류 전압에 따라 반사 모드 또는 발광 모드를 선택적으로 구동할 수 있다. 예시적으로, 제1 및 제2 전극(220, 280)에 제1 주파수 이하의 교류 전압이 인가되면, 픽셀(200)은 반사 모드로 구동할 수 있다. 제1 주파수는 1Hz일 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 전극(220, 280)에 제2 주파수 이상의 교류 전압이 인가되면 픽셀(200)은 발광 모드로 구동할 수 있다. 제2 주파수는 10Hz일 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 픽셀의 적층 구조를 보여주는 단면도이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 픽셀들(PX11~PXnm)은 도 3의 픽셀(300)과 같은 구조를 가질 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 도 3의 픽셀(300)은 도 2의 픽셀(200)에 제1 및 제2 절연 층들(315, 355)이 추가된 구조를 갖는다.
픽셀(300)은 제1 기판(310) 제1 유기층(315), 제1 전극(320), 발광소자 층(325), 제1 및 제2 스페이서들(330, 335), 전해질 층(340), 반사소자 층(345), 제2 전극(350) 제2 유기층(355) 및 제2 기판(360)을 포함한다.
제1 및 제2 절연 층들(315, 355)은 마이크로(μ) 또는 나노(n) 단위의 높이로 형성되는 얇은 층이다. 제1 및 제2 절연 층들(315, 355)은 임프린팅 방식 또는 마이크로 컨택 방식과 같이 몰딩을 사용하는 프린팅 기법을 통해 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 절연 층들(315,355)은 스핀 코팅 시 높이 및 폭이 결정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 도 3의 픽셀(300)은 제1 및 제2 전극(320, 350)에 인가되는 교류 전압에 따라 반사 모드 또는 발광 모드를 선택적으로 구동할 수 있다. 예시적으로, 제1 및 제2 전극(320, 350)에 제1 주파수 이하의 교류 전압이 인가되면, 픽셀(300)은 반사 모드로 구동할 수 있다. 제1 주파수는 1Hz일 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 전극(320, 350)에 제2 주파수 이상의 교류 전압이 인가되면 픽셀(300)은 발광 모드로 구동할 수 있다. 제2 주파수는 10Hz일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 반사 모드 시 인가되는 전압 신호를 보여주는 그래프이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 반사 모드 시, 픽셀들(PX11~PXnm)에는 도 4와 같은 교류 전압이 인가된다.
구체적으로, 반사 모드를 구현할 때, 픽셀(200, 300)의 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 제1 주파수 이하의 교류 전압이 인가된다. 예시적으로, 제1 주파수는 1Hz이다.
제1 시간(t1)에서, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 제1 반사 전압(Vec1)이 인가된다. 제1 반사 전압(Vec1)은 음의 전압일 수 있다. 제1 반사 전압(Vec1)이 인가되면, 반사소자 층(270, 345)을 구성하는 물질에는 환원 반응이 발생한다. 환원 반응에 의해, 반사소자 층(270, 345)은 레드, 그린, 블루 또는 화이트 색상 등으로 착색될 수 있다. 착색된 반사소자 층(270, 345)에 외부 광이 반사됨으로써, 영상 정보를 표시할 수 있다. 제1 반사 전압(Vec1)은 제2 시간(t2)까지 인가된다. 즉, 제1 반사 전압(Vec1)은 제1 구간(T1) 동안 인가된다.
제2 시간(t2)에서 제3 시간(t3)까지, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 0V의 전압이 인가된다. 반사소자 층(270, 345)을 구성하는 물질에 환원 반응이 발생한 상태이다. 따라서 이 구간에서, 반사소자 층(270, 345)은 반사 모드를 계속 구현할 수 있다.
제3 시간(t3)에서 제4 시간(t4)까지, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 제2 반사 전압(Vec2)이 인가된다. 제2 반사 전압(Vec2)은 양의 전압일 수 있다. 제2 반사 전압(Vec2)이 인가되면, 반사소자 층(270, 345)을 구성하는 물질에는 산화 반응이 발생한다. 산화 반응에 의해, 반사소자 층(270, 345)은 투명한 상태로 탈색될 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에 인가되는 제1 반사 전압(Vec1), 0V 전압, 제2 반사 전압(Vec1) 각각은 제1 주파수 이하로 인가될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 반사형 모드 시 인가되는 전압 신호를 보여주는 그래프이다. 도 1 내지 도 3 및 도 5를 참조하면, 발광 모드 시, 픽셀들(PX11~PXnm)에는 도 5와 같은 교류 전압 신호가 인가된다.
구체적으로, 발광 모드를 구현할 때, 픽셀(200, 300)의 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 제2 주파수 이상의 교류 전압이 인가된다. 예시적으로, 제2 주파수는 10Hz이다.
제1 시간(t1')에서 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 제1 발광 전압(Vecl1)이 인가된다. 제1 발광 전압(Vecl1)은 음의 전압일 수 있다. 제1 발광 전압(Vecl1)이 인가되면, 발광소자 층(230, 325)을 구성하는 물질에 전자가 주입되어 환원 반응이 발생한다. 환원 반응에 의해, 발광소자 층(230, 325)의, 그린, 블루 또는 화이트 색상 등을 발색하는 형광체에서 라디칼 음이온이 생성된다. 제1 발광 전압(Vecl1)은 제2 시간(t2')까지 인가된다. 즉, 제1 발광 전압(Vecl1)은 제2 구간(T2) 동안 인가된다.
제2 시간(t2)에서, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 제2 발광 전압(Vecl2)이 인가된다. 제2 발광 전압(Vecl2)은 양의 전압일 수 있다. 제2 발광 전압(Vecl2)가 인가되면, 발광소자 층(230, 325)의 물질에 주입되었던 전자는 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)으로 이동하여 환원 반응이 발생한다. 환원 반응에 의해, 발광소자 층(230, 325)의 형광체에서 라디칼 양이온이 생성된다. 제2 발광 전압(Vecl2)은 제3 시간(t3')까지 인가된다.
제1 및 제2 발광 전압(Vecl1, Vecl2)에 의해 발광소자 층(230, 325)에서 생성된 라디칼 양이온과 라디칼 음이온은 충돌하여 재결합한다. 이때, 재결합에 의해 생성된 재결합 에너지는 발광소자 층(230, 325)의 형광체를 여기 상태로 만든다. 여기 상태가 된 발광소자 층(230, 325)의 형광체는 발광한다.
도 5를 참조하면, 제1 시간(t1')에서 제4 시간(t4’)까지, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 제1 발광 전압(Vecl1) 및 제2 발광 전압(Vecl2)이 제2 주파수로 인가된다. 제4 시간(t4') 이후, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에 오프셋 전압(Voffset)이 인가되면, 발광소자 층(230, 325)의 발광은 중단된다. 예시적으로, 오프셋 전압(Voffset)은 0V 이상의 전압일 수 있다.
이와 같이, 반사소자 층(270, 345)과 발광소자 층(230, 325)의 구동 전압의 주파수가 서로 다르다. 따라서, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에 인가되는 전압의 주파수를 변경함으로써, 쉽게 반사 모드 또는 발광 모드를 구현할 수 있다.
도 6은 본 별명의 실시 예에 따른 표시 장치의 동작 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1 내지 도 6을 참조하면, 표시 장치(100)는 외부 광원의 조도에 따라 픽셀들(PX11~PXnm)의 반사 모드 또는 발광 모드를 선택적으로 구동할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(미 도시)는 영상 정보를 수신할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(미 도시)는 영상 정보에 따라 픽셀들(PX11~PXnm)을 구동하기 위한 데이터 신호를 생성할 수 있다(S110).광 센서(미 도시)는 외부 광원을 감지할 수 있다. 광 센서(미 도시)는 외부 광원의 조도에 따른 조도 정보를 생성할 수 있다(S120).
타이밍 컨트롤러(미 도시)는 조도 정보에 따라 외부 광원의 조도와 미리 설정된 기준 값을 비교할 수 있다(S130). 와부 광원의 조도가 기준 값보다 큰 경우, S140 단계로 이동한다. 외부 광원의 조도가 기준 값보다 작은 경우 S150 단계로 이동한다.
외부 광원의 조도가 미리 설정된 기준 값보다 크면, 픽셀들(PX11~PXnm)은 반사 모드로 구동된다. 구체적으로, 반사 모드 시, 픽셀들(PX11~PXnm)의 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에 제1 주파수 이하의 교류 전압이 인가된다(S140). 제1 주파수 이하의 교류 전압에서, 반사소자 층(270, 345)은 산화 및 환원 반응하여 반사 모드를 구현할 수 있다.
외부 광원의 조도가 미리 설정된 기준 값보다 작으면, 픽셀들(PX11~PXnm)은 발광 모드로 구동된다. 구체적으로, 발광 모드 시, 픽셀들(PX11~PXnm)의 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에 제2 주파수 이상의 교류 전압이 인가된다(S150). 제2 주파수 이상의 교류 전압에서, 발광소자 층(230, 325)은 산화 및 환원 반응하여 발광 모드를 구현할 수 있다.
픽셀들(PX11~PXnm)은 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에 인가되는 교류 전압에 따라 반사 모드 또는 발광 모드 중 선택적으로 구동되어 영상 정보를 표시할 수 있다(S160).
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 복합 모드 시 인가되는 전압 신호를 보여주는 순서도이다. 도 1 내지 도 5 및 도 7을 참조하면, 도 7과 같은 전압을 픽셀들(PX11~PXnm)의 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에 인가하면, 픽셀들(PX11~PXnm)은 반사 모드 및 발광 모드를 복합적으로 구동할 수 있다.
제1 시간(t1)에서 제2 시간(t2)까지, 제1 전압(V1) 및 제3 전압(V3)이 제2 주파수 이상의 주기로 인가된다. 본 발명의 실시 예에 따라 제1 전압(V1) 및 제3 전압(V3)은 모두 음(-) 전압일 수 있다. 제1 전압(V1) 및 제3 전압(V3)은 제1 구간(T1) 동안 인가된다. 제1 전압(V1) 및 제3 전압(V3)의 평균 전압인 제1 오프셋 전압(Voffset1)은 음의 전압이므로, 반사소자 층(270, 345)은 환원 반응에 의해, 반사소자 층(270, 345)은 레드, 그린, 블루 또는 화이트 색상 등으로 착색될 수 있다.
발광소자 층(230, 325)에는 환원 반응이 발생하여 그린, 블루 또는 화이트 색상 등을 발색하는 형광체에서 라디칼 음이온이 생성된다. 하지만, 양의 전압이 인가되지 않으므로, 라디칼 양이온은 생성되지 않는다. 따라서, 발광소자 층(230, 325)은 발광하지 않는다.
제2 시간(t2)에서 제3 시간(t3)까지, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 0V의 전압이 인가된다. 반사소자 층(270, 345)을 구성하는 물질에 환원 반응이 발생한 상태이다. 따라서 이 구간에서, 반사소자 층(270, 345)은 반사 모드를 계속 구현할 수 있다.
제3 시간(t3)에서 제4 시간(t4)까지, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 제4 전압(V4) 및 제6 전압(V6)이 제2 주파수 이상의 주기로 인가된다. 본 발명의 실시 예에 따라, 제4 전압(V4)은 음의 전압이고, 제6 전압(V6)은 양의 전압이다. 제4 전압(V4) 및 제6 전압(V6)의 평균값인 제2 오프셋 전압(Voffset2)은 양의 전압이다. 따라서, 반사소자 층(270, 345)은 산화 반응에 의해, 투명한 상태로 탈색될 수 있다. 이 구간에서, 반사소자 층(270, 345)은 반사 모드를 종료한다.
그리고, 제4 시간(t4)까지, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 제4 전압(V4) 및 제6 전압(V6)이 제2 주파수 이상의 주기로 인가되므로, 발광소자 층(230, 325)에는 환원 및 산화 반응에 의해 라디칼 음이온 및 라디칼 양이온이 발생한다. 라디칼 음이온과 라디칼 양이온의 충돌 결합에 의해 발광소자 층(230, 325)은 발광한다.
제4 시간(t4)에서 제5 시간(t5)까지, 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에 0V가 인가되면, 발광소자 층(230, 325)의 발광은 중단된다.
제5 시간(t5)에서 제6 시간(t6)까지 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에는 제2 전압(V2) 및 제5 전압(V5)이 제2 주파수 이상의 주기로 인가된다. 본 발명의 실시 예에 따라, 제2 전압(V2)은 음의 전압이고, 제5 전압(V5)은 양의 전압이다. 이때, 픽셀들(PX11~PXnm)은 도 5에서 설명된 바와 같이 구동한다.
도 7과 같이, 픽셀들(PX11~PXnm)의 제1 전극(220,320)과 제2 전극(280, 350)에 인가되는 교류 전압의 오프셋 전압(Voffset)의 크기를 변화시킴으로써, 픽셀들(PX11~PXnm)을 반사 모드 및 발광 모드를 동시에 구현할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 표시 장치
200, 300: 픽셀

Claims (11)

  1. 반사 모드 또는 발광 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있는 복수의 픽셀들을 포함하되,
    상기 복수의 픽셀들 각각은,
    광 투과성 재료를 포함하는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판;
    상기 제1 기판의 상기 제2 기판 방향의 표면 상에 위치하는 제1 전극;
    상기 1 전극 상에 위치하고, 환원 및 산화 반응에 의해 발광하는 발광 재료를 포함하는 발광소자 층;
    상기 제2 기판의 상기 제1 기판 방향의 표면 상에 위치하는 제2 전극;
    상기 제2 전극 상에 위치하고, 환원 및 산화 반응에 의해 착색 또는 탈색되는 반사소자 층; 및
    상기 발광소자 층 및 상기 반사소자 층 사이에 위치하고, 상기 광의 투과율을 조절하는 전해질 층을 포함하되,
    상기 반사 모드 시, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에는 제1 주파수 이하의 교류 전압이 인가되고, 상기 발광 모드 시, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에는 제2 주파수 이상의 교류 전압이 인가되고, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 높은 표시 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 모드 시, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에는 음의 전압인 제1 반사 전압이 인가되면, 상기 반사소자 층은 환원 반응에 의해 착색되고, 양의 전압인 제2 반사 전압이 인가되면 상기 반사소자 층은 산화 반응에 의해 탈색되는 표시 패널.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사소자 층은 레드, 그린, 블루 또는 화이트 중 하나로 착색되고, 외부로부터 인가되는 상기 광을 반사하는 표시 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 모드 시, 상기 제1 전극 및 제2 전극에 음의 전압인 제1 발광 전압이 인가되면, 상기 발광소자 층을 구성하는 상기 발광재료에 환원 반응이 발생하고, 양의 전압인 제2 발광 전압이 인가되면, 상기 발광재료에 산화 반응이 발생하고, 상기 발광소자 층은 상기 발광재료의 상기 산화 반응 및 상기 환원 반응에 의해 발광하는 표시 패널.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 발광 전압 및 상기 제2 발광 전압의 평균 전압은 0V 이상인 표시 패널.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제1 전극 사이에 배치되는 제1 절연 층 및 상기 제2 기판과 상기 제2 전극 사이에 배치되는 제2 절연 층을 더 포함하는 표시 패널.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되는 복수의 스페이서들을 더 포함하는 표시 패널.
  8. 반사 모드 또는 발광 모드 중 하나의 모드로 구동되는 표시 장치의 동작 방법에 있어서:
    외부 광원을 감지하여 상기 외부 광원의 조도를 측정하는 단계;
    기준 값과 상기 조도를 비교하는 단계;
    상기 비교 결과에 따라, 상기 조도가 상기 기준 값보다 크면, 각 픽셀의 제1 전극 및 제2 전극에 제1 주파수 이하의 교류 전압을 인가하여 상기 반사 모드를 구현하는 단계; 및
    상기 교류 전압에 따라 영상 정보를 표시하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 조도가 상기 기준 값보다 작으면, 상기 각 픽셀의 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제2 주파수 이상의 교류 전압을 인가하여 상기 발광 모드를 구현하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 높은 레벨인 동작 방법.
  11. 반사 모드 또는 발광 모드 중 어느 하나의 모드로 구동할 수 있는 복수의 픽셀들을 포함하는 표시 패널; 및
    외부 광원을 감지하고, 상기 외부 광원의 조도와 기준 값을 비교하여, 상기 복수의 픽셀들 각각에 인가되는 교류 전압을 조절하는 회로 기판을 포함하되,
    상기 복수의 픽셀들 각각은,
    광 투과성 재료를 포함하는 제1 기판;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판;
    상기 제1 기판의 상기 제2 기판 방향의 표면 상에 위치하는 제1 전극;
    상기 1 전극 상에 위치하고, 환원 및 산화 반응에 의해 발광하는 발광 재료를 포함하는 발광소자 층;
    상기 제2 기판의 상기 제1 기판 방향의 표면 상에 위치하는 제2 전극;
    상기 제2 전극 상에 위치하고, 환원 및 산화 반응에 의해 착색 또는 탈색되는 반사소자 층; 및
    상기 발광소자 층 및 상기 반사소자 층 사이에 위치하고, 상기 광의 투과율을 조절하는 전해질 층을 포함하고,
    상기 외부 광원의 조도가 상기 기준 값보다 크면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제1 주파수 이하의 교류 전압이 인가되어 상기 각 픽셀이 반사 모드로 구동되고, 상기 외부 광원의 조도가 상기 기준 값보다 작으면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 제2 주파수 이상의 교류 전압이 인가되어 상기 각 픽셀이 발광 모드로 구동되고, 상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 높은 표시 장치.













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