KR20170065752A - 투명표시장치, 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 투과 모드에서 광 투과율을 향상시킬 수 있는 투명표시장치, 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 제1 기판, 상기 제1 기판의 제1 면과 마주보는 제2 기판, 및 제1 기판의 제2 면과 마주보는 제3 기판, 상기 제1 및 제3 기판들 사이에 배치되며, 투과 영역과 발광 영역을 포함하는 표시부, 및 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 배치되며, 입사되는 빛을 투과시키거나 차단하는 광 제어부를 구비한다. 상기 광 제어부는 상기 제1 기판의 제1 면 상에 마련된 제어부 박막 트랜지스터, 상기 제어부 박막 트랜지스터 상에 마련된 제1 전극, 상기 제1 기판과 마주보는 상기 제2 기판의 일면 상에 마련된 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되는 액정셀들을 포함하고, 상기 제어부 박막 트랜지스터는 상기 발광 영역에 대응되도록 배치된다.

Description

투명표시장치, 및 그의 제조방법{TRANSPARENT DISPLAY DEVICE, AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명의 실시예는 투명표시장치, 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 표시장치가 개발되어 각광받고 있다. 이와 같은 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device: ELD), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 등을 들 수 있다.
최근 표시장치는 박형화, 경량화, 및 저소비 전력화되고 있으며, 이로 인해 표시장치의 적용 분야가 계속 증가하고 있다. 특히, 표시장치는 대부분의 전자 장치나 모바일 기기에서 사용자 인터페이스의 하나로 사용되고 있다.
또한, 최근에는 특성상 사용자가 표시장치의 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있는 투명표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 투명표시장치는 공간 활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다. 투명표시장치는 정보인식, 정보처리 및 정보표시의 기능을 투명한 전자기기로 구현함으로써 기존 전자기기의 공간적 및 시각적 제약을 해소할 수 있다. 예를 들어, 투명표시장치는 건물이나 자동차의 창문(window)에 적용되어 배경을 보이거나 화상을 표시하는 스마트 창(smart window)으로 구현될 수 있다.
투명표시장치는 빛을 투과시키는 투과 영역과 영상을 표시하는 발광 영역을 포함하는 유기발광표시장치로 구현될 수 있으며, 이 경우 전력 소비가 적은 장점이 있으나, 어두운 환경에서는 명암비(contrast ratio)에 문제가 없지만 빛이 있는 환경에서는 명암비가 저하되는 단점이 있다. 어두운 환경의 명암비는 암실 명암비, 빛이 있는 환경의 명암비는 명실 명암비로 정의될 수 있다. 즉, 투명표시장치는 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있도록 하기 위해 투과 영역이 존재하므로, 이로 인해 명실 명암비가 저하되는 문제가 있다. 그러므로 투명표시장치가 유기발광표시장치로 구현되는 경우 명실 명암비가 저하되는 것을 방지하기 위해 빛을 차단하는 차광 모드와 빛을 투과시키는 투과 모드를 구현할 수 있는 광 제어 장치가 필요하다.
광 제어 장치는 제1 기판, 제2 기판, 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치된 액체 상태의 액정층, 및 액정층의 갭을 일정하게 유지하기 위한 격벽들을 포함할 수 있다. 광 제어 장치는 OCA(optically clear adhesive)와 같은 투명접착필름 또는 OCR(optically clear resin)과 같은 투명접착제를 이용하여, 투명표시장치에 마련된 투명표시패널에 합착된다. 투명표시장치의 투과 모드에서 투과율을 높이기 위해, 광 제어 장치의 액정층은 투명표시장치의 투과 영역에 정렬되는 것이 바람직하다. 하지만, 투명표시장치와 광 제어 장치의 합착 공정 시 투명표시장치와 광 제어 장치가 제대로 정렬되지 않는 경우, 투과 모드에서 광 투과율이 저하될 수 있다.
본 발명은 투과 모드에서 광 투과율을 향상시킬 수 있는 투명표시장치, 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 제1 기판, 상기 제1 기판의 제1 면과 마주보는 제2 기판, 및 제1 기판의 제2 면과 마주보는 제3 기판, 상기 제1 및 제3 기판들 사이에 배치되며, 투과 영역과 발광 영역을 포함하는 표시부, 및 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 배치되며, 입사되는 빛을 투과시키거나 차단하는 광 제어부를 구비한다. 상기 광 제어부는 상기 제1 기판의 제1 면 상에 마련된 제어부 박막 트랜지스터, 상기 제어부 박막 트랜지스터 상에 마련된 제1 전극, 상기 제1 기판과 마주보는 상기 제2 기판의 일면 상에 마련된 제2 전극, 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되는 액정셀들을 포함하고, 상기 제어부 박막 트랜지스터는 상기 발광 영역에 대응되도록 배치된다.
본 발명의 실시예에 따른 투명 표시 장치의 제조방법은 상기 제1 기판의 제1 면 상에 제어부 박막 트랜지스터와 상기 제어부 박막 트랜지스터에 접속된 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 기판의 제1 면과 마주보는 제2 면 상에 표시부 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 제1 전극 상에 액정셀들, 및 상기 액정셀들의 셀 갭을 유지하는 격벽을 형성하는 단계, 상기 액정셀들과 상기 격벽 상에 제2 전극이 형성된 제2 기판을 부착하는 단계, 상기 표시부 박막 트랜지스터 상에 유기발광다이오드를 형성하는 단계, 및 상기 유기발광다이오드 상에 제3 기판을 부착하는 단계를 포함한다.
상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 제1 기판의 제1 면에 광 제어부가 마련되고, 제1 기판의 제2 면에 표시부가 마련되기 때문에, 광 제어 장치와 투명표시패널이 각각 제조된 뒤 합착되는 종래와 비교하여 합착 공정을 삭제할 수 있을 뿐만 아니라 기판 하나를 삭제할 수 있다. 이에 따라, 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 발광 영역과 대응되는 위치에 표시부 박막 트랜지스터 및 제어부 박막 트랜지스터가 마련되고, 투과 영역과 대응되는 위치에 액정셀이 마련된다. 따라서 광 제어 장치와 투명 표시 패널이 각각 제조된 뒤 합착되는 종래와 비교하여 별도의 정렬(alignment)공정 없이도 투과 영역과 액정셀을 용이하게 정렬시키는 것이 가능하므로, 투과 모드에서 광 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 발광 영역들 각각에 제어부 박막 트랜지스터가 구비되기 때문에, 제어부 박막 트랜지스터가 구비되지 않은 종래와 비교하여, 투과 영역 별로 광을 제어할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 표시부, 표시용 게이트 구동부, 표시용 소스 드라이브 IC, 표시용 연성필름, 표시용 회로보드, 및 표시용 타이밍 제어부를 보여주는 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 제어부, 제어용 게이트 구동부, 제어용 소스 드라이브 IC, 제어용 연성필름, 제어용 회로보드, 및 제어용 타이밍 제어부를 보여주는 평면도.
도 4는 도 2의 표시 영역의 투과 영역과 발광 영역을 보여주는 일 예시도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 일측 단면을 보여주는 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명표시장치의 일측 단면을 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 제조방법을 보여주는 흐름도.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 두 개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명에 따른 광 제어 장치, 그를 포함한 투명표시장치, 및 그의 제조방법의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 표시부, 표시용 게이트 구동부, 표시용 소스 드라이브 IC, 표시용 연성필름, 표시용 회로보드, 및 표시용 타이밍 제어부를 보여주는 평면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 제어부, 제어용 게이트 구동부, 제어용 소스 드라이브 IC, 제어용 연성필름, 제어용 회로보드, 및 제어용 타이밍 제어부를 보여주는 평면도이다. 도 4는 도 2의 표시 영역의 투과 영역과 발광 영역을 보여주는 일 예시도면이다.
이하에서는 도 1 내지 도 4를 결부하여 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치를 설명한다. 도 1 내지 도 4에서 X축은 게이트 라인과 나란한 방향을 나타내고, Y축은 데이터 라인과 나란한 방향을 나타내며, Z축은 투명 표시 장치의 높이 방향을 나타낸다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 제1 기판(110), 제2 기판(210), 제3 기판(310), 표시부(100), 표시용 게이트 구동부(120), 표시용 소스 드라이브 집적회로(integrated circuit, 이하 "IC"라 칭함)(130), 표시용 연성필름(140), 표시용 회로보드(150), 및 표시용 타이밍 제어부(160)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 광 제어부(200), 제어용 게이트 구동부(125), 제어용 소스 드라이브 집적회로(integrated circuit, 이하 "IC"라 칭함)(135), 제어용 연성필름(145), 제어용 회로보드(155), 제어용 타이밍 제어부(165), 및 공통전압 공급부(175)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display)로 구현된 것을 중심으로 설명하였으나, 액정표시장치(Liquid Crystal Display) 또는 전기영동 표시장치(Electrophoresis display)로도 구현될 수 있다.
제1 기판(110)의 제2 면에는 표시부(100)가 마련되고, 표시부(100) 상에는 제3 기판(310)이 마련된다. 제1 기판(110)의 제1 면에는 광 제어부(200)가 마련되고, 광 제어부(200) 상에는 제2 기판(210)이 마련된다. 제1 기판(110)은 투명한 유리 기판일 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다.
제2 기판(210)은 제1 기판(110)의 제1 면과 마주보도록 배치된다. 제2 기판(210)은 제1 기판(110)보다 작게 형성될 수 있으며, 이로 인해 제1 기판(110)의 제1 면 일부는 제2 기판(210)에 의해 덮이지 않고 노출될 수 있다. 제2 기판은 플라스틱 필름(plastic film)일 수 있다. 예를 들어, 제2 기판(210)은 TAC(triacetyl cellulose) 또는 DAC(diacetyl cellulose) 등과 같은 셀룰로오스 수지, 노르보르넨 유도체(Norbornene derivatives) 등의 COP(cyclo olefin polymer), COC(cyclo olefin copolymer), PMMA(poly(methylmethacrylate) 등의 아크릴 수지, PC(polycarbonate), PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀(polyolefin), PVA(polyvinyl alcohol), PES(poly ether sulfone), PEEK(polyetheretherketone), PEI(polyetherimide), PEN(polyethylenenaphthalate), PET(polyethyleneterephthalate) 등의 폴리에스테르(polyester), PI(polyimide), PSF(polysulfone), 또는 불소 수지(fluoride resin) 등을 포함하는 시트 또는 필름일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제3 기판(310)은 제1 기판(110)의 제2 면과 마주보도록 배치된다. 제3 기판(310)은 봉지 기판일 수 있다. 제3 기판(310)은 제1 기판(110)보다 작게 형성되며, 이로 인해 제1 기판(110)의 제2 면 일부는 제3 기판(310)에 의해 덮이지 않고 노출될 수 있다.
표시부(100)는 제1 기판(110)의 제2 면 상에 마련된다. 표시부(100)는 제1 기판(110)과 제3 기판(310) 사이에 배치된다. 표시부(100)의 표시 영역(DA)에는 표시용 게이트 라인들과 표시용 데이터 라인들이 형성되며, 표시용 게이트 라인들과 표시용 데이터 라인들의 교차 영역들에는 발광부들이 형성될 수 있다. 표시 영역(DA)의 발광부들은 화상을 표시할 수 있다.
표시 영역(DA)은 도 4와 같이 투과 영역(TA)와 발광 영역(EA)을 포함한다. 표시부(100)는 투과 영역(TA)들로 인해 표시부(100)의 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있으며, 발광 영역(EA)들로 인해 화상을 표시할 수 있다. 도 4에서는 투과 영역(TA)과 발광 영역(EA)이 게이트 라인 방향(X축 방향)으로 길게 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 투과 영역(TA)과 발광 영역(EA)은 데이터 라인 방향(Y축 방향)으로 길게 형성될 수도 있다.
투과 영역(TA)은 입사되는 빛을 거의 그대로 통과시키는 영역이다. 발광 영역(EA)은 빛을 발광하는 영역이다. 발광 영역(EA)은 복수의 화소(P)들을 포함할 수 있으며, 화소(P)들 각각은 도 4와 같이 적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE), 및 청색 발광부(BE)를 포함하는 것을 예시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 화소(P)들 각각은 적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE) 및 청색 발광부(BE) 외에 흰색 발광부를 더 포함할 수도 있다. 또는, 화소(P)들 각각은 적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE), 청색 발광부(BE), 옐로우(yellow) 발광부, 자홍색(magenta) 발광부, 및 청록색(cyan) 발광부 중에 적어도 두 개 이상의 발광부들을 포함할 수 있다.
적색 발광부(RE)는 적색광을 발광하는 영역이고, 녹색 발광부(GE)는 녹색광을 발광하는 영역이며, 청색 발광부(BE)는 청색광을 발광하는 영역이다. 발광 영역(EA)의 적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE), 및 청색 발광부(BE)는 소정의 빛을 발광하며, 입사되는 빛을 투과시키지 않는 비투과 영역에 해당한다. 이러한 표시부(100)의 상세한 구성은 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 화소(P)들 각각은 입사되는 빛을 거의 그대로 통과시키는 투과 영역(TA)과 빛을 발광하는 발광 영역(EA)을 포함한다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 투명표시장치의 투과 영역(TA)들을 통해 투명표시장치의 배면에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있다.
표시용 게이트 구동부(120)는 표시용 타이밍 제어부(160)로부터 입력되는 게이트 제어신호에 따라 게이트 라인들에 게이트 신호들을 공급한다. 도 2에서는 표시용 게이트 구동부(120)가 표시 영역(DA)의 일 측 바깥쪽에 GIP(gate driver in panel) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 표시용 게이트 구동부(120)는 표시 영역(DA)의 양 측 바깥쪽에 GIP 방식으로 형성될 수도 있고, 또는 구동 칩으로 제작되어 연성필름에 실장되고 TAB(tape automated bonding) 방식으로 제1 기판(110)의 제2 면에 부착될 수도 있다.
표시용 소스 드라이브 IC(130)는 표시용 타이밍 제어부(160)로부터 디지털 비디오 데이터와 소스 제어신호를 입력받는다. 표시용 소스 드라이브 IC(130)는 소스 제어신호에 따라 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터전압들로 변환하여 표시용 데이터 라인들에 공급한다. 표시용 소스 드라이브 IC(130)가 구동 칩으로 제작되는 경우, COF(chip on film) 또는 COP(chip on plastic) 방식으로 표시용 연성필름(140)에 실장될 수 있다.
제3 기판(310)의 크기는 제1 기판(110)의 크기보다 작기 때문에, 제1 기판(110)의 일부는 제3 기판(310)에 의해 덮이지 않고 노출될 수 있다. 제3 기판(310)에 의해 덮이지 않고 노출된 제1 기판(110)의 일부에는 데이터 패드들과 같은 패드들이 마련된다. 표시용 연성필름(140)에는 패드들과 표시용 소스 드라이브 IC(130)를 연결하는 배선들, 패드들과 표시용 회로보드(150)의 배선들을 연결하는 배선들이 형성될 수 있다. 표시용 연성필름(140)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film)을 이용하여 패드들 상에 부착되며, 이로 인해 패드들과 표시용 연성필름(140)의 배선들이 연결될 수 있다.
표시용 회로보드(150)는 표시용 연성필름(140)들에 부착될 수 있다. 표시용 회로보드(150)는 구동 칩들로 구현된 다수의 회로들이 실장될 수 있다. 예를 들어, 표시용 회로보드(150)에는 표시용 타이밍 제어부(160)가 실장될 수 있다. 표시용 회로보드(150)는 인쇄회로보드(printed circuit board) 또는 연성 인쇄회로보드(flexible printed circuit board)일 수 있다.
표시용 타이밍 제어부(160)는 외부의 시스템 보드(미도시)로부터 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호를 입력받는다. 표시용 타이밍 제어부(160)는 타이밍 신호에 기초하여 표시용 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호와 표시용 소스 드라이브 IC(130)들을 제어하기 위한 소스 제어신호를 발생한다. 표시용 타이밍 제어부(160)는 게이트 제어신호를 표시용 게이트 구동부(120)에 공급하고, 소스 제어신호를 표시용 소스 드라이브 IC(30)들에 공급한다.
광 제어부(200)는 제1 기판(210)의 제2 면에 마련된다. 광 제어부(200)는 차광 모드에서 입사되는 빛을 차단하고, 투과 모드에서 입사되는 빛을 투과시킨다. 광 제어부(200)는 차광 모드에서 빛의 대부분을 차단하며, 예를 들어 입사 광 대비 출력 광의 비율(이하 "광 투과율"이라 칭함) α% 이하가 되도록 설계될 수 있다. 또한, 광 제어부(200)는 투과 모드에서 빛의 대부분을 투과시키며, 예를 들어 광 투과율이 β% 이상이 되도록 설계될 수 있다. 이때, β는 α보다 크다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 광 제어부(200)는 동적 산란(dynamic scattering) 모드가 적용된 액정층을 이용하여 차광 모드와 투과 모드를 구현할 수 있다.
광 제어부(200)의 광 제어 영역(LCA)은 표시 영역(DA)과 대응되는 위치에 마련된다. 광 제어 영역(LCA)에는 제어용 게이트 라인들과 제어용 데이터 라인들이 형성되며, 제어용 게이트 라인들과 제어용 데이터 라인들의 교차 영역들에는 제어용 박막 트랜지스터가 형성될 수 있다. 이 경우, 제어용 박막 트랜지스터는 표시 영역의 발광 영역(EA)에 대응되는 위치에 마련된다. 이러한 광 제어부(200)의 상세한 구성은 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.
제어용 게이트 구동부(125)는 제어용 타이밍 제어부(165)로부터 입력되는 게이트 제어신호에 따라 제어용 게이트 라인들에 게이트 신호들을 공급한다. 제어용 게이트 구동부(125)는 표시용 게이트 구동부(120)와 대응되는 위치에 마련된다. 도 3에서는 제어용 게이트 구동부(125)가 광 제어 영역(LCA)의 일 측 바깥쪽에 GIP(gate driver in panel) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제어용 게이트 구동부(125)는 구동 칩으로 제작되어 연성필름에 실장되고 TAB(tape automated bonding) 방식으로 제1 기판(110)의 제1 면에 부착될 수도 있다.
제어용 소스 드라이브 IC(135)는 제어용 타이밍 제어부(165)로부터 제어 데이터와 소스 제어신호를 입력받는다. 제어용 소스 드라이브 IC(135)는 소스 제어신호에 따라 제어 데이터를 구동전압으로 변환하여 제어용 데이터 라인들에 공급한다. 제어용 소스 드라이브 IC(135)가 구동 칩으로 제작되는 경우, COF(chip on film) 또는 COP(chip on plastic) 방식으로 제어용 연성필름(145)에 실장될 수 있다.
공통전압 공급부(175)는 제2 전극에 공통전압을 공급한다. 공통전압 공급부(175)는 제2 기판(210)에 마련된 제2 전극으로 공통전압을 인가한다. 이러한 공통 전압 공급부(175)는 제어용 회로보드(155)에 실장될 수 있다. 구동전압이 광 제어부(100)의 제1 전극에 인가되고, 제2 전극에 공통전압이 인가되는 경우, 액정층의 액정들, 이색성 염료들은 이온 물질들에 의해 랜덤하게 움직인다. 이 경우, 액정층(250)에 입사되는 빛은 랜덤하게 움직이는 액정들에 의해 산란되거나 이색성 염료들에 의해 흡수될 수 있으므로, 차광 모드를 구현할 수 있다.
제2 기판(210)의 크기는 제1 기판(110)의 크기보다 작기 때문에, 제1 기판(110)의 제1 면 일부는 제2 기판(210)에 의해 덮이지 않고 노출될 수 있다. 제2 기판(210)에 의해 덮이지 않고 노출된 제1 기판(110)의 제1 면 일부에는 제어용 패드들이 마련된다. 제어용 연성필름(145)에는 제어용 패드들과 제어용 소스 드라이브 IC(135)를 연결하는 배선들, 제어용 패드들과 제어용 회로보드(155)의 배선들을 연결하는 배선들이 형성될 수 있다. 제어용 연성필름(145)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film)을 이용하여 제어용 패드들 상에 부착되며, 이로 인해 제어용 패드들과 제어용 연성필름(145)의 배선들이 연결될 수 있다.
제어용 회로보드(155)는 제어용 연성필름(145)들에 부착될 수 있다. 제어용 회로보드(155)는 구동 칩들로 구현된 다수의 회로들이 실장될 수 있다. 예를 들어, 제어용 회로보드(155)에는 제어용 타이밍 제어부(165)가 실장될 수 있다.
제어용 타이밍 제어부(165)는 외부의 시스템 보드(미도시)로부터 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호를 입력받는다. 제어용 타이밍 제어부(165)는 제어용 타이밍 신호에 기초하여 제어용 게이트 구동부(125)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호와 제어용 소스 드라이브 IC(135)들을 제어하기 위한 소스 제어신호를 발생한다. 제어용 타이밍 제어부(165)는 게이트 제어신호를 제어용 게이트 구동부(125)에 공급하고, 소스 제어신호를 제어용 소스 드라이브 IC(135)들에 공급한다. 본 발명의 실시예에서는 표시용 소스 드라이브 IC(130), 표시용 연성필름(140), 표시용 회로보드(150), 및 표시용 타이밍 제어부(160)와 제어용 소스 드라이브 IC(135), 제어용 연성필름(145), 제어용 회로보드(155), 및 제어용 타이밍 제어부(165)가 제1 기판(110)의 일측에 마련된 것을 일 예로 하여 본 발명이 설명되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 표시용 소스 드라이브 IC(130), 표시용 연성필름(140), 표시용 회로보드(150), 및 표시용 타이밍 제어부(160)가 제1 기판(110)의 일측에 마련되고, 제어용 소스 드라이브 IC(135), 제어용 연성필름(145), 제어용 회로보드(155), 및 제어용 타이밍 제어부(165)가 제1 기판(110)의 타측에 마련될 수도 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 제1 기판(110)의 제1 면에 광 제어부(200)가 마련되고, 제1 기판(110)의 제2 면에 표시부(100)가 마련되기 때문에, 광 제어 장치와 투명표시패널이 각각 제조된 뒤 합착되는 종래와 비교하여 합착 공정을 삭제할 수 있을 뿐만 아니라 기판 하나를 삭제할 수 있다. 이에 따라, 투명표시장치의 투과 모드에서 광 투과율을 향상시킬 수 있으며, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 일측 단면을 보여주는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 표시부(100) 및 광 제어부(200)를 포함한다. 표시부(100)는 제1 기판(110)의 제2 면 상에 마련된다. 표시부(100)는 표시부 박막 트랜지스터(T2), 및 유기발광 다이오드(OLED)를 포함한다.
표시부 박막 트랜지스터(T2)는 발광 영역(EA)에 마련되고, 제어부 박막 트랜지스터(T1)와 대응되도록 배치된다. 표시부 박막 트랜지스터(T2)는 제1 기판(110)의 제2 면 상에 마련된 표시부 액티브층(ACT2), 표시부 액티브층(ACT2) 상에 마련된 표시부 게이트 절연막(GI2), 표시부 게이트 절연막(GI2) 상에 마련된 표시부 게이트 전극(GE2), 표시부 게이트 전극(GE2) 상에 마련된 표시부 층간 절연막(ILD2), 표시부 층간 절연막(ILD2) 상에 마련되고 표시부 액티브층(ACT2)에 접속되는 표시부 소스 전극(SE2)과 표시부 드레인 전극(DE2)을 포함한다. 도 5에서는 표시부 박막 트랜지스터(T2)가 탑 게이트 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 표시부 게이트 전극(GE2)이 표시부 액티브층(ACT2)아래 배치되는 보텀 게이트 방식으로 형성될 수도 있다. 이러한, 표시부 박막 트랜지스터(T2) 상에는 표시부 박막 트랜지스터(T2)가 마련된 제1 기판(110)의 제2 면을 평탄하게 하기 위한 표시부 평탄화막(PAC2)이 마련된다.
유기발광 다이오드(OLED)는 애노드 전극(AND), 유기층(EL), 및 캐소드 전극(CAT)을 포함한다. 애노드 전극(AND)은 표시부 층간 절연막(ILD2) 및 표시부 평탄화막(PAC2)을 관통하는 표시부 컨택홀(CNT2)을 통해 표시부 드레인 전극(DE2)에 접속된다. 서로 인접한 애노드 전극(AND)들 사이에는 뱅크(W)가 마련되며, 이로 인해 서로 인접한 애노드 전극(AND)들은 전기적으로 절연될 수 있다.
애노드 전극(AND)상에는 유기층(EL)이 마련된다. 유기층(EL)은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기발광층(organic light emitting layer), 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다. 유기층(EL)과 뱅크(W) 상에는 캐소드 전극(CAT)이 마련된다. 애노드 전극(AND)과 캐소드 전극(CAT)에 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 통해 유기발광층으 로 이동되며, 유기발광층에서 서로 결합하여 발광하게 된다.
본 발명의 실시예에서는 표시부(100)가 전면(前面) 발광(top emission) 방식으로 구현된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 배면(背面) 발광(bottom emission) 방식으로 구현될 수도 있다. 전면 발광 방식에서는 유기층(EL)의 빛이 상부 기판 방향으로 발광하므로, 표시용 박막 트랜지스터(T2)가 뱅크(W)와 애노드 전극(AND) 아래에 넓게 마련될 수 있다. 따라서, 전면 발광 방식은 배면 발광 방식에 비해 표시용 박막 트랜지스터(T2)의 설계 영역이 넓다는 장점이 있다. 전면 발광 방식에서는 애노드 전극(AND)이 알루미늄, 알루미늄과 ITO의 적층 구조와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성되고, 캐소드 전극(CAT)이 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 캐소드 전극(CAT)은 수백 옴스트롱(Å) 이하의 두께로 얇게 형성된 은(Ag), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 또는 은(Ag)과 마그네슘(Mg)의 합금 중 어느 하나일 수도 있다. 이 경우, 캐소드 전극(CAT)은 반투과층이 되어, 실질적으로 투명한 캐소드로 사용될 수 있다.
광 제어부(200)는 제어부 박막 트랜지스터(T1), 제1 전극(230), 제2 전극(240), 및 액정층(250)을 포함한다. 제어부 박막 트랜지스터(T1)는 발광 영역(EA)에 대응되도록 배치된다. 제어부 박막 트랜지스터(T1)는 제1 기판(110)의 제1 면 상에 마련된 제어부 액티브층(ACT1), 제어부 액티브층(ACT1) 상에 마련된 제어부 게이트 절연막(GI1), 제어부 게이트 절연막(GI1) 상에 마련된 제어부 게이트 전극(GE1), 제어부 게이트 전극(GE1) 상에 마련된 제어부 층간 절연막(ILD1), 제어부 층간 절연막(ILD1) 상에 마련되고 제어부 액티브층(ACT1)에 접속되는 제어부 소스 전극(SE1)과 제어부 드레인 전극(DE1)을 포함한다. 도 5에서는 제어부 박막 트랜지스터(T1)가 탑 게이트 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 제어부 게이트 전극(GE1)이 제어부 액티브층(ACT1)아래 배치되는 보텀 게이트 방식으로 형성될 수도 있다. 이러한, 제어부 박막 트랜지스터(T1) 상에는 제어부 박막 트랜지스터(T1)가 마련된 제1 기판(110)의 제1 면을 평탄하게 하기 위한 제어부 평탄화막(PAC1)이 마련된다.
제1 전극(230)은 제2 기판(210)과 마주보는 제1 기판(110)의 제1 면 상에 마련된다. 제1 전극(230)은 제어부 박막 트랜지스터(T2) 상에 마련되며, 제어부 평탄화막(PAC1)에 마련된 제어부 컨택홀(CNT1)을 통하여, 제어부 박막 트랜지스터(T2)의 제어부 드레인 전극(DE1)과 연결된다. 제2 전극(240)은 제1 기판(110)과 마주보는 제2 기판(210)의 일면 상에 마련된다. 제1 및 제2 전극들(230, 240) 각각은 투명한 전극일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극들(230, 240) 각각은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물 (예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(예; Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(예; Aluminum doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO) 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
액정층(250)은 액정들(liquid crystals), 이색성 염료들(dichroic dyes), 및 이온 물질들을 포함하는 동적 산란 모드 액정층(dynamic scattering mode liquid cyrstal layer)일 수 있다. 동적 산란 모드의 경우, 제1 전극(230)에 구동전압이 인가되고, 제2 전극(240)에 공통전압이 인가되면, 이온 물질들에 의해 액정들과 이색성 염료들이 랜덤하게 움직인다. 이 경우, 액정층(250)에 입사되는 빛은 랜덤하게 움직이는 액정들에 의해 산란되거나 이색성 염료들에 의해 흡수될 수 있으므로, 차광 모드를 구현할 수 있다.
구체적으로, 액정층(250)은 액정셀(251)들, 격벽(252)들, 제1 배향막(253), 제2 배향막(254)을 포함할 수 있다. 액정셀(251)들은 액정(251a)들, 이색성 염료(251b)들, 및 이온 물질(251c)들을 포함한다. 액정(251a)들의 장축 방향은 제1 및 제2 전극들(230, 240)에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들(253, 254)에 의해 수직 방향(Z축 방향)으로 배열되는 포지티브 액정들 일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이색성 염료(251b)들의 장축 방향 역시 액정(251a)들처럼 제1 및 제2 전극들(230, 240)에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들(253, 254)에 의해 수직 방향(Z축 방향)으로 배열될 수 있다. 따라서, 광 제어장치(200)는 전압이 인가되지 않더라도 투과 모드로 동작할 수 있으므로, 전력 소비 없이 투과 모드를 구현할 수 있다는 장점이 있다.
이색성 염료(251b)들은 빛을 흡수하는 염료일 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료(251b)들은 가시광선 파장대의 빛을 모두 흡수하는 블랙 염료(black dye) 또는 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대 이외의 빛을 흡수하고 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대의 빛을 반사하는 염료일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 이색성 염료(251b)들이 블랙 염료(black dye)인 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이색성 염료(251b)들은 레드(red), 그린(green), 블루(blue), 옐로우(yellow) 중 어느 하나의 색을 갖거나 또는 이들의 혼합으로 이루어진 색을 가지는 염료일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 차광 모드시 다양한 색을 표현하면서 뒷 배경을 차광할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 실시예는 차광 모드시 다양한 색을 제공할 수 있기 때문에 사용자는 심미감을 느낄 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 공공장소에 사용될 수 있으며, 투과 모드와 차광 모드가 필요한 스마트 윈도우 또는 퍼블릭 윈도우(public window)에 적용될 경우 시간 또는 장소에 따라 다양한 색을 표현하면서 차광할 수 있다.
이온 물질(251c)들은 액정들과 이색성 염료들이 랜덤하게 움직일 수 있도록하는 역할을 한다. 이온 물질(251c)들은 소정의 극성을 가질 수 있으며, 이로 인해 제1 전극(230)과 제2 전극(240)에 인가되는 전압의 극성에 따라 제1 전극(230) 또는 제2 전극(240)으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 이온 물질(251c)들이 부극성을 갖는 경우, 제1 전극(230)에 정극성의 전압이 인가되고 제2 전극(240)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(251c)들은 제1 전극(230)으로 이동한다. 또한, 이온 물질(251c)들이 부극성을 갖는 경우, 제2 전극(240)에 정극성의 전압이 인가되고 제1 전극(230)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(251c)들은 제2 전극(240)으로 이동한다. 또한, 이온 물질(251c)들이 정극성을 갖는 경우, 제1 전극(230)에 정극성 의 전압이 인가되고 제2 전극(240)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(251c)들은 제2 전극(240)으로 이동한다. 또한, 이온 물질(251c)들이 정극성을 갖는 경우, 제2 전극(240)에 정극성의 전압이 인가되고 제1 전극(230)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(251c)들은 제1 전극(230)으로 이동한다. 그러므로, 제1 및 제2 전극들(230, 240)에 전압이 인가되는 경우, 이온 물질(251c)들은 소정의 주기로 제1전극(230)에서 제2 전극(240)으로 갔다가 다시 제1 전극(230)으로 되돌아오는 이동을 반복하게 된다. 이 경우, 이온 물질(251c)들이 이동하면서 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들에 부딪치게 되므로, 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들이 랜덤하게 움직이게 된다. 제1 및 제2 전극들(230, 240)에 인가되는 전압은 교류 전압일 수 있다.
또는, 이온 물질(251c)들은 제1 전극(230)과 제2 전극(240)에 인가되는 전압의 극성에 따라 서로 전자들을 주고 받을 수 있다. 그러므로, 제1 및 제2 전극들(230, 240)에 소정의 주기를 갖는 교류 전압이 인가되는 경우, 이온 물질(251c)들은 소정의 주기로 전자들을 주고 받게 된다. 이 경우, 전자들이 이동하면서 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들에 부딪치게 되므로, 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들이 랜덤하게 움직이게 된다. 제1 및 제2 전극들(230, 240)에 인가되는 전압은 교류 전압일 수 있다.
액정셀(251)들은 액체 상태에 있으므로, 액정셀(251)들의 셀 갭을 유지하기 위한 격벽(252)들이 필요하다. 격벽(252)들은 제2 기판(210)과 마주보는 제1 전극(230)의 일면 상에 배치될 수 있다. 격벽(252)들은 소정의 간격으로 이격될 수 있으며, 액정셀(251)들은 격벽(252)들에 의해 구획될 수 있다. 격벽(252)들로 인하여 액정셀(251)마다 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들의 비율은 거의 유사하게 유지될 수 있다.
격벽(252)들은 제2 전극(240)과 마주보는 제1 전극(230)의 일면 상에 마련된다. 격벽(252)들은 제어부 박막 트랜지스터(T1)와 대응되도록 배치된다. 격벽(252)들은 액정셀(251)들을 구획하고, 액정셀(251)들의 셀 갭(cell gap)을 유지하기 위한 것이다. 격벽(252)들이 마련되기 때문에, 외부로부터 힘이 가해지는 경우, 액정층(250)의 내부를 보호할 수 있다. 격벽(252)들은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(252)들은 포토 레지스트(photo resist), 광경화성 폴리머 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또는, 격벽(252)들은 빛을 흡수할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 격벽(252)들 각각은 블랙 격벽으로 구현될 수 있다. 이 경우, 격벽(252)들은 차광 모드에서 액정(251a)들에 의해 산란되는 빛을 흡수할 수 있으므로, 차광 모드의 차광율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 격벽(252)들은 투명표시패널(100)의 발광 영역(EA)에 대응되게 마련되므로, 격벽(252)들 각각이 블랙 격벽으로 구현되더라도 투과 모드에서 투과율이 거의 손실되지 않는다.
또는, 격벽(252)들은 빛을 산란할 수 있는 산란 입자들을 포함할 수 있다. 산란 입자는 비즈(bids) 또는 실리카 볼(silica ball)일 수 있다. 이 경우, 격 벽(252)들은 차광 모드에서 액정(251a)들에 의해 산란된 빛을 다시 산란시킬 수 있으므로, 광경로를 길게 만들 수 있다. 광경로가 길어지는 경우 빛이 이색성 염료(251b)들에 의해 흡수될 확률이 높아지므로, 차광 모드의 차광율을 높일 수 있다.
한편, 격벽(252)들은 액정셀(251)들과 같이 능동적으로 광을 통과시키거나 광을 차단하지 못한다. 즉, 격벽(252)들이 투명한 물질로 형성되는 경우 광을 통과시킬 뿐이며, 빛을 차단하는 역할을 하지 못한다. 또한, 격벽(252)들이 빛을 흡수하는 물질 또는 빛을 산란시키는 물질을 포함하는 경우 광을 산란시키거나 차단 할 뿐이며, 광을 통과시키지 못한다. 따라서, 투명표시장치의 투과 영역(TA)에 대응되는 영역에 격벽(252)들이 형성되는 경우, 차광 모드에서 격벽(252)들에서 빛샘이 발생하여 광 투과율이 높아지거나, 투과 모드에서 격벽(252)들에서 빛을 차단하여 광 투과율이 낮아지는 문제가 있다. 따라서, 격벽(252)들은 표시부(100)의 발광 영역(EA)들에 대응되게 배치되며, 액정셀(251)들은 표시부(100)의 투과 영역(TA)들에 대응되게 배치되는 것이 바람직하다. 격벽(252)들은 스트라이프(stripe) 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 벌집(honeycomb) 형태 또는 p(p는 3 이상의 양의 정수)각형 형태로 배치될 수도 있다.
제1 배향막(253)은 제2 기판(210)과 마주보는 제1 전극(230) 및 격벽(252)들 상에 마련된다. 예를 들어, 제1 배향막(253)으로는 폴리이미드(PI: Polyimide)가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 배향막(254)은 제1 기판(110)과 마주보는 제2 전극(240)의 일면 상에 마련된다. 제2 배향막(254)은 접착 물질이 포함된 폴리이미드(PI: Polyimide)일 수 있다. 여기서, 접착 물질로는 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리올레핀 수지(polyolefin resin), 또는 아크릴 수지(acrylic resin) 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제2 배향막(254)의 접착력을 높이기 위해서는 제2 배향막(254)의 두께를 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 배향막(254)의 두께는 제1 배향막(253)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 하지만, 제2 배향막(254)의 두께가 두꺼워지는 경우, 액정층(250)에 수직 전계를 제대로 인가하기 위해, 제2 전극(240)에 인가되는 전압을 높여야 하는 문제가 있다. 본 발명의 실시예는 제2 전극(240)에 인가되는 전압을 낮추기 위해, 제2 배향막(254)이 유전율(Dielectric constant)이 높은 물질인 나노 파티클(nano particles)을 포함하도록 구현될 수 있다. 나노 파티클은 이산화규소 나노 파티클(Silica nano particle), 인듐 주석 산화물 나노 파티클(예; ITO nano particle), 또는 티타늄 산화물 나노 파티클(예; TiO2 nano particle) 등이 이용될 수 있다. 제2 배향막(254)이 나노 파티클을 포함하는 경우, 제2 배향막(254)의 유전율을 높일 수 있으므로, 제2 전극(240)에 인가되는 전압을 높이지 않더라도 액정층(250)에는 수직 전계가 제대로 인가될 수 있다.
제1 및 제2 배향막들(253, 254)은 제1 및 제2 전극들(230, 240)에 전압이 인가되지 않는 경우 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들의 장축 방향을 수직 방향(Z축 방향)으로 배열하기 위한 수직 배향막들일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
격벽(252)들의 면적이 넓을수록 제1 배향막(253)과 제2 배향막(254)의 접착 면적이 넓어지므로, 제1 배향막(253)과 제2 배향막(254) 사이의 접착력이 높아질 수 있다. 제2 기판(210)이 플라스틱 필름인 경우 별도의 접착제를 이용하여 제1 및 제2 기판들(110, 210)을 부착하기 어려우므로, 제1 배향막(253)과 제2 배향막(254) 사이의 접착력을 높이기 위해 격벽(252)과 제2 배향막(254)의 접착 면적을 넓히는 것이 바람직하다. 하지만, 격벽(252)들의 면적이 넓어질수록 액정셀(251)들의 면적은 좁아지기 때문에, 차광 모드의 차광율이 낮아질 수 있다. 따라서, 격벽(252)들의 면적은 격벽(252)과 제2 배향막(254)과의 접착력과 차광 모드의 차광율을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 제1 기판(110)의 제1 면에 광 제어부(200)가 마련되고, 제1 기판(110)의 제2 면에 표시부(100)가 마련되기 때문에, 광 제어 장치와 투명 표시 패널이 각각 제조된 뒤 합착되는 종래와 비교하여 합착 공정을 삭제할 수 있을 뿐만 아니라 기판 하나를 삭제할 수 있다. 이에 따라, 투명표시장치의 투과 모드에서 광 투과율을 향상시킬 수 있으며, 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 발광 영역(EA)과 대응되는 위치에 표시부 박막 트랜지스터(T2) 및 제어부 박막 트랜지스터(T1)가 마련되고, 투과 영역(TA)과 대응되는 위치에 액정셀(251)이 마련된다. 따라서, 광 제어 장치와 투명 표시 패널이 각각 제조된 뒤 합착되는 종래와 비교하여 별도의 정렬(alignment)공정 없이도 투과 영역(TA)과 액정셀(251)을 용이하게 정렬시키는 것이 가능하므로, 투과 모드에서 광 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 발광 영역(EA)들 각각에 제어부 박막 트랜지스터(T1)가 구비되기 때문에, 제어부 박막 트랜지스터(T1)가 구비되지 않은 종래와 비교하여, 투과 영역(TA) 별로 광을 제어하는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명표시장치의 일측 단면을 보여주는 단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명표시장치에서는 제1 및 제2 배향막들이 삭제되고, 액정셀(251)들이 수직 배향 물질(251d)을 더 포함하는 것을 제외하고는 본 발명의 실시예와 동일하다. 따라서, 이하의 설명에서는 수직 배향 물질(251d) 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 하고, 이들을 제외한 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정셀(251)은 수직 배향 물질(251d)을 더 포함한다. 수직 배향 물질(251d)은 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들을 수직 방향으로 배열시키기 위해 액정셀(251)에 추가된 물질이다. 수직 배향 물질(251d)은 HTAB(hexadecyltrimethylammonium bromide), CTAB(cetyl trimethyl ammonium bromide), POSS(polyhedral oligomeric silsesquioxane), 덴드로나이즈드 폴리머(dendronized polymer), 덴드리머(dendrimer) 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있으며, 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 수직 배향 물질(251d)이 HTAB 또는 CTAB인 경우 HTAB 또는 CTAB는 제1 및 제2 전극들(230, 240)에 달라 붙어 계면활성제처럼 수직으로 배향되고, 수직 배향된 HTAB 또는 CTAB에 의해 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들이 수직으로 배향될 수 있다.
수직 배향 물질(251d)은 액정셀(251) 내에 0.01wt% 내지 1wt% 포함될 수 있다. 수직 배향 물질(251d)이 액정셀(251) 내에 0.01wt% 보다 적게 포함되는 경우 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들이 수직 방향으로 배열되지 못할 수 있다. 또한, 수직 배향 물질(251d)이 액정셀(251) 내에 1wt% 보다 많이 포함되는 경우 수직 배향 물질(251d)이 모두 용해되지 못할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 수직 배향 물질(251d)들과 이온 물질(251a)들이 독립된 구성으로 액정셀(251)들에 포함된 것을 일 예로 하여 본 발명이 설명되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 수직 배향 물질(251d)은 이온 물질(251c)들에 혼합될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 전극들(230, 240)에 전압이 인가되면, 이온 물질들에 의해 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들이 랜덤하게 움직일 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전극들(230, 240)에 전압이 인가되지 않는 경우, 이온 물질들에 포함된 수직 배향 물질에 의해 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들의 장축은 수직 방향(Z축 방향)으로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 투명표시장치는 도 5를 참조로 설명된 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치와 동일한 효과를 제공한다. 게다가, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명표시장치는 액정셀(251)들이 수직 배향 물질(251d)을 포함하기 때문에, 제1 및 제2 배향막들 없이도 액정(251a)들 및 이색성 염료(251b)들을 투과 모드에서 수직 방향(Z축 방향)으로 배열시키는 것이 가능하다. 따라서, 제1 및 제2 배향막을 형성하는 공정이 삭제되기 때문에, 투명 표시 장치의 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 제조방법을 보여주는 흐름도이다. 도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 이하에서는 도 7 및 도 8a 내지 도 8f를 결부하여 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 제조방법을 상세히 설명한다.
첫 번째로, 도 8a와 같이 제1 기판(110)의 제1 면 상에 제어부 박막 트랜지스터(T1)를 형성하고, 제어부 박막 트랜지스터(T1)에 접속되도록 제1 전극(230)을 형성한다. (도 7의 S101)
두 번째로, 도 8b와 같이 제1 기판(110)의 제1 면과 마주보는 제2 면 상에 표시부 박막 트랜지스터(T2)를 형성한다. 이 경우, 표시부 박막 트랜지스터(T2)는 제어부 박막 트랜지스터(T1)와 대응되는 위치에 형성된다. (도 7의 S102)
세 번째로, 도 8c와 같이 제1 전극(230) 상에 액정셀(251)들 및 액정셀(251)들의 셀 갭을 유지시켜주기 위한 격벽(252)들을 형성한다. 격벽(252)들은 제어부 박막 트랜지스터(T1)와 대응되는 위치에 형성된다. 격벽(252)들은 임프린팅(imprinting) 방식 또는 포토 리소그래피(photo lithography) 방식으로 형성될 수 있다.
격벽(252)들이 임프린팅 방식으로 형성되는 경우, 격벽(252)들을 형성할 물질을 제1 전극(230)의 일면 상에 도포한 후, 실리콘, 석영 또는 고분자 물질로 이루어지는 몰드(mold)로 가압함으로써, 격벽(252)들을 형성할 수 있다. 이 경우, 격벽(252)들은 표시부(100)의 발광 영역(EA)들에 대응되게 배치되는 것이 바람직하므로, 격벽(252)들의 폭은 발광 영역(EA)들의 폭 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
격벽(252)들이 포토 리소그래피(photo lithography) 방식으로 형성되는 경우, 격벽(252)들을 형성할 물질을 제1 전극(230)의 일면 상에 도포한 후 포토 공정을 이용하여 노광함으로써, 격벽(252)들을 형성할 수 있다. 이 경우, 제1 전극(230)과 격벽(252)들 상에는 제1 배향막(253)이 형성될 수 있다.
액정셀(251)들은 격벽(252)에 의해 구획되는 영역들에 액정물질을 채움으로써 형성될 수 있다. 격벽(252)들에 의해 구획된 영역들에 액정물질을 채우는 공정은 잉크젯 방식으로 행해질 수 있다. 액정물질은 액정(251a)들, 이색성 염료(251b)들, 및 이온 물질(251c)들을 포함할 수 있다. (도 7의 S103)
네 번째로, 도 8d와 같이 액정셀(251)들과 격벽(252)들 상에 제2 기판(210)을 부착한다. 제1 전극(240)과 마주보는 제2 기판(240)의 일면 상에는 제2 전극(240)이 형성되고, 제2 전극(240) 상에는 제2 배향막(254)이 형성될 수 있다. 제1 기판(110)에 마련된 제1 배향막(253)과 제2 기판(210)에 마련된 제2 배향막(254)을 접착함으로써, 제1 기판(110)에 제2 기판(210)을 부착할 수 있다. (도 7의 S104)
다섯 번째로, 도 8e와 같이 표시부 박막 트랜지스터(T1) 상에 유기발광 다이오드(OLED)를 형성한다. 유기발광 다이오드(OLED)는 애노드 전극(AND), 유기층(EL), 및 캐소드 전극(CAT)을 포함한다. (도 7의 S105)
마지막으로, 도 8f와 같이 상기 유기발광 다이오드(OLED) 상에 제3 기판(310)을 부착한다. 제3 기판(310)은 봉지기판일 수 있으며, 실런트(sealant) 등을 이용하여 제1 기판(110)에 부착될 수 있다. (도 7의 S106)
본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 발광 영역(EA)과 대응되는 위치에 표시부 박막 트랜지스터(T2) 및 제어부 박막 트랜지스터(T1)가 마련되고, 투과 영역(TA)과 대응되는 위치에 액정셀(251)이 마련된다. 따라서, 광 제어 장치와 투명 표시 패널이 각각 제조된 뒤 합착되는 종래와 비교하여 별도의 정렬(alignment)공정 없이도 투과 영역(TA)과 액정셀(251)을 용이하게 정렬시키는 것이 가능하므로, 투과 모드에서 광 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 발광 영역(EA)들 각각에 제어부 박막 트랜지스터(T1)가 구비되기 때문에, 제어부 박막 트랜지스터(T1)가 구비되지 않은 종래와 비교하여, 투과 영역(TA) 별로 광을 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 표시부 110: 제1 기판
120: 표시용 게이트 구동부 125: 제어용 게이트 구동부
130: 표시용 소스 드라이브 IC 135: 제어용 소스 드라이브 IC
140: 표시용 연성필름 145: 제어용 연성필름
150: 표시용 회로보드 155: 제어용 회로보드
160: 표시용 타이밍 제어부 165: 제어용 타이밍 제어부
200: 광 제어부 210: 제2 기판
230: 제1 전극 240: 제2 전극
250: 액정층 251: 액정셀
252: 격벽 253: 제1 배향막
254: 제2 배향막 310: 제3 기판

Claims (9)

  1. 제1 기판, 상기 제1 기판의 제1 면과 마주보는 제2 기판, 및 제1 기판의 제2 면과 마주보는 제3 기판;
    상기 제1 및 제3 기판들 사이에 배치되며, 투과 영역과 발광 영역을 포함하는 표시부; 및
    상기 제1 및 제2 기판들 사이에 배치되며, 입사되는 빛을 투과시키거나 차단하는 광 제어부를 구비하고,
    상기 광 제어부는,
    상기 제1 기판의 제1 면 상에 마련된 제어부 박막 트랜지스터;
    상기 제어부 박막 트랜지스터 상에 마련된 제1 전극;
    상기 제1 기판과 마주보는 상기 제2 기판의 일면 상에 마련된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되는 액정셀들을 포함하고,
    상기 제어부 박막 트랜지스터는 상기 발광 영역에 대응되도록 배치되는 투명표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시부는,
    상기 제1 기판의 제2 면 상에 마련된 표시부 박막 트랜지스터; 및
    상기 표시부 박막 트랜지스터 상에 마련된 유기발광 다이오드를 포함하고,
    상기 표시부 박막 트랜지스터는 상기 제어부 박막 트랜지스터와 대응되도록 배치되는 투명표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 제어부는,
    상기 액정셀들을 구획하고, 상기 액정셀들의 셀갭을 유지하기 위한 격벽들을 더 포함하고,
    상기 격벽들 각각은 상기 제어부 박막 트랜지스터와 대응되도록 배치되는 투명표시장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 격벽들 상에 마련된 제1 배향막; 및
    상기 제1 전극과 마주보는 상기 제2 전극의 일면 상에 마련된 제2 배향막을 더 포함하는 투명표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 배향막은 나노 파티클을 포함하는 투명표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정셀들 각각은,
    액정들과 빛을 흡수하는 이색성 염료들을 포함하는 투명표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정셀들 각각은,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전압들이 교류로 인가되는 경우 상기 액정들과 상기 이색성 염료들을 이동시키는 이온 물질들을 더 포함하는 투명표시장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 액정셀들 각각은 수직 배향 물질을 더 포함하는 투명표시장치.
  9. 제1 기판의 제1 면 상에 제어부 박막 트랜지스터와 상기 제어부 박막 트랜지스터에 접속된 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1 기판의 제1 면과 마주보는 제2 면 상에 표시부 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 제1 전극 상에 액정셀들, 및 상기 액정셀들의 셀 갭을 유지하는 격벽을 형성하는 단계;
    상기 액정셀들과 상기 격벽 상에 제2 전극이 형성된 제2 기판을 부착하는 단계;
    상기 표시부 박막 트랜지스터 상에 유기발광 다이오드를 형성하는 단계; 및
    상기 유기발광 다이오드 상에 제3 기판을 부착하는 단계를 포함하는 투명표시장치의 제조방법.
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