KR20170079616A

KR20170079616A - 투명표시장치

Info

Publication number: KR20170079616A
Application number: KR1020150190369A
Authority: KR
Inventors: 이석호; 김수연; 김위용; 이화열; 김준환; 엄성용
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2017-07-10
Also published as: KR102459043B1

Abstract

본 발명은 투명표시장치에 관한 것으로, 투과모드 및 화상구현모드를 구현할 수 있는 투명표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 투명디스플레이의 디스플레이패널의 하부로 가변차광필름을 위치시킴으로써, 선택적으로 투과모드와 화상구현모드를 구현할 수 있으며, 화상구현모드일 시에는 시청자의 집중도 또한 향상시킬 수 있다.
특히, 가변차광필름의 상, 하부투명전극의 하부로 상, 하부보조전극을 더욱 형성함으로써, 투명디스플레이가 대면적화되어도 상, 하부투명전극의 면내 저항이 증가하게 되는 것을 방지하여, 빠른 응답속도를 구현할 수 있다.
또한, 상, 하부보조전극의 각각의 상부로 위치하는 절연막을 통해 서로 마주보도록 위치하는 상, 하부보조전극 사이로 전계가 집중되는 것을 방지하며, 상, 하부보조전극과 상, 하부투명전극이 서로 측면 접촉되도록 함으로써, 상, 하부보조전극으로 과도한 전류가 흐르지 않도록 할 수 있다.
이를 통해, 상, 하부보조전극의 부식이 발생하는 것을 방지하게 되므로, 투명디스플레이의 투과율이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

투명표시장치{Transparent display device}

본 발명은 투명표시장치에 관한 것으로, 투과모드 및 화상구현모드를 구현할 수 있는 투명표시장치에 관한 것이다.

근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.

이 같은 평판표시장치의 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 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

한편, 최근에는 특성상 사용자가 평판표시장치를 투과해 반대편에 위치한 사물 또는 이미지를 볼 수 있는 투명표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한 투명표시장치는 공간활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다.

이러한, 투명표시장치는 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 선명하게 구별하는 동시에 표시장치로부터 구현되는 화상을 보다 선명하게 구현할 수 있는 투명표시장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 투명표시장치로부터 구현되는 화상을 보다 선명하게 구현하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

이를 통해, 투명표시장치의 표시품질 및 신뢰성을 향상시키고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.

또한, 투과모드와 비투과모드의 응답속도가 향상된 대면적화 투명표시장치를 제공하는 것을 제 3 목적으로 하며, 광특성이 저하되는 것을 방지하는 것을 제 4 목적으로 한다.

전술한 바와 같이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 표시영역과 투명영역이 정의되어, 상기 표시영역을 통해 화상을 구현하는 디스플레이패널과 상기 디스플레이패널로부터 빛이 방출되는 방향의 반대측에 위치하며, 선택적으로 빛을 투과하거나 반사시키는 가변차광필름(variable blocking film)을 포함하며, 상기 가변차광필름은 상, 하부투명필름과, 상기 상, 하부투명필름의 각 내측면에 형성되는 상, 하부투명전극, 상기 상, 하부투명전극과 상기 상, 하부투명필름 사이로 위치하는 상, 하부보조전극과 상기 상부 및 하부투명전극 사이로 전기변색 특성을 갖는 코어쉘구조의 나노입자를 포함하는 전기변색층을 포함하는 투명표시장치를 제공합니다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 투명디스플레이의 디스플레이패널의 하부로 가변차광필름을 위치시킴으로써, 선택적으로 투과모드와 화상구현모드를 구현할 수 있어, 화상구현모드일 시에는 시청자의 집중도 또한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 가변차광필름의 상, 하부투명전극의 하부로 상, 하부보조전극을 더욱 형성함으로써, 투명디스플레이가 대면적화되어도 상, 하부투명전극의 면내 저항이 증가하게 되는 것을 방지하여, 빠른 응답속도를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상, 하부보조전극의 각각의 상부로 위치하는 절연막을 통해 서로 마주보도록 위치하는 상, 하부보조전극 사이로 전계가 집중되는 것을 방지하여, 상, 하부보조전극으로 과도한 전류가 흐르지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.

이를 통해, 상, 하부보조전극의 부식이 발생하는 것을 방지하게 되므로, 투명디스플레이의 투과율이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명표시장치의 단면을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2a ~ 2b는 온(on)/오프(off)상태의 코어쉘구조의 나노입자를 개략적으로 도시한 도면.
도 3a ~ 3b는 일반적인 투명디스플레이의 응답속도를 측정한 실험결과.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명디스플레이의 응답속도를 측정한 실험결과.
도 5a ~ 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변차광필름의 투과모드와 화상구동모드에 의한 투명디스플레이의 투과모드와 화상구현모드를 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변차광필름을을 개략적으로 도시한 단면도.
도 7은 투명디스플레이의 투과모드와 화상구현(차광)모드시의 투과율을 측정한 실험 결과.
도 8은 상, 하부보조전극의 부식이 발생된 사진.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투명디스플레이의 투과모드와 화상구현모드시의 투과율을 측정한 실험 결과.
도 10은 절연막 유무에 따른 가변차광필름으로 인가되는 전류를 비교한 실험 결과.

본원발명은 표시영역과 투명영역이 정의되어, 상기 표시영역을 통해 화상을 구현하는 디스플레이패널과 상기 디스플레이패널로부터 빛이 방출되는 방향의 반대측에 위치하며, 선택적으로 빛을 투과하거나 반사시키는 가변차광필름(variable blocking film)을 포함하며, 상기 가변차광필름은 상, 하부투명필름과 상기 상, 하부투명필름의 각 내측면에 형성되는 상, 하부투명전극, 상기 상, 하부투명전극과 상기 상, 하부투명필름 사이로 위치하는 상, 하부보조전극과, 상기 상부 및 하부투명전극 사이로 전기변색 특성을 갖는 코어쉘구조의 나노입자를 포함하는 전기변색층을 포함하는 투명표시장치를 제공한다.

이때, 상기 상, 하부보조전극의 상부로는 각각 절연막이 위치하여, 상기 상, 하부보조전극과 상기 상, 하부투명전극은 상기 상, 하부보조전극의 측면을 통한 측면접촉하며, 상기 상, 하부보조전극은 상기 표시영역에 대응하여 위치한다.

그리고, 상기 상, 하부보조전극은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Au), 티타늄(Ti), 철(Fe), 규소(Si), 주석(Sn) 중 적어도 하나로 이루어지며, 상기 상, 하부보조전극은 100 ~ 300㎛의 선폭을 가지며, 상기 상, 하부보조전극 각각의 사이의 간격은 300 ~ 700㎛를 가지며, 상기 상, 하부보조전극은 100 ~ 600nm의 두께를 갖는다.

이때, 상기 상, 하부보조전극은 상기 상, 하부투명필름 상에 각각 메쉬형태 또는 스트라이프형태로 이루어지며, 상기 절연막은 질화실리콘(SiNx) 및 산화실리콘(SiOx)을 포함하는 무기절연막으로 이루어지며, 5 ~ 10nm의 두께를 갖는다.

이때, 상기 전기변색층은 고체전해질 내에 상기 코어쉘구조의 나노입자가 분산되어 위치하며, 상기 코어쉘구조의 나노입자는 투명한 코어(core)와, 상기 코어를 투명에서 흑색으로 또는 흑색에서 투명하게 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell)층이 감싸며, 상기 상부투명전극과 상기 전기변색층 사이로 대응물질층(counter material layer)이 개재된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

- 제 1 실시예 -

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명표시장치의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 2a ~ 2b는 온(on)/오프(off)상태의 코어쉘구조의 나노입자를 개략적으로 도시한 도면이다.

그리고, 도 3a ~ 3b는 일반적인 투명디스플레이의 응답속도를 측정한 실험결과이며, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명디스플레이의 응답속도를 측정한 실험결과이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명표시장치(100)는 크게 디스플레이패널(110)과 가변차광필름(variable blocking film : 200)으로 이루어진다.

여기서, 본 발명의 제 1 실시예는 디스플레이패널(110)이 표시장치 중 시야각 및 대비비가 우수하며, 소비전력 측면에서도 유리하며, 직류 저전압 구동이 가능하고, 응답속도가 빠른 장점을 갖는 유기발광소자(organic light emitting diodes : 이하 OLED라 함)로 이루어진다.

이때, OLED는 발광된 빛의 투과방향에 따라 상부 발광방식(top emission type)과 하부 발광방식(bottom emission type)으로 나뉘게 되는데, 이하 본 발명에서는 상부 발광방식을 일예로 설명하도록 하겠다.

이러한 투명표시장치(100)의 디스플레이패널(110)은 화소영역(P)이 표시영역(B)과 투명영역(T)으로 나뉘어 정의되며, 표시영역(B)에는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 발광다이오드(E)가 형성된다.

이때, 표시영역(B)의 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)가 형성되는 기판(101)과, 기판(101)과 마주하는 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(102)은 서로 이격되어 이의 가장자리부를 실패턴(seal pattern : 미도시)을 통해 봉지되어 합착된다.　

이때, 기판(101)과 인캡기판(102)은 모두 투명한 재질로 이루어진다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 화소영역(P)의 기판(101) 상에는 표시영역(B)과 투명영역(T)으로 나뉘어 정의되는데, 이때, 표시영역(B) 상에는 반도체층(103)이 형성되는데, 반도체층(103)은 실리콘으로 이루어지며 그 중앙부는 채널을 이루는 액티브영역(103b) 그리고 액티브영역(103b) 양측면으로 고농도의 불순물이 도핑된 소스 및 드레인영역(103a, 103c)으로 구성된다.

이러한 반도체층(103) 상부로는 게이트절연막(105)이 형성되어 있으며, 게이트절연막(105) 상부로는 반도체층(103)의 액티브영역(103b)에 대응하여 게이트전극(107)과 도면에 나타내지 않았지만 일방향으로 연장하는 게이트배선이 형성되어 있다.

그리고, 게이트전극(107)과 게이트배선 상부 전면에 제 1 층간절연막(109a)이 형성되어 있으며, 이때 제 1 층간절연막(109a)과 그 하부의 게이트절연막(105)은 액티브영역(103b) 양측면에 위치한 소스 및 드레인영역(103a, 103c)을 각각 노출시키는 제 1및 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 구비한다.　

다음으로, 제 1및 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 포함하는 제 1 층간절연막(109a) 상부로는 서로 이격하며 제 1 및 2 반도체층 콘택홀(111a, 111b)을 통해 노출된 소스 및 드레인영역(103a, 103c)과 각각 접촉하는 소스 및 드레인전극(113, 115)이 형성되어 있다.

그리고, 소스 및 드레인전극(113, 115)과 두 전극(113, 115) 사이로 노출된 제 1 층간절연막(109a) 상부로 드레인전극(115)을 노출시키는 드레인콘택홀(117)을 갖는 제 2 층간절연막(109b)이 형성되어 있다.

이때, 게이트절연막(105)과 제 1 및 제 2 층간절연막(109a, 109b)은 빛을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로 이루어진다.

여기서, 소스 및 드레인전극(113, 115)과 이들 전극(113, 115)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103a, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 형성된 게이트절연막(105) 및 게이트전극(107)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루게 된다.

이때 도면에 나타나지 않았지만, 게이트배선과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선이 형성되어 있다. 그리고, 스위칭 박막트랜지스터는 구동 박막트랜지스터(DTr)와 동일한 구조로, 구동 박막트랜지스터(DTr)와 연결된다.

그리고, 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(미도시, DTr)는 도면에서는 반도체층(103)이 폴리실리콘 반도체층으로 이루어진 탑 게이트(top gate) 타입을 예로서 보이고 있으며, 이의 변형예로서 순수 및 불순물의 비정질질실리콘으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입으로 형성될 수도 있다.

또한, 제 2 층간절연막(109b) 상부에는 발광다이오드(E)를 구성하는 제 1 전극(121)과 유기발광층(123) 그리고 제 2 전극(125)이 순차적으로 형성되어 있다.

제 1 전극(121)은 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(115)과 연결된다.

이러한 제 1 전극(121)은 각 화소영역(P)의 표시영역(B) 별로 형성되는데, 각 화소영역(P)의 표시영역(B)의 가장자리에는 뱅크(bank : 119)가 위치한다.

그리고 제 1 전극(121)의 상부에 유기발광층(123)이 형성되어 있다.

여기서, 유기발광층(123)은 발광물질로 이루어진 단일층으로 구성될 수도 있으며, 발광 효율을 높이기 위해 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광층(emitting material layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)의 다중층으로 구성될 수도 있다.

이러한 유기발광층(123)은 각 화소영역(P) 별로 적(R), 녹(G), 청(B)의 색을 표현하거나, 백(W)색을 표현하게 된다.

그리고, 유기발광층(123)의 상부로는 제 2 전극(125)이 형성되어 있다.

제 1 전극(121)과 제 2 전극(125)은 각각 캐소드(cathode) 전극과 애노드(anode) 전극의 역할을 하고 있다.

이러한 발광다이오드(E)의 유기발광층(123)에서 발광된 빛은 제 2 전극(125)을 향해 방출되는 상부 발광방식으로 구동된다.

따라서 발광된 빛은 제 2 전극(125)을 통과하여 외부로 나가게 되므로, 투명표시장치의 화소영역(P)의 표시영역(B)은 임의의 화상을 구현하게 된다.

이때, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명표시장치(100)는 화상이 구현되는 빛의 투과방향의 반대측 즉, 기판(101)의 배면으로 가변차광필름(200)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

가변차광필름(200)은 상, 하부투명필름(201, 202)과, 상, 하부투명필름(203a, 203b) 각각의 내측면에 구비되는 상, 하부투명전극(205a, 205b) 그리고 이의 사이로 전기변색층(electrochromic layer : 210)이 개재되어 합착되어 있다.

이때, 상, 하부투명전극(205a, 205b)은 각각 투명한 전도성 물질, 통상적으로 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO), 안티몬 주석산화물(antimony Tin Oxide : ATO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide) 또는 기타 투명한 전도성 고분자 물질로 이루어질 수 있으며 바람직하게는 수천 Å정도의 두께를 가진다.

전기변색층(210)은 코어쉘구조의 나노입자(213)가 전해질(211) 내에 넓게 퍼진형태로 분산되어 위치하는데, 여기서 코어쉘구조의 나노입자(213)는 전압의 인가에 따른 전기적인 산화 및 환원 반응에 의해 색상이 변화되어 광투과 특성이 변경되는 특성을 갖는다.

이때, 본 발명의 가변차광필름(200)은 유연한 특성을 갖는 플렉서블한 특성을 구현하거나 가변차광필름(200)의 전체적인 두께를 줄이거나, 상, 하부투명필름(201, 202)의 접착특성을 높이기 위하여, 코어쉘구조의 나노입자(213)가 분산되어 위치하는 전해질(211)을 고상의 고체전해질로 형성하는 것이 바람직하다.

고체전해질(211)은 전하를 운반하는 이온의 저장소 역할을 하게 되는데, 코어쉘구조의 나노입자(213)에 필요한 전하를 원활하게 공급하는 역할을 하게 된다.

이러한 고체전해질(211)에 의해 낮은 구동전압으로도 코어쉘구조의 나노입자(213)를 구동할 수 있다.

그리고, 코어쉘구조의 나노입자(213)가 분산된 전해질을 고체전해질(211)로 형성할 경우, 본 발명의 가변차광필름(200)은 전기변색층(210)의 누수 등을 방지하기 위한 별도의 실패턴과 같은 고정물질을 생략할 수도 있다.

이때, 상부투명전극(203a)과 고체전해질(210) 사이로는 대응물질층(counter material layer : 207)가 형성될 수 있다. 대응물질층(207)은 전기변색층(210) 내의 전하 밸런스를 조절하기 위한 것으로, 코어쉘구조의 나노입자(213)와 고체전해질(211) 내부에서 이동하는 전하들의 전하량을 조절하게 된다. 따라서, 대응물질층(207)은 전기변색층(210) 내의 전하 안정성(charge stability)을 향상시키게 된다.

코어쉘구조의 나노입자(213)는 코어쉘구조의 나노입자(213)가 투명 또는 흑색을 띄게 됨으로써, 빛을 투과시키거나 또는 흡수 및 차광시키는 역할을 하게 된다.

여기서, 도 2a ~ 2b를 참조하여 전기변색층(210)의 코어쉘구조의 나노입자(213)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, 전기변색층(210)의 코어쉘구조의 나노입자(213)는 우수한 투과도를 갖는 코어(core : 213a)가 전기적 신호에 의해 빛을 투과 또는 차폐하는 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell : 213b)에 감싸져 이루어진다.

이러한 코어쉘구조의 나노입자(213)는 쉘(213b)로 인가되는 전압에 따라 이온 또는 전자에 의해 산화 및 환원작용이 이루어지면서 가역적으로 색상이 변하게 된다.

즉, 코어쉘구조의 나노입자(213)는 쉘(213b)층이 투명한 상태에서 흑색으로 변화하거나, 흑색에서 투명한 상태로 변화되는 물질로 이루어지도록 함으로써, 코어쉘구조의 나노입자(213)는 쉘(213b)층의 흑색에 의한 차폐성질과 투명의 투과성질을 갖게 된다.

도 2a에 도시한 바와 같이 상, 하부투명전극(203a, 203b)으로 전압이 인가되지 않은 즉, 오프(off) 상태의 전기변색층(210)의 코어쉘구조의 나노입자(213)는 코어(213a)와 쉘(213b)층이 모두 투명한 상태를 유지하게 되며, 도 2b에 도시한 바와 같이 상, 하부투명전극(203a, 203b)으로 전압이 인가되는 즉, 온(on) 상태의 전기변색층(210)의 코어쉘구조의 나노입자(213)는 쉘(213b)층이 흑색으로 변화하게 되는 것이다.

코어(213a)는 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있는데, 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO)와 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO)와 같은 전도성을 갖는 투명도전성물질로 이루어져 전극으로부터의 전자주입이 원활하게 하여 코어쉘구조의 나노입자(213)의 응답속도를 향상시키는 것이 바람직하다.

여기서, 코어(213a)는 3 ~ 10nm의 나노결정 사이즈를 가지며, 나노입자(213)의 전체적인 크기는 10 ~ 300nm의 나노결정 사이즈를 갖는다.

그리고, 쉘(213b)층은 아래와 같은 화학식(1)로 이루어지는데,

화학식(1)

여기서, 화학식(1)에서 R1, R2는 수소 원자, 할로겐 원자, 황화합물, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1내지 20의 알콕실렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수2 내지 20 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수3 내지 20의 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수3 내지 20 사이클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 사이클로알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수2 내지 탄소수20의 헤테로사이클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수2 내지 20의 헤테로사이클로알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수6 내지 30의 옥시아릴렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수1 내지 20 알킬기 또는 탄소수6 내지 30 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 탄소수1 내지 20 알킬기 또는 탄소수6 내지 탄소수30의 아릴기이며, R3, R4는 수소원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1내지 5의 알킬기이다. X는 Cl, Br, I, PF6, TFSi, BF4, ClO4 등의 1가 음이온으로 이루어진다.

여기서, R1은 알킬기인 경우 탄소수를 증가시킬수록 코어쉘구조의 나노입자(213)의 응답속도를 빠르게 할 수 있다.

그리고, R2의 종류에 따라 쉘(213b)층의 색을 변화시킬 수 있다.

여기서, R2가 흑색을 띄는 물질로 이루어질 경우, 본 발명의 코어쉘구조의 나노입자(213)는 전압이 인가되기 이전에는 코어(213a)와 쉘(213b)층이 모두 투명한 상태로 이루어지나, 전압이 인가될 경우 쉘(213b)층은 투명한 상태에서 흑색으로 변화하게 되는 것이다.

또는 한가지 색상으로 흑색의 구현이 어려울 경우 코어쉘구조의 나노입자(213)의 쉘(213b)층이 청록(cyan), 노랑(yellow), 다홍색(magenta)의 조합 또는 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)으로 변화되도록 하거나, 다수의 코어쉘구조의 나노입자(120) 각각의 쉘(213b)층이 다양한 색으로 변화되도록 함으로써, 이들 색의 색섞임에 의해 흑색을 표현할 수도 있다.

여기서, R2가 브로모벤젠이면 쉘(213b)층은 투명에서 청색 또는 청록색으로 변화하게 되며, 4-클로로벤조니트릴이면 다홍색 또는 적색으로 변화하게 되며, 클로로살리실락산 이면 노랑색 또는 녹색으로 변화하게 된다.

이때, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명디스플레이(100)는 이러한 코어쉘구조의 나노입자(213)로 전압을 인가하는 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 하부로 상, 하부보조전극(205a, 205b)이 더욱 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상, 하부보조전극(205a, 205b)은 화소영역(P)의 화상을 구현하는 표시영역(B)에 대응하여 형성되는데, 이러한 상, 하부보조전극(205a, 205b)은 투명디스플레이(100)가 대면적화됨에 따라, 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 면적 또한 커져 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 중심부에서 저항증가에 의한 전압강하 현상이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.

즉, 도 3a의 그래프를 참조하면, 일반적인 소형모델의 투명디스플레이의 가변차광필름은 1.2V 구동전압을 기준으로 화상구동모드인 차광모드로 구동하는 응답시간이 투과율 5%를 기준으로 약 8초가 걸리는 것을 확인할 수 있다.

이에 반해, 18인치 이상의 투명디스플레이는 투명디스플레이가 대면적화됨에 따라, 상, 하부투명전극 또한 대면적화되어, 도 3b의 그래프와 같이, 가변차광필름이 화상구동모드인 차광모드로 구동하는 응답시간이 투과율 5%를 기준으로 약 3분 이상이 소요되는 것을 확인할 수 있다.

이러한 대면적화된 투명디스플레이의 가변차광필름의 낮은 응답속도는 상, 하부투명전극의 사이즈가 증가함에 따라 상, 하부투명전극의 면내 저항이 증가하게 되고, 이를 통해 가변차광필름의 중앙부에서의 전압강하 현상에 의한 전압 감소에 따른 전류가 감소하였기 때문이다.

따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명디스플레이(100)는 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 하부로 상, 하부보조전극(205a, 205b)을 더욱 형성하여, 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 중심부에서 저항증가에 의한 전압강하 현상이 발생하는 것을 방지하는 것이다.

첨부한 도 4의 그래프는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명디스플레이의 응답시간을 측정한 실험결과로, 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 하부로 상, 하부보조전극(205a, 205b)을 더욱 형성하였으며, 본 발명의제 1 실시예에 따른 투명디스플레이(100)는 18인치 이상으로 형성하였다.

도 4의 그래프를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명디스플레이(100)는 투명디스플레이(100)가 대면적화됨에 따라, 상, 하부투명전극(203a, 203b) 또한 대면적화되어도, 가변차광필름(200)이 화상구동모드인 차광모드로 구동하는 응답시간이 투과율 5%를 기준으로 약 8초가 걸리는 것을 확인할 수 있다.

이는, 일반적인 소형모델의 투명디스플레이의 가변차광필름의 화상구동모드로 구동하는 응답시간과 동일한 결과로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명디스플레이(100)는 대면적화되어도, 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 하부로 상, 하부보조전극(205a, 205b)을 더욱 형성함으로써, 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 면내 저항이 증가하게 되는 것을 방지하여, 이를 통해 가변차광필름(200)의 중앙부에서의 전압강하 현상에 의한 전압 감소에 따른 전류가 감소하는 것을 방지하게 됨을 확인할 수 있다.

상, 하부보조전극(205a, 205b)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Au), 티타늄(Ti), 철(Fe), 규소(Si), 주석(Sn) 등 전류를 인가할 수 있는 금속재질은 모두 포함하여 형성할 수 있다.

이러한 상, 하부보조전극(205a, 205b)은 100 ~ 300㎛의 선폭을 갖도록 형성할 수 있으며, 상, 하부보조전극(205a, 205b) 각각의 사이의 간격은 300 ~ 700㎛를 갖도록 형성할 수 있다.

그리고, 상, 하부보조전극(205a, 205b)은 100 ~ 600nm의 두께를 갖도록 형성할 수 있다.

여기서, 상, 하부보조전극(205a, 205b)은 낮은 면저항(또는 저항)을 갖는 것이 바람직한데, 이를 위해 낮은 면저항을 가지면서도 현 공정상 제조 가능한 전극의 선폭, 간격 그리고 두께로 설계하는 것이 바람직하다.

이때, 상, 하부보조전극(205a, 205b)은 메쉬(mesh)형태를 갖도록 형성될 수도 있으며, 스트라이프(stripe) 등 다양한 형태를 갖도록 형성될 수 있는데, 상, 하부보조전극(205a, 205b)이 불투명한 금속으로 이루어질 경우, 투명디스플레이(100)의 투과모드를 구현하는 과정에서 상, 하부보조전극(205a, 205b)이 시인될 수 있으므로, 상, 하부보조전극(205a, 205b)은 표시영역(B)에 대응해서만 형성하는 것이 바람직하다.

여기서, 이러한 가변차광필름(200)을 포함하는 투명디스플레이(100)는 대면적화되어도, 상, 하부투명전극(203a, 203b)에 인가되는 전압에 따라 투명 및 불투명 상태를 빠른 응답속도로 선택적으로 구현하게 되므로, 이러한 가변차광필름(200)을 포함하는 투명디스플레이(100)는 선택적으로 투과모드와 화상구현모드를 구현할 수 있다.

이를 통해, 주변 조도가 높은 밝기의 화상구현모드일 시에는 시청자의 집중도를 향상시킬 수 있다.

이에 대해 도 5a ~ 5b를 참조하여 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

도 5a ~ 5b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변차광필름의 투과모드와 화상구동모드에 의한 투명디스플레이의 투과모드와 화상구현모드를 나타낸 개략도이다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 투명디스플레이(100)의 디스플레이패널(110)의 스위치가 온(on) 되어 표시영역(B)을 통해 화상을 구현하는 화상구현모드를 구현하고자 할 경우, 가변차광필름(200)의 상, 하부투명전극(103a, 103b)으로 전압을 인가하여 전기변색층(210)에 전기적 신호를 인가한다.

따라서, 가변차광필름(200)의 전기변색층(210)의 코어쉘구조의 나노입자(213)의 쉘(도 2b의 213b)층은 전기적 신호 인가시 흑색을 띄거나 또는 각각 청록색, 노랑색, 적색을 띄게 되고, 그 결과, 전기변색층(210)은 코어쉘구조의 나노입자(213)에 의해 차광막을 형성하여 화상구동모드로 동작하게 된다.

따라서, 표시영역(B)을 통해 화상을 구현하는 과정에서, 발광다이오드(E)의 유기발광층(123)으로부터 발광된 빛이 제 2 전극(125)을 향해 방출되어, 화상이 구현되는 빛의 투과방향과 반대측 방향으로 투과되는 빛은 전기변색층(210)의 코어쉘구조의 나노입자(213)에 의한 차광막에 의해 차광되게 된다.

또한, 투명영역(T)은 가변차광필름(200)에 형성된 차광막에 의해 투명디스플레이(100)의 배면으로부터 입사되는 빛이 차단되게 되어, 투명디스플레이(100)의 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 볼 수 없게 된다.

이때, 투명영역(T)으로 투명디스플레이(100)의 반대편에 위치한 사물 또는 이미지가 투과되지 않도록 구현할 경우, 디스플레이패널(110)을 통해 구현되는 화상의 집중도를 향상시킴으로써, 사용자는 디스플레이패널(110)을 통해 구현되는 화상이 보다 선명하게 느껴지도록 할 수 있다.

반면, 도 5b에 도시한 바와 같이, 투명디스플레이(100)의 디스플레이패널(110)가 화상을 구현하지 않는 즉, 스위치가 오프(off)되면, 가변차광필름(200) 또한 오프(off)되어, 가변차광필름(200)의 전기변색층(210)의 코어쉘구조의 나노입자(213)는 투명상태를 유지하는 투과모드로 동작하게 된다.

그 결과, 투명영역(T)은 빛이 투과되어 투명디스플레이(100)의 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 볼 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투명디스플레이(100)는 디스플레이패널(110)의 배면에 투과모드와 화상구동모드를 구현할 수 있는 가변차광필름(200)을 구비함으로써, 선택적으로 투과모드와 화상구현모드를 구현할 수 있으며, 화상구현모드일 시에는 시청자의 집중도 또한 향상시킬 수 있다.

특히, 가변차광필름(200)의 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 하부로 상, 하부보조전극(205a, 205b)을 더욱 형성함으로써, 투명디스플레이(100)가 대면적화되어도 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 면내 저항이 증가하게 되는 것을 방지하여, 빠른 응답속도를 구현할 수 있다.

- 제 2 실시예 -

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변차광필름을을 개략적으로 도시한 단면도이다.

그리고, 도 7은 투명디스플레이의 투과모드와 화상구현(차광)모드시의 투과율을 측정한 실험 결과이며, 도 8은 상, 하부보조전극의 부식이 발생된 사진이다.

또한, 도 9는 절연막 유무에 따른 가변차광필름으로 인가되는 전류를 비교한 실험 결과이며, 도 10은 절연막 유무에 따른 가변차광필름으로 인가되는 전류를 비교한 실험 결과이다.

한편, 중복된 설명을 피하기 위해 앞서의 앞서 전술한 제 1 실시예의 설명과 동일한 역할을 하는 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 제 2 실시예에서 전술하고자 하는 특징적인 내용만을 살펴보도록 하겠다.　

도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투명디스플레이(100)는 디스플레이패널(110)과 가변차광필름(variable blocking film : 200)으로 이루어진다.

여기서, 디스플레이패널(110)은 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 발광다이오드(E)가 형성된 기판(101)과, 인캡슐레이션을 위한 인캡기판(102)이 서로 마주보며 합착된다.　

이때, 디스플레이패널(110)은 화소영역(P)이 표시영역(B)과 투명영역(T)으로 나뉘어 정의되며, 표시영역(B)에는 구동 및 스위칭 박막트랜지스터(DTr, 미도시)와 발광다이오드(E)가 형성된다.

구동 박막트랜지스터(DTr)는 소스 및 드레인전극(113, 115)과 이들 전극(113, 115)과 접촉하는 소스 및 드레인영역(103a, 103c)을 포함하는 반도체층(103)과 반도체층(103) 상부에 형성된 게이트절연막(105) 및 게이트전극(107)으로 이루어진다.

그리고, 발광다이오드(E)는 구동 박막트랜지스터(DTr)의 드레인전극(115)과 연결되는 제 1 전극(121)과 유기발광층(123) 그리고 제 2 전극(125)으로 이루어진다.

이러한 디스플레이패널(110)의 화상이 구현되는 빛의 투과방향의 반대측 즉, 기판(101)의 배면으로 가변차광필름(200)을 구비되는데, 가변차광필름(200)은 상, 하부투명필름(201, 202)과, 상, 하부투명필름(201, 202) 각각의 내측면에 구비되는 상, 하부투명전극(203a, 203b) 그리고 이의 사이로 전기변색층(electrochromic layer : 210)이 개재되어 합착된다.

이때, 상, 하부투명전극(203a, 203b)은 각각 투명한 전도성 물질, 통상적으로 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO), 안티몬 주석산화물(antimony Tin Oxide : ATO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide) 또는 기타 투명한 전도성 고분자 물질로 이루어질 수 있으며 바람직하게는 수천 Å정도의 두께를 가진다.

전기변색층(210)은 코어쉘구조의 나노입자(213)가 고체전해질(211) 내에 넓게 퍼진형태로 분산되어 위치하는데, 여기서 코어쉘구조의 나노입자(213)는 전압의 인가에 따른 전기적인 산화 및 환원 반응에 의해 색상이 변화되어 광투과 특성이 변경되는 특성을 갖는다.

이때, 상부투명전극(203a)과 고체전해질(211) 사이로는 대응물질층(counter material layer : 207)이 형성될 수 있다.

여기서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변차광필름(200)은 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 하부로 상, 하부보조전극(205a, 205b)을 더욱 형성하는데, 특히, 상, 하부투명전극(203a, 203b)과 상, 하부보조전극(205a, 205b) 사이로는 절연막(209)이 개재되어, 상, 하부투명전극(203a, 203b)과 상, 하부보조전극(205a, 205b)은 측면접촉을 하는 것을 특징으로 한다.

즉, 상, 하부보조전극(205a, 205b)은 투명디스플레이(100)가 대면적화됨에 따라, 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 면적 또한 커져 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 중심부에서 저항증가에 의한 전압강하 현상이 발생하는 것을 방지하는 역할을 하는데, 이러한 상, 하부보조전극(205a, 205b)의 상부면으로는 절연막(209)이 위치하고, 절연막(209)을 포함하는 상, 하부투명필름(201, 202)의 전면에는 상, 하부투명전극(203a, 203b)이 형성된다.

따라서, 상, 하부투명전극(203a, 203b)과 상, 하부보조전극(205a, 205b)은 상, 하부보조전극(205a, 205b)의 높이에 따른 측면으로만 접촉하게 된다.

이를 통해, 이러한 가변차광필름(200)을 포함하는 투명디스플레이(100)의 투과모드와 화상구현모드 시 광특성이 급격하게 감소하는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 첨부한 도 7의 그래프는 가변차광필름(200)을 포함하는 투명디스플레이(100)를 300시간 이상 +1.2V와 -1.2V로 온(on)/오프(off) 반복 구동하여 투과모드와 화상구현모드인 차광모드시의 투과율을 측정한 실험 결과이다.

실험은 탐지기(detector)로 입사되는 빛의 휘도를 측정하는 장비를 통해 측정하였다. 이때, 투과율은 가변차광필름(200)의 배면으로 백라이트(미도시)를 위치시킨 후, 가변차광필름(200)을 투과하는 빛과 가변차광필름(200)을 투과하지 않을 때의 빛의 휘도를 통해 계산하였다.

도 7의 그래프를 참조하면, 투과율이 초기에 비해 급격하게 감소하는 것을 확인할 수 있다.

투명디스플레이(100)의 가변차광필름(200)의 투과율이 감소하게 될 경우, 투과모드 일 때에는 투명디스플레이(100)의 반대편에 위치하는 사물 또는 이미지를 선명하게 구별할 수 없으며, 또한 화상구현모드 일 때에는 투명디스플레이(100)로부터 구현되는 화상을 보다 선명하게 구현할 수 없게 된다.

이러한, 투과율의 감소는 첨부한 도 8을 참조하면 확인할 수 있듯이, 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 하부로 위치하는 상, 하부보조전극(205a, 205b)이 부식되어 발생되게 된다.

상, 하부보조전극(205a, 205b)의 부식은 상, 하부투명기판(201, 202) 상에 각각 위치하는 상, 하부보조전극(205a, 205b) 사이에 흐르는 전류에 기인하는 것으로, 서로 마주보도록 위치하는 상, 하부보조전극(205a, 205b) 사이로 전계가 집중됨에 따라, 상, 하부보조전극(205a, 205b)으로 과도한 전류가 흐르게 된다.

따라서, 상, 하부보조전극(205a, 205b)은 과도한 전류의 흐름으로 인한 주울 열(Joule heat)이 발생하게 되고, 이를 통해, 상, 하부보조전극(205a, 205b)의 부식이 발생하게 되는 것이다.

이에, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투명디스플레이(100)는 가변차광필름(200)의 상, 하부보조전극(205a, 205b) 상부로 절연막(209)을 더욱 개재하여, 서로 마주보도록 위치하는 상, 하부보조전극(205a, 205b) 사이로 전계가 집중되는 것을 방지하는 동시에, 상, 하부보조전극(205a, 205b)과 상, 하부투명전극(203a, 203b)이 서로 측면 접촉되도록 함으로써, 상, 하부보조전극(205a, 205b)으로 과도한 전류가 흐르지 않도록 하는 것이다.

이를 통해, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투명디스플레이(100)는 상, 하부보조전극(205a, 205b)을 통해 상, 하부투명전극(203a, 203b)의 중심부에서 저항증가에 의한 전압강하 현상이 발생하는 것을 방지하여, 대면적화되어도 응답속도가 높은 투명디스플레이(100)를 제공할 수 있다.

또한, 상, 하부보조전극(205a, 205b)의 각각의 상부로 위치하는 절연막(209)을 통해 서로 마주보도록 위치하는 상, 하부보조전극(205a, 205b) 사이로 전계가 집중되는 것을 방지하며, 상, 하부보조전극(205a, 205b)과 상, 하부투명전극(203a, 203b)이 서로 측면 접촉되도록 함으로써, 상, 하부보조전극(205a, 205b)으로 과도한 전류가 흐르지 않도록 하여, 상, 하부보조전극(205a, 205b)의 부식이 발생하는 것을 방지하게 되므로, 투명디스플레이(100)의 투과율이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

여기서, 절연막(209)은 질화실리콘(SiNx) 및 산화실리콘(SiOx) 등의 무기절연막들로 이루어질 수 있으며, 절연막(209)의 두께는 5 ~ 10nm를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 절연막(209)은 서로 마주보는 상, 하부보조전극(205a, 205b) 사이의 전류 흐름을 막기 위한 것으로, 상, 하부보조전극(205a, 205b)으로부터 상, 하부투명전극(203a, 203b) 사이로는 전류의 흐름에 큰 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 절연막(209)의 두께가 너무 두껍게 형성될 경우 상, 하부보조전극(205a, 205b)으로부터 각각 상, 하부투명전극(203a, 203b)으로 전류가 흐르기 어려워질 수 있기 때문에, 상, 하부보조전극(205a, 205b) 상부로 위치하는 절연막(209)은 최소 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.

첨부한 도 9의 그래프는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투명디스플레이(100)를 300시간 이상 온(on)/오프(off) 반복 구동하여 투과모드와 화상구현모드시의 투과율을 측정한 실험 결과이다.

도 9의 그래프를 참조하면, 투과모드 일 때와 화상구현모드 일 때 모두 투과율이 ±10%의 변화대를 유지하는 것을 확인할 수 있다.

여기서, 도 7의 그래프와 비교해보면, 상, 하부보조전극(205a, 205b)으로 과도한 전류가 흘러 상, 하부보조전극(205a, 205b)이 부식되면, 투명디스플레이(100)의 투과율은 초기에 비해 급격하게 감소하게 되나, 도 9의 그래프를 참조하면, 상, 하부보조전극(205a, 205b)의 각각의 상부로 절연막(209)을 위치시킴으로써, 서로 마주보도록 위치하는 상, 하부보조전극(205a, 205b) 사이로 전계가 집중되는 것을 방지하며, 상, 하부보조전극(205a, 205b)으로 과도한 전류가 흐르지 않도록 함으로써, 투명디스플레이(100)의 투과모드 일 때와 화상구현모드 일 때 모두 투과율이 큰 변화없이 유지되는 것을 확인할 수 있다.

첨부한 도 10의 그래프는 절연막(209) 유무에 따른 가변차광필름(200)으로 인가되는 전류를 비교한 것으로, Sample 1은 상, 하부보조전극 상부로 상, 하부투명전극만이 위치하는 가변차광필름을 나타내며, Sample 2는 본 발명의 제 2 실시예와 같이 상, 하부보조전극(205a, 205b) 상부로 각각 절연막(209)이 개재되어, 상, 하부보조전극(205a, 205b)과 상, 하부투명전극(203a, 203b)이 측면 접촉된 가변차광필름(200)을 나타낸다.

도 10의 그래프를 살펴보면, 투과모드 일 때의 전류피크와 화상구현모드 일 때의 전류피크가 모두 Sample 2가 Sample 1에 비해 각각 54%와 42% 감소한 것을 확인할 수 있는데, 이는 Sample 1로 인가된 전체 전류의 42 ~ 54%가 누설전류로 가변차광필름을 구동하는데 불필요하게 과도한 전류가 흘렀음을 의미한다.

이는 곧, 본 발명의 제 2 실시예와 같이 상, 하부보조전극(205a, 205b) 상부로 각각 절연막(209)을 위치시킴으로써, 가변차광필름(200)을 구동하는데, 절연막(209)이 없는 가변차광필름에 비해 약 42 ~ 54%의 전류를 줄일 수 있는 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투명디스플레이(100)는 디스플레이패널(110)의 배면에 투과모드와 화상구동모드를 구현할 수 있는 가변차광필름(200)을 구비함으로써, 선택적으로 투과모드와 화상구현모드를 구현할 수 있으며, 화상구현모드일 시에는 시청자의 집중도 또한 향상시킬 수 있다.

또한, 상, 하부보조전극(205a, 205b)의 각각의 상부로 위치하는 절연막(209)을 통해 서로 마주보도록 위치하는 상, 하부보조전극(205a, 205b) 사이로 전계가 집중되는 것을 방지하며, 상, 하부보조전극(205a, 205b)과 상, 하부투명전극(203a, 203b)이 서로 측면 접촉되도록 함으로써, 상, 하부보조전극(205a, 205b)으로 과도한 전류가 흐르지 않도록 할 수 있다. 이를 통해, 상, 하부보조전극(205a, 205b)의 부식이 발생하는 것을 방지하게 되므로, 투명디스플레이(100)의 투과율이 저하되는 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

(비교예1) 2인치 크기의 가변차광필름의 구성은 다음과 같다. 가변차광필름의 전기변색층은 Vlachopoulos group이 연구한 Vio2+/TiO2(viologen modified high-surface area TiO2 electrodes), 대응물질층(counter material layer)은 SnO2를 사용하여 높은 변색효능(colorant efficiency)을 구현 했다.(Electrochimica Acta vol. 53, p. 4065, 2008),

전해질은 Methoxy poly(ethylene glycol) 1000 monomethacrylate(MPEGM), poly(ethylene glycol) dimethylether(PEGDMe), Triallyl-1,3,5-triazine-2,4,6-(1H,3H,5H)-trione (TATT), Irgacure 784로 구성하여, 광경화 고분자 Gel polymer matrix를 사용했으며, 염은 Lithium trifluoromethanesulfate(LiCF3SO3)를 사용하여 열 안전성 및 구동 안정성을 확보하였다.(Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol. 10, p. 263, 2010)

상, 하부투명전극은 면저항 25W/sq, 투과율 84%의 ITO를 사용하였으며, 이러한 상, 하부투명전극은 PET재질의 상, 하부투명필름 상에 형성하였다. 크기는 3x3cm이다. 셀갭(Cell gap)은 ~ 500mm이며, 이때 소자의 반복구동은 300회로 투과모드 시 투과율 / 화상구현모드 시 투과율의 변화율(DTr/Sr)이 초기 대비 -2.2/+2.4%이다.

(실시예 1) 비교예 1에서 사용한 전극변색층, 전해질, 대응물질층(counter material layer)은 동일하게 사용하되 상, 하부투명필름과 상, 하부투명전극의 면적을 18인치로 확대하여 셀(18인치 크기)을 제작하였다. 차광시 응답 시간은 대략 3분이다.

(실시예 2) 상, 하부투명필름과 상, 하부투명전극의 내에 구리(Cu)로 상, 하부보조전극을 삽입하여, 투명디스플레이의 표시영역에 대응하여 투명디스플레이 투명영역의 투과율 손실 없이 가변차광필름의 전극의 면저항을 감소시켰다.

상, 하부보조전극의 두께가 600nm일때, 상, 하부투명전극의 면저항은 7~9W/sq, 투과율 61% 로 확인하였으며, 비교예 1에서 사용한 동일 재료를 사용하여 대면적 18인치를 제작했을 때 화상구동모드 일 때의 응답시간이 13s로 실시예 1에 비해 응답시간을 93% 단축이 가능하였다.

소자의 반복구동은 300회로, 투과모드 시 투과율 / 화상구현모드 시 투과율의 변화율(DTr/Sr)이 초기 대비 -13.2/+7%로 단위소자 대비 구동안정성이 감소했음을 확인하였다.

(실시예 3) 상, 하부보조전극 상부로 절연막을 도입하였다. 절연막은 SiO2, SiNx, CuO2, NiOx,등의 금속 산화물로 두께는 상, 하부보조전극 상부로 10nm 내외이다. 화상구동모드 일 때의 응답시간은 8s임을 확인할 수 있었으며, 소자의 반복구동은 300회로, 투과모드 시 투과율 / 화상구현모드 시 투과율의 변화율(DTr/Sr)이 1.9/1.4%으로 단위소자와 동등한 구동안정성을 확인하였다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

100 : 투명디스플레이
101 : 기판, 102 : 인캡기판
103 : 반도체층(103b : 액티브영역, 103a, 103c : 소스 및 드레인영역)
105 : 게이트절연막
107 : 게이트전극
109a, 109b : 제 1 및 제 2 층간절연막
110 : 디스플레이패널
111a, 111b : 제 1및 2 반도체층 콘택홀
113, 115 : 소스 및 드레인전극
117 : 드레인콘택홀
119 : 뱅크
121 : 제 1 전극, 123 : 유기발광층, 125 : 제 2 전극
200 : 가변차광필름
201, 202 : 상, 하부투명필름
203a, 203b : 상, 하부투명전극
205a, 205b : 상, 하부보조전극
207 : 대응물질층
209 : 절연막
210 : 전기변색층(211 : 고체전해질, 213 : 코어쉘구조의 나노입자)

Claims

표시영역과 투명영역이 정의되어, 상기 표시영역을 통해 화상을 구현하는 디스플레이패널과;
상기 디스플레이패널로부터 빛이 방출되는 방향의 반대측에 위치하며, 선택적으로 빛을 투과하거나 반사시키는 가변차광필름(variable blocking film)
을 포함하며, 상기 가변차광필름은
상, 하부투명필름과;
상기 상, 하부투명필름의 각 내측면에 형성되는 상, 하부투명전극;
상기 상, 하부투명전극과 상기 상, 하부투명필름 사이로 위치하는 상, 하부보조전극과;
상기 상부 및 하부투명전극 사이로 전기변색 특성을 갖는 코어쉘구조의 나노입자를 포함하는 전기변색층
을 포함하는 투명표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상, 하부보조전극의 상부로는 각각 절연막이 위치하여, 상기 상, 하부보조전극과 상기 상, 하부투명전극은 상기 상, 하부보조전극의 측면을 통한 측면접촉하는 투명표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상, 하부보조전극은 상기 표시영역에 대응하여 위치하는 투명표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상, 하부보조전극은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Au), 티타늄(Ti), 철(Fe), 규소(Si), 주석(Sn) 중 적어도 하나로 이루어지는 투명표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상, 하부보조전극은 100 ~ 300㎛의 선폭을 가지며, 상기 상, 하부보조전극 각각의 사이의 간격은 300 ~ 700㎛를 가지며, 상기 상, 하부보조전극은 100 ~ 600nm의 두께를 갖는 투명표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상, 하부보조전극은 상기 상, 하부투명필름 상에 각각 메쉬형태 또는 스트라이프형태로 이루어지는 투명표시장치.
제 2 항에 있어서,
상기 절연막은 질화실리콘(SiNx) 및 산화실리콘(SiOx)을 포함하는 무기절연막으로 이루어지며, 5 ~ 10nm의 두께를 갖는 투명표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 전기변색층은 고체전해질 내에 상기 코어쉘구조의 나노입자가 분산되어 위치하는 투명표시장치.
제 8 항에 있어서,
상기 코어쉘구조의 나노입자는 투명한 코어(core)와, 상기 코어를 투명에서 흑색으로 또는 흑색에서 투명하게 전기변색 특성을 갖는 쉘(shell)층이 감싸는 투명표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상부투명전극과 상기 전기변색층 사이로 대응물질층(counter material layer)이 개재되는 투명표시장치.