KR20170091196A - 투명 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

투명 디스플레이 장치는 셔터 영역 및 발광 영역이 수평으로 배치되는 하부 패널과, 셔터 영역 및 발광 영역을 커버하며 하부 패널에 마주하는 리세스 영역을 포함하는 상부 패널과, 발광 소자 및 셔터 소자를 포함하되, 셔터 소자는, 하부 패널의 셔터 영역에 순차적으로 적층되는 하부 전극 및 전기 변색 물질층과, 상부 패널의 리세스 영역 내에 배치되는 상부 전극과, 전기 변색 물질층 및 상기 상부 전극 사이를 충진하는 전해질층을 포함한다.

Description

투명 디스플레이 장치{TRANSPARENT DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 투명 디스플레이 장치에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 유기발광 다이오드를 포함하는 투명 디스플레이에 관련된 것이다.
최근에 들어 발광효율, 휘도, 시야각이 뛰어나며 응답속도가 빠른 평판 표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 평판 표시장치 중에서 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device)는 별도의 광원으로 백라이트가 필요하고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 기술적 한계가 있다.
이에 따라, 자체발광이 가능하여 별도의 광원이 필요하지 않고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 상대적으로 우수한 디스플레이 장치에 대한 관심이 증대되고 있다. 따라서, 전면 및 후면에서 광이 투과되어 시야를 방해하지 않으면서도 화상을 표시할 수 있는 투명 디스플레이 장치의 개발이 활발하게 진행되고 있다.
일 예로서, 유기발광 다이오드의 유기박막은 흡수와 발광 스펙트럼의 차이로 인하여 가시광선 영역에서 투명하며, 애노드 전극으로 사용되는 ITO(indium tin oxide)도 가시광선 영역에서 투명하다. 따라서, 유기발광 다이오드의 캐소드 전극을 투명한 물질로 형성할 경우, 투명 유기발광 디스플레이 장치의 제작이 가능하다.
유기발광 다이오드를 발광시켜 화상을 표시할 때, 후면에서 입사된 광이 전면으로 투과되면 화상의 명암비가 떨어져 표시품질이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 투명 영역에서 입사되는 광을 차단할 수 없어 블랙(black) 화면을 표시할 수 없는 단점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 투과도의 가변이 가능한 투명 디스플레이를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 개념에 따른 일 실시예는 투명 디스플레이 장치를 제공한다. 상기 투명 디스플레이 장치는: 셔터 영역 및 발광 영역이 수평으로 배치되는 하부 패널; 상기 셔터 영역 및 상기 발광 영역을 커버하며 상기 하부 패널에 마주하는 리세스 영역을 포함하는 상부 패널; 상기 발광 영역에 배치되는 발광 소자; 및 상기 셔터 영역에 배치되는 셔터 소자를 포함하되, 상기 셔터 소자는, 상기 하부 패널의 셔터 영역에 순차적으로 적층되는 하부 전극 및 전기 변색 물질층과, 상기 상부 패널의 리세스 영역 내에 배치되는 상부 전극과, 상기 전기 변색 물질층 및 상기 상부 전극 사이를 충진하는 전해질층을 포함한다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들에 의하면, 셔터 소자의 상부 전극이 상부 패널에 배치됨으로써, 전해질층이 충진될 공간이 확보되어, 전해질층의 주입이 용이하고, 충분한 두께의 전해질층이 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 투명 디스플레이 장치의 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 투명 디스플레이 장치를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예들에 따른 화소들을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 4는 셔터 영역들을 포함하는 화소를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 셔터 영역들의 모드를 변경하면서, 화소로 입사하는 빛의 파장에 따른 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 셔터 영역들로 인가되는 전압을 변경하면서, 화소로 입사하는 빛의 파장에 따른 투과도를 나타내는 그래프이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 투명 디스플레이 장치의 평면도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 투명 디스플레이 장치를 설명하기 위한 단면도들이다. 도 2a 및 도 2b는 도 1의 투명 디스플레이 장치를 I-I'으로 절단한 단면도이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 투명 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(100, 200)과 디스플레이 패널(100, 200)을 구동시키는 위한 회로부(CR)를 포함할 수 있다.
상기 회로부(CR)와 상기 디스플레이 패널(100, 200) 사이를 전기적으로 연결하는 연결 라인들(ILN, OLN)이 제공될 수 있다. 상기 연결 라인들(ILN, OLN)은 상기 디스플레이 패널(100, 200)에 형성된 내부 연결 라인들(ILN)과, 상기 디스플레이 패널(100, 200) 외부에 형성된 외부 연결 라인들(OLN)을 포함할 수 있다. 상기 내부 연결 라인들(ILN)은 투명할 수 있으며, 후속 설명되는 ITO을 포함할 수 있다. 상기 외부 연결 라인들(OLN)은 몰리브덴(Mo)과 같은 금속을 포함할 수 있다. 상기 연결 라인들(ILN, OLN)로 전체적으로 ITO를 이용할 경우, ITO의 면저항이 상기 투명 디스플레이 장치의 전기적 특성에 영향을 미칠 수 있어, 빛이 투과되는 부분은 ITO로 형성하고, 그 외부를 금속으로 형성하여 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 디스플레이 패널(100, 200)은 복수의 화소들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 화소들 각각은, 영상을 표시하는 발광 소자(140)가 배치되는 발광 영역(LEDR)과, 투명 및 차광모드로 변경 가능한 셔터 소자(shutter device, 150)가 배치되는 셔터 영역(ECR)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 하나의 화소에 적어도 하나의 발광 영역(LEDR)과, 적어도 하나의 셔터 영역(ECR)이 배치될 수 있다.
각 발광 영역(LEDR)에는 서브 화소들(SUB1, SUB2, SUB3, 도 3a 참조)이 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 각 발광 영역(LEDR)에는 레드 서브 화소(red sub-pixel), 그린 서브 화소(green sub-pixel) 및 블루 서브 화소(blue sub-pixel)를 포함할 수 있다.
입력된 영상 데이터에 따라 각 서브 화소(SUB1, SUB2, SUB3)에 형성된 발광 소자(140)를 발광시켜 화상을 표시할 수 있다. 이를 위하여, 각각의 서브 화소(SUB1, SUB2, SUB3)에는 레드, 그린 또는 블루의 색상의 광을 발광하는 발광 소자들(140)이 형성되어 있으며, 상기 유기발광 다이오드들(140)을 구동시키기 위한 복수의 화소 회로들(110)이 형성되어 있다.
상기 디스플레이 패널(100, 200)은, 상기 발광 소자(140) 및 상기 셔터 소자(150)가 배치되는 하부 패널(100)과, 상기 하부 패널(100) 상에 배치되는 상부 패널(200)을 포함할 수 있다.
상기 하부 패널(100)은, 하부 기판(105), 상기 하부 기판(105) 상에 배치되는 화소 회로들(110), 상기 화소 회로들(110)을 덮는 평탄층(120), 상기 발광 영역(LEDR) 및 상기 셔터 영역(ECR)을 정의하는 뱅크 절연층(130), 상기 발광 영역(LEDR)에 배치되는 상기 발광 소자(140), 및 상기 셔터 영역(ECR)에 배치되는 상기 셔터 소자(150)를 포함할 수 있다.
상기 하부 기판(105)은 유리와 같은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 본 실시예예서, 투명이라 함은 가시 광선 영역에서 빛의 투과도가 약 85% 이상인 것으로 설명한다. 상기 하부 기판(105) 상에는 상기 화소 회로들(110)이 배치될 수 있다. 상기 화소 회로들(110)은 드라이빙 박막트랜지스터, 스위칭 박막 트랜지스터 및 커패시터 등을 포함할 수 있다. 상기 드라이빙 박막 트랜지스터의 게이트 전극과 소스 전극 간에 접속된 커패시터에 데이터 전압과 기준 전압의 차이 전압을 충전한다. 상기 커패시터의 충전 전압을 이용하여 상기 드라이빙 박막 트랜지스터를 스위칭한다. 상기 발광 소자(140)는 상기 드라이빙 박막 트랜지스터를 경유하여 입력되는 데이터 전류에 의해 발광하여 화상을 표시할 수 있다.
상기 평탄층(120)은 상기 화소 회로들(110)이 형성된 하부 기판(105) 상에서, 상기 화소 회로들(110)을 덮으며, 상부면이 평평할 수 있다. 상기 평탄층(120)의 상부면은 상기 화로 회로들(110)의 상부면들보다 높은 레벨일 수 있다. 상기 평탄층(120)은 산화물, 질화물 또는 산질화물과 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 평탄층(120)을 관통하며 상기 화소 회로들(110)과 상기 발광 소자(140) 및 상기 셔터 소자(150)를 각각 전기적으로 연결하는 제1 비아 배선(125a) 및 제2 비아 배선(125b)을 제공할 수 있다.
상기 뱅크 절연층(130)은 상기 평탄층(120) 상에 배치되며, 상기 뱅크 절연층(130)과 실질적으로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 뱅크 절연층(130)은, 산화물, 질화물 또는 산질화물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 뱅크 절연층(130)은 상기 평탄층(120)의 상부면으로부터 수직 방향으로 제1 두께(TH1)를 가질 수 있다. 상기 뱅크 절연층(130)은 상기 뱅크 절연층(130)을 관통하는 제1 개구(135a) 및 제2 개구(135b)를 포함할 수 있다. 상기 제1 개구(135a)는 상기 발광 영역(LEDR)에 대응되고, 상기 제2 개구(135b)는 상기 셔터 영역(ECR)에 대응되도록 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 개구(135a) 및 상기 제2 개구(135b) 각각은 상부에서 하부로 갈수록 그 폭이 감소될 수 있다.
상기 발광 영역(LEDR)에 배치되는 상기 발광 소자(140)는 유기 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자들(140) 각각은, 하부 전극(141), 유기발광층(143) 및 상부 전극(145)을 포함할 수 있다. 상기 하부 전극(141)은 상기 평탄층(120) 및 상기 뱅크 절연층(130) 사이에 개재되며 상기 제1 개구(135a)에 의해 그 상부면이 노출될 수 있다. 상기 하부 전극(141)은 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 전극을 포함할 수 있다. 상기 하부 전극(141)은 상기 제1 비아 배선(125a)을 통해 상기 화소 회로들(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 비아 배선(125a)은 'L'자 구조를 가질 수 있다. 상기 유기발광층(143)은 상기 하부 전극(141) 상에, 상기 제1 개구(135a)의 적어도 일부를 채울 수 있다. 예컨대, 상기 유기발광층(143)은 상기 제1 개구(135a)를 완전하게 매립하지 않으며 상기 제1 개구(135a)의 하부를 채울 수 있다. 상기 상부 전극(145)은 상기 유기발광층(143) 상에, 상기 제1 개구(135a)의 적어도 일부를 채울 수 있다. 예컨대, 상기 상부 전극(145)은 상기 제1 개구(135a)를 완전하게 매립하지 않으며 상기 제1 개구(135a)의 상부를 노출시킬 수 있다. 상기 상부 전극(145)은 ITO와 같은 투명한 전극을 포함할 수 있다. 상기 하부 전극(141) 및 상기 상부 전극(145)의 ITO는 도 1의 내부 연결 라인들(ILN)로 기능하며, 상기 외부 연결 라인들(OLN)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광 소자(140)를 덮는 보호 필름(147)이 더 제공될 수 있다. 상기 보호 필름(147)은 투명한 절연물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 보호 필름(147)은 산화물, 질화물 또는 산질화물과 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 보호 필름(147)은 상기 상부 전극 상에서, 상기 제1 개구(135a)를 완전하게 매립할 수 있다. 일 예로, 상기 보호 필름(147)은, 상기 제1 개구(135a)를 완전하게 매립하고 상기 뱅크 절연층(130) 상부면의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 이 경우, 상기 보호 필름(147)의 상부면은 상기 뱅크 절연층(130)의 상부면보다 높은 레벨일 수 있다. 다른 예로, 상기 보호 필름(147)이 상기 제1 개구(135a)를 매립만 하는 경우, 상기 보호 필름(147)의 상부면은 뱅크 절연층(130)의 상부면과 동일한 레벨일 수 있다.
상기 셔터 영역(ECR)에 배치되는 셔터 소자(150)는, 전기영동 소자(electrophoretic device), 전기습윤 소자(electrowetting device), 전기 변색 소자 (electrochromic device), EFD(Electro fluidic display) 중 하나를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 전기 변색 소자를 예시적으로 설명하기로 한다. 상기 셔터 소자(150)는 전극들의 전압의 인가 유무에 따라 전기 변색 물질에 의해 빛을 선택적으로 투과시키거나 비투과시키는 소자이다.
상기 셔터 소자(150)는, 하부 전극(151), 전기 변색 물질층(153), 전해질층(155) 및 상부 전극(157)을 포함할 수 있다. 상기 하부 전극(151)은 상기 평탄층(120) 및 상기 뱅크 절연층(130) 사이에 개재되며 상기 제2 개구(135b)에 의해 그 상부면이 노출될 수 있다. 상기 하부 전극(151)은 ITO와 같은 투명한 전극을 포함할 수 있다. 상기 하부 전극(151)은 상기 제2 비아 배선(125b)을 통해 상기 화소 회로들(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 제2 비아 배선(125b)은 'L'자 구조를 가질 수 있다. 상기 하부 전극(151)의 ITO는 도 1의 내부 연결 라인들(ILN)로 기능하며, 상기 외부 연결 라인들(OLN)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전기 변색 물질층(153)은 상기 셔터 소자(150)의 하부 전극(151) 상에, 상기 제2 개구(135b)의 적어도 일부를 채울 수 있다. 예컨대, 상기 전기 변색 물질층(153)은 상기 제2 개구(135b)의 하부를 채울 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 전기 변색 물질층(153)은 제2 두께(TH2)로 형성되는데, 상기 제1 두께(TH1)는 상기 제2 두께(TH2)보다 4배 내지 6배 클 수 있다. 이와 같이 상기 뱅크 절연층(130)의 두께를 충분하게 하여, 상기 발광 소자(140) 및 상기 셔터 소자(150) 사이에 추가적인 격벽이 필요하지 않을 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(140) 및 상기 셔터 소자(150) 사이에 뱅크 절연층(130)이 개제됨으로써, 소자들 사이의 간섭을 방지할 수 있다.
상기 전기 변색 물질층(153)은 무기 전기변색물질 및 유기 전기변색물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 무기 전기변색물질은 WO3, NiOxHy, Nb2O5, TiO2, MoO3 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 유기 전기변색물질은 viologen, phenothiazine, polyaniline, triphenylamine 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전해질층(155)은 상기 전기 변색 물질층(153) 상에서, 상기 제2 개구(135b)를 완전하게 매립할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 전해질층(155)은 상기 셔터 영역(ECR)뿐만 아니라 상기 발광 영역(LEDR)까지 확장될 수 있다. 상기 전해질층(155)이 상기 발광 영역(LEDR)까지 확장되더라도, 상기 발광 소자(140)를 덮는 보호 필름에 의해 상기 발광 소자(140)는 상기 셔터 소자(150)와 전기적으로 분리될 수 있다. 또한, 상기 전해질층(155)은 상기 하부 패널(100)의 상부면보다 높은 레벨의 상부면을 가질 수 있다. 이에 대한 설명은 후속하여 설명하기로 한다. 상기 전해질로는 액체 전해질 또는 고체 고분자 전해질을 포함할 수 있다. 상기 액체 전해질의 예로는 LiOH 수용액, LiClO4수용액, KOH수용액을 포함할 수 있으며, 무기계 수화물로는 Ta2O5ㆍ3.92H2O, Sb2O5ㆍ4H2O 등이 있으며, 상기 고체 고분자 전해질로는 Poly-AMPS, Poly(VAP), Modified PEO/LiCF3SO3을 포함할 수 있다. 상기 셔터 소자(150)의 상부 전극(157)은 후속하여 설명하기로 한다.
상기 상부 패널(200)은 상부 기판(210)을 포함할 수 있다. 상기 상부 기판(210)은 유리와 같은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부 기판(210)은 상기 하부 패널(100)과 마주하는 하부면과, 상기 하부면에 대응하는 상부면을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 상부 기판(210)은 상기 상부 기판(210)의 하부면에 리세스 영역(215)을 포함할 수 있다. 상기 리세스 영역(215)은 상기 셔터 영역(ECR) 및 상기 발광 영역(LEDR)을 커버하도록 형성될 수 있다. 상기 리세스 영역(215) 내에 상기 셔터 소자(150)의 상부 전극(157)이 배치될 수 있다. 상기 상부 전극(157)은 상기 셔터 영역(ECR)뿐만 아니라 상기 발광 영역(LEDR)까지 연장될 수 있다. 상기 상부 전극(157)은 ITO와 같은 투명한 전극을 포함할 수 있다. 상기 상부 전극(157)의 ITO는 도 1의 내부 연결 라인들(ILN)로 기능하며, 상기 외부 연결 라인들(OLN)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 상부 패널(200) 및 상기 하부 패널(100)을 접착하기 위하여 접착층(300)이 더 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 상부 패널(200) 및 상기 하부 패널(100) 각각은 평면적 관점으로 사각형상을 가지며, 상기 상부 패널(200)의 크기가 상기 하부 패널(100)의 크기보다 클 수 있다. 상기 접착층(300)은 복수의 화소들이 배치된 영역과 오버랩되지 않도록 상기 복수의 화소들이 배치된 영역을 둘러싸는 사각링 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 접착층(300)은 상기 하부 패널(100)의 뱅크 절연층(130)과 상기 상부 기판(210)의 하부면 사이를 접착할 수 있다. 이때, 상기 상부 기판(210)의 하부면은 상기 리세스 영역(215)의 외측이다. 예컨대, 상기 접착층(300)은 썰린(Surlyn®)을 포함할 수 있다. 상기 썰린은 에틸렌과 메타크릴산의 랜덤 공중합체 카볼실기를 아연 또는 나트륨 등의 금속으로 부분적으로 중화한 수지이다. 상기 썰린은 접착성 및 밀봉성이 뛰어나며, 저온에서도 유연하며 충격을 잘 견디며, 투명하다.
상기 접착층(300)에 의해 상기 하부 패널(100) 및 상기 상부 패널(200)이 접착되면, 상기 상부 기판(210)의 리세스 영역(215)에 의해 상기 셔터 소자(150)의 전기 변색 물질층(153)과 상기 셔터 소자(150)의 상부 전극(157) 사이에 공간이 확보될 수 있다. 상기 공간에 상기 셔터 소자(150)의 전해질층(155)이 충진될 수 있다. 이와 같이 상기 상부 기판(210)의 리세스 영역(215)에 의해 상기 셔터 소자(150)의 전해질층(155)이 충분하게 충진될 수 있다.
한편, 상기 상부 패널(200) 및 상기 셔터 소자(150)의 상부 전극(157)을 관통하는 주입구(220)가 더 제공될 수 있다. 상기 주입구(220)는 상기 상부 기판(210)의 리세스 영역(215)의 일측에 형성될 수 있다. 상기 주입구(220)를 통해 상기 전해질층(155)의 전해질이 주입될 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 전해질층(155)이 액체 전해질을 포함하는 경우, 상기 주입구(220)를 통해 상기 공간으로 상기 전해질을 용이하게 주입할 수 있다. 상기 전해질층(155)이 고체 전해질을 포함하는 경우, 상기 주입구(220)를 통해 상기 공간으로 액체 상태의 전해질을 주입한 후, 열 또는 자외선 등을 이용하여 상기 액체 상태의 전해질을 고체 상태의 전해질로 변환시킬 수 있다. 따라서, 상기 전해질층(155)이 고체 전해질을 포함하는 경우에도 상기 전해질층(155)을 용이하게 형성할 수 있다.
이와 같이, 상기 상부 패널(200)에 상기 셔터 소자(150)의 상부 전극(157)이 배치됨으로써, 상기 전해질층(155)의 두께가 확보되며 상기 전해질층(155)을 보다 용이하게 형성할 수 있다.
상기 리세스 영역(215) 내에서, 상기 셔터 소자(150)의 상부 전극(157)과 상기 전해질층(155) 사이에 배치되는 추가막(159)이 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 추가막(159)은 상기 셔터 소자(150)의 추가적인 전기 변색 물질층(153)으로 기능할 수 있다. 이 경우, 상기 추가막(159)은 WO3, NiOxHy, Nb2O5, TiO2, MoO3, viologen, phenothiazine, polyaniline 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 추가막(159)은 산화제 또는 환원제를 포함할 수 있다. 도 2a를 참조하면, 상기 추가막(159)은 상기 셔터 소자(150)의 상부 전극(157) 및 상기 전해질층(155) 사이에서 상기 셔터 영역(ECR)뿐만 아니라 상기 발광 영역(LEDR)까지 연장할 수 있다. 도 2b를 참조하면, 상기 추가막(159)은 상기 셔터 영역(ECR)만을 선택적으로 커버할 수 있다.
상기 상부 패널(200) 및 상기 하부 패널(100) 사이를 전기적으로 연결하는 패드들(310)이 제공될 수 있다. 상기 패드들(310)은 상기 접착층(300)보다 외각에 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 패드들(310)은 상기 하부 패널(100)의 모서리들에 배치될 수 있다. 예시적으로 4개의 패드들(310)이 도시되지만 본 발명에서 상기 패드들(310)의 수량을 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 하나의 픽셀에, 적어도 하나의 셔터 소자(150)와 적어도 하나의 발광 소자(140)가 함께 배치됨으로써, 상기 발광 소자(140)에서 컬러를 표시하고, 상기 셔터 소자(150)에 의해 빛이 투과 정도를 조절하여 그레이 스케일(gray scale) 변조가 가능할 수 있다.
또한, 빛의 양에 따라 셔터에 인가되는 전압을 조절하여 상기 셔터 및 상기 발광 소자(140)를 포함하는 투명 디스플레이 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다. 예컨대, 빛의 양이 많은 경우 상기 셔터를 차광모드로 변경하고, 빛의 양이 적은 경우 상기 셔터를 투과 모드로 변경하여 상기 투명 디스플레이 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예들에 따른 화소들을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 3a 내지 도 3e를 참조하면, 각 화소는 적어도 하나의 발광 영역(LEDR) 및 적어도 하나의 셔터 영역(ECR)을 포함할 수 있다. 상기 발광 영역(LEDR)은 다수의 서브 화소 영역들(SUB1, SUB2, SUB3)을 포함할 수 있다. 이하에서, 상기 발광 영역(LEDR)은 세 개의 서브 화소들(SUB1, SUB2, SUB3)을 포함하며, 하나의 발광 영역(LEDR)의 면적은 일정하고, 상기 발광 영역(LEDR)은 평면적 관점에서 1:1의 종횡비를 갖는 정사각형을 갖는 것으로 설명하나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 하나의 발광 영역(LEDR)에는 세 개의 발광 소자들(140, 도 2a 참조)이 배치되며, 상기 하나의 셔터 영역(ECR)에는 하나의 셔터 소자(150, 도 2a 참조)가 배치되는 것으로 설명한다. 본 실시예들에 따르면, 상기 화소 각각에 상기 발광 영역(LEDR) 및 상기 셔터 영역(ECR)의 면적 비가 실질적으로 동일하거나 상이할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 상기 화소 각각은 상기 발광 영역(LEDR) 하나와 상기 셔터 영역(ECR) 하나를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 발광 영역(LEDR) 및 상기 셔터 영역(ECR)은 수평 배치될 수 있다. 이 경우, 하나의 발광 영역(LEDR)과 하나의 셔터 영역(ECR)의 면적 비는 1:1일 수 있다. 상기 발광 영역(LEDR)은 평면적 관점에서 종횡비가 1:1인 정사각형을 가질 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상기 화소 각각은 두 개의 발광 영역들(LEDR)과 하나의 셔터 영역(ECR)을 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 발광 영역(LEDR)과 하나의 셔터 영역(ECR) 사이의 면적 비는 1:2일 수 있다. 예컨대, 상기 두 개의 발광 영역들(LEDR)은 제1 방향(DR1)(예컨대, 횡방향)으로 배치되고, 상기 셔터 영역(ECR)은 상기 두 개의 발광 영역들(LEDR)과 상기 제1 방향(DR1)과 수직인 제2 방향(DR2)(예컨대, 종방향)으로 배치될 수 있다. 상기 셔터 영역(ECR)의 종횡비가 1:2일 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 셔터 영역(ECR)은 상기 두 개의 발광 영역들(LEDR)과 상기 제1 방향(DR1)으로 배치될 수 있다. 이 경우에도, 상기 셔터 영역(ECR)의 종횡비는 1:2일 수 있다.
도 3c를 참조하면, 상기 화소 각각은 4개의 발광 영역들(LEDR)과 하나의 셔터 영역(ECR)을 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 발광 영역(LEDR)과 하나의 셔터 영역(ECR) 사이의 면적 비는 1:4일 수 있다. 예컨대, 상기 4개의 발광 영역들(LEDR) 중 제1 방향(DR1)으로 인접한 두 개의 발광 영역들(LEDR)에 대응하도록 나머지 두 개의 발광 영역들(LEDR)이 상기 제1 방향(DR1)과 수직인 제2 방향(DR2)으로 배치될 수 있다. 상기 셔터 영역(ECR)은 상기 4개의 발광 영역들(LEDR)과 상기 제1 방향(DR1)으로 수평 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 셔터 영역(ECR)의 종횡비는 1:1일 수 있다.
도 3d 및 도 3e를 참조하면, 상기 화소 각각은 두 개의 발광 영역들(LEDR)과, 상기 발광 영역들(LEDR) 사이에 배치되는 하나의 셔터 영역(ECR)을 포함할 수 있다. 도 3d의 경우, 하나의 발광 영역(LEDR)과 하나의 셔터 영역(ECR) 사이의 면적 비는 1:1일 수 있다. 상기 셔터 영역(ECR)의 종횡비는 1:1일 수 있다. 도 3e의 경우, 하나의 발광 영역(LEDR)과 하나의 셔터 영역(ECR) 사이의 면적 비는 1:2일 수 있다. 상기 셔터 영역(ECR)의 종횡비는 1:2일 수 있다.
이상에서 다양한 구조의 화소들을 설명하고 있으나, 본 발명에서 화소의 구조를 이로 한정하는 것은 아니다.
도 4는 셔터 영역들이 형성된 화소를 나타내는 평면도이고, 도 5는 셔터 영역들의 구동에 따라, 화소로 조사되는 빛의 파장에 따른 투과도를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 하나의 화소에 9개의 셔터 영역들(ECR)을 형성한다. 상기 셔터 영역들(ECR)은 3x3 배열을 가지며, 상기 9개의 셔터 영역들(ECR) 각각은 독립적으로 차광 모드 및 투과 모드로 변경이 가능하다. 이하에서, 세 개의 셔터 영역들(ECR)이 제1 열(ROW1), 제2 열(ROW2) 및 제3 열(ROW3)로 배열된 것으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 도 4의 화소의 9개의 셔터 영역들(ECR)이 모두가 투과 모드일 경우, 상기 제1 열(ROW1)의 3개의 셔터 영역들(ECR)이 차광 모드이고 나머지 6개의 셔터 영역들(ECR)이 투과 모드일 경우, 상기 제1 및 제2 열들(ROW1, ROW2)의 6개의 셔터 영역들(ECR)이 차광 모드이고 나머지 3개의 셔터 영역들(ECR)이 투과 모드일 경우, 9개의 셔터 영역들(ECR) 모두가 차광 모드일 경우를 설정하여, 각 화소로 조사되는 광의 파장에 따른 투과도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 차광 모드의 셔터 영역들(ECR)이 많아질수록 투과도는 감소한다. 9개의 셔터 영역들(ECR)이 모두 투과 모드일 경우와, 3개의 셔터 영역들(ECR)만이 차광 모드일 경우에서는 약 350nm에서 약 600nm의 파장에서는 투과도가 증가하고, 약 600nm에서 약 700nm까지 파장에서는 투과도가 감소하며 이후 파장에서는 증가하는 것을 보인다.
6개 셔터 영역들(ECR)이 차광 모드일 경우와 9개 셔터 영역들(ECR) 모두가 차광 모드일 경우에는, 약 350nm에서 약 400nm 사이 파장에서는 투과도가 증가하다가, 약 400nm에서 약 500nm까지 투과도가 감소하고, 약 500nm 에서 약 570nm의 파장에서는 투과도가 증가하다가, 약 730nm까지는 투과도가 감소하며 이후 증가하는 것을 보인다.
도 5를 참조하면, 다수의 셔터 영역들(ECR)의 차광 모드 및 투과 모드의 구동을 조절하여, 화소로 조사되는 빛의 파장에 따른 투과도를 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 각 화소들에 인가되는 전압에 따라, 화소들로 조사되는 파장에 따른 투과도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 투과 모드일 경우에는 화소들 각각의 셔터 영역에 0.5V의 전압을 인가한다. 차광 모드일 경우, 화소들 각각의 셔터 영역에 -1.0V, -1.5V, -2.5V, -3.0V를 인가할 때 투과도를 나타낸다. 차광 모드일 경우, 셔터 영역에 인가되는 전압이 -1.0V, -1.5V, -2.5V, -3.0V으로 갈수록 투과도는 감소되는 것을 알 수 있다.
따라서, 다수의 셔터 영역들의 차광 모드 시 인가되는 전압을 조절하여, 화소로 조사되는 빛의 파장에 따른 투과도를 조절할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 화소들에서 셔터 영역들의 차광 또는 투과 모드 구동 여부 및 인가되는 전압을 조절하여, 화소들 중 특정 영역의 투과도를 조절할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 하부 패널
105: 하부 기판
110: 화소 회로들
120: 평탄층
130: 뱅크 절연층
140: 발광 소자
150: 셔터 소자
200: 상부 패널

Claims (12)

  1. 셔터 영역 및 발광 영역이 수평으로 배치되는 하부 패널;
    상기 셔터 영역 및 상기 발광 영역을 커버하며 상기 하부 패널에 마주하는 리세스 영역을 포함하는 상부 패널;
    상기 발광 영역에 배치되는 발광 소자; 및
    상기 셔터 영역에 배치되는 셔터 소자를 포함하되,
    상기 셔터 소자는, 상기 하부 패널의 셔터 영역에 순차적으로 적층되는 하부 전극 및 전기 변색 물질층과, 상기 상부 패널의 리세스 영역 내에 배치되는 상부 전극과, 상기 전기 변색 물질층 및 상기 상부 전극 사이를 충진하는 전해질층을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 패널은:
    하부 기판;
    상기 하부 기판 상에 배치되는 다수의 회로들;
    상기 회로들을 덮는 평탄층; 및
    상기 평탄층 상에 배치되며 상기 셔터 영역을 정의하는 제1 개구와 상기 발광 영역을 정의하는 제2 개구를 포함하는 뱅크 절연층을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 셔터 소자의 하부 전극은 상기 셔터 영역의 상기 평탄층 및 상기 뱅크 절연층 사이에 배치되며, 상기 제1 개구에 의해 그 상부면이 노출되며,
    상기 셔터 소자의 전기 변색 물질층은 상기 제1 개구의 적어도 일부를 채우는 투명 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 발광 소자는:
    상기 발광 영역의 상기 평탄층과 상기 뱅크 절연층 사이에 배치되며, 상기 제2 개구에 의해 그 상부면이 노출되는 하부 전극; 및
    상기 하부 전극 상에서 상기 제2 개구 내에서 순차적으로 적층되는 발광층 및 상부 전극을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발광 소자는, 상기 발광 소자의 상부 전극과 상기 전해질층 사이에 배치되는 보호 필름을 더 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 뱅크 절연층의 두께는 상기 전기 변색 물질층의 두께보다 4배 내지 6배 큰 투명 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 셔터 소자의 상부 전극은 상기 리세스 영역 내에서, 상기 셔터 영역 및 상기 발광 영역을 덮는 투명 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 셔터 소자의 상부 전극과 상기 전해질층 사이에 배치되는 추가막을 더 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 추가막은 상기 셔터 영역 및 상기 발광 영역을 덮는 투명 디스플레이 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 추가막은 상기 셔터 영역을 덮는 투명 디스플레이 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 추가막은 산화제, 환원제 또는 변색물질을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 상부 패턴은, 상기 상부 패널을 관통하여 상기 전해질층을 노출시키는 주입구를 포함하는 투명 디스플레이 장치.
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