KR20170136809A - 전기변색입자를 포함하는 표시장치 및 그 구동방법 - Google Patents

전기변색입자를 포함하는 표시장치 및 그 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 및 제2전극과, 제1 및 제2전극 사이에 배치되는 다수의 전기변색입자를 포함하는 표시패널과, 제1 및 제2전극 사이의 전압차를 측정하고, 제1 및 제2전극을 충방전하는 데이터구동부와, 표시패널에 게이트신호를 공급하는 게이트구동부와, 전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 데이터구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 표시장치를 제공하는데, 제1 및 제2전극 사이의 측정전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 제1 및 제2전극을 유지, 충전 또는 방전함으로써, 전기변색입자의 투명도를 조절하여 영상을 표시할 수 있다.

Description

전기변색입자를 포함하는 표시장치 및 그 구동방법{Display Device Including Electro Chromic Particle And Method Of Driving The Same}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기변색입자를 포함하는 표시장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
전압을 인가할 때 전계 방향에 의해 가역적으로 색상이 변하는 현상을 전기변색(electrochromism)이라 하며, 이러한 특성을 지닌 전기 화학적 산화 환원 반응에 의해서 재료의 광특성이 가역적으로 변할 수 있는 소자를 전기변색 소자(electrochromic device)라고 한다. 즉, 전기변색 소자는 외부에서 전기장이 인가되지 않는 경우에는 색을 띠지 않고 있다가 전기장이 인가되면 색을 띠게 되거나, 반대로 외부에서 전기장이 인가되지 않는 경우에는 색을 띠고 있다가 전기장이 인가되면 색이 소멸하는 특성을 갖는다.
이러한 전기변색 소자는 외부 광원이 필요 없고, 유연성과 휴대성이 뛰어나며, 경량화가 가능하여 각종 평판 디스플레이에 많은 활용이 예상된다. 또한, 전기변색 소자는 광 투과 특성을 이용하는 스마트 윈도우(smart window), 자동차용 룸미러는 물론 투명 표시장치의 투명차광판 등으로 광범위하게 이용되고 있다.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 투명 표시장치의 배경 표시상태 및 영상 표시상태를 도시한 도면이다.
도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 종래의 투명 표시장치는 투명 표시패널(10)과 투명차광판(20)을 포함한다.
투명 표시패널(10)은 영상을 표시하는 투명 유기발광다이오드 패널일 수 있으며, 투명차광판(20)은 투명 표시장치 배면의 빛을 투과 또는 차단하는 전기변색 소자일 수 있다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 투명 표시장치의 배경 표시상태의 경우, 투명 표시패널(10)은 영상을 표시하지 않고 투명차광판(20)은 빛을 투과시켜 사용자는 투명 표시장치를 통하여 외부를 볼 수 있다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 투명 표시장치의 영상 표시상태의 경우, 투명 표시패널(10)이 영상을 표시하고 투명차광판(20)은 빛을 차단하여 사용자는 투명 표시패널(10)의 영상을 선명하게 볼 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 투명 표시장치의 투명차광판의 투과상태 및 차단상태를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 종래의 투명 표시장치의 투명차광판(20)은, 제1 및 제2투명전극(22, 24)과, 제1 및 제2투명전극(22, 24) 사이의 다수의 전기변색입자(26)를 포함한다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 투명차광판(20)의 투과상태에서는, 제1 및 제2투명전극(22, 24)이 서로 단락 되어 제1 및 제2투명전극(22, 24)이 방전되고, 다수의 전기변색입자(26)는 투명하게 된다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 투명차광판(20)의 차단상태에서는, 제1 및 제2투명전극(22, 24) 사이에 전압이 인가되어 제1 및 제2투명전극(22, 24)이 충전되고, 다수의 전기변색입자(26)는 불투명하게 된다.
이와 같이 종래의 전기변색 소자는 단순히 빛을 투과 또는 차단하는 셔터(shutter)로만 사용되고, 다수의 계조를 표시하는 표시장치로 사용되지 못하였으며, 이러한 전기변색소자를 표시장치로 활용하기 위한 회로나 구동방법이 전혀 개발되어 있지 않은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제1 및 제2전극 사이의 측정전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 제1 및 제2전극을 유지, 충전 또는 방전함으로써, 전기변색입자의 투명도를 조절하여 영상을 표시할 수 있는 전기변색입자를 포함하는 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 고속방전전압을 인가하여 제1 및 제2전극을 방전함으로써, 고속구동이 가능한 전기변색입자를 포함하는 표시장치 및 그 구동방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과, 상기 제1 및 제2기판 내면에 각각 배치되는 제1 및 제2전극과, 상기 제1 및 제2전극 사이에 배치되는 다수의 전기변색입자를 포함하는 표시패널과, 상기 제1 및 제2전극 사이의 전압차를 측정하고, 상기 제1 및 제2전극을 충방전하는 데이터구동부와, 상기 표시패널에 게이트신호를 공급하는 게이트구동부와, 상기 전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 상기 데이터구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 데이터 구동부는, 상기 제1전극에 연결되고, 상기 제어부의 측정신호에 따라 스위칭 되는 측정 박막트랜지스터와, 상기 측정 박막트랜지스터에 연결되고, 상기 제1전극의 전압으로부터 전압차신호를 생성하는 아날로그-디지털 변환기와, 상기 제1전극에 연결되고, 상기 제어부의 인가신호에 따라 스위칭 되는 인가 박막트랜지스터와, 상기 인가 박막트랜지스터에 연결되고, 상기 제어부의 충방전신호에 대응되는 충방전전압을 생성하는 충방전전압 생성부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 충방전전압 생성부는, 디지털의 상기 충방전신호를 아날로그의 상기 충방전전압으로 변환하는 디지털-아날로그 변환기이거나, 펄스폭변조의 상기 충방전신호를 아날로그의 상기 충방전전압으로 변환하는 펄스폭변조 변환기일 수 있다.
그리고, 상기 데이터 구동부는, 상기 제1전극과 상기 충방전전압의 최저값보다 낮은 고속방전전압에 연결되고, 상기 제어부의 고속방전신호에 따라 스위칭 되는 고속방전 박막트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 데이터 구동부는, 외부광에 의하여 생성된 상기 제1 및 제2전극 사이의 전압을 변환하는 전압변환부와, 상기 전압변환부의 출력전압과 외부로부터 전달되는 입력전원을 저장하고, 출력전원을 상기 표시패널, 상기 데이터구동부, 상기 게이트구동부, 상기 제어부로 전달하는 전력저장부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 데이터 구동부는, 상기 제1전극에 연결되고, 상기 제어부의 측정신호에 따라 스위칭 되는 측정 박막트랜지스터와, 상기 측정 박막트랜지스터에 연결되고, 상기 제1전극의 전압으로부터 전압차신호를 생성하는 아날로그-디지털 변환기와, 상기 제1전극과 충전전압에 연결되고, 상기 제어부의 충전신호에 따라 스위칭 되는 충전 박막트랜지스터와, 상기 제1전극과 방전전압에 연결되고, 상기 제어부의 방전신호에 따라 스위칭 되는 방전 박막트랜지스터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방전전압은, 접지전압 또는 상기 접지전압보다 낮은 고속방전전압일 수 있다.
그리고, 상기 표시장치는 상기 제1기판과 상기 제1전극 사이에 배치되는 컬러필터층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 표시장치는 상기 제1기판 하부에 배치되는 백라이트 유닛을 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 전압차와 상기 목표전압차가 동일한 경우, 상기 제1 및 제2전극의 전압이 유지되도록 상기 데이터구동부를 제어하고, 상기 전압차가 상기 목표전압차보다 큰 경우, 상기 제1 및 제2전극의 전압이 방전되도록 상기 데이터구동부를 제어하고, 상기 전압차가 상기 목표전압차보다 작은 경우, 상기 제1 및 제2전극의 전압이 충전되도록 상기 데이터구동부를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명은, 제1 및 제2전극과 전기변색입자를 포함하는 표시패널과, 데이터구동부와, 게이트구동부와, 제어부를 포함하는 표시장치의 구동방법에 있어서, 상기 데이터구동부가 상기 제1 및 제2전극 사이의 전압차를 측정하는 단계와, 상기 제어부가 상기 전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 상기 데이터구동부를 제어하는 단계와, 상기 데이터구동부가 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 및 제2전극을 충방전하는 단계를 포함하는 표시장치의 구동방법을 제공한다.
그리고, 상기 제어부가 상기 데이터구동부를 제어하는 단계는, 상기 전압차와 상기 목표전압차가 동일한 경우, 상기 제어부가 상기 제1 및 제2전극의 전압이 유지되도록 상기 데이터구동부를 제어하는 단계와, 상기 전압차가 상기 목표전압차보다 큰 경우, 상기 제어부가 상기 제1 및 제2전극의 전압이 방전되도록 상기 데이터구동부를 제어하는 단계와, 상기 전압차가 상기 목표전압차보다 작은 경우, 상기 제어부가 상기 제1 및 제2전극의 전압이 충전되도록 상기 데이터구동부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은, 제1 및 제2전극 사이의 측정전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 제1 및 제2전극을 유지, 충전 또는 방전함으로써, 전기변색입자의 투명도를 조절하여 영상을 표시할 수 있는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은, 고속방전전압을 인가하여 제1 및 제2전극을 방전함으로써, 고속구동이 가능한 효과를 갖는다.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 투명 표시장치의 배경 표시상태 및 영상 표시상태를 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 각각 종래의 투명 표시장치의 투명차광판의 투과상태 및 차단상태를 도시한 도면.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 전압차에 대한 투과율 변화를 도시한 그래프.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 단면구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 단면구조를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 단면구조를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 단면구조를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 제5실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 단면구조를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 제6실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 단면구조를 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 전압차에 대한 투과율 변화를 도시한 그래프이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널에 전류를 인가하여 충전할 경우, 표시패널 양단에는 전압차가 발생하며, 전압차가 증가함에 따라 표시패널의 투과율이 감소한다.
구체적으로, 전기변색입자층의 양단의 전압차가 0mV에서 제1전압(V1)까지 증가하는 구간에서는 투과율이 약 70%로 거의 동일하지만, 전기변색소자층의 양단의 전압차가 제1전압(V1)에서 제2전압(V2)으로 증가하는 구간에서는 투과율이 약 70%에서 약 10%로 감소하며, 제1전압(V1)은 약 400mV 내지 약 500mV 사이의 값일 수 있고, 제2전압(V2)은 약 700mV 내지 약 800mV 사이의 값일 수 있다.
따라서, 전기변색입자층을 포함하는 표시패널을 충전하거나 방전하여 양단의 전압차가 제1 내지 제2전압(V1 내지 V2) 사이의 값이 되도록 제어할 경우, 표시패널의 투과율을 약 70% 내지 약 10% 사이에서 조절할 수 있으며, 이러한 전압차에 대한 투과율 변화를 이용하여 다수의 계조를 표시할 수 있으므로, 전기변색입자를 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
코어(core) 및 코어를 둘러싸는 쉘(shell)을 포함하는 전기변색입자에서 코어는 가시광에 대해 우수한 투과도를 보이는 물질로 이루어지며, 예를 들어 ITO(Induium Yin Oxide)를 사용할 수 있다.
또한 쉘은 전기변색물질이 이온 또는 전자에 의해 산화 또는 환원이 이루어지면서 가역적으로 색상이 변하는 원리를 이용한 것으로, 예를 들면, 무기 전기변색물질은 WO3, NiOxHy, Nb2O5, TiO2, MoO3, V2O5 등을 들 수 있으며, 전도성고분자 형태의 티오펜, 카르바졸, 페닐렌 비닐렌, 아세틸렌, 아닐린, 페닐렌디아민 및 피롤 단량체 등으로부터 유도된 반복 단위를 포함하는 중합체 및 비올로겐 유도체, 페노티아진, 테트라티아풀발렌 등이 사용될 수 있다.
이와 같이 이루어진 전기변색입자는 전압의 인가에 따라 전기변색물질인 쉘이 코어의 색을 차폐 하거나 투과시켜 작동되는데 도3과 같은 특성을 가진 곡선이 파악이 되었다.
즉, 본 발명의 제1실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치에서는, 표시패널의 다수의 화소영역을 독립적으로 충전 및/또는 방전함으로써, 전기변색입자층의 양단의 전압차가 제1 내지 제2전압(V1 내지 V2) 사이의 값이 갖도록 제어할 수 있으며, 그 결과 전기변색입자를 포함하는 표시장치를 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
이러한 전기변색입자를 포함하는 표시장치 및 그 구동방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 단면구조를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치(110)는 표시패널(120), 데이터구동부(140), 게이트구동부(150), 제어부(160)를 포함한다.
표시패널(120)은, 제1 및 제2기판(122, 124)과, 제1 및 제2기판(122, 124) 사이에 배치되고 다수의 전기변색입자(130)를 포함하는 전기변색입자층을 포함한다.
제1기판(122) 상부에는 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)이 형성되고, 각 화소영역(P)에는 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)에 연결되는 화소 박막트랜지스터(Tp)와 화소 박막트랜지스터(Tp)에 연결되는 제1전극(126)이 형성된다.
제2기판(124) 하부 전면에는 제2전극(128)이 형성된다.
다수의 전기변색입자(130)는 각각 코어(132)와 코어(132)를 감싸는 쉘(134)을 포함할 수 있으며, 쉘(134)은 산화 및 환원에 의하여 투명도가 변하는 특성을 갖는다.
여기서, 제1 및 제2전극(126, 128)과 제1 및 제2전극(126, 128) 사이의 전기변색입자층은 전기변색커패시터(Cec)를 구성한다.
데이터구동부(140)는, 데이터배선(DL) 및 화소 박막트랜지스터(Tp)를 통하여 제1전극(126)의 전압을 측정하고, 측정된 제1전극(126)의 전압을 이용하여 제1 및 제2전극(126, 128) 사이의 전압차를 전압차신호(VDS)로 생성하고, 생성된 전압차신호(VDS)를 제어부(160)에 전달한다.
이때, 제2전극(128)에는 접지전압 또는 공통전압과 같은 일정한 전압을 인가함으로써, 제1전극(126)의 전압만 측정하여도 제1 및 제2전극(126, 128) 사이의 전압차를 산출할 수 있다.
그리고, 데이터구동부(140)는, 제어부(160)의 충방전신호(CDS)에 따라 충방전전압을 생성하고, 전류 및 전압 인가에 의하여 데이터배선(DL) 및 화소 박막트랜지스터(Tp)를 통하여 제1전극(126)에 생성된 충방전전압을 인가한다.
이때, 제2전극(128)에는 접지전압 또는 공통전압과 같은 일정한 전압을 인가함으로써, 제1전극(126)에 충방전 전압만 인가하여도 제1 및 제2전극(126, 128) 사이의 전압차를 목표전압차로 유지할 수 있다.
이러한 데이터구동부(140)는, 측정 박막트랜지스터(Tm), 인가 박막트랜지스터(Ta), 아날로그-디지털 변환기(142), 충방전전압 생성부(144)를 포함할 수 있다.
게이트가 제어부(160)에 연결되는 측정 박막트랜지스터(Tm)는, 제어부(160)의 측정신호(MS)에 따라 턴-온(turn-on) 되어 제1전극(126)과 아날로그-디지털 변환기(142)를 연결하고, 아날로그-디지털 변환기(142)는 제1전극(126)의 전압을 아날로그에서 디지털로 변환하여 전압차신호(VDS)를 생성하고, 생성된 전압차신호(VDS)를 제어부(160)에 전달한다.
게이트가 제어부(160)에 연결되는 인가 박막트랜지스터(Ta)는, 제어부(160)의 인가신호(AS)에 따라 턴-온(turn-on) 되어 제1전극(126)과 충방전전압 생성부(144)를 연결하고, 충방전전압 생성부(144)는 제어부(160)의 충방전신호(CDS)에 대응되는 충방전전압을 생성하고, 생성된 충방전전압을 제1전극(126)에 인가한다.
이러한 충방전전압 생성부(144)는, 디지털의 충방전신호(CDS)를 아날로그의 충방전전압으로 변환하는 디지털-아날로그 변환기(digital-analog converter: DAC)이거나, 펄스폭변조(pulse width modulation: PWM)의 충방전신호(CDS)를 아날로그의 충방전전압으로 변환하는 펄스폭변조 변환기일 수 있다.
여기서, 충방전전압은 고전위전압(VH) 및 저전위전압(VL) 사이의 전압일 수 있으며, 저전위전압(VL)은 접지전압일 수 있다.
게이트구동부(150)는, 제어부(160)의 게이트제어신호(GCS)에 따라 게이트신호를 생성하고, 생성된 게이트신호를 순차적으로 게이트배선(GL)에 인가하는데, 이에 따라 게이트배선(GL)에 연결된 화소 박막트랜지스터(Tp)는 순차적으로 턴-온(turn-on) 될 수 있다.
제어부(160)는, 텔레비전 시스템 또는 그래픽 카드와 같은 외부 시스템으로부터 전달받은 영상신호(IS)의 각 화소영역(P)의 계조로부터 목표전압차를 산출하고, 데이터구동부(140)로부터 전달받은 전압차신호(VDS)로부터 측정전압차를 산출하고, 측정전압차를 목표전압차와 비교하여 충방전신호(CDS)를 생성하고, 생성된 충방전신호(CDS)를 데이터구동부(140)로 전달한다.
이러한 표시장치(110)의 구동방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 4 및 도 5을 함께 참조하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제어부(160)는, 영상신호(IS)의 계조로부터 해당 화소영역(P)의 목표전압차를 산출하고(st10), 산출된 목표전압차에 대응되는 초기전압을 표시패널(120)의 제1 및 제2전극(126, 128)에 인가하는데, 이를 위하여 제어부(160)는 다수의 계조에 대응되는 다수의 목표전압차의 테이블을 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 이러한 테이블은 전기변색입자를 포함하는 표시장치(110)가 다수의 계조를 각각 표시하기 위한 제1 및 제2전극(126, 128) 사이의 다수의 전압차에 대한 정보를 포함할 수 있다.
이후, 데이터구동부(140)는, 표시패널(120)의 제1 및 제2전극(126, 128) 사이에 생성되어 있는 실제 전압차를 측정하여 전압차신호(VDS)로 생성하고, 제어부(160)는 전압차신호(VDS)로부터 측정전압차를 산출한다(st12).
이후, 제어부(160)는 측정전압차를 목표전압차와 비교한다(st14).
비교결과, 측정전압차가 목표전압차와 동일하면(측정전압차=목표전압차), 제어부(160)는 표시패널(120)의 제1전극(126)에 인가되는 전류 및 전압을 차단하여 제1 및 제2전극(126, 128) 사이의 전압차를 목표전압차로 유지한다(st16).
비교결과, 측정전압차가 목표전압차보다 작으면(측정전압차<목표전압차), 제어부(160)는 전류 및 전압에 의한 충전을 통하여 표시패널(120)의 제1전극(126)에 충방전전압을 인가하여, 제1전극(126)을 충전하고 제1 및 제2전극(126, 128) 사이의 전압차를 증가시키고(st18), 그 결과 제1 및 제2전극(126, 128) 사이의 전압차를 목표전압차로 유지한다.
비교결과, 측정전압차가 목표전압차보다 크면(측정전압차>목표전압차), 제어부(160)는 전류 및 전압에 의한 방전을 통하여 표시패널(120)의 제1전극(126)에 충방전전압을 인가하여, 제1전극(126)을 방전하고 제1 및 제2전극(126, 128) 사이의 전압차를 감소시키고(st20), 그 결과 제1 및 제2전극(126, 128) 사이의 전압차를 목표전압차로 유지한다.
이후, 표시패널의 해당 화소영역(P)이 해당 계조를 표시한다(st22).
이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치(110)에서는, 제1 및 제2전극(126, 128) 사이의 전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 제1 및 제2전극(126, 128)을 충전 및 방전함으로써, 전기변색입자의 투명도를 조절하고, 영상을 표시할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 단면구조를 도시한 도면으로, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치(210)는 표시패널(220), 데이터구동부(240), 게이트구동부, 제어부(260)를 포함한다.
데이터구동부(240)는, 데이터배선 및 화소 박막트랜지스터를 통하여 제1전극(226)의 전압을 측정하고, 측정된 제1전극(226)의 전압을 이용하여 제1 및 제2전극(226, 228) 사이의 전압차를 전압차신호(VDS)로 생성하고, 생성된 전압차신호(VDS)를 제어부(260)에 전달한다.
그리고, 데이터구동부(240)는, 제어부(260)의 충방전신호(CDS)에 따라 충방전전압을 생성하고, 전류 및 전압 인가에 의하여 데이터배선 및 화소 박막트랜지스터를 통하여 제1전극(226)에 생성된 충방전전압을 인가한다.
또한, 데이터구동부(240)는, 제어부(260)의 고속방전신호(HDS)에 따라 음의 전압과 같은 고속방전전압(HDV)을 데이터배선 및 화소 박막트랜지스터를 통하여 제1전극(226)에 인가한다.
이러한 데이터구동부(240)는, 측정 박막트랜지스터(Tm), 인가 박막트랜지스터(Ta), 고속방전 박막트랜지스터(Thd), 아날로그-디지털 변환기(242), 충방전전압 생성부(244)를 포함할 수 있다.
게이트가 제어부(260)에 연결되는 측정 박막트랜지스터(Tm)는, 제어부(260)의 측정신호(MS)에 따라 턴-온(turn-on) 되어 제1전극(226)과 아날로그-디지털 변환기(242)를 연결하고, 아날로그-디지털 변환기(242)는 제1전극(226)의 전압을 아날로그에서 디지털로 변환하여 전압차신호(VDS)를 생성하고, 생성된 전압차신호(VDS)를 제어부(260)에 전달한다.
게이트가 제어부(260)에 연결되는 인가 박막트랜지스터(Ta)는, 제어부(260)의 인가신호(AS)에 따라 턴-온(turn-on) 되어 제1전극(226)과 충방전전압 생성부(244)를 연결하고, 충방전전압 생성부(244)는 제어부(260)의 충방전신호(CDS)에 대응되는 충방전전압을 생성하고, 생성된 충방전전압을 제1전극(226)에 인가한다.
이러한 충방전전압 생성부(244)는, 디지털의 충방전신호(CDS)를 아날로그의 충방전전압으로 변환하는 디지털-아날로그 변환기(digital-analog converter: DAC)이거나, 펄스폭변조(pulse width modulation: PWM)의 충방전신호(CDS)를 아날로그 충방전전압으로 변환하는 펄스폭변조 변환기일 수 있다.
여기서, 충방전전압은 고전위전압(VH) 및 저전위전압(VL) 사이의 전압일 수 있으며, 저전위전압(VL)은 접지전압일 수 있다.
게이트가 제어부(260)에 연결되는 고속방전 박막트랜지스터(Thd)는, 제어부(260)의 고속방전신호(HDS)에 따라 턴-온(turn-on) 되어 고속방전전압(HDV)을 제1전극(226)에 인가하는데, 고속방전전압(HDV)은 충방전전압 생성부(244)로부터 출력되는 충방전전압의 최저값인 저전위전압(VL)보다 낮은 전압일 수 있으며, 예를 들어 접지전압보다 낮은 음의 전압일 수 있다.
제어부(260)는, 텔레비전 시스템 또는 그래픽 카드와 같은 외부 시스템으로부터 전달받은 영상신호(IS)의 각 화소영역(P)의 계조로부터 목표전압차를 산출하고, 데이터구동부(240)로부터 전달받은 전압차신호(VDS)로부터 측정전압차를 산출하고, 측정전압차를 목표전압차와 비교하여 충방전신호(CDS)를 생성하고, 생성된 충방전신호(CDS)를 데이터구동부(240)로 전달한다.
이러한 본 발명의 제2실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치(210)에서는, 제1 및 제2전극(226, 228) 사이의 전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 제1 및 제2전극(226, 228)을 충전 및 방전함으로써, 전기변색입자의 투명도를 조절하고, 영상을 표시할 수 있다.
그리고, 고속방전 박막트랜지스터(Thd)를 이용하여 충방전전압의 최저값보다 낮은 고속방전전압(HDV)을 인가하므로, 제1 및 제2전극(226, 228)을 고속으로 방전시킬 수 있으며, 그 결과 고속으로 영상을 표시할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 단면구조를 도시한 도면으로, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치(310)는 표시패널(320), 데이터구동부(340), 게이트구동부, 제어부(360)를 포함한다.
데이터구동부(340)는, 데이터배선 및 화소 박막트랜지스터를 통하여 제1전극(326)의 전압을 측정하고, 측정된 제1전극(326)의 전압을 이용하여 제1 및 제2전극(326, 328) 사이의 전압차를 전압차신호(VDS)로 생성하고, 생성된 전압차신호(VDS)를 제어부(360)에 전달한다.
그리고, 데이터구동부(340)는, 제어부(360)의 충전신호(CS) 또는 방전신호(DS)에 따라 전류 및 전압 인가에 의하여 데이터배선 및 화소 박막트랜지스터를 통하여 제1전극(326)에 각각 충전전압(CV) 또는 방전전압(DV)을 인가한다.
이러한 데이터구동부(340)는, 측정 박막트랜지스터(Tm), 충전 박막트랜지스터(Tc), 방전 박막트랜지스터(Td), 아날로그-디지털 변환기(342)를 포함할 수 있다.
게이트가 제어부(360)에 연결되는 측정 박막트랜지스터(Tm)는, 제어부(360)의 측정신호(MS)에 따라 턴-온(turn-on) 되어 제1전극(326)과 아날로그-디지털 변환기(342)를 연결하고, 아날로그-디지털 변환기(342)는 제1전극(326)의 전압을 아날로그에서 디지털로 변환하여 전압차신호(VDS)를 생성하고, 생성된 전압차신호(VDS)를 제어부(360)에 전달한다.
게이트가 제어부(360)에 연결되는 충전 박막트랜지스터(Tc)는, 제어부(360)의 충전신호(CS)에 따라 턴-온(turn-on) 되어 충전전압(CV)을 제1전극(326)에 인가하는데, 충전전압(CV)은 고전위전압(VH)일 수 있다.
게이트가 제어부(360)에 연결되는 방전 박막트랜지스터(Td)는, 제어부(360)의 방전신호(DS)에 따라 턴-온(turn-on) 되어 방전전압(DV)을 제1전극(326)에 인가하는데, 방전전압(DV)은 저전위전압(VL) 또는 고속방전전압(HDV)일 수 있으며, 고속방전전압(HDV)은 저전위전압(VL)보다 낮은 전압일 수 있으며, 예를 들어 고속방전전압(HDV)은 접지전압보다 낮은 음의 전압일 수 있다.
제어부(360)는, 텔레비전 시스템 또는 그래픽 카드와 같은 외부 시스템으로부터 전달받은 영상신호(IS)의 각 화소영역(P)의 계조로부터 목표전압차를 산출하고, 데이터구동부(340)로부터 전달받은 전압차신호(VDS)로부터 측정전압차를 산출하고, 측정전압차를 목표전압차와 비교하여 충전신호(CS) 또는 방전신호(DS)를 생성하고, 생성된 충전신호(CS) 또는 방전신호(DS)를 데이터구동부(340)로 전달한다.
이러한 본 발명의 제3실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치(310)에서는, 제1 및 제2전극(326, 328) 사이의 전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 제1 및 제2전극(326, 328)을 충전 및 방전함으로써, 전기변색입자의 투명도를 조절하고, 영상을 표시할 수 있다.
그리고, 충전 박막트랜지스터(Tc) 및 방전 박막트랜지스터(Td)를 이용하여 고정된 충전전압(CV) 및 방전전압(DV)을 인가하므로, 구동부가 단순해지고 제1 및 제2전극(326, 328)을 안정적으로 충방전시킬 수 있으며, 그 결과 안정적으로 영상을 표시할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 단면구조를 도시한 도면으로, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치(410)는 표시패널(420), 데이터구동부(440), 게이트구동부, 제어부(460)를 포함한다.
데이터구동부(440)는, 데이터배선 및 화소 박막트랜지스터를 통하여 제1전극(426)의 전압을 측정하고, 측정된 제1전극(426)의 전압을 이용하여 제1 및 제2전극(426, 428) 사이의 전압차를 전압차신호(VDS)로 생성하고, 생성된 전압차신호(VDS)를 제어부(460)에 전달한다.
그리고, 데이터구동부(440)는, 제어부(460)의 충방전신호(CDS)에 따라 충방전전압을 생성하고, 전류 및 전압 인가에 의하여 데이터배선 및 화소 박막트랜지스터를 통하여 제1전극(426)에 생성된 충방전전압을 인가한다.
또한, 데이터구동부(440)는, 제어부(460)의 고속방전신호(HDS)에 따라 음의 전압과 같은 고속방전전압(HDV)을 데이터배선 및 화소 박막트랜지스터를 통하여 제1전극(426)에 인가한다.
한편, 표시패널(420)의 다수의 전기변색입자(430)는, 빛에 의하여 정공(hole) 및 전자(electron)를 생성하는 광전 특성을 갖는데, 이때 생성된 정공 및 전자는 제1 및 제2전극(426, 428) 사이의 전압차에 의하여 생성되어 있는 전기장에 의하여 각각 제1 및 제2전극(426, 428)에 축적될 수 있다.
이때, 데이터구동부(440)는, 태양 등의 외부광에 의하여 제1 및 제2전극(426, 428)에 축적되는 정공 및 전자에 의한 전압을 별도의 전력저장부에 저장하여 표시장치(410)의 전류원 또는 전압원으로 이용할 수 있다.
이러한 데이터구동부(440)는, 측정 박막트랜지스터(Tm), 인가 박막트랜지스터(Ta), 고속방전 박막트랜지스터(Thd), 아날로그-디지털 변환기(442), 충방전전압 생성부(444), 전압변환부(446), 전력저장부(448)를 포함할 수 있다.
측정 박막트랜지스터(Tm)는, 제어부(460)의 측정신호(MS)에 따라 턴-온(turn-on) 되어 제1전극(426)과 아날로그-디지털 변환기(442)를 연결하고, 아날로그-디지털 변환기(442)는 제1전극(426)의 전압을 아날로그에서 디지털로 변환하여 전압차신호(VDS)를 생성하고, 생성된 전압차신호(VDS)를 제어부(460)에 전달한다.
인가 박막트랜지스터(Ta)는, 제어부(460)의 인가신호(AS)에 따라 턴-온(turn-on) 되어 제1전극(426)과 충방전전압 생성부(444)를 연결하고, 충방전전압 생성부(444)는 제어부(460)의 충방전신호(CDS)에 대응되는 충방전전압을 생성하고, 생성된 충방전전압을 제1전극(226)에 인가한다.
이러한 충방전전압 생성부(444)는, 디지털의 충방전신호(CDS)를 아날로그의 충방전전압으로 변환하는 디지털-아날로그 변환기(digital-analog converter: DAC)이거나, 펄스폭변조(pulse width modulation: PWM)의 충방전신호(CDS)를 아날로그 충방전전압으로 변환하는 펄스폭변조 변환기일 수 있다.
여기서, 충방전전압은 고전위전압(VH) 및 저전위전압(VL) 사이의 전압일 수 있으며, 저전위전압(VL)은 접지전압일 수 있다.
고속방전 박막트랜지스터(Thd)는, 제어부(460)의 고속방전신호(HDS)에 따라 턴-온(turn-on) 되어 고속방전전압(HDV)을 제1전극(426)에 인가하는데, 고속방전전압(HDV)은 충방전전압 생성부(444)로부터 출력되는 충방전전압의 최저값인 저전위전압(VL)보다 낮은 전압일 수 있으며, 예를 들어 접지전압보다 낮은 음의 전압일 수 있다.
전압변환부(446)는, 외부광에 의하여 생성된 제1 및 제2전극(426, 428) 사이의 전압을 변환하여 출력하는데, 예를 들어 전압변환부(446)는 직류/직류 변환기(DC/DC converter)일 수 있다.
전력저장부(448)는, 전압변환부(446)의 출력전압과 외부로부터 전달되는 입력전원(IP)을 저장하고, 출력전원(IP)을 표시장치(410)의 다른 부분(예를 들어, 표시패널(420), 데이터구동부(440), 게이트구동부, 제어부(460))로 전달한다.
제어부(460)는, 텔레비전 시스템 또는 그래픽 카드와 같은 외부 시스템으로부터 전달받은 영상신호(IS)의 각 화소영역(P)의 계조로부터 목표전압차를 산출하고, 데이터구동부(440)로부터 전달받은 전압차신호(VDS)로부터 측정전압차를 산출하고, 측정전압차를 목표전압차와 비교하여 충방전신호(CDS)를 생성하고, 생성된 충방전신호(CDS)를 데이터구동부(440)로 전달한다.
이러한 본 발명의 제4실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치(410)에서는, 제1 및 제2전극(426, 428) 사이의 전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 제1 및 제2전극(426, 428)을 충전 및 방전함으로써, 전기변색입자의 투명도를 조절하고, 영상을 표시할 수 있다.
그리고, 고속방전 박막트랜지스터(Thd)를 이용하여 충방전전압의 최저값보다 낮은 고속방전전압(HDV)을 인가하므로, 제1 및 제2전극(426, 428)을 고속으로 방전시킬 수 있으며, 그 결과 고속으로 영상을 표시할 수 있다.
또한, 전기변색입자(430)의 광전 특성을 이용하여 외부광에 의하여 제1 및 제2전극(426, 428)에 생성된 전압을 표시장치(410)의 전원으로 이용함으로써, 소비전력을 절감할 수 있다.
도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제5 및 제6실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널의 단면구조를 도시한 도면으로, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제56실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널(520)은, 제1 및 제2기판(522, 524)과, 제1 및 제2기판(522, 524) 사이에 배치되고 다수의 전기변색입자(530)를 포함하는 전기변색입자층을 포함한다.
제1기판(522) 상부의 각 화소영역(P)에는 적, 녹, 청 컬러필터를 포함하는 컬러필터층(536)이 형성되고, 컬러필터층(536) 상부의 각 화소영역(P)에는 제1전극(526)이 형성된다.
제2기판(524) 하부 전면에는 제2전극(528)이 형성된다.
다수의 전기변색입자(530)는 각각 코어(532)와 코어(532)를 감싸는 쉘(534)을 포함한다.
그리고, 표시패널(520)의 제1기판(522) 하부에는 백라이트 유닛(538)이 배치되어 표시패널(520)에 빛을 공급한다.
이러한 표시장치(510)는 비발광 컬러 표시장치(non-emissive color display device)로 이용될 수 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제6실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치의 표시패널(620)은, 제1 및 제2기판(622, 624)과, 제1 및 제2기판(622, 624) 사이에 배치되고 다수의 전기변색입자(630)를 포함하는 전기변색입자층을 포함한다.
제1기판(622) 상부의 각 화소영역(P)에는 적, 녹, 청 컬러필터를 포함하는 컬러필터층(636)이 형성되고, 컬러필터층(636) 상부의 각 화소영역(P)에는 제1전극(626)이 형성된다.
제2기판(624) 하부 전면에는 제2전극(628)이 형성된다.
다수의 전기변색입자(630)는 각각 코어(632)와 코어(632)를 감싸는 쉘(634)을 포함한다.
이러한 표시장치(510)는, 외부광을 이용하여 영상을 표시하는 반사형 컬러 표시장치(reflective color display device) 또는 투명 컬러 표시장치(transparent color display device)로 이용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제5 및 제6실시예에 따른 전기변색입자를 포함하는 표시장치(510, 610)에서는, 제1기판(522, 622)과 제1전극(526, 626) 사이에 컬러필터층(536, 636)을 형성함으로써, 컬러영상을 표시할 수 있다.
그리고, 표시패널(520) 하부에 배치되는 백라이트 유닛(538)의 빛을 이용하여 영상을 표시하거나, 백라이트 유닛(538)의 빛 대신 외부광을 이용하여 영상을 표시할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
110: 표시장치 120: 표시패널
122: 제1기판 124: 제2기판
126: 제1전극 128: 제2전극
130: 전기변색입자

Claims (12)

  1. 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과, 상기 제1 및 제2기판 내면에 각각 배치되는 제1 및 제2전극과, 상기 제1 및 제2전극 사이에 배치되는 다수의 전기변색입자를 포함하는 표시패널과;
    상기 제1 및 제2전극 사이의 전압차를 측정하고, 상기 제1 및 제2전극을 충방전하는 데이터구동부와;
    상기 표시패널에 게이트신호를 공급하는 게이트구동부와;
    상기 전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 상기 데이터구동부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 제1전극에 연결되고, 상기 제어부의 측정신호에 따라 스위칭 되는 측정 박막트랜지스터와;
    상기 측정 박막트랜지스터에 연결되고, 상기 제1전극의 전압으로부터 전압차신호를 생성하는 아날로그-디지털 변환기와;
    상기 제1전극에 연결되고, 상기 제어부의 인가신호에 따라 스위칭 되는 인가 박막트랜지스터와;
    상기 인가 박막트랜지스터에 연결되고, 상기 제어부의 충방전신호에 대응되는 충방전전압을 생성하는 충방전전압 생성부
    를 포함하는 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 충방전전압 생성부는,
    디지털의 상기 충방전신호를 아날로그의 상기 충방전전압으로 변환하는 디지털-아날로그 변환기이거나,
    펄스폭변조의 상기 충방전신호를 아날로그의 상기 충방전전압으로 변환하는 펄스폭변조 변환기인 표시장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 제1전극과 상기 충방전전압의 최저값보다 낮은 고속방전전압에 연결되고, 상기 제어부의 고속방전신호에 따라 스위칭 되는 고속방전 박막트랜지스터를 더 포함하는 표시장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는,
    외부광에 의하여 생성된 상기 제1 및 제2전극 사이의 전압을 변환하는 전압변환부와;
    상기 전압변환부의 출력전압과 외부로부터 전달되는 입력전원을 저장하고, 출력전원을 상기 표시패널, 상기 데이터구동부, 상기 게이트구동부, 상기 제어부로 전달하는 전력저장부
    를 더 포함하는 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 구동부는,
    상기 제1전극에 연결되고, 상기 제어부의 측정신호에 따라 스위칭 되는 측정 박막트랜지스터와;
    상기 측정 박막트랜지스터에 연결되고, 상기 제1전극의 전압으로부터 전압차신호를 생성하는 아날로그-디지털 변환기와;
    상기 제1전극과 충전전압에 연결되고, 상기 제어부의 충전신호에 따라 스위칭 되는 충전 박막트랜지스터와;
    상기 제1전극과 방전전압에 연결되고, 상기 제어부의 방전신호에 따라 스위칭 되는 방전 박막트랜지스터
    를 포함하는 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 방전전압은, 접지전압 또는 상기 접지전압보다 낮은 고속방전전압인 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1기판과 상기 제1전극 사이에 배치되는 컬러필터층을 더 포함하는 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1기판 하부에 배치되는 백라이트 유닛을 더 포함하는 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압차와 상기 목표전압차가 동일한 경우, 상기 제1 및 제2전극의 전압이 유지되도록 상기 데이터구동부를 제어하고,
    상기 전압차가 상기 목표전압차보다 큰 경우, 상기 제1 및 제2전극의 전압이 방전되도록 상기 데이터구동부를 제어하고,
    상기 전압차가 상기 목표전압차보다 작은 경우, 상기 제1 및 제2전극의 전압이 충전되도록 상기 데이터구동부를 제어하는 표시장치.
  11. 제1 및 제2전극과 전기변색입자를 포함하는 표시패널과, 데이터구동부와, 게이트구동부와, 제어부를 포함하는 표시장치의 구동방법에 있어서,
    상기 데이터구동부가 상기 제1 및 제2전극 사이의 전압차를 측정하는 단계와;
    상기 제어부가 상기 전압차와 목표전압차의 비교결과에 따라 상기 데이터구동부를 제어하는 단계와;
    상기 데이터구동부가 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 및 제2전극을 충방전하는 단계
    를 포함하는 표시장치의 구동방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 데이터구동부를 제어하는 단계는,
    상기 전압차와 상기 목표전압차가 동일한 경우, 상기 제어부가 상기 제1 및 제2전극의 전압이 유지되도록 상기 데이터구동부를 제어하는 단계와;
    상기 전압차가 상기 목표전압차보다 큰 경우, 상기 제어부가 상기 제1 및 제2전극의 전압이 방전되도록 상기 데이터구동부를 제어하는 단계와;
    상기 전압차가 상기 목표전압차보다 작은 경우, 상기 제어부가 상기 제1 및 제2전극의 전압이 충전되도록 상기 데이터구동부를 제어하는 단계
    를 포함하는 표시장치의 구동방법.
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