KR20190036986A - 전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190036986A
KR20190036986A KR1020170126541A KR20170126541A KR20190036986A KR 20190036986 A KR20190036986 A KR 20190036986A KR 1020170126541 A KR1020170126541 A KR 1020170126541A KR 20170126541 A KR20170126541 A KR 20170126541A KR 20190036986 A KR20190036986 A KR 20190036986A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
layer
electrochromic
voltage
film transistor
Prior art date
Application number
KR1020170126541A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102515345B1 (ko
Inventor
하영욱
김성일
이석호
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020170126541A priority Critical patent/KR102515345B1/ko
Publication of KR20190036986A publication Critical patent/KR20190036986A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102515345B1 publication Critical patent/KR102515345B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/153—Constructional details
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/1506—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect caused by electrodeposition, e.g. electrolytic deposition of an inorganic material on or close to an electrode
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/163—Operation of electrochromic cells, e.g. electrodeposition cells; Circuit arrangements therefor
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/15—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on an electrochromic effect
    • G02F1/163—Operation of electrochromic cells, e.g. electrodeposition cells; Circuit arrangements therefor
    • G02F2001/1635—Operation of electrochromic cells, e.g. electrodeposition cells; Circuit arrangements therefor the pixel comprises active switching elements, e.g. TFT

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

본 발명의 전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전기 변색 장치는 기판, 기판 상의 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터, 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터를 덮는 절연층, 절연층 상에 배치되고, 제1 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 제2 박막 트랜지스터와 절연된 화소 전극, 화소 전극 상에 배치된 전기 변색층 및 전기 변색층 상의 전해질층을 포함한다. 이에, 전기 변색 장치의 전력 효율이 증가되며, 두께는 감소될 수 있다.

Description

전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{ELECTROCHROMIC DEVICE AND DISPLAY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투명 표시 장치에 적용 가능하며 횡전계에 의하여 구동되는 능동형 전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 변색 장치에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 변색 장치에는 전자와 전기적인 산화/환원반응을 이용하는 전기 변색(EC, Electrochromic), 전기장 내에서의 배열을 이용하는 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)과 SPD(Suspended Particles Device)와 같은 능동형 변색 장치 및 빛에 의한 전자의 광여기를 이용하는 광 변색(Photochromic), 열에너지를 통해 상전이가 되어 광학적 특성이 변하는 열 변색(Thermochromic)과 같은 수동형 변색 장치가 있다.
이러한 다양한 변색 장치 중 전기 변색 장치의 구동은 전기 변색 물질에 전계를 형성하여 이루어진다. 예를 들어, 전기 변색 물질로 구성된 층의 상부와 하부에 전극이 배치될 수 있고, 상부 전극과 하부 전극 사이에 수직 전계가 형성될 수 있다. 다만, 수직 전계를 사용하여 전기 변색 장치를 구동하는 경우, 상부 전극 및 하부 전극에 의한 전기 변색 장치의 두께의 증가가 문제될 수 있다. 또한, 전기 변색 물질로 구성된 층의 상부와 하부 모두에 전극이 배치됨에 따라 투과 반사율이 감소하는 문제가 발생할 수도 있다.
한편, 소비 전력 저감을 위해 전기 변색 장치가 빛을 차단하는 차광 모드로 동작한 후, 추가적인 전압의 인가 없이도 전기 변색 장치가 차광 상태를 유지하는 것에 대한 요구가 존재한다. 그러나, 상술한 바와 같은 수직 전계를 이용한 전기 변색 장치의 경우, 상부 전극과 하부 전극에 인가되는 전압을 차단하면 바로 투과 모드로 전환되기 때문에, 수직 전계를 이용한 전기 변색 장치는 차광 모드를 유지하는 구동 방식인 쌍안정(bi-stability) 모드로 구동되는 것이 불가능하다.
[관련기술문헌]
1. 전기 변색 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 전기 변색 소자{Electrochromic layer, method of fabricating the same, and electrochromic device comprising the same} (공개번호 제 10-2016-0093152 호).
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수의 박막 트랜지스터를 사용하여 횡전계를 통하여 구동되는 전기 변색 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전기 변색층의 상부 및 하부 중 하부에만 전극을 포함하여 두께가 감소되고 투과 반사율이 개선된 전기 변색 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 별도의 전압의 인가 없이도 차광 모드를 유지하는 쌍안정 모드가 구현 가능한 전기 변색 장치를 제공하는 것이다.
또만, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 투과 모드, 차광 모드 및 쌍안정 모드를 구현함과 동시에, 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치는 기판, 기판 상의 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터, 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터를 덮는 절연층, 절연층 상에 배치되고, 제1 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 제2 박막 트랜지스터와 절연된 화소 전극, 화소 전극 상의 전기 변색층 및 전기 변색층 상의 전해질층을 포함한다. 이에, 횡전계에 의하여 구동될 수 있는 전기 변색 장치를 제공할 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치는 복수의 화소가 정의된 기판, 복수의 화소 각각에 배치된 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 복수의 제2 박막 트랜지스터, 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 복수의 제2 박막 트랜지스터와 연결된 복수의 게이트 배선, 복수의 제1 박막 트랜지스터의 제1 소스 전극에 연결된 복수의 제1 소스 배선, 복수의 제2 박막 트랜지스터의 제2 소스 전극에 연결된 복수의 제2 소스 배선, 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 복수의 제2 박막 트랜지스터 상부를 평탄화하는 평탄화층, 복수의 제1 소스 배선 및 복수의 제2 소스 배선과 중첩하고, 제1 소스 배선과 전기적으로 연결되고, 평탄화층 상에서 복수의 화소 각각에 배치된 복수의 화소 전극, 복수의 화소 전극 상의 전기 변색층 및 전기 변색층 상의 전해질층을 포함한다. 이에, 별도의 전압을 인가하지 않더라도 쌍안정 모드를 구현할 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 전기 변색 장치 및 전기 변색 장치의 일면에 배치되는 화상을 표시하는 표시 패널을 포함하고, 전기 변색 장치는, 기판, 기판 상의 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터, 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터를 덮는 절연층, 절연층 상에 배치되고, 제1 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 제2 박막 트랜지스터와 절연된 화소 전극, 화소 전극 상에 배치된 전기 변색층 및 전기 변색층 상의 전해질층을 포함한다. 이에, 투과 모드, 차광 모드 및 쌍안정 모드를 구현함과 동시에 화상을 표시할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 횡전계를 통하여 구동될 수 있는 전기 변색 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전기 변색 장치가 포함하는 전극의 수를 줄여 두께를 감소시키며 투과 반사율을 개선시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 별도의 전압를 인가하지 않더라도 전기 변색 장치의 차광 모드를 유지하는 쌍안정 모드를 구현하여 전력 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 전기 변색에 의한 광을 투과가 조절되며, 광이 투과되는 모드에서 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2a는 도 1의 X영역에 대한 확대 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치의 하나의 화소에 대한 개략도이다.
도 3a는 도 2b의 IIIa-IIIa' 에 따른 단면도이다.
도 3b는 도 2b의 IIIb-IIIb' 에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치의 서로 인접한 두 화소의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치의 구동을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6a는 비교예 1에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 6b는 비교예 1에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7a는 비교예 2에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7b는 비교예 2에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도 2a는 도 1의 X영역에 대한 확대 평면도이다. 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치의 하나의 화소에 대한 개략도이다. 도 3a는 도 2b의 IIIa-IIIa' 에 따른 단면도이다. 도 3b는 도 2b의 IIIb-IIIb' 에 따른 단면도이다. 도 2a에서는 도 1의 X영역에 배치된 복수의 화소(PX)에 대한 구성을 개략적으로 도시하였다. 또한, 도 2b에서는 전기 변색 장치(100)의 하나의 화소(PX)에 대한 구성을 개략적으로 도시하였다.
전기 변색 장치(100)는 전기 변색 특성을 갖는 장치이다. 도 1 내지 도 3b를 참조하면, 전기 변색 장치(100)는 제1 기판(110), 제1 박막 트랜지스터(TR1), 제2 박막 트랜지스터(TR2), 게이트 절연층(121), 패시베이션층(122), 평탄화층(123), 화소 전극(130), 전기 변색층(140), 전해질층(150) 및 제2 기판(160)을 포함한다.
도 1을 참조하면, 전기 변색 장치(100)는 제1 기판(110)에 정의된 복수의 화소(PX)을 포함한다. 복수의 화소(PX)는 복수의 화소(PX)로 입사되는 빛을 투과시키거나 차단시킬 수 있다. 구체적으로, 복수의 화소(PX) 각각은 전기와 같은 외부 자극에 의하여 산화-환원 반응을 일으키는 전기 변색 물질을 포함하는 전기 변색층(140)을 사용하여 빛을 투과시키거나 차단시킬 수 있다.
제1 기판(110)은 전기 변색 장치(100)의 여러 구성요소들을 지지 및 보호하는 역할을 한다. 제1 기판(110)은 유리, 또는 플렉서빌리티(flexibility)를 갖는 플라스틱 물질로 이루어질 수 있다. 제1 기판(110)이 플라스틱 물질로 이루어지는 경우, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide; PI)로 이루어질 수도 있다.
도 2b 내지 도 3b를 참조하면, 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)가 제1 기판(110) 상에 배치된다. 구체적으로, 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 복수의 화소(PX) 각각에서 제1 기판(110) 상에 배치된다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)는 제1 기판(110) 상에 배치된 제1 게이트 전극(G1), 제1 게이트 전극(G1) 상에 배치된 제1 액티브층(A1), 제1 액티브층(A1) 상에 배치된 제1 드레인 전극(D1) 및 제1 소스 전극(S1)을 포함한다. 또한, 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 제1 기판(110) 상에 배치된 제2 게이트 전극(G2), 제2 게이트 전극(G2) 상에 배치된 제2 액티브층(A2), 제2 액티브층(A2) 상에 배치된 제2 드레인 전극(D2) 및 제2 소스 전극(S2)을 포함한다. 이때, 제1 액티브층(A1)과 제1 게이트 전극(G1)을 절연시키고 제2 액티브층(A2)과 제2 게이트 전극(G2)을 절연시키기 위해 게이트 절연층(121)이 제1 액티브층(A1)과 제1 게이트 전극(G1) 사이 그리고 제2 액티브층(A2)과 제2 게이트 전극(G2) 사이에 배치될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2) 상에 패시베이션층(122)이 배치될 수 있다. 패시베이션층(122)은 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 보호하기 위해 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 덮는 층이다. 패시베이션층(122)은 무기물로 이루어질 수 있고, 단층 또는 복층으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 몇몇 실시예에서, 패시베이션층(122)이 생략될 수도 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 패시베이션층(122) 상에 평탄화층(123)이 배치된다. 평탄화층(123)은 패시베이션층(122)의 상부를 평탄화한다. 평탄화층(123)은 단층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있으며, 유기 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 평탄화층(123)은 아크릴(acryl)계 유기 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 평탄화층(123)은 제1 박막 트랜지스터(TR1)와 화소 전극(130)을 전기적으로 연결하기 위한 컨택홀(CT)을 포함한다.
화소 전극(130)과 박막 트랜지스터(TR1, TR2) 사이에 배치된 절연층의 두께(d1)는 전기 변색 장치(100)의 효율적인 구동을 위해 결정될 수 있다. 절연층은 게이트 절연층(121)과 화소 전극(130) 사이에 배치된 층으로서, 패시베이션층(122) 및 평탄화층(123) 전체를 의미한다. 예를 들어, 화소 전극(130)과 박막 트랜지스터(TR1, TR2) 사이에 배치된 절연층의 두께(d1)는 3μm이하일 수 있다. 구체적으로, 화소 전극(130)과 박막 트랜지스터(TR1, TR2) 사이에 배치된 절연층의 두께가 3μm보다 클 경우, 제2 박막 트랜지스터(TR2)에 의한 화소 전극(130)에의 대전 효과가 저하될 수 있다. 제2 박막 트랜지스터(TR2)가 턴온(turn on)되고, 제2 소스 전극(S2)에 전압이 인가된 경우, 제2 소스 전극(S2)에 인가된 전압의 크기에 대응하는 크기의 대전 전압이 제2 소스 전극(S2)과 대향하는 화소 전극(130)의 하부 영역인 대전 영역에 대전될 수 있다. 이때, 화소 전극(130)과 박막 트랜지스터(TR1, TR2) 사이에 배치된 절연층의 두께(d1)가 두꺼워 질수록 대전 영역에 대전되는 대전 전압과 제2 소스 전극(S2)에 인가된 전압간의 차이가 커질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 화소 전극(130)과 박막 트랜지스터(TR1, TR2) 사이에 배치된 절연층의 두께를 3μm이하로 형성하여 대전 영역에 제2 소스 전극(S2)에 인가되는 전압과 유사한 크기의 대전 전압이 형성되도록 할 수 있다. 대전 영역에의 대전 전압의 형성에 대한 보다 자세한 설명은 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 후술한다.
한편, 화소 전극(130)과 박막 트랜지스터(TR1, TR2) 사이에 배치된 절연층, 특히, 평탄화층(123)의 유전율은 2.3F/m이상 2.9F/m이하일 수 있다. 구체적으로, 화소 전극(130)과 박막 트랜지스터(TR1, TR2) 사이에 배치된 절연층의 유전율이 2.9F/m보다 클 경우, 화소 전극(130)에 대전 전압이 효과적으로 대전되지 못할 수 있다. 구체적으로, 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 소스 전극(S2)에 인가된 전압에 의하여 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 중첩되는 화소 전극(130)의 대전 영역에 대전 전압이 대전될 수 있다. 이때, 화소 전극(130)과 박막 트랜지스터 사이에 배치된 절연층의 유전율이 상승할수록 화소 전극(130)과 박막 트랜지스터 사이에 배치된 절연층이 저장할 수 있는 전하의 양이 증가되기 때문에 대전 효과가 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 화소 전극(130)과 박막 트랜지스터(TR1, TR2) 사이에 배치된 절연층의 유전율을 2.9F/m이하로 형성함으로써, 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 소스 전극(S2)과 중첩하는 화소 전극(130)의 하부 영역에 제2 소스 전극(S2)에 인가되는 전압과 유사한 크기의 대전 전압을 대전시킬 수 있다.
또한, 절연층의 유전율이 2.3F/m보다 작을 경우, 제2 소스 전극(S2)과 중첩되는 화소 전극(130)의 하부 영역인 대전 영역에의 대전 효과가 감소될 수 있다. 절연층의 유전율이 2.3F/m보다 작을 경우, 제2 소스 전극(S2)에 인가된 전압에 의한 대전 효과는 화소 전극(130)의 대전 영역에만 발생하지 않을 수 있으며, 대전 효과는 전기 변색 장치(100)의 다른 부분에도 발생될 수 있다. 따라서, 절연층의 유전율이 2.3F/m보다 작을 경우, 전기 변색 장치(100)의 변색 효과가 감소될 수 있으며, 장치의 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 절연층, 즉, 패시배이션층(122) 및 평탄화층(123)의 유전율을 2.3F/m이상으로 형성함으로써, 화소 전극(130)의 대전 영역에 대전 전압이 효과적으로 대전되도록 할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 평탄화층(123) 상에는 화소 전극(130)이 배치된다. 화소 전극(130)은 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에 전계를 형성하기 위한 전극이다. 화소 전극(130)은 제1 투명 도전층(131), 반사층(132) 및 제2 투명 도전층(133)을 포함할 수 있다.
반사층(132)은 반사층(132)에 입사된 빛을 반사시키기 위한 층으로, 반사성이 우수한 금속 물질로 이루어질 수 있다. 반사층(132)은, 예를 들어, APC(AgPdCu) 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 반사층(132)은 제2 투명 도전층(133)을 거쳐 입사된 빛을 다시 제2 투명 도전층(133) 방향으로 반사시킬 수 있다.
제1 투명 도전층(131)은 반사층(132)과 평탄화층(123) 사이에 배치되어, 반사층(132)과 평탄화층(123) 간의 접착성을 증대시키기 위해 사용되는 도전층이다. 일반적으로 유기물로 이루어지는 평탄화층(123) 상에 금속 물질로 이루어지는 반사층(132)이 직접 형성되는 경우 반사층(132)과 평탄화층(123) 간의 접착력이 문제될 수 있다. 이에, 반사층(132)과 평탄화층(123) 사이에 제1 투명 도전층(131)이 배치되어 반사층(132)과 평탄화층(123) 간의 접착성을 증대시킬 수 있다. 제1 투명 도전층(131)은 투명 도전성 물질로 이루어지고, 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminium doped zinc oxide), FTO(Fluorine tin oxide), PEDOT:PSS, 은-나노와이어(AgNW) 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 제1 투명 도전층(131)은 다양한 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
제2 투명 도전층(133)은 반사층(132) 상에 배치되어, 화소 전극(130)의 상부까지 전압이 고르게 인가될 수 있도록 사용되는 도전층이다. 제1 투명 도전층(131)과 제1 소스 전극(S1)이 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 화소 전극(130)에는 제1 소스 전극(S1)에 인가된 전압이 인가될 수 있다. 화소 전극(130)에 인가된 전압은 화소 전극(130) 전체에 고르게 분포되어 인가되어야 하며, 이때, 반사층(132)의 상부에 배치된 제2 투명 도전층(133)에 의하여 전압은 화소 전극(130)의 전체에 분포될 수 있다. 제2 투명 도전층(133)은 투명 도전성 물질로 이루어지고, 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminium doped zinc oxide), FTO(Fluorine tin oxide), PEDOT:PSS, 은-나노와이어(AgNW) 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 제2 투명 도전층(133)은 다양한 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서는 화소 전극(130)이 제1 투명 도전층(131), 반사층(132) 및 제2 투명 도전층(133) 모두를 포함하는 것으로 도시되었으나, 화소 전극(130)은 반사층(132)만을 포함하거나, 제1 투명 도전층(131) 및 반사층(132)만을 포함하거나, 반사층(132) 및 제2 투명 도전층(133)만을 포함하도록 구성될 수도 있다.
도 3a를 참조하면, 화소 전극(130)은 제1 박막 트랜지스터(TR1) 상에 배치되어 제1 박막 트랜지스터(TR1)와 중첩한다. 또한, 화소 전극(130)은 제1 박막 트랜지스터(TR1)와 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 화소 전극(130)은 패시베이션층(122) 및 평탄화층(123)에 형성된 컨택홀(CT)을 통하여 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 소스 전극(S1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 화소 전극(130)에는 제1 소스 전극(S1)과 동일한 전압이 인가될 수 있다. 도 3a에서는 화소 전극(130)이 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 소스 전극(S1)과 전기적으로 연결되는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 타입에 따라 화소 전극(130)은 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 드레인 전극(D1)과 전기적으로 연결될 수도 있다.
또한, 도 3a를 참조하면, 화소 전극(130)은 제2 박막 트랜지스터(TR2) 상에 배치되어 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 중첩한다. 다만, 화소 전극(130)은 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 전기적으로 절연된다. 즉, 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 화소 전극(130) 사이에는 패시베이션층(122)층 및 평탄화층(123)이 배치되어 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 화소 전극(130)은 절연될 수 있다. 이에, 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 소스 전극(S2)에 인가된 전압에 의하여 제2 소스 전극(S2)과 중첩되는 화소 전극(130)의 하부 영역인 대전 영역에 대전 전압이 대전될 수 있다. 제2 박막 트랜지스터(TR2)에 의해 화소 전극(130)의 대전 영역에 대전 전압이 대전되는 것에 대해서는 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 상세히 후술한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 화소 전극(130) 상에는 전기 변색층(140)이 배치된다. 전기 변색층(140)은 전기 변색 특성을 갖는 변색층으로, 코어-쉘(core-shell) 구조를 갖는 복수의 전기 변색 입자(141)를 포함할 수 있다. 전기 변색 입자(141)는 전기 변색 특성을 갖는 입자로서, 투명 도전 입자(141a) 및 투명 도전 입자(141a)를 둘러싸는 전기 변색막(141b)을 포함할 수 있다. 전기 변색층(140)은 화소(PX)별로 패터닝될 수 있다.
전기 변색 입자(141)의 투명 도전 입자(141a)는 전기 변색 입자(141)의 중심부에 배치되며, 예를 들어, 구 형상일 수 있다. 투명 도전 입자(141a)와 같이 도전성을 갖는 물질이 전기 변색 입자(141)의 중심부에 배치됨에 따라 전기 변색 입자(141)에 균일한 전기장이 인가될 수 있다.
투명 도전 입자(141a)는 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 투명 도전 입자(141a)는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 등과 같은 투명 도전성 산화물로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 다양한 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다.
전기 변색막(141b)은 투명 도전 입자(141a)를 둘러싸도록 배치된다. 전기 변색막(141b)은 전기 변색 특성을 갖는 막으로, 전기와 같은 외부 자극에 의하여 산화-환원 반응이 일어나고 이에 따라 빛의 투과율이 가역적으로 변화하는 막이다. 구체적으로, 전기 변색막(141b)이 포함하는 π-전자는 어느 정도 자유롭게 움직일 수 있기 때문에 전도 특성이 나타날 수 있다. 또한, 고분자 사슬을 따라 단일 결합과 이중 결합이 교차적으로 존재하게 되는 π-전자를 통해 π-결합 형태가 고분자 체인에 존재하게 되면 전기적 힘에 의해 산화-환원 반응이 일어날 수 있다. 전기 변색막(141b)은 이러한 산화-환원 반응에 의해 전자 밀도의 비편재화가 나타나게 되고 따라 전자 구조가 바뀌게 됨에 따라 전기 변색 특성이 나타나게 된다. 따라서, 전기 변색막(141b)은 전압의 인가에 따라 색상이 변화될 수 있다. 즉, 전기 변색막(141b)은 전기 변색막(141b)에 입사되는 빛을 차단하거나 투과시킬 수 있다.
또한, 전기 변색층(140)은 전기 변색 입자(141)가 분산되는 별도의 수지 없이 전기 변색 입자(141)만을 포함할 수 있다. 즉, 전기 변색 입자(141)는 특정 수지 내에 분산된 형태가 아닌 복수의 전기 변색 입자(141)들이 화소 전극(130) 상에 쌓여 있는 형태로 전기 변색층(140)을 구성할 수 있다. 이에 따라, 각각의 전기 변색 입자(141) 사이에는 공극이 형성될 수 있다. 즉, 전기 변색 입자(141)와 수지가 포함된 분산액이 화소 전극(130) 상에 코팅된 후, 코팅된 분산액이 건조되어 전기 변색 입자(141)를 제외한 나머지 물질들은 제거될 수 있다. 따라서, 전기 변색층(140)에는 복수의 전기 변색 입자(141)만이 존재할 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않으며, 전기 변색층(140)은 수지 및 수지 내에 분산된 형태의 전기 변색 입자(141)를 포함하도록 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 전기 변색층(140)에 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 전기 변색 입자(141)를 포함함으로써, 전기 변색을 효과적으로 발현할 수 있다. 전기 변색층(140)이 코어-쉘 구조를 갖는 복수의 전기 변색 입자(141)를 포함하지 않고 전기 변색 물질로 구성된 층으로 구성될 경우, 전기 변색층(140)은 효과적으로 변색 작용을 수행하지 못할 수 있다. 구체적으로, 전기 변색층(140)이 복수의 전기 변색 입자(141)를 포함할 경우, 전기 변색층(140)이 전기 변색 물질을 단순히 포함하는 경우보다 노출되는 전기 변색 입자(141)의 표면적이 증가될 수 있다. 전기 변색층(140)이 전기 변색 물질을 포함하는 층의 형상일 경우, 전기 변색층(140)은 전기 변색층(140)과 전해질층(150)이 접촉하는 면적만큼만 전해질층(150)에 노출될 수 있다. 따라서, 전해질층(150)에 존재하는 이온은 전기 변색층(140)과 전해질층(150)이 접촉하는 면을 통해서만 전기 변색층(140)으로 이동될 수 있다. 이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)의 경우, 전기 변색층(140)이 코어-쉘 구조의 전기 변색 입자(141)를 포함함으로써, 전기 변색 물질이 드러나는 전기 변색 입자(141)의 표면적이 증가하게 되고, 이에, 전해질층(150)의 이온이 효과적으로 전기 변색 입자(141)와 결합될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전기 변색층(140)의 두께는 2μm이상 7μm이하일 수 있다. 전기 변색층(140)의 두께가 2μm보다 작을 경우, 전기 변색층(140)은 충분한 전기 변색 입자(141)를 포함하지 못할 수 있다. 전기 변색층(140)의 두께가 ?아질수록, 전기 변색층(140)은 더 적은 수의 전기 변색 입자(141)를 포함할 수 있고, 이에, 전기 변색 입자(141)의 변색에 따라 충분한 빛 차단 효과를 내지 못할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 전기 변색층(140)의 두께를 2μm로 형성함으로써, 변색을 수행하기에 충분한 수의 전기 변색 입자(141)를 포함할 수 있다.
또한, 전기 변색층(140)의 두께가 7μm보다 클 경우, 전기 변색 장치(100)의 빛 투과도는 저하될 수 있다. 전기 변색층(140)의 두께가 증가할수록 전기 변색층(140)이 포함하는 전기 변색 입자(141)의 수는 증가할 수 있다. 전기 변색 입자(141)의 투명 도전 입자(141a)는 투명한 입자이지만, 투명 도전 입자(141a)를 투과한 빛의 밝기는 투과하기 전의 빛을 밝기보다 낮을 수 있다. 또한, 전기 변색 입자(141)의 전기 변색막(141b)의 투과한 빛의 밝기는 투과하기 전의 빛을 밝기보다 낮을 수 있다. 따라서, 전기 변색층(140)의 두께가 증가되어 전기 변색 입자(141)의 수가 증가될수록 전기 변색층(140)의 빛 투과도는 저하될 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 전기 변색층(140)의 두께를 7μm이하로 형성함으로써, 전기 변색 장치(100)의 빛 투과도를 높게 유지할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전기 변색층(140) 상에는 전해질층(150)이 배치된다. 전해질층(150)은 복수의 이온이 포함된 층으로서, 전하를 띈 이온들에 의하여 전류가 흐를 수 있는 층이다. 예를 들어, 전해질층(150)에는 Li+ 이온이 포함될 수 있다. 전해질층(150)에 존재하는 이온은 전해질층(150)에 형성되는 전계에 따라 전해질층(150)과 전기 변색층(140) 사이를 이동할 수 있다. 전해질층(150)에서 전기 변색층(140) 방향으로 전계가 형성되는 경우, 전해질층(150)에 존재하는 이온은 전기 변색 입자(141)의 전기 변색막(141b)을 환원시킬 수 있다. 전기 변색막(141b)의 환원에 의하여 전기 변색 입자(141)는 변색되어 빛을 차단할 수 있다. 반대로 전기 변색층(140)에서 전해질층(150) 방향으로 전계가 형성되는 경우, 전기 변색막(141b)과 결합했던 이온은 전기 변색막(141b)의 산화에 의하여 전기 변색막(141b)과 분리되고, 전기 변색층(140)에서 전해질층(150)으로 이동할 수 있다. 전기 변색막(141b)의 산화에 의하여 전기 변색 입자(141)는 투명하게 변하여 빛을 투과할 수 있다. 전해질층(150)을 통한 전기 변색층(140)의 구동에 대해서는 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 상세히 후술한다.
전해질층(150)은 카운터 물질을 포함할 수 있다. 이때, 전해질층(150)에 존재하는 카운터 물질의 농도는 0.01wt%이상 0.5wt%이하일 수 있다. 구체적으로, 카운터 물질은 전해질층(150)이 포함하는 이온의 이동을 촉진할 수 있다. 구체적으로, 카운터 물질은 전해질층(150)이 포함하는 이온의 이동을 촉진하여 전기 변색층(140)의 산화-환원 반응을 촉진할 수 있다. 따라서, 전해질층(150)에 존재하는 카운터 물질의 농도가 0.01wt%보다 작을 경우, 전해질층(150)에 포함된 이온의 이동이 느려질 수 있고, 이에, 전해질층(150)과 전기 변색층(140)사이를 이동하는 이온의 속도가 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 전해질층(150)에 존재하는 카운터 물질을 0.01wt%이상의 농도로 포함함으로써, 전해질층(150)이 포함하는 이온의 이동을 빠르게 하여 전기 변색 장치(100)의 변색 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 전해질층(150)에 존재하는 카운터 물질의 농도가 0.5wt%보다 클 경우, 전해질층(150)의 빛 투과도는 낮아질 수 있다. 카운터 물질은 투명하지 않을 수 있으며, 예를 들면, 갈색을 띌 수 있다. 따라서, 전해질층(150)이 카운터 물질을 더 포함할수록, 전해질층(150)의 일면에 입사된 빛이 다른면으로 투과되는 투과율은 낮아질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 전해질층(150)에 존재하는 카운터 물질을 0.5wt%이하의 농도로 포함함으로써, 전해질층(150)의 빛 투과도를 높게 유지할 수 있고, 이에, 전기 변색 장치(100)의 투과도는 개선될 수 있다.
이때, 카운터 물질은 전해질층(150)에 고르게 분포할 수 있다. 카운터 물질은 산화세륨(CeO2), 산화티타늄(TiO2), 산화텅스텐(WO3), 산화니켈(NiO) 및 산화몰리브덴(MoO3) 중에서 선택된 금속화합물 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않으며, 카운터 물질은 카바졸(carbazole), 페노티아진(phenothiazine), 페나진(phenazine) 및 메탈로센(metallocene) 중에서 선택된 유기 화합물 또는 이들의 조합으로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 전해질층(150)에 카운터 물질을 포함함으로써, 전기 변색 입자(141)의 전기 변색막(141b)의 산화-환원 속도를 증가시킬 수 있다. 카운터 물질은 전해질층에 전계가 형성된 경우의 전해질층에 존재하는 이온의 이동을 빠르게 할 수 있다. 따라서, 이온의 이동에 따른 전기 변색 입자의 전기 변색막의 산화-환원 반응의 속도는 증가될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)에서는 전해질층(150)에 카운터 물질이 포함됨에 따라, 전기 변색 장치(100)의 구동 속도는 증가될 수 있다.
또한, 전해질층(150)의 두께는 50μm이상 150μm이하일 수 있다. 전해질층(150)의 두께가 50μm이상일 경우, 전해질층(150)에 존재하는 전해질의 이온화 및 재결합이 촉진될 수 있다. 구체적으로, 전해질층(150)이 포함하는 전하를 띈 이온은 영구적인 물질이 아니다. 전해질층(150)을 구성하는 전해질은 이온화되어 이온이 될 수도 있고, 이온들은 다시 재결합될 수 있다. 이때, 전해질의 이온화 및 재결합은 영구적으로 지속되지 않으며, 시간이 흐름에 따라 이온화 및 재결합을 반복할 수 있는 전해질의 수는 줄어들 수 있다. 즉, 전해질층(150)에 존재하는 물질 중 이온화 및 재결합하는 입자의 비율은 전해질층(150)이 형성된 후 시간이 흐름에 따라 줄어들 수 있다. 이에, 이온에 의한 전기 변색층(140)의 변색 특성은 시간이 흐름에 따라 그 정도가 감소될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 전해질층(150)의 두께를 50μm이상으로 형성함으로써, 시간이 흐르더라도 전기 변색층(140)의 변색 특성이 유지될 수 있다.
또한, 전해질층(150)의 두께가 150μm이하일 경우, 대전 효과에 의해 대전된 화소 전극(130)의 대전 영역의 대전 전압을 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 소스 전극(S2)에 인가된 전압과 비슷하게 유지할 수 있다. 구체적으로, 대전 효과에 의하여 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 중첩하는 화소 전극(130)의 하부 영역인 대전 영역에 제2 소스 전극(S2)에 인가된 전압에 상응하는 대전 전압이 대전될 수 있다. 이때, 전해질층(150)의 두께가 두꺼워질수록 대전 전압과 제2 소스 전극(S2)에 인가된 전압간의 차이는 커질 수 있다. 따라서, 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 전해질층(150)의 두께를 150μm이하로 형성함으로써, 제2 박막 트랜지스터(TR2)와 중첩하는 화소 전극(130)의 하부 영역에 제2 소스 전극(S2)에 인가되는 전압의 크기에 상응하는 대전 전압이 효과적으로 대전되게 할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전해질층(150) 상에는 제2 기판(160)이 배치된다. 제2 기판(160)은 전기 변색 장치(100)의 여러 구성요소들을 지지 및 보호하는 역할을 한다. 제2 기판(160)은 유리, 또는 플렉서빌리티(flexibility)를 갖는 플라스틱 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 2a 및 도 3b를 참조하면, 제1 기판(110)과 화소 전극(130) 사이에 제1 소스 배선(SL1)이 배치된다. 제1 소스 배선(SL1)은 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 소스 전극(S1)과 연결된 배선으로, 복수의 화소(PX) 각각 내에서 화소 전극(130)과 중첩되는 영역 안에 형성된다. 즉, 제1 소스 배선(SL1)은 화소 전극(130)과 중첩되는 영역을 제외한 영역에는 형성되지 않는다. 제1 소스 배선(SL1)과 제1 소스 전극(S1)에는 동일 전압이 인가된다. 제1 소스 배선(SL1)은 패시베이션층(122) 및 평탄화층(123)에 형성된 컨택홀(CT)을 통해 화소 전극(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 제1 소스 배선(SL1)에 인가되는 전압은 화소 전극(130)에 인가될 수 있다.
제1 소스 배선(SL1)은 화소 전극(130)과 복수의 위치에서 접할 수 있다. 구체적으로, 제1 소스 배선(SL1)은 패시베이션층(122) 및 평탄화층(123)에 형성된 컨택홀(CT)을 통하여 화소 전극(130)과 연결될 수 있으며, 화소 전극(130)은 복수의 컨택홀(CT)을 통하여 제1 소스 배선(SL1)과 복수의 위치에서 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 소스 배선(SL1)과 화소 전극(130)이 하나의 컨택홀(CT)을 통하여 하나의 위치에서만 접할 경우, 제1 소스 배선(SL1)으로부터 인가되는 전압이 화소 전극(130) 전체에 고르게 인가되지 못할 수 있다. 즉, 제1 소스 배선(SL1)과 접하는 화소 전극(130)의 부분 근처에서는 제1 소스 배선(SL1)과 동일한 전압이 인가될 수 있지만, 제1 소스 배선(SL1)과 접하는 화소 전극(130)의 부분으로부터 멀어질수록 제1 소스 배선(SL1)의 전압과 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)에서는 화소 전극(130)과 제1 소스 배선(SL1)을 복수의 위치에서 접하게 함으로써, 제1 소스 배선(SL1)에 인가되는 전압이 화소 전극(130) 전체에 고르게 인가될 수 있도록 할 수 있다. 화소 전극(130) 전체에 고른 전압이 인가될 경우, 화소 전극(130) 주위에는 횡전계가 고르게 형성될 수 있고, 전기 변색층(140)의 변색 작용은 고르게 수행될 수 있다. 화소 전극(130) 주위에 형성되는 횡전계에 의한 전기 변색 장치(100)의 구동에 대한 자세한 설명은 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 자세히 후술한다.
다음으로, 제1 기판(110)과 화소 전극(130) 사이에 제2 소스 배선(SL2)이 배치된다. 제2 소스 배선(SL2)은 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 소스 전극(S2)과 연결된 배선으로, 복수의 화소(PX) 각각 내에서 화소 전극(130)과 중첩되는 영역 안에 형성된다. 즉, 제2 소스 배선(SL2)은 화소 전극(130)과 중첩되는 영역을 제외한 영역에는 형성되지 않는다. 이때, 제1 소스 배선(SL1) 및 제2 소스 배선(SL2)은 평행하게 배치될 수 있다. 즉, 제1 소스 배선(SL1) 및 제2 소스 배선(SL2)은 화소 전극(130)과 중첩되는 영역 내에서만 형성될 수 있으며, 서로 평행하게 배치될 수 있다.
제2 소스 배선(SL2)과 제2 소스 전극(S2)에는 동일 전압이 인가된다. 제2 소스 배선(SL2)은 화소 전극(130)과 중첩하며, 제2 소스 배선(SL2) 및 화소 전극(130) 사이에 배치된 패시베이션층(122) 및 평탄화층(123)에 의하여 화소 전극(130)과 전기적으로 절연될 수 있다. 제2 소스 배선(SL2)과 중첩하는 화소 전극(130)의 하부 영역인 대전 영역에는 제2 소스 배선(SL2)에 인가된 전압에 의한 대전 효과에 따라 대전 전압이 대전될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 제2 소스 배선(SL2)의 폭(W2)은 제1 소스 배선(SL1)의 폭(W1)의 2배 이상일 수 있다. 제2 소스 배선(SL2)의 폭(W2)이 제1 소스 배선(SL1)의 폭(W1)의 2배보다 작을 경우, 제2 소스 배선(SL2)과 중첩되는 화소 전극(130)의 하부 영역에는 대전 전압이 효과적으로 대전되지 못할 수 있다. 제2 소스 배선(SL2)의 폭(W2)이 넓어질 경우, 제2 소스 배선(SL2)과 중첩되는 화소 전극(130)의 하부의 넓이는 넓어질 수 있다. 이에, 제2 소스 전극(S2)에 인가되는 전압에 의해 형성되는 화소 전극(130)의 대전 영역의 크기는 넓어질 수 있다. 대전 영역의 크기가 넓어질 경우, 대전 영역의 대전 전압과 화소 전극(130)에 인가되는 제1 소스 배선(SL1)의 전압의 차이에 의한 횡전계는 더욱 강하게 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)에서는 제2 소스 배선(SL2)의 폭을 제1 소스 배선(SL1)의 폭의 2배 이상으로 형성함으로써, 화소 전극(130)의 대전 영역의 크기를 넓힐 수 있고, 화소 전극(130) 주위의 횡전계를 강하게 형성시킬 수 있다.
도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 드레인 전극(D1)에는 제1 데이터 배선(DL1)이 연결된다. 제1 데이터 배선(DL1)은 제1 드레인 전극(D1)에 데이터 신호를 인가하는 배선이다. 제1 데이터 배선(DL1)은 복수의 화소(PX) 각각에 배치된 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 드레인 전극(D1) 각각과 연결될 수 있다. 이에, 제1 데이터 배선(DL1)에 인가된 데이터 신호는 복수의 화소(PX) 각각에 배치된 제1 드레인 전극(D1) 각각에 전달될 수 있다.
그리고, 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(D2)에는 제2 데이터 배선(DL2)이 연결된다. 제2 데이터 배선(DL2)은 제2 드레인 전극(D2)에 데이터 신호를 인가하는 배선이다. 제2 데이터 배선(DL2)은 복수의 화소(PX) 각각에 배치된 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(D2) 각각과 연결될 수 있다. 이에, 제2 데이터 배선(DL2)에 인가된 데이터 신호는 복수의 화소(PX) 각각에 배치된 제2 드레인 전극(D2) 각각에 전달될 수 있다.
그리고, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 게이트 전극(G1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 게이트 전극(G2)에는 게이트 배선이 연결된다. 게이트 배선은 제1 게이트 전극(G1) 및 제2 게이트 전극(G2)에 게이트 신호를 인가하는 배선이다. 게이트 배선은 복수의 화소(PX) 각각에 배치된 제1 게이트 전극(G1) 및 제2 게이트 전극(G2)과 연결될 수 있다. 이에, 게이트 배선에 인가된 게이트 신호는 복수의 화소(PX) 각각에 배치된 제1 게이트 전극(G1) 및 제2 게이트 전극(G2)에 전달될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치의 서로 인접한 두 화소의 단면도이다. 도 4의 전기 변색 장치(400)는 도 1 내지 도 3b의 전기 변색 장치(100)와 비교하여 격벽(410)이 존재한다는 것을 제외하면 실질적으로 동일한 바, 중복 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 복수의 화소(PX) 중 서로 인접한 화소인 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2) 사이에는 격벽(410)이 배치될 수 있다. 그리고, 격벽(410)은 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2)의 전기적인 영향을 차단할 수 있는 구성이다. 구체적으로, 격벽(410)은 평탄화층(123)과 제2 기판(160) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 격벽(410)은 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2)의 화소 전극(130), 전기 변색층(140) 및 전해질층(150) 전체의 두께와 동일한 두께를 가질 수 있다. 이에, 격벽(410)은 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2) 각각의 화소 전극(130), 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)을 분리할 수 있다.
이때, 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2)의 사이에 배치된 격벽(410)은 2.8F/m이하의 유전율을 갖는 부도체일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치(400)는 격벽(410)을 2.8F/m이하의 유전율을 갖는 부도체로 형성함으로써, 복수의 화소간 전기적인 영향을 효과적으로 차단할 수 있다. 격벽(410)이 2.8F/m이하의 유전율을 갖는 부도체일 경우, 제1 화소(PX1)에 형성되는 횡전계와 제2 화소(PX2)에 형성되는 횡전계 사이의 영향을 감소될 수 있다. 따라서, 전기 변색 장치(400)의 복수의 화소(PX) 각각은 서로 독립적으로 구동될 수 있다.
이때, 격벽(410)의 폭(W3)은 복수의 화소(PX)간 간격(D1)과 같을 수 있다. 이와 달리, 격벽(410)의 폭(W3)은 복수의 화소(PX)간 간격(D1)보다 작을 수도 있다. 이에, 도 4에 도시된 바와 같이, 격벽(410)과 복수의 화소(PX) 사이에는 이격 공간이 존재할 수도 있다. 예를 들면, 격벽(410)의 폭(W3)은 복수의 화소(PX)간 간격(D1)의 70%이상 100%이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치(400)는 복수의 화소(PX) 사이에 격벽(410)이 배치됨으로써, 복수의 화소(PX)간의 전기적인 영향을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 복수의 화소(PX) 중 일부 화소(PX)에서 발생한 횡전계는 다른 일부 화소(PX)에 영향을 줄 수 있다. 예를 들면, 제1 화소(PX1) 및 제2 화소(PX2)가 모두 차단 모드로 동작할 수 있다. 이때, 제1 화소(PX1)의 제1 소스 배선(SL1')에 인가된 제1 전압은 제1 화소(PX1)의 화소 전극(130)의 상부에 인가될 수 있고, 제1 화소(PX1)의 제2 소스 배선(SL2')에 인가된 제2 전압으로 인하여 제2 소스 배선(SL2')과 중첩되는 화소 전극(130)의 하부 영역에 제2 전압과 동일한 크기의 대전 전압이 형성될 수 있다. 이에, 제1 화소(PX1)의 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에는 횡전계가 형성될 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 화소(PX2)의 제1 소스 배선(SL1'')에 인가된 제1 전압은 화소 전극(130)의 상부에 인가될 수 있고, 제2 화소(PX2)의 제2 소스 배선(SL2'')에 인가된 제2 전압에 의하여 제2 소스 배선(SL2'')과 중첩되는 화소 전극(130)의 하부 영역에 제2 전압과 동일한 크기의 대전 전압이 형성될 수 있다. 이에, 제2 화소(PX2)의 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에는 횡전계가 형성될 수 있다.
이때, 제1 화소(PX1) 및 제2 화소(PX2) 각각에 형성된 횡전계는 서로 영향을 줄 수 있다. 제1 화소(PX1) 및 제2 화소(PX2) 각각에 형성된 횡전계가 서로 영향을 줄 경우, 전기 변색 장치(400)의 복수의 화소(PX) 각각은 독립적인 차광 모드, 투과 모드 및 쌍안정 모드로 구동되지 못할 수 있다. 이에, 전기 변색 장치(400)는 안정적으로 구동되지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치(400)는 복수의 화소(PX) 사이에 격벽(410)이 배치됨으로써, 복수의 화소(PX)가 명확히 구분될 수 있으며, 복수의 화소(PX)간 전기적인 영향을 차단할 수 있다. 이에, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치(400)는 차단 모드, 쌍안정 모드 및 투과 모드를 안정적으로 구동할 수 있다.
한편, 각각의 화소는 서로 일정한 간격을 두고 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 서로 인접한 복수의 화소 내에 배치된 각각의 화소 전극은 서로 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다. 구체적으로, 도 4를 참조하면, 복수의 화소(PX)간 간격(D1)은, 복수의 화소(PX) 중 하나의 화소(PX)의 제1 박막 트랜지스터에 연결된 제1 데이터 배선(DL1)에 의한 다른 화소(PX)의 화소 전극(130)의 대전 효과를 방지하기 위한 간격일 수 있다. 구체적으로, 복수의 화소(PX)간 간격은 10μm 이상 20μm 이하일 수 있다. 예를 들면, 제1 화소(PX1)의 제2 박막 트랜지스터는 제2 데이터 배선(DL2')과 연결될 수 있다. 차단 모드 또는 투과 모드일 경우, 제1 데이터 배선(DL1'')에는 제1 전압이 인가될 수 있다. 또한, 제2 데이터 배선(DL2')에 인가된 제2 전압은 제2 소스 배선(SL2')에 인가될 수 있다. 제2 소스 배선(SL2')과 중첩되는 제1 화소(PX1)의 화소 전극(130)의 하부 영역인 대전 영역에는 제2 전압과 동일한 크기의 대전 전압이 형성될 수 있다. 이때, 제1 전압이 인가되는 제1 데이터 배선(DL1'')은 제1 화소(PX1)의 대전 영역에의 대전 전압의 형성에 영향을 줄 수 있다. 이에, 제1 화소(PX1)의 대전 영역에는 제2 전압과 동일한 크기의 대전 전압이 형성되지 못할 수 있으며, 제1 화소(PX1)는 차단 모드 또는 투과 모드로 동작하지 못할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치(400)는 복수의 화소(PX)간 간격을 10μm 이상 20μm 이하로 유지함으로써, 제1 화소(PX1)와 제2 화소(PX2) 사이에 배치된 제1 데이터 배선(DL1'')이 제1 화소(PX1)에 영향을 미치는 것을 차단할 수 있다. 이에, 전기 변색 장치(400)는 안정적으로 투과 모드, 차광 모드 및 쌍안정 모드로 구동될 수 있다.
이하에서는, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)의 구성에 기초한 전기 변색 장치(100)의 구동에 대해 보다 상세히 설명하기 위해 도 5a 내지 도 5c를 함께 참조한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치의 구동을 설명하기 위한 단면도이다. 도 5a는 전기 변색 장치(100)의 차광 모드를 설명하기 위한 도면이며, 도 5b는 전기 변색 장치(100)의 쌍안정 모드를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 5c는 전기 변색 장치(100)의 투과 모드를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 차광 모드, 쌍안정 모드 및 투과 모드로 동작할 수 있다. 차광 모드는 전기 변색 장치(100)의 전기 변색층(140)이 변색되어 전기 변색층으로의 빛의 투과를 차단하여, 전기 변색층(140)의 일면으로 입사된 빛이 전기 변색층(140)의 다른면으로 투과되지 못하는 모드를 의미한다. 쌍안정 모드는 전기 변색 장치(100)에 전압을 인가하지 않고도 전기 변색층(140)의 차광이 계속 유지되는 모드를 의미한다. 또한, 투과 모드는 전기 변색층(140)의 일면으로 입사된 빛이 전기 변색층(140)의 다른면으로 투과되는 모드를 의미한다.
도 5a를 참조하면, 전기 변색 장치(100)는 전기 변색층(140)이 빛을 차단하는 차광 모드로 동작할 수 있다. 차광 모드에서는, 먼저 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)가 턴온(turn on)될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 게이트 전극(G1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 게이트 전극(G2)에는 동일한 게이트 하이 전압이 인가될 수 있으며, 예를 들면, 35V의 전압이 인가될 수 있다.
이어서, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 드레인 전극(D1)에는 제1 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 제1 드레인 전극(D1)에는 -1V 크기의 제1 전압이 인가될 수 있다. 이때, 제1 소스 전극(S1)에는 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 제1 전압과 동일한 전압이 인가될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)는 턴온되어 있으므로 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 제1 전압은 제1 소스 전극(S1)에 인가될 수 있다. 그리고, 제1 소스 전극(S1)에 인가된 제1 전압은 제1 소스 전극(S1)과 연결된 제1 소스 배선(SL1)에 인가될 수 있다.
제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(D2)에는 제1 전압보다 큰 크기의 제2 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 제2 드레인 전극(D2)에는 1V 크기의 제2 전압이 인가될 수 있다. 이때, 제2 소스 전극(S2)에는 제2 드레인 전극(D2)에 인가된 제2 전압과 동일한 전압이 인가될 수 있다. 제2 박막 트랜지스터(TR2)은 턴온되어 있으므로 제2 드레인 전극(D2)에 인가된 제2 전압은 제2 소스 전극(S2)에 인가될 수 있다. 그리고, 제2 소스 전극(S2)에 인가된 제2 전압은 제2 소스 전극(S2)과 연결된 제2 소스 배선(SL2)에 인가될 수 있다.
제1 소스 전극(S1) 및 제1 소스 배선(SL1)과 컨택홀(CT)을 통하여 전기적으로 연결된 화소 전극(130)에는 제1 소스 전극(S1)에 인가된 제1 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 화소 전극(130)에는 -1V의 전압이 인가될 수 있다. 이때, 제2 소스 전극(S2) 및 제2 소스 배선(SL2)과 중첩되는 화소 전극(130)의 하부 영역인 대전 영역(A)에는 제2 전압과 유사한 크기의 대전 전압이 대전될 수 있다. 화소 전극(130)은 제2 소스 전극(S2) 및 제2 소스 배선(SL2)과 중첩될 뿐, 전기적으로 연결되어 있지 않기 때문에, 화소 전극(130)에는 제2 전압이 인가되지 않는다. 그러나, 화소 전극(130)의 대전 영역(A)은 제2 소스 전극(S2) 및 제2 소스 배선(SL2)과 인접하게 배치되어 있기 때문에 대전 영역(A)에는 대전 효과로 인하여 제2 전압과 유사한 크기의 대전 전압이 대전될 수 있다. 예를 들면, 화소 전극(130)의 대전 영역(A)에는 1V와 유사한 크기, 즉, 실질적으로 동일한 크기의 대전 전압이 대전될 수 있다. 따라서, 화소 전극(130)의 대전 영역(A)을 제외한 영역, 즉, 화소 전극(130)의 상면에는 제1 전압(예를 들면, -1V)이 인가될 수 있고, 화소 전극(130)의 대전 영역(A)에는 제2 전압(예를 들면, 1V)이 대전될 수 있다.
도 5a를 참조하면, 화소 전극(130) 주위에는 제1 횡전계(E1)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 화소 전극(130)의 대전 영역(A)에 대전된 제2 전압과 유사한 크기의 대전 전압과 화소 전극(130)의 대전 영역(A)을 제외한 영역, 즉, 화소 전극(130)의 상면에 인가된 제1 전압의 전압차에 의하여 제1 횡전계(E1)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 대전 영역(A)에는 1V와 유사한 크기의 대전 전압이 형성될 수 있다. 또한, 화소 전극(130)의 대전 영역(A)을 제외한 영역에는 -1V의 전압이 인가될 수 있다. 따라서, 대전 영역(A)과 화소 전극(130)의 상면에는 약 2V의 전압차가 형성될 수 있고, 이에, 제1 횡전계(E1)가 형성될 수 있다. 이때, 대전 영역(A)에 대전된 대전 전압의 크기가 화소 전극(130)의 상면에 인가된 제1 전압의 크기보다 크기 때문에, 제1 횡전계(E1)의 방향은 대전 영역(A)에서 화소 전극(130)의 상면일 수 있다. 따라서, 화소 전극(130) 상에 배치된 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에는 제1 횡전계(E1)가 형성될 수 있다. 이에, 전해질층(150)에 존재하는 이온들은 제1 횡전계(E1)에 의하여 전기 변색층(140)으로 이동할 수 있다. 예를 들면 전해질층(150)은 Li+ 이온을 포함할 수 있으며, 제1 횡전계(E1)의 방향에 따라 Li+ 이온은 전기 변색층(140)으로 이동할 수 있다. 전기 변색층(140)으로 이동한 Li+ 이온은 전기 변색막(141b)을 환원시킬 수 있다. 환원된 전기 변색막(141b)은 변색되며, 전기 변색층(140)에 입사된 빛은 투과되지 못하고, 전기 변색층(141b)은 변색된 색을 띌 수 있다. 예를 들면, 전기 변색막(141b)이 검은색으로 변색된 경우, 전기 변색층(140)은 검은색을 띌 수 있으며 빛을 차단하는 용도로 사용될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 전기 변색막(141b)이 검은색과 상이한 색으로 변색될 수도 있다.
도 5b를 참조하면, 전기 변색 장치(100)는 차광 모드를 계속 유지하는 쌍안정 모드로 동작할 수 있다. 이때, 쌍안정 모드는 차광 모드를 계속 유지하는 모드이므로, 차광 모드 이후에 설정될 수 있다. 쌍안정 모드에서는, 차광 모드 상태에서 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)가 턴오프(turn off)됨으로 인해 구현될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 게이트 전극(G1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 게이트 전극(G2)에는 동일한 게이트 로우 전압이 인가될 수 있으며, 예를 들면, -13V의 전압이 인가될 수 있다. 이에, 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 전기적으로 플로팅(floating)될 수 있다. 따라서, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 드레인 전극(D1)에 어떠한 전압을 인가하여도, 제1 소스 전극(S1)에는 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 전압이 인가될 수 없다. 예를 들면, 제1 드레인 전극(D1)에 -1V 또는 1V의 전압을 인가하더라도 제1 소스 전극(S1)에는 -1V 또는 1V의 전압이 인가될 수 없다. 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(D2)에 어떠한 전압을 인가하여도, 제2 소스 전극(S2)에는 제2 드레인 전극(D2)에 인가된 전압이 인가될 수 없다. 예를 들면, 제2 드레인 전극(D2)에 -1V 또는 1V의 전압을 인가하더라도 제2 소스 전극(S2)에는 -1V 또는 1V의 전압이 인가될 수 없다. 이에 따라, 화소 전극(130)의 대전 영역(A)과 화소 전극(130)의 상면 간에는 전계가 형성되지 않는다. 전계가 형성되지 않기 때문에, 차광 모드에서 환원된 전기 변색막(141b)에 결합된 Li+ 이온은 분리되지 않으므로, 전기 변색막(141b)은 결합 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 전기 변색 장치(100)는 전기 변색 장치(100)에 대한 별도의 전압인가 없이도 차광 모드를 계속 유지하는 쌍안정 모드로 동작할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 전기 변색 장치(100)는 전기 변색층(140)이 빛을 투과하는 투과 모드로 동작할 수 있다. 투과 모드에서는, 먼저 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)가 턴온(turn on)될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 게이트 전극(G1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 게이트 전극(G2)에는 동일한 게이트 하이 전압이 인가될 수 있으며, 예를 들면 35V의 전압이 인가될 수 있다.
이어서, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 드레인 전극(D1)에는 제1 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 제1 드레인 전극(D1)에는 1V 크기의 제1 전압이 인가될 수 있다. 이때, 제1 소스 전극(S1)에는 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 제1 전압과 동일한 전압이 인가될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)는 턴온되어 있으므로 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 제1 전압은 제1 소스 전극(S1)에 인가될 수 있다. 그리고, 제1 소스 전극(S1)에 인가된 제1 전압은 제1 소스 전극(S1)과 연결된 제1 소스 배선(SL1)에 인가될 수 있다.
제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(D2)에는 제1 전압보다 작은 크기의 제2 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 제2 드레인 전극(D2)에는 -1V 크기의 제2 전압이 인가될 수 있다. 이때, 제2 소스 전극(S2)에는 제2 드레인 전극(D2)에 인가된 제2 전압과 동일한 전압이 인가될 수 있다. 제2 박막 트랜지스터(TR2)은 턴온되어 있으므로 제2 드레인 전극(D2)에 인가된 제2 전압은 제2 소스 전극(S2)에 인가될 수 있다. 그리고, 제2 소스 전극(S2)에 인가된 제2 전압은 제2 소스 전극(S2)과 연결된 제2 소스 배선(SL2)에 인가될 수 있다.
제1 소스 전극(S1)에 인가된 제1 전압은 앞서 설명한 바와 같이 제1 소스 배선(SL1) 및 화소 전극(130)에 인가될 수 있다. 예를 들면, 화소 전극(130)에는 1V의 전압이 인가될 수 있다. 이때, 제2 소스 전극(S2) 및 제2 소스 배선(SL2)과 중첩되는 화소 전극(130)의 하부 영역인 대전 영역(A)에는 제2 전압과 유사한 크기의 대전 전압이 대전될 수 있다. 예를 들면, 화소 전극(130)의 대전 영역(A)에는 -1V와 유사한 크기의 대전 전압이 대전될 수 있다. 따라서, 화소 전극(130)의 대전 영역(A)을 제외한 영역, 즉, 화소 전극(130)의 상면에는 제1 전압(예를 들면, 1V)이 인가될 수 있고, 화소 전극(130)의 대전 영역(A)에는 제2 전압(예를 들면, -1V)이 대전될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 화소 전극(130) 주위에는 제2 횡전계(E2)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 대전 영역(A)에는 -1V와 유사한 크기의 대전 전압이 형성될 수 있다. 또한, 화소 전극(130)의 대전 영역(A)을 제외한 영역에는 1V의 전압이 인가될 수 있다. 따라서, 화소 전극(130)의 상면과 대전 영역(A) 사이에는 약 2V의 전압차가 형성될 수 있고, 이에, 화소 전극(130)이 배치된 평행한 방향과 동일한 방향의 제2 황전계(E2)가 형성될 수 있다. 이때, 대전 영역(A)에 대전된 대전 전압의 크기가 화소 전극(130)의 상면에 인가된 제1 전압의 크기보다 작기 때문에, 제2 횡전계(E2)의 방향은 화소 전극(130)의 상면에서 대전 영역(A)일 수 있다. 따라서, 화소 전극(130) 상에 배치된 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에는 제2 횡전계(E2)가 형성될 수 있다. 제2 횡전계(E2)의 방향에 의하여 전기 변색막(141b)은 산화되고, 전기 변색막(141b)으로부터 분리된 Li+ 이온들은 전기 변색층(140)에서 전해질층(150)으로 이동될 수 있다. 전기 변색막(141b)의 산화에 의하여 전기 변색 입자(141)는 입사된 빛을 투과하거나 투과 특성을 띌 수 있다. 이에, 전기 변색층(140)은 전기 변색층(140)의 일면으로 입사한 빛을 다른면으로 투과시키도록 기능할 수 있다. 따라서, 전기 변색층(140)의 상면에서 입사된 빛은 전기 변색층(140)의 하면으로 출사되어 화소 전극(130)으로 입사될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 거울 디스플레이로 기능할 수 있다. 화소 전극(130)이 포함하는 반사층(132)은 반사층(132)에 입사한 빛을 반사시킬 수 있다. 전기 변색 장치(100)가 투과 모드로 동작할 경우, 전기 변색층(140)은 빛을 투과시킬 수 있고, 전기 변색층(140)을 통과한 빛은 화소 전극(130)에 입사하여 반사층(132)에 의하여 반사될 수 있다. 따라서, 전기 변색 장치(100)는 거울로 기능할 수 있다. 전기 변색 장치(100)가 차광 모드 또는 쌍안정 모드로 동작할 경우, 전기 변색층(140)은 빛의 투과를 차단할 수 있다. 구체적으로, 전기 변색 장치(100)의 복수의 화소(PX) 모두가 차광 모드 또는 쌍안정 모드로 동작할 경우, 전기 변색 장치(100)는 입사하는 빛의 투과를 모두 차단하며, 어둡게 보일 수 있다. 따라서, 전기 변색 장치(100)는 거울로서 기능하거나, 빛을 차단하여 어둡게 보여질 수 있다.
또한, 전기 변색 장치(100)의 복수의 화소(PX) 각각은 서로 다른 구동 모드로 동작할 수 있다. 즉, 전기 변색 장치(100)의 각 화소(PX)에는 개별적으로 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)가 배치되므로, 각 화소(PX)는 독립적으로 구동될 수 있다. 따라서, 전기 변색 장치(100)의 복수의 화소(PX) 중 일부 화소(PX)는 차광 모드 또는 쌍안정 모드로 동작하고, 나머지 화소(PX)는 투과 모드로 동작할 수 있다. 이 경우, 전기 변색 장치(100)의 투과 모드로 동작하는 일부 화소(PX)는 거울로서 기능하고, 차광 모드 또는 쌍안정 모드로 동작하는 나머지 화소(PX)는 전기 변색층(140)의 변색된 색을 띌 수 있다. 예를 들면, 전기 변색증(140)의 변색된 색이 검은색일 경우, 차광 모드 또는 쌍안정 모드로 동작하는 나머지 화소는 검은색을 띌 수 있다. 즉, 전기 변색 장치(100)는 거울로서 기능하는 영역과 검은색의 이미지를 디스플레이하는 나머지 영역을 모두 포함하는 거울 디스플레이로 기능할 수도 있다.
이하에서는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)의 구조 및 구동의 효과를 설명하기 위해 도 6a 내지 도 7b를 참조한다.
도 6a는 비교예 1에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도 6b는 비교예 1에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 7a는 비교예 2에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도 7b는 비교예 2에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 비교예 1에 따른 전기 변색 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)와 비교하여 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 포함하지 않으며, 전해질층(150)과 제2 기판(160) 사이에 카운터 전극(610)을 포함한다. 카운터 전극(610)은 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에 전계를 형성하기 위한 전극으로서, 비교예 1에 따른 전기 변색 장치의 투과율을 위해 투명 도전층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), AZO(Aluminium doped zinc oxide), FTO(Fluorine tin oxide), PEDOT:PSS, 은-나노와이어(AgNW) 등으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 카운터 전극(610)은 다양한 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
비교예 1에 따른 전기 변색 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)와 동일하게 차광 모드, 쌍안정 모드 및 투과 모드로 동작할 수 있다.
먼저, 비교예 1에 따른 전기 변색 장치의 차광 모드에서는, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 게이트 전극(G1)에 게이트 하이 전압이 인가되어 제1 박막 트랜지스터(TR1)가 턴온될 수 있다. 예를 들면, 제1 게이트 전극(G1)에는 35V의 게이트 하이 전압이 인가될 수 있다.
이어서, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 드레인 전극(D1)에는 제1 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 제1 드레인 전극(D1)에는 -2V의 제1 전압이 인가될 수 있다. 이때, 제1 소스 전극(S1)에는 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 제1 전압과 동일한 전압이 인가될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)는 턴온되어 있으므로 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 제1 전압은 제1 소스 전극(S1)에 인가될 수 있다. 그리고, 제1 소스 전극(S1)에 인가된 제1 전압은 제1 소스 전극(S1)과 연결된 제1 소스 배선(SL1)에 인가될 수 있다. 또한, 제1 소스 전극(S1) 및 제1 소스 배선(SL1)과 전기적으로 연결된 화소 전극(130)에는 제1 전압과 동일한 전압이 인가될 수 있다.
카운터 전극(610)에는 제1 전압보다 높은 제2 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 제2 전압은 0V일 수 있다.
그리고, 카운터 전극(610)과 화소 전극(130) 사이의 전위차에 의하여 카운터 전극(610) 및 화소 전극(130) 사이에 배치된 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에는 수직 전계가 형성될 수 있다. 카운터 전극(610)에 인가된 제2 전압의 크기(예를 들면, 0V)가 화소 전극(130)에 인가된 제1 전압의 크기(예를 들면, -2V)보다 크기 때문에, 수직 전계의 방향은 카운터 전극(610)에서 화소 전극(130)의 방향일 수 있다. 따라서, 전해질층(150)이 포함하는 Li+ 이온은 전해질층(150)에서 전기 변색층(140)으로 이동할 수 있고, 전기 변색 입자(141)의 전기 변색막(141b)은 Li+ 이온과의 결합으로 환원될 수 있다. 이에, 비교예 1에 따른 전기 변색 장치는 차광 모드로 동작할 수 있다.
비교예 1에 따른 전기 변색 장치의 쌍안정 모드에서는, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 게이트 전극(G1)에 게이트 로우 전압이 인가되어 제1 박막 트랜지스터(TR1)가 턴오프될 수 있다. 예를 들면, 제1 게이트 전극(G1)에는 -13V의 게이트 로우 전압이 인가될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)는 전기적으로 플로팅될 수 있다. 따라서, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 드레인 전극(D1)에 어떠한 전압을 인가하여도, 제1 소스 전극(S1)에는 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 전압이 인가될 수 없다. 예를 들면, 제1 드레인 전극(D1)에 -2V 또는 2V의 전압을 인가하더라도 제1 소스 전극(S1)에는 -2V 또는 2V의 전압이 인가될 수 없다. 제2 박막 트랜지스터(TR2)의 제2 드레인 전극(D2)에 어떠한 전압을 인가하여도, 제2 소스 전극(S2)에는 제2 드레인 전극(D2)에 인가된 전압이 인가될 수 없다. 예를 들면, 제2 드레인 전극(D2)에 -2V 또는 2V의 전압을 인가하더라도 제2 소스 전극(S2)에는 -2V 또는 2V의 전압이 인가될 수 없다.
이때, 카운터 전극(610)에는 계속하여 0V의 전압이 인가되며, 이에, 카운터 전극(610) 주위에는 등전위가 형성될 수 있다. 카운터 전극(610)과 화소 전극(130) 사이에는 수직 전계가 형성되지 않는다. 따라서, 수직 전계에 의한 Li+ 이온의 이동은 일어나지 않는다. 그러나, 카운터 전극(610) 주위에 형성된 등전위에 의하여 소량의 Li+ 이온이 전기 변색막(141b)에서 전해질층(150)에로 이동될 수 있다. 따라서, 비교예 1에 의한 전기 변색 장치는 안정적인 쌍안정 구동이 수행될 수 없다.
비교예 1에 따른 전기 변색 장치의 투과 모드에서는, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 게이트 전극(G1)에 게이트 하이 전압이 인가되어 제1 박막 트랜지스터(TR1)가 턴온될 수 있다. 예를 들면, 제1 게이트 전극(G1)에는 35V의 전압이 인가될 수 있다.
이어서, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 드레인 전극(D1)에는 제1 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 제1 드레인 전극(D1)에는 2V의 제1 전압이 인가될 수 있다. 이때, 제1 소스 전극(S1)에는 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 제1 전압과 동일한 전압이 인가될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)는 턴온되어 있으므로 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 제1 전압은 제1 소스 전극(S1)에 인가될 수 있다. 그리고, 제1 소스 전극(S1)에 인가된 제1 전압은 제1 소스 전극(S1)과 연결된 제1 소스 배선(SL1)에 인가될 수 있다. 또한, 제1 소스 전극(S1) 및 제1 소스 배선(SL1)과 전기적으로 연결된 화소 전극(130)에는 제1 전압과 동일한 전압이 인가될 수 있다.
카운터 전극(610)에는 제1 전압보다 높은 제2 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 제2 전압은 0V일 수 있다.
그리고, 카운터 전극(610)과 화소 전극(130) 사이의 전위차에 의하여 카운터 전극(610) 및 화소 전극(130) 사이에 배치된 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에는 수직 전계가 형성될 수 있다. 이때, 수직 전계의 방향은 차광 모드에서의 방향과 반대 방향일 수 있다. 카운터 전극(610)에 인가된 제2 전압의 크기(예를 들면, 0V)가 화소 전극(130)에 인가된 제1 전압의 크기(예를 들면, 2V)보다 작기 때문에, 수직 전계의 방향은 화소 전극(130)에서 카운터 전극(610)의 방향일 수 있다. 따라서, 전기 변색막(141b)은 산화되고, 산화로 인해 분리된 Li+ 이온들은 전기 변색층(140)에서 전해질층(150)으로 이동될 수 있다. 이에, 비교예 1에 따른 전기 변색 장치는 투과 모드로 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 비교예 1에 따른 전기 변색 장치와 비교하여 전기 변색 장치(100)의 두께를 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 비교예 1에 따른 전기 변색 장치와 달리 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 카운터 전극(610)을 포함하지 않는다. 따라서, 카운터 전극(610)의 두께만큼 전기 변색 장치(100)의 두께를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 카운터 전극(610)을 포함하지 않음에 따라, 전기 변색 장치(100)의 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 비교예 1에 따른 전기 변색 장치와 비교하여 높은 투과율을 가질 수 있다. 카운터 전극(610)이 투명 도전층으로 형성되더라도, 카운터 전극(610)을 투과하는 과정에서 빛의 투과율이 감소될 수 밖에 없다. 따라서, 카운터 전극(610)을 포함하지 않는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 카운터 전극(610)을 포함하는 전기 변색 장치보다 높은 투과율을 가질 수 있다. 비교예 1에 따른 전기 변색 장치의 경우, 분광 광도계를 통해 측정된 투과 모드에서의 투과율이 60%로 측정되었으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)의 경우, 분광 광도계를 통해 측정된 투과 모드에서의 투과율이 80%로 측정되었다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)가 비교예 1에 따른 전기 변색 장치에 비하여 높은 빛의 투과율을 갖는다는 것이 확인될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 비교예 1에 따른 전기 변색 장치와 비교하여 장치의 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 비교예 1에 따른 전기 변색 장치의 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)와 달리 수직 전계를 형성하여 작동될 수 있다. 예를 들면, 비교예 1에 따른 전기 변색 장치가 차단 모드로 동작할 경우, 전해질층(150)에 존재하는 이온은 전해질층(150)의 상층에서 하층방향으로 형성된 수직 전계에 의하여 전해질층(150)의 두께에 해당하는 거리를 이동할 수 있다. 전해질층(150)의 두께는 일반적으로 100μm 정도로 형성될 수 있으며, 따라서, 이온은 최대 100μm를 이동할 수 있다. 이와 달리 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)의 경우, 횡전계를 형성하여 작동될 수 있으므로, 차단 모드로 동작할 때, 전해질층(150)에 존재하는 이온은 하나의 화소(PX)의 길이에 해당하는 거리만큼 이동할 수 있다. 화소(PX)의 직경은 일반적으로 2μm이상 3μm이하로 형성되기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)의 경우, 차단 모드로 동작할 때, 전해질층(150)의 이온이 이동하는 거리를 감소시킬 수 있다. 이온의 이동거리가 감소됨으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 빠르게 차단 모드로 구동될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 비교예 1에 따른 전기 변색 장치와 달리 횡전계를 이용하여 장치를 구동함으로써, 장치의 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)의 응답 속도를 특정한 결과에 따르면, 투과 모드에서 차광 모드까지 소요된 시간은, 비교예 1에 따른 전기 변색 장치의 경우 10초로 측정되었으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)의 경우 5초로 측정되었다. 따라서, 비교예 1에 따른 전기 변색 장치에 비하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)의 경우 응답 속도가 50% 향상된 것을 확인할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 비교예 1에 따른 전기 변색 장치와 비교하여, 보다 안정적인 쌍안정 구동을 수행할 수 있다. 구체적으로, 비교예 1에 따른 전기 변색 장치의 경우, 쌍안정 구동을 수행할 때, 카운터 전극(610)에 등전위가 형성될 수 있다. 화소 전극(130)은 플로팅 되고, 카운터 전극(610)에는 0V의 전압이 인가될 수 있기에, 카운터 전극(610)과 화소 전극(130) 사이에는 수직 전계가 형성되지 않는다. 카운터 전극(610)에는 지속적으로 0V의 전압이 인가되며, 이에, 카운터 전극(610) 주위에는 등전위가 형성될 수 있다. 카운터 전극(610) 주위의 등전위에 의하여 소량의 Li+ 이온이 전기 변색막(141b)에서 전해질층(150)으로 이동될 수 있다. 따라서, 비교예 1에 따른 전기 변색 장치는 안정적인 쌍안정 구동을 수행할 수 없다. 이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)의 쌍안정 구동의 경우, 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)는 플로팅될 수 있고, 이에, 화소 전극(130)은 플로팅 되며, 주위에 등전위가 형성되지 않는다. 따라서, 안정적인 쌍안정 구동이 가능하다.
다음으로, 도 7a 내지 도 7b를 참조하면, 비교예 2에 따른 전기 변색 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)와 비교하여 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 포함하지 않으며, 제1 기판(110) 및 게이트 절연층(121) 사이에 배치된 공통 배선(Vcom)을 포함한다. 또한, 공통 배선(Vcom)에는 항상 정전압이 인가된다.
비교예 2에 따른 전기 변색 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치와 같이 차광 모드 및 투과 모드로는 동작이 가능하나, 쌍안정 모드로는 동작이 되지 못한다
구체적으로, 비교예 2에 따른 전기 변색 장치의 차광 모드에서는, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 게이트 전극(G1)에 게이트 하이 전압이 인가되어 제1 박막 트랜지스터(TR1)가 턴온될 수 있다. 예를 들면, 제1 게이트 전극(G1)에는 35V의 게이트 하이 전압이 인가될 수 있다. 이어서, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 드레인 전극(D1)에는 제1 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 제1 드레인 전극(D1)에는 0V의 제1 전압이 인가될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)은 턴온되어 있기에, 제1 소스 전극(S1)에는 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 제1 전압이 인가될 수 있다. 이때, 제1 소스 전극(S1)과 전기적으로 연결된 제1 소스 배선(SL1) 및 화소 전극(130)에는 제1 전압이 인가될 수 있다.
공통 배선(Vcom)에는 제1 전압보다 높은 제2 전압이 정전압으로 항상 인가될 수 있다. 예를 들면, 공통 배선(Vcom)에는 2V의 전압이 항상 인가될 수 있다.
이때, 공통 배선(Vcom)과 중첩되는 화소 전극(130)의 하부 영역인 대전 영역에는 제2 전압과 유사한 크기, 즉, 실질적으로 동일한 크기의 대전 전압이 대전될 수 있다. 따라서, 화소 전극(130)의 대전 영역을 제외한 영역, 즉, 화소 전극(130)의 상면에는 제1 전압(예를 들면, 0V)가 인가될 수 있고, 화소 전극(130)의 대전 영역에는 제2 전압(예를 들면, 2V)과 유사한 크기의 대전 전압이 대전될 수 있다. 이때, 화소 전극(130)의 상면에 인가된 제1 전압의 크기가 화소 전극(130)의 대전 영역이 대전된 대전 전압의 크기보다 작기 때문에, 화소 전극(130) 상에 배치된 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에는 대전 전압과 제1 전압의 전압차에 의하여 대전 영역에서 화소 전극(130)의 상부 영역 방향의 제1 횡전계가 형성될 수 있다. 제1 횡전계의 방향에 따라 전해질층(150)에 포함된 Li+ 이온은 전기 변색층(140)으로 이동될 수 있고, Li+ 이온은 전기 변색막(141b)과 결합하며, 전기 변색막(141b)은 환원될 수 있다. 따라서, 비교예 2에 따른 전기 변색 장치는 차광 모드로 동작할 수 있다.
비교예 2에 따른 전기 변색 장치의 투과 모드에서는, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 게이트 전극(G1)에 게이트 하이 전압(예를 들면, 35V)이 인가되어 제1 박막 트랜지스터(TR1)가 턴온될 수 있다. 이어서, 제1 박막 트랜지스터(TR1)의 제1 드레인 전극(D1)에는 제1 전압이 인가될 수 있다. 예를 들면, 제1 드레인 전극(D1)에는 4V의 제1 전압이 인가될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터(TR1)은 턴온되어 있기에, 제1 소스 전극(S1)에는 제1 드레인 전극(D1)에 인가된 제1 전압이 인가될 수 있다. 이때, 제1 소스 전극(S1)과 전기적으로 연결된 제1 소스 배선(SL1) 및 화소 전극(130)에는 제1 전압이 인가될 수 있다.
공통 배선(Vcom)에는 제1 전압보다 낮은 제2 전압이 정전압으로 항상 인가될 수 있다. 예를 들면, 공통 배선(Vcom)에는 2V의 전압이 항상 인가될 수 있다.
이때, 공통 배선(Vcom)과 중첩되는 화소 전극(130)의 하부 영역인 대전 영역에는 제2 전압과 유사한 크기의 대전 전압이 대전될 수 있다. 따라서, 화소 전극(130)의 대전 영역을 제외한 영역, 즉, 화소 전극(130)의 상면에는 제1 전압(예를 들면, 4V)이 인가될 수 있고, 화소 전극(130)의 대전 영역에는 제2 전압(예를 들면, 2V)과 유사한 크기의 대전 전압 대전될 수 있다. 이때, 화소 전극(130)의 상면에 인가된 제1 전압의 크기가 화소 전극(130)의 대전 영역이 대전된 대전 전압의 크기보다 크기 때문에, 화소 전극(130) 상에 배치된 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에는 대전 전압과 제1 전압의 전압차에 의하여 화소 전극(130)의 상부 영역에서 대전 영역 방향의 제2 횡전계가 형성될 수 있다. 제2 횡전계에 의하여 전기 변색막(141b)은 산화되고, 전기 변색막(141b)으로부터 분리된 Li+ 이온들은 전기 변색층(140)에서 전해질층(150)으로 이동될 수 있다. 전기 변색막(141b)의 산화에 의하여 전기 변색 입자(141)는 빛을 투과하거나 반사하는 투과 특성을 띌 수 있다. 이에 비교예 2에 따른 전기 변색 장치는 투과 모드로 동작할 수 있다.
비교예 2에 따른 전기 변색 장치는 쌍안정 모드로 동작할 수 없다. 비교예 2에 따른 전기 변색 장치의 공통 배선(Vcom)에는 정전압이 모든 모드에서 지속적으로 인가될 수 있다. 예를 들면, 공통 배선(Vcom)에는 2V의 정전압이 항상 인가될 수 있다. 따라서, 비교예 2에 따른 전기 변색 장치가 차광 모드로 동작한 후, 제1 박막 트랜지스터(TR1)를 플로팅시킬지라도 공통 배선(Vcom)에 정전압(예를 들면, 2V)이 인가될 수 있다. 따라서, 화소 전극(130)의 대전 영역에는 공통 배선(Vcom)에 인가되는 정전압과 유사한 크기의 대전 전압이 대전될 수 있고, 화소 전극(130)의 상면 및 대전 영역을 포함하는 화소 전극(130) 전체에는 등전위가 발생할 수 있다. 따라서, 화소 전극(130) 주위에는 등위 전계가 유도될 수 있다. 따라서, 화소 전극(130)은 전기적으로 플로팅될 수 없다. 이에, 차광 모드에 따라 환원된 전기 변색막(141b)은 산화될 수 있고, 전기 변색막(141b)으로부터 분리된 Li+ 이온들은 전해질층(150)으로 이동될 수 있다. 전기 변색 입자(140)는 입사된 빛을 투과할 수 있으며, 따라서, 비교예 2에 따른 전기 변색 장치는 투과 모드로 동작할 뿐, 쌍안정 모드로 동작할 수 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 비교예 2에 따른 전기 변색 장치와 비교하여 쌍안정 모드를 구현할 수 있다. 비교예 2에 따른 전기 변색 장치는 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 포함하지 않고 공통 배선(Vcom)을 포함한다. 공통 배선(Vcom)에는 정전압이 인가되기 때문에, 제1 박막 트랜지스터(TR1)를 플로팅시킬지라도 쌍안정 모드를 구현할 수 없는 문제점이 존재한다. 이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 화소 전극(130)과 중첩하지만 전기적으로 연결되지 않는 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 포함한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치(100)는 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)를 플로팅시킴으로서 쌍안정 모드를 구현할 수 있고, 이에, 전기 변색 장치(100)가 소비하는 전력을 감소시키며 빛을 차단하는 모드를 유지시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 8에 도시된 전기 변색 장치(800)는 도 1 내지 도 3b에 도시된 전기 변색 장치(100)와 비교하여 화소 전극(830)이 반사층(132)을 포함하지 않고 컬러층(832)을 포함하는 것을 제외하면 실질적으로 동일하므로 중복 설명을 생략한다.
도 8을 참조하면, 패시베이션층(122) 및 전기 변색층(140) 사이에는 화소 전극(830)이 배치된다. 화소 전극(830)은 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에 전계를 형성하기 위한 전극이다. 화소 전극(830)은 제1 투명 도전층(831), 컬러층(832) 및 제2 투명 도전층(833)을 포함할 수 있다. 제1 도전층(831) 및 제2 도전층(832)은 도 1 내지 도 3b를 참조하여 설명한 제1 도전층(131) 및 제2 도전층(132)과 실질적으로 동일하므로 중복 설명을 생략한다.
제1 투명 도전층(831) 및 제2 투명 도전층(833) 사이에는 컬러층(832)이 배치될 수 있다. 컬러층(832)은 안료 또는 염료를 포함하는 층이다. 전기 변색 장치(800)의 복수의 화소(PX) 각각은 동일한 색을 표현하기 위한 컬러층(832)을 포함할 수도 있으나, 복수의 화소(PX)는 각각 서로 상이한 색을 내는 컬러층(832)을 포함할 수도 있다. 도 8에서는 화소 전극(830)이 컬러층(832)을 포함하는 것으로 설명되었으나, 컬러층(832)은 화소 전극(830)과 별개의 구성인 것으로 정의될 수도 있다.
제2 투명 도전층(833)은 컬러층(832)에 형성된 복수의 컨택홀(CT)을 통해 제1 투명 도전층(831)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 투명 도전층(833)은 화소 전극(830)의 상부 영역까지 전압이 고르게 인가될 수 있도록 기능할 수 있다. 컬러층(832)으로 사용되는 안료 도는 염료는 일반적으로 절연 물질로 구성되므로, 화소 전극(830)의 최상면이 컬러층(832)으로 구성되는 경우 화소 전극(830) 상의 전기 변색층(140) 및 전해질층(150)에 전계가 원활하게 형성되지 않을 수 있다. 이에, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치(800)에서는 컬러층(832) 상에 제1 투명 도전층(831)과 전기적으로 연결된 제2 투명 도전층(833)을 사용하여 제1 투명 도전층(831)에 인가된 전압이 화소 전극(830)의 상부 영역까지 고르게 인가되도록 할 수 있다. 다만, 실시예에 따라, 제2 투명 도전층(833)은 생략될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치(800)는, 화소 전극(830)에 컬러층(832)을 포함함으로써, 표시 장치로 기능할 수 있다. 구체적으로, 전기 변색 장치(800)의 복수의 화소(PX)는 각각의 화소(PX)별로 독립적으로 구동될 수 있다. 따라서, 일부 화소(PX)는 투과 모드로 동작할 수 있으며, 나머지 화소(PX)는 차광 모드 또는 쌍안정 모드로 동작할 수 있다. 복수의 화소(PX)중 투과 모드로 동작하는 화소(PX)의 경우, 빛은 전기 변색층(140)을 투과하여 화소 전극(830)까지 도달할 수 있고, 해당 화소(PX)는 컬러층(832)이 포함하는 안료 또는 염료의 색을 표현할 수 있다. 복수의 화소(PX) 중 차광 모드 또는 쌍안정 모드로 동작하는 화소(PX)의 경우, 빛은 전기 변색층(140)을 투과하지 못한다. 따라서 해당 화소(PX)는 전기 변색층(140)의 변색된 전기 변색막의 색을 띌 수 있다. 예를 들면, 전기 변색막의 변색된 색이 검정색인 경우, 해당 화소(PX)는 검정색을 띌 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치(800)는 복수의 화소(PX)을 구성하는 각각의 화소(PX)에 대하여 투과 모드, 차광 모드 및 쌍안정 모드를 독립적으로 구동함으로써, 표시 장치로 기능할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치(800)는 디지털 사이니지(Digital Signage), 전자 종이, 자동차 등에서 사용되는 HUD(Head Up Display) 등으로 활용될 수도 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치(800)는, 자동차의 유리 디밍 장치로 활용될 수도 있다. 유리 디밍 장치는 자동차의 유리의 투과도를 조절할 수 있는 장치이다. 구체적으로, 전기 변색 장치는 자동차의 유리로서 자동자에 장착되어 자동차의 유리에 별도의 썬팅 필름을 부착하지 않고도 자동차의 유리에서의 투과도를 조절하는 유리 디밍 장치로 활용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치(800)는, 차광 모드 또는 쌍안정 모드로 동작함에 따라 자동차의 내부로 투과되는 빛의 투과율을 줄일 수 있다. 또한, 전기 변색 장치는, 투과 모드로 동작함에 따라 자동차의 내부로 투과되는 빛의 투과율을 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치는 자동차의 유리 디밍 장치로 활용됨으로써, 자동차에 별도의 썬팅 필름을 부착할 필요 없이, 필요에 따라 빛의 투과율을 자유롭게 조절할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 표시 장치(1000)는 표시 패널(910) 및 전기 변색 장치(900)를 포함한다. 도 9에서는 표시 패널(910)의 구성들에 대한 구체적인 도시를 생략하였다. 도 9의 표시 장치(1000)가 포함하는 전기 변색 장치(900)는 도 1 내지 도 3b의 전기 변색 장치(100)와 비교하여 화소 전극(930)이 상이하다는 것만 제외하면 실질적으로 동일한 바, 중복 설명은 생략한다.
표시 패널(910)은 표시 장치(1000)의 화상을 표시하기 위한 표시 소자가 배치된 패널을 의미한다. 표시 패널(910)은 전기 변색 장치(900)의 일면에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이, 표시 패널(910)은 전기 변색 장치(900)의 상부에 배치될 수 있다. 따라서, 표시 패널(910)이 표시하는 화상은 전기 변색 장치(900)를 거치지 않고 보여질 수 있다. 이때, 표시 패널(910)은 투명 표시 패널일 수 있다. 즉, 표시 패널(910)의 일면으로 입사한 광은 표시 패널(910)의 타면으로 출사될 수 있다. 또한, 표시 패널(910)은 액정 표시 패널일 수도 있다. 그러나, 이에 제한되지 않으며, 유기 발광 표시 패널일 수도 있다.
한편, 표시 장치(1000)는 표시 패널(910)과 전기 변색 장치(900) 사이에 접착층(920)을 더 포함할 수 있다. 접착층(920)은 표시 패널(910)과 전기 변색 장치(900)를 결합하는 역할을 수행하는 부재이다. 예를 들면, 접착층(920)은 광 접착제(optically clear adhesive: OCA) 또는 감압 접착제(pressure sensitive adhesive: PSA)로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않는다. 접착층(920)은 투명 접착층일 수 있다. 즉, 접착층(920)은 투명한 접착 부재로 이루어질 수 있다. 도 9에서는 표시 패널(910)과 전기 변색 장치(900) 사이에 접착층(920)이 배치된 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않으며, 접착층(920)이 존재하지 않을 수도 있다.
전기 변색 장치(900)의 화소 전극(930)은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 이에, 전기 변색 장치의 화소 전극(930)의 일면으로 입사된 광은 화소 전극(930)의 타면으로 출사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 전기 변색 장치(900)의 일면에 표시 패널(910)을 배치함에 따라, 전기 변색 장치(900)에 의하여 투과 모드, 쌍안정 모드 및 차광 모드로 동작함과 동시에, 표시 패널(910)에 의하여 화상이 표시될 수 있다. 구체적으로, 전기 변색 장치(900)가 차광 모드일 경우, 표시 장치(1000)는 표시 장치(1000)의 일면으로 입사된 빛은 표시 장치(1000)의 타면으로 출사되지 않으며, 종래의 일반적인 표시 장치와 같이 블랙 패널을 구현할 수 있다. 전기 변색 장치(900)가 투과 모드일 경우, 표시 장치(1000)는 투명 디스플레이로 동작할 수 있다. 즉, 표시 패널(910)은 화상을 표시할 수 있고, 이에, 표시 장치(1000)는 투명 디스플레이로 동작할 수 있다. 그리고, 전기 변색 장치(900)가 쌍안정 모드일 경우, 표시 장치(1000)는 전기 변색 장치(900)의 제1 박막 트랜지스터(TR1) 및 제2 박막 트랜지스터(TR2)에 별도의 게이트 전압을 인가하지 않더라도 쌍안정 모드를 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 전기 변색 장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 변색 장치는, 기판, 기판 상의 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터, 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터를 덮는 절연층, 절연층 상에 배치되고, 제1 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 제2 박막 트랜지스터와 절연된 화소 전극, 화소 전극 상의 전기 변색층 및 전기 변색층 상의 전해질층을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전해질층은 카운터 물질을 포함하며, 전해질층에 존재하는 카운터 물질의 농도는 0.01wt%이상 0.5wt%이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기 변색층은 코어-쉘(core-shell) 구조를 갖는 복수의 전기 변색 입자를 포함하며, 복수의 전기 변색 입자는, 투명 도전 입자, 투명 도전 입자를 둘러싸는 전기 변색막을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 절연층의 유전율은 2.3F/m이상 2.9F/m이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 절연층의 두께는 3μm이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 화소 전극은 반사층을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 화소 전극은 제1 투명 도전층 및 제1 투명 도전층 상의 컬러층을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 화소 전극은, 컬러층 상에 배치되고, 제1 투명 도전층과 전기적으로 연결된 제2 투명 도전층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 박막 트랜지스터의 제1 소스 전극에 연결된 제1 소스 배선, 제2 박막 트랜지스터의 제2 소스 전극에 연결된 제2 소스 배선을 더 포함하고, 제1 소스 배선 및 제2 소스 배선은 화소 전극과 중첩되는 영역 내에만 배치되며, 화소 전극은 복수의 컨택홀을 통하여 제1 소스 배선과 전기적으로 연결되고, 제2 소스 배선과 전기적으로 절연될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 소스 배선 및 제2 소스 배선은, 평행하게 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색 장치는, 복수의 화소가 정의된 기판, 복수의 화소 각각에 배치된 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 복수의 제2 박막 트랜지스터, 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 복수의 제2 박막 트랜지스터와 연결된 복수의 게이트 배선, 복수의 제1 박막 트랜지스터의 제1 소스 전극에 연결된 복수의 제1 소스 배선, 복수의 제2 박막 트랜지스터의 제2 소스 전극에 연결된 복수의 제2 소스 배선, 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 복수의 제2 박막 트랜지스터 상부를 평탄화하는 평탄화층, 복수의 제1 소스 배선 및 복수의 제2 소스 배선과 중첩하고, 제1 소스 배선과 전기적으로 연결되고, 평탄화층 상에서 복수의 화소 각각에 배치된 복수의 화소 전극, 복수의 화소 전극 상의 전기 변색층 및 전기 변색층 상의 전해질층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수의 제2 소스 배선의 폭은 복수의 제1 소스 배선의 폭의 2배 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 화소 전극은 복수의 제1 소스 배선과 복수의 위치에서 접할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기 변색 장치는, 전기 변색층이 빛을 차단하는 차광 모드, 전기 변색층이 빛의 차단을 유지하는 쌍안정 모드 및 전기 변색층이 빛을 투과하는 투과 모드로 동작할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 차광 모드에서는, 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 복수의 제2 박막 트랜지스터가 턴온(turn on)되고, 복수의 제1 박막 트랜지스터의 제1 드레인 전극에 제1 전압이 인가되고, 복수의 제2 박막 트랜지스터의 제2 드레인 전극에 제1 전압보다 높은 제2 전압이 인가되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 전압과 제2 전압은 서로 극성이 상이할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 쌍안정 모드는 차광 모드 이후에 설정되고, 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 복수의 제2 박막 트랜지스터가 턴오프(turn off)되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 투과 모드에서는, 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 복수의 제2 박막 트랜지스터가 턴온되고, 복수의 제1 박막 트랜지스터의 제1 드레인 전극에 제1 전압이 인가되고, 복수의 제1 박막 트랜지스터의 제1 드레인 전극에 제1 전압보다 낮은 제2 전압이 인가되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 전압과 제2 전압은 서로 극성이 상이할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 화소간 간격은, 복수의 화소 중 하나의 화소의 제1 박막 트랜지스터에 연결된 제1 데이터 배선에 의한 복수의 화소 중 다른 화소의 화소 전극의 대전 효과를 방지하도록 형성된 간격일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 화소간 간격은, 10μm 이상 20μm 이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 화소 전극 각각의 사이에 배치된 격벽을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 격벽은, 평탄화층 상에 배치되며, 복수의 화소 전극, 전기 변색층 및 전해질층 전체의 두께와 동일한 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 격벽은, 2.8F/m이하의 유전율을 갖는 부도체일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 전기 변색 장치 및 전기 변색 장치의 일면에 배치되는 화상을 표시하는 표시 패널을 포함하고, 전기 변색 장치는, 기판, 기판 상의 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터, 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터를 덮는 절연층, 절연층 상에 배치되고, 제1 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 제2 박막 트랜지스터와 절연된 화소 전극, 화소 전극 상에 배치된 전기 변색층 및 전기 변색층 상의 전해질층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 표시 패널은 투명 표시 패널이며, 화소 전극은 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다.이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 400, 800, 900: 전기 변색 장치
110: 제1 기판
121: 게이트 절연층
122: 패시베이션층
123: 평탄화층
130, 930: 화소 전극
131: 제1 투명 도전층
132: 반사층
133: 제2 투명 도전층
140: 전기 변색층
141: 전기 변색 입자
141a: 투명 도전 입자
141b: 전기 변색막
150: 전해질층
160: 제2 기판
410: 격벽
610: 카운터 전극
830: 화소 전극
831: 제1 투명 도전층
832: 컬러층
833: 제2 투명 도전층
910: 표시 패널
920: 접착층
1000: 표시 장치
TR1: 제1 박막 트랜지스터
G1: 제1 게이트 전극
GL: 게이트 배선
S1: 제1 소스 전극
SL1: 제1 소스 배선
D1: 제1 드레인 전극
DL1: 제1 데이터 배선
A1: 제1 액티브층
TR2: 제2 박막 트랜지스터
G2: 제2 게이트 전극
S2: 제2 소스 전극
SL2: 제2 소스 배선
D2: 제2 드레인 전극
DL2: 제2 데이터 배선
A2: 제2 액티브층
컨택홀: CT
A: 대전 영역
E1: 제1 횡전계
E2: 제2 횡전계
Vcom: 공통 배선

Claims (26)

  1. 기판;
    상기 기판 상의 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터;
    상기 제1 박막 트랜지스터 및 상기 제2 박막 트랜지스터를 덮는 절연층;
    상기 절연층 상에 배치되고, 상기 제1 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 박막 트랜지스터와 절연된 화소 전극;
    상기 화소 전극 상의 전기 변색층; 및
    상기 전기 변색층 상의 전해질층을 포함하는, 전기 변색 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전해질층은 카운터 물질을 포함하며,
    상기 전해질층에 존재하는 카운터 물질의 농도는 0.01wt% 이상 0.5wt% 이하인, 전기 변색 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전기 변색층은 코어-쉘(core-shell) 구조를 갖는 복수의 전기 변색 입자를 포함하며,
    상기 복수의 전기 변색 입자는, 투명 도전 입자, 상기 투명 도전 입자를 둘러싸는 전기 변색막을 포함하는, 전기 변색 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 유전율은 2.3F/m 이상 2.9F/m 이하인, 전기 변색 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연층의 두께는 3μm 이하인, 전기 변색 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극은 반사층을 포함하는, 전기 변색 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화소 전극은 제1 투명 도전층 및 상기 제1 투명 도전층 상의 컬러층을 포함하는, 전기 변색 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 화소 전극은, 상기 컬러층 상에 배치되고, 상기 제1 투명 도전층과 전기적으로 연결된 제2 투명 도전층을 더 포함하는, 전기 변색 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 박막 트랜지스터의 제1 소스 전극에 연결된 제1 소스 배선; 및
    상기 제2 박막 트랜지스터의 제2 소스 전극에 연결된 제2 소스 배선을 더 포함하고,
    상기 제1 소스 배선 및 상기 제2 소스 배선은 상기 화소 전극과 중첩되며,
    상기 화소 전극은 복수의 컨택홀을 통하여 상기 제1 소스 배선과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 소스 배선과 전기적으로 절연된, 전기 변색 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 소스 배선 및 상기 제2 소스 배선은, 상기 화소 전극과 대응하는 영역 내에만 배치되고, 서로 평행하게 배치된, 전기 변색 장치.
  11. 복수의 화소가 정의된 기판;
    상기 복수의 화소 각각에 배치된 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 복수의 제2 박막 트랜지스터;
    상기 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 상기 복수의 제2 박막 트랜지스터와 연결된 복수의 게이트 배선;
    상기 복수의 제1 박막 트랜지스터의 제1 소스 전극에 연결된 복수의 제1 소스 배선;
    상기 복수의 제2 박막 트랜지스터의 제2 소스 전극에 연결된 복수의 제2 소스 배선;
    상기 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 상기 복수의 제2 박막 트랜지스터 상부를 평탄화하는 평탄화층;
    상기 복수의 제1 소스 배선 및 상기 복수의 제2 소스 배선과 중첩하고, 상기 제1 소스 배선과 전기적으로 연결되고, 상기 평탄화층 상에서 상기 복수의 화소 각각에 배치된 복수의 화소 전극;
    상기 복수의 화소 전극 상의 전기 변색층; 및
    상기 전기 변색층 상의 전해질층을 포함하는, 전기 변색 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 제2 소스 배선의 폭은 상기 복수의 제1 소스 배선의 폭의 2배 이상인, 전기 변색 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 화소 전극은 상기 복수의 제1 소스 배선과 복수의 위치에서 접하는, 전기 변색 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 전기 변색 장치는, 상기 전기 변색층이 빛을 차단하는 차광 모드, 상기 전기 변색층이 빛의 차단을 유지하는 쌍안정 모드 및 상기 전기 변색층이 빛을 투과하는 투과 모드로 동작하는, 전기 변색 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 차광 모드에서는,
    상기 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 상기 복수의 제2 박막 트랜지스터가 턴온(turn on)되고,
    상기 복수의 제1 박막 트랜지스터의 제1 드레인 전극에 제1 전압이 인가되고,
    상기 복수의 제2 박막 트랜지스터의 제2 드레인 전극에 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압이 인가되도록 구성되는, 전기 변색 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압은 서로 극성이 상이한, 전기 변색 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 쌍안정 모드는 상기 차광 모드 이후에 설정되고,
    상기 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 상기 복수의 제2 박막 트랜지스터가 턴오프(turn off)되도록 구성되는, 전기 변색 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 투과 모드에서는,
    상기 복수의 제1 박막 트랜지스터 및 상기 복수의 제2 박막 트랜지스터가 턴온되고,
    상기 복수의 제1 박막 트랜지스터의 제1 드레인 전극에 제1 전압이 인가되고,
    상기 복수의 제1 박막 트랜지스터의 제1 드레인 전극에 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압이 인가되도록 구성되는, 전기 변색 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압은 서로 극성이 상이한, 전기 변색 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 화소간 간격은,
    상기 복수의 화소 중 하나의 화소의 제1 박막 트랜지스터에 연결된 제1 데이터 배선에 의한 상기 복수의 화소 중 다른 화소의 화소 전극의 대전 효과를 방지하도록 형성된 간격인, 전기 변색 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 복수의 화소간 간격은, 10μm 이상 20μm 이하인, 전기 변색 장치.
  22. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 화소 전극 각각의 사이에 배치된 격벽을 더 포함하는, 전기 변색 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 격벽은, 상기 평탄화층 상에 배치되며, 상기 복수의 화소 전극, 상기 전기 변색층 및 상기 전해질층 전체의 두께와 동일한 두께를 갖는, 전기 변색 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 격벽은, 2.8F/m이하의 유전율을 갖는 부도체인, 전기 변색 장치.
  25. 전기 변색 장치; 및
    상기 전기 변색 장치의 일면에 배치되는 화상을 표시하는 표시 패널을 포함하고,
    상기 전기 변색 장치는,
    기판;
    상기 기판 상의 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터;
    상기 제1 박막 트랜지스터 및 상기 제2 박막 트랜지스터를 덮는 절연층;
    상기 절연층 상에 배치되고, 상기 제1 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 박막 트랜지스터와 절연된 화소 전극;
    상기 화소 전극 상에 배치된 전기 변색층; 및
    상기 전기 변색층 상의 전해질층을 포함하는, 표시 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 표시 패널은 투명 표시 패널이며,
    상기 화소 전극은 투명 도전성 물질로 이루어진, 표시 장치.
KR1020170126541A 2017-09-28 2017-09-28 전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 KR102515345B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170126541A KR102515345B1 (ko) 2017-09-28 2017-09-28 전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170126541A KR102515345B1 (ko) 2017-09-28 2017-09-28 전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190036986A true KR20190036986A (ko) 2019-04-05
KR102515345B1 KR102515345B1 (ko) 2023-03-28

Family

ID=66104327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170126541A KR102515345B1 (ko) 2017-09-28 2017-09-28 전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102515345B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110543057A (zh) * 2019-09-09 2019-12-06 业成科技（成都）有限公司 电致变色显示装置及其驱动方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005049770A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Sanyo Electric Co Ltd エレクトロクロミック表示装置
KR20060092362A (ko) * 2005-02-17 2006-08-23 주식회사 엘지화학 전기변색소자 및 그 제조방법
KR20070034431A (ko) * 2005-09-23 2007-03-28 재단법인서울대학교산학협력재단 고체 무기전해질 보호막을 이용한 전기변색소자 및 그제조방법
KR20070080277A (ko) * 2006-02-07 2007-08-10 삼성전자주식회사 액정표시패널
KR20110131719A (ko) * 2010-05-31 2011-12-07 (주)에이엠피테크놀로지 금속 나노입자들을 이용하여 칼라를 제어하는 광학 윈도우 및 그 제조 방법
KR20120086211A (ko) * 2011-01-25 2012-08-02 엘지이노텍 주식회사 터치 패널의 제조 방법
KR20150076780A (ko) * 2013-12-27 2015-07-07 한국전자통신연구원 전기 변색 소자 및 그 제조방법
KR20150087012A (ko) * 2014-01-21 2015-07-29 엘지이노텍 주식회사 전기변색 디바이스
KR20150109020A (ko) * 2014-03-19 2015-10-01 전자부품연구원 매립형 전기 변색 소자 및 그 제조 방법
KR20170079612A (ko) * 2015-12-30 2017-07-10 엘지디스플레이 주식회사 반사형 표시장치
KR20170090553A (ko) * 2016-01-28 2017-08-08 한국전자통신연구원 전극 손상을 방지할 수 있는 전기 변색 소자
KR20190127459A (ko) * 2018-05-04 2019-11-13 한국전자통신연구원 전기변색 소자

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005049770A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Sanyo Electric Co Ltd エレクトロクロミック表示装置
KR20060092362A (ko) * 2005-02-17 2006-08-23 주식회사 엘지화학 전기변색소자 및 그 제조방법
KR20070034431A (ko) * 2005-09-23 2007-03-28 재단법인서울대학교산학협력재단 고체 무기전해질 보호막을 이용한 전기변색소자 및 그제조방법
KR20070080277A (ko) * 2006-02-07 2007-08-10 삼성전자주식회사 액정표시패널
KR20110131719A (ko) * 2010-05-31 2011-12-07 (주)에이엠피테크놀로지 금속 나노입자들을 이용하여 칼라를 제어하는 광학 윈도우 및 그 제조 방법
KR20120086211A (ko) * 2011-01-25 2012-08-02 엘지이노텍 주식회사 터치 패널의 제조 방법
KR20150076780A (ko) * 2013-12-27 2015-07-07 한국전자통신연구원 전기 변색 소자 및 그 제조방법
KR20150087012A (ko) * 2014-01-21 2015-07-29 엘지이노텍 주식회사 전기변색 디바이스
KR20150109020A (ko) * 2014-03-19 2015-10-01 전자부품연구원 매립형 전기 변색 소자 및 그 제조 방법
KR20170079612A (ko) * 2015-12-30 2017-07-10 엘지디스플레이 주식회사 반사형 표시장치
KR20170090553A (ko) * 2016-01-28 2017-08-08 한국전자통신연구원 전극 손상을 방지할 수 있는 전기 변색 소자
KR20190127459A (ko) * 2018-05-04 2019-11-13 한국전자통신연구원 전기변색 소자

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110543057A (zh) * 2019-09-09 2019-12-06 业成科技（成都）有限公司 电致变色显示装置及其驱动方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102515345B1 (ko) 2023-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5328219B2 (ja) カラー特性が向上したエレクトロクロミック素子およびその製造方法
KR101437164B1 (ko) 전기영동 표시 소자 및 그 구동 방법
US6741385B2 (en) Electrophoretic display device
US8730278B2 (en) Display device and method of manufacture thereof
US7411721B2 (en) Particle movement-type display device and particle movement-type display apparatus
US9201253B2 (en) Display device
KR101913244B1 (ko) 표시 장치
TWI576626B (zh) 顯示裝置
US11092869B2 (en) Display panel, and methods for manufacturing and controlling the same
CN102890350A (zh) 透反射型显示器
CN102709309A (zh) 镜面可切换有机发光显示器及镜面可切换显示器
TW201346330A (zh) 雙模式顯示裝置
US20150043053A1 (en) Light-modulating panel and light modulator
US8896519B2 (en) Electrophoretic display and driving method thereof
JP2019158940A (ja) エレクトロクロミックデバイス
US20150234249A1 (en) Display panel and display device
KR20080099541A (ko) 표시 장치 및 그 제조 방법
US8767281B2 (en) Flat panel display apparatus
JP2004020758A (ja) 表示装置
WO2012133417A1 (ja) シースルー型の表示装置、シースルー型の表示装置を備える、電気機器および家具
KR102515345B1 (ko) 전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치
US9726958B2 (en) Display panel and display device including hydrophobic and hydrophilic treatment of substrates
US20150219978A1 (en) Display device
KR102623481B1 (ko) 전기 변색 장치 및 이를 포함하는 표시 장치
JP2005266613A (ja) 粒子移動型表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant