KR20200078021A - 하이브리드 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20200078021A
KR20200078021A KR1020180167526A KR20180167526A KR20200078021A KR 20200078021 A KR20200078021 A KR 20200078021A KR 1020180167526 A KR1020180167526 A KR 1020180167526A KR 20180167526 A KR20180167526 A KR 20180167526A KR 20200078021 A KR20200078021 A KR 20200078021A
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정호영
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

하이브리드 디스플레이 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치는, 반도체 액티브층; 반도체 액티브층 상에 마련되어 온/오프(on/off) 신호를 발생하는 온/오프 스위치 박막트랜지스터; 및 온/오프 스위치 박막트랜지스터에 연결되어 온/오프(on/off) 신호에 따라 동시에 온/오프(on/off) 구동되는 서로 다른 종류의 표시부가 결합된 이종 결합 표시부를 포함한다.

Description

하이브리드 디스플레이 장치{hybrid display device}
본 발명은, 하이브리드 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 주변 환경이 변화하는 경우에도 시인성이 저하되는 것을 방지하는 하이브리드 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되면서 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT) 등의 표시장치의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다.
또한, 차량 운전자의 편의와 안전을 위해 차량 주행정보나 주변상황 정보를 효과적으로 운전자에게 전달해주는 매체로 개발 중인 여러 시스템이 있는데, 그 중 헤드업 디스플레이 장치에 대한 관심이 높아지고 있다.
이러한 헤드업 디스플레이 장치를 구성하는 대표적인 평판표시장치로 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device; LCD)를 들 수 있다.
액정표시장치는 저소비 전력으로 구동될 뿐만 아니라 박형화가 가능하여 최근 디스플레이 산업분야에서 널리 이용되고 있다.
액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용하여 구동된다. 이와 같은 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다. 따라서 액정의 분자배열 방향을 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
액정표시장치는, 두 기판 사이에 전계를 형성하여, 형성된 전계의 세기 조절을 통해 배면으로부터 입사되는 빛의 투과량을 제어함으로써, 표시하고자 하는 화상을 구현한다.
그런데 종래 액정표시장치를 차량의 헤드업 디스플레이 장치에 적용하는 경우, 주변 환경의 광량이 감소하여 어두워지는 경우 등과 같이, 주변 환경의 광량 변화에 따라 시인성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
대한민국공개특허 제10-2014-0113700호 (도요보 가부시키가이샤), 2014.09.24.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 액정(Liquid Crystal)표시부와 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode)표시부를 결합하여 주변 환경이 변화하는 경우에도 시인성이 저하되는 것을 방지하는 하이브리드 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 반도체 액티브층; 상기 반도체 액티브층 상에 마련되어 온/오프(on/off) 신호를 발생하는 온/오프 스위치 박막트랜지스터; 및 상기 온/오프 스위치 박막트랜지스터에 연결되어 온/오프(on/off) 신호에 따라 동시에 온/오프(on/off) 구동되는 서로 다른 종류의 표시부가 결합된 이종 결합 표시부를 포함하는 하이브리드 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.
상기 이종 결합 표시부는, 상기 온/오프(on/off) 신호에 따라 온/오프(on/off)되며 액정물질을 구비하는 액정표시부; 및 상기 온/오프(on/off) 신호에 따라 상기 액정표시부와 동시에 온/오프(on/off)되며 유기발광물질을 구비하는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode)표시부를 포함할 수 있다.
상기 온/오프 스위치 박막트랜지스터는, 상기 반도체 액티브층 상에서 상기 반도체 액티브층의 일부를 노출시키는 게이트 절연막층 상에 형성되는 제1 게이트라인을 포함할 수 있다.
상기 제1 게이트라인에 이웃하게 마련되어 상기 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode)표시부를 구동하는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode)표시부 구동용 박막트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
상기 유기발광다이오드표시부 구동용 박막트랜지스터는, 상기 반도체 액티브층과 연결되는 제2 게이트라인을 포함할 수 있다.
상기 제2 게이트라인과 상기 반도체 액티브층 사이에 마련되어 상기 제2 게이트라인을 상기 반도체 액티브층과 연결하는 제2 게이트라인 연결 메탈층을 더 포함할 수 있다.
상기 반도체 액티브층에 연결되되 상기 제1 게이트라인의 일측에 교차되는 데이터라인을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 게이트라인의 타측에 교차되어 마련되어 상기 이종 결합 표시부를 구동하는 전원인 표시부 구동용 전원이 흐르는 표시부 구동용 전원라인을 더 포함할 수 있다.
상기 반도체 액티브층과 연결되되 상기 온/오프 스위치 박막트랜지스터로부터 나오는 전류를 상기 유기발광다이오드표시부 구동용 박막트랜지스터로 전달하여 유기발광다이오드표시부 구동용 박막트랜지스터를 온/오프 구동시키는 제2 메탈층을 더 포함할 수 있다.
상기 데이터라인을 덮는 감광층; 및 상기 감광층 상에 마련되는 화소전극층을 포함할 수 있다.
상기 감광층에 구비되는 개구부에서 일부가 노출되게 마련되어 상기 반도체 액티브층과 상기 화소전극층을 연결하는 서브 애노드를 포함할 수 있다.
상기 액정물질 및 상기 유기발광물질을 미리 결정된 일정영역 상에 배치시키기 위한 뱅크층을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 액정(Liquid Crystal)표시부와 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode)표시부를 동시에 구동할 수 있도록 결합하여 주변 환경이 변화하는 경우에도 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 등가 회로도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 반도체 액티브층을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 제1 게이트라인 및 제2 게이트라인을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 층간 절연막(inter layer dielectric, ILD)을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 온/오프 스위치 박막트랜지스터 및 유기발광다이오드표시부 구동용 박막트랜지스터를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 감광층을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 화소전극층을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 뱅크층을 도시한 평면도이다.
도 9는 도 5의 P 부분을 확대한 확대도이다.
도 10은 도 9의 A-A'의 단면도이다.
도 11은 도 9의 B-B'의 단면도이다.
도 12는 도 9의 C-C'의 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물 '상에 또는 상부에' 및 '아래에 또는 하부에' 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 등가 회로도를 도시한 것이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 반도체 액티브층을 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 제1 게이트라인 및 제2 게이트라인을 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 층간 절연막(inter layer dielectric, ILD)을 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 온/오프 스위치 박막트랜지스터 및 유기발광다이오드 표시부 구동용 박막트랜지스터를 도시한 평면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 감광층을 도시한 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 화소전극층을 도시한 평면도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치의 뱅크층을 도시한 평면도이고, 도 9는 도5의 P 부분을 확대한 확대도이며, 도 10은 도 9의 A-A'의 단면도이며, 도 11은 도 9의 B-B'의 단면도이고, 도 12는 도 9의 C-C'의 단면도이다.
이들 도면에 자세히 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 하이브리드 디스플레이 장치(1)는, 반도체 액티브층(10)과, 층간 절연막(20)과, 온/오프(on/off) 스위치 박막트랜지스터(SW-TFT, 100)와, 이종 결합 표시부(200)와, 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode)표시부 구동용 박막트랜지스터(DR-TFT, 300)와, 제2 게이트라인 연결 메탈층(30)과, 데이터라인(DL, 410)과, 표시부 구동용 전원라인(VDD, 510)과, 화소전극층(40)과, 서브애노드(41)와, 감광층(50)과, 뱅크층(bank, 70)을 포함한다.
반도체 액티브층(10)은 투명 기판(G) 상에 형성되며, 투명 기판(G)은 광을 투과할 수 있는 재질로써 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(G)의 형태는 플레이트 또는 필름의 형태일 수 있다. 그러나 본 실시예에서, 기판(G)의 형태나 재질을 한정하는 것은 아니다.
층간 절연막(20)은 패시베이션막, 점착제(Press Sensitive Adhesive; 이하, PSA라 약칭함)로 마련될 수 있다. 층간 절연막(20)은 패시베이션막으로 마련되는 경우 층간 투습을 방지하기 위한 절연막으로 활용될 수 있고, 층간 절연막(20)이 PSA로 마련되는 경우 층간 절연막(20)은 각 층을 고정 지지하여 안정성을 높이는 효과가 있다. 또한, 층간 절연막(20)을 패시베이션막과 점착제를 포함하도록 마련하여 층간 투습을 방지하는 동시에 고정 지지율을 높여 안정성을 높일 수 있다.
온/오프 스위치 박막트랜지스터(100)는 반도체 액티브층(10) 상에 마련되어 온/오프(on/off) 신호를 발생하며, 제1 게이트라인(110)을 포함한다.
제1 게이트라인(110)은 반도체 액티브층(10) 상에서 반도체 액티브층(10)의 일부를 노출시키는 제1 게이트 절연막층(111) 상에 형성된다.
이종 결합 표시부(200)는 액정표시부(LC, 210)와, 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode)표시부(OLED, 220)를 포함하다.
본 실시예에 따른 이종 결합 표시부(200)는, 액정표시부(LC, 210) 및 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode)표시부(OLED, 220)와 같이 서로 다른 종류의 표시부가 결합되어 동시에 구동할 수 있도록 하여 주변 환경이 변화하는 경우에도 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
다시 말해, 액정표시부(LC, 210) 및 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode)표시부(OLED, 220)를 결합하여 동시 구동하므로, 차량용 헤드업디스플레이 장치에 적용하는 경우와 같이, 외부의 광량이 급격히 변화할 수 있는 환경에도, 외부의 광량 변화에 따라 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
액정표시부(LC, 210)는 온/오프 스위치 박막트랜지스터(SW-TFT, 100)에 연결되어 온/오프 스위치 박막트랜지스터(SW-TFT, 100)에 의해 발생된 온/오프 신호에 따라 온/오프되며 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용하여 구동된다. 액정표시부(LC, 210)는 액정물질을 구비한다. 본 실시예에 따른 액정물질은 혼합 액정으로 마련될 수 있으며, 혼합 액정은 서로 다른 배열특성을 가지는 복수의 액정이 혼합되어 구성된 것으로, 폴리머 분산 네마틱 액정(PDNLC: polymer dispersed nematic liquid crystals (PDNLC)이 적용될 수 있으며, 네거티브 네마틱(Negative Nematic) 액정과 콜레스테릭(cholesteric) 액정이 일정 비율로 혼합되어 구성될 수 있다. 다만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다른 액정물질이 선택될 수 있을 것이다.
이와 같은 액정물질은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정물질에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다. 따라서 액정물질의 분자배열 방향을 조절하면, 액정물질의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 액정물질의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시부(220)에는 스캔 라인, 발광 신호 라인, 데이터라인(DL, 410), 표시부 구동용 전원라인, 기준 전원(VSS) 라인, 온/오프 스위치 박막트랜지스터(SW-TFT, 100), 유기발광다이오드 표시부 구동용 박막트랜지스터(DR-TFT, 300)가 연결되며, 유기발광다이오드 표시부(220)는 유기 발광 다이오드를 포함하여 이루어진다. 그리고 유기발광다이오드 표시부(220)는 액정표시부(LC, 210)와 동시에 온/오프 스위치 박막트랜지스터(SW-TFT, 100)에 의해 발생된 온/오프 신호에 따라 온/오프될 수 있도록 액정표시부(LC, 210)와 결합하여 주변 환경이 변화하는 경우에도 시인성이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.
유기발광다이오드표시부(220)는 유기발광다이오드를 구비한다. 유기발광다이오드는 양극과 공통전극인 음극 사이에 형성된 다수의 유기 화합물층을 구비한다. 이때, 상기 유기 화합물층은 정공주입층(hole injection layer), 정공수송층(hole transport layer), 발광층(emission layer), 전자수송층(electron transport layer) 및 전자주입층(electron injection layer)을 포함한다. 양극과 음극에 구동전압이 인가되면 정공수송층을 통과한 정공과 전자수송층을 통과한 전자가 발광층으로 이동되어 여기자를 형성하고, 그 결과 발광층이 가시광선을 발산하게 된다. 유기발광다이오드 표시장치는 전술한 구조의 유기발광다이오드를 가지는 화소를 매트릭스 형태로 배열하고 그 화소들을 데이터전압과 스캔전압으로 선택적으로 제어함으로써 화상을 표시한다.
유기발광다이오드 표시부 구동용 박막트랜지스터(DR-TFT, 300)는 제1 게이트라인(110)에 이웃하게 마련되어 유기발광다이오드표시부를 구동하며, 비정질 반도체 액티브층(10)과 연결되는 제2 게이트라인(310)을 포함한다. 제2 게이트라인(310)은 제2 게이트 절연막층(311) 상에 마련된다. 제2 게이트 절연막층(311)은 비정질 반도체 액티브층(10) 상에 마련되어 비정질 반도체 액티브층(10)의 일부를 노출시킨다.
한편, 제2 게이트라인 연결 메탈층(30)은 제2 게이트라인(310)을 비정질 반도체 액티브층(10)과 연결한다.
따라서 온/오프 스위치 박막트랜지스터(SW-TFT, 100)의 온/오프를 통해 액정표시부(210)를 구동시키는 동시에 제2 게이트라인 연결 메탈층(30)으로 빠지는 전류는 유기발광다이오드 표시부 구동용 박막트랜지스터(DR-TFT, 300)를 온/오프 시켜 액정표시부(210)와 유기발광다이오드 표시부(220)를 동시에 구동할 수 있다.
데이터라인(DL, 410)은 반도체 액티브층(10)에 연결되되 제1 게이트라인(110)의 일측에 교차되고, 표시부 구동용 전원라인(VDD, 510)은 제1 게이트라인(110)의 타측에 교차되도록 마련되어 이종 결합 표시부(200)를 구동하는 전압이 흐른다.
감광층(50)은 데이터라인(410)을 덮는다. 그리고 화소전극층(40)은 감광층(50) 상에 마련된다.
서브 애노드(41)는 감광층(50)에 구비되는 개구부에서 일부가 노출되게 마련되어 비정질 반도체 액티브층(10)과 화소전극층(40)을 연결한다.
뱅크층(70)은 액정물질 및 유기발광물질을 미리 결정된 일정영역 상에 배치시키기 위하여 마련된다. 따라서 뱅크층(70)을 이루는 단위 뱅크(70) 사이에 액정물질 또는 유기발광물질을 안정적으로 마련할 수 있다. 본 실시예에 따른 미리 결정된 일정영역은, 도 1에 자세히 도시된 바와 같이, 유기발광다이오드 표시부(220)를 온/오프 스위치 박막트랜지스터(100)와 이웃하게 마련하기 위하여 유기발광물질을 온/오프 스위치 박막트랜지스터(100)와 일부가 겹치도록 배치할 수 있는 유기발광물질 배치 영역(OP)과, 액정표시부(210)를 온/오프 스위치 박막트랜지스터(100)와 연결하여 온/오프 신호에 따라 구동되도록 배치할 수 있는 액정물질 배치 영역(LP)을 포함한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다른 영역으로 액정물질 및 유기발광물질을 배치시킬 수도 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 액정(Liquid Crystal) 표시부와 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode) 표시부를 동시에 구동할 수 있도록 결합하여 주변 환경이 변화하는 경우에도 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 액정표시장치 10 : 반도체 액티브층
200 : 이종 결합 표시부

Claims (11)

  1. 반도체 액티브층;
    상기 반도체 액티브층 상에 마련되어 온/오프(on/off) 신호를 발생하는 온/오프 스위치 박막트랜지스터; 및
    상기 온/오프 스위치 박막트랜지스터에 연결되어 온/오프(on/off) 신호에 따라 동시에 온/오프(on/off) 구동되는 서로 다른 종류의 표시부가 결합된 이종 결합 표시부를 포함하는 하이브리드 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이종 결합 표시부는,
    상기 온/오프(on/off) 신호에 따라 온/오프(on/off)되며 액정물질을 구비하는 액정표시부; 및
    상기 온/오프(on/off) 신호에 따라 상기 액정표시부와 동시에 온/오프(on/off)되며 유기발광물질을 구비하는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode) 표시부를 포함하는 하이브리드 디스플레이 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 온/오프 스위치 박막트랜지스터는,
    상기 반도체 액티브층 상에서 상기 반도체 액티브층의 일부를 노출시키는 제1 게이트 절연막층 상에 형성되는 제1 게이트라인을 포함하는 하이브리드 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 게이트라인에 이웃하게 마련되어 상기 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode) 표시부를 구동하는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode) 표시부 구동용 박막트랜지스터를 더 포함하는 하이브리드 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유기발광다이오드 표시부 구동용 박막트랜지스터는,
    상기 반도체 액티브층과 연결되는 제2 게이트라인을 포함하는 하이브리드 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 게이트라인과 상기 반도체 액티브층 사이에 마련되어 상기 제2 게이트라인을 상기 반도체 액티브층과 연결하는 제2 게이트라인 연결 메탈층을 더 포함하는 하이브리드 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반도체 액티브층에 연결되되 상기 제1 게이트라인의 일측에 교차되는 데이터라인을 더 포함하는 하이브리드 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 게이트라인의 타측에 교차되도록 마련되어 상기 이종 결합 표시부를 구동하는 전원인 표시부 구동용 전원이 흐르는 표시부 구동용 전원라인을 더 포함하는 하이브리드 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 데이터라인을 덮는 감광층; 및
    상기 감광층 상에 마련되는 화소전극층을 포함하는하이브리드 디스플레이 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 감광층에 구비되는 개구부에서 일부가 노출되게 마련되어 상기 반도체 액티브층과 상기 화소전극층을 연결하는 서브 애노드를 포함하는 하이브리드 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 액정물질 및 상기 유기발광물질을 미리 결정된 일정영역 상에 배치시키기 위한 뱅크층을 더 포함하는 하이브리드 디스플레이 장치.
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