KR102507759B1 - 광투과 가변 패널과 이를 포함하는 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 알킬페놀 에톡실레이트 수용액을 포함하는 온도의존 차폐 입자가 포함된 광투과 가변 패널 및 표시장치를 제공한다.
온도의존 차폐 입자는 온도 상승에 따라 헤이즈 값이 증가하여 광투과 가변 패널의 차폐도가 향상된다.

Description

광투과 가변 패널과 이를 포함하는 표시장치{Light-transmittance variable panel and Display device including the same}

본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 우수한 차폐도를 갖는 광투과 가변 패널과 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(LCD : liquid crystal display), 플라즈마표시장치(PDP : plasma display panel display device), 유기발광다이오드 표시장치 (OLED : organic light emitting diode display device)와 같은 여러 가지 평판표시장치(flat display device)가 활용되고 있다.

이들 평판표시장치 중에서, 액정표시장치와 유기발광다이오드 표시장치가 널리 사용되고 있다.

액정표시장치는, 액정 분자의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용하여 영상을 표시한다. 예를 들어, 액정표시장치는 화소 전극과 공통 전극이 제 1 기판 상에 교대로 배열되고 제 1 기판과 마주하는 제 2 기판 사이에 액정 분자를 포함하는 액정층이 개재되어 구성된다.

한편, 유기발광다이오드 표시장치는 애노드 및 캐소드 사이에 유기발광층을 구성하여 발광하게 된다. 애노드로부터 주입된 정공과 캐소드로부터 주입된 전자가 유기발광층에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 형성하고 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이되면서 빛을 발하게 된다.

최근에는 투명 디스플레이장치에 대한 관심이 증가하고 있다. 이와 같은 투명 디스플레이장치는 소위 스마트 윈도우(smart window)에 적용되고 있다.

그런데, 투명 디스플레이장치는 블랙 상태를 갖지 못하기 때문에, 명암비가 저하되고 영상의 시인성이 좋지 않은 단점을 갖게 된다. 이를 개선하기 위해, 표시패널의 일면에 광투과 가변 패널(차광판)을 사용하는 방법이 제안되었다.

도 1은 종래 광투과 가변 패널을 포함하는 표시장치의 개략적인 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 표시장치(1)는 투명 표시패널(10)과, 투명 표시패널(10)의 일측에 위치하는 광투과 가변 패널(30)을 포함한다.

투명 표시패널(10)은 다수의 화소를 포함하고, 각각의 화소는 표시부(22)와, 회로부(24) 및 투명부(26)를 포함한다. 표시부(22)는 회로부(24)를 통해 공급되는 전압 또는 신호에 의해 구동되어 영상을 표시한다. 투명 표시패널(10)은 액정패널 또는 발광다이오드 패널일 수 있다.

예를 들어, 투명 표시패널(10)이 발광다이오드 패널인 경우, 서로 마주하는 제 1 기판(12) 및 제 2 기판(14)을 포함하고, 제 1 및 제 2 기판(12, 14) 사이에는 표시소자(미도시)가 형성된다.

즉, 표시부(22)에는 서로 마주하는 제 1 전극 및 제 2 전극과, 제 1 및 제 2 전극 사이에 위치하는 유기 발광층이 형성되고, 회로부(24)에는 스위칭 박막 트랜지스터, 구동 박막트랜지스터, 스토리지 캐패시터를 포함하는 구동 소자가 형성될 수 있다.

스위칭 박막트랜지스터에 게이트신호가 인가되면 스위칭 박막트랜지스터가 온(on) 되고, 데이터신호가 스위칭 박막트랜지스터를 통해 구동 박막트랜지스터의 게이트전극과 스토리지 캐패시터의 일 전극으로 인가된다. 스토리지 캐패시터는 데이터 신호에 대응되는 전하를 일 프레임(frame) 동안 유지하여 발광다이오드를 흐르는 전류의 양을 일정하게 하고 발광다이오드가 표시하는 계조를 일정하게 유지시키는 역할을 한다.

구동 박막트랜지스터를 통해 발광다이오드의 제 1 전극에 전압이 인가되면, 정공과 전자가 제 1 및 제 2 전극으로부터 유기발광층으로 각각 주입되고 발광다이오드가 발광하여 영상을 표시하게 된다.

광투과 가변 패널(30)은, 서로 마주하는 제 3 및 제 4 기판(32, 34)과, 상기 제 3 및 제 4 기판(32, 34) 사이에 위치하는 전해질층(36)과, 상기 제 3 기판(32)과 상기 전해질층(36) 사이에 위치하는 전기 변색 입자(38)를 포함한다.

도시하지 않았으나, 상기 제 3 기판(32)의 내측면 상에는 제 1 투명 전극이 형성되고, 상기 제 4 기판(34)의 내측면 상에는 제 2 투명 전극과 카운터 전극이 형성된다.

예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 투명 전극에 전압이 인가되지 않은 상태에서, 상기 전기 변색 입자(38)는 투명한 상태를 가져 상기 광투과 가변 패널(30)은 투과 상태를 갖는다. 한편, 상기 제 1 및 제 2 투명 전극에 전압이 인가되면, 상기 전기 변색 입자(38)가 변색되어, 상기 광투과 가변 패널(30)은 차광 상태를 갖는다.

즉, 광투과 가변 패널(30)은 전압의 인가에 따라 투과모드와 차광모드를 갖게 된다.

따라서, 투명부(26)에서의 빛 투과를 선택적으로 조절할 수 있다.

그런데, 상기 광투과 가변 패널(30)이 높은 차광도(light-blocking degree)를 갖더라도 차광 모드에서도 배경 영상이 투명부(26)를 통해 보여지게 된다. 즉, 차광 모드에서 상비침 문제가 발생하고 있다.

본 발명은, 광투과 가변 패널의 차광 모드에서 배경 영상이 보여지는 문제를 해결하고자 한다. 즉, 광투과 가변 패널의 차폐도(shielding degree)을 높이고자 한다.

위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명의 광투과 가변 패널은 온도의존 차폐 입자(temperature-dependent shielding particle)를 포함한다.

즉, 상기 온도의존 차폐 입자는 제 1 온도에서 제 1 헤이즈 값을 갖고, 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에서 상기 제 1 헤이즈 값보다 큰 제 2 헤이즈 값을 갖는다.

상기 온도의존 차폐 입자는 알킬페놀 에톡실레이트 수용액의 코어와 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함할 수 있다.

상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판에 전압이 인가되지 않은 상태에서 제 1 헤이즈 값을 갖고, 상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판에 전압이 인가되지 않은 상태에서 상기 제 1 헤이즈 값보다 큰 제 2 헤이즈 값을 가질 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 광투과 가변 패널을 포함하는 표시장치를 제공한다.

본 발명의 본 발명의 광투과 가변 패널은 온도의존 차폐 입자를 포함하여, 투과 모드에서의 투과도가 유지되면서 차광 모드에서의 차폐도가 증가된다.

즉, 상기 온도 온도의존 차폐 입자는 저온에서 투명 상태를 갖고, 온도 상승에 따라 헤이즈 값이 증가하기 때문에, 차광 모드에서 광투과 가변 패널의 차폐도가 증가한다.

따라서, 차광 모드에서 배경 영상이 표시되지 않고 명암비가 향상된 표시장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 온도의존 차폐 입자는 별도의 전압 인가 없이 광투과 가변 패널 및/또는 표시패널의 구동에 따른 열에 의해 헤이즈 값이 조절될 수 있기 때문에, 소비 전력의 상승 없이 명암비가 향상된 표시장치를 제공할 수 있다.

도 1은 종래 광투과 가변 패널을 포함하는 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도의존 차폐 입자를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광투과 가변 패널의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 광투과 가변 패널에서 온도에 따른 헤이즈 값을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광투과 가변 패널을 포함하는 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5의 표시패널의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 표시장치에서 구동 시간에 따른 헤이즈 값을 보여주는 그래프이다.

본 발명은, 서로 마주하는 하부 전극 기판 및 상부 전극 기판과, 상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판 사이에 위치하는 전해질층과, 상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판 사이에 위치하는 온도의존 차폐 입자와, 상기 하부 전극 기판과 상기 전해질층 사이에 위치하는 전기 변색 입자를 포함하는 광투과 가변 패널을 제공한다.

본 발명의 광투과 가변 패널에 있어서, 상기 온도의존 차폐 입자는 알킬페놀 에톡실레이트 수용액의 코어와 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함할 수 있다.

본 발명의 광투과 가변 패널에 있어서, 상기 온도의존 차폐 입자는 상기 전해질층 내에 분산되어 있을 수 있다.

본 발명의 광투과 가변 패널에 있어서, 제 1 온도에서 제 1 헤이즈 값을 갖고, 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에서 상기 제 1 헤이즈 값보다 큰 제 2 헤이즈 값을 가질 수 있다.

본 발명의 광투과 가변 패널에 있어서, 상기 제 2 온도는 40℃ 이상일 수 있다.

본 발명의 광투과 가변 패널에 있어서, 상기 제 2 헤이즈 값은 상기 제 1 헤이즈 값의 10배 이상일 수 있다.

본 발명의 광투과 가변 패널에 있어서, 상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판에 전압이 인가되지 않은 상태에서 제 1 헤이즈 값을 갖고, 상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판에 전압이 인가되지 않은 상태에서 상기 제 1 헤이즈 값보다 큰 제 2 헤이즈 값을 가질 수 있다.

본 발명의 광투과 가변 패널에 있어서, 상기 하부 전극 기판은 제 1 기판과, 제 1 투명 전극을 포함하고, 상기 상부 전극 기판은 제 2 기판과, 제 2 투명 전극과, 카운터 전극을 포함할 수 있다.

다른 관점에서, 본 발명은, 전술한 광투과 가변 패널과, 상기 광투과 가변 패널의 일측에 위치하며 표시부와 투명부를 포함하는 표시패널을 포함하는 표시장치를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도의존 차폐 입자를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 온도의존 차폐 입자(temperature-dependent shielding particle, 100)는 코어(110)와 코어(110)를 감싸는 쉘(120)을 포함한다.

상기 코어(110)는 알킬페놀 에톡실레이트(alkylphenol ethoxylate) 수용액으로 이루어진다. 즉, 상기 코어(110)는 알킬페놀 에톡실레이트 화합물(112)이 물에 용해되어 형성된다.

상기 알킬페놀 에톡실레이트 화합물(112)은 하기 화학식1로 표시되고, R은 C1~C30의 알킬일 수 있고, n은 1~22의 정수일 수 있다.

[화학식1]

예를 들어, 알킬페놀 에톡실레이트 화합물(112)은 노닐페놀 에톡실레이트(nonylphenol ethoxylate) 또는 옥틸페놀 에톡실레이트(octylphenol ethoxylate)일 수 있다.

상기 쉘(120)은 고분자로 이루어지며, 알킬페놀 에톡실레이트(alkylphenol ethoxylate) 수용액의 코어(110)를 보호한다.

예를 들어, 상기 쉘(120)은 polystryrene, polyurethane, polyamide, poly(methyl methacrylate) (PMMA), polyethyene, poly(vinyl alcohol)로부터 선택되거나 이들의 공중합체로부터 선택될 수 있다.

상기 온도의존 차폐 입자(100)는 제 1 온도(약 40℃ 이하)에서 제 1 헤이즈 값을 갖고 상기 제 1 온도보다 큰 제 2 온도에서 상기 제 1 헤이즈 값보다 큰 제 2 헤이즈 값을 갖는다. 즉, 상기 온도의존 차폐 입자(100)는 상기 제 1 온도에서 투명하고 상기 제 2 온도에서 차폐 특성을 갖는다.

보다 구체적으로, 알킬페놀 에톡실레이트 화합물(112)은 수용성을 가지기 때문에, 제 1 온도에서 알킬페놀 에톡실레이트 수용액인 코어(110)는 투명한 상태를 갖는다. 그러나, 온도가 증가하면, 알킬페놀 에톡실레이트 화합물(112) 분자 간 수소결합이 파괴되어 물과의 친화력을 잃게 된다. 따라서, 제 2 온도 조건에서 상기 코어(110)는 뿌옇게 변한다.

다시 말해, 상기 온도의존 차폐 입자(100)는 제 2 온도 조건에서 높은 헤이즈 값을 가져 차폐 특성이 발생한다. 예를 들어, 제 2 온도는 40℃ 이상일 수 있다.

상기 온도의존 차폐 입자(100)의 헤이즈 값 변화 온도는 화학식1의 R과 n에 따라 달라진다.

여기서, 헤이즈 변화 온도는 온도에 따른 헤이즈 값 그래프에서 헤이즈 값이 증가하는 변곡점이고, 헤이즈 변화 온도 이상에서는 헤이즈 값이 서서히 증가하거나 일정하게 유지된다.

예를 들어, 노닐페놀 에톡실레이트(n=4) 수용액 코어(110)를 포함하는 온도의존 차폐 입자(100)에서, 약 40℃에서 헤이즈 값이 크게 증가하며 약 45℃ 이상의 온도에서는 헤이즈 값이 실질적으로 유지될 수 있다.

상기 온도의존 차폐 입자(100)는 약 80~140nm의 크기를 가질 수 있다. 상기 온도의존 차폐 입자(100)의 크기가 80nm보다 작아지면, 차폐 특성을 구현하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 온도의존 차폐 입자(100)의 크기가 80nm보다 커지면, 산란 현상이 발생하여 투과 모드에서의 투과율이 저하될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 온도의존 차폐 입자(100)는 온도 증가에 따라 차폐 특성을 가지며, 광투과 가변 패널에 이용되어 차광 모드에서의 차폐도를 높일 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광투과 가변 패널의 개략적인 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광투과 가변 패널(200)은, 하부 전극 기판(210)과, 상기 하부 전극 기판(210)과 마주하는 상부 전극 기판(220)과, 상기 하부 전극 기판(210)과 상기 상부 전극 기판(210) 사이에 위치하는 전해질층(230)과, 상기 전해질층(230)에 분산되어 있는 온도의존 차폐 입자(100)와, 상기 하부 전극 기판(210)과 상기 전해질층(230) 사이에 위치하는 전기 변색 입자(240)를 포함한다.

상기 하부 전극 기판(210)은 제 1 기판(212)과, 상기 제 1 기판(212)의 내측면에 형성되는 제 1 투명 전극(214)을 포함한다. 또한, 상기 상부 전극 기판(220)은 제 2 기판(222)과, 상기 제 2 기판(222)의 내측면에 순차 적층된 제 2 투명 전극(224)과 카운터 전극(226)을 포함한다.

상기 제 1 기판(212)과 상기 제 2 기판(222) 각각은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 기판(212)과 상기 제 2 기판(222) 각각은 polyethylene terephthalate (PET) 또는 polyethylene naphthalate (PEN)으로 이루어질 수 있다.

상기 제 1 투명 전극(214)과 상기 제 2 투명 전극(224) 각각은 투명 도전성 물질로 이루어진다. 예를 들어, 상기 제 1 투명 전극(214)과 상기 제 2 투명 전극(224) 각각은 인듐-틴-옥사이드 (indium-tin-oxide, ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)로 이루어질 수 있다.

본 발명의 광투과 가변 패널(200)은 투과 모드에서 높은 투과도를 가져야 하기 때문에 상기 제 1 투명 전극(214)과 상기 제 2 투명 전극(224) 각각이 투명 도전성 물질로 형성된다. 이와 달리, 상기 제 1 투명 전극(214)과 상기 제 2 투명 전극(224) 각각이 알루미늄과 같은 저저항 금속 물질로 형성하는 경우 빛이 투과될 수 있도록 얇은 두께를 가질 수 있다.

상기 카운터 전극(226)은 전기 변색 입자(240)에서의 산화-환원 반응이 원활하게 일어나도록 하기 위해 형성된다. 예를 들어, 상기 카운터 전극(226)은 PEDOT, 페로센 화합물, 트리페닐 아민, 다이페닐 아민, 페녹사진계 고분자와 같은 도전성 고분자 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

상기 전해질층(230)은 이온 전도체인 이온성 염과, 가소제와, 고분자 바인더를 포함하는 고체 전해질일 수 있다. 예를 들어, 이온성 염은 리튬(Li) 염일 수 있다.

상기 전기 변색 입자(240)는 상기 제 1 투명 전극(214) 상에 형성된다. 즉, 상기 전기 변색 입자(240)는 상기 제 1 투명 전극(214) 및 상기 전해질층(230)과 접촉하며 위치한다.

상기 전기 변색 입자(240)는 투명 도전성 산화물(transparent conductive oxide)로 이루어지는 코어와, 상기 코어를 감싸며 전기 변색 물질로 이루어지는 쉘을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 투명 도전성 산화물은 In₂O₃, SnO₂, ZnO, ITO, ATO, IZO, TiO₂ 중에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 쉘은 전압에 따라 광 흡수 정도를 달리하여, 전기 변색 입자(240)가 투명 또는 차광 특성을 갖게 한다. 예를 들어, 상기 전기 변색 물질은 비올로겐 유도체일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 하부 전극 기판(210)과 상기 상부 전극 기판(220)에 전압이 인가되면, 상기 전기 변색 입자(240)는 투명한 상태를 가져 상기 광투과 가변 패널(200)은 투과 상태(투과 모드)를 갖는다. 한편, 상기 하부 전극 기판(210)과 상기 상부 전극 기판(220)에 전압이 인가되면, 상기 전기 변색 입자(240)가 변색되어, 상기 광투과 가변 패널(200)은 차광 상태(차광 모드)를 갖는다.

즉, 광투과 가변 패널(200)은 전압의 인가에 따라 투과모드와 차광모드를 갖게 된다.

상기 온도의존 차폐 입자(100)는 상기 전해질층(230) 내에 위치하며 온도에 따라 헤이즈 값을 달리한다.

즉, 도 2를 통해 설명한 바와 같이, 상기 온도의존 차폐 입자(100)는 알킬페놀 에톡실레이트(alkylphenol ethoxylate) 수용액으로 이루어진 코어(110)와 상기 코어(110)를 감싸는 쉘(120)로 이루어진다.

상기 광투과 가변 패널(200)이 투과 모드인 경우, 상기 온도의존 차폐 입자(100)는 제 1 헤이즈 값을 가져 투명 상태를 갖는다. 한편, 상기 광투과 가변 패널(200)이 차광 모드인 경우, 상기 온도의존 차폐 입자(100)는 상기 제 1 헤이즈 값보다 큰 제 2 헤이즈 값을 갖는다.

즉, 상기 광투과 가변 패널(200)에 전압이 인가되지 않는 오프 상태에서 상기 광투과 가변 패널(200)에는 열이 발생하지 않기 때문에, 상기 광투과 가변 패널(200)은 제 1 온도 상태를 갖고 이에 따라 상기 온도의존 차폐 입자(100)는 투명 상태가 된다. 따라서, 상기 광투과 가변 패널(200)의 투과도는 유지된다.

한편, 상기 광투과 가변 패널(200)에 전압이 인가되는 온 상태에서 상기 광투과 가변 패널(200)에는 열이 발생하기 때문에, 상기 광투과 가변 패널(200)은 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도 상태를 갖고 이에 따라 상기 온도의존 차폐 입자(100)의 헤이즈 값이 증가한다. 따라서, 상기 광투과 가변 패널(200)의 차폐도가 증가한다.

다시 말해, 상기 하부 전극 기판(210)과 상기 상부 전극 기판(220)에 전압이 인가되지 않은 상태에서 광투과 가변 패널(200)은 제 1 헤이즈 값을 갖고, 상기 하부 전극 기판(210)과 상기 상부 전극 기판(220)에 전압이 인가된 상태에서 광투과 가변 패널(200)은 상기 제 1 헤이즈 값보다 큰 제 2 헤이즈 값을 갖는다.

따라서, 차광 모드에서 배경 영상이 보여지는 문제가 해결된다.

또한, 별도의 전압 인가 없이 상기 온도의존 차폐 입자(100)의 헤이즈 값이 조절된다. 따라서, 소비 전력의 증가 없이 광투과 가변 패널(200)의 차폐도를 증가시킬 수 있다.

상기 온도의존 차폐 입자(100)는 전해질층(230)에 대하여 약 1~30 wt%로 첨가될 수 있다. 상기 온도의존 차폐 입자(100)가 1 wt%보다 작은 경우 온도의존 차폐 입자(100)에 의한 차폐도 증가 효과를 얻기 힘들 수 있다. 한편, 상기 온도의존 차폐 입자(100)가 30 wt%보다 큰 경우, 전해질층(230)의 특성이 저하될 수 있다. 바람직하게는, 상기 온도의존 차폐 입자(100)는 전해질층(230)에 대하여 약 5%의 중량비를 가질 수 있다.

상기 온도의존 차폐 입자(100)가 전해질층(230) 내에 분산됨으로써, 상기 온도의존 차폐 입자(100)의 손상이 방지된다. 상기 온도의존 차폐 입자(100)의 코어(110)는 수용액 상태이므로, 쉘(120)이 손상되면 코어(110)의 누설 문제가 발생할 수 있는데, 광투과 가변 패널(200)에서 비교적 두꺼운 전해질층(230)에 의해 온도의존 차폐 입자(100)가 보호되어 전술한 문제를 방지할 수 있다.

이와 달리, 상기 온도의존 차폐 입자(100)는 상기 전해질층(230)과 분리되어 위치할 수 있다. 즉, 상기 온도의존 차폐 입자(100)는 별도의 층으로 상기 카운터 전극(226)과 상기 전해질층(230) 사이 또는 상기 제 1 투명 전극(214)과 상기 전해질층(230) 사이에 위치할 수도 있다.

다시 말해, 상기 온도의존 차폐 입자(100)는 상기 하부 전극 기판(210)과 상기 상부 전극 기판(220) 사이에 위치할 수 있다.

광투과 가변 패널의 제작

1. 실험예

(1) 온도의존 차폐 입자의 합성

유상(organic phase, oil phase) 용액으로 polystyrene(물질2)을 녹인 디클로로메탄(dichloromethane), 수상(aqueous phase, water phase) 용액으로 5mol의 nonyl phenol ethoxylate(물질1) 수용액, 유상 용액에 대하여 0.4%(wt/v)의 sodium lauryl sulfate(유화제(emulsifier))를 8000 rpm에서 10min간 교반 하였다. (유상 용액:수상 용액=1:12(부피비) 이후, 40℃로 승온하여 강하게 교반하여 디클로로메탄을 제거함으로써, 코어-쉘 형태의 온도의존 차폐 입자를 얻었다.

(2) 고체전해질층 제조

리튬비스마이드(LiTFSi, 1.5M)가 함유된 프로필렌 카보네이트 용액과 polyethylene glycol monoacrylate, polyethylene glycol dimethacylate(질량비 6:3:1)의 혼합 용액에 광개시제(혼합물에 대하여 0.3~1%의 질량비)를 넣고, 합성된 온도의존 차폐 입자를 분산시켜 고체전해질층을 제조하였다.

(3) 광투과 가변 패널의 제작

하부 전극 기판 상에 전기 변색 입자를 코팅하고, 온도의존 차폐 입자가 분산되어 있는 고체전해질층을 개재하여 하부 전극 기판과 상부 전극 기판을 합착하였다.

2. 비교예

온도의존 차폐 입자를 제외하고, 실험예에서와 동일하게 광투과 가변 패널을 제작하였다.

온도에 따른 광투과 가변 패널의 헤이즈 값을 측정하여 표2 및 도 4에 기재하였다.

표2 및 도 4에서 보여지는 바와 같이, 약 40℃ 이하의 제 1 온도 조건에서 광투과 가변 패널은 낮은 헤이즈 값(4% 이하)을 가지나, 제 1 온도 조건보다 높은 제 2 온도 조건에서 광투과 가변 패널은 높은 헤이즈 값(45% 이상)을 갖는다.

따라서, 광투과 가변 패널이 비교적 높은 온도 조건을 갖는 경우, 광투과 가변 패널은 투과 모드에서 높은 차폐도를 갖는다.

본 발명의 광투과 가변 패널은, 40℃ 이하의 제 1 온도 범위에서 제 1 헤이즈 값을 갖고, 40℃를 초과하는 제 2 온도 범위(예를 들어, 40~100℃)에서 제 1 헤이즈 값보다 10~30배 이상 큰 제 2 헤이즈 값을 가질 수 있다.

바람직하게는, 광투과 가변 패널은, 42℃ 이상의 제 2 온도에서 제 1 헤이즈 값보다 10배 이상 큰 제 2 헤이즈 값을 가질 수 있다. 또한, 제 2 온도는 42~100℃일 수 있고, 제 2 헤이즈 값은 제 1 헤이즈 값의 10~20배일 수 있다.

한편, 상기 제 2 온도가 광투과 가변 패널(200)의 구동에 의한 온도보다 높은 경우, 상기 광투과 가변 패널(200)은 열 발생 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광투과 가변 패널을 포함하는 표시장치의 개략적인 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 디스플레이장치(300)는 투명 표시패널(310)과, 상기 투명 표시패널(310)의 일측에 위치하는 광투과 가변 패널(200)을 포함한다.

상기 투명 표시패널(310)은 다수의 화소를 포함하고, 각각의 화소는 표시부(312)와, 회로부(314) 및 투명부(316)를 포함한다. 상기 표시부(312)는 상기 회로부(314)를 통해 공급되는 전압 또는 신호에 의해 구동되어 영상을 표시한다. 상기 투명 표시패널(310)은 액정패널 또는 발광다이오드 패널일 수 있다.

투명 표시패널(310)이 발광다이오드 패널인 경우에 대하여 간략히 설명한다.

도 5의 표시패널의 개략적인 단면도인 도 6을 참조하면, 투명 표시패널(310)은, 서로 마주하는 제 3 기판(401) 및 제 4 기판(402)을 포함하고, 상기 제 3 및 제 4 기판(401, 402) 사이에는 표시소자(미도시)가 형성되며, 상기 표시소자는 발광다이오드(D)이다.

상기 제 3 기판(401)과 상기 제 4 기판(402) 각각은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 기판(401)과 상기 제 4 기판(402) 각각은 폴리이미드로 이루어질 수 있다.

상기 제 3 기판(401) 상에는 서로 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(미도시)이 형성되고, 상기 게이트 배선(미도시) 또는 상기 데이터 배선(미도시)과 평행하게 이격하는 전원배선(미도시)이 형성된다. 상기 표시부(312), 상기 구동부(314) 및 상기 투명부(316)는 각 화소영역(P)에 정의된다.

상기 게이트 배선(미도시)과 상기 데이터 배선(미도시)의 교차지점에는 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 각 화소 영역(P)에 형성된다.

또한, 상기 스위칭 박막트랜지스터(미도시) 및 상기 전원배선(미도시)에 연결되며, 상기 스위칭 박막트랜지스터와 상기 전원배선에 연결되는 구동 박막트랜지스터(DTr)가 형성된다.

상기 구동 박막트랜지스터(DTr)는, 반도체층(410)과, 게이트 전극(420)과, 소스 전극 및 드레인 전극(431, 433)을 포함한다. 상기 스위칭 박막트랜지스터는, 이와 같은 구동 박막트랜지스터(DTr)와 유사한 구조를 갖게 될 수 있다.

상기 반도체층(410)은, 채널영역(CR)과 채널영역(CR) 양측에 위치하는 소스영역 및 드레인영역(SR, DR)을 포함한다. 이와 같은 상기 반도체층(410)은 다결정실리콘으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 반도체층(410)과 상기 제 3 기판(401) 사이에는 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있다.

상기 반도체층(410) 상에는, 게이트 절연막(415)이 형성된다. 상기 게이트 절연막(415)은 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 게이트 절연막(415) 상에는, 채널영역(CR)에 대응하여 게이트 전극(420)이 형성된다. 상기 게이트 전극(420)은 구리, 알루미늄과 같은 저저항 금속물질로 이루어질 수 있다.

상기 게이트 전극(420) 상에는 층간 절연막(425)이 형성된다. 상기 층간 절연막(225)과 상기 게이트 절연막(415)에는, 상기 소스영역(SR)과 상기 드레인영역(DR) 각각을 노출하는 반도체 콘택홀(435)이 형성될 수 있다. 상기 층간 절연막(425)은 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.

상기 층간 절연막(425) 상에는, 소스 전극 및 드레인 전극(431, 433)이 형성된다. 상기 소스 및 드레인 전극(231, 233)은, 대응되는 반도체 콘택홀(235)을 통해, 상기 반도체층(410)의 소스 영역 및 드레인 영역(SR, DR)과 각각 접촉하게 된다.

상기 소스 및 드레인 전극(431, 433) 상에는 보호층(440)이 형성될 수 있다. 상기 보호층(440)은 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질 또는 포토아크릴과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있다. 상기 보호층(440)에는 드레인 전극(433)을 노출하는 드레인 콘택홀(441)이 형성된다.

발광다이오드(D)는 상기 보호층(440) 상에 위치하며 상기 드레인 콘택홀(441)을 통해 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)와 전기적으로 연결된다.

도 6에서, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)는 상기 반도체층(410)의 상부에 상기 게이트 전극(420), 상기 소스 전극(431) 및 상기 드레인 전극(433)이 위치하는 코플라나(coplanar) 구조를 가진다.

이와 달리, 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)는 반도체층의 하부에 게이트 전극이 위치하고 반도체층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극이 위치하는 역 스태거드(inverted staggered) 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 반도체층은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있다.

또한, 도시하지 않았으나, 각 화소영역(P)에는 스토리지 캐패시터가 형성된다.

상기 발광다이오드(D)는, 제 1 및 제 2 전극(451, 453)과, 상기 제 1 및 제 2 전극(451, 453) 사이에 형성된 유기발광층(452)을 포함할 수 있다.

상기 제 1 및 제 2 전극(451, 453)은 투명한 특성을 갖도록 구성된다. 예를 들어, 상기 제 1 및 제 2 전극(451, 453) 각각은 ITO, IZO, GZO, IGZO와 같은 투명 도전성물질로 형성될 수 있다.

한편, 상기 제 1 전극(251)은 일함수 값이 비교적 큰 투명 도전성 물질로 이루어져 양극 역할을 하고, 상기 제 2 전극(453)은 일함수 값이 비교적 작은 금속 물질, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어져 음극 역할을 할 수 있다.

상기 제 1 전극(451)은 상기 드레인 콘택홀(441)을 통해 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 상기 드레인 전극(433)과 연결되며 화소영역(P) 단위로 패터닝된다. 상기 제 2 전극(453)은 표시패널(도 5의 310)의 전체 화소영역(P)에 대응하여 일체로 형성될 수 있다.

한편, 상기 제 1 전극(451) 상에는, 화소영역(P) 마다 개구부를 갖는 뱅크(460)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 뱅크(460)는 상기 제 1 전극(451)의 가장자리를 덮으며 서로 이웃하는 화소영역(P)을 구분하는 역할을 하게 된다.

상기 뱅크(460)의 개구부에 대응하여 유기발광층(452)이 화소영역(P) 마다 형성된다. 상기 유기발광층(452)은 상기 제 1 및 제 2 전극(451, 453)으로부터 공급되는 정공과 전자의 결합에 의해 빛을 발광하는 기능을 하게 된다.

상기 유기발광층(452)은 발광물질층을 포함할 수 있다. 한편, 발광 효율을 높이기 위해, 상기 유기발광층(452)은 다층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 유기발광층은 발광물질층 외에 정공주입층, 정공수송층, 전자주입층, 전자수송층을 더 포함할 수 있다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 발광다이오드(D)는, 구동 박막트랜지스터(DTr)의 게이트 전극(420)에 인가된 신호에 따라 대응되는 휘도의 빛을 발생시키게 된다.

또한, 상기 제 4 기판(402)는 인캡슐레이션 기판으로, 구동 박막트랜지스터(DTr)를 덮는다. 도시하지 않았으나, 제 4 기판(402)과 구동 박막트랜지스터(DTr) 사이에는 수분 등의 침투를 방지하기 위한 베리어층이 형성될 수 있다.

한편, 상기 제 4 기판(402)는 제 1 무기층, 유기층 및 제 2 무기층이 적층된 구조를 가질 수도 있다.

도 6에서, 구동 박막트랜지스터(DTr) 등 구동 소자가 형성된 영역이 구동부(도 5의 314)에 대응되고, 발광다이오드(D)가 형성된 영역이 표시부(도 5의 312)에 대응된다. 한편, 투명부(도 5의 316)에는 구동소자와 표시소자가 형성되지 않고 빛이 투과된다. 또한, 표시부(312)와 구동부(314)는 서로 중첩된 영역일 수 있다.

도 3과 도 5를 참조하면, 광투과 가변 패널(200)은, 하부 전극 기판(210)과, 상기 하부 전극 기판(210)과 마주하는 상부 전극 기판(220)과, 상기 하부 전극 기판(210)과 상기 상부 전극 기판(210) 사이에 위치하는 전해질층(230)과, 상기 전해질층(230)에 분산되어 있는 온도의존 차폐 입자(100)와, 상기 하부 전극 기판(210)과 상기 전해질층(230) 사이에 위치하는 전기 변색 입자(240)를 포함한다.

또한, 상기 하부 전극 기판(210)은 제 1 기판(212)과, 상기 제 1 기판(212)의 내측면에 형성되는 제 1 투명 전극(214)을 포함한다. 또한, 상기 상부 전극 기판(220)은 제 2 기판(222)과, 상기 제 2 기판(222)의 내측면에 순차 적층된 제 2 투명 전극(224)과 카운터 전극(226)을 포함한다.

본 발명에서는, 상기 온도의존 차폐 입자(100)에 의해 광투과 가변 패널(200)의 차폐도가 향상되고, 이에 따라 광투과 가변 패널(200)을 포함하는 표시장치(300)의 명암비와 같은 표시 품질이 향상된다.

즉, 종래 광투과 가변 패널을 포함하는 표시장치의 경우, 차광 모드에서도 배경 영상이 투명부를 통해 보여지는 문제가 발생한다.

그러나, 본 발명에서는, 광투과 가변 패널(200)이 구동되어 차광 모드를 갖는 경우, 상기 온도의존 차폐 입자(100)의 헤이즈 값이 증가하여 광투과 가변 패널(200)의 차폐도가 향상되기 때문에 배경 화면이 보여지지 않는다.

또한, 광투과 가변 패널(200) 및/또는 표시패널(310)의 구동에 의해 발생되는 열에 의해 온도의존 차폐 입자(100)의 헤이즈 값이 증가하기 때문에, 구동 전압 증가 없이 표시장치(300)의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

실험예의 광투과 가변 패널을 포함하는 표시장치를 제작하고, 구동 시간에 따른 광투과 가변 패널의 헤이즈 값을 측정하여 표3 및 도 7에 도시하였다.

표3 및 도 7에서 보여지는 바와 같이, 표시장치가 구동됨에 따라 헤이즈 값이 증가한다. 즉, 표시장치의 구동에 따라 발생되는 열에 의해 온도의존 차폐 입자의 헤이즈 값이 증가한다.

실험예와 실험예의 광투과 가변 패널을 포함하는 표시장치를 제작하고, 온도에 따른 표시장치의 색좌표를 표4에 기재하였다.

표4에서 보여지는 바와 같이, 온도의존 차폐 입자에 의해 표시장치의 색좌표에는 변화가 없다. 즉, 온도의존 차폐 입자의 추가에 의해 표시 품질 저하 문제는 발생하지 않는다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 온도의존 차폐 입자 110: 코어
112: 알킬페놀 에톡실레이트 화합물 120: 쉘
200: 광투과 가변 패널 210, 220: 전극 기판
214, 224: 투명 전극 226: 카운터 전극
230: 전해질층 240: 전기 변색 입자
300: 디스플레이장치 310: 표시패널

Claims (11)

1. 서로 마주하는 하부 전극 기판 및 상부 전극 기판과;
   상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판 사이에 위치하는 전해질층과;
   상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판 사이에 위치하는 온도의존 차폐 입자와;
   상기 하부 전극 기판과 상기 전해질층 사이에 위치하는 전기 변색 입자를 포함하고,
   상기 온도의존 차폐 입자는 알킬페놀 에톡실레이트 수용액의 코어와 상기 코어를 감싸는 쉘을 포함하는 광투과 가변 패널.
   
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 온도의존 차폐 입자는 상기 전해질층 내에 분산되어 있는 광투과 가변 패널.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 온도의존 차폐 입자는, 제 1 온도에서 제 1 헤이즈 값을 갖고, 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에서 상기 제 1 헤이즈 값보다 큰 제 2 헤이즈 값을 갖는 광투과 가변 패널.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 2 온도는 40℃ 이상인 광투과 가변 패널.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 2 헤이즈 값은 상기 제 1 헤이즈 값의 10배 이상인 광투과 가변 패널.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 온도의존 차폐 입자는, 상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판에 전압이 인가되지 않은 상태에서 제 1 헤이즈 값을 갖고, 상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판에 전압이 인가된 상태에서 상기 제 1 헤이즈 값보다 큰 제 2 헤이즈 값을 갖는 광투과 가변 패널.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 2 헤이즈 값은 상기 제 1 헤이즈 값의 10배 이상인 광투과 가변 패널.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 하부 전극 기판은 제 1 기판과, 제 1 투명 전극을 포함하고, 상기 상부 전극 기판은 제 2 기판과, 제 2 투명 전극과, 카운터 전극을 포함하는 광투과 가변 패널.
   
10. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 광투과 가변 패널과;
    상기 광투과 가변 패널의 일측에 위치하며 표시부와 투명부를 포함하는 표시패널
    을 포함하는 표시장치.
    
11. 서로 마주하는 하부 전극 기판 및 상부 전극 기판과;
    상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판 사이에 위치하는 전해질층과;
    상기 하부 전극 기판과 상기 상부 전극 기판 사이에 위치하는 온도의존 차폐 입자와;
    상기 하부 전극 기판과 상기 전해질층 사이에 위치하는 전기 변색 입자를 포함하고,
    상기 온도의존 차폐 입자는, 제 1 온도에서 제 1 헤이즈 값을 갖고, 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에서 상기 제 1 헤이즈 값보다 큰 제 2 헤이즈 값을 갖는 광투과 가변 패널.
    

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