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KR102374120B1 - 거울 디스플레이 및 그 제조 방법 - Google Patents

거울 디스플레이 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR102374120B1
KR102374120B1 KR1020150134817A KR20150134817A KR102374120B1 KR 102374120 B1 KR102374120 B1 KR 102374120B1 KR 1020150134817 A KR1020150134817 A KR 1020150134817A KR 20150134817 A KR20150134817 A KR 20150134817A KR 102374120 B1 KR102374120 B1 KR 102374120B1
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Abstract

거울 디스플레이 및 그 제조 방법이 개시된다.
개시된 거울 디스플레이는, 적어도 하나의 제1개구를 가지는 제1전극층과, 상기 제1전극층으로부터 이격되게 배치되고, 상기 제1개구와 마주보지 않도록 배치된 적어도 하나의 제2개구를 가지는 제2전극층을 포함하고, 상기 제2전극층이 기판에 구비되고, 제2전극층이 거울 디스플레이로부터의 영상 광이 출사되는 방향에 구비될 수 있다.

Description

거울 디스플레이 및 그 제조 방법{Mirror display and method of manufacturing the same}
예시적인 실시예는 거울 디스플레이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
거울은 외부로부터 입사되는 광을 반사시켜 사용자에게 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 거울은 반사율이라는 광학 특성을 갖는다. 높은 반사율을 갖는 거울은 외부로부터 입사되는 광의 상당 부분을 반사시켜 사용자에게 전달하는데 반해, 상대적으로 낮은 반사율을 갖는 거울은 외부로부터 입사되는 광의 일부만을 반사시켜 사용자에게 전달할 수 있다.
한편, 디스플레이는 다수의 화소들을 가지며, 이 화소들 각각이 특정 파장과 특정 세기의 광을 방출함으로써, 사용자가 디스플레이에 표시되는 영상을 인식할 수 있도록 한다.
이러한 거울과 디스플레이를 결합한 것이 거울 디스플레이다. 거울 디스플레이는 디스플레이가 동작하지 않을 때는 거울로 동작될 수 있다. 또는, 디스플레이와 거울이 같이 동작될 수 있다. 거울 디스플레이의 일 예로 액정 디스플레이에 반사투과형 필름이 결합될 수 있다. 반사투과형 필름은 액정 디스플레이에 의해 표시되는 영상을 투과시켜 사용자가 영상을 볼 수 있도록 하고, 외부에서 입사되는 광을 일부 반사시켜 거울로 기능할 수 있도록 할 수 있다. 하지만, 반사투과형 필름은 액정 디스플레이의 광투과 효율을 저하시킬 수 있다. 또한, 반사투과형 필름은 액정 디스플레이에 의해 형성된 영상을 투과시키는 것과 외부광을 반사시키는 것 사이에 트레이드오프 관계가 있으므로 외부광의 반사율을 높이는데 한계가 있을 수 있다.
예시적인 실시예들은 마이크로 광 스위치를 이용한 거울 디스플레이를 제공한다.
예시적인 실시예들은 간단한 공정에 의해 제조할 수 있는 거울 디스플레이 제조 방법을 제공한다.
예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이는,
광원;
상기 광원으로부터의 광을 안내하는 도광판;
상기 도광판으로부터 이격되게 배치되고, 적어도 하나의 제1개구를 가지는 제1전극층;
상기 도광판과 제1전극층 사이에 구비된 제1스페이서;
상기 제1전극층으로부터 이격되게 배치되고, 상기 제1개구와 마주보지 않도록 배치된 적어도 하나의 제2개구를 가지는 제2전극층; 및
상기 제2전극층에 구비된 기판;을 포함한다.
상기 제1전극층과 제2전극층에 전압이 인가될 때, 제1전극층이 제2전극층을 향해 이동하도록 구성될 수 있다.
상기 제1전극층과 제2전극층에 전압이 인가될 때, 제2전극층이 고정되도록 구성될 수 있다.
상기 제1전극층과 제2전극층에 전압이 인가되면, 상기 제1전극층이 상기 제2개구를 폐쇄하도록 구성될 수 있다.
상기 기판은 투명 재질을 포함할 수 있다.
상기 기판은 글라스 기판을 포함할 수 있다.
상기 제2전극층에 절연층이 구비될 수 있다.
상기 제2 개구를 덮도록 광학 필름이 더 구비될 수 있다.
상기 광학 필름은 광이 상부로 향하도록 하는 확산판 또는 편광판을 포함할 수 있다.
상기 광원은 서로 다른 파장 대역의 광을 조사하는 복수 개의 광원을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 광원은 시간 순차적으로 온-오프 조절되어 컬러 영상을 표시할 수 있다.
상기 거울 디스플레이는, 상기 제1전극층과 제2전극층에 인가되는 전압 인가 시간을 조절하여 광의 투과량을 제어하도록 구성된 영상 신호 입력부를 포함할 수 있다.
상기 기판이 상기 제2개구를 통과하여 광이 출사되는 쪽에 배치될 수 있다.
상기 제2전극층이 70% 이상의 반사율을 가질 수 있다.
상기 제2전극층이 거울 디스플레이의 외부로부터 입사된 광을 반사하도록 구성될 수 있다.
상기 도광판과 제1전극층 사이에 갭이 구비될 수 있다.
상기 제1전극층과 제2전극층 사이에 제2스페이서가 더 구비될 수 있다.
상기 제1전극층이 화소 전극을 포함하고, 제2전극층이 공통 전극을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이의 제조 방법은,
도광판을 구비하는 단계;
기판에 제1전극층을 적층하는 단계;
상기 제1전극층을 에칭하여 적어도 하나의 제1개구를 형성하는 단계;
상기 제1전극층에 이격되게 제2전극층을 형성하는 단계
상기 제2전극층을 에칭하여 적어도 하나의 제2개구를 형성하는 단계;
상기 제2전극층을 상기 도광판과 마주보도록 배치하는 단계; 및
상기 도광판에 상기 제2전극층을 제1스페이서에 의해 결합하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 거울 디스플레이의 제조 방법은,
상기 제1전극층에 제1층을 적층하는 단계;
상기 제1층을 에칭하여 홀을 형성하는 단계;
상기 홀에 스페이서용 물질을 도포하여 제2스페이서를 형성하는 단계; 및
상기 1층에 제2전극층을 적층하는 단계; 및
상기 제1층을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이는 마이크로 광 스위치를 이용하여 광 반사율을 높임으로써 별도의 부품 추가 없이 거울 기능을 할 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이는 마이크로 광 스위치를 이용하여 광 투과 효율을 저하시키지 않고 디스플레이 영상을 표시할 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이는 구조가 간단하여 생산성을 높일 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이 제조 방법은 간단한 공정에 의해 거울 디스플레이를 제조할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이의 일부 단면도를 도시한 것이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이의 마이크로 광 스위치의 일부 절개 사시도를 도시한 것이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이의 마이크로 광 스위치의 온(on) 동작 상태를 도시한 것이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이의 광 스위치 어레이의 온-오프 동작을 나타낸 것이다.
도 6은 도 2에 도시된 거울 디스플레이에 광학 필름과 광 반사층이 더 구비된 예를 도시한 것이다.
도 7은 도 2에 도시된 거울 디스플레이에 점착 방지막이 더 구비된 예를 도시한 것이다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이의 사용 예를 도시한 것이다.
도 9 내지 도 19는 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이의 제조 방법을 나타낸 것이다.
이하, 예시적인 실시예들에 따른 거울 디스플레이 및 그 제조 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "A가 B에 구비된"은 A가 B에 접촉 또는 비접촉식으로 구비되는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이의 개략적인 구성도를 나타낸 것이다.
거울 디스플레이는 광원(10)과, 광원(10)으로부터 조사된 광을 안내하는 도광판(20) 및 도광판(20)으로부터 입사된 광을 차단하거나 투과시키는 마이크로 광 스위치 어레이(SA)를 포함할 수 있다.
광원(10)은 예를 들어, 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode), 또는 LD(Laser Diode) 등을 포함할 수 있다. 도광판(20)은 광원(11)으로부터 조사된 광을 일부는 반사시키고, 일부는 투과시킴으로써 광을 도광판(20)의 일측에서 타측까지 고르게 전달되도록 할 수 있다.
도광판(20)은 예를 들어, 유리나 플라스틱과 같은 투명 재질을 포함할 수 있다. 도광판(20)은 평판형을 가질 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 광의 전달 효율을 높이고, 광 전달 균일도를 높이기 위해 웨지형으로 제작하는 것도 가능하다. 광원(10)은 도광판(20)의 일 측면에 배치되거나, 복수의 측면에 배치될 수 있다.
광 스위치 어레이(SA)는 복수 개의 마이크로 광 스위치(MOS)를 포함할 수 있다. 복수 개의 마이크로 광 스위치(MOS)가 예를 들어, 2차원 메트릭스 구조로 배열될 수 있다. 복수 개의 마이크로 광 스위치(MOS)는 각각 독립적으로 온-오프 구동될 수 있다. 복수 개의 마이크로 광 스위치(MOS)는 전기적으로 독립적 구동이 가능하며, 기계적으로 독립적 운동이 가능할 수 있다. 하나의 마이크로 광 스위치(MOS)는 예를 들어, 거울 디스플레이의 화소(PX) 단위로 구비될 수 있다. 각 화소(PX) 마다 마이크로 광 스위치(MOS)의 온-오프 시간을 조절하여 광의 투과량을 제어할 수 있다. 그럼으로써, 광 스위치 어레이(SA)는 광원(10)으로부터의 광을 각 화소 별로 투과량을 조절하여 영상을 표시할 수 있다. 광원(10)이 복수 파장 대역의 광을 조사하는 경우에는 컬러 영상을 표시할 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 좀더 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 거울 디스플레이의 하나의 화소를 확대한 단면도를 도시한 것이고, 도 3은 마이크로 광 스위치(MOS)의 일부 절개 사시도이다.
광원(10)은 예를 들어, 제1광원(11), 제2광원(12), 제3광원(13)을 포함할 수 있다. 제1광원(11), 제2광원(12) 및 제3광원(13)은 각각 다른 파장 대역의 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 제1광원(11)은 적색광을 조사하고, 제2광원(12)은 녹색광을 조사하고, 제3광원(13)은 청색광을 조사할 수 있다. 제1광원(11), 제2광원(12), 제3광원(13)은 각각 복수 개로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도광판(20)의 일 측면에 제1광원(11), 제2광원(12), 제3광원(13)이 교대로 복수 열 배열될 수 있다. 도 2에서는 제1 내지 제3 광원(11)(12)(13)이 도광판(20)의 두께 방향으로 배열된 예를 도시한 것이다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 도광판의 일 측면의 길이 방향으로 배열될 수 있으며, 각 광원의 휘도나 광 효율 등을 고려하여 개수나 배열 주기 등을 다양하게 변경할 수 있다. 예를 들어, 녹색 광원이 다른 광원에 비해 상대적으로 광효율이 낮으므로 녹색 광원을 다른 광원보다 많은 개수로 배열할 수 있다. 광원(10)이 도광판(20)의 마주보는 양 측면에 배치되는 것도 가능하다.
마이크로 광 스위치(MOS)가 도광판(20)의 출사면(20a) 측에 구비될 수 있다. 여기서, 출사면은 광이 출사되는 면을 나타낼 수 있다. 마이크로 광 스위치(MOS)가 도광판(20)의 출사면(20a)으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 도광판(20)과 마이크로 광 스위치(MOS) 사이에 제1스페이서(33)가 구비될 수 있다. 마이크로 광 스위치(MOS)는 도광판(20)으로부터 이격되게 배치된 제1전극층(30), 제2전극층(40)으로부터 이격되게 배치된 제2전극층(40)을 포함할 수 있다. 제2전극층(40)에 기판(50)이 구비될 수 있다. 제1스페이서(33)는 제1전극층(30)을 지지하고, 제1전극층(30)이 도광판(20)에 접촉되지 않도록 서스팬드(suspend)해 주는 역할을 할 수 있다. 도광판(20)과 제1전극층(30) 사이에 갭(G)이 구비될 수 있다.
제1전극층(30)은 적어도 하나의 제1개구(31)를 포함할 수 있다. 제2전극층(40)은 적어도 하나의 제2개구(42)를 포함할 수 있다. 제1개구(31)와 제2개구(42)는 서로 마주보지 않도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1개구(31)와 제2개구(42)는 도면 상 수평 방향에 대해 지그재그 형태로 중첩되지 않도록 배열될 수 있다. 마이크로 광 스위치(MOS)의 온-오프 동작에 따라 제2개구(42)가 폐쇄되거나 개방될 수 있다. 제1전극층(30)과 제2전극층(40) 사이에 전압을 인가하지 않을 때, 마이크로 광 스위치(MOS)가 오프이고, 마이크로 광 스위치(MOS)의 오프(off)시, 제1개구(31)과 제2개구(42)는 광이 지나가는 통로가 될 수 있다. 제1전극층(30)과 제2전극층(40) 사이에 전압을 인가될 때, 마이크로 광 스위치(MOS)가 온이고, 마이크로 광 스위치(MOS)의 온(on)시, 제2개구(42)가 폐쇄되어 광이 지나갈 수 없을 수 있다.
제1개구(31)와 제2개구(42)는 마이크로 광 스위치(MOS)의 온 동작시 서로 만나지 않도록 하는 범위 내에서 다양한 형상과, 사이즈와, 개수로 구비될 수 있다. 제1개구(31)와 제2개구(42)는 예를 들어, 사각형, 원, 다이아몬드 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 3에서는 제1개구(31)와 제2개구(42)가 직사각형 형상을 가지는 예를 도시한 것이다. 예를 들어, 제1개구(31)가 2X2 배열 구조를 가지고, 제2개구(42)가 3X2 배열 구조를 가질 수 있다.
마이크로 광 스위치(MOS)의 온 동작시 제2개구(42)는 제1전극층(30)에 의해 폐쇄될 수 있다. 예를 들어, 제1전극층(30)의 이웃하는 제1개구(31) 사이의 제1폭(W1)이 제2개구(42)의 제2폭(W2)과 같거나 클 수 있다.
제1전극층(30)과 제2전극층(40)은 예를 들어, 불투명한 도전성 재질로 형성될 수 있다. 불투명한 재질은 광 차단 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1전극층(30)과 제2전극층(40)은 불투명한 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1전극층(30)과 제2전극층(40)은 Ti, Au, Ag, Pt Cu, Al, Ni 및 Cr 으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
제2전극층(40)에 절연층(45)이 더 구비될 수 있다. 절연층(45)은 제1전극층(30)과 제2전극층(40)이 단락되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 제1전극층(30) 및 제2전극층(40)의 일면에 반사층(미도시)이 더 도포될 수 있다. 예를 들어, 제2전극층(40)과 기판(50) 사이에 반사층을 더 구비하여, 외부 광의 반사율을 높일 수 있다.
제1전극층(30)과 제2전극층(40)은 이격되게 배치될 수 있다. 제2전극층(40)을 지지하기 위해, 제1전극층(30)과 제2전극층(40) 사이에 제2스페이서(43)가 구비될 수 있다. 제2스페이서(43)는 제1전극층(30)과 제2전극층(40) 사이의 간격을 유지하도록 하며, 제1전극층(30)이 제2전극층(40)을 향해 이동할 때 제1전극층(30)을 지지해 주는 기능을 할 수 있다. 제2스페이서(43)의 두께는 마이크로 광 스위치(MOS)의 온-오프 스위칭 동작이 원활하게 이루어질 수 있도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극층(30)과 제2전극층(40)이 너무 가까우면, 전압이 인가되지 않는 경우에도 제1전극층(30)과 제2전극층(40)이 접촉되어 마이크로 광 스위치(MOS)가 오작동할 수 있으므로, 이러한 오작동이 일어나지 않도록 적당한 간격이 유지되도록 하는 것이 필요하다. 제2스페이서(43)는 적어도 2개 구비될 수 있으며, 예를 들어, 제1전극층(30)과 제2전극층(40) 사이의 네 모서리에 포스트 형태로 구비될 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 제1전극층(30)과 제2전극층(40) 사이에 측벽 형태로 2개 구비되는 것도 가능하다. 제2 스페이서(43)는 예를 들어, 탄성력이 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 스페이서(43)는 탄성력이 있는 물질로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제2 스페이서(43)는 탄성력이 있는 탄성 중합체로 형성될 수도 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다. 제2 스페이스(43)는 예를 들어, 실리콘, 폴리실록사인(polysiloxanes), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리실리콘-폴리우레탄, 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(ethylene-vinyl acetate copolymer), 페놀릭 나이트릴 고무(phnolic nitrile rubber), 스티렌 부타디엔 고무(syrene butadiene rubber), 폴리에테르-블럭-아미드(polyrther-block-amides), 및 폴리올레핀(polyolefins) 뿐만 아니라 다양한 겔(gels)과 기타 유사한 물질 등을 포함할 수 있다.
제2전극층(40)에 구비된 기판(50)은 예를 들어, 투명 기판일 수 있다. 기판(50)은 예를 들어, 글라스 기판일 수 있다. 기판(50)은 제2개구(42)를 통과하여 광이 출사되는 쪽에 배치될 수 있다.
제1전극층(30)은 매우 얇은 두께, 예를 들어, 수 나노미터에서 수십 나노미터의 두께를 가질 수 있다. 매우 얇은 두께의 제1전극층(30)이 공중에 떠 있고, 후술하는 바와 같이 제1전극층(30)이 마이크로 광 스위치의 온-오프에 따라 이동할 수 있다. 이에 반해, 제2전극층(40)은 기판(50)에 구비되어 있어, 공중에 떠 있는 제1전극층(30)에 비해 평탄도가 상대적으로 높을 수 있다. 평탄도에 따라 광 반사율이 영향을 받을 수 있다. 즉, 같은 재질의 층 중에서, 평탄도가 높은 층이 평탄도가 낮은 층에 비해 상대적으로 반사율이 높을 수 있다. 예를 들어, 제2전극층(40)은 70% 이상의 반사율을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2전극층(40)은 90% 이상의 반사율을 가질 수 있다. 따라서, 제2전극층(40)이 외부에서 들어오는 광을 반사시키는 광 반사율이 제1전극층(30)에 비해 상대적으로 높을 수 있다. 기판(50)에 구비된 제2전극층(40)을 거울 디스플레이의 외측에 배치함으로써 제2전극층(40)이 거울로서 기능할 수 있도록 할 수 있다. 여기서, 거울 디스플레이의 외측은 거울 디스플레이로부터의 영상 광이 출사되는 출사면 측을 나타낼 수 있다.
도광판(20)에 복수 개의 마이크로 광 스위치(MOS)가 어레이 구조로 배열될 수 있다. 복수 개의 마이크로 광 스위치(MOS)는 각각 전기적으로 독립적으로 구동될 수 있다. 그리고, 복수 개의 마이크로 광 스위치(MOS)는 각각 기계적으로 독립적으로 운동할 수 있다. 즉, 각각의 마이크로 광 스위치(MOS) 별로 제1전극층(30)과 제2전극층(40) 사이에 전압을 독립적으로 인가할 수 있다. 마이크로 광 스위치(MOS)는 제1전극층(30)과 제2전극층(40)에 전압을 인가하는 구동 회로부(60)를 포함할 수 있다. 구동 회로부(60)는 수동형 메트릭스(passive matrix) 구조 또는 능동형 메트릭스(active matrix) 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동 회로부(60)가 능동형 메트릭스 구조를 포함하는 경우, 예를 들어 공지의 박막트랜지스터에 의해 각각의 마이크로 광 스위치가 온-오프 구동될 수 있다. 예를 들어, 제1전극층(30)이 거울 디스플레이의 각 화소 단위로 전압이 인가되는 화소 전극이고, 제2전극층(40)이 공통 전극일 수 있다. 또는, 제1전극층(30)이 공통 전극이고, 제2전극층(40)이 화소 전극일 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하여, 거울 디스플레이의 동작을 설명한다.
도 2는 마이크로 광 스위치(MOS)의 오프 동작을 나타낸 것이다. 제1전극층(30)과 제2전극층(40) 사이에 전압이 인가되지 않을 때, 제1전극층(30)과 제2전극층(40)이 이격된 채로 유지되고, 제1개구(31)와 제2개구(32)가 개방될 수 있다. 이때, 광원(10)으로부터 조사된 광이 도광판(20)을 거쳐 제1개구(31)와 제2개구(32)를 통해 출광될 수 있다. 광원(10)에서 조사된 광(LI)은 도광판(20)에 입사되어 일부 광은 도광판(20)의 상부면과 하부면에서 반복적으로 반사되어 광원(10)으로부터 먼 쪽으로 전달될 수 있다. 또 다른 일부 광은 도광판(20)에서 반사되다가 제1개구(31)를 통과해 제2전극층(40)을 향해 나갈 수 있다. 제2전극층(40)에 입사된 광은 반사되어 제1전극층(30)으로 향하고, 제1전극층(30)에서 다시 반사되어 제2개구(42)와 기판(50)을 통해 출사될 수 있다. 제1전극층(30)과 제2전극층(40)이 광 반사 재질로 형성되어 있어 광 스위칭 동작이 가능할 수 있다.
도 4는 마이크로 광 스위치(MOS)의 온 모드를 나타낸 것이다. 제1전극층(30)과 제2전극층(40) 사이에 전압이 인가될 때, 정전인력이 작용하여 제1전극층(30)이 제2전극층(40)을 향해 잡아당겨질 수 있다. 제2전극층(40)은 기판(50)에 고정되어 있고, 제1전극층(30)이 도광판(20)으로부터 이격되어 있으므로, 제1전극층(30)이 제2전극층(40)을 향해 이동할 수 있다. 제1전극층(30)이 제2전극층(40)에 붙을 때, 제2개구(42)가 제1전극층(30)에 의해 폐쇄될 수 있다. 이때, 제2개구(42)가 폐쇄되고, 제2전극층(40)이 불투명한 반사성 재질로 되어 있으므로, 광이 출광될 수 없다.
도 5는 거울 디스플레이의 각 화소(PX) 별로 마이크로 광 스위치 어레이(SA)의 마이크로 광 스위치(MOS)를 온-오프 제어하여 영상을 형성하는 것을 보인 것이다. 한편, 거울 디스플레이는 제1전극층(30)과 제2전극층(40)에 인가되는 전압 인가 시간을 조절하여 광의 투과량을 제어하도록 구성된 영상 신호 입력부(70)를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 영상 신호 입력부(70)에서 각각의 마이크로 광 스위치에 전압을 인가하는 시간을 제어하여 계조(gray scale)를 표현할 수 있다. 그리고, 서로 다른 파장의 광을 조사하는 복수 개의 광원(11)(12)(13)을 시간 순차적으로 조사하면서, 마이크로 광 스위치를 온-오프 조절함으로써 컬러 영상을 표시할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 거울 디스플레이는 컬러 필터 없이 컬러 영상을 표시할 수 있다.
이상은 거울 디스플레이에 의한 영상 표시 동작을 설명한 것이고, 거울 디스플레이는 영상 표시와 함께 거울 역할도 할 수 있다. 도 2를 참조하면, 거울 디스플레이의 외부로부터 입사되는 광(L0, 이하, 외부 광이라고 함)이 기판(50)을 통과해 제2전극층(40)으로 입사될 수 있다. 제2전극층(40)은 불투명하고 반사 특성을 가지는 재질로 형성되어 있으므로, 제2전극층(40)에 입사된 외부 광(L0)은 제2전극층(40)에서 반사되어 외부로 출광될 수 있다. 따라서, 거울 디스플레이는 마이크로 광 스위치의 오프 동작시에 제2전극층(40)에 의해 거울로 동작할 수 있다. 또한, 도 4를 참조하면, 마이크로 광 스위치(MOS)가 온 동작시, 외부 광(LO)이 거울 디스플레이에 입사되면, 외부 광(L0)은 제1전극층(30)과 제2전극층(40)에서 반사되어 외부로 출광될 수 있다. 따라서, 거울 디스플레이는 마이크로 광 스위치의 온 동작시에 제1전극층(30)과 제2전극층(40)에 의해 거울로 동작할 수 있다. 제2전극층(40)이 제1전극층(30)에 비해 상대적으로 반사율이 높을 수 있다. 그러므로, 제2전극층(40)이 주로 거울로서 동작할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 거울 디스플레이는 마이크로 광 스위치의 온-오프 동작에 관계 없이 제2전극층(40)에 의해 거울로 기능할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 거울 디스플레이는 마이크로 광 스위치의 온-오프 동작에 의해 영상을 표시하는 디스플레이로서 동작할 뿐만 아니라, 거울로도 동작할 수 있다. 거울 디스플레이의 마이크로 광 스위치 전체가 온일 때는 디스플레이에서 광이 나오지 않으므로 거울로만 동작할 수도 있다.
외부 광(LO)을 반사시키는 제2전극층(40)이 마이크로 광 스위치의 온-오프 동작시에 기판(50)에 고정되어 있으므로, 외부 광의 반사 특성을 유지할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 거울 디스플레이는 거울로서의 기능을 안정적으로 수행할 수 있다. 또한, 제2전극층(40)은 박막 수준의 매우 얇은 두께를 가지고 있는데, 기판(50)에 안정적으로 부착되어 있어 평탄도가 높은 수준으로 유지될 수 있으므로 높은 반사율을 가질 수 있다. 따라서, 영상을 표시하는 디스플레이의 광 투과 효율을 저하시키지 않으면서도 거울로서의 기능도 향상할 수 있다. 예를 들어, 제2전극층(40)은 대략 70% 이상의 반사율을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2전극층(40)은 대략 90% 이상의 반사율을 가질 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 액정을 사용하지 않고, 마이크로 광 스위치를 사용하여 광 투과율을 제어하므로 액정에 비해 광 효율이 높을 수 있다. 또한, 액정을 사용하여 영상을 표시하는 경우에는 컬러 필터, 반투과성 필름 등과 같이 요구되는 층이 많은데 반해, 본 실시예에서는 컬러 필터도 필요 없고, 거울로서 동작하도록 위해 부가적으로 요구되는 층이 없으므로 액정 디스플레이에 비해 광 효율을 높일 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 거울 디스플레이에 광 반사층(25)과 광학 필름(47)을 더 구비한 예를 도시한 것이다. 광 반사층(25)은 도광판(20)의 하부에 배치될 수 있다. 광 반사층(25)은 도광판(20)의 하부로 빠져나가는 광을 반사시켜 상부 쪽으로 보냄으로써 광 효율을 높일 수 있다.
광학 필름(47)은 예를 들어, 제2개구(42)에 대응하는 위치에 제2개구(42)를 덮도록 구비될 수 있다. 광학 필름(47)은 투명하고, 광의 진행 방향을 변경하여 광이 상부 방향으로 나가도록 할 수 있다. 광학 필름(47)은 예를 들어, 확산판 또는 편광판을 포함할 수 있다.
도 7은 도 2에 도시된 거울 디스플레이에 광 확산층(16), 제1점착 방지층(36) 및 제2점착 방지층(37)을 더 구비한 예를 도시한 것이다.
광 확산층(16)은 도광판(20)의 출사면에 구비될 수 있다. 광 확산층(16)은 도광판(20)으로부터 출사된 광을 확산시켜 광이 상부 쪽으로 향하도록 할 수 있다. 제1점착 방지층(36)은 예를 들어 도광판(20)과 제1전극층(30) 사이에 구비될 수 있다. 도 7에서는 제1점착 방지층(36)이 광 확산층(16)과 제1전극층(30) 사이에 구비될 수 있다. 도광판(20)과 제1전극층(30)사이 또는 광 확산층(16)과 제1전극층(30) 사이에 갭(G)이 형성되어 있는데, 갭(G)이 매우 작을 수 있다. 따라서, 제1전극층(30)이 이동하면서 도광판(20) 또는 광 확산층(16)에 점착되어 스위칭 동작에 에러가 발생될 수 있다. 제1 점착 방지층(36)은 이러한 에러율을 감소시킬 수 있다.
제2 점착 방지층(37)은 제2전극층(40) 또는 절연층(45)에 구비될 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고, 제2 점착 방지층(37)은 제1전극층(30)에 구비되는 것도 가능하다. 제1 전극층(30)이 이동하여 제2전극층(40)에 붙을 때, 제2 점착 방지층(37)은 제1전극층(30)이 제2전극층(40)에 점착되는 것을 방지할 수 있다. 제2 점착 방지층(37)은 제2전극층(40)의 일부 면에 적은 면적으로 구비될 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 거울 디스플레이의 사용 예를 도시한 것이다. 예를 들어, 거울 디스플레이는 화장실의 거울 대용으로 사용될 수 있다. 화장실을 사용시 거울을 봄과 아울러 거울 디스플레이에 표시되는 디스플레이 영상을 통해 여러 가지 정보들을 볼 수 있다. 예를 들어, 거울 디스플레이에 날자, 날씨, 기온 등의 영상 정보가 표시될 수 있다. 이뿐 아니라, 예를 들어 파우더 룸에 거울 디스플레이를 구비하고, 거울 디스플레이를 통해 옷 영상이 표시되도록 하고, 사용자가 자신을 거울에 비추어 봄으로써 미용을 위한 증강 현실 디스플레이로도 사용할 수 있다. 또한, 거울 디스플레이를 통해 사용자의 건강 관련 정보가 표시되도록 하여 헬스 케어용 디스플레이로 사용할 수도 있다. 이 밖에도 다양한 형태의 거울 디스플레이에 응용할 수 있다.
또한 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이는 그 구조가 단순하여 제조가 용이하며, 간단한 반도체 공정을 통해 제작될 수 있으므로 생산성이 높을 수 있다. 또한, 마이크로 광 스위치의 온 동작시 제2개구(42)가 폐쇄되어 누광을 방지할 수 있으므로 명암비가 높을 수 있다. 또한, 마이크로 광 스위치를 정전인력에 의해 온-오프 구동하므로 동작 전압이 낮고, 동작 속도가 빠를 수 있다. 또한, 도광판은 내부전반사를 만족하지 않아도 되므로 제조 단가를 낮출 수 있다.
또한, 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이는 마이크로 광 스위치의 동작을 위한 전극을 거울 겸용으로 사용하므로 외부 광을 반사시키기 위한 별도의 부품이 필요하지 않으므로 비용을 절감할 수 있다. 또한, 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이는 영상 표시 모드와 거울 영상 표시 모드가 트레이드오프(trade off) 관계가 아니므로 각각의 모드에서의 광효율을 높일 수 있다.
다음은 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(100)에 제1전극층(110)을 적층할 수 있다. 기판(100)은 투명한 물질을 포함하여 광을 투과시킬 수 있다. 기판(100)은 예를 들어 글라스를 포함할 수 있다. 제1전극층(110)은 광 차단성의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 제1전극층(110)은 광 반사 물질을 포함할 수 있다. 제1전극층(110)은, 예를 들어, Ti, Au, Ag, Pt Cu, Al, Ni 및 Cr 으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1 전극층(110)을 패터닝하여 적어도 하나의 제1 개구(111)를 형성할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 전극층(110)과 제1개구(111)에 절연 물질층(112)을 적층할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 절연 물질층(112)을 에칭하여 제1전극층(110)에 대응되는 절연층(113)을 형성할 수 있다. 절연층(113)은 예를 들어, 광 차단성 물질을 포함할 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 절연층(113)과 기판(100)에 제1층(115)을 적층할 수 있다. 제1층(115)은 희생층이 될 수 있다. 도 14를 참조하면, 제1층(115)을 에칭하여 홀(117)을 형성할 수 있다. 도 15를 참조하면, 홀(117)에 스페이서용 물질을 도포하여 제1스페이서(118)를 형성할 수 있다. 그리고, 제1층(115)에 제2전극층(120)을 적층할 수 있다. 제2전극층(120)은 희생층과 같은 제1층(115)에 적층되므로 평탄도가 낮을 수 있다. 따라서, 제2전극층(120)의 반사율을 높이는데 한계가 있을 수 있다. 이에 반해, 제1전극층(110)은 기판(100)에 적층되므로 제2전극층(120)에 비해 상대적으로 높은 평탄도를 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 제1전극층(110)은 높은 반사율을 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1전극층(110)은 70% 이상의 반사율을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1전극층(110)은 90% 이상의 반사율을 가질 수 있다.
한편, 제1스페이서(118)를 따로 형성하지 않고, 도 14에 도시된 구조물에 제2전극층(120)을 적층하여 제1스페이서(118)를 제2전극층(120) 적층시 같이 형성할 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이 제2전극층(120)을 에칭하여 제2개구(122)를 형성할 수 있다. 그리고, 도 17에 도시된 바와 같이 제2개구(122)를 통해 제1층(115)을 제거할 수 있다. 예를 들어, 제1층(115)은 에싱 공정에 의해 제거될 수 있다.
한편, 도 18을 참조하면, 제1층(115)을 제거하기 전에, 도 16에 도시된 구조물에 스페이서용 물질층(미도시)을 적층하고, 스페이서용 물질층을 에칭하여 제2스페이서(130)를 형성할 수 있다.
도 19를 참조하면, 도 18에 도시된 구조물을 도광판(140)에 결합할 수 있다. 도 18에 도시된 구조물을 도광판(140)에 결합시, 제2전극층(120)이 도광판(140)을 마주보도록 하여 결합할 수 있다. 제2전극층(120)과 도광판(140)은 제2스페이서(130)에 의해 소정 간격을 두고 이격되게 결합될 수 있다. 위에서는 제2스페이서(130)가 제2전극층(120)에 형성된 예를 설명하였지만, 제2스페이서(130)가 도광판(140)에 형성되는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예에 따른 거울 디스플레이는 간단한 반도체 공정을 통해 제작될 수 있다. 거울을 위한 별도의 공정 없이, 마이크로 광 스위치 어레이를 제조하는 공정만으로 거울 디스플레이를 제조할 수 있으므로, 제조 단가를 낮추고, 생산성을 높일 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
10,11,12,13: 광원 20,140: 도광판,
SA: 광 스위치 어레이, MSO:마이크로 광 스위치
30:제1전극층, 31:제1개구
40:제2전극층, 42:제2개구
50:100:기판, 33:제1스페이서
43:제2스페이서, 45:절연층

Claims (22)

  1. 광원;
    상기 광원으로부터의 광을 안내하는 도광판;
    상기 도광판으로부터 이격되게 배치되고, 적어도 하나의 제1개구를 가지는 제1전극층;
    상기 도광판과 제1전극층 사이에 구비된 제1스페이서;
    상기 제1전극층으로부터 이격되게 배치되고, 상기 제1개구와 마주보지 않도록 배치된 적어도 하나의 제2개구를 가지는 제2전극층; 및
    상기 제2전극층에 구비된 기판;을 포함하는 거울 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극층과 제2전극층에 전압이 인가될 때, 제1전극층이 제2전극층을 향해 이동하도록 구성된 거울 디스플레이.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1전극층과 제2전극층에 전압이 인가될 때, 제2전극층이 고정되도록 구성된 거울 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극층과 제2전극층에 전압이 인가되면, 상기 제1전극층이 상기 제2개구를 폐쇄하도록 구성된 거울 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 투명 재질을 포함하는 거울 디스플레이.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판은 글라스 기판을 포함하는 거울 디스플레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극층에 절연층이 구비된 거울 디스플레이.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 개구를 덮도록 광학 필름이 더 구비된 거울 디스플레이.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광학 필름은 광이 상부로 향하도록 하는 확산판 또는 편광판을 포함하는 거울 디스플레이.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 서로 다른 파장 대역의 광을 조사하는 복수 개의 광원을 포함하는 거울 디스플레이.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수 개의 광원은 시간 순차적으로 온-오프 조절되어 컬러 영상을 표시하도록 된 거울 디스플레이.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1전극층과 제2전극층에 인가되는 전압 인가 시간을 조절하여 광의 투과량을 제어하도록 구성된 영상 신호 입력부를 포함하는 거울 디스플레이.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2개구를 통과하여 광이 출사되는 쪽에 기판이 배치된 거울 디스플레이.
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2전극층이 70% 이상의 반사율을 가지는 거울 디스플레이.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2전극층이 거울 디스플레이의 외부로부터 입사된 광을 반사하도록 구성된 거울 디스플레이.
  16. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판과 제1전극층 사이에 갭이 구비된 거울 디스플레이.
  17. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1전극층과 제2전극층 사이에 제2스페이서가 더 구비된 거울 디스플레이.
  18. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1전극층이 화소 전극을 포함하고, 제2전극층이 공통 전극을 포함하는
    거울 디스플레이.
  19. 도광판을 구비하는 단계;
    기판에 제1전극층을 적층하는 단계;
    상기 제1전극층을 에칭하여 적어도 하나의 제1개구를 형성하는 단계;
    상기 제1전극층에 이격되게 제2전극층을 형성하는 단계
    상기 제2전극층을 에칭하여 적어도 하나의 제2개구를 형성하는 단계;
    상기 제2전극층을 상기 도광판과 마주보도록 배치하는 단계; 및
    상기 도광판에 상기 제2전극층을 제1스페이서에 의해 결합하는 단계;를 포함하는 거울 디스플레이 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1전극층에 제1층을 적층하는 단계;
    상기 제1층을 에칭하여 홀을 형성하는 단계;
    상기 홀에 스페이서용 물질을 도포하여 제2스페이서를 형성하는 단계; 및
    상기 제1층에 제2전극층을 적층하는 단계; 및
    상기 제1층을 제거하는 단계;를 포함하는 거울 디스플레이 제조 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1개구를 적어도 하나의 제2개구와 마주보지 않도록 형성하는 거울 디스플레이 제조 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제1전극층이 70% 이상의 반사율을 가지도록 형성된 거울 디스플레이 제조 방법.
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