KR102064240B1

KR102064240B1 - 투명 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR102064240B1
Application number: KR1020120130219A
Authority: KR
Inventors: 안지영
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2020-01-10
Also published as: KR20140063174A

Abstract

본 발명은 콘트라스트를 높여 표시품질을 향상시키고, 대기모드의 전력을 줄일 수 있는 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 입력된 영상 데이터에 따라 복수의 화소에 형성된 발광 소자를 발광시켜 화상을 표시하는 투명 디스플레이 패널; 및 상기 투명 디스플레이 패널의 배면에 배치되고, 상기 투명 디스플레이 패널의 구동 모드에 따라 입사된 광을 투과 또는 차광하는 차광판을 포함하고, 상기 차광판의 상부기판과 하부기판 사이의 셀 갭 내에, 서로 다른 배열특성을 가지는 복수의 액정으로 구성된 혼합 액정 및 서로 다른 파장대역의 광을 흡수하는 복수의 안료로 구성된 혼합 안료가 형성되고, 화상을 표시하지 않는 투과 모드일 때 상기 혼합 안료를 일 방향으로 배열시켜 입사된 광을 투과시키고, 화상을 표시하는 디스플레이 모드일 때 상기 혼합 안료를 복수의 방향으로 배열시켜 차광시키는 것을 특징으로 한다.

Description

투명 디스플레이 장치{TRANSPARENT DISPLAY DEVICE}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 콘트라스트를 높여 표시품질을 향상시키고, 대기모드의 전력을 줄일 수 있는 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.

최근에 들어 발광효율, 휘도, 시야각이 뛰어나며 응답속도가 빠른 평판 표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다.

평판 표시장치 중에서 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device)는 별도의 광원으로 백라이트가 필요하고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 기술적 한계가 있다.

이에 따라, 자체발광이 가능하여 별도의 광원이 필요하지 않고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 상대적으로 우수한 디스플레이 장치에 대한 관심이 증대되고 있다.

최근에 들어, 전면 및 후면에서 광이 투과되어 시야를 방해하지 않으면서도 화상을 표시할 수 있는 투명 디스플레이 장치의 개발이 이루어지고 있다.

일 예로서, 유기발광 다이오드의 유기박막은 흡수와 발광 스펙트럼의 차이로 인하여 가시광선 영역에서 투명하며, 애노드 전극으로 사용되는 ITO(indium tin oxide)도 가시광선 영역에서 투명하다. 따라서, 유기발광 다이오드의 캐소드 전극을 투명한 물질로 형성할 경우, 투명 유기발광 디스플레이의 제작이 가능하다.

그러나, 유기발광 다이오드를 투명하게 형성할 경우, 전면 및 후면으로 광이 방출되어 휘도가 떨어지기 때문에 일반적으로, 애노드 전극 또는 캐소드 전극을 불투명 금속으로 형성하여 한쪽 방향으로 광이 방출되도록 하고 있다. 이때, 화소 전체를 불투명하게 형성하면 투과 모드를 구현할 수 없기 때문에, 화소의 일부분을 윈도우(window)와 같이, 광이 투과될 수 있는 투과부로 형성한 투명 디스플레이 장치의 개발이 진행되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 투명 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 투명 디스플레이 장치는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 비투과부(2) 및 복수의 투과부(3)가 형성된 OLED 패널(1)과 OLED 패널(1)을 구동시키기 위한 구동회로부(미도시)를 포함한다.

비투과부(2)에는 복수의 TFT로 구성된 화소 회로 및 OLED가 배열되고, 투과부(3)는 광이 투과될 수 있도록 한 윈도우 영역으로서 별도의 구성을 형성하지 않는다.

종래 기술에 따른 투명 디스플레이 장치는 화상이 표시되지 않는 투과 모드에서는 OLED를 발광시키기 않고, 전면에서 입사된 광이 투과부(3)를 통해 후면으로 투과되고, 반대로 후면에서 입사된 광이 투과부(3)를 통해 전면으로 투과되어 투명한 윈도우로 기능하는데 문제가 없다.

그러나, 디스플레이 모드에서는 화소마다 형성된 OLED를 발광시켜 화상을 표시할 때, 후면에서 입사된 광이 전면으로 투과되면 화상의 콘트라스트가 떨어져 표시품질이 저하되는 문제점이 있다.

입사된 광을 차광시킬 수 있는 차광판을 OLED 패널에 결합하여 투명 디스플레이 장치를 구현하려는 시도가 있지만, 투과부(3)에 의한 블랙 빛샘을 완벽하게 차단할 수 없어 밝은 환경에서는 고품질의 화상을 구현할 수 없는 문제점이 있다. 특히, 투명 디스플레이 장치가 휴대용 IT 기기에 적용될 경우, 야외 환경에서 화상의 시인성이 떨어지는 문제점이 있다.

이러한, 문제점을 개선하기 위해서는 투과 모드에서는 광을 투과시키고, 디스플레이 모드에서는 후면에서 입사되는 광을 차광시킬 수 있는 차광판이 구비되어야 한다. 그러나, 현재까지 저전력을 소비하면서도 투과 효율 및 차광 효율이 우수한 차광판이 개발되지 않았고, 이러한 차광판을 포함하는 투명 디스플레이 장치가 개발되지 않았다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 디스플레이 모드 시, 투과부의 빛샘을 차단할 수 있는 투명 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 투과 모드 시, 투과율을 높은 투명 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 밝은 환경에서 고품질의 화상을 구현할 수 있는 투명 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 저전력을 소비하면서도 투과 효율 및 차광 효율이 우수한 차광판을 포함하는 투명 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 야외 환경에서 화상의 시인성을 향상시킬 수 있는 투명 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 입력된 영상 데이터에 따라 복수의 화소에 형성된 발광 소자를 발광시켜 화상을 표시하는 투명 디스플레이 패널; 및 상기 투명 디스플레이 패널의 배면에 배치되고, 상기 투명 디스플레이 패널의 구동 모드에 따라 입사된 광을 투과 또는 차광하는 차광판을 포함하고, 상기 차광판의 상부기판과 하부기판 사이의 셀 갭 내에, 서로 다른 배열특성을 가지는 복수의 액정으로 구성된 혼합 액정 및 서로 다른 파장대역의 광을 흡수하는 복수의 안료로 구성된 혼합 안료가 형성되고, 화상을 표시하지 않는 투과 모드일 때 상기 혼합 안료를 일 방향으로 배열시켜 입사된 광을 투과시키고, 화상을 표시하는 디스플레이 모드일 때 상기 혼합 완료를 복수의 방향으로 배열시켜 차광시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 투명 디스플레이 장치는 디스플레이 모드 시, 투과부의 빛샘을 차단할 수 있다.

본 발명의 투명 디스플레이 장치는 투과 모드 시, 투과율을 높일 수 있다.

본 발명의 투명 디스플레이 장치는 밝은 환경에서 고품질의 화상을 구현할 수 있다.

본 발명의 투명 디스플레이 장치는 저전력을 소비하면서도 투과 효율 및 차광 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 투명 디스플레이 장치는 야외 환경에서 화상의 시인성을 향상시킬 수 있다.

위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악 될 수도 있을 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 투명 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 OLED 패널의 비투과부에 형성된 화소 구조를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치의 투명 모드 동작을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치의 차광판 및 투명 모드의 차광판 동작을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치의 디스플레이 모드 동작을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치의 차광판 및 디스플레이 모드의 차광판 동작을 나타내는 도면.
도 8은 순수한 폴리머 분산 액정(PLNLC) 및 안료가 첨가된 폴리머 분산 액정의 형태를 나타내는 도면.
도 9는 안료의 첨가 비율에 따른 투과율 및 차광율을 나타내는 도면.
도 10은 온도에 따라 전압을 변화시켰을 때의 투과율을 나타내는 도면.
도 11은 전압에 따라 온도를 변화시켰을 때의 투과율을 나타내는 도면.
도 12 및 도 13은 차광판의 셀갭(d)과 액정의 피치(p)에 따른 차광율과 투과율을 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에 대하여 설명하기로 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.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2(A)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 비투과부(110)와 투과부(120)가 매트리스 형태로 배열되고, 입력된 영상 데이터에 따라 화상을 표시하는 OLED 패널(100)과, 상기 OLED 패널(100)의 투과 모드 또는 디스플레이 모드에 따라 광을 투과 및 차단하는 차광판(200)을 포함하여 구성된다. 도 2에서는 OLED 패널(100) 및 차광판(200)을 구동시키기 위한 구동 회로부의 도시는 생략하였다.

도 2(B)에 도시된 바와 같이, OLED 패널(100) 상부에 애드-온(add-on) 방식으로 터치 스크린(300)을 배치할 수도 있고, 도 3(C)에 도시된 바와 같이, OLED 패널(100) 내부에 터치 스크린(300)을 내장시킬 수도 있다.

도면에 도시되지 않았지만, OLED 패널(100)에는 스캔 라인, 발광 신호 라인, 데이터 라인, 구동 전원(VDD) 라인, 기준 전원(Vref) 라인, 복수의 스위칭 TFT, 드라이빙 TFT, 스토리지 커패시터(Cst) 및 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하여 이루어진다.

도 3은 OLED 패널의 비투과부에 형성된 화소 구조를 나타내는 도면이다. 도 3에서는 OLED 패널(100)의 비투과부(110)에 형성된 복수의 화소들 중에서 하나의 화소를 도시하고 있으며, OLED(90)를 발광시키기 위한 복수의 TFT들 중에서 드라이빙 TFT(20)를 도시하고 있다.

도 3을 참조하면, OLED 패널(100)의 비투과부(110)에 형성된 복수의 화소 각각은 OLED(90)에서 생성된 광이 출사되는 발광 영역(A)과 OLED(90)를 구동시키기 위한 TFT들이 형성된 TFT 영역(B)으로 구분할 수 있다.

드라이빙 TFT(20)는 글래스 기판(10) 상에 형성된 게이트(22, gate), 반도체층(24, active), 소스(26, source), 드레인(28, drain) 및 게이트 절연층(25, gate insulator)으로 구성된다.

드라이빙 TFT(20)를 덮도록 글래스 기판(10)의 전면에 보호층(40, PAS)이 형성되어 있고, 보호층(40) 상에는 오버코트층(60)이 형성되어 있다.

오버코트층(60) 상부에는 광 보상층(70, OCL: optical compensation layer)이 형성되어 있다. 광 보상층(70)의 상부 중에서, TFT 영역(B)에는 화상이 표시되는 발광 영역(A) 즉, 개구부를 정의하는 뱅크(80)가 형성되어 있다.

발광 영역(A)의 광 보상층(70) 상부 및 TFT 영역(B)의 뱅크(80) 상부에는 OLED(90)가 형성되어 있다.

여기서, OLED(90)는 애노드(anode) 전극(92), 인가된 전류에 의해 발광하는 유기 발광층(94) 및 상기 유기 발광층(94) 상에 형성된 캐소드(cathode) 전극(96)을 포함한다.

보호층(40), 오버코트층(60) 및 광 보상층(70)의 일부 영역이 식각되어 드라이빙 TFT(20)의 드레인(28)을 노출시키는 컨택홀이 형성되고, 상기 컨택홀 내에 전도성 메탈 물질로 컨택(CNT)이 형성되어 있다. OLED(90)의 상부에는 봉지 글라스(미도시)가 형성되어 OLED(90)를 습기와 같은 외부 요인으로부터 봉지하게 된다.

풀 컬러 영상을 표시하기 위해서, 여기서, OLED(90)는 레드(red), 그린(green) 또는 블루(blue)의 색광을 발광하거나, 백색광을 발광할 수 있다. OLED(90)가 백색광을 발광하는 경우, 광이 출사되는 방향에 레드(red), 그린(green) 또는 블루(blue)의 컬러필터를 배치하여 풀 컬러 영상을 표시할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치의 투명 모드 동작을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치의 차광판 및 투명 모드의 차광판 동작을 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차광판(200)은 상부기판(210) 및 하부기판(220) 사이의 셀 갭에 혼합 액정(230) 및 혼합 안료(240)가 형성되어 있다.

여기서, 상부기판(210) 및 하부기판(220)은 투명한 재질의 유리 또는 플라스틱 기판이 적용될 수 있으며, 상부기판(210)의 배면 및 하부기판(220)의 상면에는 액정의 초기 배향을 위한 배향막(미도시)이 형성되어 있다.

여기서, 혼합 액정(230)은 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 구성된다.

본 발명의 다른 예로서, 혼합 액정(230)은 포지티브 네마틱(Positive Nematic) 액정과 콜레스테릭(cholesteric) 액정이 일정 비율로 혼합되어 구성된다. 이와 같이, 네거티브 네마틱 액정과 포지티브 네마틱 액정은 초기 상태가 서로 반대이므로, 네거티브 네마틱 액정이 전계를 인가하지 않는 경우에 수직으로 배열되고, 포지티브 네마틱 액정은 전계가 인가되는 경우에 수직으로 배열될 수 있다.

따라서, 투과 모드와 디스플레이 모드 시, 서로 반대로 구동될 수 있다. 즉, 네거티브 네마틱 액정이 적용된 경우에는 전계가 인가되지 않은 초기 상태에서 투과 모드가 되고, 반대로 포지티브 네마틱 액정이 적용된 경우에는 전계를 인가하는 상태에서 투과 모드가 된다.

그리고, 혼합 안료(240)는 가시광선의 파장대역(400nm~700nm) 커버할 수 있도록 서로 다른 광 흡수 파장대역을 가지는 2가지 또는 3가지 안료가 혼합되어 구성된다. 본 발명에서는 열에 안정한 특성을 가지는 아조 안료(Azo dye), 쿼나크리돈 안료(Quinacridone) 및 페릴렌(Perylene) 물질이 포함된 안료로 적용할 수 있다.

예로서, Trisulfonated monoazo dye(TAD), disulfonated quinacridone dye(DSQ), disulfonated perylene dye(DSP)를 안료로 적용할 수 있다. 상기 DSQ 및 DSP는 506nm파장과 542nm 파장에서 최대 흡수율을 나타내고, TAD는 518nm 파장에서 최대 흡수율을 나타낸다. LCD 제조 공정은 고온에서 진행됨으로, 안료도 고온을 견딜 수 있어야 한다. 상기 TAD, DSQ 및 DSP는 250℃ 이상의 고온에서도 안정성을 확보할 수 있어 본 발명의 혼합 안료(240)로 적용할 수 있다.

상부기판(210)의 배면에는 ITO와 같은 투명 전도성 물질로 상부전극이 형성되어 있고, 하부기판(220)의 상면에는 ITO와 같은 투명 전도성 물질로 하부전극이 형성되어 있다.

상부전극과 하부전극에 인가된 전압에 따라 상부기판(210)과 하부기판(220) 사이의 셀 갭에 전계가 형성된다. 상기 전계에 의해 혼합 액정(230)의 배열을 변화시키고, 혼합 액정(230)의 배열을 조절하여 외부로부터 입사된 광을 투과시키거나, 차광시킬 수 있다.

OLED 패널(100)이 화상을 표시하지 않는 투과 모드에서는 차광판(200)의 상부기판(210) 및 하부기판(220)에 전압을 인가하지 않는다. 이때, 혼합 액정(230)은 전압 오프(off) 시, 수직방향으로 배열되며, 혼합 액정(230)의 배열에 따라서 혼합 안료(240)도 함께 수직방향으로 배열 된다.

따라서, 차광판(200)에 입사된 광을 투과시키게 된다. 즉, 투과 모드에서는 전력의 소모 없이 광을 투과시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치의 디스플레이 모드 동작을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치의 차광판 및 디스플레이 모드의 차광판 동작을 나타내는 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, OLED 패널(100)에서 화상이 표시되는 디스플레이 모드에서는 차광판(200)의 상부기판(210) 및 하부기판(220)에 전압을 인가하여, 상부기판(210)과 하부기판(220) 사이에 전계를 형성시킨다.

상부기판(210)과 하부기판(220)의 전압 차이에 의해서 수직 전계가 형성되고, 혼합 액정(230)을 구성하는 네거티브 네마틱 액정은 눕고, 콜레스테릭 액정은 꼬임 구조를 가지도록 배열된다. 이때, 혼합 액정(230) 중에서 일부는 네거티브 네마틱 액정을 따라 수평방향으로 배열되고, 혼합 액정(230)의 나머지 일부는 콜레스테릭 액정을 따라 꼬임 구조로 배열된다.

즉, 네거티브 네마틱 액정의 수평방향 배열과, 콜레스테릭 액정에 의해 꼬임 구조에 의해서 단일 셀 갭 내에서 2개의 액정 상태가 형성되고, 이에 따라 혼합 안료(240)도 2가지 방향으로 배열된다.

따라서, 서로 다른 액정에 의해 서로 다른 방향으로 배열된 즉, 2가지 방향으로 안료가 배열되어 의해 차광판(200)에 입사된 광이 흡수된다. 이는 하나의 셀 내에서 서로 다른 편광 특성을 가지는 2개의 편광판을 형성한 것도 동일한 것으로, 하나의 차광판으로 외부에서 입사되는 자연광을 효과적으로 차광시킬 수 있다.

혼합 안료(240)는 가시광선 전체 파장대역의 광을 흡수할 수 있도록 복수의 안료로 구성되어 있어, 외부에서 입사된 광을 흡수하여 블랙 화면으로 구동하게 된다.

따라서, OLED 패널(100)에서 화상이 표시되는 디스플레이 모드에서는 차광판(200)에 의해 OLED 패널(100)의 배면 방향에서 입사되는 광을 차광하여, OLED 패널(100)에서 표시되는 화상의 콘트라스트가 저하되는 것을 방지하고, 영상의 시인성을 높일 수 있게 된다.

도 8은 순수한 폴리머 분산 액정(PLNLC) 및 안료가 첨가된 폴리머 분산 액정의 형태를 나타내는 도면이고, 도 9는 안료의 첨가 비율에 따른 투과율 및 차광율을 나타내는 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 혼합 액정(230)에 첨가되는 혼합 안료(240)의 양에 따라서 투과율과 차광율이 달라질 수 있다.

도 8(A)는 혼합 안료(240)를 첨가하지 않고, 셀 갭 내에 순수하게 혼합 액정(230)만 주입된 것이고, 도 8(B)는 혼합 안료(240)를 1% 첨가, 도 8(C)는 혼합 안료(240)를 2% 첨가, 도 8(D)는 혼합 안료(240)를 4% 첨가했을 때의 상태를 나타낸 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 혼합 안료(240)를 1% 첨가, 2% 첨가 또는 4% 첨가하고, 자외선-가시광선 분광 광도계(UV-Visible spectrophotometer) 실험을 수행하여 혼합 안료(240)의 양에 따른 파장대별 광 흡수율을 확인하였다.

안료는 분자마다 빛을 최대로 흡수하는 파장이 다르므로,　넓은 범위의 파장의 빛을 투과시키면서 광 흡수율 측정하여 광 흡수율이 특히 높은 파장을 알 수 있다.

실험 결과, 혼합 안료(240)가 4% 첨가됐을 때, 가장 큰 광 흡수율을 보이지만, 흡수율에 반비례하여 투과도가 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 차광판(200)의 흡수율을 높게 하고자 하는 경우에는 혼합 안료(240)의 비율을 높이고, 반대로 투과율을 높게 하고자 하는 경우에는 혼합 안료(240)의 비율을 낮추면 된다.

도 10은 온도에 따라 전압을 변화시켰을 때의 투과율을 나타내는 도면이고, 도 11은 전압에 따라 온도를 변화시켰을 때의 투과율을 나타내는 도면이다. 도 10 및 도 11에서는 혼합 안료(240)의 비율이 1%인 경우의 투과율 나타내고 있다.

도 10을 참조하면, 혼합 안료(240)의 비율이 1%인 경우에, 온도에 따라 차광판(200)의 상부기판(210)과 하부기판(220) 사이에 형성되는 전계를 변화시키면서 투과율을 측정하였다.

온도 상승에 따라서, 액정과 폴리머의 네트워크 고정 에너지(network anchoring energy)가 낮아지게 됨으로, 온도가 증가할수록 투과율도 비례하여 증가하는 것을 확인할 수 있다.

도 11을 참조하면, 혼합 안료(240)의 비율이 1%인 경우에, 차광판(200)의 상부기판(210)과 하부기판(220) 사이에 형성되는 전계에 따라 온도를 변화시키면서 투과율을 측정하였다.

전압이 낮은 경우에 투과도가 비선형 특성을 가지는 것을 확인할 수 있으며, 높은 전압에서는 액적 상태(droplet morphology)의 변화와 액정 분자가 빠르게 배열로 인해 투과율이 가파르게 상승하는 것을 확인할 수 있다.

한편, 혼합 안료(240)의 비율이 1%인 경우뿐만 아니라 혼합 안료(240)의 비율을 2%, 3%, 4%로 변경한 샘플에 대해서, 차광판(200)의 상부기판(210)과 하부기판(220) 사이에 형성되는 전계를 변화시키면서 투과율을 측정하였다. 측정 결과, 전압이 증가할수록 투과율이 증가하는 시간(rise time)이 감소하는 것을 확인할 수 있었고, 혼합 안료(240)의 비율이 1%일 때가 4%일 때보다 반응속도가 빠름을 확인 할 수 있었다.

도 12 및 도 3은 차광판의 셀갭(d)과 액정의 피치(p)에 따른 차광율과 투과율을 나타내는 도면이다.

도 12를 참조하면, 차광판에 입사된 광의 흡수율과 차광율은 셀 갭(d)과 액정의 피치(pitch)에 따라 변화된다.

셀 갭(d)을 20um로 형성하고, 액정의 피치(pitch)를 변화시키면서 투과율과 차광율을 분석한 결과를 나타내고 있다. 이때, 차광판의 상부기판(210)과 하부기판(220) 사이에는 30V를 전계를 형성시켰다.

일 예로서, 셀 갭(d)을 20um로 형성한 경우에, 셀 갭(d)과 액정의 피치(pitch)의 비율(d/p=K)에서, 결과 값(K)이 증가할수록 차광율이 높아지는 것을 알 수 있다. 예로서, 셀 갭(d)가 1um이고, 피치(p)가 2um이면 상기 K값은 0.5가 된다. 한편, 셀 갭(d)가 100um이고, 피치(p)가 1um이면 상기 K값은 100이 된다.

셀 갭(d)과 액정의 피치(pitch)의 비율이 d=2p인 경우, 즉, d/p=2.0으로 설정한 경우에는 약 78%의 투과율과 40%의 차광율을 얻을 수 있다. 또한, 셀 갭(d)과 액정의 피치(pitch)의 비율이 d=4p인 경우, 즉, d/p=4.0으로 설정한 경우에는 75%~78%의 투과율과 50%의 차광율을 얻을 수 있다. 또한, 안료의 변화가 없을 경우, d/p=5.0~6.0으로 설정할 변경하면 투과율이 78%이고 차광율이 65~70%가 된다.

도 13을 참조하면, 셀 갭(d)을 12um로 형성하고, 액정의 피치(pitch)를 변화시키면서 투과율과 차광율을 분석한 결과를 나타내고 있다. 이때, 차광판의 상부기판(210)과 하부기판(220) 사이에는 30V를 전계를 형성시켰다.

셀 갭(d)을 12um로 형성한 경우에, 셀 갭(d)과 액정의 피치(pitch)의 비율(d/p)을 변화시켰을 때 투과율은 81% 이상을 유지하였고, d/p=1.0~4.0으로 증가할수록 차광율이 증가하여 50%의 차광율을 얻을 수 있다. 동일한 안료 조건에서, 셀 갭(d)을 12um로 형성한 경우에 셀 갭(d)을 20um로 형성한 경우보다 높은 투과율 및 차광율을 얻을 수 있다.

본 발명에서는, 도 9 내지 도 13의 분석 결과에 기초하여, 셀 갭(d)을 분자로 하고 액정의 피치(p)를 분모로 한, 셀 갭(d)과 액정의 피치(p)의 비율, d/p=K가 0.5~100가 되도록 설정하였다.

이를 통해, 본 발명의 투명 디스플레이 장치는 디스플레이 모드 시, 하나의 차광판으로 외부광을 효과적으로 차광시켜 투과부의 빛샘에 의한 콘트라스트 저하를 방지할 수 있다. 이와 같이, 외부광의 차광율이 높아 디스플레이 모드 시, 고품질의 화상을 표시할 수 있고, 외부 환경에서 영상의 시인성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 투명 디스플레이 장치는 투과 모드 시, 투과율을 높일 수 있고, 투과 모드에서 전력 소비 없이 외부광을 투과시킬 수 있다.

상기 설명에서는 OLED 패널이 적용된 투명 유기발광 디스플레이 장치를 본 발명의 투명 디스플레이 장치의 일 예로서 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. OLED 패널뿐만 아니라, 다른 평판 디스플레이 장치에도 투과부 및 비투과부를 형성하고, 본 발명의 차광판을 적용할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: OLED 패널 200: 차광판
210: 상부기판 220: 하부기판
230: 혼합 액정 240: 혼합 안료

Claims

입력된 영상 데이터에 따라 복수의 화소에 형성된 발광 소자를 발광시켜 화상을 표시하는 투명 디스플레이 패널; 및
상기 투명 디스플레이 패널의 배면에 배치되고, 상기 투명 디스플레이 패널의 구동 모드에 따라 입사된 광을 투과 또는 차광하는 차광판을 포함하고,
상기 차광판의 상부기판과 하부기판 사이의 단일 셀 갭 내에, 서로 다른 배열특성을 가지는 복수의 액정으로 구성된 혼합 액정 및 서로 다른 파장대역의 광을 흡수하는 복수의 안료로 구성된 혼합 안료가 형성되고,
화상을 표시하지 않는 투과 모드일 때 상기 혼합 안료를 수직 방향으로 배열시켜 입사된 광을 투과시키고, 화상을 표시하는 디스플레이 모드일 때 상기 혼합 안료를 수평면 상 복수의 방향으로 배열시켜 차광시키며,
상기 혼합 액정은,
네거티브 네마틱 액정과 콜레스테릭 액정이 혼합되어 구성되거나, 또는
포지티브 네마틱 액정과 콜레스테릭 액정이 혼합되어 구성되고,
상기 디스플레이 모드일 때,
상기 단일 셀 갭 내에서 상기 네마틱 액정이 수평방향으로 배열되도록 하고, 상기 콜레스테릭 액정이 꼬임구조로 배열되도록 하여 상기 단일 셀 갭 내에 적어도 2 이상의 액정 상태가 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 투과 모드일 때,
상기 네마틱 액정과 상기 콜레스테릭 액정을 수직방향으로 배열시키고,
상기 네마틱 액정과 상기 콜레스테릭 액정의 배열방향과 동일한 방향으로 상기 혼합 안료를 배열시키는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이 모드일 때,
상기 혼합 액정 중에서 일부가 상기 네마틱 액정의 배열방향과 동일한 방향으로 배열되도록 하고,
상기 혼합 액정 중에서 나머지 일부가 상기 콜레스테릭 액정의 배열방향과 동일한 방향으로 배열되도록 하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 투과 모드일 때에는 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 전계를 형성하지 않아 상기 혼합 액정을 단일 방향으로 배열시키고,
상기 디스플레이 모드일 때에는 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이에 수직전계를 형성시켜 혼합 액정을 복수의 방향으로 배열시키는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 혼합 안료는,
가시광선 파장대역을 광을 흡수하는 복수의 안료가 혼합되어 구성된 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 혼합 안료는,
아조 안료(Azo dye), 쿼나크리돈 안료(Quinacridone) 및 페릴렌(Perylene) 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 혼합 안료는
Trisulfonated monoazo dye(TAD), disulfonated quinacridone dye(DSQ) 및 disulfonated perylene dye(DSP)를 안료로 구성된 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 투과 모드일 때에는 상기 혼합 안료를 단일 방향으로 배열시켜 입사된 광을 투과시키고,
상기 디스플레이 모드일 때에는 상기 혼합 안료를 복수의 방향으로 배열시켜 차광하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 셀 갭(d)을 분자로 하고 상기 혼합 액정의 피치(p)를 분모로 한, 상기 셀 갭(d)과 상기 혼합 액정의 피치(p)의 비율(d/p=K)이 0.5~100인 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이 장치.