KR102199035B1 - 배경 투과 시인성을 향상한 투명 표시 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 뒷 배경의 투과 시인성을 향상한 투명 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 투명 표시 패널은, 투과부를 구비한 화소 영역, 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 제1 전극은 투과부에 배치된다. 그리고 제2 전극은 투과부에 배치되며 제1 전극으로부터 2~3.5㎛의 이격 간격을 갖고 배치된다.

Description

배경 투과 시인성을 향상한 투명 표시 패널{Transparent Display Panel Having Enhanced Transmitting Visibility of Background}
본 발명은 뒷 배경의 투과 시인성을 향상한 투명 표시 패널 및 이를 구비한 투명 표시장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 뒷 배경 정보와 함께 표시 정보를 함께 제공함에 있어, 표시 소자에 의한 회절 효과로 회절상이 원래의 상과 중첩되지 않도록 하여, 배경 정보의 투과 시인성을 향상한 투명 표시 패널 및 이를 구비한 투명 표시장치에 관한 것이다.
사진 및/또는 동영상을 포함하는 비디오 정보를 제공하는 표시장치는, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄인, 여러 유형의 평판형 표시장치로 개발되고 있다. 평판 표시장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 전계발광장치 (Electroluminescence Device, EL) 등이 있다.
이들 여러 평판형 표시장치들 중에서 액정 표시장치와 유기발광 다이오드 표시장치는, 휴대용 표시장치에서 대형 TV와 같이 다양한 분야에 응용되는 평판 표시장치의 대표적인 제품들이다. 하지만, 이들 평판 표시장치들 대부분은, 자체적으로 독립된 표시장치로만 개발되어 있을 뿐이며, 다양한 소재로 크게 활성화되어 있지 못하고 있다. 예를 들어, 표시 장치로 사용할 경우에는 나타내고자 하는 영상 데이터를 화면에 표시하고, 사용하지 않을 경우에는 투명 상태를 유지하여 유리와 같은 기능을 갖는 투명 표시장치가 요구되고 있다. 이러한 투명 표시장치가 개발되어 시중에 소개되고 있지만, 그 품질의 기준이 명확하지 않아, 어떤 제품이 어떤 환경에 적합한지 소비자들이 판단하기가 쉽지 않다.
구체적으로 설명하자면, 투명 표시장치는 사용하지 않을 경우에는 투명한 유리 기판과 같은 성질을 가지고 있어야 하고, 사용할 경우에는 표시하고자 하는 화상 정보를 표시할 수 있어야 한다. 경우에 따라서는, 표시 장치 자체만으로 사용하는 경우도 있지만, 표시장치 뒤의 공간 상황과 표시 장치의 표시 정보가 겹쳐서 보이도록 하여 복합적인 표시장치로 구성할 수도 있다. 대표적인 예로, 비행기나 자동차의 헤드-업-디스플레이(Head Up Display; HUD)가 있다. 지금까지 투명 표시장치는 비행기나 고급 승용차와 같이 고가의 제품을 무리 없이 적용할 수 있는 환경에서만 국한적으로 사용되었다. 그러나, 점차적으로 다양한 광고 디스플레이 혹은 가전 제품에 이르기까지, 투명 표시장치를 적용하고자 하는 요구가 다양해지고 있다.
도 1은 액정 표시장치로 구현한 투명 표시장치의 구조를 나타내는 사시도이다. 투명 액정표시장치는 액정 표시패널(LCDP), 도광판(LG), 그리고 광원(LS)을 포함한다.
액정 표시패널(LCDP)은 두 장의 편광판과 그 사이에 개재된 액정 패널(LCP)을 포함한다. 액정 패널(LCP)은 상부 기판(SU), 하부 기판(SL), 그리고 그 사이에 개재된 액정층(LC)을 포함한다. 그리고, 액정 패널(LCP)의 상부와 하부에는 각각 상부 편광판(PU)과 하부 편광판(PL)이 부착된다. 상부 기판(SU)과 하부 기판(SL)에는 도면으로 도시하지 않았으나, 매트릭스 방식으로 나열된 화소 영역을 정의하는 배선 및 블랙 매트릭스가 형성될 수 있으며, 액정층 (LC)을 구동하기 위한 공통 전극과 화소 전극을 구비한다. 또한, 색상을 구현하기 위한 칼라 필터를 포함할 수 있다. 상부 기판(SU)의 전면부 표면에는 상부 편광판(PU)이 부착되고, 하부기판(SL)의 배면부 표면에는 하부 편광판(PL)이 부착된다.
일반적으로 생각했을 때, 상부 편광판(PU)과 하부 편광판(PL)의 광 투과축은 서로 직교하도록 배치하여야 흑색을 표현할 때 완전한 흑색 계조를 구현할 수 있다. 하지만, 상부 편광판(PU)과 하부 편광판(PL)의 광 투과축이 서로 직교하도록 배치되면, 표시장치로서 사용하지 않을 경우에, 편광판들의 구성으로 인해 어떠한 빛도 액정 표시패널(LCDP)을 투과하지 못한다. 즉, 상부 편광판(PU)과 하부 편광판(PL)의 광 투과축은 서로 직교하도록 배치한 경우를, 평상시에는 완전한 흑색 계조를 나타내므로, 노멀리 블랙(Normally Black; NB) 모드라고 한다.
하지만, 투명 액정표시장치를 구현하기 위해서는, 액정 표시패널 (LCDP)을 사용하지 않을 때에는, 투명한 상태를 나타내어야 한다. 따라서, 액정 표시패널(LCDP)은 노멀리 화이트(Normally White: NW) 모드로 구성하는 것이 바람직하다. 노멀리 화이트 모드로 구성하기 위해서는, 단순히 상부 편광판(PU)과 하부 편광판(PL)의 광 투과축의 배치 관계에 의해서만 결정되는 것은 아니다. 액정 패널(LCP)을 구성하는 액정층(LC)의 액정 특성도 함께 고려하여야 한다.
예를 들어, 액정층(LC)에 TN(Twisted Nematic) 모드 액정을 사용하는 수직 전계 방식의 경우에는, 상부 편광판(PU)과 하부 편광판(PL)의 광 투과축이 직교하더라도, 노멀리 화이트 모드를 구현할 수 있다. 한편, 수평 전계 방식인 경우에는, 상부 편광판(PU)과 하부 편광판(PL)의 광 투과축이 서로 평행하게 배치하여 노멀리 화이트 모드를 구현할 수 있다.
액정 표시패널(LCDP)의 아래에는 도광판(LG)과 광원(LS)이 위치할 수 있다. 광원(LS)은 도광판(LG)의 일측면에 배치되어 도광판(LG) 내부로 빛을 조사한다. 도광판(LG)은 측면으로부터 입사된 빛을 도광판(LG) 내부의 전체 영역으로 확산시키며, 전면부 즉 액정 표시패널(LCDP)이 위치한 면으로 빛을 굴절시킨다. 이를 위해, 도광판(LG)의 배면에는 반사 패턴을 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 도광판(LG) 역시 투명성을 보장하여야 하므로, 프리즘 형상, 렌티 큘라 형상, 혹은 마이크로 렌즈 형상을 배면에 새긴 패턴인 것이 바람직하다.
이와 같이 투명 액정 표시장치는 사용하지 않을 경우에는 액정 표시장치 자체는 맨 유리와 같이 투명한 상태를 나타낸다. 또한 전원을 인가하여 표시장치로 사용할 경우에는 화상 정보를 뒷 배경 공간의 광경과 함께 표현할 수 있다.
또한, 투명 액정 표시장치는 일반 액정 표시장치와 달리 백 라이트 유닛이 투명성을 확보하는 구조를 가져야 한다. 따라서, 일반 액정 표시장치에서 사용하였던 휘도 향상을 위한 광학 시트들이 모두 배제된 구조를 갖는 것이 바람직하다.
투명 표시장치는 표시 기능을 사용하지 않을 경우에는 뒷 배경을 그대로 투과하여 배경을 인지할 수 있는 반면, 표시 기능을 사용할 경우에는 뒷 배경을 차단하고 표시 기능만을 나타낼 수 있다. 혹은, 표시 기능을 사용할 경우, 뒷 배경과 함께 표시 기능을 동시에 보여주어 복합적인 기능을 할 수도 있다. 그러므로 표시 기능을 잘 수행하는 것도 중요하지만, 뒷 배경을 투과하여 관람자에게 정확하게 보여주는 기능을 잘 수행하는 것도 중요하다.
하지만, 투명 표시장치가 투명 상태로 보인다 하더라도, 실제 패널에는 다양한 표시 소자들이 형성되어 있다. 표시 소자들에 의해 뒷 배경 정보가 온전히 투과하지 못하고 원래의 상(image)이 왜곡되어 관람자에게 제공되는 경우가 많다. 배경의 상이 왜곡되는 이유가 여럿 있을 수 있지만, 대표적인 요인으로, 뒷 배경에서 반사되어 투명 표시장치를 투과하는 빛이 표시 소자들에 의해 회절되어 발생하는 회절상과 원상이 동시에 관람자에게 인지되기 때문이다.
회절에 의해 관람자가 뒷 배경을 온전히 인지하지 못하는 이유를 도 2를 참조하여 좀 상세히 설명한다. 도 2는 종래 기술에 의한 투명 표시장치에서, 배경 정보가 투명 표시장치를 투과한 본상과, 표시 패널에 형성된 투명 전극들에 의한 회절상의 형성 관계를 나타내는 단면도이다. 도 2에서는 회절 현상을 설명하기 위해 간략하게 구성을 나타내었다. 예를 들어, 투명 표시장치에는 상당히 복잡한 구성 요소들이 형성되어 있지만, 여러 구성 요소들 중에서 투명 부분에 배치되는 전극들만 도시하였다.
투명 표시장치(TS)의 표시 영역 특히 배경 영상이 투과될 수 있는 투과 영역에는 화소 전극(PXL) 및/또는 공통 전극(COM)들이 형성되어 있다. 이들 전극들(PXL, COM)은 전극 간격(Δdo)으로 배치되어 있을 수 있다. 뒷 배경의 물체에 의해 반사되어 투명 표시장치(TS)로 들어오는 입사광(100)은 전극들(PXL, COM)을 통과하여 직진하는 무회절광(200)(혹은, 0차 회절광)으로 진행할 수 있다. 이와 동시에 입사광(100)은, 전극들(PXL, COM)에 의해 회절 현상이 발생할 수 있다. 예를 들어 1차 회절광(201) 및 2차 회절광(203)이 발생할 수 있다. 회절은 다수 회차가 발생할 수 있으나, 여기서는 편의상 2차 회절광까지만 설명하였다.
이들 여러 차수의 회절광들(200, 201, 203)들은 관측자의 위치(OB)로 동시에 전달된다. 그리고 관측자의 위치(OB)에서는 원상(OI), 1차 회절상(DF1) 및 2차 회절상(DF2) 등으로 관측된다. 여기서, 원상(OI)과 1차 회절상(DF1)은 이격 거리(ΔLo) 떨어져 표시된다. 이때, 원상(OI)과 1차 회절상(DF1)이 관측자의 시야 범위 내에 공존하게 되면, 관측자는 뒷 배경의 상을 온전히 인지하지 못하고 여러 개의 상들이 겹쳐서 보인다. 즉, 원상(OI)과 1차 회절상(DF1)은 이격 거리(ΔLo)가 관람자의 일안구 크기 범위 내에 투사될 경우 두 세 개의 상이 겹쳐 보인다. 설명의 편의상 1차 회절상(DF1)과 원상(OI)의 이격으로만 설명했으나, 그 이상의 고차 회절상들이 동시에 관람자의 시야 범위로 입사될 경우, 원상 인지감이 더욱 저하된다.
종래 기술에 의한 투명 표시장치(TS)에서 전극들(PXL, COM) 사이의 간격은 일반적으로 14~16㎛ 정도로 형성된다. 회절 현상에 의해, 1차 회절광(201)은 0차 회절광(200)에서 2° 이격된 방사각(α°)으로 진행한다. 일반적으로 투명 표시장치를 사용하는 관측자의 위치(OB)가 대략 0.5m 정도에 존재한다. 그 결과, 투명 표시장치(TS)로부터 0.5m 거리에 있는 관람자의 위치(OB)에서, 원상(OI)과 1차 회절상(DF1)의 이격 거리(ΔLo)는 10~12mm로 형성된다. 보통 사람의 일안구의 크기가 약 10mm 정도이기 때문에, 원상(OI)과 1차 회절상(DF1)이 일안구 내로 동시에 입사된다. 이로 인해, 종래 기술에 의한 투명 표시장치들에서는, 뒷 배경의 영상이 온전히 보이지 않고, 겹쳐서 보여 정상적으로 보이지 않는 문제가 발생한다.
따라서, 투명 표시장치를 설계하고 제작할 때에는, 표시 기능을 제대로 관람자에게 제공하는 것뿐만 아니라, 배경을 투과하여 보여줄 경우에도 회절 현상에 의해 배경이 왜곡되는 현상을 방지할 수 있는 구조를 필요로 한다. 지금까지 제안된 투명 표시장치들에서는 회절 현상을 극복하는 구조가 제안되지 않았다.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출 된 발명으로써, 회절 현상에 의한 배경 화면의 왜곡 현상을 극복하는 구조를 갖는 투명 표시패널 및 이를 구비한 투명 표시장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 투명 표시 패널은, 투과부를 구비한 화소 영역, 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 제1 전극은 투과부에 배치된다. 그리고 제2 전극은 투과부에 배치되며 제1 전극으로부터 2~3.5㎛의 이격 간격을 갖고 배치된다.
일례로, 제1 전극과 제2 전극 사이의 이격 간격은, 화소 영역의 후면 방향에서 투과부로 들어오는 가시광선 파장대의 입사광이 투과부를 통과한 후, 0차 회절광과 1차 회절광 사이의 방사각이 10°~16°로 형성되도록 한다.
일례로, 제1 전극과 제2 전극 사이의 이격 간격은, 화소 영역의 후면 방향에서 투과부로 들어오는 가시광선 파장대의 입사광이 투과부를 통과한 후, 화소 영역에서 0.5m 이격된 위치에 투사되는 0차 회절광과 1차 회절광 사이의 이격 거리가 65~90mm로 형성되도록 한다.
일례로, 화소 영역은, 투과부와 인접한 발광부를 더 포함한다.
일례로, 화소 영역 전체가 투과부를 이룬다.
본 발명은 투과부에 형성된 구성 요소들이 특정한 조건을 만족하는 이격 간격을 갖고 배치된 투명 표시장치를 제공한다. 여기서, 특정한 조건이란, 구성 요소들에 의해 입사광이 회절 현상에 의해 회절광이 발생하더라도, 0차 회절광과 1차 회절광이 전방에 위치하는 관람자의 시야 영역에 동시에 투사되지 않도록 하는 조건이다. 본 발명에 의하면 투명 표시장치를 관통하는 빛이 구성 요소들에 의해 회절 현상이 발생하더라도, 회절광과 비 회절광이 관람자에게 동시에 인지되지 않는다. 본 발명에 의한 투명 표시장치는 표시 정보를 정확하게 제공함과 동시에, 투명 표시장치를 투과한 뒷 배경이 전방에 위치한 관람자에게 왜곡 없이 제공할 수 있다.
도 1은 액정 표시장치로 구현한 종래 기술에 의한 투명 표시장치의 구조를 나타내는 사시도.
도 2는 종래 기술에 의한 투명 표시장치에서, 배경 정보가 투명 표시장치를 투과한 본상과, 표시 패널에 형성된 투명 전극들에 의한 회절상의 형성 관계를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 투명 액정 표시장치의 구조를 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명에 의한 투명 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명에 의한 투명 표시장치에서, 배경 정보가 투명 표시장치를 투과한 본상과, 표시 패널에 형성된 투명 전극들에 의한 회절상의 형성 관계를 나타내는 단면도.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
<일 실시 예>
액정 표시 장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 이러한 액정 표시 장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계 방식과 수평 전계 방식으로 대별된다.
수직 전계형 액정 표시 장치는 상부기판 상에 형성된 공통전극과 하부기판 상에 형성된 화소전극이 서로 대향되게 배치되어 이들 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 TN(Twisted Nemastic) 모드의 액정을 구동한다. 수평 전계 방식의 액정 표시 장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 인 플레인 스위칭(In Plane Switching; IPS) 모드의 액정을 구동한다.
본 발명에서는 편의상, 수평 전계 방식의 액정 표시 장치에 대하여 상세히 살펴보기로 한다. 이하, 도 3을 참조하여, 본 발명에 의한 투명 표시장치를 액정 표시장치로 구현한 경우인, 투명 액정 표시장치의 세부 구조를 좀 더 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 의한 투명 액정 표시장치의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 3에서는 수평 전계 액정 표시패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 사용한 경우를 나타내었다.
도 3에 도시한, 박막 트랜지스터 기판을 구비한 수평 전계 방식의 투명 액정 표시패널은 화소 전극과 공통 전극이 동일 평면상에서 서로 일정 거리 이격하여 배치됨으로써 그 사이에 형성되는 수평 전계로 액정 층을 구동하여 화상 데이터를 표시한다. 본 발명에 의한 수평 전계 투명 액정 표시패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부 기판 상에 교차하도록 형성된 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(T)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 수평 전계를 이루도록 형성된 화소 전극(PXL) 및 공통 전극(COM)과, 그리고 공통 전극(COM)과 접속된 공통 배선(CL)을 구비한다.
게이트 배선(GL)은 박막 트랜지스터(T)의 게이트 전극(G)에 게이트 신호를 공급한다. 데이터 배선(DL)은 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(D)을 통해 화소전극(PXL)에 화소 신호를 공급한다. 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)은 교차구조로 형성되어 화소 영역을 정의한다. 공통 배선(CL)은 화소 영역 내의 일측변에 게이트 배선(GL)과 나란하게 형성되며 액정 구동을 위한 기준전압을 공통전극(COM)에 공급한다.
박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 배선(DL)의 화소 신호가 화소 전극(PXL)에 충전, 유지되도록 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)에 접속된 게이트 전극(G)과, 데이터 배선(DL)에 접속된 소스 전극(S)과, 화소 전극(PXL)에 접속된 드레인 전극(D)을 구비한다. 또한, 박막 트랜지스터(T)는 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에 채널을 형성하는 활성 채널층(A)과, 소스 전극(S) 및 드레인 전극(D)을 더 포함한다.
화소 전극(PXL)은 보호막(도시하지 않음)을 관통하는 드레인 콘택홀(CHD)을 통해 박막 트랜지스터(TT)의 드레인 전극(D)과 접속되어 화소 영역에 형성된다. 특히, 화소 전극(PXL)은 드레인 전극(D)과 접속되고 인접한 게이트 라인(GL)과 나란하게 형성된 수평부(PXLh)와, 이 수평부(PXLh)에서 공통 전극(COM)과 나란하게 돌출되어 형성된 수직부(PXLv)를 구비한다. 화소 전극의 수평부(PXLh)는 공통 배선(CL)과 중첩하도록 형성되어 보조 스토리지(STG)를 형성하기도 한다.
공통 전극(COM)은 게이트 절연막(도시하지 않음) 및 보호막을 관통하는 공통 컨택홀(CLH)을 통해 공통 배선(CL)과 접속되어 화소 영역에 형성된다. 특히, 공통 전극(COM)은 화소 영역에서 화소 전극(PXL)의 수직부(PXLv)와 나란하게 형성된다.
이에 따라, 박막 트랜지스터(T)를 통해 화소 신호가 공급된 화소 전극(PXL)과 공통 배선(CL)을 통해 기준 전압이 공급된 공통 전극(COM) 사이에 수평 전계가 형성된다. 특히, 화소 전극(PXL)의 수직부(PXLv)와 공통 전극(COM) 사이에 수평 전계가 형성된다. 이러한 수평 전계에 의해 박막 트랜지스터 어레이 기판과 칼라 필터 어레이 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 화상을 구현한다.
도 3에서 도시한 것과 같은, 본 발명에 의한 투명 액정 표시장치에서 뒷 배경을 투과할 수 있는 투명부에는 화소 전극(PXL)의 수직부(PXLv)와 공통 전극(COM)이 배치된다. 따라서, 배경이 투명부를 통과할 때, 화소 전극(PXL)의 수직부(PXLv)와 공통 전극(COM) 사이의 간격이 슬릿으로 작동하여 회절 현상이 발생한다. 회절 현상에 의해, 0차 회절상인 원상과 회절상이 관람자의 일안구의 영역으로 동시에 투사되지 않도록 하기 위해, 화소 전극(PXL)의 수직부(PXLv)와 공통 전극(COM)은 2~3.5㎛의 간격을 두고 배치하는 것이 바람직하다.
앞에서 설명한, 화소 전극(PXL) 및 공통 전극(COM)은 투명 도전 물질인 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide: ITO)로 형성될 수도 있다. 또는, 알루미늄, 몰리브덴, 티타늄, 니켈과 같은 불투명한 금속 물질로 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에서 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM)이 수평방향으로 일정 거리 이격하여 배치된 수평 전계 방식만 설명했지만, 어느 한 전극은 면 전극을 이루고, 다른 전극은 선분형으로 배치된 프린지 필드 방식에도 동일하게 적용될 수 있다. 이 경우에는, 선분형태로 배치된 전극들이 이격 거리가 2~3.5㎛의 간격을 두고 배치하는 것이 바람직하다.
<다른 실시 예>
본 발명의 다른 예로, 투명 표시장치를 유기발광 다이오드 표시장치로 구현할 수 있다. 이하, 도 4를 참조하여, 본 발명에 의한 유기발광 다이오드 표시장치로 구현한 투명 표시장치에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명에 의한 투명 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 평면도이다. 본 발명에 의한 하부 발광형 투명 유기발광 다이오드 표시장치는 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 스위칭 TFT와 연결된 구동 TFT(DT), 구동 TFT(DT)에 접속된 유기발광 다이오드(OLE)를 포함한다.
투명 유기발광 다이오드 표시장치에서 하나의 화소 영역은, 화상을 표현하는 발광부(LEA)와 뒷 배경을 그냥 통과하는 투과부(TRA)를 포함한다. 따라서, 스캔 배선(SL), 데이터 배선(DL) 및 구동 전류 배선(VDD)에 의해 화소 영역이 정의되고, 화소 영역은 다시 발광부(LEA)와 투과부(TRA)로 나뉜다. 또한 화소 영역은 박막 트랜지스터들(ST, DT)이 형성되어, 자체 빛을 발광하지도 않고 배경의 빛을 투과하지도 않는, 비 발광부도 포함한다.
스위칭 TFT(ST)는 스캔 배선(SL)과 데이터 배선(DL)이 교차하는 부위에 형성되어 있다. 스위칭 TFT(ST)는 화소를 선택하는 기능을 한다. 스위칭 TFT(ST)는 스캔 배선(SL)에서 분기하는 게이트 전극(SG)과, 반도체 층(SA)과, 소스 전극(SS)과, 드레인 전극(SD)을 포함한다. 그리고 구동 TFT(DT)는 스위칭 TFT(ST)에 의해 선택된 화소의 유기발광 다이오드(OLE)를 구동하는 역할을 한다. 구동 TFT(DT)는 스위칭 TFT(ST)의 드레인 전극(SD)과 연결된 게이트 전극(DG)과, 반도체 층(DA), 구동 전류 배선(VDD)에 연결된 소스 전극(DS)과, 드레인 전극(DD)을 포함한다.
구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD)은 유기발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO)과 연결되어 있다. 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(도시하지 않음) 사이에는 유기발광 층(도시하지 않음)이 개재되어 있다. 캐소드 전극은 기저 전압(VSS)에 연결된다.
이상에서 설명한 투명 유기발광 다이오드 표시장치에서는, 표시 기능을 수행하기 위한 발광부(LEA)와 뒷 배경을 투과하여 보여줄 투과부(TRA)를 구비한다. 투과부(TRA)의 경우, 대부분 투명한 상태를 유지하기 위해 별다른 표시 소자들이 형성되지 않는 것이 바람직하다. 하지만, 경우에 따라 투과부(TRA)에 투명 보조 용량(STG)을 배치할 수 있다. 이 경우, 투명 보조 용량(STG)을 형성하기 위한 투명 보조 용량 전극(ST)들이 형성될 수 있다. 투명 전극은 투과부(TRA) 전체 영역에 걸쳐 형성될 수도 있지만, 투명 보조 용량(STG)의 크기를 조절하기 위해 투과부(TRA)의 일부분 영역만 차지할 수도 있다.
투명 유기발광 다이오드 표시장치에서, 투과부(TRA)에 투명 보조 용량 전극(ST)과 같은 소자들을 형성할 때에 소자들 주변에서 슬릿이 형성될 수 있다. 이 슬릿은 투과부(TRA)를 통과하는 뒷 배경에서 반사된 빛에 회절 현상을 유발할 수 있다. 도 4에서 도시한 것과 같은, 본 발명에 의한 투명 유기발광 다이오드 표시장치에서 회절 현상에 의해, 0차 회절상인 원상과 회절상이 관람자의 일안구의 영역으로 동시에 투사되지 않도록 하기 위해, 투명 보조 용량 전극(ST)과 인접하는 다른 구성 요소들은 2~3.5㎛의 간격을 두고 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 도면으로 도시하지 않았지만, 투명 유기발광 다이오드 표시장치 중에는, 애노드 전극과 캐소드 전극을 모두 투명 전극으로 형성하여 화소 영역 전체를 투명하면서도 발광부가 되도록 형성할 수 있다. 즉, 표시 기능을 할 경우에는 화소 영역 전체가 발광부(LEA)가 되고, 표시 기능을 하지 않을 경우에는 뒷 배경을 투과하는 투과부(TRA)가 된다.
따라서, 화소 영역에 형성되는 표시 소자들 사이에 간극이 있을 경우, 뒷 배경의 빛이 화소 영역을 투과할 경우 회절 현상이 발생할 수 있다. 회절 현상에 의해, 0차 회절상인 원상과 회절상이 관람자의 일안구의 영역으로 동시에 투사되지 않도록 하기 위해, 화소 영역에 형성되는 구성 요소들은 2~3.5㎛의 간격을 두고 배치하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 실시 예들에서는 투명 표시장치에서 투과부로 활용될 수 있는 영역에 형성되는 소자들 사이의 간격을 2~3.5㎛의 간격을 두고 형성하는 것을 특징으로 하고 있다. 이하, 도 5를 참조하여, 투과부에서 소자들, 예를 들어 전극들의 간격을 특징화하여 회절 현상에 의한 뒷 배경의 왜곡 현상을 해소하는 구조에 대해 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명에 의한 투명 표시장치에서, 배경 정보가 투명 표시장치를 투과한 본상과, 표시 패널에 형성된 투명 전극들에 의한 회절상의 형성 관계를 나타내는 단면도이다.
도 5에서는 회절 현상을 설명하기 위해 간략하게 구성을 나타내었다. 예를 들어, 투명 표시장치에는 상당히 복잡한 구성 요소들이 형성되어 있지만, 여러 구성 요소들 중에서 투과 영역에 배치되는 전극들만 도시하였다.
투명 표시장치(TS)의 표시 영역 특히 배경 영상이 투과될 수 있는 투과 영역에는 화소 전극(PXL) 및/또는 공통 전극(COM)들이 형성되어 있다. 이들 전극들(PXL, COM)은 전극 간격(Δdn)으로 배치되어 있을 수 있다. 뒷 배경의 물체에 의해 반사되어 투명 표시장치(TS)로 들어오는 입사광(100)은 전극들(PXL, COM)을 통과하여 직진하는 무회절광(200)(혹은, 0차 회절광)으로 진행할 수 있다. 이와 동시에 입사광(100)은, 전극들(PXL, COM)에 의해 회절 현상이 발생할 수 있다. 예를 들어 1차 회절광(201) 및 2차 회절광(203)이 발생할 수 있다. 회절은 다수 회차가 발생할 수 있으나, 여기서는 편의상 2차 회절광까지만 설명하였다.
여기서, 입사광(100)은 가시광선 파장대를 갖는다. 뒷 배경이 투명 표시장치(TS)를 관통하여 관람자에게 인지되는 것이므로, 뒷 배경에서 투명 표시장치(TS)로 입사되는 빛들 중에서 관람자에게 인지되는 빛은 가시광선 영역대의 빛들이다. 예를 들어, 입사광(100)은 4000Å 내지 7000Å의 파장대를 갖는다.
이들 여러 차수의 회절광들(200, 201, 203)들은 관측자의 위치(OB)로 동시에 전달된다. 그리고 관측자의 위치(OB)에서는 원상(OI), 1차 회절상(DF1) 및 2차 회절상(DF2) 등으로 관측된다. 여기서, 원상(OI)과 1차 회절상(DF1)은 이격 거리(ΔLn)만큼 떨어져 표시된다. 이때, 원상(OI)과 1차 회절상(DF1)이 관측자의 시야 범위를 벗어나 투사되도록 하면, 관측자는 뒷 배경의 상을 온전히 인지할 수 있다. 즉, 전극들이 존재하여 회절 현상을 원천적으로 없앨 수 없다면, 원상(OI)과 1차 회절상(DF1)은 이격 거리(ΔLn)가 관람자의 일안구 크기보다 큰 범위로 나뉘어 투사되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 투명 표시장치(TS)에서 전극들(PXL, COM) 사이의 간격은 일반적으로 2~3.5㎛ 정도로 형성된다. 회절 현상에 의해, 회절광이 발생하더라도, 예를 들어 1차 회절광(201)은 0차 회절광(200)에서 10° 이격된 방사각(β°)으로 진행한다. 일반적으로 투명 표시장치를 사용하는 관측자의 위치(OB)가 대략 0.5m 정도에 존재한다. 그 결과, 투명 표시장치(TS)로부터 0.5m 거리에 있는 관람자의 위치(OB)에서, 원상(OI)과 1차 회절상(DF1)의 이격 거리(ΔLo)는 65~90mm로 형성된다. 보통 사람의 일안구의 크기가 약 10mm 정도이며, 양안 거리가 65mm 미만이므로, 원상(OI)과 1차 회절상(DF1)이 일안구 범위 내로 동시에 입사되지 않는다. 그 뿐 아니라, 원상(OI)이 좌안으로 투사되는 동안 1차 회절상(DF1)이 우안으로 투사되는 현상도 발생하지 않는다.
본 발명에 의한 투명 표시장치에서는, 회절 현상을 원천적으로 없앨 수 없기 때문에, 회절 현상에 의한 회절상이 원상과 함께 관측자의 시야에 동시에 투사되는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖는다. 회절 현상이 발생하더라도, 투명 표시장치(TS)에서 0.5m 이상의 위치에서 관람하는 관람자의 시야에는 뒷 배경의 원상(OI)만이 인지된다. 즉, 본 발명에 의하면 표시 장치가 제공하는 표시 영상과 표시 장치 뒤에 위치하는 뒷 배경의 영상을 모두 정상적으로 인지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
TS: 투명 표시장치 OB; 관측자의 위치(평면)
100: 입사광 200: 0차 회절광
201: 1차 회절광 203: 2차 회절광
OI: 원상 DF1: 1차 회절상
DF2: 2차 회절상

Claims (5)

  1. 투과부를 구비한 화소 영역;
    상기 투과부에 배치된 제1 전극; 그리고
    상기 투과부에 배치되며 상기 제1 전극으로부터 이격 간격을 갖고 배치된 제2 전극을 포함하고,
    회절 현상에 의해 0차 회절광과 회절광이 관람자의 일안구의 영역으로 동시에 투과되지 않도록 하기 위해, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 2~3.5㎛의 이격 간격을 두고 배치되며,
    상기 투과부는 상기 화소 영역의 후면 배경에서 반사되어 입사되는 광을 상기 화소 영역의 전면 방향으로 투과시키는 투명 표시 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 상기 이격 간격은,
    상기 화소 영역의 후면 방향에서 상기 투과부로 들어오는 가시광선 파장대의 입사광이 상기 투과부를 통과한 후, 상기 0차 회절광과 상기 회절광중 1차 회절광 사이의 방사각이 10°~16°로 형성되도록 하는 투명 표시 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 상기 이격 간격은,
    상기 화소 영역의 후면 방향에서 상기 투과부로 들어오는 가시광선 파장대의 입사광이 상기 투과부를 통과한 후, 상기 화소 영역에서 0.5m 이격된 위치에 투사되는 상기 0차 회절광과 상기 회절광중 1차 회절광 사이의 이격 거리가 65~90mm로 형성되도록 하는 투명 표시 패널.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 영역은,
    투과부와 인접한 발광부를 더 포함하는 투명 표시 패널.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 영역 전체가 상기 투과부를 이루는 투명 표시 패널.
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