KR102497663B1 - 투명표시장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

투명표시장치 및 그의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소비전력을 줄일 수 있는 투명표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치는 표시 데이터 라인들과 표시 게이트 라인들에 접속된 표시 화소들을 포함하는 발광부와 입사되는 빛을 투과시키는 투과부가 마련된 투명표시패널, 입사되는 빛을 차광하는 차광 모드와 입사되는 빛을 투과시키는 투과 모드 중 어느 하나로 구현되고, 차광 데이터 라인들과 차광 게이트 라인들에 접속되는 차광 화소들을 포함하는 차광패널, 입력된 디지털 비디오 데이터를 표시 데이터 전압들로 변환하여 표시 데이터 라인들에 공급하는 표시 데이터 구동부, 및 차광 데이터를 차광 데이터 전압들로 변환하여 차광 데이터 라인들에 공급하는 차광 데이터 구동부를 구비한다. 차광 화소들은 표시 화소들에 대응되게 배치된다.

Description

투명표시장치 및 그의 구동방법{TRANSPARENT DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 투명표시장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 표시장치가 개발되어 각광받고 있다. 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes : OLED)
최근에는 표시장치는 박형화, 경량화, 및 저소비전력화되고 있으며, 이로 인해 표시장치의 적용 분야가 계속 증가하고 있다. 특히, 표시장치는 대부분의 전자 장치나 모바일 기기에서 사용자 인터페이스의 하나로 사용되고 있다.
또한, 최근에는 특성상 사용자가 표시장치의 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있는 투명표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 투명표시장치는 공간활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다. 투명표시장치는 정보인식, 정보처리 및 정보표시의 기능을 투명한 전자기기로 구현함으로써 기존 전자기기의 공간적 및 시각적 제약을 해소할 수 있다. 예를 들어, 투명표시장치는 건물이나 자동차의 창문(window)에 적용되어 배경을 보이거나 화상을 표시하는 스마트 창(smart window)으로 구현될 수 있다.
투명표시장치는 유기발광표시장치로 구현될 수 있으며, 이 경우 전력 소비가 적은 장점이 있으나, 어두운 환경에서는 명암비(contrast ratio)에 문제가 없지만 빛이 있는 환경에서는 명암비가 저하되는 단점이 있다. 어두운 환경의 명암비는 암실 명암비, 빛이 있는 환경의 명암비는 명실 명암비로 정의될 수 있다.
투명표시장치는 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있도록 하기 위해 투과 영역이 존재하므로, 명실 명암비가 저하되는 문제가 있다. 따라서, 투명표시장치가 유기발광표시장치로 구현되는 경우 명실 명암비가 저하되는 것을 방지하기 위해 빛을 차단하는 차광 모드와 빛을 투과시키는 투과 모드로 동작할 수 있는 광 제어장치가 필요하다.
투명표시장치는 광 제어장치로 인해 소비전력이 다른 표시장치에 비해 높다. 따라서, 광 제어장치의 차광 및 투과 모드를 국부적으로 제어함으로써 소비전력을 줄일 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 소비전력을 줄일 수 있는 투명표시장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치는 표시 데이터 라인들과 표시 게이트 라인들에 접속된 표시 화소들을 포함하는 발광부와 입사되는 빛을 투과시키는 투과부가 마련된 투명표시패널, 입사되는 빛을 차광하는 차광 모드와 입사되는 빛을 투과시키는 투과 모드 중 어느 하나로 구현되고, 차광 데이터 라인들과 차광 게이트 라인들에 접속되는 차광 화소들을 포함하는 차광패널, 입력된 디지털 비디오 데이터를 표시 데이터 전압들로 변환하여 표시 데이터 라인들에 공급하는 표시 데이터 구동부, 및 차광 데이터를 차광 데이터 전압들로 변환하여 차광 데이터 라인들에 공급하는 차광 데이터 구동부를 구비한다. 차광 화소들은 표시 화소들에 대응되게 배치된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 구동방법은 디지털 비디오 데이터가 기준값 이상인 경우 차광 데이터를 제1 값으로 설정하고, 디지털 비디오 데이터가 기준값보다 작은 경우 차광 데이터를 제2 값으로 설정함으로써 차광 데이터를 생성하는 단계, 디지털 비디오 데이터를 표시 데이터 전압들로 변환하여 투명표시패널의 표시 데이터 라인들에 공급하는 단계, 및 차광 데이터를 차광 데이터 전압들로 변환하여 차광패널의 차광 데이터 라인들에 공급하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예는 차광패널을 노멀리 화이트 모드로 구동하므로 투과 모드로 구현되는 경우 소비전력을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 디지털 비디오 데이터가 블랙 계조에 해당하는 값을 갖는 경우 차광 데이터를 최대값으로 설정한다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 소정의 휘도보다 낮은 휘도로 발광하는 표시 화소에 대응되는 차광 화소를 투과 모드로 구현하며, 소정의 휘도 이상으로 발광하는 표시 화소에 대응되는 차광 화소를 차광 모드로 구현할 수 있다. 즉, 사용자는 화상에서 블랙 계조로 표시되는 영역보다 그레이 계조나 화이트 계조로 표시되는 영역에 집중하여 시청하므로, 본 발명의 실시예는 블랙 계조로 표시되는 영역을 투과 모드로 제어함으로써 화상의 품질 저하 없이 소비 전력을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 투명표시장치의 투명표시패널, 차광패널, 제1 연성 필름들, 제2 연성 필름들, 제1 소스 회로보드, 제2 소스 회로보드, 및 제어 회로보드를 보여주는 일 예시도면이다.
도 3은 투명표시패널의 표시 화소들과 차광패널의 차광 화소들의 배치를 보여주는 일 예시도면이다.
도 4는 도 1의 투명표시패널의 표시영역의 투과부와 발광부를 보여주는 일 예시도면이다.
도 5는 도 4의 투과부와 제1 표시 화소를 보여주는 일 예시도면이다.
도 6은 도 1의 차광패널의 차광 화소들을 보여주는 일 예시도면이다.
도 7은 도 1의 타이밍 콘트롤러를 상세히 보여주는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치의 구동방법을 보여주는 흐름도이다.
도 9는 입력 디지털 비디오 데이터와 차광 데이터를 보여주는 일 예시도면이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 핵심 구성과 관련이 없는 경우 및 본 발명의 기술분야에 공지된 구성과 기능에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다. 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 블록도이다. 도 2는 투명표시장치의 투명표시패널, 차광패널, 제1 연성 필름들, 제2 연성 필름들, 제1 소스 회로보드, 제2 소스 회로보드, 및 제어 회로보드를 보여주는 일 예시도면이다.
도 1 및 도 2를 결부하여 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치를 상세히 설명한다. 도 1 및 도 2에서는 설명의 편의를 위해 X축 방향은 게이트 라인과 나란한 방향이고, Y축 방향은 데이터 라인과 나란한 방향이며, Z축 방향은 투명표시장치의 높이 방향인 것을 중심으로 설명하였다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 투명표시패널(100), 차광패널(200), 게이트 구동부(300), 표시 데이터 구동부(400), 차광 데이터 구동부(500), 타이밍 제어부(600), 제1 연성필름(710)들, 제2 연성필름(720)들, 게이트 연성필름(730)들, 제1 및 제2 소스 회로보드들(810, 820), 연성 케이블(910), 및 제어 회로보드(920)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 투명표시패널은 유기발광 표시패널(Organic Light Emitting Display Panel)로 구현되고, 차광패널은 액정표시패널(Liquid Crystal Display Panel)로 구현된 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다.
투명표시패널(100)은 입사되는 빛을 투과시키는 투과부와 화상을 표시하는 표시 화소(PA)들을 갖는 발광부를 포함하는 표시영역(PAA)을 구비한다. 표시영역(PAA)에는 표시 게이트 라인들(GA1~GAn, n은 2 이상의 정수)과 표시 데이터 라인들(DA1~DAm, m은 2 이상의 정수)이 형성되며, 표시 게이트 라인들(GA1~GAn)과 표시 데이터 라인들(DA1~DAm)의 교차 영역들에 표시 화소(PA)들이 형성된다. 표시영역(PAA)에 대한 자세한 설명은 도 4 및 도 5를 결부하여 후술한다.
차광패널(200)은 입사되는 빛을 투과시키거나 차광하는 차광 화소(PB)들을 포함하는 차광영역(PAB)을 구비한다. 차광영역(PAB)에는 차광 게이트 라인들(GB1~GBn)과 차광 데이터 라인들(DB1~DBm)이 형성되며, 차광 게이트 라인들(GB1~GBn)과 차광 데이터 라인들(DB1~DBm)의 교차 영역들에 차광 화소(PB)들이 형성된다. 차광패널(200)에 대한 자세한 설명은 도 6을 결부하여 후술한다.
투명표시패널(100)의 표시 화소(PA)들 각각은 도 3과 같이 차광패널(200)의 차광 화소(PB)들 각각에 대응되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제k 표시 게이트 라인(GAk, k는 1≤k≤n을 만족하는 정수)과 제j 표시 데이터 라인(DAj, j는 1≤j≤m을 만족하는 정수)에 접속된 표시 화소는 제k 차광 게이트 라인(GBk, k는 1≤k≤n을 만족하는 정수)과 제j 차광 데이터 라인(DBj, j는 1≤j≤m을 만족하는 정수)에 접속된 차광 화소에 대응되게 배치될 수 있다. 이로 인해, 투명표시패널(100)은 화소 단위로 투과 모드와 차광 모드로 제어될 수 있다.
투명표시패널(100)과 차광패널(200)은 접착층에 의해 접착될 수 있다. 접착층은 OCA(optically clear adhesive)와 같은 투명접착필름 또는 OCR(optically clear resin)과 같은 투명접착제일 수 있다.
게이트 구동부(300)는 타이밍 제어부(160)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS)에 따라 투명표시패널(100)의 표시 게이트 라인들(GA1~GAn)에 게이트 신호들을 공급하여 표시 데이터 전압들이 공급될 표시 화소(PA)들을 선택한다. 또한, 게이트 구동부(300)는 차광패널(200)의 차광 게이트 라인들(GB1~GBn)에 게이트 신호들을 공급하여 차광 데이터 전압들이 공급될 차광 화소(PB)들을 선택한다. 즉, 게이트 구동부(300)는 투명표시패널(100)의 표시 게이트 라인들(GA1~GAn)과 차광패널(200)의 차광 게이트 라인들(GB1~GBn)에 동일한 게이트 신호들을 공급한다.
종래에는 투명표시패널(100)의 표시 게이트 라인들(GA1~GAn)에 게이트 신호들을 공급하는 게이트 구동부와 차광패널(200)의 차광 게이트 라인들(GB1~GBn)에 게이트 신호들을 공급하는 게이트 구동부, 즉 두 종류의 게이트 구동부가 필요하였다. 하지만, 본 발명의 실시예는 투명표시패널(100)의 표시 화소(PA)들과 차광 패널(200)의 차광 화소(PB)들을 동일한 타이밍에 제어하므로, 하나의 게이트 구동부(300)를 이용하여 투명표시패널(100)의 표시 게이트 라인들(GA1~GAn)과 차광패널(200)의 차광 게이트 라인들(GB1~GBn)에 동일한 게이트 신호들을 공급하여도 된다. 따라서, 본 발명의 실시예는 게이트 구동부(300)의 개수를 줄일 수 있으므로, 비용을 절감할 수 있다.
게이트 구동부(300)는 도 2와 같이 구동 칩으로 제작되어 게이트 연성필름(730) 상에 실장되고 TAB(tape automated bonding) 방식으로 투명표시패널(100)과 차광패널(200)에 부착될 수도 있다.
표시 데이터 구동부(400)는 적어도 하나 이상의 제1 소스 드라이브 IC(Integrated Circuit)(410)를 포함한다. 제1 소스 드라이브 IC(410)들은 타이밍 제어부(600)로부터 디지털 비디오 데이터(DATA)와 제1 데이터 제어신호(DCSA)를 입력받는다. 제1 소스 드라이브 IC(410)들은 제1 데이터 제어신호(DCSA)에 따라 디지털 비디오 데이터(DATA)를 표시 데이터전압들로 변환하여 표시 데이터 라인들(DA1~DAm)에 공급한다. 제1 소스 드라이브 IC(130)는 COF(chip on film) 또는 COP(chip on plastic) 방식으로 제1 연성필름(710)에 실장될 수 있다.
투명표시패널(100)은 데이터 패드들과 같은 패드들을 포함할 수 있다. 제1 연성필름(710)에는 패드들과 제1 소스 드라이브 IC(410)를 연결하는 배선들, 패드들과 제1 소스 회로보드(810)의 배선들을 연결하는 배선들이 형성될 수 있다. 제1 연성필름(710)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film)을 이용하여 패드들 상에 부착되며, 이로 인해 투명표시패널(100)의 패드들과 제1 연성필름(710)의 배선들은 연결될 수 있다.
차광 데이터 구동부(500)는 적어도 하나 이상의 제2 소스 드라이브 IC(Integrated Circuit)(510)를 포함한다. 제2 소스 드라이브 IC(510)들은 타이밍 제어부(600)로부터 차광 데이터(LCD)와 제2 데이터 제어신호(DCSB)를 입력받는다. 제2 소스 드라이브 IC(510)들은 제2 데이터 제어신호(DCSB)에 따라 차광 데이터(LCD)를 차광 데이터전압들로 변환하여 차광 데이터 라인들(DB1~DBm)에 공급한다. 제2 소스 드라이브 IC(510)는 COF(chip on film) 또는 COP(chip on plastic) 방식으로 제2 연성필름(720)에 실장될 수 있다.
차광패널(200)은 데이터 패드들과 같은 패드들을 포함할 수 있다. 제2 연성필름(720)에는 패드들과 제2 소스 드라이브 IC(510)를 연결하는 배선들, 패드들과 제2 소스 회로보드(820)의 배선들을 연결하는 배선들이 형성될 수 있다. 제2 연성필름(720)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film)을 이용하여 패드들 상에 부착되며, 이로 인해 차광패널(200)의 패드들과 제2 연성필름(720)의 배선들은 연결될 수 있다.
제1 소스 회로보드(810)는 제1 연성필름(710)들에 부착될 수 있다. 제2 소스 회로보드(820)는 제2 연성필름(720)들에 부착될 수 있다. 제1 및 제2 소스 회로보드들(810, 820)은 인쇄회로보드(printed circuit board) 또는 연성 인쇄회로보드(flexible printed circuit board)일 수 있다.
타이밍 제어부(600)는 외부의 시스템 보드로부터 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들(TS)을 입력받는다. 타이밍 신호들(TS)은 1 프레임 기간을 지시하는 수직동기신호(vertical sync signal), 1 수평기간을 지시하는 수평동기신호(horizontal sync signal), 유효한 데이터를 지시하는 데이터 인에이블 신호(data enable signal), 및 도트 클럭(dot clock)을 포함할 수 있다.
타이밍 제어부(600)는 디지털 비디오 데이터(DATA)에 기초하여 차광 데이터(LCD)를 생성한다. 타이밍 제어부(600)는 타이밍 신호들(TS)에 따라 게이트 구동부(300)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS), 표시 데이터 구동부(400)의 제1 소스 드라이브 IC(410)들을 제어하기 위한 제1 데이터 제어신호(DCSA), 및 차광 데이터 구동부(500)의 제2 소스 드라이브 IC(510)들을 제어하기 위한 제2 데이터 제어신호(DCSB)를 발생한다. 타이밍 제어부(600)는 게이트 제어신호(GCS)를 게이트 구동부(300)에 공급하고, 제1 데이터 제어신호(DCSA)를 표시 데이터 구동부(400)의 제1 소스 드라이브 IC(410)들에 공급하며, 제2 데이터 제어신호(DCSB)를 차광 데이터 구동부(500)의 제2 소스 드라이브 IC(510)들에 공급한다.
타이밍 제어부(600)는 제어 회로보드(920) 상에 실장될 수 있다. 제어 회로보드(920)는 제1 및 제2 소스 회로보드들(810, 820) 각각과 연성 케이블(910)을 이용하여 연결될 수 있다. 제어 회로보드(920)는 인쇄회로보드(printed circuit board) 또는 연성 인쇄회로보드(flexible printed circuit board)일 수 있다.
도 4는 도 1의 투명표시장치의 표시영역의 투과부와 발광부를 보여주는 일 예시도면이다. 도 5는 도 4의 투과부와 제1 표시 화소를 보여주는 일 예시도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 표시영역(PAA)은 투과부(TA)와 발광부(EA)를 포함한다. 투명표시패널(100)은 투과부(TA)로 인해 투명표시패널(100)의 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있으며, 발광부(EA)로 인해 화상을 표시할 수 있다. 도 4에서는 투과부(TA)와 발광부(EA)가 게이트 라인 방향(X축 방향)으로 나란하게 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 투과부(TA)와 발광부(EA)는 데이터 라인 방향(Y축 방향)으로 나란하게 형성될 수도 있다.
투과부(TA)는 입사되는 빛을 거의 그대로 통과시키는 영역이다. 발광부(EA)는 빛을 발광하는 영역이다. 발광부(EA)는 복수의 표시 화소(PA)들을 포함할 수 있다. 도 4에서는 복수의 표시 화소(PA)들이 적색 화소(RP), 녹색 화소(GP), 및 청색 화소(BP)을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.
적색 화소(RP)는 적색광을 발광하는 영역이고, 녹색 화소(GP)는 녹색광을 발광하는 영역이며, 청색 발광부(BE)는 청색광을 발광하는 영역이다. 발광부(EA)의 적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE), 및 청색 발광부(BE)는 소정의 빛을 발광하며, 입사되는 빛을 투과시키지 않는 비투과 영역에 해당한다.
적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE), 및 청색 발광부(BE) 각각에는 도 5와 같이 제1 박막 트랜지스터(130)와 유기발광소자(170)이 마련될 수 있다.
제1 기판(110) 상에는 투습에 취약한 제1 기판(110)을 통해 침투하는 수분으로부터 제1 박막 트랜지스터(130)와 유기발광소자(170)를 보호하기 위해 버퍼막이 형성될 수 있다. 버퍼막은 교번하여 적층된 복수의 무기막들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 버퍼막은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), SiON 중 하나 이상의 무기막이 교번하여 적층된 다중막으로 형성될 수 있다. 버퍼막은 생략될 수 있다.
제1 박막 트랜지스터(130)는 버퍼막 상에 형성된다. 제1 박막 트랜지스터(130)는 액티브층(131), 게이트전극(132), 소스전극(133) 및 드레인전극(134)을 포함한다. 도 5에서 제1 박막 트랜지스터(130)는 게이트전극(132)이 액티브층(131)의 상부에 위치하는 상부 게이트(탑 게이트, top gate) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 즉, 제1 박막 트랜지스터(130)는 게이트전극(132)이 액티브층(131)의 하부에 위치하는 하부 게이트(보텀 게이트, bottom gate) 방식 또는 게이트전극(132)이 액티브층(131)의 상부와 하부에 모두 위치하는 더블 게이트(double gate) 방식으로 형성될 수 있다.
버퍼막 상에는 액티브층(131)이 형성된다. 액티브층(131)은 실리콘계 반도체 물질 또는 산화물계 반도체 물질로 형성될 수 있다. 제1 기판(110) 또는 버퍼막과 액티브층(131) 사이에는 액티브층(131)으로 입사되는 외부광을 차단하기 위한 차광층이 형성될 수 있다.
액티브층(131) 상에는 게이트 절연막(140)이 형성될 수 있다. 게이트 절연막(140)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
게이트 절연막(140) 상에는 게이트 전극(132)과 게이트 라인이 형성될 수 있다. 게이트 전극(132)과 게이트 라인은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
게이트 전극(132)과 게이트 라인 상에는 층간 절연막(150)이 형성될 수 있다. 층간 절연막(150)은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다.
층간 절연막(150) 상에는 소스전극(133), 드레인 전극(134), 및 데이터 라인이 형성될 수 있다. 소스전극(133)과 드레인 전극(134) 각각은 게이트 절연막(140)과 층간 절연막(150)을 관통하는 콘택홀들(CNT1, CNT2) 각각을 통해 액티브층(131)에 접속될 수 있다. 소스전극(133), 드레인 전극(134), 및 데이터 라인은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
소스전극(133), 드레인전극(134), 및 데이터 라인 상에는 제1 박막 트랜지스터(130)를 절연하기 위한 보호막이 형성될 수 있다. 보호막은 무기막, 예를 들어 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있다. 보호막은 생략될 수 있다.
보호막 상에는 제1 박막 트랜지스터(130)로 인한 단차를 평탄하게 하기 위한 평탄화막(160)이 형성될 수 있다. 평탄화막(160)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
평탄화막(160) 상에는 유기발광소자(170)와 뱅크(180)이 형성된다. 유기발광소자(170)는 제1 전극(171), 유기발광층(172), 및 제2 전극(173)을 포함한다.
도 5에서는 유기발광소자(170)가 전면(前面) 발광(top emission) 방식으로 구현된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 배면(背面) 발광(bottom emission) 방식으로 구현될 수도 있다. 전면 발광 방식에서는 유기발광층(172)의 빛이 상부기판 방향으로 발광하므로, 제1 박막 트랜지스터(130)가 뱅크(180)과 제1 전극(171) 아래에 넓게 마련될 수 있다. 따라서, 전면 발광 방식은 배면 발광 방식에 비해 제1 박막 트랜지스터(130)의 설계 영역이 넓다는 장점이 있다. 전면 발광 방식에서 제1 전극(171)은 애노드 전극이고, 제2 전극(173)은 캐소드 전극일 수 있다.
제1 전극(171)은 평탄화막(160) 상에 형성될 수 있다. 제1 전극(171)은 보호막과 평탄화막(160)을 관통하는 콘택홀(CNT3)을 통해 제1 박막 트랜지스터(130)의 소스전극(133)에 접속된다. 제1 전극(171)은 알루미늄과 티타늄의 적층 구조(Ti/Al/Ti), 알루미늄과 ITO의 적층 구조(ITO/Al/ITO), APC 합금, 및 APC 합금과 ITO의 적층 구조(ITO/APC/ITO)과 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. APC 합금은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 및 구리(Cu)의 합금이다.
뱅크(180)은 발광부(EA)들을 구획하기 위해 평탄화막(160) 상에서 제1 전극(171)의 가장자리를 덮도록 형성될 수 있다. 즉, 뱅크(180)는 발광부(EA)들을 정의하는 역할을 한다. 또한, 뱅크(180)가 형성된 영역은 광을 발광하지 않으므로 비발광부에 해당한다. 뱅크(180)는 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기막으로 형성될 수 있다.
제1 전극(171)과 뱅크(180) 상에는 유기발광층(172)이 형성된다. 유기발광층(172)은 발광부(EA)의 적색, 녹색 및 청색 화소들(RP, GP, BP)에 공통적으로 형성되는 공통층이며, 백색 광을 발광하는 백색 발광층일 수 있다. 이 경우, 유기발광층(172)은 2 스택(stack) 이상의 탠덤 구조로 형성될 수 있다. 스택들 각각은 정공 수송층(hole transporting layer), 적어도 하나의 발광층(light emitting layer), 및 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다.
또한, 스택들 사이에는 전하 생성층이 형성될 수 있다. 전하 생성층은 하부 스택과 인접하게 위치하는 n형 전하 생성층과 n형 전하 생성층 상에 형성되어 상부 스택과 인접하게 위치하는 p형 전하 생성층을 포함할 수 있다. n형 전하 생성층은 하부 스택으로 전자(electron)를 주입해주고, p형 전하 생성층은 상부 스택으로 정공(hole)을 주입해준다. n형 전하 생성층은 Li, Na, K, 또는 Cs와 같은 알칼리 금속, 또는 Mg, Sr, Ba, 또는 Ra와 같은 알칼리 토금속으로 도핑된 유기층으로 이루어질 수 있다. p형 전하 생성층은 정공수송능력이 있는 유기물질에 도펀트가 도핑되어 이루어질 수 있다.
제2 전극(173)은 유기발광층(172) 상에 형성된다. 제2 전극(173)은 발광부(EA)의 적색, 녹색 및 청색 화소들(RP, GP, BP)에 공통적으로 형성되는 공통층이다. 제2 전극(173)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material), 또는 마그네슘(Mg), 은(Ag), 또는 마그네슘(Mg)과 은(Ag)의 합금과 같은 반투과 금속물질(Semi-transmissive Conductive Material)로 형성될 수 있다. 제2 전극(173) 상에는 캡핑층(capping layer)이 형성될 수 있다.
제2 전극(173) 상에는 봉지막(190)이 형성된다. 봉지막(190)은 유기발광층(172)과 제2 전극(173)에 산소 또는 수분이 침투되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해, 봉지막(190)은 적어도 하나의 무기막과 적어도 하나의 유기막을 포함할 수 있다.
예를 들어, 봉지막(190)은 제1 무기막, 유기막 및 제2 무기막을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 무기막은 제2 전극(173)을 덮도록 제2 전극(173) 상에 형성된다. 유기막은 제1 무기막을 덮도록 제1 무기막 상에 형성된다. 유기막은 이물들(particles)이 제1 무기막을 뚫고 유기발광층(172)과 제2 전극(173)에 투입되는 것을 방지하기 위해 이를 고려하여 충분한 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 제2 무기막은 유기막을 덮도록 유기막 상에 형성된다.
제1 및 제2 무기막들 각각은 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 또는 티타늄 산화물로 형성될 수 있다. 유기막은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin) 또는 폴리이미드 수지(polyimide resin)로 형성될 수 있다.
제1 기판(110)과 마주보는 제2 기판(120)의 일면 상에는 컬러필터가 형성될 수 있다. 적색 컬러필터는 적색 화소(RP)에 대응되게 배치되고, 녹색 컬러필터는 녹색 화소(GP)에 대응되게 배치되며, 청색 컬러필터는 청색 화소(BP)에 대응되게 배치될 수 있다. 컬러필터가 투과부(TA)에 배치되는 경우 빛의 투과율이 감소하므로, 도 5와 같이 투과부(TA)에 배치되지 않을 수 있다. 컬러필터들 각각은 적색 안료, 녹색 안료, 및 청색 안료와 같은 소정의 안료를 포함하는 유기막으로 형성될 수 있다.
컬러필터들 사이에는 블랙 매트릭스가 형성될 수 있다. 블랙 매트릭스는 뱅크(180)와 중첩되게 배치될 수 있다. 블랙 매트릭스는 블랙 안료를 포함하는 유기막으로 형성될 수 있다.
한편, 유기발광층(172)이 발광부(EA)의 적색, 녹색 및 청색 화소들(RP, GP, BP)에 공통적으로 형성되는 공통층으로 형성되지 않는 경우, 컬러필터는 생략될 수 있다. 즉, 적색 화소(RP)에는 적색 광을 발광하는 적색 유기발광층이 형성되고, 녹색 화소(GP)에는 녹색 광을 발광하는 녹색 유기발광층이 형성되며, 청색 화소(BP)에는 청색 광을 발광하는 청색 유기발광층이 형성되는 경우, 컬러필터는 생략될 수 있다.
제1 기판(110)의 봉지막(280)과 제2 기판(120)의 컬러필터는 접착층을 이용하여 접착될 수 있으며, 이로 인해 제1 기판(110)과 제2 기판(120)은 합착될 수 있다. 접착층은 투명한 접착 레진일 수 있다.
제1 및 제2 기판들(110, 120) 각각은 유리 기판(glass substrate) 또는 플라스틱 필름(plastic film)일 수 있다. 제1 및 제2 기판들(110, 120) 각각이 플라스틱 필름인 경우, TAC(triacetyl cellulose) 또는 DAC(diacetyl cellulose) 등과 같은 셀룰로오스 수지(Cellulose resin), 노르보르넨 유도체(Norbornene derivatives) 등의 COP(cyclo olefin polymer), COC(cyclo olefin copolymer), PMMA(poly(methylmethacrylate) 등의 아크릴 수지(acrylic resin), PC(polycarbonate), PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀(polyolefin), PVA(polyvinyl alcohol), PES(poly ether sulfone), PEEK(polyetheretherketone), PEI(polyetherimide), PEN(polyethylenenaphthalate), PET(polyethyleneterephthalate) 등의 폴리에스테르(polyester), PI(polyimide), PSF(polysulfone), 또는 불소 수지(fluoride resin) 등을 포함하는 시트 또는 필름일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 투명표시패널(100)의 표시 화소(PA)들 각각은 입사되는 빛을 통과시키는 투과부(TA)와 빛을 발광하는 발광부(EA)를 포함한다. 따라서, 사용자는 투명표시패널의 투과부(TA)를 통해 투명표시장치의 배면에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있으며, 발광부(EA)에 의해 표시되는 화상을 시청할 수 있다.
도 6은 도 1의 차광패널의 차광 화소들을 보여주는 일 예시도면이다.
도 6을 참조하면, 차광 화소(PB)들 각각에는 제2 박막 트랜지스터(230)와 액정층(280)이 마련될 수 있다.
제2 박막 트랜지스터(230)는 제3 기판(210) 상에 형성된다. 제2 박막 트랜지스터(230)는 액티브층(231), 게이트전극(232), 소스전극(233) 및 드레인전극(234)을 포함한다.
제3 기판(210), 제4 기판(220), 제2 박막 트랜지스터(230), 게이트 절연막(240), 층간 절연막(250), 및 평탄화막(260)은 도 5를 결부하여 설명한 제1 박막 트랜지스터(130), 게이트 절연막(140), 층간 절연막(150), 및 평탄화막(160)과 실질적으로 동일하므로, 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
평탄화막(260) 상에는 화소 전극(270)이 형성된다. 화소 전극(270)은 보호막과 평탄화막(260)을 관통하는 콘택홀을 통해 제2 박막 트랜지스터(230)의 드레인전극(234)에 접속된다. 화소 전극(270)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)로 형성될 수 있다.
화소 전극(270) 상에는 액정층(280)이 형성된다. 액정층(280)은 입사되는 빛을 투과시키는 투과 모드와 입사되는 빛을 차단하는 차광 모드로 구현될 수 있다. 차광 모드는 차광패널(200)의 광 투과율이 α% 보다 작은 경우를 나타내고, 투과 모드는 차광패널(200)의 광 투과율이 β% 이상인 경우를 나타낸다고 가정할 수 있다. 차광패널(200)의 광 투과율은 차광패널(200)에 입사되는 광 대비 출력되는 광의 비율을 나타낸다.
구체적으로, 액정층(280)은 액정셀(281), 격벽(282), 제1 배향막(283), 제2 배향막(284), 및 접착막(285)을 포함할 수 있다.
액정셀(281)은 액정(281a)들과 이색성 염료(281b)들을 포함한다. 액정(281a)들과 이색성 염료(281b)들은 화소 전극(270)과 공통 전극(290)에 인가되는 전압에 따라 소정의 방향으로 배열될 수 있다.
예를 들어, 액정(281a)들은 화소 전극(270)의 차광 데이터전압과 공통 전극(290)의 공통전압 간의 차이가 작을수록 제1 및 제2 배향막들(283, 284)에 의해 수직 방향(Z축 방향)으로 배열되는 포지티브 액정들일 수 있다. 이색성 염료(281b)들 역시 화소 전극(270)의 차광 데이터전압과 공통 전극(290)의 공통전압 간의 차이가 작을수록 제1 및 제2 배향막들(283, 284)에 의해 수직 방향(Z축 방향)으로 배열될 수 있다. 액정(281a)들과 이색성 염료(281b)들은 화소 전극(270)의 차광 데이터전압과 공통 전극(290)의 공통전압 간의 차이가 커질수록 화소 전극(270)의 차광 데이터전압과 공통 전극(290)의 공통전압에 의해 형성되는 전계에 의해 수평 방향(X축 방향 또는 Y축 방향)으로 배열될 수 있다. 즉, 액정(281a)들과 이색성 염료(281b)들은 노멀리 화이트 모드로 구동될 수 있다. 결국, 차광패널(200)의 액정셀(281)은 차광 데이터전압과 공통 전극(290)의 공통전압 간의 차이가 작을수록 투과 모드로 동작할 수 있으므로, 투과 모드에서 소비 전력을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
이색성 염료(281b)들은 빛을 흡수하는 염료일 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료(281b)들은 가시광선 파장대의 빛을 모두 흡수하는 블랙 염료(black dye) 또는 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대 이외의 빛을 흡수하고 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대의 빛을 반사하는 염료일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 이색성 염료(281b)들이 블랙 염료(black dye)인 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이색성 염료(281b)들은 레드(red), 그린(green), 블루(blue), 옐로우(yellow) 중 어느 하나의 색을 갖거나 또는 이들의 혼합으로 이루어진 색을 가지는 염료일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 차광 모드시 다양한 색을 표현하면서 뒷 배경을 차광할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 실시예는 차광 모드시 다양한 색을 제공할 수 있기 때문에 사용자는 심미감을 느낄 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 공공장소에 사용될 수 있으며, 투과 모드와 차광 모드가 필요한 스마트 윈도우 또는 퍼블릭 윈도우(public window)에 적용될 경우 시간 또는 장소에 따라 다양한 색을 표현하면서 차광할 수 있다.
액정셀(281)은 액체 상태에 있으므로, 액정셀(281)의 셀 갭을 유지하기 위한 격벽(282)이 필요하다. 격벽(282)은 제4 기판(220)과 마주보는 화소 전극(270)의 일면 상에 배치될 수 있다. 격벽(282)은 소정의 간격으로 이격될 수 있으며, 액정셀(281)은 격벽(282)에 의해 구획될 수 있다. 격벽(282)들로 인하여 액정셀(281)마다 액정(281a)들과 이색성 염료(281b)들의 비율은 거의 유사하게 유지될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 액정셀(281)마다 액정(281a)들과 이색성 염료(281b)들의 비율을 고르게 유지할 수 있다. 예를 들어, 액정셀(281)들 사이에서 액정(281a)들과 이색성 염료(281b)들의 비율은 1% 이내로 차이가 날 수 있다. 액정셀(281)들 사이에서 액정(281a)들과 이색성 염료(281b)들의 비율이 1%보다 크게 차이가 나는 경우 액정셀(281)들 사이에서 투과 모드의 투과율과 차광 모드의 차광율에 차이가 발생할 수 있다.
격벽(282)은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(282)은 포토 레지스트(photo resist), 광경화성 폴리머 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또는, 격벽(282)은 빛을 흡수할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 격벽(282) 각각은 블랙 격벽으로 구현될 수 있다. 이 경우, 격벽(282)은 차광 모드에서 액정(281a)들에 의해 산란되는 빛을 흡수할 수 있으므로, 차광 모드의 차광율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 격벽(282)은 투명표시패널(100)의 발광부(EA)에 대응되게 마련되므로, 격벽(282)들 각각이 블랙 격벽으로 구현되더라도 투과 모드에서 광 투과율이 거의 손실되지 않는다.
또는, 격벽(282)은 빛을 산란할 수 있는 산란 입자들을 포함할 수 있다. 산란 입자는 비즈(bids) 또는 실리카 볼(silica ball)일 수 있다. 이 경우, 격벽(282)은 차광 모드에서 액정(281a)들에 의해 산란된 빛을 다시 산란시킬 수 있으므로, 광경로를 길게 만들 수 있다. 광경로가 길어지는 경우 빛이 이색성 염료(281b)들에 의해 흡수될 확률이 높아지므로, 차광 모드의 차광율을 높일 수 있다.
한편, 격벽(282)은 액정셀(281)들과 같이 능동적으로 광을 통과시키거나 광을 차단하지 못한다. 즉, 격벽(282)이 투명한 물질로 형성되는 경우 광을 통과시킬 뿐이며, 빛을 차단하는 역할을 하지 못한다. 또한, 격벽(282)이 빛을 흡수하는 물질 또는 빛을 산란시키는 물질을 포함하는 경우 광을 산란시키거나 차단할 뿐이며, 광을 통과시키지 못한다. 따라서, 투명표시장치의 투과부(TA)에 대응되는 영역에 격벽(282)이 형성되는 경우, 차광 모드에서 격벽(282)에서 빛샘이 발생하여 광 투과율이 높아지거나, 투과 모드에서 격벽(282)에서 빛을 차단하여 광 투과율이 낮아지는 문제가 있다. 따라서, 격벽(282)은 투명표시패널(100)의 발광부(EA)에 대응되게 배치되며, 액정셀(281)은 투명표시패널(100)의 투과부(TA)에 대응되게 배치될 수 있다. 격벽(282)은 스트라이프(stripe) 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 벌집(honeycomb) 형태 또는 다각형 형태로 배치될 수도 있다.
제1 배향막(283)은 제4 기판(220)과 마주보는 화소 전극(270)의 일면과 격벽(282) 상에 마련된다. 제2 배향막(284)은 제3 기판(210)과 마주보는 공통 전극(290)의 일면 상에 마련된다. 제1 및 제2 배향막들(283, 284)은 화소 전극(270)과 공통 전극(290)에 전압이 인가되지 않는 경우 액정(281a)들과 이색성 염료(281b)들의 장축 방향을 수직 방향(Z축 방향)으로 배열하기 위한 수직 배향막들일 수 있다.
접착막(285)들은 격벽(282) 상의 제1 배향막(283) 상에 배치된다. 따라서, 접착막(285)들은 격벽(282) 상에서 제1 배향막(283)과 제2 배향막(284)을 접착한다. 도 6에서는 접착막(285)이 격벽(282) 상에만 배치된 것을 예시하였으나, 격벽(282)들 뿐만 아니라 액정셀(281)들 상에도 배치될 수도 있다.
또는, 제2 배향막(284)은 접착물질을 포함할 수 있으며, 이 경우 제2 배향막(284)은 접착막(285)들 없이도 제1 배향막(283)들과 접착될 수 있다. 따라서, 이 경우 접착막(285)들은 생략될 수 있다. 제2 배향막(284)에 포함된 접착물질은 실란 커플링제(silane coupling agent)일 수 있다.
격벽(285)들의 면적이 넓을수록 제1 배향막(283)과 제2 배향막(284)의 접착 면적이 넓어지므로, 제1 배향막(283)과 제2 배향막(284) 사이의 접착력이 높아질 수 있다. 제3 및 제4 기판들(210, 220)이 플라스틱 필름인 경우 별도의 접착제를 이용하여 제3 및 제4 기판들(210, 220)을 합착하기 어려우므로, 제1 배향막(283)과 제2 배향막(284) 사이의 접착력을 높이기 위해 제1 배향막(283)과 제2 배향막(284)의 접착 면적을 넓히는 것이 바람직하다. 하지만, 격벽(285)들의 면적이 넓어질수록 액정셀(281)들의 면적은 좁아지기 때문에, 차광 모드의 차광율이 낮아질 수 있다. 따라서, 격벽(285)들의 면적은 제1 배향막(283)과 제2 배향막(284) 사이의 접착력과 차광 모드의 차광율을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.
액정층(280) 상에는 공통 전극(290)이 형성된다. 즉, 공통 전극(290)은 제3 기판(210)과 마주보는 제4 기판(220)의 일면 상에 형성될 수 있다. 공통 전극(290)은 차광 화소(PB)들에 공통적으로 형성될 수 있다. 공통 전극(290)에는 공통 전압이 인가된다. 공통 전극(290)은 광을 투과시킬 수 있는 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질(TCO, Transparent Conductive Material)로 형성될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차광패널(200)은 화소 전극(270)에 공급되는 차광 데이터전압과 공통 전극(290)에 인가되는 공통전압에 따라 액정셀(281)을 투과 모드와 차광 모드로 구현할 수 있다.
도 7은 도 1의 타이밍 콘트롤러를 상세히 보여주는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 타이밍 콘트롤러(600)는 차광 데이터 생성부(610), 제1 데이터 제어신호 생성부(620), 제2 데이터 제어신호 생성부(630), 및 게이트 제어신호 생성부(640)를 포함한다.
차광 데이터 생성부(610)는 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들(TS)을 입력받는다. 차광 데이터 생성부(610)는 디지털 비디오 데이터(DATA)에 기초하여 차광 데이터(LCD)를 생성한다.
구체적으로, 차광 데이터 생성부(610)는 도 8의 S101 단계와 같이 디지털 비디오 데이터(DATA)가 기준값 이상인지를 판단한다. 차광 데이터 생성부(610)는 도 8의 S102 단계와 같이 디지털 비디오 데이터(DATA)가 기준값 이상인 경우, 차광 데이터(LCD)를 제1 값으로 설정한다. 차광 데이터 생성부(610)는 도 8의 S103 단계와 같이 디지털 비디오 데이터(DATA)가 기준값보다 작은 경우 차광 데이터(LCD)를 제2 값으로 설정한다.
제1 값은 차광 데이터(LCD)의 최대값일 수 있고, 제2 값은 차광 데이터(LCD)의 최소값일 수 있다. 이 경우, 차광 화소(PB)가 제1 값을 갖는 차광 데이터(LCD)에 따른 차광 데이터전압을 공급받는 경우 차광 데이터전압과 공통 전압 간의 차이가 발생하므로, 차광 모드로 구현될 수 있다. 또한, 차광 화소(PB)가 제2 값을 갖는 차광 데이터(LCD)에 따른 차광 데이터전압을 공급받는 경우 차광 데이터전압과 공통 전압 간의 차이가 없으므로, 투과 모드로 구현될 수 있다.
기준값은 블랙 계조에 해당하는 값으로 사전 실험을 통해 미리 결정될 수 있다. 예를 들어, 디지털 비디오 데이터(DATA)가 10 비트인 경우, "0" 내지 "1023" 사이의 값을 가지며, 기준값은 블랙 계조에 해당하는 "0" 내지 "255" 사이의 값으로 설정될 수 있다. 기준값은 사전 실험을 통해 적절한 값으로 설정될 수 있다.
투명표시패널(100)의 표시 화소(PA)들 각각은 도 3과 같이 차광패널(200)의 차광 화소(PB)들 각각에 대응되게 배치된다. 차광 데이터 생성부(610)는 제k 표시 게이트 라인(GAk)과 제j 표시 데이터 라인(DAj)에 접속된 표시 화소에 공급될 디지털 비디오 데이터(DATA)를 기준값과 비교한 결과에 따라 제k 차광 게이트 라인(GBk)과 제j 차광 데이터 라인(DBj)에 접속된 차광 화소에 공급될 차광 데이터(LCD)를 생성한다. 즉, 차광 데이터 생성부(610)는 제k 표시 게이트 라인(GAk)과 제j 표시 데이터 라인(DAj)에 접속된 표시 화소(PA)에 공급될 디지털 비디오 데이터(DATA)에 따라 제k 차광 게이트 라인(GBk)과 제j 차광 데이터 라인(DBj)에 접속된 차광 화소에 공급될 차광 데이터(LCD)를 생성할 수 있다.
도 9에서는 디지털 비디오 데이터(DATA)와 차광 데이터(LCD)가 10 비트이고, 기준값이 "255"인 경우, 입력된 디지털 비디오 데이터(DATA)에 따라 생성되는 차광 데이터(LCD)를 예시하였다. 도 9와 같이 "255"보다 작은 값을 갖는 디지털 비디오 데이터(DATA)가 입력되는 경우, 차광 데이터(LCD)는 최소값에 해당하는 "0"으로 설정될 수 있다. 또한, 도 9와 같이 "255" 이상인 디지털 비디오 데이터(DATA)가 입력되는 경우, 차광 데이터(LCD)는 최대값에 해당하는 "1023"으로 설정될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 차광패널(200)을 노멀리 화이트 모드로 구동하므로 투과 모드로 구현되는 경우 소비전력을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 디지털 비디오 데이터(DATA)가 블랙 계조에 해당하는 값을 갖는 경우 차광 데이터(LCD)를 최대값으로 설정한다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 블랙 계조를 표시하는 표시 화소(PA)에 대응되는 차광 화소(PB)를 투과 모드로 구현하며, 블랙 계조를 표시하지 않는, 즉 그레이 계조나 화이트 계조를 표시하는 표시 화소(PA)에 대응되는 차광 화소(PB)를 차광 모드로 구현할 수 있다. 즉, 사용자는 화상에서 블랙 계조로 표시되는 영역보다 그레이 계조나 화이트 계조로 표시되는 영역에 집중하여 시청하므로, 본 발명의 실시예는 블랙 계조로 표시되는 영역을 투과 모드로 제어함으로써 화상의 품질 저하 없이 소비 전력을 줄일 수 있다. 블랙 계조를 표시하는 표시 화소(PA)는 소정의 휘도보다 낮은 휘도로 발광하는 화소를 가리키고, 블랙 계조를 표시하지 않는 표시 화소(PA)는 소정의 휘도 이상으로 발광하는 화소를 가리킨다.
차광 데이터 생성부(610)는 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들(TS)을 제1 데이터 제어신호 생성부(620)로 출력하고, 차광 데이터(LCD)와 타이밍 신호들(TS)을 제2 데이터 제어신호 생성부(630)로 출력하며, 타이밍 신호들(TS)을 게이트 제어신호 생성부(640)로 출력한다.
제1 데이터 제어신호 생성부(620)는 차광 데이터 생성부(610)로부터 디지털 비디오 데이터(DATA)와 타이밍 신호들(TS)을 입력받는다. 제1 데이터 제어신호 생성부(620)는 타이밍 신호들(TS)에 기초하여 표시 데이터 구동부(400)의 제1 소스 드라이브 IC(410)들을 제어하기 위한 제1 데이터 제어신호(DCSA)를 생성한다. 제1 데이터 제어신호 생성부(620)는 디지털 비디오 데이터(DATA)와 제1 데이터 제어신호(DCSA)를 표시 데이터 구동부(400)의 제1 소스 드라이브 IC(410)들로 출력한다.
제2 데이터 제어신호 생성부(630)는 차광 데이터 생성부(610)로부터 차광 데이터(LCD)와 타이밍 신호들(TS)을 입력받는다. 제2 데이터 제어신호 생성부(630)는 타이밍 신호들(TS)에 기초하여 차광 데이터 구동부(500)의 제1 소스 드라이브 IC(510)들을 제어하기 위한 제2 데이터 제어신호(DCSB)를 생성한다. 제2 데이터 제어신호 생성부(630)는 제2 데이터 제어신호(DCSB)를 차광 데이터 구동부(500)의 제2 소스 드라이브 IC(510)들로 출력한다.
게이트 제어신호 생성부(640)는 차광 데이터 생성부(610)로부터 타이밍 신호들(TS)을 입력받는다. 게이트 제어신호 생성부(640)는 타이밍 신호들(TS)에 기초하여 게이트 구동부(300)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)를 생성한다. 게이트 제어신호 생성부(640)는 게이트 제어신호(GCS)를 게이트 구동부(300)로 출력한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 투명표시패널 110: 제1 기판
120: 제2 기판 130: 제1 박막 트랜지스터
140, 240: 게이트 절연막 150, 250: 층간 절연막
160, 260: 평탄화막 170: 유기발광소자
171: 제1 전극 172: 유기발광층
173: 제2 전극 180: 뱅크
190: 봉지층
200: 차광패널 210: 제3 기판
220: 제4 기판 230: 제2 박막 트랜지스터
270: 화소 전극 280: 액정층
281: 액정셀 281a: 액정
281b: 이색성 염료 282: 격벽
283: 제1 배향막 284: 제2 배향막
285: 접착막 290: 공통 전극
300: 게이트 구동부 400: 표시 데이터 구동부
410: 제1 소스 드라이브 IC 500: 차광 데이터 구동부
510: 제2 소스 드라이브 IC 600: 타이밍 제어부
610: 차광 데이터 생성부 620: 제1 데이터 제어신호 생성부
630: 제2 데이터 제어신호 생성부 640: 게이트 제어신호 생성부
710: 제1 연성필름 720: 제2 연성필름
730: 게이트 연성필름 810: 제1 소스 회로보드
820: 제2 소스 회로보드 910: 연성 케이블
920: 제어 회로보드

Claims (9)

  1. 표시 데이터 라인들과 표시 게이트 라인들에 접속된 표시 화소들을 포함하는 발광부와 입사되는 빛을 투과시키는 투과부가 마련된 투명표시패널;
    입사되는 빛을 차광하는 차광 모드와 입사되는 빛을 투과시키는 투과 모드 중 어느 하나로 구현되고, 차광 데이터 라인들과 차광 게이트 라인들에 접속되는 차광 화소들을 포함하는 차광패널;
    입력된 디지털 비디오 데이터를 표시 데이터 전압들로 변환하여 상기 표시 데이터 라인들에 공급하는 표시 데이터 구동부;
    차광 데이터를 차광 데이터 전압들로 변환하여 상기 차광 데이터 라인들에 공급하는 차광 데이터 구동부; 및
    상기 디지털 비디오 데이터가 기준값 이상인 경우 상기 차광 데이터를 제1 값으로 설정하고, 상기 디지털 비디오 데이터가 상기 기준값보다 작은 경우 상기 차광 데이터를 제2 값으로 설정하며, 상기 디지털 비디오 데이터를 상기 표시 데이터 구동부에 공급하고, 상기 차광 데이터를 상기 차광 데이터 구동부에 공급하는 타이밍 콘트롤러를 구비하고,
    상기 차광 화소들은 상기 표시 화소들에 대응되게 배치되는 투명표시장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 값은 상기 제2 값보다 큰 투명표시장치.
  4. 표시 데이터 라인들과 표시 게이트 라인들에 접속된 표시 화소들을 포함하는 발광부와 입사되는 빛을 투과시키는 투과부가 마련된 투명표시패널; 및
    입사되는 빛을 차광하는 차광 모드와 입사되는 빛을 투과시키는 투과 모드 중 어느 하나로 구현되고, 차광 데이터 라인들과 차광 게이트 라인들에 접속되는 차광 화소들을 포함하는 차광패널을 구비하고,
    상기 차광 화소들은 상기 표시 화소들에 대응되게 배치되고,
    상기 표시 화소가 소정의 휘도 이상으로 발광하는 경우, 상기 표시 화소에 대응되는 차광 화소는 차광 모드로 구현되고,
    상기 표시 화소가 상기 소정의 휘도보다 낮은 휘도로 발광하는 경우, 상기 표시 화소에 대응되는 차광 화소는 투과 모드로 구현되는 투명표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명표시패널의 표시 게이트 라인들과 상기 차광패널의 상기 차광 게이트 라인들에 접속되어, 상기 표시 게이트 라인들과 상기 차광 게이트 라인들에 동일한 게이트 신호들을 공급하는 게이트 구동부를 더 구비하는 투명표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 게이트 구동부가 실장된 게이트 연성필름을 더 구비하고,
    상기 게이트 연성필름의 일단은 상기 투명표시패널 상에 부착되고, 타단은 상기 차광패널 상에 부착되는 투명표시장치.
  7. 디지털 비디오 데이터가 기준값 이상인 경우 차광 데이터를 제1 값으로 설정하고, 상기 디지털 비디오 데이터가 상기 기준값보다 작은 경우 상기 차광 데이터를 제2 값으로 설정함으로써 상기 차광 데이터를 생성하는 단계;
    상기 디지털 비디오 데이터를 표시 데이터 전압들로 변환하여 투명표시패널의 표시 데이터 라인들에 공급하는 단계; 및
    상기 차광 데이터를 차광 데이터 전압들로 변환하여 차광패널의 차광 데이터 라인들에 공급하는 단계를 포함하는 투명표시장치의 구동방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 값은 상기 제2 값보다 높은 투명표시장치의 구동방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 투명표시패널의 표시 게이트 라인들과 상기 차광패널의 차광 게이트 라인들에 동일한 게이트 신호들을 공급하는 단계를 더 포함하는 투명표시장치의 구동방법.
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