KR20170057930A - 투명 디스플레이 장치 - Google Patents

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KR20170057930A KR1020150161388A KR20150161388A KR20170057930A KR 20170057930 A KR20170057930 A KR 20170057930A KR 1020150161388 A KR1020150161388 A KR 1020150161388A KR 20150161388 A KR20150161388 A KR 20150161388A KR 20170057930 A KR20170057930 A KR 20170057930A
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Abstract

본 출원은 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 출원의 투명 디스플레이는 본연의 투명성을 적절히 확보하면서, 액정 패널의 픽셀 주기와 도광판의 패턴에 의해 유도될 수 있는 모아레 현상을 개선하여, 백 라이트 유닛 적용의 어려움을 개선할 수 있다.

Description

투명 디스플레이 장치{Transparent display device}
본 출원은 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.
평판 표시장치(FPD; Flat Panel Display)는 종래의 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 표시장치를 대체하여 데스크탑 컴퓨터의 모니터 뿐만 아니라, 노트북 컴퓨터, PDA 등의 휴대용 컴퓨터나 휴대 전화 단말기 등의 소형 경량화된 시스템을 구현하는데 필수적인 표시장치이다. 현재 상용화된 평판 표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기전계발광장치 {Organic Light Emitting Diode, OLED) 등이 있으며 특히, 이중 액정표시장치는 우수한 시인성, 용이한 박막화, 저전력 및 저발열 등의 장점에 따라 모바일 기기, 컴퓨터의 모니터 및 HDTV 등에 이용되는 표시장치로서 각광받고 있다.
특히, 액정표시장치는 대향하는 한 쌍의 투명기판 상에 격자형을 이루도록 배열된 전극 배선들과 이 사이에 액정층이 개재된 액정패널 및 이에 빛을 제공하는 광원으로 이루어지는 평판표시장치로서, 빛을 선택적으로 반사 또는 투과하는 특성을 가짐으로써, 투명 디스플레이를 구현하는 데 유리하다.
그러나, 액정표시장치는 스스로 빛을 발광하지 못하여 별도의 백라이트 유닛이 구비되어야 하며, 이는 광 효율을 향상시키기 위한 하나 이상의 광학부재를 포함하게 된다. 이러한 광학부재로는 도광판, 반사판, 확산시트 및 프리즘 시트 등으로 이루어져 있다.
그러나, 상기 광학부재를 투명 디스플레이에 적용시에는 반사판은 배면의 객체를 가리게 되고, 확산시트는 투명도를 저하시켜 배면의 객체의 시인도를 떨어뜨리며, 프리즘 시트는 배면의 상을 왜곡시키게 되어 결국 도광판을 제외한 나머지 광학시트는 생략하여 투명 디스플레이를 구성하게 된다. 다만, 투명 디스플레이는 투명도에 영향을 주는 광학부재를 생략했다 하더라도, 도광판 상에 형성되는 광 조절패턴에 의해 그 자체의 광 투과율이 낮은 편이며, 따라서 기본적으로 투명 디스플레이의 배면의 객체(obj)의 시인성이 매우 낮다는 한계가 있고, 또한 액정 패널의 단위 픽셀과의 상호작용으로 인하여 모아레 현상 등이 발생하는 문제점이 존재하였다.
특허 문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 2015-0074803호
본 출원은 액정 패널의 픽셀 주기와 도광판 반사면 패턴 사이에 상호 작용에 따른 모아레 현상을 개선하여, 백 라이트 유닛 적용의 어려움을 개선한 투명 디스플레이 장치를 제공한다.
본 출원은 또한, 투명 디스플레이의 투명성을 적절히 확보하면서, 외부 광원 없이도 효과적으로 투과 또는 통상 모드의 구현이 가능한 투명 디스플레이 장치를 제공한다.
이하, 본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 출원은 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.
본 출원의 투명 디스플레이 장치는 도광판의 반사면에 패턴 형상을 포함하고, 상기 패턴을 일정 주기로 형상함으로써, 백 라이트 유닛 적용에 의해 유도될 수 있는 모아레 현상을 효과적으로 개선할 수 있으며, 도광판에 의한 투명 디스플레이 장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다.
본 출원의 투명 디스플레이 장치는, 또한 투명 모드 및 통상 모드의 선택적 전환이 가능하며, 백라이트 유닛을 적용하여 외부 광원의 존재 여부에 관계없이 디스플레이 영상의 구현이 가능할 수 있다.
즉, 본 출원은 액정 패널; 및 백 라이트 유닛을 포함하는 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다. 상기 백 라이트 유닛은 광원부 및 상기 광원부로부터의 광이 상기 액정 패널로 입사할 수 있도록 배치되어 있고, 반사면에 형성된 패턴 형상을 포함하는 도광판을 가진다. 또한, 상기 반사면에 형성된 패턴 형상은 제 1 축에 일정 주기로 형성되어 있다.
본 출원에 따른 백 라이트 유닛의 도광판은, 투명 디스플레이 장치에 적용되기에 적합하도록 반사면에 일정 주기, 예를 들면 패턴 형상을 제 1 축 방향에 일정한 주기를 가지고 형성하게 함으로써, 우수한 투명성을 확보함과 동시에 액정 패널의 픽셀 주기와의 상호작용에 따른 모아레 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 출원에서 용어 「투명 디스플레이 장치」는, 배면에 위치한 객체가 시인될 수 있는 디스플레이 장치로써, 예를 들면 550nm 파장의 광에 대한 투과율이 5% 이상인 디스플레이 장치를 의미한다.
투명 디스플레이 장치는 액정 패널을 포함한다.
상기 액정 패널은, 일반적인 투명 디스플레이 장치에 적용되는 액정 패널이면 본 출원에서 제한이 없이 적용될 수 있다.
하나의 예시에서, 액정 패널은 서로 대향하여 배치되어 있는 한 쌍의 기판; 및 상기 한 쌍의 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함할 수 있다.
상기 액정 패널에 포함되는 한 쌍의 기판은, 적절한 투명성 및 강도를 가지는 것으로써, 투명 플라스틱 기판 또는 유리 기판 등이 예시될 수 있다.
상기 액정 패널은, 전술한 구성 이외에, 액정 패널이 포함될 수 있는 공지의 구성, 예를 들면 배향막, 투명 전극, 컬러필터 기판, 또는 블랙 매트릭스 등을 포함할 수 있다.
액정 패널 내의 액정층은 외부 작용, 예를 들면 외부 전계의 인가 여부에 따라 그 배열 상태가 바뀌며, 백 라이트 유닛으로부터 출사되는 광을 선택적으로 투과 또는 차단시키는 기능을 수행하여 픽셀 단위로 영상을 표시할 수 있다.
이 때, 액정 패널의 단위 픽셀과 후술하는 백 라이트 유닛에 포함되는 도광판 내 반사면에 존재하는 패턴 형상과의 상호 작용에 의해 모아레 현상이 발생할 수 있다. 그러나, 본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치는 도광판의 패턴 형상을 일정한 주기 및 규칙성을 가지고 배열함으로써, 이러한 모아레 현상을 극복할 수 있으며, 투명성이 우수한 투명 디스플레이를 제공할 수 있다.
본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치는 백 라이트 유닛을 포함한다.
또한, 상기 백 라이트 유닛은, 광원부 및 도광판을 포함한다.
도 1은 본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치의 일 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치는 액정 패널(1000); 및 상기 액정 패널(1000)의 배면에 위치하고, 광원부(100) 및 도광판(200)을 가지는 백 라이트 유닛(2000)을 포함할 수 있다. 또한, 백 라이트 유닛(2000)의 배면에 후술하는 유리 기재(3000)을 추가로 포함할 있다.
백 라이트 유닛은 액정 패널의 배면에 배치되며, 액정 패널에 광을 제공하여 디스플레이 장치가 영상을 구현할 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
하나의 예시에서, 백 라이트 유닛에 포함되는 광원부는 액정 패널로 광을 입사시킬 수 있도록 배치되어 있을 수 있다.
통상적으로, 액정 패널의 면상에 직접 광원이 위치하는 경우를 직하형(Direct type)이라 하고, 액정 패널의 면상에 직접 광원이 위치하지 않고, 측면 또는 어느 일면에 위치하는 경우를 엣지형(Edge type)이라 하며, 본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치의 백 라이트 유닛은, 엣지형(Edge type)일 수 있다.
따라서, 광원부는 도광판의 적어도 어느 일 측면에 배치되어 있을 수 있다. 또한, 보다 구체적인 예시로써, 상기 광원부는 도 1에 도시된 것처럼, 도광판의 양 측면에 배치되어 있을 수 있다.
상기 광원부는 광원 및 상기 광원을 배치할 수 있도록 설계된 광원 기판을 포함할 수 있다.
광원부의 광원은 적색, 녹색 및 청색의 광을 각각 발광하는 3개의 발광다이오드(LED)를 이용할 수도 있고, 또는 백색광을 발광하는 단일 발광다이오드(LED)가 적용될 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 형광 램프, 유기발광 다이오드(OLED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등이 제한 없이 적용될 수 있다.
하나의 예시에서, 광원부에서 광을 발광하는 방식은 적색, 녹색 및 청색의 광을 발광하는 소자를 일정 간격으로 교대 배치하여 이로부터 백색광을 생성한 후, 이를 액정 패널에 공급하는 방식이 이용될 수 있고, 또는 백색광을 발광하는 단일 소자를 일정 간격으로 배치하여 액정 패널로 백색광을 공급하는 방식이 이용될 수도 있다.
본 출원의 백라이트 유닛은, 예를 들면 광원부으로부터의 광이 도광판으로 입사하는 효율을 증대시키기 위하여, 기타 추가적인 구성을 더 포함할 수도 있다.
백 라이트 유닛은 또한, 도광판을 포함한다.
도광판은 점 광원 형태로 입사되는 광을 면 광원 형태로 변경할 수 있다. 하나의 예시에서, 광원에서 출사되는 광 출력분포는 점 광원 형태를 가지는데, 도광판을 통과하는 광원은 도광판을 거치면서 확산되어 액정 패널을 마주보는 도광판의 상면에서 면 광원 형태의 광 출력 분포를 가지고 출사될 수 있다.
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 도광판(200)은 입광부(201) 및 액정 패널로 광을 유도하는 출광부(202)을 포함하며, 반사면(203)에 형성된 패턴 형상(203,P)을 포함할 수 있다.
상기 도광판의 입광부는, 후술하는 도광판의 출광부의 면과 수직인 4면 중 적어도 어느 한 면에 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 도광판의 입광부는 도 1에 도시된 것처럼 도광판의 양 측면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 도광판의 입광부 면과 광원에서 출사되는 광의 축이 수직일 수 있다. 즉, 도 2 에 도시된 것처럼 도광판의 입광부 면(204)과 광원(100)에서 출사되는 광의 축(101)이 수직 일 수 있다.
다른 예시에서, 상기 도광판의 입광부의 면은, 예를 들면 오목한 형태로써, 광원에 대하여 소정의 곡률 반경을 가지며, 광원을 감싸고 있는 구조를 가지는 것 일 수 있다.
상기 도광판의 출광부는, 예를 들면 도광판의 입광부와 수직이며, 도광판의 반사면과 평행인 상면에 형성될 수 있다. 출광부는 입광부를 통해 입사된 빛을 면 광원화시켜 액정 패널로 출사시킬 수 있고, 출광부에서 나오는 빛의 방향은 출광부 면과 거의 수직한 방향이며, 빛의 세기는 전반적으로 균일하게 분포할 수 있다.
상기 도광판은 반사면에 형성된 패턴 형상을 포함한다. 상기 패턴 형상은 제 1축 방향에 일정한 주기로 형성되어 있다.
본 출원에 따른 백 라이트 유닛의 도광판은, 투명 디스플레이 장치에 적용되기에 적합하도록 반사면에 일정 주기의 패턴 형상을 포함함으로써, 우수한 투명성을 확보함과 동시에 액정 패널의 픽셀 주기와의 상호작용에 따른 모아레 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도광판의 반사면에 형성된 패턴은 입광부로부터 입광되어, 도광판 내부를 진행하는 광을 출광부로 반사하는 역할을 수행하는 것으로써, 통상적으로 입광부 주변에는 패턴의 밀도가 낮고, 입광부에서 멀어질수록 패턴의 밀도를 높게 구성하여, 도광판의 목적하는 반사 특성을 적절히 확보하도록 설계된다. 그러나, 이 경우 액정 패널의 단위 픽셀과 도광판의 반사면 패턴 배열의 상호작용에 의해서 모아레 현상이 발생되는 문제점이 존재한다.
이에, 본 출원에 따른 도광판은 반사면에 형성된 패턴 형상을, 제 1 축 방향에 일정 주기를 가지고 형성하게 함으로써, 목적하는 반사 특성을 확보하면서 모아레 현상을 개선할 수 있다.
또한, 본 출원의 도광판은 상기 제 1 축 방향에 형성되어 있는 패턴 형상의 간격을 액정 패널의 단위 픽셀 주기와 소정의 배율을 갖도록 설계함으로써, 목적하는 반사 특성을 확보하면서 모아레 현상을 개선할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 축 방향에 형성되어 있는 패턴 형상의 일정 주기는 액정 패널에 픽셀 피치의 0.1 내지 2배 일 수 있다. 다른 예시에서, 상기 패턴 형상의 일정 주기는 액정 패널에 픽셀 피치의 0.15 내지 1.8 또는 0.2 내지 1.6의 범위 내에 있을 수 있다. 상기에서 액정 패널의 픽셀 피치는, 액정 패널 단위 픽셀의 가로 또는 세로 길이를 의미할 수 있다.
상기 제 1 축의 방향은, 예를 들면 광원부에서 출사되는 광의 축 또는 상기 광의 축과 수직인 축에 대하여 일정 각도로 기울어진 것일 수 있다.
하나의 예시에서, 제 1 축의 방향은 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향에 대하여 1도 내지 20도 기울어진 것일 수 있다.
구체적으로 도 3에 도시된 것처럼, 패턴 형상이 형성되어 있는 제 1 축의 방향(A)은, 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향(X)에 대하여 소정 각도(θ), 예를 들면 1도 내지 20도로 기울어질 수 있다.
다른 예시에서, 제 1 축의 방향은 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향과 수직하는 방향에 대하여 1도 내지 20도 기울어진 것일 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 것처럼, 패턴 형상이 형성되어 있는 제 1 축의 방향(A)은, 광원으로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향(X)의 수직 방향(Y)에 대하여 소정 각도(θ), 예를 들면 1도 내지 20도로 기울어질 수 있다.
이와 같이, 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향 또는 축 방향의 직교 방향에 대하여 1도 내지 20도를 기울어진 제 1 축에 일정 주기로 패턴을 형성하는 경우, 모아레 현상이 개선될 수 있다.
상기 도광판의 반사면에 제 1축의 방향은, 다른 예시에서, 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향 또는 축 방향의 직교 방향에 대하여 2도 내지 15도 또는 5도 내지 10도 기울어진 것일 수 있다.
본 출원의 도광판은 또한, 제 1 축과 상이한 방향을 가지는 제 2 축에 일정 주기로 형성되어 있는 패턴 형상을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원에서 용어 「제 1 축 및 제 2축」은, 도광판의 반사면에 형성된 패턴 형상이 배치되어 있는 방향에 상이한 두 축을 의미하는 것으로써, 각 축의 번호가 패턴 형상의 방향을 결정하는 것은 아니다.
상기 제 1 축 및 제 2 축 방향에 일정한 주기를 가지고 패턴 형상이 형성되어 있다는 것은, 예를 들면 패턴 형상이 격자 배열을 가지고 있다는 것을 의미할 수 있다.
예를 들면, 도광판의 반사면 패턴 형상은 도 5에 도시된 것처럼 제 1 축 방향(A)으로 일정한 피치(Xp)를 가지고 패턴이 형성되어 있고, 상기 패턴 형상이 제 1 축 방향과 소정 각도를 이루는 방향(B)으로 일정한 피치(Yp)를 가지며, 제 1 축 방향(A')으로 패턴이 형성되어 있어, 궁극적으로 제 1 축 및 상기 제 1 축과 상이한 방향을 가지는 제 2 축에 일정한 주기를 가지고 패턴이 형성되어 있을 수 있다.
상기 제 1 축 및 제 2 축의 방향은, 예를 들면 5도 내지 90도의 각도를 이룰 수 있다. 다른 예시에서, 상기 제 1 축 및 제 2축의 방향은, 10도 내지 90도, 20도 내지 90도, 30도 내지 90도, 40도 내지 90도 또는 50도 내지 90도의 범위 내에 있을 수 있으며 또한 제 1축 및 제 2 축의 방향은 서로 직교할 수도 있다. 상기에서 직교란, 실질적인 수직을 의미하는 것으로써, 약 2 도 정도 오차를 포함하는 것으로 이해할 수 있다.
상기 패턴 형상은 전술한 바와 같이, 제 1 축 및 제 2 축 방향에 일정한 주기를 가지고 형성되어 있을 수 있고, 상기 일정한 주기는 각 축의 방향에 따라 상이할 수 있다.
하나의 예시에서, 패턴 형상은 제 1 축 방향에 제 1 피치를 가지고 형성되어 있고, 제 2 축 방향에 상기 제 1 피치와 상이한 제 2 피치를 가지고 형성되어 있을 수 있다.
보다 구체적인 예시에서, 제 1 축 방향이 광원으로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향과 직교하는 방향(Y)에 대하여 1 도 내지 20도 기울어졌을 경우, 제 1 축 방향에 형성된 패턴 형상은 액정 패널 픽셀 피치의 0.7 내지 1.5 배의 피치를 가질 수 있고, 제 2 축 방향에 형성된 패턴 형상은 액정 패널 픽셀 피치의 0.1 내지 0.5 배의 피치를 가질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도광판의 반사면에 형성되어 있는 패턴 형상의 크기는, 예를 들면 10 내지 300㎛, 20 내지 250㎛, 또는 30 내지 200㎛의 범위 내에 있을 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 목적하는 반사 특성을 확보하고, 모아레 현상을 효과적으로 개선하기 위해 상기 수치는 변동될 수 있다.
도광판의 반사면에 형성되어 있는 패턴 형상의 모양은, 예를 들면 중심부 및 상기 중심부를 둘러쌓는 주변부를 포함하며, 상기 주변부의 원주는 불규칙한 돌기를 포함하는 형태일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 패턴 형상은, 실크 스크리닝(silk screening) 기법, 인쇄 기법이나 레이저 식각 기법, 증착 기법, 프레싱 기법, 또는 롤 스탬핑 기법 등에 의해 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니나, 롤 스탬핑 기법을 이용하는 경우 모아레 현상의 개선에 보다 효과적일 수 있으므로 바람직하다.
상기 도광판은 광 투과력이 우수한 PMMA(Poly Methyl MethAcrylate), 폴리 카보네이트계 또는 유리 계열의 재료를 사용할 수 있다.
상기 도광판의 제조에 대한 일 구체 예에서, 직사각형 모양의 PMMA 투명 패널의 어느 일면에 롤 스탬핑 공정을 이용하여 패턴을 일정 주기로 형성하는 것으로부터 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원에 따른 백 라이트 유닛은 또한, 도광판의 어느 일면 또는 양면에 배치되어 있는 광 경로 변경층을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원에서 용어 「광 경로 변경층」은 외부 전계의 인가 여부에 따라 입사되는 광의 경로를 변경할 수 있는 층으로써, 광의 차폐, 산란 또는 반사가 선택적으로 제어되는 층을 의미한다.
상기 광 경로 변경층은, 예를 들면 광 경로 변경 물질을 포함할 수 있다. 상기 광 경로 변경 물질은 외부 전계의 인가 여부에 따라 그 정렬 방향이 바뀌어, 광 경로 변경층의 목적하는 광의 차폐, 산란 또는 반사를 선택적으로 제어할 수 있는 물질을 의미한다. 상기 광 경로 변경 물질은, 예를 들면 액정 화합물 일 수 있다.
광 경로 변경층의 종류는 전술한 광 경로 변경 물질, 예를 들면 액정 화합물을 포함하는 것이면, 본 출원에서 제한 없이 채택되어 이용가능 할 수 있다.
하나의 예시에서, 광 경로 변경층은 고분자 분산 액정층 또는 콜레스테릭 액정층일 수 있다.
고분자 분산 액정층은, 예를 들면 고분자 네트워크 및 상기 고분자 네트워크에 분산되어 있는 액정 화합물을 포함할 수 있다.
하나의 예시에서 고분자 네트워크는, 배향성 화합물을 포함하는 전구체의 배향성 네트워크일 수 있다.
본 출원에서 용어「배향성 화합물을 포함하는 전구체의 배향성 네트워크」는, 예를 들면, 배향성 화합물을 포함하는 전구체를 포함하는 고분자 네트워크 또는 가교 또는 중합된 상기 전구체를 포함하는 고분자 네트워크를 의미할 수 있다.
본 출원에서 용어 「배향성 화합물」은, 예를 들면, 광의 조사 등을 통하여 소정 방향으로 정렬(orientationally ordered)되고, 상기 정렬된 상태에서 이방성 상호 작용(anisotropic interaction) 등의 상호 작용을 통하여 인접하는 액정 화합물을 소정 방향으로 배향시킬 수 있는 화합물을 의미할 수 있다. 상기 화합물은, 단분자 화합물, 단량체성 화합물, 올리고머성 화합물 또는 고분자성 화합물일 수 있다.
상기 배향성 화합물로는, 예를 들면, 광 배향성 화합물을 사용할 수 있다. 광 배향성 화합물은 광의 조사, 예를 들면, 직선 편광된 광의 조사에 의해서 소정 방향으로 정렬하여, 인접하는 액정 화합물의 배향을 유도할 수 있는 화합물을 의미할 수 있다.
고분자 네트워크의 고분자 분산 액정층 내의 비율은 목적하는 물성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 고분자 분산 액정층은 고분자 네트워크 20 내지 50 중량부 및 액정 화합물 50 내지 80 중량부 정도의 비율로 포함할 수 있으나, 상기 비율은 필요에 따라 적정 범위로 변경될 수 있다.
고분자 분산 액정층에 포함되는 액정 화합물은, 전술한 고분자 네트워크에 의해 정렬 방향이 바뀔 수 있는 액정 분자로써, 예를 들면 네마틱 액정 화합물이 예시될 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다.
상기 고분자 분산 액정층의 투명 모드 및 통상 모드의 구동 원리에 대해 보다 상세히 설명한다.
구체적으로, 외부 전압이 인가되지 않는 상태에서는 고분자 네트워크 상에 분산되어 있는 액정 화합물은 방향성 없이 정렬되지 않는 상태로 존재하기 때문에, 고분자 분산 액정층 내부에서 광이 산란되어 배면에 객체가 시인되지 않는 통상 모드게 구현될 수 있고, 외부 전압이 인가되는 경우, 고분자 네트워크 상에 분산되어 있는 액정 화합물이 유전율 특성 등에 의해 일 방향으로 정렬되어 고분자 분산 액정층 내부를 광이 그대로 통과하게 되고, 배면에 객체가 시인되는 투명 모드가 구현될 수 있게 된다.
광 경로 변경층이 콜레스테릭 액정층일 경우, 광 경로 변경층은 콜레스테릭 액정 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 콜레스테릭 액정 화합물은, 예를 들면 외부 전계가 인가 여부에 따라 정렬 방향이 바뀌어, 통상 모드 및 투명 모드를 선택적으로 구현할 수 있다.
즉, 콜레스테릭 액정층 내의 콜레스테릭 액정 화합물은 액정 분자의 도파기(director)가 나선축(Helical axis)를 따라 꼬이면서 배향된 나선형 구조를 가져, 외부 전계가 인가되지 않는 상태에서는 광을 산란시켜, 디스플레이 장치의 통상 모드를 구현하게 하고, 외부 전계가 인가되는 상태에서는 광을 투과시켜, 디스플레이 장치의 투명 모드를 구현하게 할 수 있다.
이러한 광 경로 변경층을 형성하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 전술한 물질을 포함하는 조성물을 임의의 기재 상에 코팅 한 후, 경화시키는 방식 등이 이용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 고분자 분산 액정층 또는 콜레스테릭 액정층 등의 광 경로 변경층은, 외부 작용의 인가 여부에 따라 투명 모드 또는 통상 모드를 스위칭 할 수 있으며, 이에 따라 이미지의 휘도를 향상시키거나 투명 디스플레이의 배면에 위치하는 객체의 시인성을 높이도록 구동될 수 있다.
하나의 예시에서, 광 경로 변경층은 투명 모드 및 통상 모드를 선택적으로 구현할 수 있다.
본 출원에서 용어 「투명 모드」는 광 경로 변경층에 외부 전계가 인가되어 투명 디스플레이이 배면에 위치한 객체가 시인될 수 있는 모드를 의미할 수 있으며, 예를 들면 투명 디스플레이의 550 nm 파장에 대한 투과율(%)이 78% 이상인 상태를 의미할 수 있다.
본 출원에서 용어 「통상 모드」는 광 경로 변경층에 외부 전계가 인가되지 않아, 투명 디스플레이의 배면에 위치한 객체가 시인되지 않는 상태를 의미할 수 있으며, 예를 들면 투명 디스플레이의 550nm 파장에 대한 투과율(%)이 10% 이하인 상태를 의미할 수 있다.
광 경로 변경층은, 예를 들면 도광판의 어느 일면 또는 양면에 형성되어 있을 수 있다.
도 6은 본 출원에 따른 광 경로 변경층을 추가로 포함하는 투명 디스플레이 장치에 대한 일 모식도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 출원에 따른 백 라이트 유닛(2000)이 광 경로 변경층(300)을 추가로 포함하는 경우, 상기 광 경로 변경층(300)은 도광판(200)의 액정 패널(1000)이 위치하는 면의 반대 면에 위치할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
백 라이트 유닛은, 또한 광 경로 변경층에 전계를 인가할 수 있도록 상기 광 경로 변경층의 양면에 대향하여 배치되어 있는 전극층을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치는 백 라이트 유닛을 액정 패널의 배면에 배치하여, 외부 광원이 없는 상태에서도 효과적으로 투과 또는 통상 모드의 구현이 가능할 수 있다.
하나의 예시에서, 백 라이트 유닛은 외부 광원이 있는 상태에서 오프-모드를 구현하고, 외부 광원이 없는 상태에서 온-모드를 구현할 수 있다.
상기 오프-모드는 백 라이트 유닛에 포함되어 있는 광원이 오프(OFF)되어 자연광원을 이용하여 투명 디스플레이를 구현하는 모드를 의미할 수 있다.
상기 온-모드는 백 라이트 유닛에 포함되어 있는 광원이 온(ON)되어 투명 디스플레이를 구현하는 모드를 의미할 수 있다. 백 라이트 유닛이 광 경로 변경층을 추가로 포함하는 경우, 상기 온-모드 또는 오프-모드에서, 각각 개별적으로 광 경로 변경층에는 전계가 인가되어 투명 모드를 구현하고 있거나, 전계가 인가되지 않아 통상 모드를 구현하고 있을 수 있다.
본 출원에 따른 투명 디스플레이는 백 라이트 유닛의 온-모드 또는 오프-모드를 구현하기 위한 제어수단을 추가로 포함할 수 있다.
본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치는, 예를 들면 유리 기재를 추가로 포함할 수 있다. 상기 유리 기재는, 투명 디스플레이 장치의 내구성 및 강성을 유지하기 위한 것으로써, 예를 들면 백 라이트 유닛의 액정 패널이 위치하는 면의 반대 면에 위치할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 유리 기재는 도 1에 도시된 것처럼, 백 라이트 유닛(2000)의 액정 패널(1000)이 위치하는 면의 반대 면에 존재할 수 있다.
본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치는, 전술한 도광판 반사면에 일정 주기로 형성된 패턴 형상에 기인하여, 백 라이트 유닛을 도입하였음에도 높은 투과도 및 광 효율을 달성할 수 있다.
하나의 예시에서, 투명 디스플레이 장치는 550nm 파장의 광에 대한 투과율이 5% 이상인 것일 수 있다. 상기 투명 디스플레이 장치의 투과율은 다른 예시에서, 5.5% 이상, 6% 이상 또는 7% 이상일 수 있다. 상기 투과율의 상한은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 80% 이하, 70%이하일 수 있다.
본 출원은 액정 패널의 픽셀 주기와 도광판 반사면 패턴 사이에 상호 작용에 따른 모아레 현상을 개선하여, 백 라이트 유닛 적용의 어려움을 개선한 투명 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 출원은 또한, 투명 디스플레이의 투명성을 적절히 확보하면서, 외부 광원 없이도 효과적으로 투과 또는 통상 모드의 구현이 가능한 투명 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1 및 6은 본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치에 대한 일 모식도이다.
도 2는 본 출원에 따른 백라이트 유닛에 대한 일 모식도이다.
도 3 내지 도 5는 본 출원에 따른 도광판의 반사면 패턴 형상을 설명하기 위한 일 모식도이다.
이하, 본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치에 대하여, 실시예 및 비교예를 들어 보다 구체적으로 설명하나, 하기 예시들은 본 출원에 따른 일례에 불과할 뿐, 본 출원의 기술적 사상을 제한하는 것이 아님을 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 자명하다.
[ 실시예 1] - 투명 디스플레이의 제조
도광판의 제조
PMMA 투명 패널의 어느 일면에 100 내지 110℃에서 롤 스탬핑 방식을 이용하여 약 55㎛ 사이즈의 패턴 형상을 형성하였다.
구체적으로, 패턴 형상을 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향에 방향에 대하여, 약 10도 기울어져 있는 제 1 축 방향에 패널 픽셀의 1.5배에 해당하는 피치(X 피치)로 형성하고, 상기 제 1 축 방향과 약 90도를 이루는 제 2 축 방향에 패널 픽셀의 0.20배에 해당하는 피치(Y 피치)로 형성하였다.
투명 디스플레이의 제조
상기 제조된 도광판의 양측에 광원부를 배치하여, 백 라이트 유닛을 제작 하였다. 그 후, 백 라이트 유닛의 어느 일면을 LCD 패널과 합착하고, 상기 LCD 패널이 형성되어 있지 않은 백 라이트 유닛의 면에 유리 기재를 포함시켜 투명 디스플레이를 제조 하였다.
[ 실시예 2] - 투명 디스플레이의 제조
사이즈 약 40 ㎛의 패턴 형상을 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향에 수직인 방향에 대하여, 약 10도 기울어져 있는 제 1 축 방향에 패널 픽셀의 0.75배에 해당하는 피치(X 피치)로 형성하고, 상기 제 1 축 방향과 약 90도를 이루는 제 2 축 방향에 패널 픽셀의 0.20배에 해당하는 피치(Y 피치)로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 도광판을 제조하였다. 또한, 상기 도광판을 이용하여 실시예 1과 동일한 방식으로 투명 디스플레이를 제조 하였다.
[ 비교예 1]
패턴 형상을 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향에 대하여, 약 0.5도 기울어져 있는 제 1 축 방향에 패널 픽셀의 1.5배에 해당하는 피치(X 피치)로 형성하고, 상기 제 1 축 방향과 직교하는 방향에 패널 픽셀의 0.20배에 해당하는 피치(Y 피치)로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 도광판 및 투명 디스플레이 장치를 제조하였다.
[ 비교예 2]
패턴 형상을 광원으로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향과 수직인 방향에 대하여, 약 21도 기울어져 있는 제 1 축 방향에 패널 픽셀의 1.5배에 해당하는 피치(X 피치)로 형성하고, 상기 제 1 축 방향과 직교하는 방향에 패널 픽셀의 0.20배에 해당하는 피치(Y 피치)로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 도광판 및 투명 디스플레이 장치를 제조하였다.
[ 실험예 1] - 모아레 현상의 관찰
실시예 및 비교예에 따라 제조된 투명 디스플레이 장치의 모아레 현상의 유무에 대하여, 육안을 이용하여 관찰하고, 그 모아레 현상의 발생 정도를 A (모아레 발생이 거의 없음), B(모아레 발생이 약간 있음), C (모아레 발생이 심함), 또는 D(모아레 발생 매우 심함)의 수치로 표현하였고, 이를 하기 표 1에 나타내었다.
하기 표 1에 나타난 것처럼, 본 출원에 따른 투명 디스플레이 장치는 도광판의 반사에 광원으로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향 또는 그의 수직 방향에 대하여 1도 내지 20도 기울어진 축 방향 및 그의 수직 축 방향으로 일정한 주기의 패턴 형상을 형성함으로써, 모아레 현상이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
모아레 현상 결과 사진
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
육안 관찰 결과 B A D D
100 : 광원
101 : 광원에서 출사되는 광의 축
200 : 도광판
201 : 입광부
202 : 출광부
203 : 반사면
203, P : 패턴 형상
204 : 입광부 면
300 : 광 경로 변경층
1000 : 액정 패널
2000 : 백 라이트 유닛
3000 : 유리 기재
A,A' : 제 1축
B : 제 2축
X : 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향
Y : 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향에 수직 방향

Claims (16)

  1. 액정 패널 및 백 라이트 유닛을 포함하는 투명 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 백 라이트 유닛은 광원부 및 상기 광원부로부터의 광이 상기 액정 패널로 입사할 수 있도록 배치되어 있는 도광판을 포함하며,
    상기 도광판은 제 1 축에 일정 주기로 형성되어 있는 패턴 형상을 가지는 반사면을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    액정 패널은 서로 대향하여 배치되어 있는 한 쌍의 기판; 및
    상기 한 쌍의 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    광원부은 도광판의 적어도 어느 일 측면에 배치되어 있는 투명 디스플레이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    패턴 형상의 일정 주기는 액정 패널에 픽셀 피치의 0.1 내지 2배인 투명 디스플레이 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    도광판의 반사면에 제 1축의 방향은 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향에 대하여 1 도 내지 20 도 기울어진 투명 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    도광판의 반사면에 제 1 축의 방향은 광원부로부터의 광이 도광판으로 입사되는 축의 방향과 직교하는 방향에 대하여 1도 내지 20 도 기울어진 투명 디스플레이 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    도광판의 반사면은 제 1 축과 상이한 방향을 가지는 제 2 축에 일정 주기로 형성되어 있는 패턴 형상을 추가로 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    제 1 축과 제 2 축의 방향은 5도 내지 90도의 각도를 이루는 투명 디스플레이 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    반사면의 패턴 형상은 제 1 축 방향에 제 1 피치를 가지고 형성되어 있고, 제 2 축 방향에 상기 제 1 피치와 상이한 제 2 피치를 가지고 형성되어 있는 투명 디스플레이 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    패턴 형상은 10㎛ 내지 300㎛의 크기를 가지는 투명 디스플레이 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    백 라이트 유닛은 도광판의 어느 일면 또는 양면에 배치되어 있는 광 경로 변경층을 추가로 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    광 경로 변경층은 전계의 인가 여부에 따라 투명 모드 및 통상 모드를 선택적으로 구현하는 투명 디스플레이 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    광 경로 변경층은 고분자 분산 액정층 또는 콜레스테릭 액정층인 투명 디스플레이 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    백 라이트 유닛은 외부 광원이 있는 상태에서 오프-모드를 구현하고, 외부 광원이 없는 상태에서 온-모드를 구현하는 투명 디스플레이 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    백 라이트 유닛의 액정 패널이 위치하는 면의 반대 면에 위치하는 유리 기재를 추가로 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  16. 제 1항에 있어서,
    투과도가 5% 이상인 투명 디스플레이 장치.
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