KR20170064639A

KR20170064639A - 미러 표시패널 및 이를 포함하는 표시장치

Info

Publication number: KR20170064639A
Application number: KR1020150170198A
Authority: KR
Inventors: 박진우; 이동훈; 김진영; 정보균
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-06-12
Also published as: KR102418919B1

Abstract

본 발명은 미러 표시패널 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시패널은 편광층과 반사층을 이용하여 외부광을 반사하되, 반사된 빛의 색상을 제어하여 컬러 모드와 미러 모드를 구현하며, 본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치는 영상을 제공하는 제1표시패널과, 외부광을 편광시켜 영상을 표시하거나 또는 외부광을 반사시키는 제2표시패널을 포함한다.

Description

미러 표시패널 및 이를 포함하는 표시장치{DISPLAY PANEL WITH MIRROR AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THEREOF}

본 발명은 미러 표시패널 및 이를 포함하는 표시장치에 관한 특허이다.

표시장치(디스플레이 장치)는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display), 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display), 무기 EL 표시장치, (Electro Luminescent Display), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display), 표면 전도 전자 방출 표시장치(Surface-conduction Electron-emitter Display), 플라즈마 표시장치(Plasma Display), 및 음극선관 표시장치(Cathode Ray, Display) 등이 있다.

이 중에서도 특히, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현, 대면적 화면의 실현이 가능한 장점으로 인해 최근에는 액정표시장치(LCD)가 주로 각광을 받고 있다.

액정표시장치(Liquid Crystal Display Device; LCD)는 인가 전압에 따른 액정 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러 가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전자 소자이다. 액정표시장치는 저전력 구동, 박형 구조, 우수한 화질을 구현할 수 있어, 종래 사용되던 CRT(Cathode Ray Tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체 수단으로 널리 사용되고 있는 실정이다.

한편, 디지털 페이퍼 표시장치(Digital Paper Display Device)는 전기영동원리를 이용하여 문자, 기호 또는 그림을 표시하는 표시장치로, 적은 전력을 소비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 표시장치들은 크게 표시패널(디스플레이 유닛), 회로부, 그리고 백라이트 유닛으로 구분할 수 있다. 디스플레이 유닛은 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 기능을 담당하고, 회로부는 구동시스템에서 전달된 각종 신호들을 상기 표시패널(디스플레이 유닛)에 신호를 인가하고 이러한 신호를 제어하는 기능을 하며, 상기 백라이트 유닛은 표시패널 전체에 고르게 빛을 조사하는 조광장치로 사용된다.

구체적으로, 표시패널은 서로 대향하는 두 기판 사이에 그 사이에 개재된 액정으로 이루어지고, 이러한 액정을 사이에 두고 발생한 전계에 의해 액정 배열을 변화시켜 영상을 표시하게 된다. 상기 두 기판들의 외부에는 각각 편광판이 부착되어 구성된다.

회로부는 각종 회로소자 및 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)등을 포함하여 구성되어 액정표시장치 전반의 구동을 제어한다.

백라이트 유닛(Backlight Unit; BLU)은 액정표시장치의 광원으로, 액정표시장치가 자체적으로 발광하지 못하고 외부에서 들어오는 빛의 투과율을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 소자이기 때문에 구비되는 광 공급장치이다.

즉, 액정표시장치는 다수의 화소들이 매트릭스 형태로 배열된 액정 패널과 액정 패널을 구동시키는 구동 회로, 그리고 액정 패널에 광을 조사시키는 백라이트 유닛을 구비하는데, 액정 표시장치는 대형화, 박형화, 고화질, 저전력 소비에 대응하기 위해 품질을 개선하고 있다.

전술한 액정표시장치, 디지털 페이퍼 표시장치 등을 구현함에 있어서 외부의 광을 이용하지 않고 백라이트 유닛 혹은 램프를 결합시킬 경우 표시장치의 두께가 증가하며, 전력 소비가 증가하는 문제가 있어왔다. 특히, 표시장치가 제공해야 하는 이미지, 영상 등의 특성과 표시장치가 위치해야 하는 영역 등에 따라서 전술한 백라이트 유닛 혹은 램프가 필요하지 않은 경우도 있다.

그러나, 백라이트 유닛 혹은 램프가 결합되지 않는다면, 표시장치가 외부광을 이용해야 한다. 특히, 미러와 같이 표시장치가 다양한 기능을 제공하는 경우에, 새로운 표시장치의 구조를 필요로 한다.

이에, 외부광을 이용하면서도 미러와 같은 기능을 제공하는 미러 표시패널 및 이를 포함하는 표시장치를 제시하고자 한다.

본 발명은 외부광을 반사하되 반사된 빛을 광원으로 영상을 표시하는 표시패널 및 표시장치를 제시한다.

본 발명은 외부광의 반사를 선택적으로 조절하여 외부광을 그대로 반사시키는 미러 모드와 영상을 출력하는 컬러 모드를 제공하는 표시패널 및 표시장치를 제시한다.

본 발명은 별도의 광원 없이, 또는 작은 전력량의 광원만을 이용하여 미러 모드와 컬러 모드를 제공하는 표시패널 및 표시장치를 제시한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 표시패널은 편광층과 반사층을 이용하여 외부광을 반사하되, 반사된 빛의 색상을 제어하여 컬러 모드와 미러 모드를 구현하는 표시패널을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 표시패널은 RM(Reactive mesogen)에 염료(dye)가 포함된 이색성 컬러필터를 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에 의한 표시패널은 이색성 컬러필터의 광축과 편광 반사된 빛의 광축을 수직 또는 수평으로 제어하는 표시패널을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치는 영상을 제공하는 제1표시패널과, 외부광을 편광시켜 영상을 표시하거나 또는 외부광을 반사시키는 제2표시패널을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 표시장치는 반사층과 편광층이 배치된 제1기판과 이색성 컬러필터가 배치된 제2기판과 외부광의 반사 또는 색변환을 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명을 적용할 경우 본 발명은 외부광을 반사하되 반사된 빛을 광원으로 영상을 표시하는 표시패널 및 표시장치를 구현할 수 있다.

본 발명을 적용할 경우 본 발명은 외부광의 반사를 선택적으로 조절하여 외부광을 그대로 반사시키는 미러 모드와 영상을 출력하는 컬러 모드를 제공하는 표시패널 및 표시장치를 구현할 수 있다.

본 발명을 적용할 경우, 모바일 기기와 같은 장치에 박형의 제2표시패널을 제공하여 모바일 기기의 배면에도 다양한 정보를 제공하는 표시패널 및 표시장치를 구현할 수 있다.

본 발명을 적용할 경우, 별도의 광원 없이, 또는 작은 전력량의 광원만을 이용하여 미러 모드와 컬러 모드를 제공하는 표시패널 및 표시장치를 구현할 수 있다.

도 1은 패시브 미러 기능이 제공되는 표시패널의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 미러 기능이 제공되는 표시패널의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 미러 표시패널의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 컬러 모드를 구현하는 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 미러 모드를 구현하는 표시패널의 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 블랙 염료가 결합된 표시패널을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 화이트 서브픽셀에 별도의 백색 염료가 없으며 빈 공간이 포함된 컬러필터가 결합된 표시패널의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 화이트 서브픽셀이 없는 표시패널을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 이색성 컬러필터의 구성을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 제2반사층의 위치를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 제2반사층의 위치를 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 오프 모드로 동작하는 표시장치를 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 미러 모드로 동작하는 표시장치를 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 컬러 모드로 동작하는 표시장치를 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치를 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치의 구성요소를 보여주는 도면이다.
도 17은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 표시장치이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

표시장치는 외부로부터 제공되는 영상 데이터를 다양한 광원을 이용하여 외부로 출력한다. 이 과정에서 영상 데이터는 R(적색), G(녹색), B(청색)으로 나뉘어져 표시장치에 제공되며, 선택적으로 W(백색) 또는 Black(흑색)이 포함될 수 있다. 한편, 영상 외에도 표시장치는 다양한 기능을 제공할 수 있다. 특히, 표시장치에 미러 기능이 추가된 경우, 외부의 사물을 거울과 같이 비출 수 있다.

도 1은 패시브 미러 기능이 제공되는 표시패널의 구성을 보여주는 도면이다.

제1기판(14) 및 제2기판(18) 사이에 박막 트랜지스터(15), 광투과층(16), 컬러필터(17)가 배치되어 있으며, 제1기판(14)의 하면에는 제1편광층(12)이, 제2기판(18)의 상면에는 외부광을 반사시키는 제2편광층(19)이 배치된다. 그리고 백라이트 유닛(10)이 배치되어 있다.

도 1과 같은 구조는 패시브 미러 표시패널(Passive Mirro Display) 의 일 실시예로, 제2기판(18)상에는 기존의 편광층 대신 반사형 편광층(Mirror Polarizing layer, 또는 M-Pol)이 배치된다. 도 1의 구조와 달리, 제2기판(18)의 상면에 일반적인 편광층을 배치하고, 반사층(DBEF Core)를 추가할 수도 있다.

한편, 액티브 미러 표시패널(Active Mirror Display)은 도 1의 구조에 추가하여 미러의 정반사율을 제어하기 위한 셀을 추가할 수 있다.

도 2는 미러 기능이 제공되는 표시패널의 구성을 보여주는 도면이다.

외부광을 반사시키는 제2편광층(19) 상에 미러의 정반사율을 제어하기 위한 셀(21, 23, 25)이 추가되어 있다.

보다 상세히, 액티브 미러 표시장치를 구현하기 위해서는 제1셀기판(21) 및 제2셀기판(25) 사이의 셀(23)로는 산란-투과를 위한 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystals), 흡수-투과를 위한 EC(Electro-Chromic), 또는 흡수-투과하기 위해 편광제어하는 셀, 산란-투과하는 CLC(Cholesteric Liquid Crystal) 등이 배치될 수 있다. PDLC는 액정에 모노머(Monomer)를 혼합하여 투명전극 사이에 주입하여 제작되며, 투과 산란 원리를 이용할 수 있다. EC(Electro-Chromic)는 전압을 인가하면 전기 변색 소자가(Metal) 산화/환원 되고 이를 통해 변색되어 투과/흡수 시키는 원리를 이용한다. 편광제어 셀은 편광판이 부착된 액정 셀(LC Cell)을 사용하여 하부 LCD의 상면에 배치된 편광층과의 상호 작용을 통해 반사광을 투과 또는 차단한다. CLC는 CLC의 나선구조에 의해 산란 투과 시키는 원리를 이용한다. 휴대폰 배면의 컬러 구현을 위해 컬러 염료(color dye)가 도핑된(doped) GHLC의 경우 액정에 특정한 색상을 섞은 후 투명 전극 사이에 주입하여 제작된다

한편, 태블릿, 모바일 폰 등의 배면에 별도의 표시패널을 배치하여 컬러 가변(Color variable) 구조를 구현하기 위해서는 제1셀기판(21) 및 제2셀기판(25) 사이의 셀(23)로는 컬러 가변을 위한 GHLC(Guest-Host Liquid Crystal Composition)가 배치될 수 있다.

도 1 및 도 2와 같은 미러 기능을 제공하는 표시패널을 구현하기 위해서는 반드시 백라이트 유닛(10)이 필요하다.

그러나 백라이트 유닛(10)이 포함될 경우, 두께와 야외 시인성, 전원의 추가 사용 등의 문제가 있으므로, 백라이트 유닛 없이 외부광을 이용하는 미러 표시장치를 구성할 수 있다.

또한, 미러 모드와 컬러 모드 간의 스위칭을 구현하기 위해서는 도 2에서 살펴본 편광을 제어하는 별도의 셀(21, 23, 25) 등을 추가하는 것이 필요하다.

전술한 방식은 구동전압, 두께, 비용을 증가시키며 단색(Mono Color)만 가능하다는 문제가 있어왔다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 미러 표시패널의 구성을 보여주는 도면이다.

도 3은 박막 트랜지스터 (305)가 배치된 제1기판(301)과 이색성 컬러필터(307)가 배치된 제2기판(309), 그리고 그 사이에 광투과층(306)이 배치된다. 그리고 일 실시예로 제1기판(301)의 다른 면에 편광층(320) 및 제1반사층(310)이 배치되어 있다. 편광층(320)은 반사 특성을 가지는 반사 편광층을 일 실시예로 한다. 제1반사층(310)은 편광층(320)을 투과한 빛을 리사이클링시켜 다시 편광층(320)으로 반사시킨다.

광투과층(306)의 일 실시예는 액정층으로, 박막 트랜지스터(305)의 제어에 의해 광투과층(306)의 액정의 위상이 변화하여 광을 변화시킨다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 컬러필터(307)는 일정한 방향으로 배열된 이색성 컬러필터를 일 실시예로 한다. 컬러필터(307)는 이방성을 가지는 이색성 컬러필터로 이를 위해 반응성 액정 단량체인 RM(Reactive mesogen)과 특정한 컬러를 위한 염료가 결합되어 형성될 수 있다.

도 3에서 컬러필터(307)는 RGB와 W 를 구성하며, W는 흰색의 염료를 포함하는 것을 일 실시예로 한다. 또다른 실시예로 W 서브픽셀 영역에 별도의 컬러필터용 염료가 배치되지 않은 실시예를 포함한다. 다른 실시예로 W는 반사광의 특성을 고려하여 옅은 색상(옅은 붉은색, 옅은 파란색, 옅은 녹색 등)을 구현할 수 있도록 미세하게 특정한 색상의 컬러필터가 배치될 수 있다. 또한 미러 모드에서의 반사율을 높이기 위하여 각 색상 사이에 390과 같은 빈 공간을 둘 수도 있다. 다른 실시예로 W 영역을 제외하고 빈 공간이 없도록 컬러필터를 구성할 수도 있다.

제1기판(301)의 다른 면에 위치한 제1반사층(310)은 외부로부터 입사된 빛을 반사하고, 편광층(320)은 반사된 빛을 편광시켜 광투과층(306)을 통과하도록 한다. 따라서 박막트랜지스터(306)의 구동에 의해 색상을 구현하거나, 혹은 미러 모드를 구현할 수 있다.

한편 W 서브픽셀 상에 제2반사층(330)이 배치될 수 있다. 이는 미러모드에서 외부 빛의 반사율을 높이기 위해 적용된다.

도 3의 구성에서, 컬러 모드를 구현할 경우, 외부로부터 반사된 빛이 제1반사층(310)에서 반사된 후 편광층(320)을 통과하며 위상이 변경된 빛을 RGB 정보에 따른 박막 트랜지스터(305)의 제어에 의해 액정층과 같은 광투과층(306)에서 광이 선택적으로 투과되고, 투과된 빛이 컬러필터(307)에서 색상이 변경되며 통과하여 컬러를 구현할 수 있다. 그 결과 특정한 이미지 또는 영상을 출력하는 효과를 제공한다. 이는 특정한 정보, 예를 들어 시간, 문자 등을 배면의 표시패널을 통해서 출력하여 전면에 있는 표시패널을 구동시키지 않도록 하여 사용의 편의성을 높일 수 있다.

도 3의 구성에서 미러 모드를 구현할 경우, 외부로부터 반사된 빛이 제1반사층(310)에서 반사된 후 편광층(320)을 통과하며 위상이 변경된 빛이 광투과층(306)에서 통과한 후, 컬러필터(307)에서 색상 변경 없이 통과하여 외부 광을 반사시킨다. 광 반사효과를 위한 제1반사층(310)은 별도의 외부광을 필요로 하지 않는다는 점에서 전체 표시패널의 두께를 줄일 수 있으며, 또한 편광층(320)에서 투과된 빛을 리사이클링시켜 반사시키므로 미러 효과를 증대시킬 수 있다.

또한, 미러 모드에서 제2반사층(330)은 외부 광의 반사 효과를 더 높일 수 있다. 제2반사층(330)은 전체 반사율에 따라 선택적으로 추가될 수 있으며 제2반사층(330)이 전체 표시패널에서 차지하는 넓이를 조절하여 외부광 반사 효과를 높이거나 낮출 수 있다. 이는 미러 모드와 컬러 모드에서의 시인성을 고려하여 선택적으로 배치될 수 있다. 또한 컬러필터 내에서 외부광이 색상없이 투과되는 빈 공간(390)의 넓이와 위치도 다양하게 포함될 수 있다.

전술한 컬러 모드 및 미러 모드는 표시패널을 구성하는 전체 서브픽셀에서 동일하게 동작할 수도 있고 개별 서브픽셀마다 상이하게 동작할 수 있다. 따라서, 표시패널의 일부 영역에서는 컬러 모드로, 그리고 다른 영역에서는 미러 모드로 동작할 수 있다.

정리하면, 도 3의 구성은 광투과층(306)을 중심으로 광투과층(306)의 일면에 배치되며 서브픽셀 별로 광투과층(306)을 제어하는 박막 트랜지스터(305)가 배치된 제1기판(301)과 광투과층(306)을 기준으로 제1기판(301)에 대향하여 배치되며 이색성 컬러필터가 배치된 제2기판(309), 그리고 제1기판(301)의 외부에 배치되어 제2기판(309)으로부터 입사된 빛을 편광시키는 편광층(320) 및 입사된 빛을 반사시키는 제1반사층(310)으로 구성된다.

일 실시예로 도 3과 같이 제1반사층(310), 편광층(320), 제1기판(301), 광투과층(306), 이색성 컬러필터(307), 제2기판(309)의 순서로 적층될 수 있으며, 편광층(320)과 제1반사층(310)을 제1기판(301)의 외면에 배치하여 공정의 효율성을 높일 수 있다. 즉, 제1기판(301)에 박막 트랜지스터 등을 배치하는 고온 공정을 진행한 후 편광층(320)을 배치하여 편광층(320)의 내구성을 높일 수 있다.

한편, 편광층(320)은 도 3의 구성과 달리, 다양한 위치에 배치될 수 있다. 다른 실시예로, 제1기판(301) 상에 내열성을 가지도록 배치된 후, 그 위에 박막 트랜지스터(305)가 배치될 수 있으며 편광 효율을 높일 수 있다. 또다른 실시예로 제2기판(309)와 컬러필터(307) 사이에 배치될 수 있다. 편광층(320)이 다양한 위치에 배치될 경우, 내열성을 가지는 은 와이어(Ag wire)로 구성될 수 있다.

보다 상세한 동작 구성에 대해 도 4 및 도 5를 살펴본다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 컬러 모드를 구현하는 구성을 보여주는 도면이다. 전술한 바와 같이 컬러 모드는 표시패널 전체에서도 적용되고 표시패널의 일부 영역에서만 적용될 수도 있다. 이는 박막 트랜지스터(305)의 제어에 의해 서브픽셀 별로 구현될 수 있다.

편광층(320)은 빛을 편광시키는 특성과 투과시키는 특성을 가진다. 따라서 외부로부터 들어온 빛 중에서 편광층(320)을 투과한 빛(410a)은 제1반사층(310)에서 반사되어 편광층(320)으로 입사하여 편광하여 광투과층(306)을 투과한다. 편광층(320)에서 반사 편광된 빛(420a)도 광투과층(306)을 투과한다. 예를 들어, 편광층(320)이 빛의 반사율이 60%이고 투과율이 40%인 경우 410a는 외부광의 40%, 420a는 외부광의 60%를 차지할 수 있다.

반사편광된 두 종류의 빛(410a, 420a)는 박막트랜지스터(305)의 제어에 의한 액정의 구동 형태에 따라 위상 지연이 일어난다. 즉, 광투과층(306)을 투과하며 위상지연된 빛의 광축이 컬러필터(307)의 흡수축과 일치하게 될 경우 430a와 같이 특정한 컬러를 가지게 된다. 이 경우, 미러의 정반사율도 떨어져 미러 기능을 하지 않게 된다. 그 결과 특정한 영상을 표시할 수 있다. 401은 편광층(320)의 투과축을 보여주며, 402는 제1기판(301)의 흡수축을 보여주며, 403은 컬러필터(307)의 흡수축을 보여준다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 미러 모드를 구현하는 표시패널의 구성을 보여주는 도면이다. 전술한 바와 같이 미러 모드는 표시패널 전체에서도 적용되고 표시패널의 일부 영역에서만 적용될 수도 있다. 이는 박막 트랜지스터(305)의 제어에 의해 서브픽셀 별로 구현될 수 있다.

편광층(320)은 빛을 편광시키는 특성과 투과시키는 특성을 가진다. 따라서 외부로부터 들어온 빛 중에서 편광층(320)을 투과한 빛(410b)은 제1반사층(310)에서 반사되어 편광층(320)으로 입사하여 편광하여 광투과층(306)을 투과한다. 편광층(320)에서 반사 편광된 빛(420b)도 광투과층(306)을 투과한다. 예를 들어, 편광층(320)이 빛의 반사율이 60%이고 투과율이 40%인 경우 410b는 외부광의 40%, 420b는 외부광의 60%를 차지할 수 있다.

반사편광된 두 종류의 빛(410b, 420b)는 박막트랜지스터(305)의 제어에 의한 액정의 구동 형태에 따라 위상 지연이 일어난다. 즉, 광투과층(306)을 투과하며 위상지연된 빛의 광축이 503과 같은 형태로, 컬러필터(307)의 흡수축(403)과 수직하게 될 경우 반사편광된 두 종류의 빛(410b, 420b)은 430b과 같이 외부로 투과한다. 이 때, 외부로 투과된 빛은 컬러필터(307)의 흡수축(403)과 수직하여 투과하므로 별도의 색상을 가지지 않게 된다. 그 결과 미러의 정반사율을 높일 수 있다.

도 3, 4, 5의 구성에서 전술한 편광층(320)은 제1기판(301)과 박막 트랜지스터(305) 사이, 또는 제2기판(309)와 컬러필터(307) 사이에 배치되는 것을 일 실시예로 한다. 이 경우, 편광층(320)은 내열성을 가진 와이어로 구성될 수 있다. 예를 들어 은 와이어(Ag Wire)를 일 실시예로 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 블랙 염료가 결합된 표시패널을 보여주는 도면이다. 도 6에서는 검은 색의 염료(607)가 배치되어 검은 색을 표시할 수 있으며, 블랙 서브픽셀을 이용하여 표시가능한 색상의 스펙트럼이 다양하여 색상 표현의 범위를 넓힐 수 있다.

도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 화이트 서브픽셀에 별도의 백색 염료가 없으며 빈 공간이 포함된 컬러필터가 결합된 표시패널의 구성을 보여주는 도면이다. 도 7의 컬러필터(307b)는 W 서브픽셀 영역에 별도의 염료가 장착되지 않으며 701a와 같이 빈 공간으로 구성될 수 있다. 또한 미러 기능을 보강하기 위하여 각 서브픽셀 사이에 염료가 배치되지 않는 빈 공간(701b, 701c)를 배치할 수 있다. W 서브픽셀 영역에 대응하여 제2반사층(330b)가 배치될 수 있다. 다른 실시예로 도 7에서 W 서브픽셀 영역인 701a에 제2반사층(330b)이 배치될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 화이트 서브픽셀이 없는 표시패널을 보여주는 도면이다. 컬러필터(307c)에서 서브픽셀 별로 이색성 염료의 RGB가 배치되어 있다.

도 6 내지 도 8의 구성에서 다양한 서브픽셀 및 컬러필터의 색상이 구성될 수 있으며, 이는 표시패널을 구성하는 편광층의 반사율과 투과율, 그리고 미러 모드와 컬러 모드에서 보다 중요하게 동작시키고자 하는 모드의 특성에 따라 다양하게 구성될 수 있으며, 특히 이색성 컬러필터를 통하여 외부광을 이용한 컬러 모드의 구현을 가능하게 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 이색성 컬러필터의 구성을 보여주는 도면이다.

전술한 바와 같이 이색성 컬러필터는 반응성 액정 단량체인 RM을 포함한다. 도 9에서 컬러필터(907)를 확대할 경우 910과 같다. 반응성 액정 단량체(930)와 각 색상의 이색성 염료(920r, 920b, 920g)들이 각 서브픽셀의 컬러 영역에 배치되어 있다. R 서브픽셀 영영(910r), G 서브픽셀 영영(910g), B 서브픽셀 영영(910b), 그리고, 염료가 배치되지 않은 실시예를 적용할 경우 W 서브픽셀 영역(910w)과 같다.

도 9와 같이 컬러 염료와 RM을 결합시켜 이색성 컬러필터를 구현할 수 있다. 이색성 컬러필터는 편광된 빛을 그대로 투과시키거나 혹은 색변환을 통해 특정한 컬러를 가지도록 변환하여 빛을 투과시키므로 미러 모드와 컬러 모드를 구현할 수 있다.

전술한 바와 같이 제2반사층은 미러 모드에서의 외부광 반사를 높이기 위해 배치된다. 따라서, 전면에 배치되지 않고 W 서브픽셀의 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 그리고 제2반사층은 W 서브픽셀의 구성에 따라 다양하게 배치될 수 있다. 그리고 제2반사층은 반드시 모든 W 서브픽셀에 배치될 필요는 없으며 구성에 따라 일부의 W 서브픽셀 영역에만 배치될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 제2반사층의 위치를 보여주는 도면이다. 컬러필터(1007) 상에 제2기판(미도시)이 배치되며, 제2기판 상에 1030a, 1030b, 1030c와 같이 제2반사층이 배치될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 제2반사층의 위치를 보여주는 도면이다. RWGB 서브픽셀 영역이 격자로 구성될 경우, W 서브픽셀 영역에 대응하여 1130과 같이 제2반사층이 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 RM 혹은 배향막에 의해 한쪽 방향으로 정렬된 이색성 염료로 구성된 컬러필터와 반사형 편광층(Mirror Pol), 그리고 알루미늄과 같이 빛을 반사하는 재질을 포함하는 반사층, 그리고 백색 서브 화소를 선택적으로 포함시켜 미러모드에서의 반사율을 극대화시킨다.

본 발명의 일 실시예에 의한 컬러 모드를 구현하는 원리는 도 4 및 도 5에서 살펴본 바와 같다. 즉, 외부에서 입사된 광원이 반사형 편광층(302)에 의해 반사 편광 되고, 반사 편광된 광원이 광투과층(306)의 액정의 구동 형태에 따라 위상 지연이 일어나게 된다. 이때 광축이 컬러필터(307)의 R, G, B 염료의 흡수축과 일치하게 되면 특정 컬러를 띄게 되고, 미러의 정반사율도 떨어져 미러 기능이 불가능하게 된다.

반사형 편광층(320)을 투과한 광원은 반사형 편광층(320) 아래쪽에 배치된 반사층(310), 예를 들어 알루미늄 층과 같이 빛을 반사시키는 층에 의하여 리사이클링(recycling)된다. 그리고 박막 트랜지스터(305)를 이용하여 반사된 광원의 계조 표현을 제어할 수 있으며 표시 소자 역할도 가능하다. 미러 모드의 경우에는 반사형 편광층과 반사층(알루미늄 층)에 의해 반사되는 편광 광원의 진동방향이 액정에 의해 위상지연이 일어나고, 이 광원이 컬러필터(307)의 R, G, B 염료의 흡수축과 수직한 방향으로 투과되어 구현될 수 있다.

본 발명은 다양한 분야에 적용할 수 있다. 예를 들어, 모바일, 태블릿 등의 배면(후면)에 별도의 표시패널로 결합하여 별도의 백라이트 유닛 혹은 표시소자의 추가 없이 미러 모드와 컬러 모드, 그리고 오프 모드를 구현할 수 있다. 오프 모드의 경우, 특정한 색상으로 표시되도록 하는 것을 일 실시예로 한다. 이하 도 12 내지 도 14에서는 모바일 기기의 배면에서 본 발명이 적용된 예를 살펴보며, 도 15에서는 모바일 기기의 전면에서 별도의 표시패널이 포함되는 구조를 보여준다.

본 발명의 표시장치는 둘 이상의 표시패널이 결합되는 구성으로, 제1표시패널은 일반적인 영상을 제공하는 표시패널로 LCD, OLED 등 다양하게 결합될 수 있다. 한편 제2표시패널은 제1표시패널과 상이한 위치에 배치될 수 있는데, 일 실시예로는 표시장치의 후면에 배치될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제2표시패널은 전술한 바와 같이 컬러 모드와 미러 모드를 구현하기 위해, 도 3 내지 도 11에서 살펴본 구성을 포함한다.

일 실시예로 빛을 투과시키는 광투과층과, 광투과층의 일면에 배치되며, 서브픽셀 별로 광투과층을 제어하는 박막 트랜지스터가 배치된 제1기판과, 광투과층을 기준으로 제1기판에 대향하여 배치되며 이색성 컬러필터가 배치된 제2기판과, 제2기판에서 입사된 빛을 편광시키는 편광층과 편광층을 투과하여 입사된 빛을 반사시키는 제1반사층을 포함하는 구조이다. 그리고 표시장치는 제1표시패널과 제2표시패널에 제어신호 및 이미지 데이터 신호를 제공하는 제어부를 포함한다.

보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 오프 모드로 동작하는 표시장치를 보여주는 도면이다.

표시장치는 전술한 바와 같이 모바일 기기(1200)의 배면에 전면으로 배치될 수 있다. 모바일 기기(1200)의 편의를 위하여 카메라부(1210), 플래쉬부(1220)가 배치될 수 있다. 또한 선택적으로 모바일 기기(1200)의 배면이 외부에서 보일 수 있는지 여부, 즉 커버가 씌여진 상태인지 아닌지를 센싱하거나, 배면이 가려졌는지를 센싱하는 센서(1205)가 추가로 배치될 수 있다. 센서(1205)가 배면이 사물에 의해 가려진 것으로 센싱된 경우, 미러 모드 또는 컬러 모드를 진행하지 않고 오프 모드 상태를 유지할 수 있다.

오프 모드인 경우 외부광이 특정한 컬러로 표시되는데, 예를 들어, 전술한 제1반사층이 특정한 색상을 가지도록 구성할 수도 있고, 컬러 모드에서 광투과층이 특정한 컬러만을 표시하도록 구성될 수 있다. 표시패널(1230a)은 특정한 색상 혹은 특정한 패턴의 색상을 표시할 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 의한 미러 모드로 동작하는 표시장치를 보여주는 도면이다. 모바일 기기(1200)의 편의를 위하여 카메라부(1210), 플래쉬부(1220)가 배치될 수 있음은 전술하였다. 표시패널(1230b)은 미러모드로 동작하여 외부광을 반사시킨다. 그리고 특정 영역(1231)의 일부 서브픽셀들은 컬러 모드로 구동되어 정보를 표시한다.

도 14는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 컬러 모드로 동작하는 표시장치를 보여주는 도면이다. 모바일 기기(1200)의 편의를 위하여 카메라부(1210), 플래쉬부(1220)가 배치될 수 있음은 전술하였다. 표시패널(1230c)에는 미리 설정된 영상 혹은 실시간으로 알림이 필요한 정보 등이 출력된다. 전체화면은 전술한 오프모드의 색상이 될 수도 있으나, 별도의 미리 설정된 색상이 될 수도 있다. 컬러 모드에서도 일부 영역은 미러 모드로 구동하도록 제어할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치를 보여주는 도면이다. 전술한 도 12 내지 도 14의 제2표시패널이 적용된 모바일 기기의 전면에 배치된 제1표시패널의 구성을 보여준다. 모바일 기기(1200)의 제1표시패널(1290)과 모바일 기기(1200)를 제어하는 버튼(1280), 그리고 스피커(1270) 등이 배치될 수 있다. 제1표시패널이 작동하지 않는 경우 제2표시패널에 컬러모드로 영상을 출력하도록 제2표시패널을 호스트부가 제어할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 의한 표시장치의 구성요소를 보여주는 도면이다. 모바일 기기(1200)의 제1표시패널(1290)와 제2표시패널(1230), 그리고 이들 표시패널들에 영상을 제공하거나 제2표시패널(1230)의 동작을 오프 모드, 미러 모드, 컬러 모드 등으로 제어하는 호스트부(1250)가 포함된다.

호스트부(1250)는 출력할 영상을 각 표시패널(1230, 1290)로 제공하며, 표시패널(1230, 1290)이 외부에 노출된 상황을 센싱할 수 있다.

도 12 내지 도 16과 같이 두 종류의 표시패널이 결합된 표시장치에서는 사용 상황에 적합하게 표시패널을 구동할 수 있으므로 표시패널의 전원을 절약할 수 있다. 특히 배면의 표시패널은 보다 적은 전기를 사용하므로 배터리 소모를 줄이는 효과가 있으며, 배면의 다양한 이미지 및 미러 모드는 모바일 전면의 표시패널을 동작시킬 필요 없이 정보를 확인하는 편의성을 제공한다.

본 발명을 적용할 경우, 표시장치에 별도의 백라이트 유닛을 결합시키지 않고 외부광을 이용하여 미러 모드 및 컬러 모드를 구현할 수 있다. 특히, 모바일과 같은 기기에서 메인 표시장치가 아닌 배면에 배치되는 표시장치를 구현하거나, 혹은 건물 외부에서 미러 모드와 컬러 모드를 모두 지원하는 표시장치에 적용할 수 있다. 또한, 디지털 페이퍼, 전자잉크와 같은 표시장치에서도 외부광을 이용하여 이미지를 출력할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 특정한 표시장치 또는 표시패널에 한정되지 않는다.

본 발명을 적용할 경우, 도 2에서 컬러 모드를 구현하기 위해 적용되었던 별도의 셀(21, 23, 25)을 추가하지 않고 도 3과 같은 구조를 이용하여 미러 모드와 영상을 출력하는 컬러 모드를 구성할 수 있다. 컬러 모드에서는 간단한 표시 소자(문자, 시계 등) 구현 및 배면 색깔 가변을 가능하게 한다.

미러 모드를 지원하는 표시장치에 있어서, LCD와 같은 표시장치의 상면에 반사 필름(DBEF 코어)을 라미네이션(lamination)하거나, 혹은 외부의 편광층을 제거하고 반사 편광층을 라미네이션 할 경우 항상 거울 반사가 일어나서 눈부심, 외관의 불편함 등이 발생하였다. 그러나 본 발명에서는 미러 모드와 컬러모드, 그리고 오프 모드 간에 스위칭을 가능하게 하므로 전술한 문제를 해결할 수 있다.

본 발명의 실시예를 모바일 배면과 같이 메인 표시장치를 가지는 기기에 적용할 경우, 전체적인 두께를 증가시키지 않는다. 또한, 배면의 제2표시패널이 결합되며 별도의 셀 추가 없이 컬러 모드로 다양한 정보를 이미지로 출력할 수 있으므로 제품의 비용 효율을 높일 수 있다. 따라서 슬림 디자인과 비용 절감 효과가 크다.

특히, 종래에는 컬러 모드를 위해 하나의 컬러만 표현할 수 있었으나, 본 발명을 적용할 경우 다양한 색상과 세밀한 이미지를 표시할 수 있어 시인성을 높일 수 있다. 특히, 모바일 기기의 배면에 배치될 경우, 모바일 기기의 케이스 색상에 맞추어 디스플레이 컬러를 매칭할 수 있다.

또한, 백라이트 없이 외부광을 반사하므로 구동 전압을 상승시키지 않으므로, 특히 모바일 기기의 제2디스플레이 장치로 적용시 배터리의 수명을 높일 수 있다.

한편, 본 발명을 적용할 경우 야외에서도 컬러를 구현할 수 있으므로 시인성을 높일 수 있다. 특히, 도 2에서는 상면에도 별도의 편광층(19)을 포함하지만, 본 발명에서는 하나의편광층(320)을 포함하므로, 반사투과율을 상승시켜 미러 효과를 극대화시킬 수 있다.

도 17은 본 발명의 또다른 실시예에 의한 표시장치이다.

전술한 표시패널 또는 표시장치는 백라이트 유닛을 포함하지 않는다. 도 17은 건물의 외벽에 설치되는 미러 모드가 지원되는 표시패널에 백라이트 유닛을 결합하여 야간에도 시인성을 높일 수 있도록 한다. 전체 구성은 도 3에서 살펴본 바와 동일하다. 즉, 도 3의 구성요소에 추가하여 백라이트 유닛(1710a, 1710b)이 결합된 구조이다. 건물 외벽에 설치하는 대형 표시패널의 경우, 야간에도 영상을 출력할 수 있도록 백라이트 유닛을 추가할 수 있다. 다만, 이 경우 제어부(1750)에서 백라이트 유닛을 이용하여 영상을 표시할 것인지 여부를 설정할 수 있다.

제1면에 반사층(310)과 편광층(320)이 배치되며, 제2면에 서브픽셀별로 액정층을 제어하는 박막 트랜지스터(305)가 배치된 제1기판(301), 액정층과 같은 광투과층(306)과, 이를 기준으로 제1기판(301)에 대향하며, 제1면에 이색성 컬러필터(307)가 배치되는 제2기판(309)를 구성하며, 제2기판(309)을 통하여 입사된 빛의 반사율을 박막 트랜지스터를 제어하여 변화시키는 제어부(1750)를 포함한다.

여기서, 박막 트랜지스터는 액정층과 같은 광투과층(306)을 투과한 편광된 빛의 광축과 이색성 컬러필터(307)의 흡수축을 일치시켜 컬러 모드를 제어하거나 액정층과 같은 광투과층(306)을 투과한 편광된 빛의 광축과 이색성 컬러필터(307)의 흡수축을 수직시켜 미러 모드를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예로 제1기판(301)에 백라이트 유닛(1710a, 1710b)이 배치되어 야간에 외부광이 약한 상태에서도 컬러모드로 이미지를 출력할 수 있도록 한다. 제어부(1750)는 백라이트 유닛(1710a, 1710b)의 온오프를 제어하여 야간 혹은 외부광이 약한 상황에서 컬러 모드를 구현시킬 수 있다.

도 17과 같이 건물 외벽에 미러 모드와 컬러 모드를 모두 구동할 수 있는 표시장치를 장착하여 건물의 미감을 높일 수 있다. 또한 정보를 제공할 수 있으면서도 정보가 제공되지 않는 영역을 미러 모드로 동작시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

301: 제1기판 305: 박막트랜지스터
306: 광투과층 307: 이색성 컬러필터
310: 제1반사층 320: 편광층
330: 제2반사층 1200: 모바일 기기

Claims

빛을 투과시키는 광투과층;
상기 광투과층의 일면에 배치되며, 서브픽셀 별로 상기 광투과층을 제어하는 박막 트랜지스터가 배치된 제1기판;
상기 광투과층을 기준으로 제1기판에 대향하여 배치되며 이색성 컬러필터가 배치된 제2기판;
상기 제2기판에서 입사된 빛을 편광시키는 편광층; 및
상기 편광층을 투과하여 입사된 빛을 반사시키는 제1반사층을 포함하는 표시패널.
제1항에 있어서,
상기 제1반사층, 편광층, 제1기판, 광투과층, 이색성 컬러필터, 제2기판의 순서로 배치된 표시패널.
제1항에 있어서,
상기 광투과층은 액정층이며,
상기 박막 트랜지스터는 상기 광투과층을 투과한 편광된 빛의 광축과 상기 이색성 컬러필터의 흡수축을 일치시켜 컬러 모드를 제어하는, 표시패널.
제1항에 있어서,
상기 광투과층은 액정층이며,
상기 박막 트랜지스터는 상기 광투과층을 투과한 편광된 빛의 광축과 상기 이색성 컬러필터의 흡수축을 수직시켜 미러 모드를 제어하는, 표시패널.
제1항에 있어서,
상기 컬러필터는 R(적색), G(녹색), B(청색) 및 W(백색)을 포함하며,
상기 W 서브픽셀 상에 대응하여 제2반사층이 배치된 표시패널.
제1항에 있어서,
상기 컬러필터는 R(적색), G(녹색), B(청색) 및 Black(흑색)을 포함하는 표시패널.
제1항에 있어서,
상기 컬러필터는 R(적색), G(녹색) 및 B(청색)을 포함하며,
상기 R, G, B 사이에 공간이 배치되며,
상기 공간 중 일부에 대응하여 제2반사층이 배치된 표시패널.
제1항에 있어서,
상기 이색성 컬러필터는 RM(Reactive mesogen)에 염료(dye)가 포함된 표시패널.
제1항에 있어서,
상기 편광층은 상기 제1기판 및 상기 박막 트랜지스터 사이에 배치되는, 표시패널.
영상을 제공하는 제1표시패널;
빛을 투과시키는 광투과층과, 상기 광투과층의 일면에 배치되며, 서브픽셀 별로 상기 광투과층을 제어하는 박막 트랜지스터가 배치된 제1기판과, 상기 광투과층을 기준으로 제1기판에 대향하여 배치되며 이색성 컬러필터가 배치된 제2기판과, 상기 제2기판에서 입사된 빛을 편광시키는 편광층과 상기 편광층을 투과하여 입사된 빛을 반사시키는 제1반사층을 포함하는 제2표시패널; 및
상기 제1표시패널과 상기 제2표시패널에 제어신호 및 이미지 데이터 신호를 제공하는 호스트부를 포함하는 표시장치.
제10항에 있어서,
상기 제2표시패널의 상기 광투과층은 액정층이며,
상기 박막 트랜지스터는 상기 광투과층을 투과한 편광된 빛의 광축과 상기 이색성 컬러필터의 흡수축을 일치시켜 컬러 모드를 제어하는 표시장치.
제10항에 있어서,
상기 제2표시패널의 상기 광투과층은 액정층이며,
상기 박막 트랜지스터는 상기 광투과층을 투과한 편광된 빛의 광축과 상기 이색성 컬러필터의 흡수축을 수직시켜 미러 모드를 제어하는, 표시장치.
제10항에 있어서,
상기 컬러필터는 R(적색), G(녹색), B(청색) 및 W(백색)을 포함하며,
상기 W 서브픽셀 상에 대응하여 제2반사층이 배치된 표시장치.
제10항에 있어서,
상기 컬러필터는 R(적색), G(녹색) 및 B(청색)을 포함하며,
상기 R, G, B 사이에 공간이 배치되며,
상기 공간 중 일부에 대응하여 제2반사층이 배치된 표시장치.
제1면에 반사층과 편광층이 배치되며, 제2면에 서브픽셀별로 액정층을 제어하는 박막 트랜지스터가 배치된 제1기판;
액정층;
상기 액정층을 기준으로 상기 제1기판에 대향하며, 제1면에 이색성 컬러필터가 배치되는 제2기판; 및
상기 제2기판을 통하여 입사된 빛의 반사율을 상기 박막 트랜지스터를 제어하여 변화시키는 제어부를 포함하는 표시장치.
제15항에 있어서,
상기 박막 트랜지스터는 상기 액정층을 투과한 편광된 빛의 광축과 상기 이색성 컬러필터의 흡수축을 일치시켜 컬러 모드를 제어하거나 상기 액정층을 투과한 편광된 빛의 광축과 상기 이색성 컬러필터의 흡수축을 수직시켜 미러 모드를 제어하는, 표시장치.
제15항에 있어서,
상기 제1기판에 백라이트 유닛이 배치되며,
상기 제어부는 상기 백라이트 유닛의 온오프를 제어하는 표시장치.