KR20180076411A - 투명표시장치 및 그 가변 패널 - Google Patents

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KR20180076411A
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

일 실시예에 따른 투명표시장치는 투명표시패널과 가변 패널을 포함한다. 투명표시패널은 제1기판과 제2기판, 제1기판에 배치되는 발광영역과 투과영역을 포함하는 화소영역을 포함할 수 있다. 가변 패널은 제3기판과, 제3기판과 이격된 제4기판을 포함한다. 또한 가변 패널은 제3기판에 발광영역에 배치되는 제1전극과, 제4기판에 제1전극과 대향하여 배치되고 제1전극의 폭보다 폭이 좁은 제2전극을 포함할 수 있다.

Description

투명표시장치 및 그 가변 패널{TRANSPARENT DISPLAY ANF VARIABLE PANEL THEREOF}
본 명세서는 투명표시장치 및 그 가변 패널에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 근래에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Device), 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 여러 가지 표시장치가 활용되고 있다.
또한, 최근에는 표시장치 개발이 활발하게 이루어짐에 따라 기존 디자인과는 차별화된 다양성이 요구되며, 미적 기능을 강화할 수 있고, 사용상의 다기능을 부여할 수 있는 표시장치가 논의되고 있다. 예를 들면, 투명표시장치가 제안되고 있다. 그런데 제안된 투명표시장치는 시야각이 좁을 수 있다.
본 실시예의 목적은 시야각을 향상시킬 수 있는 투명표시장치 및 그 가변 패널을 제공하는 것이다.
본 실시예의 다른 목적은 배열의 오류(misalignment)와 관계없이 투과모드에서 시야각을 개선할 수 있는 투명표시장치 및 그 가변 패널을 제공하는 것이다.
일측면에 따르면, 일 실시예에 따른 투명표시장치는 투명표시패널과 가변 패널을 포함한다.
투명표시패널은 제1기판과 제2기판, 제1기판에 배치되는 발광영역과 투과영역을 포함하는 화소영역을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 가변 패널은 제3기판과, 제3기판과 이격된 제4기판을 포함한다. 또한 가변 패널은 제3기판에 발광영역에 배치되는 제1전극과, 제4기판에 제1전극과 대향하여 배치되고 제1전극의 폭보다 폭이 좁은 제2전극을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 투명표시장치 및 그 가변 패널은 시야각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 실시예의 따른 투명표시장치 및 그 가변패널은 배열의 오류(misalignment)와 관계없이 투과모드에서 시야각을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 투명표시장치의 개략적인 시스템 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 투명표시장치의 단면도이다.
도 3a는 도 2의 투명표시장치의 하나의 화소의 일 예의 단면도이다.
도 3b는 도 2의 투명표시장치의 하나의 화소의 다른 예의 단면도이다.
도 3c 내지 도 3f는 도 2의 투명표시장치의 하나의 화소의 또 다른 예의 단면도들이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 2의 하나의 화소영역의 다양한 예들을 도시하고 있다.
도 5a 내지 도 도 5d는 도 2의 표시장치에서 가변 패널의 제1기판과 제2기판 각각의 전극들의 배치 구조를 도시한 평면도들이다.
도 6은 도 3a에서 시야각 및 반시야각의 한계를 도시한 투명표시장치의 단면도이다.
도 7은 도 3a에 도시한 투명표시장치에서 굴절율을 반영한 시야각 및 반시야각의 한계를 도시한 단면도이다.
도 8은 도 3a에서 제2전극의 폭의 한계를 설명하는 투명표시장치의 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 다른 예에 투명표시장치의 시야각을 도시한 단면도들이다.
도 10은 도 2의 투명표시장치의 시야각을 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형상으로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
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 형상으로 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함 할 수 있다.
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.
도 1은 본 실시예들에 따른 투명표시장치(100)의 개략적인 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 투명표시장치(100)는 다수의 데이터 라인(DL~DLm) 및 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)이 배치되고, 다수의 서브픽셀(Sub Pixel)이 배치된 표시패널(110), 다수의 데이터 라인(DL~DLm)을 구동하는 데이터 구동부(120), 다수의 게이트 라인(GL1~GLn)을 구동하는 게이트 구동부(130), 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(140) 등을 포함한다.
데이터 구동부(120)는 칩 온 필름(COF: Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있다. 이 경우, 데이터 구동부(120)에 해당하는 소스 구동 칩은 연성 필름에 실장되고, 연성 필름의 일 단은 적어도 하나의 소스 인쇄회로기판(Source Printed Circuit Board)에 본딩되고, 타 단은 표시패널(110)에 본딩될 수 있다.
소스 인쇄회로기판은 연성 플랫 케이블(FFC: Flexible Flat Cable) 또는 연성 인쇄 회로(FPC: Flexible Printed Circuit) 등의 연결 매체를 통해 컨트롤 인쇄회로기판(Control Printed Circuit Board)과 연결된다. 컨트롤 인쇄회로기판에는 컨트롤러(140)가 배치된다.
또한, 소스 인쇄회로기판과 컨트롤 인쇄회로기판 중 하나에는 표시패널(110), 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130) 등으로 전압 또는 전류를 공급해주거나 공급할 전압 또는 전류를 제어하는 전원 컨트롤러(미 도시)가 더 배치될 수 있다. 위에서 언급한 소스 인쇄회로기판과 컨트롤 인쇄회로기판은 하나의 인쇄회로기판으로 되어 있을 수도 있다.
투명표시장치(100)는 데이터 구동부(120) 또는 전원 컨트롤러(미도시)로부터 연장된 제1전압라인(150)과 제2전압라인(160)을 추가로 포함할 수 있다.
데이터 구동부(120) 또는 전원 컨트롤러(미도시)는 제1전압라인(150)을 통해 후술하는 가변 패널(220)에 제1전압(V1)을 인가한다. 데이터 구동부(120) 또는 전원 컨트롤러(미도시)는 제2전압라인(160)을 통해 제2전극(225)에 제2전압(V2)을 인가한다.
도 2는 일 실시예에 따른 투명표시장치의 단면도이다. 도 3a는 도 2의 투명표시장치의 하나의 화소의 일 예의 단면도이다.
도 2 및 도 3a를 참조하면, 일 실시예에 따른 투명표시장치(200)는 투명표시패널(210)과 투명표시패널(210)의 일면에 위치하며 투과 모드와 차광 모드로 가변하는 가변 패널(220)을 포함한다. 투명표시패널(210)과 가변 패널(220)은 도 1의 표시패널(110)에 해당한다. 이 가변 패널(220)은 일반적으로 차광 패널 또는 가변 차광 패널이라고도 할 수 있다.
투명표시패널(210)은 제1기판(211)과 제2기판(212), 제1기판(211)에 배치되는 발광영역(EP)와 투과영역(TP)를 포함하는 화소영역(P)을 포함한다.
하나의 화소영역(P)은 발광영역(EP)와 투과영역(TP)를 포함할 수 있다. 이때 하나의 발광영역(EP)에 하나 또는 둘 이상의 발광부(213)이 배치되고, 발광부(213)가 도 1에 도시한 데이터 라인(DL) 방향 또는 게이트 라인(GL) 방향으로 배치될 수 있다. 발광부(213)가 둘 이상인 경우 예를 들어 레드 발광부(R), 그린 발광부(G), 블루 발광부(B)가 하나의 색깔을 표시하는 화소 또는 표시소자에 해당할 수 있다.
발광부(213)는 유기발광소자(OLED)와 유기발광소자(OLED)를 구동하는 구동 회로(PC)를 포함할 수 있다.
유기발광소자(OLED)는 두개의 전극들 사이의 유기 발광층을 구비한다. 유기발광소자(OLED)는 각 화소영역(P)의 투과 영역(TP)으로 외부광을 발광한다. 구동 회로(PC)는 적어도 스위칭 트랜지스터 및 스토리지 커패시터와 구동 트랜지스터를 포함할 수 있다. 스위칭 트랜지스터는 게이트 구동부(130)으로부터 공급되는 스캔 펄스 또는 스캔 신호에 응답하여 데이터 구동부(120)으로부터 공급되는 데이터 신호에 대응하는 데이터 전압을 스토리지 커패시터에 충전하고, 구동 트랜지스터는 스토리지 커패시터에 충전된 전압에 따라 유기발광소자(OLED)로 공급되는 전류를 제어하여 유기발광소자(OLED)의 발광량을 조절한다.
발광부(213) 상에는 절연층(214)이나 봉지층(215)가 배치될 수 있으나 이에 제한되지 않을 수 있다.
가변 패널(220)은 제3기판(221)과, 제3기판(221)과 이격된 제4기판(222)을 포함한다. 가변 패널(220)은 제3기판(221)에 발광영역(EP)에 대향하여 배치되는 제1전극(224)과, 제4기판(222)에 제1전극(224)과 대향하여 배치되는 제2전극(225)을 포함한다. 제2전극(225)의 폭(W2)은 제1전극(224)의 폭(W1)보다 좁을 수 있다. 가변 패널(220)은 제2전극(225)의 폭(W2)을 감소시켜 투명표시패널(210)의 시야각을 개선할 수 있다. 제2전극(225)의 두께(t2)는 제1전극(224)의 두께(t1)보다 두꺼울 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 가변 패널(220)는 제2전극(225)의 두께(t2)가 제1전극(224)의 두께(t1)보다 두꺼워 제2전극(225)의 폭(W2)이 제1전극(224)의 폭(W1)보다 좁을 것을 전기적인 측면(라인 저항 등)에서 보상할 수 있다.
가변 패널(220)은 제1전극(224)에 인가되는 제1전압(V1)과 제2전극(225)에 인가되는 제2 전압(V2)에 따라 투과 모드와 차광 모드를 가변할 수 있다.
전극들의 배치에서 제2전극(225)은 제1전극(224)과 중첩될 수 있다. 제2전극(225)는 제1전극(224)과 중첩되어 제1전압(V1)과 제2전압(V2)의 차이를 극대화하고 투명표시패널(210)의 시야각을 더욱 개선할 수 있다.
제1전극(224)과 제2전극(225)은 불투명한 재료로 이루어져 불투명할 수 있다. 제1전극(224)과 제2전극(225)은 일반적으로 전극으로 사용되는 전도성이 높은 금속 또는 합금, 금속산화물, 이들의 조합을 포함할 수 있다. 불투명한 제1전극(224)과 제2전극(225)은 투명표시패널(210)의 발광영역(TP)에 위치하므로 투명 모드에서 투과 영역으로 광을 투과하는 것을 차단하지 않는다.
도 3b는 도 2의 투명표시장치의 하나의 화소의 다른 예의 단면도이다.
도 3b를 참조하면, 제1, 2기판(221, 222)에는 각각 공통전극들(226, 227)이 위치할 수 있다.
가변 패널(220)은 제3기판(221) 상에 배치되고 제3기판(221)과 제1전극(224) 사이에 위치하는 제1공통전극(227) 및 제4기판(222) 상에 배치되고 제4기판(22)과 제2전극(225) 사이에 위치하는 제2공통전극(226)을 추가로 포함할 수 있다. 제1공통전극(227)과 제2공통전극(226)은 화소영역(P)의 발광영역(EP)과 투과영역(TP)에 전체적으로 배치된다. 화소영역이 복수인 경우 제1공통전극(227)과 제2공통전극(226)은 복수의 화소영역들에 전체적으로 배치된다.
제1공통전극(227)과 제2공통전극(226)은 투명한 재료로 이루어져 투명할 수 있다. 제1공통전극(227)과 제2공통전극(226)이 투명하다는 것은 제1전극(224)과 제2전극(225)과 비교하여 투명도가 높다는 것을 의미한다. 제1공통전극(227)과 제2공통전극(226)은 투명도가 상대적으로 높아 광투과율이 높은 것을 의미한다. 제1공통전극(227)과 제2공통전극(226)은 일반적으로 투명전극으로 사용되는 투명도전물질로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 제1공통전극(227)과 제2공통전극(226)은 인듐-틴-옥사이드(Indium tin oxide; ITO), 인듐-징크-옥사이드(Indium zinc oxide; IZO) 또는 인듐-틴-징크-옥사이드(Indium tin zinc oxide; ITZO)중 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 제1공통전극(227)과 제2공통전극(226)의 재료는 이에 제한되지 않는다.
투명한 제1공통전극(227)과 제2공통전극(226)은 화소영역(P)의 전체에 배치되더라도 투과영역(TP)으로 광이 투과하므로 투과 모드로 동작할 수 있다. 제1공통전극(227)과 제2공통전극(226)은 제1전압(V1)과 제2전압(V2)을 화소영역(P)의 전체에 공급된다.
도 3b에 도시한 바와 같이 제1공통전극(227)은 제3기판(221)과 제1전극(224) 사이에 위치하고 제2공통전극(226)은 제4기판(22)과 제2전극(225) 사이에 위치하는 것으로 설명하였다. 그러나, 도 3c에 도시한 바와 같이 같이 제1공통전극(227)은 제1전극(224) 상에 위치하고 제2공통전극(226)은 제2전극(225) 상에 위치할 수도 있다.
다시 도 2 및 도 3a를 참조하면, 제2기판(212)과 제3기판(221) 사이에 위치하는 접착층(230)을 추가로 포함하며, 제2기판(212)과 제3기판(221)은 접착층(230)에 의해 합착될 수 있다. 다시 말해 투명표시장치(200)는 투명표시패널(210)과, 투명표시패널(210)의 제2기판(212)에 접착층(230)에 의해 부착되어 전압 인가 여부에 따라 투과 모드와 차광 모드로 가변하는 가변 패널(220)을 포함할 수 있다.
도 3d는 도 2의 투명표시장치의 하나의 화소의 또 다른 예의 단면도이다.
도 3d를 참조하면, 투명표시패널(210)과 가변 패널(220)이 동일한 기판의 양면에 배치될 수 있다. 예를 들어 제2기판(212)과 제3기판(221)은 공통 기판(212)일 수 있다. 즉 공통기판인 제2기판(212)의 일면 상에 전술한 발광부(213)가 배치되고 제2기판(212)의 타면에 제1전극(224)가 배치될 수 있다. 공통기판인 제2기판(212)의 양면에 발광부(213)와 제1전극(224)을 배치하므로 표시장치(200)의 두께를 줄일 수 있다.
도 3e는 도 2의 투명표시장치의 하나의 화소의 또 다른 예의 단면도이다.
제1기판(211)과 제3기판(221) 사이에 위치하는 접착층(230)을 추가로 포함하며, 제1기판(211)과 제3기판(221)은 접착층(230)에 의해 합착될 수 있다. 다시 말해 투명표시장치(200)는 투명표시패널(210)과, 투명표시패널(210)의 제1기판(211)에 접착층(230)에 의해 부착되어 전압 인가 여부에 따라 투과 모드와 차광 모드로 가변하는 가변 패널(220)을 포함할 수 있다.
투명표시장치(200)는 도 3d 및 도 3e에 도시한 바와 같이 제1기판(211) 방향으로 영상을 표시하는 바텀 에미션 방식의 표시장치일 수 있으나, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이 제2기판(212) 방향으로 영상을 표시하는 탑 에미션 방식의 표시장치일 수 있다.
도 3f는 도 2의 투명표시장치의 하나의 화소의 또 다른 예의 단면도이다.
투명표시패널(210)과 가변 패널(220)이 동일한 기판의 양면에 배치될 수 있다. 예를 들어 도 3d에 도시한 바와 같이 제1기판(211)과 제3기판(221)은 공통 기판일 수 있다. 즉 공통기판인 제1기판(211)의 일면 상에 전술한 발광부(213)가 배치되고 제1기판(211)의 타면에 제1전극(224)가 배치될 수 있다. 공통기판인 제1기판(211)의 양면에 발광부(213)와 제1전극(224)을 배치하므로 표시장치(200)의 두께를 줄일 수 있다.
도 3d 내지 도 3f를 참조하여 설명한 가변 패널(220)은 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같이 제1, 2공통전극들(227, 226)을 추가로 포함할 수 있다.
다시 도 3a를 참조하면, 가변 패널(220)은, 제3기판(221)과 제4기판(222) 사이에 위치하는 가변층(223)을 추가로 포함할 수 있다.
가변층(223)은 배터리-라이크 타입(Battery-like type)의 가변 구조를 포함하거나 솔루션 타입(Solution type)의 가변 구조를 포함할 수 있다. 배터리-라이크 타입의 가변층(223)는 일렉트로크로믹 물질 및 전해질을 포함할 수 있다.
일렉트로크로믹 물질은 제1전극(224) 및 제2전극(225) 사이에 전압이 인가되지 않으면 외부광을 투과시키는 투과 모드가 되고, 제1전극(224) 및 제2전극(225) 사이에 전압이 인가되면 이온 상태가 되고 전기적인 산화환원 반응에 의해 일렉트로크로믹 물질의 컬러가 변화됨으로써 광투과 특성이 변화하는 차광 모드(또는 컬러 모드)로 가변된다.
일렉트로크로믹 물질은 무기 물질로 구성될 수 있다. 무기 물질로는 예를 들어 WO3, NiOxHy, Nb2O5, TiO2, MoO3 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 전해질은 박막화가 가능한 고체 고분자 전해질일 수 있다. 고체 고분자 전해질은 고체 상태에서 이온을 전달할 수 있는 물질로 예를 들어, Poly-AMPS, Poly(VAP), Modified PEO/LiCF3SO3 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
솔루션 타입의 가변층(223)은 제3기판(221)과 제4기판(222) 사이에 위치하는 졸-겔 타입의 일렉트로크로믹 물질과 전해질 물질을 포함할 수 있다. 가변층(223)에서 졸-겔 타입의 일렉트로크로믹 물질은 제1전극(224) 및 제2전극(225) 사이에 전압이 인가되지 않으면 외부광을 투과시키는 투과 모드가 되고, 제1전극(224) 및 제2전극(225) 사이에 전압이 인가되면 전해질에 의해 이온 상태가 되어 해당 컬러를 표시하는 차광 모드(또는 컬러 모드)가 된다.
졸-겔 타입의 일렉트로크로믹 물질은 유기 물질로 구성될 수 있다. 유기 물질로는 비올로겐(viologen), 페노티아진(phenothiazine), 폴리아닐린(polyanilin) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 전해질 물질로는 LiOH, LiClO4, KOH 수용액 등의 액체 전해질일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
가변층(223)에서 졸-겔 타입의 일렉트로크로믹 물질은 제1전극(224) 및 제2전극(225) 사이에 전압이 인가되지 않으면 외부광을 투과시키는 투과 모드가 되고, 제1전극(224) 및 제2전극(225) 사이에 전압이 인가되면 전해질에 의해 이온 상태가 되고 전기적인 산화환원 반응에 의해 일렉트로크로믹 물질의 컬러가 변화됨으로써 광투과 특성이 변화하는 차광 모드(또는 컬러 모드)로 가변된다.
전술한 바와 같이 하나의 화소영역(P)은 발광영역(EP)와 투과영역(TP)를 포함할 수 있다. 이하에서 하나의 발광영역(EP)에 하나 또는 둘 이상의 발광부들(213)이 배치되고, 이들(213)이 도 1에 도시한 데이터 라인(DL) 방향 또는 게이트 라인(GL) 방향으로 배치도는 것을 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서 데이터 라인(DL) 방향을 제1방향이라고 하고 게이트 라인(GL) 방향을 제2방향이라고 한다.
도 4a 내지 도 4d는 도 1의 하나의 화소영역의 다양한 예들을 도시하고 있다.
도 1 및 도 4a를 참조하면, 도 1에 도시한 표시패널(110)에 포함되는 투명표시패널(210)은 제1방향의 복수의 데이터라인들과 제2방향의 복수의 게이트라인들을 포함할 수 있다.
화소영역(P)은 복수일 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이 복수의 데이터라인들(DL~DLm)과 복수의 게이트라인들(GL1~GLn)이 교차하는 교차영역에 복수의 화소영역들(P)이 배치될 수 있다. 복수의 화소영역 각각(P)은 전술한 바와 같이 발광영역(EP)와 투과영역(TP)를 포함한다. 예를 들어 하나의 화소 영역(P)는 도 4b에 도시한 바와 같이 발광영역(EP)에 하나의 발광부(C)를 포함할 수 있다.
한편, 복수의 화소영역 각각(P)은 발광영역(EP)에 2개 이상의 발광부들을 포함할 수 있다. 도 4a 및 도 4d에 도시한 바와 같이 하나의 화소영역(P)은 하나의 발광영역(TP)에 3개의 발광부들(R, G, B)을 포함할 수 있다. 도 3a 내지 도 3f은 화소영역(P)은 하나의 발광영역(TP)에 발광부(213)로 3개의 발광부들(R, G, B)을 포함하는 것을 단면으로 도시한 것이다.
복수의 화소영역 각각(P)은 두개의 발광부들이 순차적으로 배치되어 하나의 화소영역에 포함되는 두개의 발광부들과 다른 화소영역에 포함되는 하나의 발광부가 하나의 화소 또는 표시소자를 구성할 수도 있다. 예를 들어 제1 내지 3의 화소영역들은 각각 레드 발광부(R)와 그린 발광부(G), 블루 발광부(B)와 레드 발광부(R), 그린 발광부(G)와 블루 발광부(B)를 포함할 수 있다. 제1화소영역의 레드 발광부(R)와 그린 발광부(G)과 제2화소영역의 블루 발광부(B)가 하나의 화소 또는 표시소자를 구성하고, 제2화소영역의 레드 발광부(R)과 제3화소영역의 그린 발광부(G)와 블루 발광부(B)가 하나의 화소 또는 표시소자를 구성할 수 있다.
도 4c에는 하나의 화소영역(P)에 4개의 발광부들(R, W, B, G)을 포함할 수 있다.
2개 이상의 발광부들((R, G, B) 또는 (R, W, B, G))은 도 4a 및 도 4c에 도시한 바와 같이 제1방항, 즉 데이터 라인 방향으로 배치될 수도 있고, 도 4d에 도시한 바와 같이 제2방향, 즉 게이트 라인 방향으로 배치될 수 있다.
도 5a 내지 도 도 5d는 도 1의 표시장치에서 가변 패널의 제1기판과 제2기판 각각의 전극들의 배치 구조를 도시한 평면도들이다.
도 5a, 도 5c를 참조하면, 가변 패널(220)의 제1기판(221)과 제2기판(222) 각각의 전극들(224, 225)이 발광부들((R, G, B) 또는 (R, W, B, G))의 방향으로 배치될 수 있다.
제1전극(224)은 2개 이상의 발광부들((R, G, B) 또는 (R, W, B, G))이 배치된 방향으로 배치된 제1라인(224a)을 포함하고, 제2전극은 2개 이상의 발광부들((R, G, B) 또는 (R, W, B, G))가 배치된 방향으로 배치된 제2라인(225a)을 포함할 수 있다.
제1라인(224a)와 제2라인(225a)는 가변 패널(220)의 가변층(223)의 응답시간 개선을 위해 스트라이프 구조로 둘 이상의 라인들을 포함할 수 있다. 제1라인(224a)와 제2라인(225a)은 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이 발광부들((R, G, B) 또는 (R, W, B, G))이 배치된 방향과 동일한 데이터 라인 방향(제1방향)으로 배치될 수도 있다. 한편, 제1라인(224a)와 제2라인(225a)은 도 5c 및 도 5d에 도시한 바와 같이 발광부들((R, G, B) 또는 (R, W, B, G))이 배치된 방향과 동일한 게이트 라인 방향(제2방향)으로 배치될 수 있다.
도 5b 및 도 5d를 참조하면, 제2전극(225)은 2개 이상의 발광부들((R, G, B) 또는 (R, W, B, G))이 배치된 방향과 다른 방향으로 배치된 제2추가라인(225b)을 포함할 수 있다. 도 5b에 도시한 바와 같이 발광부들((R, G, B) 또는 (R, W, B, G))이 배치된 방향인 데이터 라인 방향(제1방향)으로 배치된 경우 제2추가라인(225c)는 게이트 라인 방향(제2방향)으로 배치될 수 있다. 도 5d에 도시한 바와 같이 발광부들((R, G, B) 또는 (R, W, B, G))이 배치된 방향인 게이트 라인 방향(제2방항)으로 배치된 경우 제2추가라인(225c)는 데이터 라인 방향(제1방향)으로 배치될 수 있다.
제2추가라인(225c)은 발광영역(EP)와 투과영역(TP)이 반복되는 방향으로 배치되므로 투과영역(TPP)의 투과도 또는 투과율에 영향을 주지 않거나 최소화할 수 있도록 복수의 화소영역들 사이 비표시영역에 배치될 수 있다. 예를 들어 제2추가라인(225c)는 게이트 라인 방향(제2방향)으로 배치되는 경우 제2추가라인(225c)는 게이트 라인이 배치되는 비표시영역을 따라 배치될 수 있다.
제2추가라인(225c)의 폭은 제2라인(225a)의 폭보다 작을 수 있다. 제2추가라인(225c)는 제2라인(225a)의 라인 저항에 의한 전압 강하(Voltage drop) 또는 전류 감소를 방지할 수 있다. 즉 제2추가라인(225c)을 미세 금속 등으로 구성하여 제2라인(225c)의 라인 저항에 의한 전압 강하 등을 방지할 수 있다.
제1전극(224)은 제3기판(221)의 테두리 중 일부 또는 전부에 추가로 배치되는 제1테두리라인(224b)을 포함할 수 있다. 제2전극은 제4기판(222)의 테두리 중 일부 또는 전부에 추가로 배치되는 제2테두리라인(225b)을 포함할 수 있다. 도 5a 내지 도 5d에는 제1, 2테두리라인들(224a, 225b)이 제3기판(221)과 제4기판(222)의 테두리의 전부에 배치되는 것으로 도시하였으나. 제1, 2테두리라인들(224a, 225b) 각각은 테두리의 일부, 예를 들어 제1라인(224a) 또는 제2라인(225a)에 포함되는 복수의 라인들을 공통으로 연결하는 제3기판(221)과 제4기판(222)의 일측 또는 양측에 공통라인으로 배치될 수도 있다.
제1테두리라인(224b)는 도 1에 도시한 바와 같이 데이터 구동부(120) 또는 전원 컨트롤러(미도시)로부터 연장된 제1전압라인(150)과 전기적으로 연결되어 있다. 데이터 구동부(120) 또는 전원 컨트롤러(미도시)는 제1전압라인(150)을 통해 제1전극(224)에 제1전압(V1)을 인가한다.
제2테두리라인(225b)는 도 1에 도시한 바와 같이 데이터 구동부(120) 또는 전원 컨트롤러(미도시)로부터 연장된 제2전압라인(160)과 전기적으로 연결되어 있다. 같이 데이터 구동부(120) 또는 전원 컨트롤러(미도시)는 제2전압라인(160)을 통해 제2전극(225)에 제2전압(V2)을 인가한다.
도 6은 도 3a에서 시야각 및 반시야각의 한계를 도시한 투명표시장치의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 제2전극(225)과 발광부(213)를 연결하는 선이 제4기판(222)과 이루는 반시야각(half field of view, HFOV)은 아래 수학식으로 표시될 수 있다. 제2전극(225)과 발광부(213)를 연결하는 선은 도 7에 도시된 제2전극(225)와 제4기판(222)이 접촉하는 제2전극(225)의 밑면으로부터 발광부(213)의 밑면을 연결하는 선을 의미한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
수학식 1에서 a는 화소영역(P)의 폭(W)에서 제2전극(225)의 폭(W2)을 뺀 값이고, b는 제2기판(212)의 두께(T1)와 접착층(230)의 두께(T2), 제3기판(221)의 두께(T3), 제3기판(221)과 제4기판(222) 사이 간격(D1)의 총합이다.
도 6을 다시 참조하면, 전술한 반시야각을 유지할 수 있는 제1전극(224)의 폭(W1)은 아래 수학식을 표시될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
수학식 2에서 a'는 화소영역(P)의 폭(W)에서 제1전극(224)의 폭(W1)을 뺀 값이고, b'는 제2기판(212)의 두께(T1)와 접착층(230)의 두께(T2), 제3기판(221)의 두께(T3)의 총합이다. θ'는 제1전극(224)와 제3기판(221)이 접촉하는 제1전극(224)의 밑면으로부터 발광부(213)의 밑면을 연결하는 선이 제3기판(221)과 이루는 각도를 의미한다.
따라서, 수학식 2에서 θ'가 수학식 1에서 θ인 경우에 제1전극(224)의 폭(W1)은 최대값을 가진다. 다시 말해 제1전극(224)의 최대폭(W1max)은 수학식 2에서 θ'가 수학식 1에서 θ일 때 화소영역(P)의 폭(W)에서 수학식 2에서 구한 a'이 된다.
이 때 도출된 제3기판(222)의 제1전극(224)의 최대폭(W1max)이 발광영역(EP)의 크기(폭)보다 클 경우에는 발광영역(EP)의 크기(폭)가 제3기판(222)의 제1전극(224)의 폭(W1)의 배열 마진(Align Margin)으로 설정될 수 있다. 다시 말해 제3기판(222)의 제1전극(224)의 폭(W1)은 발광영역(EP)의 크기(폭)와 같거나 작아야 한다.
도 7은 도 3a에 도시한 투명표시장치에서 굴절율을 반영한 시야각 및 반시야각의 한계를 도시한 단면도이다.
굴절율은 모든 매질에서 동일하지 않을 수 있다. 수학식 1에 스넬(snell)의 법칙을 적용하면, 제2전극(225)과 발광부(213)를 연결하는 선이 제4기판(222)과 이루는 반시야각은 아래 수학식으로 표시될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
수학식 3에서 θ2는 수학식 1에서 θ과 동일하고 θ1은 투명표시패널(210)과 가변 패널(220)에서 반시야각과 관련된 매질들의 굴절율을 반영한 시야각이다. n2는 제2기판(212)과 접착층(230), 제3기판(221)의 굴절율이다.
도 8은 도 3a에서 제2전극의 폭의 한계를 설명하는 투명표시장치의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 전술한 시야각(θ1)의 최대값 또는 한계가 90도를 만족할 경우 반시야각은 아래 수학식으로 표현할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004
수학식 4에서 ncell은 투명표시패널(210)과 가변 패널(220)에서 반시야각과 관련된 매질들의 굴절율이고 nair는 공기의 굴절율로 1로 가정한다. a와 b는 수학식 1과 동일하다.
이때 제4기판(222)의 제2전극(225)의 폭(W2)이 0이고
Figure pat00005
일 때 반시야각의 최대값 또는 한계가 90도 이상을 달성할 수 있다.
반시야각의 최대값 또는 한계가 90도가 가능한 경우 제2전극(225)의 최대폭(W2max)은 화소영역의 폭(W)-btan θ2가 된다.
도 9a 및 도 9b는 다른 실시예에 투명표시장치의 시야각을 도시한 단면도들이다.
도 9a를 참조하면 다른 실시예에 따른 투명표시장치(300)는 제4기판(322)에 배치되는 제2전극(325)의 폭(W4)이 제1전극(324)의 폭(W3)과 동일 또는 실질적으로 동일한 것을 제외하고 전술할 일 실시예에 따른 투명표시장치(200)과 동일한다.
제1전극(324)과 제2전극(325)은 스트라이프 구조의 제1라인(324a)와 제2라인(325a)을 포함할 수 있다. 이때 제1전극(324)과 제2전극(325)은 발광영역(EP)의 후면에 배열된다.
제1전극(324)과 제2전극(325)이 필름 타입으로 제3기판(221)과 제4기판(222)에 라미네이션에 의해 부착될 때 제1전극(324)의 폭(W3)과 제2전극(325)의 폭(W4)은 라인 저항을 최소화하기 위해 Film To Panel Lamination Margin의 한계에 맞게 최대로 형성할 수 있다.
다른 실시예에 따른 투명표시장치(300)은 정면에서의 투과도 또는 투과율은 좋으나, 가변 패널(320)의 제1전극(324)과 제2전극(325) 때문에 시야각이 좁을 수 있다.
또한 제1전극(324)과 제2전극(325)이 필름 타입으로 제3기판(321)과 제4기판(322)에 라미네이션에 의해 부착될 때 도 9b에 도시한 바와 같이 제1전극(324)의 필름과 제2전극(325)의 필름 사이의 배열(Film to Film Align)이나 제1전극(324)/제2전극(325)과 발광영역(EP) 사이의 배열시에 배열이 틀어질 수 있다. 이 경우 수직 구조로는 배열 마진(Align Margin)의 범위 내에 해당하여 광학 특성 등에 손해가 없을 수 있지만, 투과모드에서 시야각의 차이를 가져올 수 있다.
도 10은 도 2의 투명표시장치의 시야각을 도시한 단면도이다.
도 10을 참조하면 전술한 일 실시예에 따른 투명표시장치(200)는 제4기판(222)에 배치된 제2전극(225)의 폭(W2)이 제3기판(221)에 배치된 제1전극(224)의 폭(W1)보다 작아 시야각을 개선할 수 있다.
또한 제1전극(224)과 제2전극(225)이 필름 타입으로 제3기판(321)과 제4기판(322)에 라미네이션에 의해 부착될 때 도 10에 도시한 바와 같이 제1전극(224)의 필름과 제2전극(225)의 필름 사이의 배열(Film to Film Align)이나 제1전극(224)/제2전극(225)과 발광영역(EP) 사이의 배열시에 배열이 틀어지더라도 제2전극(225)가 제1전극(225)에 중첩되어 투과모드에서 시야각의 차이가 없어 투과모드에서 시야각을 개선할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.
100, 200, 300: 투명표시장치
110: 표시패널
210, 310: 투명표시패널
220, 320: 가변 패널

Claims (19)

  1. 제1기판과 제2기판, 상기 제1기판에 배치되는 발광영역과 투과영역을 포함하는 화소영역을 포함하는 투명표시패널;
    제3기판과, 상기 제3기판과 이격된 제4기판, 상기 제3기판에 상기 발광영역에 배치되는 제1전극과, 상기 제4기판에 상기 제1전극과 대향하여 배치되고 상기 제1전극의 폭보다 폭이 좁은 제2전극을 포함하는 가변 패널을 포함하는 투명표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 제1전극과 중첩되는 투명표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극은 불투명한 투명표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가변 패널은 상기 제3기판 상에 상기 제3기판과 상기 제1전극 사이에 위치하거나 상기 제1전극 상에 위치하는 제1공통전극 및
    상기 제4기판 상에 상기 제4기판과 상기 제2전극 사이에 위치하거나 상기 제2전극 상에 위치하는 제2공통전극을 추가로 포함하며,
    상기 제1공통전극과 상기 제2공통전극은 투명한 투명표시장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2기판과 상기 제3기판 사이에 위치하는 접착층을 추가로 포함하며, 상기 제2기판과 상기 제3기판은 상기 접착층에 의해 합착된 투명표시장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2기판과 상기 제3기판은 공통 기판인 투명표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판과 상기 제3기판 사이에 위치하는 접착층을 추가로 포함하며, 상기 제1기판과 상기 제3기판은 상기 접착층에 의해 합착된 투명표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판과 상기 제3기판은 공통 기판인 투명표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가변 패널은,
    상기 제3기판과 상기 제4기판 사이에 위치하는 가변층을 추가로 포함하는 투명표시장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 투명표시패널은 제1방향의 복수의 데이터라인들과 제2방향의 복수의 게이트라인들을 추가로 포함하며,
    상기 화소영역은 복수이며, 상기 복수의 화소영역 각각은 상기 발광영역에 2개 이상의 발광부들을 포함하며, 상기 2개 이상의 발광부들는 상기 데이터 라인 방향 또는 상기 게이트 라인 방향으로 배치되는 투명표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1전극은 상기 2개 이상의 발광부들이 배치된 방향으로 배치된 제1라인을 포함하고,
    상기 제2전극은 상기 2개 이상의 발광부들이 배치된 방향으로 배치된 제2라인을 포함하는 투명표시장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 2개 이상의 발광부가 배치된 방향과 다른 방향으로 배치된 제2추가라인을 포함하는 투명표시장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1전극은 상기 제3기판의 테두리 중 일부 또는 전부에 추가로 배치되는 제1테두리라인을 포함하고,
    상기 제2전극은 상기 제4기판의 테두리 중 일부 또는 전부에 추가로 배치되는 제2테두리라인을 포함하는 투명표시장치.
  14. 투과 모드와 차광 모드 또는 컬러 모드로 가변하는 가변 패널로,
    제3기판;
    상기 제3기판과 이격된 제4기판;
    상기 제3기판과 상기 제4기판 사이에 위치하는 가변층;
    상기 제3기판에 상기 발광영역에 배치되는 제1전극; 및
    상기 제4기판에 상기 제1전극과 대향하여 배치되고 상기 제1전극의 폭보다 폭이 좁은 제2전극을 포함하는 가변 패널.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 제1전극과 중첩되며, 상기 제1전극과 상기 제2전극은 불투명한 가변 패널.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제3기판 상에 상기 제3기판과 상기 제1전극 사이에 위치하거나 상기 제1전극 상에 위치하는 제1공통전극 및
    상기 제4기판 상에 상기 제4기판과 상기 제2전극 사이에 위치하거나 상기 제2전극 상에 위치하는 제2공통전극을 추가로 포함하며,
    상기 제1공통전극과 상기 제2공통전극은 투명한 가변 패널.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1전극은 제1방향으로 배치된 제1라인을 포함하고,
    상기 제2전극은 상기 제1방향으로 배치된 제2라인을 포함하는 가변 패널.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 제1방향과 다른 방향의 제2방향으로 배치된 제2추가라인을 포함하는 투명표시장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1전극은 상기 제3기판의 테두리 중 일부 또는 전부에 추가로 배치되는 제1테두리라인을 포함하고,
    상기 제2전극은 상기 제4기판의 테두리 중 일부 또는 전부에 추가로 배치되는 제2테두리라인을 포함하는 가변 패널.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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