KR20180077953A - 투명 표시장치 - Google Patents

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KR20180077953A
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light emitting
electrode
layer
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KR1020160182855A
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안지영
손현호
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시장치는 화상을 표시하는 복수의 서브 화소들을 포함하는 제1화소가 구비되는 발광 영역, 및 투과 영역을 포함하는 제1표시패널, 및 제1표시패널의 발광 영역 및 투과 영역과 중첩되도록 배치된 제2화소를 포함하며 제1표시패널의 일면에 구비되는 제2표시패널을 포함하고, 제2표시패널의 제2화소는 투과 영역으로 입사되는 광량을 조절함으로써 외부 광에 의해 제1표시패널에서 표시되는 화상의 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

투명 표시장치{TRANSPARENT DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 외부 광이 강하게 입사되는 환경에서 표시되는 화상의 명암비 및 화질이 개선된 투명 표시장치에 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.
이와 같은 표시장치의 구체적인 예로는 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) 등을 들 수 있다. 이 표시장치는 박형화, 경량화, 및 저소비 전력화의 우수한 성능을 보여 현재는 표시장치의 적용 분야가 계속 증가하고 있다. 특히 대부분의 전자 장치나 모바일 기기에서 표시장치가 사용자 인터페이스의 하나로 사용되고 있다.
또한, 최근에는 사용자가 평판표시장치를 투과해 반대편에 위치한 사물 또는 이미지를 볼 수 있는 투명 표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
투명 표시장치는 공간활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다. 투명 표시장치는 정보인식, 정보처리 및 정보표시의 기능을 투명한 전자기기로 구현함으로써 기존 전자기기의 공간적 및 시각적 제약을 해소할 수 있다. 이러한 투명 표시장치는 스마트 창(smart window)에 사용될 수 있으며 스마트 창은 스마트 홈이나 스마트 자동차용 창으로 응용하는 것이 가능하다.
도 1은 종래의 유기발광 표시장치를 이용한 투명 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 투명 표시장치는 화상을 표시하는 발광 영역(Emissive Area; EA) 및 투과 영역(Transmissive Area; TA)을 포함하여 이루어지고, 제1기판(1) 상에 애노드 전극(2), 유기 발광층(3), 캐소드 전극(4), 밀봉층(5), 컬러 필터(6), 오버코트층(7), 및 제2기판(8)이 순차적으로 형성되어 있다.
유기발광 표시장치에서 상기 애노드 전극(2), 상기 유기 발광층(3), 및 상기 캐소드 전극(4)은 상기 제1기판(1) 상에 순차적으로 형성되며, 상기 애노드 전극(2) 및 상기 캐소드 전극(4)으로 구동 전원이 인가됨에 따라 상기 유기 발광층(3)에서 정공과 전자의 결합에 의한 여기자가 형성되고, 그 결과 상기 유기 발광층(3)이 방출하는 광을 이용하여 화상을 표시하는 방식으로 동작한다. 상기 애노드 전극(2), 상기 유기 발광층(3), 및 상기 캐소드 전극(4)은 투명 표시장치의 투과율에 영향을 미치지 않도록 상기 발광 영역(EA)에만 형성된다.
상기 밀봉층(5)은 상기 캐소드 전극(4) 상에 구비되어, 상기 애노드 전극(2), 상기 유기 발광층(3), 및 상기 캐소드 전극(4)으로의 수분 침투를 방지한다.
상기 컬러 필터(6)는 상기 밀봉층(5) 상에서 대응되는 화소 별로 형성된다. 상기 컬러 필터(6)는 투명 표시장치의 투과율에 영향을 미치지 않도록 상기 발광 영역(EA)에만 형성된다.
상기 오버코트층(7)은 상기 발광 영역(EA)에만 컬러 필터(6)가 형성됨에 따라 평탄하지 않은 상기 제1기판(1)을 평탄화하기 위해 상기 컬러 필터(6) 상에 형성된다.
이와 같은 종래의 유기발광 표시장치를 이용한 투명 표시장치는 다음과 같은 문제가 있다.
유기발광 표시장치를 이용한 투명 표시장치를 통해 적색을 구현할 경우 200 nit 정도의 밝기를 갖고 블랙을 구현할 경우 0 nit 정도의 밝기를 갖는데, 태양광에 노출된 외부에서 차량이나 모바일 기기의 투명 표시장치가 구동될 경우 상기 투과 영역(TA)을 통해 1,200 ~ 12,000 nit 정도의 밝기를 갖는 태양광이 투명 표시장치를 투과하게 된다.
즉, 종래의 투명 표시장치가 외부에서 이용될 경우, 투명 표시장치를 통해 표시되는 화상 보다 훨씬 밝은 조도를 갖는 외부 광에 의해서 명암비(contrast ratio; CR)가 저하되어 표시되는 화상 인식이 어렵다는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 투명 표시장치를 통해 화상을 표시하는 표시 모드에서 외부 광을 완전히 차단함으로써 화상의 명암비 저하를 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 태양광과 같은 외부 광을 광원으로 이용하는 별도의 표시패널을 추가로 포함하여 적색, 녹색, 청색, 및 백색 등의 휘도를 높여서 화질을 개선하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 외부 광이 투명 표시장치 내부에서 모두 흡수되도록 함으로써 화질 저하를 방지하고, 블랙 색상 발현시의 시감 저하를 방지하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시장치는 화상을 표시하는 복수의 서브 화소들을 포함하는 제1화소가 구비되는 발광 영역, 및 투과 영역을 포함하는 제1표시패널, 및 제1표시패널의 발광 영역 및 투과 영역과 중첩되도록 배치된 제2화소를 포함하며 제1표시패널의 일면에 구비되는 제2표시패널을 포함하고, 제2표시패널의 제2화소는 투과 영역으로 입사되는 광량을 조절함으로써 외부 광에 의해 제1표시패널에서 표시되는 화상의 시인성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1표시패널을 통해 화상을 표시하는 한편 제2표시패널을 통해 외부 광을 차단함으로써, 외부 광에 의해 화상 인식이 어려워지는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제2표시패널이 외부 광을 이용하여 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 계조를 표현하도록 구현함으로써, 명암비 저하를 방지하고 화질을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1표시패널 및 제2표시패널의 적어도 일면에 반사 방지장치를 추가로 구비함으로써, 제1표시패널 및 제2표시패널로 입사되는 외부 광의 방출을 억제할 수 있다.
도 1은 종래의 유기발광 표시장치를 이용한 투명 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1표시패널과 제2표시패널을 포함하는 투명 표시장치의 적층 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시장치의 적층 구조를 상세히 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시장치의 제1표시패널과 제2표시패널의 한 화소를 간략히 나타낸 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 제1표시패널과 제2표시패널의 한 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치의 제1표시패널과 제2표시패널의 적층 구조를 상세히 나타낸 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치의 제1표시패널과 제2표시패널의 한 화소를 간략히 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명 표시장치의 적층 구조를 간략히 나타낸 도면이다.
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 기술 분야에서 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 명세서 상에서 언급한 '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 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 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, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1표시패널과 제2표시패널을 포함하는 투명 표시장치의 적층 구조를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시장치는 제1표시패널(100), 및 제2표시패널(200)을 포함한다.
상기 제1표시패널(100)은 세 개의 서브 화소를 포함하는 제1화소로 이루어지는 발광 영역(Emissive Area; EA) 및 투과 영역(Transmissive Area; TA)을 포함하여 이루어진다.
상기 세 개의 서브 화소는 각각 적색, 녹색, 및 청색을 발광하는 화소로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니므로 적색, 녹색, 청색, 및 백색을 발광하는 네 개의 서브 화소로 이루어질 수도 있다. 상기 제1표시패널(100)을 구성하는 제1화소에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치의 제1표시패널(100)은 하부 기판(110) 상에 박막 트랜지스터(120), 평탄화층(130), 애노드 전극(140), 뱅크(150), 유기 발광층(160), 캐소드 전극(170), 밀봉층(180), 컬러 필터(185), 오버코트층(190), 및 상부 기판(195)이 형성되어 있다.
상기 박막 트랜지스터(120)은 액티브층(121), 제1절연막(122), 게이트 전극(123), 제2절연막(124), 소스 전극(125) 및 드레인 전극(126)을 포함하여 이루어진다.
상기 액티브층(121)은 상기 게이트 전극(123)과 중첩되도록 상기 하부 기판(210) 상에 형성된다. 상기 액티브층(121)은 실리콘계 반도체 물질로 이루어질 수도 있고 산화물계 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 하부 기판(210)과 상기 액티브층(121) 사이에 차광막이 추가로 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 하부 기판(210)의 하면을 통해서 입사되는 외부광이 상기 차광막에 의해서 차단됨으로써 상기 액티브층(121)이 외부광에 의해서 손상되는 문제가 방지될 수 있다.
상기 제1절연막(122)은 상기 액티브층(121) 상에 형성된다. 상기 제1절연막(122)은 상기 액티브층(121)과 게이트 전극(123)을 절연시키는 기능을 수행한다. 상기 제1절연막(122)은 무기 절연 물질 예를 들어, 실리콘 산화막(SiOX), 실리콘 질화막(SiNX), 또는 이들의 다중막으로 이루어질 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1절연막(122)은 발광 영역(EA)에서 투과 영역(TA)까지 연장 형성될 수 있다.
상기 게이트 전극(123)은 상기 제1절연막(122) 상에 형성된다. 상기 게이트 전극(123)은 상기 제1절연막(122)을 사이에 두고 상기 액티브층(121)과 중첩되도록 형성된다. 상기 게이트 전극(123)은 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 다중층일 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2절연막(124)은 상기 게이트 전극(123) 상에 형성된다. 상기 제2절연막(124)은 상기 제1절연막(122)과 동일한 무기 절연 물질 예를 들어, 실리콘 산화막(SiOX), 실리콘 질화막(SiNX), 또는 이들의 다중막으로 형성될 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2절연막(124)은 발광 영역(EA)에서 투과 영역(TA)까지 연장 형성될 수 있다.
상기 소스 전극(125) 및 드레인 전극(126)은 상기 제2절연막(124) 상에서 서로 마주하도록 형성된다. 전술한 제1절연막(122)과 제2절연막(124)에는 상기 액티브층(121)의 일단 영역을 노출시키는 제1콘택홀(CH1) 및 상기 액티브층(121)의 타단 영역을 노출시키는 제2콘택홀(CH2)이 구비되어 있고, 상기 소스 전극(125)은 상기 제2콘택홀(CH2)을 통해서 상기 액티브층(121)의 타단 영역과 연결되고, 상기 드레인 전극(126)은 상기 제1콘택홀(CH1)을 통해서 상기 액티브층(121)의 일단 영역과 연결된다.
도 2에서는 상기 소스 전극(125)과 상기 드레인 전극(126)을 단일층으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
일례로, 상기 소스 전극(125)은 하부 소스 전극(미도시) 및 상부 소스 전극(미도시)을 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 하부 소스 전극은 상기 제2절연막(124)과 상기 상부 소스 전극 사이에 형성되어 상기 제2절연막(124)과 상기 상부 소스 전극 사이의 접착력을 증진시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 하부 소스 전극은 상기 상부 소스 전극의 하면을 보호함으로써 상기 상부 소스 전극의 하면이 부식되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 하부 소스 전극의 산화도는 상기 상부 소스 전극의 산화도보다 작을 수 있다. 즉, 상기 하부 소스 전극을 이루는 물질이 상기 상부 소스 전극을 이루는 물질보다 내식성이 강한 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 상기 하부 소스 전극은 접착력 증진층 또는 부식 방지층의 역할을 수행하는 것으로서, 몰리브덴과 티타늄의 합금(MoTi)으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 상부 소스 전극은 상기 하부 소스 전극의 상면에 형성되며 저항이 낮은 금속인 구리(Cu)로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 상부 소스 전극은 상기 하부 소스 전극에 비하여 상대적으로 저항이 낮은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 소스 전극(125)의 전체 저항을 줄이기 위해서 상기 상부 소스 전극의 두께는 상기 하부 소스 전극의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 드레인 전극(126)도 전술한 소스 전극(125)과 유사하게 하부 드레인 전극(미도시) 및 상부 드레인 전극(미도시)을 포함하여 이루어질 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니므로, 상기 소스 전극(125) 및 상기 드레인 전극(126)은 삼중층 이상의 다중층으로 형성되는 것도 가능하다.
이상과 같은 박막 트랜지스터(120)의 구성은 도시된 구조로 한정되지 않고, 당업자에게 공지된 구성으로 다양하게 변형 가능하다. 예로서, 도면에는 게이트 전극(123)이 액티브층(121)의 위에 형성되는 탑 게이트 구조(Top Gate) 구조를 도시하였지만, 게이트 전극(123)이 액티브층(121)의 아래에 형성되는 바텀 게이트 구조(Bottom Gate) 구조로 이루어질 수도 있다.
상기 평탄화층(130)은 상기 박막 트랜지스터(120) 상에, 보다 구체적으로는, 상기 소스 전극(125) 및 드레인 전극(126)의 상면 상에 형성되어 있다. 상기 평탄화층(130)은 상기 박막 트랜지스터(120)가 구비되어 있는 상기 하부 기판(210) 상부를 평탄하게 해주는 기능을 수행한다. 상기 평탄화층(130)은 아크릴 수지(acryl resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 페놀 수지(phenolic resin), 폴리아미드 수지(polyamide resin), 폴리이미드 수지(polyimide resin) 등의 유기 절연물로 이루어질 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 평탄화층(130)은 발광 영역(EA)에서 투과 영역(TA)까지 연장 형성될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 박막 트랜지스터(120)과 상기 평탄화층(130) 사이에는 패시베이션층이 추가로 형성되어 상기 박막 트랜지스터(120)을 보호할 수 있다. 이와 같은 패시베이션층은 무기 절연 물질 예를 들어, 실리콘 산화막(SiOX) 또는 실리콘 질화막(SiNX)으로 이루어질 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 애노드 전극(140)은 상기 평탄화층(130) 상에 형성되어 있다. 전술한 평탄화층(130)에는 상기 소스 전극(125)을 노출시키는 제3콘택홀(CH3)이 구비되어 있으며, 상기 제3콘택홀(CH3)을 통하여 상기 소스 전극(125)과 상기 애노드 전극(140)이 연결된다.
상기 애노드 전극(140)은 상기 유기 발광층(160)에서 발광된 광을 상부 방향으로 반사시키는 역할을 하며, 따라서, 반사도가 우수한 물질을 포함하여 이루어진다. 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치는 투과 모드시에 외부 광을 그대로 통과시킬 수 있어야 하므로 반사도가 우수한 물질로 이루어지는 상기 애노드 전극(140)은 발광 영역(EA)에만 형성되고 투과 영역(TA)에는 형성되지 않는다. 이와 같은 애노드 전극(140)은 다중층으로 이루어질 수 있다.
일례로, 상기 애노드 전극(140)은 하부 애노드 전극(미도시), 상부 애노드 전극(미도시), 및 커버 애노드 전극(미도시)을 포함하여 이루어질 수 있고, 상기 하부 애노드 전극은 상기 평탄화층(130)과 상기 상부 애노드 전극 사이에 형성되어 상기 평탄화층(130)과 상기 상부 애노드 전극 사이의 접착력을 증진시키는 역할을 할 수 있다. 상기 상부 애노드 전극은 상기 하부 애노드 전극과 상기 커버 애노드 전극 사이에 형성된다. 상기 상부 애노드 전극은 상기 하부 애노드 전극 및 상기 커버 애노드 전극에 비하여 상대적으로 저항이 낮은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 애노드 전극(140)의 전체 저항을 줄이기 위해서 상기 상부 애노드 전극의 두께는 상기 하부 애노드 전극 및 상기 커버 애노드 전극 각각의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 커버 애노드 전극은 상기 상부 애노드 전극 상에 형성되어 있다. 상기 커버 애노드 전극은 상기 상부 애노드 전극의 상면 및 측면을 덮도록 형성됨으로써 상기 상부 애노드 전극이 부식되는 것을 방지한다. 따라서, 상기 커버 애노드 전극의 산화도는 상기 상부 애노드 전극의 산화도보다 작을 수 있다. 즉, 상기 커버 애노드 전극을 이루는 물질이 상기 상부 애노드 전극을 이루는 물질보다 내식성이 강한 물질로 이루어질 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니므로, 상기 애노드 전극(140)은 이중층, 또는 사중층 이상의 다중층으로 형성되는 것도 가능하다.
다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니므로, 상기 애노드 전극(140)은 이중층, 또는 사중층 이상의 다중층으로 형성되는 것도 가능하다.
상기 뱅크(150)는 상기 애노드 전극(140)의 상면을 노출시키면서 상기 애노드 전극(140)의 일측 및 타측 상에 형성된다. 상기 뱅크(150)가 상기 애노드 전극(140)의 상면을 노출시키도록 형성됨으로써 화상이 디스플레이되는 영역을 확보할 수 있다. 또한, 상기 뱅크(150)가 상기 애노드 전극(140)의 일측 및 타측 상에 형성됨으로써, 부식에 취약한 상기 애노드 전극(140)의 측면이 외부로 노출되는 것이 방지되어 상기 애노드 전극(140)의 측면이 부식되는 것을 방지할 수 있다. 이 때, 상기 애노드 전극(140)의 상면에 상기 유기 발광층(160) 및 캐소드 전극(170)이 형성되는데, 상기 유기 발광층(160) 및 캐소드 전극(170)이 형성되기 위한 상기 애노드 전극(140)의 노출된 영역이 발광 영역에 해당한다.
이와 같은 뱅크(150)는 폴리이미드 수지(polyimide resin), 아크릴 수지(acryl resin), 벤조사이클로뷰텐(BCB) 등과 같은 유기절연물로 이루어질 수 있으나, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 유기 발광층(160)은 상기 애노드 전극(140) 상에 형성된다. 상기 유기 발광층(160)은 정공 주입층(Hole Injecting Layer), 정공 수송층(Hole Transporting Layer), 발광층(Emitting Layer), 전자 수송층(Electron Transporting Layer), 및 전자 주입층(Electron Injecting Layer)을 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 유기 발광층(160)의 구조는 당업계에 공지된 다양한 형태로 변경될 수 있다.
상기 캐소드 전극(170)은 상기 유기 발광층(160) 상에 형성되어 있다. 상기 캐소드 전극(170)은 광이 방출되는 면에 형성되기 때문에 투명한 도전물질로 이루어진다.
상기 밀봉층(180)은 상기 캐소드 전극(170) 상에 형성되어 있다. 상기 밀봉층(180)은 수분의 침투를 방지하기 위한 것으로, 당업계에 공지된 다양한 재료가 이용될 수 있다.
상기 컬러 필터(185)는 상기 밀봉층(180) 상에 형성되어 있다. 상기 컬러 필터(185)는 발광 영역에서 발광되는 색상을 구현할 수 있도록 각 서브 화소에 대응되는 영역에 각각 형성될 수 있다. 이 경우 상기 유기 발광층(160)에서 백색광이 발광될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치는 투과 모드시에 외부 광을 그대로 통과시킬 수 있어야 하므로 상기 컬러 필터(185)는 발광 영역(EA)에만 형성되고 투과 영역(TA)에는 형성되지 않는다. 따라서, 상기 컬러 필터(185)에 의해 투과 영역(TA)을 통과하는 광의 투과율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 오버코트층(190)은 상기 컬러 필터(185) 상에 형성되어 있다. 상기 오버코트층(190)은 상기 발광 영역(EA)에만 상기 컬러 필터(185)를 형성함에 따라 상기 하부 기판(110)을 평탄화하기 위한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1표시패널(100)의 일면에는 상기 제2표시패널(200)이 구비된다. 상기 제1표시패널(100)의 일면은 상기 제1표시패널(100)을 통해 화상이 표시되는 면에 대해서 반대되는 방향에 형성된 면일 수 있다.
상기 제2표시패널(200)은 상기 제1표시패널(100)의 발광 영역(EA) 및 투과 영역(TA)과 중첩되도록 배치된 제2화소를 포함하여 이루어진다. 상기 제2표시패널(200)은 상기 제1표시패널(100)의 동작 모드에 따라 상기 투과 영역(TA)으로 입사되는 광량을 조절하기 위한 것이다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치는 상기 제1표시패널(100)에 발광 영역(EA) 및 투과 영역(TA)을 포함하여 이루어지기 때문에, 영상을 표시할 때 상기 제1표시패널(100)의 하면으로부터 입사되는 외부 광에 의해 영상의 명암비(contrast ratio; CR)가 저하될 수 있다.
따라서, 상기 제2표시패널(200)의 제2화소는 상기 제1표시패널(100)이 표시 모드로 동작하는 경우 차광 모드로 구현되어 상기 제1표시패널(100)로 입사되는 외부 광을 차단하고, 상기 제1표시패널(100)이 투과 모드로 동작하는 경우 투과 모드로 구현되어 상기 제1표시패널(100)로 입사되는 외부 광을 통과시키도록 동작한다.
상기 제2표시패널(200)은 액정을 포함하는 액정패널로 구비될 수 있으며, 이 경우 상기 제2표시패널(200)은 화소 전극 및 공통 전극의 구조에 따라 TN(Twisted Nematic) 방식, ECB(Electrically Controlled Birefringence) 방식, GH(Guest Host) 방식, IPS(In Plane Switch) 방식, 및 DS(Dynamic Scattering) 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하도록 구비될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시장치의 상기 제2표시패널(200)의 예를 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시장치의 적층 구조를 상세히 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2표시패널(200)은 제1기판(210) 상에 박막 트랜지스터(220), 절연층(230), 화소 전극(240), 하부 배향막(250), 상부 배향막(260), 컬럼 스페이서(270), 공통 전극(280), 및 제2기판(290)이 형성되어 있다. 상기 하부 배향막(250)과 상기 상부 배향막(260) 사이의 내부 공간에는 액정층(Lc)이 형성되어 상기 화소 전극(240)과 상기 공통 전극(280)으로 인가되는 전위차에 의해 발생되는 전계로 액정층(Lc)이 구동됨으로써 외부 광의 투과량을 조절할 수 있다.
상기 상부 배향막(260), 상기 컬럼 스페이서(270), 및 상기 공통 전극(280)이 구비되는 제2기판(290)은 상부 어레이 기판으로서, 상기 공통 전극(280)에는 액정층(Lc)의 움직임을 제어하기 위한 공통 전압이 공급되고, 상기 컬럼 스페이서(270)는 상기 제1기판(210)과 상기 제2기판(290) 사이의 셀 갭을 유지하는 역할을 한다.
상기 박막 트랜지스터(220), 상기 보호층(230), 상기 화소 전극(240), 및 상기 하부 배향막(250)이 구비되는 제1기판(210)은 하부 어레이 기판으로서, 상기 박막 트랜지스터(220)은 게이트 라인(미도시)과 함께 상기 제1기판(210) 상에 형성되는 게이트 전극(221), 상기 게이트 전극(221)과 게이트 절연막(222)을 사이에 두고 중첩되는 반도체층(223), 상기 반도체층(223)을 사이에 두고 데이터 라인(미도시)과 함께 형성되는 드레인 전극(224) 및 소스 전극(225)을 포함하여 이루어진다.
상기 보호층(230)은 상기 박막 트랜지스터(220)과 상기 화소 전극(240) 사이에 형성되어 상기 박막 트랜지스터(220)을 보호할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터(220)은 게이트 라인으로부터의 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인의 화소 신호를 상기 화소 전극(240)으로 공급하고, 상기 화소 전극(240)은 광 투과율이 높은 투명 전도성 물질로 상기 보호층(230)에 형성된 제4콘택홀(CH4)을 통해 상기 드레인 전극(224)에 연결된다.
상기 하부 배향막(250) 및 상기 상부 배향막(260)은 액정 배향을 위한 것으로, 폴리이미드와 같은 배향 물질을 도포한 후 러빙 공정을 수행하여 형성될 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 제2표시패널(200)이 액정패널로 구비되는 경우, 액정패널의 구조는 전술한 바에 한정되지 않는다. 즉, 액정패널이 수평방향 전계를 이용하는 IPS 방식으로 구현될 경우 상기 공통 전극(280)은 하부 어레이 기판에 해당하는 상기 제1기판(210) 상에 형성될 수 있다.
상기에서 검토한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치는 발광 영역(EA) 및 투과 영역(TA)을 포함하는 상기 제1표시패널(100)의 일면에 상기 제2표시패널(200)을 구비함으로써, 상기 제1표시패널(100)의 표시 모드에서 상기 제1표시패널(100)로 입사하는 외부 광을 차단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치는 조도가 높은 외부에서도 투명 표시장치로 입사하는 광을 차단함으로써 블랙 색상의 시감 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치의 상기 제2표시패널(200)은 태양광과 같은 외부 광을 백라이트로 이용하여 백색을 발광하도록 구현될 수 있다.
즉, 상기 제2표시패널(200)을 통해 상기 제1표시패널(100)로 입사하는 외부 광을 차단함으로써 블랙 색상의 시감 저하를 어느 정도 방지할 수 있지만, 태양광의 경우 상기 제1표시패널(100)에서 발생하는 광에 비해서 휘도가 매우 높기 때문에 실외에서는 투명 표시장치를 통해 화상을 인지하는 것이 용이하지 않다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2표시패널(200)이 태양광과 같은 외부 광을 백라이트로 이용하도록 함으로써, 백색의 휘도를 높여 명암비를 개선할 수 있다.
이를 위해, 상기 제2표시패널(200)의 박막 트랜지스터(220)는 상기 제1표시패널(100)의 발광 영역과 중첩되도록 배치되고, 상기 제2표시패널(200)의 화소 전극(240)은 상기 제1표시패널(100)의 투과 영역(TA)과 중첩되도록 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치의 상기 제1표시패널(100)은 상기 발광 영역(EA)에서 광을 상부 방향으로 반사시키도록 상기 애노드 전극(140)이 구비된다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 외부 광의 투과율을 저하시키는 상기 제2표시패널(200)의 박막 트랜지스터(220)가 상기 발광 영역(EA)과 중첩되도록 구비함으로써 상기 박막 트랜지스터(220)에 의한 투명 표시장치의 투과율 저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치의 상기 제1표시패널(100) 및 상기 제2표시패널(200)의 적층 구조는 상기와 같은 기재에 한정되지 않는다. 일례로, 상기 제1표시패널(100)의 하부 기판(110)과 상기 제2표시패널(200)의 제2기판(290)은 별개의 구성으로 각각 존재해야 하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치는 상기 제1표시패널(100)의 하부 기판(110)과 상기 제2표시패널(200)의 제2기판(290)이 결합된 하나의 기판만을 포함하거나, 상기 하부 기판(110) 및 상기 제2기판(290)을 생략하여 형성되는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 제2표시패널(200)의 제1기판(210)이 투명 표시장치 전체의 하부 기판이 되고, 상기 제1표시패널(100)의 상부 기판(195)이 투명 표시장치 전체의 상부 기판이 됨으로써 투명 표시장치를 구현하는 제작 비용 등을 줄일 수 있다.
또한, 상기 제2표시패널(200)이 태양광과 같은 외부 광을 백라이트로 이용하여 상기 투과 영역(TA)에서 백색을 발광할 수 있도록 상기 제2표시패널(200)의 화소 전극(240)은 상기 제1표시패널(100)의 투과 영역(TA)과 중첩되도록 구비된다. 따라서, 상기 제2표시패널(200)의 전면에 형성되는 공통 전극(280)과 상기 화소 전극(240)으로 인가되는 전위차에 의한 전계로 액정층(Lc)이 구동됨으로써, 상기 제2표시패널(200)을 통해 상기 투과 영역(TA)에서 백색 발광이 가능하다.
이하에서는, 상기 제2표시패널(200)을 통해 백색 발광이 가능하도록 구현된 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치의 상기 제1표시패널(100)과 제2표시패널(200)의 화소 구조에 대해 살펴보기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시장치의 제1표시패널과 제2표시패널의 한 화소를 간략히 나타낸 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 제1표시패널과 제2표시패널의 한 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시장치의 제1표시패널(100)의 제1화소(P1) 구조를 간략히 나타낸 평면도이고, 도 5a는 상기 제1화소(P1)의 한 서브 화소의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시장치의 제2표시패널(200)의 제2화소(P2) 구조를 간략히 나타낸 평면도이고, 도 5b는 상기 제2화소(P2)의 회로 구성을 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치의 제1표시패널(100)은 발광 영역(EA) 및 투과 영역(TA)을 포함하기 때문에, 시청자는 발광 영역(EA)을 통해 화상을 볼 수 있고 투과 영역(TA)을 통해 상기 제1표시패널(100)의 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있다.
상기 발광 영역(EA)에는 제1화소(P1)가 구비되며, 상기 제1화소(P1)는 복수의 서브 화소들을 포함할 수 있다. 도 4a에는 제1화소(P1)에 적색을 발광하는 적색 발광 화소(RE), 녹색을 발광하는 녹색 발광 화소(GE), 및 청색을 발광하는 청색 발광 화소(BE)가 포함되는 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으므로 백색을 발광하는 백색 발광 화소를 추가로 포함할 수도 있다. 상기 적색 발광 화소(RE), 상기 녹색 발광 화소(GE), 및 상기 청색 발광 화소(BE) 각각은 각 서브 화소 별로 개별적으로 구비된 애노드 전극으로 정의될 수 있다. 즉, 도 4a에 도시된 상기 적색 발광 화소(RE), 상기 녹색 발광 화소(GE), 및 상기 청색 발광 화소(BE)는 적색, 녹색, 및 청색을 발광하기 위한 각각의 애노드 전극을 의미할 수 있고, 콘택홀(CH)을 통해 박막 트랜지스터로부터 구동 신호를 입력받아 동작할 수 있다.
도 4a 및 도 5a를 참고하면, 상기 적색 발광 화소(RE), 상기 녹색 발광 화소(GE), 및 상기 청색 발광 화소(BE) 각각은 유기발광다이오드(OLED), 구동 트랜지스터(DT), 제1 및 제2트랜지스터(ST1, ST2), 및 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
상기 유기발광다이오드(OLED)는 상기 구동 트랜지스터(DT)를 통해 공급되는 전류에 따라 발광한다. 상기 유기발광다이오드(OLED)의 애노드 전극은 상기 구동 트랜지스터(DT)의 소스 전극에 접속되고, 캐소드 전극은 제1 전원전압이 공급되는 제1전원전압라인(VSSL)에 접속될 수 있다. 상기 제1 전원전압라인(VSSL)은 저전위 전원전압이 공급되는 저전위 전압라인일 수 있다.
상기 유기발광다이오드(OLED)는 애노드 전극(anode electrode), 정공 수송층(hole transporting layer), 유기 발광층(organic light emitting layer), 전자 수송층(electron transporting layer), 및 캐소드 전극(cathode electrode)을 포함할 수 있다. 상기 유기발광다이오드(OLED)는 애노드 전극과 캐소드 전극에 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 통해 유기 발광층으로 이동되며, 유기 발광층에서 서로 결합하여 발광하게 된다.
상기 구동 트랜지스터(DT)는 제2전원전압이 공급되는 제2전원전압라인(VDDL)과 상기 유기발광다이오드(OLED) 사이에 배치된다. 상기 구동 트랜지스터(DT)는 게이트 전극과 소스 전극의 전압 차에 따라 상기 제2전원전압라인(VDDL)으로부터 상기 유기발광다이오드(OLED)로 흐르는 전류를 조정한다. 상기 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극은 상기 제1트랜지스터(ST1)의 제1전극에 접속되고, 소스 전극은 상기 유기발광다이오드(OLED)의 애노드 전극에 접속되며, 드레인 전극은 상기 제2전원전압라인(VDDL)에 접속될 수 있다. 상기 제2전원전압라인(VDDL)은 고전위 전원전압이 공급되는 고전위 전압라인일 수 있다.
상기 제1트랜지스터(ST1)는 게이트 라인(GL)의 게이트신호에 의해 턴-온되어 데이터 라인(DL)의 전압을 상기 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 공급한다. 상기 제1트랜지스터(ST1)의 게이트 전극은 게이트 라인(GL)에 접속되고, 상기 제1트랜지스터(ST1)의 제1전극은 상기 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극에 접속되며, 상기 제1트랜지스터(ST1)의 제2 전극은 데이터 라인(DL)에 접속될 수 있다.
상기 제2트랜지스터(ST2)는 초기화라인(SL)의 초기화신호에 의해 턴-온되어 기준전압 라인(RL)을 상기 구동 트랜지스터(DT)의 소스 전극에 접속시킨다. 상기 제2트랜지스터(ST2)의 게이트 전극은 상기 초기화라인(SL)에 접속되고, 상기 제2트랜지스터(ST2)의 제1전극은 기준전압 라인(RL)에 접속되며, 상기 제2트랜지스터(ST2)의 제2전극은 상기 구동 트랜지스터(DT)의 소스 전극에 접속될 수 있다.
상기 제1 및 제2트랜지스터(ST1, ST2) 각각의 제1전극은 소스 전극이고, 제2전극은 드레인 전극일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 제1 및 제2트랜지스터(ST1, ST2) 각각의 제1전극은 드레인 전극이고, 제2전극은 소스 전극일 수 있다.
상기 커패시터(Cst)는 상기 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 소스 전극 사이에 형성된다. 상기 커패시터(C)는 상기 구동 트랜지스터(DT)의 게이트전압과 소스전압 간의 차전압을 저장한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 적색 발광 화소(RE), 상기 녹색 발광 화소(GE), 및 상기 청색 발광 화소(BE) 각각은 상기 발광 영역(EA) 내에서 3개의 트랜지스터들(DT, ST1, ST2) 및 커패시터(Cst)를 포함하여 구성됨으로써, 상기 3개의 트랜지스터들(DT, ST1, ST2)에 접속되는 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL), 전원 라인들(VDDL, VSSL), 및 기준전압 라인(RL)들도 상기 발광 영역(EA)에 배치된다. 따라서, 상기 제1표시패널(100)은 상기 투과 영역(TA)의 투과율을 저하시킬 수 있는 구성들을 모두 상기 발광 영역(EA)에 배치함으로써 높은 개구율을 유지할 수 있다.
도 4b 및 도 5b를 참고하면, 상기 제2표시패널(200)은 상기 제1표시패널(100)의 발광 영역(EA) 및 투과 영역(TA)과 중첩되도록 배치된 제2화소(P2)를 포함한다. 상기 제2표시패널(200)의 제2화소(P2)는 백색을 발광하는 하나의 서브 화소(WE)만으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 제2표시패널(200)의 제2화소(P2)는 백색 발광 화소(WE)만을 포함하고, 상기 백색 발광 화소(WE)는 상기 제1표시패널(100)의 상기 적색 발광 화소(RE), 상기 녹색 발광 화소(GE), 및 상기 청색 발광 화소(BE) 모두에 중첩되도록 배치되는 한편, 상기 제1표시패널(100)의 투과 영역(TA)과도 중첩되도록 배치될 수 있다. 상기 백색 발광 화소(WE)는 각 화소(P2) 별로 개별적으로 구비된 화소 전극으로 정의될 수 있다. 즉, 도 4b에 도시된 상기 백색 발광 화소(WE)는 백색을 발광하기 위한 화소 전극을 의미할 수 있고, 콘택홀(CH)을 통해 박막 트랜지스터로부터 구동 신호를 입력받아 동작할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치의 제2표시패널(200)은 태양광과 같은 외부 광을 이용하여 상기 제1표시패널(100)의 투과 영역(TA)에서 백색을 발광함으로써 휘도를 개선하여 외부에서 투명 표시장치를 통해 표시되는 화상의 명암비(CR)를 향상시킬 수 있다.
도 4b 및 도 5b를 참고하면, 상기 백색 발광 화소(WE)는 트랜지스터(T), 화소 전극(240), 공통 전극(280), 액정층(Lc), 및 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
상기 트랜지스터(T)는 게이트 라인(GL)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(DL)의 데이터 전압을 상기 화소 전극(240)에 공급한다. 상기 공통 전극(280)은 공통전압 라인(VcomL)으로부터 공통전압을 공급받는다. 이로 인해, 상기 백색 발광 화소(WE)는 상기 화소 전극(240)에 공급된 데이터 전압과 상기 공통 전극(280)에 공급된 공통전압의 전위차에 의해 발생되는 전계에 의해 상기 액정층(Lc)의 액정을 구동하여 태양광과 같은 외부 광의 투과량을 조정할 수 있다.
상기 커패시터(Cst)는 상기 화소 전극(240)과 상기 공통 전극(280) 사이에 구비되어 상기 화소 전극(240)과 상기 공통 전극(280) 간의 전압차를 일정하게 유지한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 백색 발광 화소(WE)는 1개의 트랜지스터(T) 및 커패시터(Cst)를 포함하여 구성되며, 상기 트랜지스터(T) 및 커패시터(Cst)는 상기 제1표시패널(100)의 발광 영역(EA)과 중첩되도록 배치되고, 상기 트랜지스터(T)에 접속되는 데이터 라인(DL), 게이트 라인(GL)과 같은 배선들도 상기 제1표시패널(100)의 발광 영역(EA)과 중첩되도록 배치된다. 따라서, 상기 제2표시패널(200)은 상기 제1표시패널(100)의 개구율에 영향을 미치지 않으면서, 백색을 발광함으로써 상기 제1표시패널(100)에서 표시되는 화상의 명암비를 개선할 수 있다.
또한, 상기 제2표시패널(200)의 화소 전극(240)은 상기 제1표시패널(100)의 투과 영역(TA)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 화소 전극(240)이 상기 제1표시패널(100)의 투과 영역(TA)과 중첩되도록 배치함으로써, 태양광과 같은 외부 광을 이용한 백색 발광이 상기 투과 영역(TA)에서 구현되도록 할 수 있다.
또한, 상기 제2표시패널(200)의 화소 전극(240)은 상기 제1표시패널(100)의 발광 영역(EA)과 중첩되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제2표시패널(200)의 화소 전극(240)은, 상기 제1표시패널(100)의 제1화소(P1)를 구성하는 상기 적색 발광 화소(RE), 상기 녹색 발광 화소(GE), 및 상기 청색 발광 화소(BE)와 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
즉, 평면을 기준으로 상기 제1표시패널(100)의 발광 영역(EA)에는 상기 적색 발광 화소(RE), 상기 녹색 발광 화소(GE), 및 상기 청색 발광 화소(BE)에 대응되는 영역뿐만 아니라, 상기 제2표시패널(200)의 백색 발광 화소(WE)에 대응되는 영역이 존재할 수 있다. 이 때, 도시되지는 않았지만, 상기 제1표시패널(100)의 발광 영역(EA) 중 상기 제2표시패널(200)의 백색 발광 화소(WE)에 대응되는 영역은 백색 발광 화소(WE)의 백색광이 그대로 투과되도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1표시패널(100)의 제1화소(P1)를 통해 적색, 녹색 및 청색을 발광하고 상기 제2표시패널(200)의 제2화소(P2)를 통해 백색을 발광할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치의 제1표시패널과 제2표시패널의 적층 구조를 상세히 나타낸 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치는 컬러 필터가 투과 영역까지 연장 형성되는 점을 제외하고는 도 2 및 도 3에 따른 투명 표시장치와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 이하에서는 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치는 제1표시패널(100), 및 제2표시패널(200)을 포함한다.
상기 제1표시패널(100)은 제1화소를 포함하여 구비되고, 각 제1화소는 세 개의 서브 화소로 구비된 발광 영역(EA) 및 투과 영역(TA)을 포함하여 이루어진다.
특히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치의 상기 제1표시패널(100)의 컬러 필터(185)는 상기 발광 영역(EA)에서 상기 투과 영역(TA)까지 연장 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2표시패널(200)의 제2화소는 상기 투과 영역(TA)에서 상기 컬러 필터(185)와 중첩되도록 배치됨으로써, 상기 제1표시패널(100)과 함께 적색, 녹색, 및 청색을 발광하도록 구현된다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 태양광과 같은 외부 광을 이용하여 상기 제2표시패널(200)이 화상을 표시할 수 있도록 구현됨으로써, 명암비를 개선할 뿐만 아니라 화질까지 개선할 수 있다.
이하에서는, 상기 제1표시패널(100)의 투과 영역(TA)에서 적색, 녹색, 및 청색을 발광하기 위한 상기 제2표시패널(200)의 구조에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치의 제1표시패널과 제2표시패널의 한 화소를 간략히 나타낸 평면도이다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치의 제1표시패널(100)의 제1화소(P1) 구조를 간략히 나타낸 평면도이고, 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치의 제2표시패널(200)의 제2화소(P2) 구조를 간략히 나타낸 평면도이다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치는 상기 제2표시패널(200)에서도 계조 표현이 가능하도록 제2화소가 상기 제1표시패널(100)의 제1화소의 서브 화소들과 동일한 개수의 서브 화소를 포함하도록 형성된 것을 제외하고 전술한 도 4a 및 도 4b에 따른 투명 표시장치와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 이하에서는 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명 표시장치의 제1표시패널(100)은 발광 영역(EA) 및 투과 영역(TA)을 포함하기 때문에, 시청자는 발광 영역(EA)을 통해 화상을 볼 수 있고 투과 영역(TA)을 통해 상기 제1표시패널(100)의 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치의 제2표시패널(200)은 상기 제1표시패널(100)의 발광 영역(EA) 및 투과 영역(TA)과 중첩되도록 배치된 제2화소(P2)를 포함하고, 상기 제2화소(P2)는 상기 제1표시패널(100)의 제1화소(P1)에 포함된 서브 화소들과 동일한 개수의 서브 화소를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제2화소(P2)는 적색을 발광하는 적색 발광 화소(RE2), 녹색을 발광하는 녹색 발광 화소(GE2), 및 청색을 발광하는 청색 발광 화소(BE2)를 포함할 수 있다. 상기 적색 발광 화소(RE2), 상기 녹색 발광 화소(GE2), 및 상기 청색 발광 화소(BE2)는 각 서브 화소 별로 개별적으로 구비된 화소 전극으로 정의될 수 있다. 즉, 도 7b에 도시된 적색 발광 화소(RE2), 녹색 발광 화소(GE2), 및 청색 발광 화소(BE2)는 적색, 녹색, 및 청색을 발광하기 위한 각각의 화소 전극을 의미할 수 있고, 콘택홀(CH)을 통해 박막 트랜지스터로부터 구동 신호를 입력받아 동작할 수 있다.
이를 위해, 상기 제2표시패널(200)의 상기 적색 발광 화소(RE2), 상기 녹색 발광 화소(GE2), 및 상기 청색 발광 화소(BE2)는 상기 제1표시패널(100)의 발광 영역(EA)뿐만 아니라 상기 투과 영역(TA)과도 중첩되도록 배치된다. 따라서, 상기 제2표시패널(200)의 상기 적색 발광 화소(RE2), 상기 녹색 발광 화소(GE2), 및 상기 청색 발광 화소(BE2)는 상기 투과 영역(TA)에서 적색, 녹색, 및 청색을 발광하여 화상을 표시할 수 있으므로 화질을 개선할 수 있다.
즉, 상기 제2표시패널(200)의 상기 적색 발광 화소(RE2), 상기 녹색 발광 화소(GE2), 및 상기 청색 발광 화소(BE2) 각각의 화소 전극(240)은 상기 제1표시패널(100)의 투과 영역(TA)과 중첩되도록 배치되기 때문에, 태양광과 같은 외부 광을 이용하여 적색, 녹색, 및 청색 발광이 상기 투과 영역(TA)에서 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 표시장치의 상기 제1표시패널(100)은 발광 영역(EA)에서 투과 영역(TA)까지 연장 형성된 컬러 필터(185)를 포함하기 때문에, 상기 제2표시패널(200)은 별도의 컬러 필터를 포함하지 않고 형성될 수 있다.
도 7a 및 도 7b에서는 상기 제1표시패널(100)의 제1화소(P1)와 상기 제2표시패널(200)의 제2화소(P2)가 각각 적색, 녹색, 및 청색을 발광하기 위한 서브 화소를 포함하는 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 제1표시패널(100)의 제1화소(P1)와 상기 제2표시패널(200)의 제2화소(P2)는 적색, 녹색, 청색, 및 백색을 발광하기 위한 네 개의 서브 화소를 각각 포함하는 것도 가능하다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명 표시장치의 적층 구조를 간략히 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명 표시장치는 제1반사 방지부(300), 및 제2반사 방지부(400) 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 점을 제외하고는 전술한 도 2 또는 도 3에 따른 투명 표시장치와 동일하다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 이하에서는 상이한 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
상기 제1반사 방지부(300)는 상기 제2표시패널(200)이 구비되는 일면에 반대되는 상기 제1표시패널(100)의 타면에 구비된다. 상기 제1반사 방지부(300)는 상기 제1표시패널(100)의 타면을 통해 입사된 광의 외부 방출을 방지하기 위한 것이다.
상기 제1반사 방지부(300)는 상기 제1표시패널(100)의 타면에 구비되는 λ/4 위상지연을 위한 제1위상지연층(310), 및 상기 제1위상지연층(310)의 타면에 구비되는 제1선형 편광층(320)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 제1표시패널(100)의 타면과 상기 제1위상지연층(310)의 타면은 동일한 방향을 향하는 면일 수 있다. 즉, 상기 제1반사 방지부(300)가 상기 제1표시패널(100)의 상면에 형성되는 경우, 타면은 상면을 의미하여 상기 제1위상지연층(310)이 상기 제1표시패널(100)의 상면에 형성되고 상기 제1선형 편광층(320)이 상기 제1위상지연층(310)의 상면에 형성될 수 있다.
상기 제1위상지연층(310) 및 상기 제1선형 편광층(320)은 투명 표시장치로 입사된 광이 상기 제1표시패널(100)에서 반사됨에 따른 블랙 색상의 시감 저하를 방지하기 위해, 투명 표시장치로 입사된 광이 외부로 방출되지 않도록 모두 흡수하는 역할을 한다. 따라서, 상기 제1위상지연층(310)은 1/4 파장만큼 위상을 지연하는 QWP(Quarter Wave Plate)로 형성될 수 있다. 상기 제1위상지연층(310) 및 상기 제1선형 편광층(320)에 의해 입사된 광이 모두 흡수되는 작동 관계는 아래와 같다.
상기 제1표시패널(100) 상에 상기 제1위상지연층(310) 및 상기 제1선형 편광층(320)이 순차적으로 형성됨에 따라, 투명 표시장치로 입사되는 광은 상기 제1선형 편광층(320)을 먼저 통과하고 그 다음으로 상기 제1위상지연층(310)을 통과하게 된다.
외부 광이 투명 표시장치로 입사되면 상기 제1선형 편광층(320)을 통과하면서 상기 제1선형 편광층(320)의 투과축에 평행한 방향으로 진동하는 광으로 선 편광(제1광)되고, 상기 선 편광된 제1광은 상기 제1위상지연층(310)을 통과하면서 소정의 회전 방향을 갖는 광으로 원 편광(제2광)된다. 그리고, 원 편광된 상기 제2광은 상기 제1표시패널(100)에 형성된 금속 전극이나 배선 등에 의해 반사 되면서 회전 방향이 바뀌고(제3광), 상기 제3광은 상기 제1위상지연층(310)을 통과하면서 선 편광(제4광)된다. 이 때, 선 편광된 제4광의 진동 방향은 상기 제1선형 편광층(320)의 투과축에 수직이기 때문에, 상기 제4광은 상기 제1선형 편광층(320)을 통과하지 못하고 상기 제1선형 편광층(320)에 모두 흡수된다.
즉, 투명 표시장치로 입사되는 광은 상기 제1위상지연층(310)과 상기 제1선형 편광층(320)의 편광 동작에 의해 모두 차단되고 외부로 방출되지 않기 때문에, 투명 표시장치의 블랙 색상의 시감 저하가 방지될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명 표시장치는 상기 제2표시패널(200)의 타면에 구비되어 상기 제2표시패널(200)의 타면을 통해 입사된 광의 외부 방출을 방지하는 제2반사 방지부(400)를 포함할 수 있다. 상기 제2표시패널(200)의 타면은 상기 제1표시패널(100)과 마주하는 일면에 반대되는 방향에 형성된 면일 수 있다.
상기 제2반사 방지부(400)는 상기 제2표시패널(200)의 타면에 구비되는 -λ/4 위상지연을 위한 제2위상지연층(410), 및 상기 제2위상지연층(310)의 타면에 구비되는 제2선형 편광층(420)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 제2표시패널(200)의 타면과 상기 제2위상지연층(410)의 타면은 동일한 방향을 향하는 면일 수 있다. 즉, 상기 제2반사 방지부(400)가 상기 제2표시패널(200)의 하면에 형성되는 경우, 타면은 하면을 의미하여 상기 제2위상지연층(410)이 상기 제2표시패널(200)의 하면에 형성되고 상기 제2선형 편광층(420)이 상기 제2위상지연층(410)의 하면에 형성될 수 있다.
상기 제2위상지연층(410) 및 상기 제2선형 편광층(420)은 투명 표시장치로 입사된 광이 상기 제1표시패널(100)에서 반사됨에 따른 블랙 색상의 시감 저하를 방지하기 위해, 투명 표시장치로 입사된 광이 외부로 방출되지 않도록 모두 흡수하는 역할을 한다. 따라서, 상기 제2위상지연층(410)은 -1/4 파장만큼 위상을 지연하는 QWP(Quarter Wave Plate)로 형성될 수 있다. 상기 제2위상지연층(410) 및 상기 제2선형 편광층(420)에 의해 입사된 광이 모두 흡수되는 작동 관계는 상기 제1반사 방지부(300)와 동일하다.
이와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 제1표시패널(100)의 타면에 제1반사 방지부(300)를 포함하고, 상기 제2표시패널(200)의 타면에 제2반사 방지부(400)를 포함함으로써, 상기 제1표시패널(100)의 타면이나 상기 제2표시패널(200)의 타면을 통해 상기 투명 표시장치 내부로 입사되는 외부 광을 모두 흡수하여 블랙 색상의 시감 저하를 방지할 수 있다.
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 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 제1표시패널 120: 박막 트랜지스터
130: 평탄화층 140: 애노드 전극
150: 뱅크 160: 유기 발광층
170: 캐소드 전극 180: 밀봉층
185: 컬러 필터 190: 오버코트층
200: 제2표시패널 220: 박막 트랜지스터
230: 보호층 240: 화소 전극
250: 하부 배향막 260: 상부 배향막
270: 컬럼 스페이서 280: 공통 전극
300: 제1반사 방지부 400: 제2반사 방지부

Claims (14)

  1. 화상을 표시하는 복수의 서브 화소들을 포함하는 제1화소가 구비되는 발광 영역, 및 투과 영역을 포함하는 제1표시패널; 및
    상기 제1표시패널의 발광 영역 및 투과 영역과 중첩되도록 배치된 제2화소를 포함하며 상기 제1표시패널의 일면에 구비되는 제2표시패널을 포함하고,
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2표시패널의 제2화소는, 상기 제1표시패널로 입사되는 광량을 조절하는, 투명 표시장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2표시패널의 제2화소는, 상기 제1표시패널이 표시 모드로 동작하는 경우 상기 제1표시패널로 입사되는 외부 광을 차단하고, 상기 제1표시패널이 투과 모드로 동작하는 경우 상기 제1표시패널로 입사되는 외부 광을 통과시키는, 투명 표시장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2표시패널의 제2화소는, 박막 트랜지스터, 화소 전극, 공통 전극, 및 상기 화소 전극과 공통 전극 사이에 구비되는 액정을 포함하고,
    상기 액정은 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극으로 인가되는 전압 차이에 기초하여 배열 방향이 달라짐으로써 상기 외부 광을 차단 또는 통과시키는, 투명 표시장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2표시패널의 박막 트랜지스터는, 상기 제1표시패널의 발광 영역과 중첩되도록 배치된, 투명 표시장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2표시패널의 화소 전극은, 상기 제1표시패널의 투과 영역과 중첩되도록 배치된, 투명 표시장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2표시패널의 화소 전극은, 상기 제1표시패널의 발광 영역과 중첩되도록 배치된, 투명 표시장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1표시패널은, 상기 발광 영역에서 상기 복수의 서브 화소들에 대응되는 위치에 각각 배치된 컬러 필터들을 포함하는, 투명 표시장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1표시패널은, 상기 복수의 서브 화소들 각각에 대응되는 위치의 상기 발광 영역에서 상기 투과 영역까지 연장되어 배치된 컬러 필터들을 포함하는, 투명 표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2표시패널의 제2화소는, 상기 제1화소에 포함된 서브 화소들과 동일한 개수의 서브 화소를 포함하는, 투명 표시장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2표시패널의 제2화소에 포함된 서브 화소들 각각은, 트랜지스터, 화소 전극, 및 공통 전극을 포함하고,
    상기 서브 화소들에 포함된 각각의 화소 전극은 상기 투과 영역에 배치된 상기 컬러 필터들에 각각 중첩되도록 배치된, 투명 표시장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 일면에 반대되는 상기 제1표시패널의 타면에 구비되어 상기 제1표시패널의 타면을 통해 입사된 광의 외부 방출을 방지하는 제1반사 방지부를 포함하는, 투명 표시장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1표시패널과 마주하는 일면에 반대되는 상기 제2표시패널의 타면에 구비되어 상기 제2표시패널의 타면을 통해 입사된 광의 외부 방출을 방지하는 제2반사 방지부를 더 포함하는, 투명 표시장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1반사 방지부는, 상기 제1표시패널의 타면에 구비되는 λ/4 위상지연을 위한 제1위상지연층; 및 상기 제1위상지연층의 타면에 구비되는 제1선형 편광판을 포함하고,
    상기 제2반사 방지부는, 상기 제2표시패널의 타면에 구비되는 -λ/4 위상지연을 위한 제2위상지연층; 및 상기 제2위상지연층의 타면에 구비되는 제2선형 편광판을 포함하는, 투명 표시장치.
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