KR20190081409A - 투명 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 패널을 투과한 빛에 의한 이미지 상에 상기 표시 패널에 의한 영상 및/또는 이미지가 구현되는 투명 디스플레이 장치에 관한 것으로, 상기 표시 패널로부터 방출된 빛의 진행 경로를 상기 표시 패널을 투과한 빛의 진행 경로보다 길게 함으로써, 상기 표시 패널에 의해 구현된 영상의 품질 및 시야각을 향상하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

투명 디스플레이 장치{Transparent Display Appartus}
본 발명은 표시 패널을 통과한 빛에 의한 이미지 상에 상기 표시 패널에 의한 영상 및/또는 이미지가 구현되는 투명 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 장치는 영상을 구현하는 표시 패널을 포함한다. 예를 들어, 상기 디스플레이 장치는 액정을 포함하는 액정 패널 및/또는 발광 소자를 포함하는 OLED 패널을 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치에서는 상기 표시 패널 방향으로 진행한 빛이 상기 표시 패널을 통과할 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 장치는 상기 표시 패널을 투과한 빛에 의한 이미지 상에 상기 표시 패널에 의한 영상 및/또는 이미지가 구현될 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 헤드 기어(head-gear)와 같은 방식으로 사용자에게 장착될 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 장치에서는 상기 표시 패널을 통과한 빛의 경로가 상기 표시 패널로부터 방출된 빛의 경로와 동일할 수 있다.
상기 표시 패널은 입체 영상을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 장치는 증강 현실(Augmented Reality; AR) 방식의 투명 디스플레이 장치일 수 있다. 그러나, 상기 투명 디스플레이 장치에서는 상기 표시 패널이 사용자 가까이 위치함에 따라 입체 영상을 위하여 상기 표시 패널로부터 방출된 빛의 경로를 충분히 확보하지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 상기 투명 디스플레이 장치에서는 상기 표시 패널에 의해 구현된 영상의 품질이 저하되고, 시야각이 좁아지는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 표시 패널을 통과한 이미지 상에 상기 표시 패널에 의해 구현된 영상 및/또는 이미지의 품질을 향상할 수 있는 투명 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 표시 패널로부터 방출된 빛이 상기 표시 패널을 통과한 빛보다 긴 경로를 가질 수 있는 투명 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 앞서 언급한 과제들로 한정되지 않는다. 여기서 언급되지 않은 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 투명 디스플레이 장치는 표시 패널 및 접안 렌즈를 포함한다. 표시 패널과 접안 렌즈 사이에는 선형 편광판이 위치한다. 선형 편광판과 접안 렌즈 사이에는 편광 제어 유닛이 위치한다. 접안 렌즈는 제 1 방향의 굴절율이 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 굴절율과 다르다.
접안 렌즈는 제 1 방향으로 연장하는 다수의 돌출부를 포함할 수 있다.
접안 렌즈는 다수의 돌출부를 덮는 캡핑막을 더 포함할 수 있다. 캡핑막의 굴절율은 제 2 방향의 굴절율과 동일할 수 있다.
표시 패널은 제 1 표시 기판과 제 2 표시 기판 사이에 위치하는 발광 소자를 포함할 수 있다.
편광 제어 유닛은 순서대로 적층된 제 1 제어 기판, 액정층 및 제 2 제어 기판을 포함할 수 있다.
표시 패널은 발광 영역들 및 투과 영역들을 포함할 수 있다. 투과 영역들은 발광 영역들 사이에 위치할 수 있다. 액정층은 발광 영역들 및 투과 영역들과 중첩할 수 있다.
표시 패널은 디스플레이 구동부에 의해 구동될 수 있다. 편광 제어 유닛은 편광 제어부에 의해 구현될 수 있다. 편광 제어부는 표시 패널의 동작 상태에 따라 편광 제어 유닛을 제어할 수 있다.
디스플레이 구동부는 각 프레임마다 제 1 시간만큼 표시 패널을 구동할 수 있다. 제 1 시간은 각 프레임에서 표시 패널이 구동되지 않는 제 2 시간보다 짧을 수 있다.
상기 해결하고자 하는 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 투명 디스플레이 장치는 표시 패널을 포함한다. 표시 패널은 다수의 화소 영역들을 포함한다. 표시 패널 상에는 선형 편광판이 위치한다. 선형 편광판은 제 1 방향의 투과축을 가진다. 선형 편광판 상에는 편광 제어 유닛이 위치한다. 편광 제어 유닛 상에는 접안 렌즈가 위치한다. 접안 렌즈는 제 1 방향의 굴절율이 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 굴절율보다 크다.
각각의 화소 영역은 발광 영역 및 제 1 투과 영역을 포함할 수 있다.
편광 제어 유닛은 제 2 투과 영역들 및 편광 영역들을 포함할 수 있다. 제 2 투과 영역들은 표시 패널의 발광 영역들과 대응할 수 있다. 편광 영역들은 표시 패널의 제 1 투과 영역들과 대응할 수 있다.
편광 제어 유닛은 투명 기판 및 1/2 파장 패턴들을 포함할 수 있다. 상기 1/2 파장 패턴들은 투명 기판 상에 위치할 수 있다. 1/2 파장 패턴들은 편광 영역들과 중첩할 수 있다.
편광 제어 유닛과 접안 렌즈 사이에는 마이크로 렌즈 어레이가 위치할 수 있다. 상기 마이크로 렌즈 어레이는 제 1 방향의 굴절율이 제 2 방향의 굴절율과 다를 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 투명 디스플레이 장치는 편광 제어 유닛 및 접안 렌즈를 이용하여 표시 패널로부터 방출된 빛의 경로를 선택적으로 증가할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 기술적 사상에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 표시 패널로부터 방출된 빛의 경로가 상기 표시 패널을 투과한 빛의 경로보다 증가될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 표시 패널을 투과한 이미지 상에 구현된 상기 표시 패널에 의한 영상 및/또는 이미지의 품질이 향상되고, 시야각이 증가될 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면들이다.
도 3은 도 2의 P1 영역을 확대한 도면이다.
도 4는 도 2의 P2 영역을 확대한 도면이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서 표시 패널의 동작 유무에 따른 빛의 편광 상태 및 경롤르 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서 표시 패널의 동작 시간을 나타낸 도면이다.
도 7 내지 10은 각각 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치를 나타낸 도면들이다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 이에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 것이다. 여기서, 본 발명의 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이므로, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않도록 다른 형태로 구체화될 수 있다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호로 표시된 부분들은 동일한 구성 요소들을 의미하며, 도면들에 있어서 층 또는 영역의 길이와 두께는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 덧붙여, 제 1 구성 요소가 제 2 구성 요소 "상"에 있다고 기재되는 경우, 상기 제 1 구성 요소가 상기 제 2 구성 요소와 직접 접촉하는 상측에 위치하는 것뿐만 아니라, 상기 제 1 구성 요소와 상기 제 2 구성 요소 사이에 제 3 구성 요소가 위치하는 경우도 포함한다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위한 것으로, 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 다만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서는 제 1 구성 요소와 제 2 구성 요소는 당업자의 편의에 따라 임의로 명명될 수 있다.
본 발명의 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 단수로 표현된 구성 요소는 문맥상 명백하게 단수만을 의미하지 않는다면 복수의 구성 요소를 포함한다. 또한, 본 발명의 명세서에서, "포함하다"　또는 "가지다"등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
덧붙여, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
(실시 예)
도 1 및 2는 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 도면들이다. 도 3은 도 2의 P1 영역을 확대한 도면이다. 도 4는 도 2의 P2 영역을 확대한 도면이다.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 표시 패널(100)을 포함할 수 있다. 상기 표시 패널(100)은 특정한 영상 및/또는 이미지를 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 표시 패널(100)은 제 1 표시 기판(110), 발광 소자(140) 및 제 2 표시 기판(180)을 포함하는 OLED 패널일 수 있다.
상기 제 1 표시 기판(110)은 상기 발광 소자(140)를 지지할 수 있다. 상기 제 1 표시 기판(110)은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 표시 기판(110)은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 표시 기판(110)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(140)는 특정한 색을 나타내는 빛을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자(140)는 제 1 표시 전극(141)과 제 2 표시 전극(143) 사이에 위치하는 발광층(142)을 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(140)로부터 방출된 빛은 적색, 녹색, 청색 또는 백색을 나타낼 수 있다.
상기 제 1 표시 전극(141)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 표시 전극(141)은 반사율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 표시 전극(141)은 알루미늄(Al) 및 은(Ag)과 같은 금속을 포함할 수 있다. 상기 제 1 표시 전극(141)은 다중층 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 표시 전극(141)은 ITO, IZO와 같은 투명한 도전성 물질을 포함하는 투명 전극들 사이에 반사율이 높은 물질을 포함하는 반사 전극이 위치하는 구조일 수 있다.
상기 발광층(142)은 상기 제 1 표시 전극(141)과 상기 제 2 표시 전극(143) 사이의 전압 차에 대응하는 휘도의 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층(142)은 발광 물질을 포함하는 발광 물질층(Emission Material Layer; EML)을 포함할 수 있다. 상기 발광 물질은 무기 물질, 유기 물질 또는 하이브리드 물질을 포함할 수 있다. 상기 발광층(142)은 다중층 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 발광층(142)은 정공 주입층(Hole Injection Layer; HIL), 정공 수송층(Hole Transporting Layer; HTL), 전자 수송층(Electron Transport Layer; ETL) 및 전자 주입층(Electron Injection Layer; EIL) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 표시 전극(143)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 2 표시 전극(143)은 상기 제 1 표시 전극(141)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 표시 전극(143)은 ITO, IZO와 같은 투명한 도전성 물질을 포함하는 투명 전극일 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 소자(140)에서는 상기 발광층(142)에 의해 생성된 빛이 상기 제 2 표시 전극(143)을 통해 방출될 수 있다.
상기 제 1 표시 기판(110)과 상기 발광 소자(140) 사이에는 박막 트랜지스터(120)가 위치할 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(120)는 게이트 라인을 통해 전달되는 게이트 신호에 따라 턴-온/오프될 수 있다. 상기 발광 소자(140)는 상기 박막 트랜지스터(120)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 박막 트랜지스터(120)는 데이터 라인을 통해 전달되는 데이터 신호에 대응하는 구동 전류를 상기 발광 소자(140)의 상기 제 1 표시 전극(141)에 인가할 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(120)는 반도체 패턴, 게이트 절연막, 게이트 전극, 층간 절연막, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터(120)와 상기 발광 소자(140) 사이에는 오버 코트층(130)이 위치할 수 있다. 상기 오버 코트층(130)은 상기 박막 트랜지스터(120)에 의한 단차를 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 표시 기판(110)과 대향하는 상기 오버 코트층(130)의 상부면은 평평한 평면(flat surface)일 수 있다. 상기 발광 소자(140)의 상기 제 1 표시 전극(141)은 상기 박막 트랜지스터(120)의 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 오버 코트층(130)은 상기 박막 트랜지스터(120)의 상기 드레인 전극을 부분적으로 노출하는 전극 컨택홀을 포함할 수 있다. 상기 오버 코트층(130)은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 오버 코트층(130)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 오버 코트층(130) 상에는 뱅크 절연막(150)이 위치할 수 있다. 상기 뱅크 절연막(150)은 상기 발광 소자(140)가 독립적으로 구동되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 뱅크 절연막(150)은 상기 제 1 표시 전극(141)의 가장 자리를 덮을 수 있다. 상기 발광층(142) 및 상기 제 2 표시 전극(143)은 상기 뱅크 절연막(150)에 의해 노출된 상기 제 1 표시 전극(141)의 일부 영역 상에 적층될 수 있다. 상기 발광층(142) 및/또는 상기 제 2 표시 전극(143)은 상기 뱅크 절연막(150) 상으로 연장할 수 있다. 상기 뱅크 절연막(150)은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 뱅크 절연막(150)은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다. 상기 뱅크 절연막(150)은 상기 오버 코트층(130)과 다른 물질을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(140) 상에는 상부 보호막(160)이 위치할 수 있다. 상기 상부 보호막(160)은 외부 충격 및 수분으로부터 상기 발광 소자(140)를 보호할 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 보호막(160)은 상기 제 2 표시 기판(180)과 마주보는 상기 제 2 표시 전극(143)의 전체 표면을 덮을 수 있다. 상기 상부 보호막(160)은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부 보호막(160)은 다중층 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 보호막(116)은 무기 물질을 포함하는 무기막들 사이에 유기 물질을 포함하는 유기막이 위치하는 구조일 수 있다.
상기 제 2 표시 기판(180)은 상기 상부 보호막(160) 상에 위치할 수 있다. 상기 제 2 표시 기판(180)은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 2 표시 기판(180)은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 표시 기판(180)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 소자(140)로부터 방출된 빛은 상기 제 2 표시 기판(180)을 통해 외부로 방출될 수 있다.
상기 상부 보호막(160)과 상기 제 2 표시 기판(180) 사이에는 접착층(170)이 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 표시 기판(180)은 상기 접착층(170)에 의해 상기 발광 소자(140)가 형성된 상기 제 1 표시 기판(110)과 결합될 수 있다. 상기 접착층(170)은 다중층 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 접착층(170)은 순서대로 적층된 하부 접착층(171) 및 상부 접착층(172)을 포함할 수 있다. 상기 상부 접착층(172)은 흡습 물질(170p)을 포함할 수 있다. 상기 하부 접착층(171)은 상기 흡습 물질(170p)의 팽창에 의해 상기 발광 소자(140)에 가해지는 응력(stress)을 완화할 수 있다.
상기 표시 패널(100)은 다수의 화소 영역(PX)을 포함할 수 있다. 각각의 화소 영역(PX)은 발광 영역(EA) 및 투과 영역(TA)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 투과 영역들(TA)은 상기 발광 영역들(EA) 사이에 위치할 수 있다. 상기 발광 소자(140)는 해당 화소 영역(PX)의 상기 발광 영역(EA) 내에 위치할 수 있다. 상기 발광 영역들(EA)에서는 해당 발광 소자(140)에 의해 생성된 빛이 방출될 수 있다. 각 화소 영역(PX)의 상기 투과 영역(TA)에서는 외광이 투과될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 상기 발광 소자(140)에 의해 각 화소 영역(PX)의 발광 영역(EA)으로부터 빛이 방출되지 않으면, 사용자에게 투명한 유리로 인식될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 발광 소자(140)로부터 방출된 빛에 의한 영상 및/또는 이미지가 상기 투과 영역들(TA)을 통과한 빛에 의한 이미지 상에 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 사용자에게 실제 이미지와 상기 표시 패널(100)에 의해 구현된 가상 이미지가 동시에 제공될 수 있다.
상기 표시 패널(100)은 디스플레이 구동부(200)에 의해 제어될 수 있다. 상기 디스플레이 구동부(200)는 상기 표시 패널(100)에 영상을 구현하기 위한 신호들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이 구동부(200)는 데이터 구동부(210) 및 스캔 구동부(220)를 포함할 수 있다.
상기 데이터 구동부(210)는 상기 표시 패널(100)로 데이터 신호를 공급할 수 있다. 상기 스캔 구동부(220)는 상기 표시 패널(100)로 스캔 신호를 순차적으로 인가할 수 있다. 상기 데이터 구동부(210)에 의해 공급되는 데이터 신호는 상기 스캔 구동부(220)에 의해 인가되는 상기 스캔 신호들과 동기될 수 있다.
상기 표시 패널(100) 상에는 편광 제어 유닛(300)이 위치할 수 있다. 상기 표시 패널(100)로부터 방출된 빛은 상기 편광 제어 유닛(300)을 통과할 수 있다. 예를 들어, 상기 편광 제어 유닛(300)은 상기 표시 패널(100)의 상기 제 2 표시 기판(180) 상에 위치할 수 있다.
상기 편광 제어 유닛(300)을 통과하는 빛의 편광 방향은 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 편광 제어 유닛(300)은 순서대로 적층된 제 1 제어 기판(310), 제 1 제어 전극(320), 액정층(330), 제 2 제어 전극(340) 및 제 2 제어 기판(350)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 제어 기판(310) 및 상기 제 2 제어 기판(350)은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 제어 기판(310) 및 상기 제 2 제어 기판(350)은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 제어 기판(310) 및 상기 제 2 제어 기판(350)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 상기 제 2 제어 기판(350)은 상기 제 1 제어 기판(310)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 제 1 제어 전극(320) 및 상기 제 2 제어 전극(340)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 제어 전극(320)은 상기 제 2 제어 기판(350)을 향한 상기 제 1 제어 기판(310)의 표면을 따라 연장할 수 있다. 상기 제 2 제어 전극(340)은 상기 제 1 제어 기판(310)을 향한 상기 제 2 제어 기판(350)의 표면을 따라 연장할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 제어 전극(320) 및 상기 제 2 제어 전극(340)은 ITO 및 IZO와 같은 투명한 도전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 2 제어 전극(340)은 상기 제 1 제어 전극(320)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 액정층(330)은 상기 제 1 제어 전극(320)과 상기 제 2 제어 전극(340) 사이에 형성된 전계에 따라 회전될 수 있다. 상기 액정층(330)은 회전 상태에 따라 상기 액정층(330)을 통과하는 빛의 편광 방향을 변경할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 제어 전극(320)과 상기 제 2 제어 전극(340) 사이에 형성된 전계에 의해 상기 액정층(330)이 회전하면, 상기 액정층(330)을 통과하는 빛의 편광 방향은 그대로 유지될 수 있다. 상기 액정층(330)은 TN 모드 액정 또는 ECB 모드 액정을 포함할 수 있다.
상기 액정층(330)은 상기 제 1 제어 전극(320)과 상기 제 2 제어 전극(340) 사이를 따라 연장할 수 있다. 예를 들어, 상기 액정층(330)은 상기 표시 패널(100)의 상기 발광 영역들(EA) 및 상기 투과 영역들(TA)과 중첩할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 액정층(330)에 의해 상기 표시 패널(100)의 상기 발광 영역들(EA)로부터 방출된 빛의 편광 방향 및/또는 상기 표시 패널(100)의 상기 투과 영역들(TA)을 통과한 빛의 편광 방향이 동시에 변경될 수 있다.
상기 편광 제어 유닛(300)은 편광 제어부(400)에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 상기 편광 제어부(400)는 상기 표시 패널(100)의 동작 상태에 따라 상기 제 1 제어 전극(320) 및 상기 제 2 제어 전극(340)에 전압을 인가할 수 있다. 상기 제 1 제어 전극(320)과 상기 제 2 제어 전극(340) 사이의 전계는 상기 표시 패널(100)의 동작 상태에 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 편광 제어부(400)는 상기 데이터 구동부(210) 및 상기 스캔 구동부(220)의 동작에 필요한 신호를 제공하는 타이밍 제어부(500)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 표시 패널(100)에 의해 영상 및/또는 이미지가 구현되지 않을 때와 상기 표시 패널(100)에 의해 영상 및/또는 이미지가 구현될 때, 상기 편광 제어 유닛(300)을 통과한 빛의 편광 방향이 다를 수 있다.
상기 표시 패널(100)과 상기 편광 제어 유닛(300) 사이에는 선형 편광판(600)이 위치할 수 있다. 상기 표시 패널(100)로부터 상기 편광 제어 유닛(300) 방향으로 진행하는 빛은 상기 선형 편광판(600)을 통과할 수 있다. 상기 선형 편광판(600)은 제 1 방향의 투과축을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 편광 제어 유닛(300)에 입사하는 빛은 상기 선형 편광판(600)에 의해 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 편광 제어 유닛(300)을 통과한 빛이 상기 표시 패널(100)의 동작 상태에 따라 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛 또는 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 선편광된 빛일 수 있다.
상기 편광 제어 유닛(300) 상에는 접안 렌즈(700)가 위치할 수 있다. 상기 편광 제어 유닛(300)을 통과한 빛은 상기 접안 렌즈(700)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 상기 접안 렌즈(700)는 굴절율 이방성 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 상기 접안 렌즈(700)는 상기 제 1 방향의 굴절율과 상기 제 2 방향의 굴절율이 다를 수 있다. 이에 따라, 상기 접안 렌즈(700)를 통과하는 빛은 편광 상태에 따라 다른 방향으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 접안 렌즈(700)를 통과하는 빛은 편광 상태에 따라 굴절되거나 직직할 수 있다. 상기 접안 렌즈(700)는 상기 제 1 방향의 굴절율이 상기 제 2 방향의 굴절율보다 클 수 있다. 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛은 상기 접안 렌즈(700)에 의해 진행 방향이 변경될 수 있다. 상기 접안 렌즈(700)을 통과한 상기 제 2 방향으로 선편광된 빛의 진행 방향은 상기 접안 렌즈(700)에 통과하기 전과 동일할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서 상기 표시 패널(100)에 의해 영상 및/또는 이미지가 구현되지 않을 때, 빛의 이동 경로 및 편광 상태를 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 상기 표시 패널(100)에 의해 영상 및/또는 이미지가 구현되지 않을 때, 상기 편광 제어 유닛(300)에 입사하는 빛은 상기 표시 패널(100)의 상기 투과 영역들(TA)을 통과한 빛일 수 있다. 상기 표시 패널(100)로부터 상기 편광 제어 유닛(300) 방향으로 진행하는 빛은 상기 선형 편광판(600)에 의해 상기 제 1 방향으로 선편광될 수 있다. 상기 표시 패널(100)의 미구동에 따라 상기 편광 제어 유닛(300)의 상기 제 1 제어 전극(320)과 상기 제 2 제어 전극(340) 사이에는 전계가 형성되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 선형 편광판(600)에 의해 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛은 상기 편광 제어 유닛(300)에 의해 상기 제 2 방향으로 선편광될 수 있다.
상기 편광 제어 유닛(300)에 의해 상기 제 2 방향으로 선편광된 빛은 상기 접안 렌즈(700)에 의해 굴절되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 표시 패널(100)의 상기 투과 영역들(TA)을 통과한 빛은 상기 접안 렌즈(700)로부터 최단 거리를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서 상기 표시 패널(100)에 의해 가상 이미지가 구현되지 않을 때, 실제 이미지는 빛의 굴절에 의한 왜곡 없이, 사용자에게 제공될 수 있다.
도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서 상기 표시 패널(100)에 의해 영상 및/또는 이미지가 구현될 때, 빛의 이동 경로 및 편광 상태를 나타낸 도면이다.
도 5b를 참조하면, 상기 표시 패널(100)에 의해 영상 및/또는 이미지가 구현되면, 상기 표시 패널(100)의 상기 발광 영역들(EA)로부터 방출된 빛은 상기 선형 편광판(600)으로 입사할 수 있다. 상기 표시 패널(100)의 구동에 따라 상기 편광 제어 유닛(300)의 상기 제 1 제어 전극(320)과 상기 제 2 제어 전극(340) 사이에는 전계가 형성될 수 있다. 상기 편광 제어 유닛(300)의 상기 액정층(330)은 상기 제 1 제어 전극(320)과 상기 제 2 제어 전극(340) 사이에 형성된 전계에 의해 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 선형 편광판(600)에 의해 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛은 편광 방향의 변화 없이 상기 편광 제어 유닛(300)을 통과할 수 있다. 즉, 상기 편광 제어 유닛(300)을 통과하여 상기 접안 렌즈(700) 방향으로 진행하는 빛은 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛일 수 있다.
상기 편광 제어 유닛(300)을 통과한 상기 제 1 방향으로 선편광된 빛은 상기 접안 렌즈(700)에 의해 굴절될 수 있다. 이에 따라, 상기 표시 패널(100)의 상기 발광 영역들(EA)로부터 방출된 빛은 상기 접안 렌즈(700)에 의해 굴절되어 사용자에게 제공될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 가상 이미지를 구현하기 위하여 상기 표시 패널(100)의 상기 발광 영역들(EA)로부터 방출된 빛은 상기 가상 이미지가 구현되지 않을 때 사용자에게 제공되는 빛보다 긴 경로를 가질 수 있다.
결과적으로 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 상기 편광 제어 유닛(300) 및 굴절율 이방성 렌즈인 상기 접안 렌즈(700)를 이용하여 가상 이미지를 구현하기 위하여 상기 표시 패널(100)의 상기 발광 영역들(EA)로부터 방출된 빛의 경로를 상대적으로 증가할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 가상 이미지를 구현하기 위한 빛이 충분한 경로를 확보할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 표시 패널(100)에 의해 구현되는 영상 및/또는 이미지의 품질이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 가상 이미지의 시야각이 증가할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 표시 패널(100)에 의해 가상 이미지가 구현될 때, 상기 표시 패널(100)의 상기 투과 영역들(TA)을 통과한 빛도 사용자에게 함께 제공될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 표시 패널(100)에 의해 구현된 가상 이미지와 동시에 상기 접안 렌즈(700)에 의해 굴절된 빛에 의해 구현된 실제 이미지가 사용자에게 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 가상 이미지와 함께 사용자에게 제공되는 실제 이미지는 굴절된 빛에 의해 열화된 상태일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 각 프레임 내에서 사용자에게 가상 이미지가 제공되는 시간(D)을 사용자에게 가상 이미지 없이, 실제 이미지가 제공되는 시간(T)보다 짧게 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 디스플레이 구동부(200)가 각 프레임마다 제 1 시간(D)만큼 상기 표시 패널(100)을 구동하되, 상기 제 1 시간(D)이 각 프레임에서 상기 표시 패널(100)이 구동되지 않는 제 2 시간(T)보다 짧게 조절될 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 사용자에게 실제 이미지와 가상 이미지가 선명하게 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 상기 제 1 방향의 굴절율과 상기 제 2 방향의 굴절율이 다른 상기 접안 렌즈(700)가 단일 렌즈(single lens)인 것으로 설명된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 다양한 형태의 굴절율 이방성 렌즈가 접안 렌즈(700)로 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 접안 렌즈(700)가 다수의 볼록부(710p)를 포함하는 복굴절 렌즈(710) 및 상기 복굴절 렌즈(710)의 상기 다수의 볼록부(710p)를 덮는 캡핑막(720)을 포함할 수 있다. 상기 다수의 볼록부(710p)는 일측 방향으로 연장할 수 있다. 상기 다수의 볼록부(710p)가 연장하는 방향의 굴절율은 상기 다수의 볼록부(710p)가 연장하는 방향과 수직한 방향의 굴절율보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 캡핑막(720)의 굴절율은 상기 다수의 볼록부(710p)가 연장하는 방향과 수직한 방향의 굴절율과 동일할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 굴절율 이방성인 접안 렌즈(700)의 제조에 필요한 비용을 절감할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 가상 이미지의 품질, 시야각 및 생산성이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 상기 선형 편광판(600)을 통과한 빛의 편광 상태가 상기 편광 제어 유닛(300)에 의해 동시에 변경되는 것으로 설명된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 편광 제어 유닛(300)이 영역 별로 통과하는 빛의 편광 상태를 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 표시 패널(100)이 발광 영역들(EA) 및 제 1 투과 영역들(T1)을 포함하고, 편광 제어 유닛(800)이 제 2 투과 영역들(T2) 및 편광 영역들(PA)을 포함할 수 있다. 상기 편광 제어 유닛(800)의 상기 제 2 투과 영역들(T2)은 상기 표시 패널(100)의 상기 발광 영역들(EA)에 대응할 수 있다. 상기 편광 제어 유닛(800)의 상기 편광 영역들(PA)은 상기 표시 패널(100)의 상기 제 1 투과 영역들(T1)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 상기 편광 제어 유닛(800)은 도 9에 도시된 바와 같이, 투명 기판(810) 및 상기 투명 기판(810) 상에 위치하는 1/2 파장 패턴들(820)을 포함할 수 있다. 상기 1/2 파장 패턴들(820)은 상기 편광 영역들(PA)과 중첩할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 편광 제어 유닛(300)에 의해 상기 표시 패널(100)의 상기 투과 영역들(TA1)을 통과한 빛의 편광 상태만이 변경될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 가상 이미지와 동시에 사용자에게 제공되는 실제 이미지의 왜곡 및/또는 열화가 방지될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 사용자에게 제공되는 가상 이미지의 품질 및 시야각이 향상되고, 상기 표시 패널(100)과 상기 편광 제어 유닛(300)의 구동 방법이 단순화될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 상기 편광 제어 유닛(300)을 통과한 빛이 상기 접안 렌즈(700)에 입사하는 것으로 설명된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 라이트 필드(light field) 방식으로 입체 영상을 구현할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치는 편광 제어 유닛(300)과 접안 렌즈 사이에 위치하는 마이크로 렌즈 어레이(900)를 더 포함할 수 있다. 상기 마이크로 렌즈 어레이(900)는 제 1 방향의 굴절률이 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 굴절율과 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크로 렌즈 어레이(900)는 다수의 복굴절 렌즈(910) 및 상기 복굴절 렌즈(910)를 덮는 보호막(920)을 포함할 수 있다. 상기 보호막(920)은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 보호막(920)은 실리콘 산화물 및/또는 실리콘 질화물을 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 사용자에게 제공되는 가상 이미지의 위치가 상기 복굴절 렌즈들(910)의 배치 및 광축에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투명 디스플레이 장치에서는 상기 표시 패널(100)에 의해 사용자에게 제공되는 가상 이미지의 위치가 가변될 수 있다.
100 : 표시 패널 200 : 디스플레이 구동부
300, 800 : 편광 제어 유닛 400 : 편광 제어부
500 : 타이밍 컨트롤러 600 : 선형 편광판
700 : 접안 렌즈 900 : 마이크로 렌즈 어레이
EA : 발광 영역 TA : 투과 영역

Claims (12)

  1. 표시 패널과 접안 렌즈 사이에 위치하는 선형 편광판; 및
    상기 선형 편광판과 상기 접안 렌즈 사이에 위치하는 편광 제어 유닛을 포함하되,
    상기 접안 렌즈는 제 1 방향의 굴절율이 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 굴절율과 다른 투명 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접안 렌즈는 상기 제 1 방향으로 연장하는 다수의 돌출부를 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접안 렌즈는 상기 다수의 돌출부를 덮는 캡핑막을 더 포함하되,
    상기 캡핑막의 굴절율은 상기 제 2 방향의 굴절율과 동일한 투명 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 제 1 표시 기판과 제 2 표시 기판 사이에 위치하는 발광 소자를 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 제어 유닛은 순서대로 적층된 제 1 제어 기판, 액정층 및 제 2 제어 기판을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 발광 영역들 및 상기 발광 영역들 사이에 위치하는 투과 영역들을 포함하되,
    상기 액정층은 상기 발광 영역들 및 상기 투과 영역들과 중첩하는 투명 디스플레이 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 표시 패널을 구동하는 디스플레이 구동부; 및
    상기 편광 제어 유닛을 구동하는 편광 제어부를 더 포함하되,
    상기 편광 제어부는 상기 표시 패널의 동작 상태에 따라 상기 편광 제어 유닛을 제어하는 투명 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디스플레이 구동부는 각 프레임마다 제 1 시간만큼 상기 표시 패널을 구동하되,
    상기 제 1 시간은 각 프레임에서 상기 표시 패널이 구동되지 않는 제 2 시간보다 짧은 투명 디스플레이 장치.
  9. 다수의 화소 영역들을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널 상에 위치하고, 제 1 방향의 투과축을 갖는 선형 편광판;
    상기 선형 편광판 상에 위치하는 편광 제어 유닛; 및
    상기 편광 제어 유닛 상에 위치하고, 상기 제 1 방향의 굴절율이 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향의 굴절율보다 큰 접안 렌즈를 포함하되,
    각각의 화소 영역은 발광 영역 및 제 1 투과 영역을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 편광 제어 유닛은 상기 표시 패널의 상기 발광 영역들과 대응하는 제 2 투과 영역들 및 상기 표시 패널의 상기 제 1 투과 영역들과 대응하는 편광 영역들을 포함하는 투명 디스플레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 편광 제어 유닛은 투명 기판 및 상기 투명 기판 상에 위치하는 1/2 파장 패턴들을 포함하되,
    상기 1/2 파장 패턴들은 상기 편광 영역들과 중첩하는 투명 디스플레이 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 편광 제어 유닛과 상기 접안 렌즈 사이에 위치하는 마이크로 렌즈 어레이를 더 포함하되,
    상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 제 1 방향의 굴절율이 상기 제 2 방향의 굴절율과 다른 투명 디스플레이 장치.
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