KR102027540B1 - 블라인드 패널을 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 디스플레이 장치는 투명 디스플레이 패널, 상기 투명 디스플레이 패널에 인접하게 배치되고, 개별 구동이 가능한 복수의 셀을 포함하는 블라인드 패널, 및 상기 투명 디스플레이 패널의 온·오프 및 상기 블라인드 패널에 포함된 상기 셀의 선택적 구동을 통하여 동작 모드를 변경하는 컨트롤러를 포함한다. 이에 의하여, OLED를 이용한 투명 디스플레이 장치로서 외부 환경의 제약 없이 동작할 수 있을 뿐만 아니라 디스플레이 기능 외의 다양한 모드의 동작이 가능하다.

Description

블라인드 패널을 이용한 디스플레이 장치{DISPLAY APPARATUS USING BLIND PANEL}
본 발명은 블라인드 패널을 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투명상태와 반사상태의 선택적 스위칭이 가능한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
투명 디스플레이는 가장 유망한 차세대 디스플레이로서, 다양한 영역의 소비자의 요구에 맞추어 활발한 연구가 진행되고 있다. 최근 냉장고 도어나 백화점 쇼케이스(showcase) 등에 투명 디스플레이가 적용되는 경우가 있지만, 이는 LCD(liquid crystal display)를 이용했기 때문에, LCD의 특성상 통제된 광원 내에서 한정적으로만 사용할 수 있다.
투명 디스플레이를 구현하기 위한 소자로서 가장 주목받고 있는 것은 자기 발광이 가능한 유기발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED)이다. OLED는 스스로 빛을 내는 장점 외에도 투명화, 경박화가 가능할 뿐만 아니라 플렉서블 기판(flexible substrate)에 사용할 수 있다는 이점이 있다.
하지만, OLED를 이용한 투명 디스플레이 장치를 구현하는 경우에는 일반 TV나 모바일 기기에 적용할 때와는 다른 난제가 있다. 도 1a 및 1b는 OLED를 이용한 종래 디스플레이 장치의 문제점을 설명하는 도면이다.
투명 디스플레이 장치가 아닌 일반적인 OLED 디스플레이는 양방향으로 발광하는 OLED의 광효율을 향상시키기 위하여 사용자의 반대편에 금속 거울(12)을 배치해 사용자 방향으로 빛을 반사시킨다. 혹은, 사용자의 반대편에 아무리 강한 빛의 간섭이 있더라도 디스플레이의 후면이 빛을 완전하게 가려줄 수 있는 금속판(11)을 이용한다. 이에 따라 OLED 디스플레이를 통해 사용자에게 정보를 전달하는 데 큰 무리가 없다. 하지만, OLED를 투명 디스플레이에 적용시키고자 할 때에는 도 1a와 같이 후면광을 차단해주는 금속판(11)이나, 도 1b와 같이 빛을 반사해 광효율을 향상시키기 위한 금속 거울(12)을 이용할 수가 없게 된다. 결국, 현재 OLED를 투명 디스플레이에 이용하려면, 빛이 강한 야외나 다수 광원이 존재하는 곳에서는 활용하기 불가능하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 OLED를 투명 디스플레이 장치에 적용시키면서 다양한 동작 모드로 구현시킬 수 있는 새로운 구조의 디스플레이 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 투명 디스플레이 패널, 상기 투명 디스플레이 패널에 인접하게 배치되고, 개별 구동이 가능한 복수의 셀을 포함하는 블라인드 패널, 및 상기 투명 디스플레이 패널의 온·오프 및 상기 블라인드 패널에 포함된 상기 셀의 선택적 구동을 통하여 동작 모드를 변경하는 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 셀은, 광을 반사하거나 차단하는 바디부, 및 0∼90°사이에서 상기 바디부의 위치를 제어하는 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 바디부는 제1 방향으로 연장된 제1 바디부와, 상기 제1 바디부로부터 상기 제1 방향에 수직인 방향인 제2 방향으로 연장되어 돌출된 제2 바디부를 포함하고, 상기 제2 방향은 상기 구동부가 연장되는 길이방향일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 바디부는 제1 방향으로 연장된 제1 바디부와, 상기 제1 바디부로부터 상기 제1 방향으로 더 연장되어 돌출된 제2 바디부를 포함하고, 상기 제2 바디부는 인접하는 다른 셀의 구동부와 비오버랩(non-overlap)될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 바디부는 육각형 구조(hexagonal structure)를 갖고, 상기 구동부는 상기 육각형 구조의 꼭짓점 부분에 연결될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 바디부는 제1 방향으로 연장된 제1 바디부와, 상기 제1 바디부로부터 상기 제1 방향에 수직인 방향인 제2 방향으로 연장되어 돌출된 제2 바디부를 포함하고, 상기 제2 바디부는 상기 제1 바디부에서 상기 구동부가 연결된 위치에 대향(oppose)하는 위치에서 연장되어 돌출될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 셀은 M×N 어레이(M, N은 자연수)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 셀의 바디부는 금속판으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 투명 디스플레이 패널은 캐소드층, 유기물층, 애노드층 및 TFT 기판을 포함하는 OLED 패널이고, 상기 블라인드 패널은 상기 TFT 기판에 인접하게 배치될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 동작 모드는 윈도우 모드, 투명 디스플레이 모드, 미러 모드 및 미러 디스플레이 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 투명 디스플레이 패널을 오프(off)시키고 상기 블라인드 패널의 상기 복수의 셀의 일부 또는 전부를 오프시켜, 상기 윈도우 모드로 동작시킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 투명 디스플레이 패널을 온(on)시키고 상기 블라인드 패널의 상기 복수의 셀의 일부 또는 전부를 오프시켜, 상기 투명 디스플레이 모드로 동작시킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 투명 디스플레이 패널을 오프시키고 상기 블라인드 패널의 상기 복수의 셀의 일부 또는 전부를 온시켜, 상기 미러 모드로 동작시킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 컨트롤러는 상기 투명 디스플레이 패널을 온시키고 상기 블라인드 패널의 상기 복수의 셀의 일부 또는 전부를 온시켜, 상기 미러 디스플레이 모드로 동작시킬 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 OLED를 이용한 투명 디스플레이 장치로서 외부 환경의 제약 없이 동작할 수 있을 뿐만 아니라 디스플레이 기능 외의 다양한 모드의 동작이 가능하다.
도 1a 및 1b는 OLED를 이용한 종래 디스플레이 장치의 문제점을 설명하는 도면이다.
도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 기본 구성을 도시한다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 투명 디스플레이 패널의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 이용되는 블라인드 패널을 도시한다.
도 5a는 본 발명에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 일 실시예를 도시한다.
도 5b는 본 발명에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 5c는 본 발명에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 다른 실시예를 도시한다.
도 5d는 본 발명에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 실제적 구현례를 도시한다.
도 6a는 마이크로셔터 셀의 데드 영역(dead area)에 대해 도시한 도면이다.
도 6b는 셔터 부분과 구동 부분의 길이비에 따른 개구율을 나타낸 그래프이다.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6g 및 도 6h는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀을 이루는 바디부의 파장에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 OLED 패널 뒤에 Al 금속판, Ni 금속판을 둔 경우와 아무것도 두지 않은 경우의 광효율을 비교한 그래프이다.
도 9a는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제1 동작 모드를 도시한다.
도 9b는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제2 동작 모드를 도시한다.
도 9c는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제3 동작 모드를 도시한다.
도 9d는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 제4 동작 모드를 도시한다.
본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부 도면에 도시된 특정 실시예에 대하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시하기에 충분하도록 상세히 설명된다. 특정 실시예 이외의 다른 실시예는 서로 상이하지만 상호배타적일 필요는 없다. 아울러, 후술의 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아님을 이해해야 한다.
첨부 도면에 도시된 특정 실시예에 대한 상세한 설명은, 그에 수반하는 도면들과 연관하여 읽히게 되며, 도면은 전체 발명의 설명에 대한 일부로 간주된다. 방향이나 지향성에 대한 언급은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 어떠한 방식으로도 본 발명의 권리범위를 제한하는 의도를 갖지 않는다.
구체적으로, "아래, 위, 수평, 수직, 상측, 하측, 상향, 하향, 상부, 하부" 등의 위치를 나타내는 용어나, 이들의 파생어(예를 들어, "수평으로, 아래쪽으로, 위쪽으로" 등)는, 설명되고 있는 도면과 관련 설명을 모두 참조하여 이해되어야 한다. 특히, 이러한 상대어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 장치가 특정 방향으로 구성되거나 동작해야 함을 요구하지는 않는다.
먼저, 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 동작 방법에 대해 설명하기로 한다. 도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 기본 구성을 도시한다. 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치는 투명 디스플레이 패널(100) 및 블라인드 패널(200)을 포함한다.
투명 디스플레이 패널(100)은 빛을 투과하는 성질을 지닌 패널에 정보를 표시할 수 있는 디스플레이 패널을 의미하며, 투과형 디스플레이 패널 또는 투과형 디스플레이 패널로 구분된다. 이때, 투과형 디스플레이는 LCD 또는 OLED를 이용할 수 있지만, OLED는 LCD에 비해 편광판, 컬러필터, 백라이트 등의 필요 없이 유기 반도체가 자체 발광하므로 투과율이 훨씬 높다. 따라서, 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 투명 디스플레이 패널(100)로서 OLED 패널을 이용하는 것이 바람직하다.
도 3a 및 3b는 OLED로 구현된 투명 디스플레이 패널의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
OLED는 픽셀 매트릭스를 구성하고 있는 픽셀의 동작특성에 따라 라인 구동 방식의 PM-OLED(Passive-matrix Organic Light-Emitting Diode)와 개별 구동 방식의 AM-OLED(Active-matrix Organic Light-Emitting Diode)가 존재한다. 양자 모두 백라이트를 필요로 하지 않기 때문에 디스플레이 모듈을 매우 얇게 구현할 수 있고, 각도에 따라 명암비가 일정하고, 온도에 따른 색 재현성이 좋다는 장점을 갖는다. 또한, 미구동 픽셀은 전력을 소모하지 않는다는 점에서 매우 경제적이다.
동작 면에서 PM-OLED는 높은 전류로 스캐닝시간(scanning time) 동안만 발광을 하고, AM-OLED는 낮은 전류로 프레임 시간(frame time)동안 계속 발광 상태를 유지한다. 따라서, AM-OLED는 PM-OLED에 비해서 해상도가 좋고, 대면적 디스플레이 패널 구동이 유리하며, 전력 소모가 적다는 장점이 있다. 또한, 박막 트랜지스터(TFT)를 내장하여 각 소자를 개별적으로 제어할 수 있기 때문에 정교한 화면을 구현하기 쉽다.
본 실시예에서는 기능이 더욱 뛰어난 AM-OLED를 상정하여 설명하기로 한다. 도 3a 및 3b는 도 3a에 도시된 바와 같이, OLED는 기본적으로 애노드(130), 유기물층(120) 및 캐소드(110)로 구성되며, 유기물층(120)은 HIL(Hole Injection Layer, 정공주입층), HTL(Hole Transfer Layer, 정공수송층), EIL(Emission Material Layer, 전자주입층), ETL(Electron Transfer Layer, 전자수송층), EML(Electron Injection Layer, 발광층)을 포함한다.
유기물층(120)을 이루는 각 층에 대해 간략히 설명하면, HIL은 정공을 주입시키는 기능을 하며, CuPc 등의 물질을 이용한다. HTL은 주입된 정공을 이동시키는 기능을 하는 것으로 정공의 이동성(hole mobility)이 좋아야 한다. HTL로는 아릴라민(arylamine), TPD 등이 이용될 수 있다. EIL과 ETL은 전자의 주입과 수송을 위한 층이며, 주입된 전자와 정공은 EML에서 결합되어 발광한다. EML은 발광되는 색을 표현하는 소재로서, 유기물의 수명을 결정하는 호스트(host)와 색감과 효율을 결정하는 불순물(dopant)로 구성된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, OLED 패널은 TFT 기판(thin film transistor backplane, 140), 애노드(Anode, 양극, 130), 유기물층, 캐소드(Cathode, 음극, 110)으로 구성된다. 다양한 방식의 AM-OLED 패널이 있지만 그 중 RGB방식의 AM-OLED 패널은 하나의 픽셀이 삼원색(Red,Green,Blue)으로 구성되어 광의 색상을 결정한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, OLED 패널은 애노드(130)와 캐소드(110) 사이에 유기물층이 삽입되어, TFT가 온(On) 상태가 되면, 구동 전류가 애노드에 인가되어 정공이 주입되고 캐소드에서 전자가 주입되어, 유기물층으로 정공과 전자가 이동하여 서로 만나 광(L)이 생성된다.
위에서는 투명 디스플레이 패널을 AM-OLED 패널로 상정하여 설명했지만 이에 한정되지 않고 PM-OLED 패널 또는 그와 다른 방식의 패널로 구현될 수 있다.
다시 도 2a 및 2b를 참조하면, 위에서 설명한 투명 디스플레이(100)의 배면(사용자가 바라보는 방향을 기준으로)에는 블라인드 패널(200)이 구비된다. 즉, 도 3b의 TFT 기판(140)에 인접하게 블라인드 패널(200)이 위치할 수 있다.
블라인드 패널(200)은 광(L)의 투과도를 조절할 수 있는 복수의 셀을 포함할 수 있고, 이러한 복수의 셀은 어레이 형태로 배열될 수 있다. 그리고, 블라인드 패널(200)은 복수의 마이크로셔터 어레이로 구성될 수 있고, 이는 멤즈(MEMS) 기술을 이용해서 제조될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에 이용되는 블라인드 패널(200)을 도시한다. 블라인드 패널(200)은 선택적 구동이 가능한 마이크로셔터 어레이로 구현될 수 있다. 즉, 블라인드 패널은 M×N 어레이(M, N은 자연수)로 구성된 복수의 마이크로셔터를 포함할 수 있고, 각 마이크로셔터 셀(210)은 고정단을 중심으로 0∼90°사이에서서 회전함으로써, 광(L)의 선택적 투과와 투과도를 조절하게 된다. 한편, 마이크로셔터의 바디부가 금속 거울판으로 이루어진 경우, 마이크로셔터가 온상태가 되면 거울로 기능할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 컨트롤러(미도시)에 의하여 구동 어드레싱 방법에 따라 원하는 마이크로셔터 셀(210)만 선택적으로 투명/반사 상태를 스위칭할 수 있게 되며, 블라인드 패널(200)은 멤즈 기술을 이용하여 제조됨으로써 빠른 동작 속도와 뛰어난 명암비, 높은 개구율과 광대역의 반사특성을 갖게 된다.
블라인드 패널(200)은 공지된 기술을 이용하여 다양한 방식과 형태로 제조할 수 있다. 이해를 돕기 위하여 도 5a 및 5b를 참조하면서 블라인드 패널(200)을 구성하는 마이크로셔터 셀(210)의 구조와 동작을 간략히 설명한다.
도 5a는 본 발명에 따른 블라인드 패널(200)을 구성하는 마이크로셔터 셀(210)의 일 실시예를 도시한다.
도 5a에 도시된 마이크로셔터 셀(210)은 바디부(201)와 구동부(202)를 포함한다. 바디부(201)는 광을 반사하거나 차단하는 기능을 가진다. 구체적으로, 바디부(201)는 디스플레이 패널(100)로부터 방출되는 광을 반사하거나, 디스플레이 장치 외부로부터 유입되는 광을 차단할 수 있다.
구동부(202)는 상부층과 하부층으로 이루어질 수 있다. 상부층은 압축응력(compressive stress)을 갖도록 구성되며, 하부층은 인장응력(tensile stress)를 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 상부층의 열 팽창 계수는 하부층의 열 팽창 계수보다 큰 것이 바람직하다. 예를 들어, 상부층은 Au를 포함하고, 하부층은 SiO2를 포함하도록 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
상부층의 압축응력과 하부층의 인장응력에 의해, 구동부(202)는 상부 방향으로 휘어진 상태를 갖게 된다.
구동부(202)에 열이 발생하면 열 팽창이 이루어지게 되는데, 이때 상부층의 열 팽창 계수가 하부층의 열 팽창 계수보다 크므로, 상부층이 하부층보다 더 큰 길이 변화를 가지게 된다. 따라서 구동부(202)는 초기에 상부 방향으로 휘어져 있다가 열 팽창에 의해 펴지게 된다. 이와 같이 구동부(202)는 초기 상태에서 펴지는 방향으로 각 변위(angle displacement)를 갖는다. 이에 따라 구동부(202)는 바디부(201)를 0∼90°사이에서 위치 이동시킬 수 있게 된다.
컨트롤러(미도시)가 특정 마이크로셔터 셀(210)에 전류를 인가하면, 구동부(202)는 인가된 전류에 의해 열이 발생한다. 발생된 열은 구동부(202)의 열 팽창을 일으켜 구동부(202)를 펴지게 할 수 있다. 이러한 구동부(202)의 움직임에 의해 셔터부(201)의 위치가 이동하게 된다.
이후, 구동부(202)에 인가되는 전류가 차단되면, 구동부(202)에 가해진 열이 사라지게 된다. 이때, 열 팽창되었던 상부층과 하부층은 초기상태로 돌아가고자 하는 복원력을 가지게 된다. 이러한 복원력에 의해 결국 다시 원래의 초기상태로 돌아가게 된다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치의 컨트롤러는 각 마이크로셔터 셀(210)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 블라인드 패널(200)의 온·오프를 조절할 수 있다.
도 5b는 본 발명에 따른 블라인드 패널(200)을 구성하는 마이크로셔터 셀(210)의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 5b에 도시된 마이크로셔터 셀(210)은 바디부(201)와 구동부(202)를 포함한다.
컨트롤러(미도시)는 구동부(202)에 인가되는 전압을 조절하여 바디부(201)의 위치를 제어한다. 즉, 특정 마이크로셔터 셀(210)에 전압이 인가되면 구동부(202)는 고정단을 중심으로 바디부(201)를 회전시키며, 이와 같은 방식으로 모든 마이크로셔터 셀(210)을 개별적으로 조절하여 블라인드 패널(200)의 온·오프를 조절한다. 한편, 전압의 크기 등을 제어하면 바디부(201)의 회전 각도를 달리할 수 있고, 이에 따라 마이크로셔터 셀(210)의 투과도를 조절할 수 있게 된다.
도 5c는 본 발명에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 다른 실시예를 도시한다. 도 5c에 도시된 마이크로셔터 셀(210)은 바디부(201)와 구동부(202)를 포함한다.
구동부(202)는 바닥 전극(bottom electrode)으로부터 전압이 인가되지 않으면 오픈 상태(open state)(도 5c의 좌측 도면)에 놓이게 된다. 즉, 컨트롤러(미도시)가 마이크로셔터 셀(210)을 오프시킨 경우, 전압 인가가 이루어지지 않기 때문에, 마이크로셔터 셀(210)이 오픈 상태를 유지한다.
이때, 컨트롤러(미도시)가 구동부(202)의 바닥 전극을 통해 전압을 인가하면, 바디부(201)가 기판(203)에 접착되어 클로즈드 상태(closed state)(도 5c의 우측 도면)에 놓이게 된다. 더욱 구체적으로, 바디부(201)는 바닥 전극과 전자기적 상호작용을 하게 되어 전자기력에 의해 기판(203) 쪽으로 이동한다.
도 5d는 본 발명에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 실제적 구현례를 도시한다. 동작 방식은 도 5c와 동일하지만, 도 5d의 구현례에서는 바디부(202)에 접촉 방지 부재(202b)가 더 구비되어 있다. 접촉 방지 부재(202b)는 도전성 물질 또는 절연성 물질로 이루어질 수 있고, 전극을 향하는 방향으로 돌출되어, 바디부(201)가 바닥 전극, 절연층(미도시) 등에 접촉하는 것을 방지한다. 도 5d에서는 접촉 방지 부재(202b)가 'ㄷ'자 형태를 갖지만, 다른 실시예에서는 이와 다른 형태를 취할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서는 접촉 방지 부재(202b)가 생략된 형태로 구현될 수 있다.
도 5a 내지 5d에 도시된 마이크로셔터 셀(210)은 컨트롤러(미도시)에 의해 개별적으로, 선택적으로 제어된다. 다시 말해, 복수의 마이크로셔터 셀(210)이 전체적으로 동시에 온·오프될 수도 있지만, 각각의 마이크로셔터 셀(210)이 개별적으로 제어되어, 특정 영역 혹은 특정 패턴의 마이크로셔터 셀(210)만 온되거나 오프될 수 있다.
도 5a 내지 5d는 마이크로셔터 셀(210)을 구현하기 위한 일 실시예에 불과하고, 이와 다른 다양한 방식으로 마이크로셔터 셀(210)을 구현할 수 있음은 당업자에 자명할 것이다.
이하에서는 도 6a 내지 도 6f를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 형상에 대해 설명한다.
도 6a는 마이크로셔터 셀의 데드 영역(dead area)에 대해 도시한 도면이다. 도 6b는 셔터 부분과 구동 부분의 길이비에 따른 개구율을 나타낸 그래프이다.
도 6a를 참조하면, 마이크로셔터 셀(210)에 포함된 바디부(201)와 구동부(202)의 높이와 면적에 따라 데드 영역(dead area)(204)이 형성된다.
데드 영역(204)은 광을 완전히 반사하거나 차단하지 못하는 영역으로서, 데드 영역(204)의 면적을 줄일 필요가 있다.
마이크로셔터 셀(210)의 개구율은 바디부(201)와 구동부(202)의 높이의 길이비로 결정되는데, 도 6b를 참고하면, 바디부(201)와 구동부(202)의 높이의 길이비(length ratio)에 따라 개구율을 증가시키는데는 한계가 있다. 즉, 80% 이상의 개구율을 형성하기 위해서는 바디부(201)의 면적이 매우 넓어야 하는데, 바디부(201)가 지나치게 커지면 구동부(202)가 바디부(201)를 완전하게 지지하지 못할 수도 있다.
따라서, 개구율을 증가시키기 위해서는 바디부(201)와 구동부(202)의 두 파트의 높이의 길이비를 증가시키는 것 외에, 데드 영역(204)의 면적을 최대한 줄이는 것이 필요하다.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀(210)은 제1 바디부(211a)와 제2 바디부(211b)를 포함하는 바디부(211) 및 구동부(212)를 포함한다.
바디부(211)는 제1 방향(D1)으로 연장된 제1 바디부(211a)와, 제1 바디부(211a)로부터 제1 방향(D1)에 수직인 방향인 제2 방향(D2)으로 연장되어 돌출된 제2 바디부(211b)를 포함한다. 특히, 제2 방향(D2)은 구동부(212)가 연장되는 길이방향이다.
제2 바디부(211b)는 제1 바디부(211a)로부터 아래 방향으로 연장되어 돌출되며, 이는 구동부(212)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역을 최대한 커버하기 위한 구조이다.
도 6d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6d를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀(210)은 제1 바디부(221a)와 제2 바디부(221b)를 포함하는 바디부(221) 및 구동부(222)를 포함한다.
바디부(221)는 제1 방향(D1)으로 연장된 제1 바디부(221a)와, 제1 바디부(221a)로부터 제1 방향(D1)으로 더 연장되어 돌출된 제2 바디부(221b)를 포함한다. 이 때, 제2 바디부(221b)는 인접하는 다른 셀의 구동부(222)와 비오버랩(non-overlap)되도록 배치된다.
이는 바디부(221)가 구동부(222)보다 높이가 높기 때문에 발생하는 데드 영역(204)을 대칭적인 윙 구조(즉, 제2 바디부(221b)로 커버하는 구조이다. 도 6d와 같은 마이크로셔터 셀(210) 디자인을 통해, 90% 이상의 높은 개구율을 갖는 마이크로셔터 셀(210)을 포함하는 블라인드 패널(200)을 형성할 수 있다.
도 6e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6e를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀(210)은 바디부(231)와 구동부(232)를 포함한다.
바디부(231)는 육각형 구조(hexagonal structure)를 갖고, 구동부(232)는 바디부(231)의 육각형 구조의 꼭짓점 부분에 연결된다.
바디부(231)의 육각형 구조 형상에 따라, 전체적으로 어레이는 벌집 구조(honeycomb structure)로 형성될 수 있으며, 데드 영역(204)을 커버할 수 있는 하나의 실시예가 된다.
도 6f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6f를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀(210)은 제1 바디부(241a)와 제2 바디부(241b)를 포함하는 바디부(241) 및 구동부(242)를 포함한다.
바디부(241)는 제1 방향(D1)으로 연장된 제1 바디부(241a)와, 제1 바디부(241a)로부터 제1 방향(D1)에 수직인 방향인 제2 방향(D2)으로 연장되어 돌출된 제2 바디부(241b)를 포함한다. 이 때, 제2 바디부(241b)는 제1 바디부(241a)에서 구동부(242)가 연결된 위치에 대향(oppose)하는 위치에서 연장되어 돌출된다.
여기에서, 제2 방향(D2)은 구동부(242)가 연장되는 길이방향이다.
제2 바디부(241b)는 제1 바디부(241a)로부터 상방으로 연장되어 돌출되며, 이는 인접하는 다른 마이크로셔터 셀의 구동부(242)가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역을 최대한 커버하기 위한 구조이다.
도 6g 및 도 6h는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블라인드 패널을 구성하는 마이크로셔터 셀의 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6g 및 도 6h에 도시된 마이크로셔터 셀의 형상도 인접하는 다른 마이크로셔터 셀의 구동부가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역을 최대한 커버하기 위한 구조로서, 하나의 실시예로서 도시되어 있다.
이러한 구조를 응용하여, 다양한 방식으로 마이크로셔터 셀(210)을 구현할 수 있음은 당업자에 자명할 것이다.
다시 도 2a 및 2b를 참조하면, 위에서 설명한 방식으로 투명 디스플레이 패널(100) 및 블라인드 패널(200)의 온·오프가 제어될 수 있다.
투명 디스플레이 패널(100) 및 블라인드 패널(200)이 모두 오프 상태인 경우에는 투명 디스플레이 패널(100)도 광(L)을 그대로 투과하고, 블라인드 패널(200)도 광(L)을 그대로 투과하기 때문에, 도 2a와 같은 윈도우 모드(window mode)로 동작한다. 윈도우 모드란 투명 디스플레이 패널(100)과 블라인드 패널(200)이 모두 투명하기 때문에 유리창과 같이 투명한 상태로 동작하는 것을 의미한다.
한편, 투명 디스플레이 패널(100) 및 블라인드 패널(200)이 모두 온 상태인 경우에는 투명 디스플레이 패널(100)에서 자체적으로 광을 발광함으로써 정보를 표시한다. 이때, 블라인드 패널(200) 역시 온 상태이므로 밖에서 유입되는 광(L)은 차단하기 때문에, 투명 디스플레이 패널(100)이 디스플레이 장치로서 기능하는 것을 돕는다. 다시 말해, 도 2b의 상태에서 블라인드 패널(200)은 도 1a의 금속판(11)과 같은 역할을 하므로, 투명 디스플레이 모드(transparent display mode)로 동작한다. 투명 디스플레이 모드란 본 발명에 따른 디스플레이 장치가 OLED 패널을 이용한 디스플레이로서 동작하는 것을 의미한다.
또한, 블라인드 패널(200)에 구비된 마이크로셔터 셀(210)의 선택적 온·오프가 제어되면, 마이크로셔터 셀(210)이 온 상태에 있는 블라인드 패널(200) 영역에서만 후면광이 차단되므로, 해당 영역에서 디스플레이 패널(100)의 효율성 및 시인성을 향상시킬 수 있다. 마찬가지로, 블라인드 패널(200)에 구비된 마이크로셔터 셀(210)의 선택적 온·오프가 제어되면, 마이크로셔터 셀(210)이 온 상태에 있는 블라인드 패널(200) 영역만 거울로서 동작할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 블라인드 패널(200)을 구성하는 마이크로셔터 셀(210)을 이루는 바디부(201)의 파장에 따른 반사율을 나타내는 그래프이다. 도 7의 그래프에서 가로축은 파장(wavelength)을 의미하고, 세로축은 반사율(reflectance)을 의미한다. 바디부(201)는 Al, Ni, Pt 등의 금속판으로 이루어질 수 있고, 이에 따라 거울로 기능할 수 있으며, Al, Ni, Pt를 이용한 경우의 반사율이 도 7에 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal)과 달리 본 발명에 따른 블라인드 패널(200)이 파장에 대해 매우 유니폼한 반사 분포를 보이는 것을 알 수 있다. 이는 단일(single) 블라인드 패널(200)을 이용하여 자연광뿐만 아니라 RGB로 구현된 디스플레이 패널의 빛을 모두 반사할 수 있음을 의미한다.
도 8은 OLED 패널 뒤에 Al 금속판, Ni 금속판을 둔 경우와 아무것도 두지 않은 경우의 광효율을 비교한 그래프이다. 도 8을 참조하면, Al 금속판의 존재로 광효율이 약 133% 향상되었고, Ni 금속판의 존재로 광효율이 약 200% 향상된 것을 알 수 있다. 따라서, Al, Ni, Pt 등의 금속판으로 이루어진 블라인드 패널(200)을 이용하면, 광효율이 향상되어 OLED를 이용한 디스플레이 장치의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 9a 내지 9d는 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 다양한 동작 모드를 도시한다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 투명 디스플레이 패널(100), 투명 디스플레이 패널(100)에 인접하게 배치되고, 개별 구동이 가능한 복수의 마이크로셔터를 포함하는 블라인드 패널(200)을 포함한다. 그리고, 컨트롤러(미도시)는 투명 디스플레이 패널(100) 및 블라인드 패널(200)의 온·오프를 개별적으로 조절하여 동작 모드를 변경할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 블라인드 패널(200)에 구비된 복수의 마이크로셔터 셀(210)은 바디부(201) 및 구동부(202)를 포함하고, 구동부(202)는 0∼90°사이에서 바디부(201)의 위치를 조절할 수 있고, 복수의 마이크로셔터 셀(210)은 도 4에 도시된 바와 같이 M×N 어레이(M, N은 자연수)로 이루어진다. 한편, 블라인드 패널(200)의 온상태, 즉, 모든 마이크로셔터 셀(210)의 바디부(201)가 투명 디스플레이 패널(100)과 평행하게 위치된 상태에서 거울로 기능하고, 디스플레이 패널(100)로부터 방출된 광이 효율적으로 반사될 수 있도록, 상기 복수의 마이크로셔터 셀은 금속판으로 이루어질 수 있다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 다양한 모드로 동작할 수 있고, 그 동작 모드는 윈도우 모드, 투명 디스플레이 모드, 미러 모드 및 미러 디스플레이 모드 중 어느 하나를 포함한다.
도 9a는 본 발명에 따른 디스플레이 장치가 윈도우 모드로 동작하는 상태를 도시한다. 도 9a에서 디스플레이 패널(100)과 블라인드 패널(200)은 모두 오프 상태이다. 디스플레이 패널(100)은 오프 상태이기 때문에 아무런 정보도 디스플레이하지 않고, 빛을 발하지도 않는다. 따라서, 투명한 패널로 존재한다. 블라인드 패널(200) 역시 오프 상태이기 때문에, 즉 모든 마이크로셔터 셀(210)이 디스플레이 패널(100)에 대해 수직인 방향으로 정렬되어 있기 때문에 투명한 패널로 존재한다. 결국, 윈도우 모드 상태의 디스플레이 장치는 창문과 같은 투명한 패널에 불과하며, 사용자는 윈도우 모드의 디스플레이 장치 뒤에 존재하는 물체를 보거나, 그 뒤에 펼쳐진 경치를 감상할 수 있게 된다.
도 9b는 본 발명에 따른 디스플레이 장치가 투명 디스플레이 모드로 동작하는 상태를 도시한다. 도 9b에서 디스플레이 패널(100)은 온 상태인 반면, 블라인드 패널(200)은 오프 상태이다. 디스플레이 패널(100)은 온 상태이기 때문에 자체적으로 발광하면서 정보를 표시한다. 다만, 블라인드 패널(200)은 오프 상태이므로 투명한 패널로 존재한다. 도 8b의 실시예에 따른 투명 디스플레이 모드에서 사용자는 디스플레이 장치 뒤의 배경을 보면서 디스플레이 패널(100)에 표시된 정보를 볼 수 있다.
한편, 도 9b의 경우, 블라인드 패널(200)의 마이크로셔터 셀(210) 모두가 오프 상태에 있을 수도 있지만, 특정 마이크로셔터 셀(210)만 오프 상태에 있을 수도 있다. 바꿔 말하면, 블라인드 패널(200)의 선택적 구동을 통해, 일부 영역은 마이크로셔터 셀(210)의 온 상태를 유지하고, 다른 영역은 마이크로셔터 셀(210)의 오프 상태를 유지하도록 제어될 수 있다.
이 경우, 마이크로셔터 셀(210)이 온 상태를 유지하고 있는 영역은 후면광을 차단하고, 해당 영역만 디스플레이 패널(100)의 효율성 및 시인성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 9c는 본 발명에 따른 디스플레이 장치가 미러 모드로 동작하는 상태를 도시한다. 도 9c에서 디스플레이 패널(100)은 오프 상태이지만 블라인드 패널(200)은 온 상태이다. 디스플레이 패널(100)은 오프 상태이기 때문에 아무런 정보도 디스플레이하지 않고, 빛을 발하지도 않는다. 따라서, 투명한 패널로 존재한다. 다만, 블라인드 패널(200)은 온 상태이기 때문에, 즉 모든 마이크로셔터 셀(210)이 디스플레이 패널(100)에 대해 평행한 방향으로 정렬되어 있기 때문에 하나의 금속판으로 존재한다. 따라서, 블라인드 패널(200)은 거울로 동작할 수 있고, 사용자는 미러 모드의 디스플레이 장치에 비친 자신의 모습을 볼 수 있게 된다.
한편, 블라인드 패널(200)의 일부 영역에 포함된 마이크로셔터 셀(210)만 온 상태를 유지할 수도 있다. 그 경우, 상기 일부 영역만 거울로 동작시킬 수 있게 된다.
도 9d는 본 발명에 따른 디스플레이 장치가 미러 디스플레이 모드로 동작하는 상태를 도시한다. 도 9d에서 디스플레이 패널(100)과 블라인드 패널(200)은 모두 온 상태이다. 디스플레이 패널(100)은 온 상태이기 때문에 스스로 발광하며 정보를 표시한다. 이와 함께, 블라인드 패널(200) 역시 온 상태이기 때문에, 거울의 기능을 갖는다. 결국, 사용자는 블라인드 패널(200)에 비친 자신의 모습을 보는 동시에 투명 디스플레이 패널(200)에 디스플레이된 정보를 확인할 수 있게 된다.
한편, 도 9d의 경우, 블라인드 패널(200)의 마이크로셔터 셀(210) 모두가 온 상태에 있을 수도 있지만, 특정 마이크로셔터 셀(210)만 온 상태를 유지할 수도 있다. 바꿔 말하면, 블라인드 패널(200)의 선택적 구동을 통해, 일부 영역은 마이크로셔터 셀(210)의 온 상태를 유지하고, 다른 영역은 마이크로셔터 셀(210)의 오프 상태를 유지함으로써, 마이크로셔터 셀(210)이 온 상태를 유지하고 있는 영역에서만 후면광을 차단하여 디스플레이 패널(100)의 효율을 높일 수 있다. 결국, 디스플레이 패널(100)의 특정 영역에 해당하는 블라인드 패널(200)의 영역을 선택하여 온·오프를 제어함으로써, 선택된 영역만 효율성 및 시인성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 디스플레이 장치는 OLED를 이용한 투명 디스플레이 장치로서 외부 환경의 제약 없이 동작할 수 있을 뿐만 아니라 디스플레이 기능 외의 다양한 모드의 동작이 가능하다.
또한, 이상에서 실시예를 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, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 투명 디스플레이 패널
200: 블라인드 패널
210: 마이크로셔터 셀
201: 마이크로셔터 셀의 바디부
202: 마이크로셔터 셀의 구동부

Claims (14)

  1. 투명 디스플레이 패널;
    상기 투명 디스플레이 패널에 인접하게 배치되고, 개별 구동이 가능한 복수의 셀을 포함하는 블라인드 패널; 및
    상기 투명 디스플레이 패널의 온·오프 및 상기 블라인드 패널에 포함된 상기 셀의 선택적 구동을 통하여 동작 모드를 변경하는 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 셀은,
    광을 반사하거나 차단하는 바디부와 0∼90°사이에서 상기 바디부의 위치를 제어하는 구동부를 포함하며,
    상기 바디부는 제1 방향으로 연장된 제1 바디부와, 상기 제1 바디부로부터 상기 제1 방향에 수직인 방향인 제2 방향으로 연장되어 돌출된 제2 바디부를 포함하고,
    상기 제2 방향은 상기 구동부가 연장되는 길이방향이며,
    상기 제2 바디부의 상기 제2 방향으로의 연장으로 상기 제2 바디부는 돌출구조를 형성하며, 상기 돌출구조에 의해 상기 구동부가 형성된 영역을 제외한 나머지 영역을 커버하는,
    디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 투명 디스플레이 패널;
    상기 투명 디스플레이 패널에 인접하게 배치되고, 개별 구동이 가능한 복수의 셀을 포함하는 블라인드 패널; 및
    상기 투명 디스플레이 패널의 온·오프 및 상기 블라인드 패널에 포함된 상기 셀의 선택적 구동을 통하여 동작 모드를 변경하는 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 셀은,
    광을 반사하거나 차단하는 바디부와 0∼90°사이에서 상기 바디부의 위치를 제어하는 구동부를 포함하며,
    상기 바디부는 제1 방향으로 연장된 제1 바디부와, 상기 제1 바디부로부터 상기 제1 방향으로 더 연장되어 돌출된 제2 바디부를 포함하고,
    상기 제2 바디부는 인접하는 다른 셀의 구동부와 비오버랩(non-overlap)되는, 디스플레이 장치.
  5. 투명 디스플레이 패널;
    상기 투명 디스플레이 패널에 인접하게 배치되고, 개별 구동이 가능한 복수의 셀을 포함하는 블라인드 패널; 및
    상기 투명 디스플레이 패널의 온·오프 및 상기 블라인드 패널에 포함된 상기 셀의 선택적 구동을 통하여 동작 모드를 변경하는 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 셀은,
    광을 반사하거나 차단하는 바디부와 0∼90°사이에서 상기 바디부의 위치를 제어하는 구동부를 포함하며,
    상기 바디부는 육각형 구조(hexagonal structure)를 갖고,
    상기 구동부는 상기 육각형 구조의 꼭짓점 부분에 연결된, 디스플레이 장치.
  6. 투명 디스플레이 패널;
    상기 투명 디스플레이 패널에 인접하게 배치되고, 개별 구동이 가능한 복수의 셀을 포함하는 블라인드 패널; 및
    상기 투명 디스플레이 패널의 온·오프 및 상기 블라인드 패널에 포함된 상기 셀의 선택적 구동을 통하여 동작 모드를 변경하는 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 셀은,
    광을 반사하거나 차단하는 바디부와 0∼90°사이에서 상기 바디부의 위치를 제어하는 구동부를 포함하며,
    상기 바디부는 제1 방향으로 연장된 제1 바디부와, 상기 제1 바디부로부터 상기 제1 방향에 수직인 방향인 제2 방향으로 연장되어 돌출된 제2 바디부를 포함하고,
    상기 제2 바디부는 상기 제1 바디부에서 상기 구동부가 연결된 위치에 대향(oppose)하는 위치에서 연장되어 돌출된, 디스플레이 장치.
  7. 제 1항, 제 4항, 제 5항 및 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 셀은 M×N 어레이(M, N은 자연수)로 이루어지는 디스플레이 장치.
  8. 제 1항, 제 4항, 제 5항 및 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 셀의 바디부는 금속판으로 이루어진 디스플레이 장치.
  9. 제 1항, 제 4항, 제 5항 및 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 디스플레이 패널은 캐소드층, 유기물층, 애노드층 및 TFT 기판을 포함하는 OLED 패널이고, 상기 블라인드 패널은 상기 TFT 기판에 인접하게 배치되는 디스플레이 장치.
  10. 제 1항, 제 4항, 제 5항 및 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 모드는 윈도우 모드, 투명 디스플레이 모드, 미러 모드 및 미러 디스플레이 모드 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 투명 디스플레이 패널을 오프(off)시키고 상기 블라인드 패널의 상기 복수의 셀의 일부 또는 전부를 오프시켜, 상기 윈도우 모드로 동작시키는 디스플레이 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 투명 디스플레이 패널을 온(on)시키고 상기 블라인드 패널의 상기 복수의 셀의 일부 또는 전부를 오프시켜, 상기 투명 디스플레이 모드로 동작시키는 디스플레이 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 투명 디스플레이 패널을 오프시키고 상기 블라인드 패널의 상기 복수의 셀의 일부 또는 전부를 온시켜, 상기 미러 모드로 동작시키는 디스플레이 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 투명 디스플레이 패널을 온시키고 상기 블라인드 패널의 상기 복수의 셀의 일부 또는 전부를 온시켜, 상기 미러 디스플레이 모드로 동작시키는 디스플레이 장치.
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