KR20150074803A - 도광패널 및 이를 포함하는 투명 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명 디스플레이를 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 영상과 배면에 배치된 객체를 동시에 표시할 수 있는 투명 디스플레이에서, 이의 투명도를 향상시키면서도 저소비전력 특성을 갖는 도광패널 및 이를 포함하는 투명 디스플레이에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래 광 조절 패턴이 형성되는 도광판을 대체하여, 도광부재와 광 투과율을 제어할 수 있는 고분자 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystals)을 포함하는 도광패널을 구비하여 광 투과율을 조절함으로서 투명 디스플레이가 설치되는 곳에 별도의 구비되는 조명부를 생략할 수 있어, 디스플레이의 이미지에 대한 휘도 및 배면 객체에 대한 시인성을 개선하고, 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

도광패널 및 이를 포함하는 투명 디스플레이{LIGHT GUIDE PANEL AND TRANSPARENT DISPLAY}
본 발명은 투명 디스플레이에 관한 것으로, 영상과 배면에 배치된 객체를 동시에 표시할 수 있는 투명 디스플레이에서 이의 투명도를 향상시키면서도 저소비전력 특성을 갖는 도광패널 및 이를 포함하는 투명 디스플레이에 관한 것이다.
평판 표시장치(FPD; Flat Panel Display)는 종래의 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT) 표시장치를 대체하여 데스크탑 컴퓨터의 모니터 뿐만 아니라, 노트북 컴퓨터, PDA 등의 휴대용 컴퓨터나 휴대 전화 단말기 등의 소형 경량화된 시스템을 구현하는데 필수적인 표시장치이다. 현재 상용화된 평판 표시장치로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기전계발광장치{Organic Light Emitting Diode, OLED) 등이 있으며 특히, 이중 액정표시장치는 우수한 시인성, 용이한 박막화, 저전력 및 저발열 등의 장점에 따라 모바일기기, 컴퓨터의 모니터 및 HDTV 등에 이용되는 표시장치로서 각광받고 있다.
특히, 액정표시장치는 대향하는 두 개의 투명기판 상에 격자형을 이루도록 배열된 전극 배선들과 이 사이에 액정이 개재된 액정패널 및 이에 빛을 제공하는 광원으로 이루어지는 평판표시장치로서, 빛을 선택적으로 반사 또는 투과하는 특성을 가짐으로서 투명 디스플레이를 구현하는 데 유리하다.
그러나, 액정표시장치는 스스로 빛을 발광하지 못하여 별도의 백라이트 유닛이 구비되어야 하며, 이는 광 효율을 향상시키기 위한 하나 이상의 광학부재를 포함하게 된다. 이러한 광학부재로는 도광판, 반사판, 확산시트 및 프리즘 시트 등으로 이루어져 있다.
여기서, 확산시트 및 프리즘 시트는 액정패널의 액정이 구동될 때 광을 산란시켜 액정패널의 전 영역에 고르게 분포시키고 직전성을 향상시켜 화상의 휘도를 높이는 역할을 하게 된다.
그러나, 상기 광학부재를 투명 디스플레이에 적용시에는 반사판은 배면의 객체를 가리게 되고, 확산시트는 투명도를 저하시켜 배면의 객체의 시인도를 떨어뜨리며, 프리즘 시트는 배면의 상을 왜곡시키게 되어 결국 도광판을 제외한 나머지 광학시트는 생략하여 투명 디스플레이를 구성하게 된다.
이에 따라, 종래의 투명 디스플레이에는 도광판으로부터 출사된 빛의 경로를 조절할 수 있는 별도의 광학부재가 누락되어 있으며, 이에 따라 투명 디스플레이가 표시하는 이미지의 휘도가 매우 낮아 이미지에 대한 시인도가 저하되는 문제점이 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 현재에는 투명 디스플레이가 설치되는 곳에 별도의 외부 조명부를 더 구비하여 그 휘도저하 문제를 해결하고 있다.
도 1은 종래 투명 디스플레이의 설치형태를 예시한 도면이다. 도 1a에 도시한 바와 같이, 종래의 투명 디스플레이(10)는 배면에 위치한 객체(obj)와 화면상의 이미지(img)를 동시에 표시하는 데 이용되며, 전시하고자 하는 대상물인 객체(obj)가 실장되는 쇼케이스(scase)의 전면으로 설치된다. 쇼케이스(scase)의 일측에는 투명 디스플레이(10)와는 별도의 조명부(20)가 더 설치된다.
이러한 조명부(20)가 구비됨에 따라, 그의 구동을 위한 소비전력이 매우 높으며, 쇼케이스(scase)의 슬림화를 어렵게 할 뿐만 아니라, 쇼케이스의 제조비용 상승의 원인이 된다.
또한, 투명 디스플레이(10)는 투명도에 영향을 주는 광학부재를 생략했다 하더라도, 도광판상에 형성되는 광 조절패턴에 의해 그 자체의 광 투과율이 낮은 편이며, 이미지(img)를 표시하는 동안 투명 디스플레이의 패널 투과율은 약 5% ~ 8% 정도로서 기본적으로 투명 디스플레이의 배면의 객체(obj)의 시인성이 매우 낮다는 한계가 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광학부재가 생략된 액정패널로 이루어지는 투명 디스플레이의 이미지에 대한 휘도 및 배면 객체에 대한 시인성을 개선한 도광패널 및 이를 포함하는 투명 디스플레이를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명 디스플레이는, 이미지 또는 배면의 객체 중, 적어도 하나를 표시하는 액정패널; 광원과, 상기 액정패널의 배면에 배치되며 블록단위로 배면으로부터 입사되는 빛을 통과 또는 산란시키는 도광패널을 포함하는 백라이트 유닛; 및 상기 액정패널 및 도광패널을 고정하는 기구 구조물을 포함한다.
또한, 전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투명 디스플레이는, 복수의 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차형성되고, 교차지점에 화소가 형성되는 액정패널; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 상기 화소에 신호를 제공하는 게이트 및 데이터 구동부; 상기 액정패널의 배면에 배치되며, 복수의 제1 및 제2 신호배선이 교차형성되고, 교차지점에 블록이 형성되는 도광패널; 상기 제1 및 제2 신호배선과 연결되어 상기 블록의 온/오프를 제어하는 도광패널 구동부; 및 상기 게이트, 데이터 및 도광패널 구동부를 제어하는 타이밍 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 도광패널 및 이를 포함하는 투명 디스플레이는 종래 광 조절 패턴이 형성되는 도광판을 대체하여, 도광부재와 광 투과율을 제어할 수 있는 고분자 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystals)을 포함하는 도광패널을 구비하여 광 투과율을 조절함으로서 투명 디스플레이가 설치되는 곳에 별도의 구비되는 조명부를 생략할 수 있어, 디스플레이의 이미지에 대한 휘도 및 배면 객체에 대한 시인성을 개선하고, 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 투명 디스플레이의 설치형태를 예시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 도광패널 및 이를 포함하는 투명 디스플레이의 구조를 분해사시도 및 단면도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광패널에 포함된 PDLC층의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 PDLC 층의 상태별 투명 디스플레이를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투명 디스플레이의 상태에 따른 빛의 경로를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 투명디스플레이에서 PDLC부의 다양한 배치형태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 투명 디스플레이의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도광패널의 구동방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도광패널 및 이를 포함하는 투명 디스플레이를 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 도광패널 및 이를 포함하는 투명 디스플레이의 구조를 분해사시도 및 단면도로 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 도광패널을 포함하는 투명 디스플레이는, 이미지 또는 배면의 객체 중, 적어도 하나를 표시하는 액정패널(100)과, 광원(121)과, 상기 액정패널의 배면에 배치되며 블록단위로 배면으로부터 입사되는 빛을 통과 또는 산란시키는 도광패널(127)을 포함하는 백라이트 유닛(120)과, 상기 액정패널(100) 및 도광패널(127)을 고정하는 기구 구조물(130)을 포함한다.
액정패널(100)은, 어레이 기판(101) 및 컬러필터 기판(102)이 소정거리 이격되어 합착되고, 그 사이에 개재되는 액정층(미도시)으로 이루어진다. 또한, 어레이 기판(101)의 일측으로는 구동IC(미도시)가 실장된 메인회로기판(105)이 연결되어, 그로부터 제어 및 영상신호가 액정패널(100)의 화소에 인가함에 따라 이미지(image)를 표시한다.
액정패널(100)을 구성하는 어레이 기판(101)에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터와 각종 신호배선 및 전극이 형성된다. 컬러필터 기판(102)은 RGB색상을 표시하기 위한 컬러필터기판으로서 컬러필터층과 블랙매트릭스(BM)가 형성된다. 메인회로기판(105)에는 전술한 박막트랜지스터를 구동하기 위한 게이트 신호를 제공하는 게이트 구동부와, 박막트랜지스터와 연결되며, 대향하는 두 전극에 데이터신호를 제공하는 데이터구동부 중 적어도 하나가 실장될 수 있다.
이러한 어레이 기판 및 컬러필터 기판(101, 102)은, 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)에 의해 서로 대향하며 소정거리 이격되어 합착됨으로서 액정패널(100)을 구성하게 된다. 또한, 합착된 어레이 기판 및 컬러필터 기판(101, 102)의 외측면에는 입사 및 출력되는 빛을 선편광하는 두 편광판(108)이 부착된다. 액정패널(100)의 배면으로는 백라이트 유닛(120)이 구비된다.
백라이트 유닛(120)은, 상기 액정패널(100)의 하부 측면에 배치되어 빛을 방출하는 복수의 LED(121)와, LED(121)가 본딩되는 램프기판(122)과, 액정패널(100)의 하부에 배치되어 LED(121)에서 방출하는 빛을 가이드하여 액정패널(100)에 공급하는 도광패널(127)을 포함한다.
여기서, LED(121)로는 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 각각의 단색광을 발광하는 3개의 발광 다이오드 소자(Light Emitting Diode) 또는 백색광을 발광하는 하나의 LED가 사용될 수 있다.
단색광을 각각 발광하는 LED가 사용되는 경우, 적, 녹, 청의 단색광 LED를 교대로 일정한 간격으로 배치하여 이로부터 발광하는 단색광을 백색광으로 혼합한 후 액정패널(100)로 공급하며, 백색광을 발광하는 LED를 사용하는 경우 복수의 LED 를 일정 간격으로 배치하여 백색광을 액정패널(100)로 공급한다.
또한, LED(121)는 금속 또는 PCB기판으로 이루어진 램프기판(122)에 본딩된다. 램프기판(122)은 도광패널(127)의 입사면을 따라 배치되며, 램프하우징(125)의 내부에 실장된다. 이러한 램프하우징(125)은 LED(121)에서 방출되는 빛을 도광패널(127)의 방향으로 반사하는 금속재질로 구성되어 빛의 입사효율을 증가시킨다. 이를 통해, 램프기판(122)에 본딩된 LED(121)는 구동시 직접 도광패널(127)의 측면으로 빛을 입사시킨다.
또한, 도광패널(127)은 LED(121)로부터 방출되는 빛을 액정패널(100)로 인도하여 액정패널(100)이 구현하는 이미지의 휘도를 높일 뿐만 아니라, 투명디스플레이의 배면에 위치한 객체의 시인성도 동시에 높이는 역할을 한다. 이를 위해, 도광패널(127)은, 입사되는 빛을 가이드 하여 출광시키는 도광부(1271)과, 상기 도광부(1271)의 전면 또는 배면 중, 적어도 하나에 구비되어 빛을 조절하는 PDLC부(1272)를 포함한다. 도광부(1271)는 종래의 도광판과 대응되는 구조로서, 일측에 구비되는 LED(131)로부터 입사되는 빛을 가이드 하여 상부 전 영역에 고르게 출광되도록 한다.
그리고, 도광부(1271)의 전면 또는 배면 중, 적어도 하나의 면에는 PDLC부(1272)가 구비된다. 도면에서는 PDLC부(1272)가 도광부(1271)의 전면에 위치하는 일 예를 나타내고 있다.
PDLC부(1272)는 두 투명 기판이 소정거리 이격되어 합착되고, 그 사이에 개재되는 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystals)층으로 구성된다. 이러한 PDLC부(1272)는 액정패널(100)의 배면과 대응되며 소정개로 분할된 블록단위로 구동하며, 구동모드에 따라 각 블록별로 불투명 또는 투명상태가 되어 도광부(1271)로부터 입사되는 빛을 산란 또는 통과시킴으로서, 이미지의 휘도를 높이거나 또는 투명 디스플레이 배면에 위치하는 객체의 시인성을 높이도록 구동된다.
상기의 구동은 고분자분산형액정(PDLC) 특성에 기인한 것으로, PDLC 층은 고분자 물질내에 Droplet 형태로 분산된 액정이 전계인가에 따라 그 상태가 전환되며, 이에 PDLC부(1272)는 도광부(1271)상에서 확산판과 같이 동작하거나 또는 투명층으로 동작하게 된다. 이러한 PDLC 부(1272)의 상세한 구조는 후술한다.
기구 구조물(130)은 액정패널(100)이 안착되는 가이드 패널(131)과, 도광패널(127)의 배면을 지지하는 커버버텀(133)과, 액정패널(100)의 상부 측면을 테두리하는 탑 케이스(135)를 포함한다.
가이드 패널(131)은 액정패널(100)의 하부를 지지하고, 투명 디스플레이의 각 측단 외관을 이루는 것으로, 소정의 접착수단(미도시)를 통해 내측면에 형성된 돌출부에 액정패널(100)이 안착된다. 그리고, 가이드 패널(131)의 내측으로는 도광패널(127)이 배치되어 이를 테두리하게 된다. 이러한 가이드 패널(160)은 통상적으로 빛의 반사특성을 고려하여 흰색의 합성수지를 이용하여 사출성형방식(Injection Molding)으로 제작된다. 하부 및 상부로는 커버버텀(133) 및 탑 케이스(135)가 기계적으로 결합되어 하나의 단위 표시장치로 모듈화 된다.
커버버텀(133)은 가이드 패널(131)내에 배치되는 도광패널(127)이 바닥면에 실장되어 투명 디스플레이의 배면을 지지하는 것으로서, 일반적인 액정표시장치와는 달리 반사판 등이 생략되어 있으며, 바닥면은 중앙이 개구되어 있어서 도광패널(127)의 배면이 외부로 노출되게 된다. 또한, 커버버텀(133)의 내측으로는 LED 및 LED가 실장된 램프기판이 배치되어 있다.
탑 케이스(135)는 액정패널(100)의 각 모서리를 테두리하여 그 전면에서 화상이 구현되지 않는 부분을 가리게 되며, 차광테입(119)에 의해 부착되어 고정된다. 이는 탑 케이스(135)를 고정하는 역할 뿐 만 아니라, 액정패널(100)의 측단을 통해 빛이 새어나가는 것을 방지하는 역할도 하게 된다.
또한, 도시하지는 않았지만 탑 케이스(135)와 가이드 패널(131) 및 커버버텀(133)은 보다 안정적인 결합을 위해 나사 등의 고정부재를 통해 체결될 수 있다. 이러한 구조에 따라 투명 디스플레이는 하나의 단위모듈로서 그 기능을 수행하게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 도광패널에 구비되는 PDLC층의 동작원리를 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도광패널에 포함된 PDLC층의 동작원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 PDLC 층의 상태별 투명 디스플레이를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, PDLC층은 대향하는 두 전극상에 고분자 물질층이 개재되고, 고분자 물질층(P1)에 액정(LC)이 Droplet(D1) 형태로 분산되어 있다. 여기서, Droplet(D1)의 크기는 약 0.1 ㎛ 에서 10 ㎛ 사이로 형성된다.
여기서, 고분자 물질층(P1)의 빛 굴절율(nP)와, 두 전극사이에 전압(V)이 인가되지 않아 전계가 형성되지 않는 상태에서는 액정(LC)이 방향성 없이 나열된 상태 그대로이고, 이에 따라 Droplet(D1)의 빛 굴절율(noff)은 서로 다른 값을 가지게 된다(nP ≠ noff). 따라서, 일 방향에서 입사되는 빛(Li)는 PDLC층 내부에서 산란되어 불투명 상태가 된다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 도광패널이 불투명 상태가 되어 투명 디스플레이의 배면에 위치한 배경이 시인되지 않게 된다.
그리고, 두 전극 사이에 전압(V)이 인가되어 전계가 형성된 경우에는 액정(LC)이 일정한 방향성을 갖고 나열되며, 이때의 Droplet(D1)의 빛 굴절율(non)은 고분자 물질층(P1)의 빛 굴절율(nP)과 동일하게 된다(nP ≠ noff). 따라서, 일 방향에서 입사되는 빛(Li)는 PDLC층 내부를 그대로 통과하여 진행방향으로 그대로 출광상태가 된다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 도광패널이 투명상태가 되고 투명 디스플레이의 배면에 위치한 배경의 시인성이 향상된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 투명 디스플레이에서 구동상태별 빛의 경로를 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 투명 디스플레이의 상태에 따른 빛의 경로를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 도광패널을 포함하는 투명 디스플레이는 종래 일반적인 도광판을 구비하는 투명 디스플레이(a)와 대비하여 볼 때, LED(12)에서 출광된 빛이 도광판(27)에 의해 가이드 되어 상부의 액정패널(10)로 진행하게 되는 데, 여기서 도광판(27)을 통해 출광된 빛은 도광판(27)상에 형성된 산란패턴(27a)에 의해 액정패널(10)과 수직한 방향으로 입사되는 빛의 양이 적으며, 대부분은 도광판(27)과 나란한 방향으로 출광된다. 따라서, 편광판(18) 및 하부기판을 통과하여 이미지에 대한 투과율을 갖는 액정층(13)에 입사된 빛 또한 나란한 방향이며, 결국 화면으로 출광되는 빛(L4)은 휘도가 떨어지게 된다. 또한, 투명 디스플레이의 배면에 위치한 객체도 산란패턴(27a)에 의해 시인성이 낮다는 한계가 있다.
이와 대비하여, 본 발명의 실시예에 따른 투명 디스플레이는, 먼저 화면상에 이미지가 표시되는 경우, LED(121)로부터 출광된 빛이 도광부(1271)을 거쳐 PDLC 부(1271)에 입사되며, 이때 PDLC부(1272)가 턴-오프 상태이면 불투명 상태로서 입사된 빛이 산란되어 도광부(1271)와 나란한 방향의 빛(L2) 뿐만 아니라 수직한 방향의 빛(L3)도 함께 액정패널(100)에 입사되게 된다. 따라서, 이미지를 표시하고 있는 액정층(103)에는 두 빛(L2, L3)이 모두 입사되어 화면으로 출력되는 빛(L4)의 휘도는 종래 대비 증가되고, 이미지가 뚜렷해지게 된다. 이때, 투명디스플레이의 배면에 배치된 객체는 PDLC부(1272)가 불투명해짐에 따라 시인되지 않게 된다.
또한, 화면상에 이미지가 표시되지 않는 경우, LED(121)은 턴-오프 되고, PDLC부(1272)가 턴-온 상태이면 투명 상태로서 배면으로부터 입사되는 빛(L1)이 최소한의 손실로 그대로 도광부(1271), PDLC부(1272) 및 액정층(103)을 지나 화면으로 출력되게 되며, 결국 투명 디스플레이의 배면에 배치된 객체의 시인성이 높아지게 된다. 이는 도광부(1271)에 별도의 산란패턴이 형성되지 않아 종래보다 객체의 시인성이 더욱 개선되기 때문이다.
한편, 전술한 실시예에서는 투명디스플레이가 이미지 또는 배경 중, 어느 하나만을 강조하여 출력하는 구동방식에 관한 것이나, PDLC부(1272)를 소정의 블록으로 분할하고, 각 블록을 별도의 상태를 갖도록 제어함으로서, 이미지의 휘도와 배경의 시인성을 동시에 향상시킬 수도 있다.
또한, 상기의 실시예에서는 도광부(1271)의 상부면에 PDLC부(1272)가 구비되는 일 예를 설명하였으나, 설계자의 의도에 따라 PDLC부의 위치는 변경될 수 있다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 투명디스플레이에서 PDLC부의 다양한 배치형태를 나타낸 도면으로서, 도 6을 참조하면, 먼저 상기의 실시예와 같이, 하부에서부터 상부로 도광패널의 도광부(1271)와 PDLC부(1272)와 액정패널(100)이 순차적으로 적층되는 구조(a) 또는, 하부에서부터 상부로 도광패널의 PDLC부(1272)와 도광부(1271), 그리고 액정패널(100)이 순차적으로 적층되는 구조(b)가 적용될 수 있다.
뿐만 아니라, 도광부(1271)을 중심으로 두 개의 PDLC부(1272,1273)가 상부 및 하부에 배치되는 구조 또한 적용가능하다.
한편, 본 발명의 투명 디스플레이는 도광패널이 불투명 상태 및 투명상태로의 전환이 가능한 것으로서, 이를 위한 제어수단이 더 구비되어야 하며, 이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 투명 디스플레이의 구동부 구조 및 이를 통한 구동방법에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 투명 디스플레이의 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 도광패널을 포함하는 투명 디스플레이는, 복수의 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)이 교차형성되고, 교차지점에 화소(PX)가 형성되는 액정패널(200)과, 상기 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)과 연결되어 상기 화소(PX)에 신호를 제공하는 게이트 및 데이터 구동부(210, 220)과, 상기 액정패널(200)의 배면에 배치되며, 복수의 제1 및 제2 신호배선(XL, YL)이 교차형성되고, 교차지점에 블록이 형성되는 도광패널(230)과, 상기 제1 및 제2 신호배선(XL, YL)과 연결되어 상기 블록의 온/오프를 제어하는 도광패널 구동부(240)와, 상기 게이트, 데이터 구동부 및 도광패널 제어부(210, 220, 240)를 제어하는 타이밍 제어부(250)를 포함한다.
액정패널(200)은 투명기판 상에 다수의 게이트 배선(GL)과 다수의 데이터 라인(DL)이 매트릭스 형태로 교차 형성된다. 게이트 배선(GL)은 게이트 구동부(210)에 연결되고, 데이터 배선(DL)은 데이터 구동부(220)에 연결되어 있으며 각 화소(PX)에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 구비된다.
또한, 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극은 게이트 배선(GL)에 연결되고, 소스 전극은 데이터 라인(DL)에 연결된다. 그리고 박막트랜지스터(T)의 드레인전극은 액정캐패시터(CLC)의 화소전극에 연결됨으로서 하나의 화소(PX)가 정의된다.
이러한 구조에 따라, 액정패널(200)은 게이트 배선(GL)으로 입력되는 신호에 대응하여 박막트랜지스터(T)가 도통되고, 화소에 영상에 대응하는 양극성 또는 음극성의 데이터전압이 액정캐패시터(CLC)에 충전됨으로서 영상을 구현한다.
게이트 구동부(210)는 타이밍 제어부(250)로부터 입력되는 게이트 제어신호(GCS)에 대응하여 액정패널(200)상에 배열된 박막트랜지스터(T)의 턴-온 오프(turn on/off)를 제어한다. 게이트 구동부(210)의 출력단은 액정패널(200)의 게이트 배선(GL)과 접속되어 있으며, 이를 통해 게이트 구동전압을 출력하여 1 수평라인씩 순차적으로 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)를 턴-온함로써 데이터 구동부(220)로부터 액정패널(200)로 출력되는 데이터전압이 각 스위칭 소자(T)들에 접속된 화소(PX)들로 인가되도록 한다.
데이터 구동부(220)는 타이밍 제어부(250)로부터 입력되는 데이터 제어신호(DCS)에 대응하여 입력되는 디지털형태의 영상신호(RGB)를 정렬하고, 기준전압에 따라 아날로그 형태로 양극성 또는 음극성을 갖는 데이터전압으로 변환한다. 데이터전압은 하나의 수평라인씩 래치되어 모든 데이터 배선(DL)을 통해 동시에 액정패널(200)에 입력되며, 이웃한 데이터라인(DL)은 도트 인버전 구동을 위해 서로 다른 극성의 데이터전압을 출력한다.
도광패널(230)은 액정패널(200)의 배면으로 배치되며, 복수의 제1 및 제2 신호배선(XL, YL)이 교차형성되고, 그 교차지점에 복수의 블록이 형성된다. 각 블록들은 서로 독립적으로 구동되며, 이를 위해 각 블록 당 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 상기 블록은 대향하는 두 전극사이에 PDLC 층이 개재된 것으로서, 제1 및 제2 신호배선(XL, YL)에 의해 선택적으로 각 블록에 전계를 형성하게 된다.
일예로서, 제1 전극에는 접지전압이 인가되고, 제1 및 제2 신호배선(XL, YL)에 의해 제2 전극에 선택적으로 소정의 전압을 인가함으로서, PDLC 층 양단에 전계를 형성하는 형태로 구동될 수 있다. 이에 따라, 전계가 형성된 블록은 투명상태가 되고, 전계가 형성되지 않는 블록은 불투명상태가 되며, 상기 액정패널(200)에 의해 표시되는 이미지에 대응하는 블록이 불투명 상태로 전환됨에 따라, 이미지의 휘도를 높이게 된다.
도광패널 제어부(240)는 타이밍 제어부(250)로부터 모드 제어신호(MCS)에 대응하여 상기 제1 및 제2 신호배선(XL, YL)에 연결되어 상기 블록의 투명도를 제어하는 기능을 한다. 이러한 도광패턴 제어부(240)는 상기 게이트 및 데이터 구동부(210, 220)와 유사한 구조를 가질 수 있으나, 액정패널(200)과 같이 다수의 계조를 표현하는 것이 아니므로, 도광패널(230)상의 각 블록마다 두 가지 상태의 전압상태를 형성할 수 있는 회로구성이면 충분하다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도광패널의 구동방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 도광패널(230)이 16개의 블록(BLK11 ~ BLK44)으로 분할되고, 제1 신호배선(XL1 ~ XL4) 및 제2 신호배선(YL1 ~ YL4)이 각각 4개라 할 때, 액정패널(도 7의 200)이 소정의 이미지(img)를 표시하고, 투명 디스플레이의 배면에 구비된 임의의 객체(obj)를 표시하고자 하면, 도광패널 제어부(도 7의 240)는 이미지(img)에 대응하는 블록(BLK22)에 대하여 불투명상태로 도광패널(230)를 제어하게 되며, 제1신호배선(XL2) 및 제2 신호배선(YL2)에는 구동신호를 인가하지 않아 그 블록(BLK22)은 불투명 상태가 되도록 한다.
또한, 도광패널(230)은 객체(obj)에 대응하는 블록(BLK33, BLK43)에 대하여 제1 신호배선(XL3, XL4) 및 제2 신호배선(YL3)으로 구동신호를 인가하여 두 블록(BLK33, BLK43)을 투명상태가 되도록 제어됨에 따라, 객체(obj)가 보다 잘 시인되게 된다.
그리고, 이미지(img) 및 객체(obj)에 대응하지 않는 나머지 블록들은 설정자의 의도에 따라 투명상태 또는 불투명 상태로 제어될 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 타이밍 제어부(250)는 상기 게이트 구동부(210), 데이터 구동부(220) 및 도광패널 제어부(240)를 제어신호들을 생성하여 각 구동부 및 제어부를 제어한다. 이를 위해, 타이밍 제어부(250)는 제어신호 발생회로 및 데이터신호 변환회로 등을 포함할 수 있다.
이러한 구성에 따라, 본 발명의 투명 디스플레이는 모드에 따라, 액정패널이 표시하는 이미지의 휘도 및 배면에 구비된 객체에 대한 시인성을 높일 수 있다.
전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
100 : 액정패널 105 : 메인회로기판
120 : 백라이트 유닛 121 : LED
122 : 램프기판 125 : 램프하우징
127 : 도광패널 1271 : 도광부
1272 : PDLC부 130 : 기구구조물
131 : 가이드패널 133 : 커버버텀
135 : 탑 케이스

Claims (11)

  1. 이미지 또는 배면의 객체 중, 적어도 하나를 표시하는 액정패널;
    광원과, 상기 액정패널의 배면에 배치되며 블록단위로 배면으로부터 입사되는 빛을 통과 또는 산란시키는 도광패널을 포함하는 백라이트 유닛; 및
    상기 액정패널 및 도광패널을 고정하는 기구 구조물
    을 포함하는 투명 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광패널은,
    입사되는 빛을 가이드 하여 출광시키는 도광부; 및
    상기 도광부의 전면 또는 배면 중, 적어도 하나에 구비되어 빛을 조절하는 PDLC 부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 PDLC부는,
    복수의 블록으로 분할되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 PDLC부는,
    일정거리 이격되어 대향하도록 합착되는 두 기판;
    상기 두 기판 사이에 개재되는 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)층을 포함하고,
    상기 PDLC층은,
    상기 블록단위로 독립적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 블록은,
    하나가 복수의 화소에 대응하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 PDLC 부는,
    상기 액정패널을 통해 이미지가 표시될 때, 상기 이미지에 대응하는 블록이 불투명 상태인 제1 상태로 전환되고,
    상기 액정패널을 통해 상기 객체가 표시될 때, 상기 객체에 대응하는 블록이 투명상태인 제2 상태로 전환되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 LED는,
    상기 제1 상태일 때 턴-온되고, 상기 제2 상태일 때 턴-오프 되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이.
  8. 복수의 게이트 배선 및 데이터 배선이 교차형성되고, 교차지점에 화소가 형성되는 액정패널;
    상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 상기 화소에 신호를 제공하는 게이트 및 데이터 구동부;
    상기 액정패널의 배면에 배치되며, 복수의 제1 및 제2 신호배선이 교차형성되고, 교차지점에 블록이 형성되는 도광패널;
    상기 제1 및 제2 신호배선과 연결되어 상기 블록의 온/오프를 제어하는 도광패널 구동부; 및
    상기 게이트, 데이터 및 도광패널 구동부를 제어하는 타이밍 제어부
    를 포함하는 투명 디스플레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 도광패널은,
    입사되는 빛을 가이드 하여 출광시키는 도광부; 및
    상기 블록이 형성되며, 상기 도광부의 전면 또는 배면 중, 적어도 하나에 구비되어 빛을 조절하는 PDLC 부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 도광패널 구동부는,
    상기 액정패널에 이미지가 표시되는 제1 상태일 때, 상기 이미지에 대응하는 블록을 불투명 상태인 제1 상태로 전환하고,
    상기 액정패널의 배면에 배치되는 객체가 표시되는 제2 상태일 때, 상기 객체에 대응하는 블록을 투명 상태인 제2 상태로 전환하는 것
    을 특징으로 하는 투명 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 도광패널의 입광면에 발광면이 대향하여 빛을 제공하는 적어도 하나의 LED를 포함하고,
    상기 LED는 상기 제1 상태일 때 턴-온되고, 상기 제2 상태일 때 턴-오프 되는 것을 특징으로 하는 투명 디스플레이.
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