KR102338548B1 - Light controlling apparatus and transparent display device using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명 모드 및 차광 모드를 구현할 수 있는 광 제어 장치와 이를 포함한 투명표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광 제어 장치는 제1 기판 위에 있는 제1 전극; 상기 제1 전극 위에 있는 제1 배향막; 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판 위에 있는 제2 전극; 상기 제2 전극 위에 있는 제2 배향막; 및 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 있고, 콜레스테릭 액정들과이색성 염료들을 포함하는 게스트-호스트 액정층을 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극들은 수직 전계를 제공하고, 상기 제1 및 제2 전극들 중 적어도 하나는 수평 전계를 제공하고, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 제1 방향의 전계가 인가될 때 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 투과시키는 투명 모드로 구현되고, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트- 호스트 액정층에 제2 방향의 전계가 인가될 때 포컬 코닉 상(focal conic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 차광하는 차광 모드로 구현되고, 상기 콜레스테릭 액정들과 상기 이색성 염료들은 상기 게스트-호스트 액정층에 전계가 인가되지 않을 때 동일한 상을 유지하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a light control device capable of implementing a transparent mode and a light blocking mode, and a transparent display device including the same. A light control device according to the present invention includes a first electrode on a first substrate; a first alignment layer on the first electrode; a second electrode on a second substrate facing the first substrate; a second alignment layer on the second electrode; and a guest-host liquid crystal layer between the first alignment layer and the second alignment layer, the guest-host liquid crystal layer including cholesteric liquid crystals and dichroic dyes, wherein the first and second electrodes provide a vertical electric field, At least one of the first and second electrodes provides a horizontal electric field, and the cholesteric liquid crystals have a homeotropic state when an electric field in a first direction is applied to the guest-host liquid crystal layer. Implemented in a transparent mode that transmits incident light, the cholesteric liquid crystals block incident light by having a focal conic state when an electric field in the second direction is applied to the guest-host liquid crystal layer is implemented in a light blocking mode, and the cholesteric liquid crystals and the dichroic dye maintain the same phase when no electric field is applied to the guest-host liquid crystal layer.
Description
본 발명은 투명 모드 및 차광 모드를 구현할 수 있는 광 제어 장치와 이를 포함한 투명표시장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a light control device capable of implementing a transparent mode and a light blocking mode, and a transparent display device including the same.
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. Recently, as the information age has entered, the field of display for processing and displaying a large amount of information has been rapidly developed, and various display devices have been developed and spotlighted in response to this.
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 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 현재는 표시장치의 적용 분야가 계속 증가하고 있다. 특히 대부분의 전자 장치나 모바일 기기에서 표시장치가 사용자 인터페이스의 하나로 사용되고 있다. Specific examples of such a display device include a liquid crystal display device (LCD), a plasma display panel device (PDP), a field emission display device (FED), an electroluminescence display device ( Electroluminescence display device: ELD), organic light emitting device (Organic Light Emitting Diodes: OLED), and the like. This display device exhibits excellent performance of reduction in thickness, weight reduction, and low power consumption, so that the field of application of the display device continues to increase. In particular, in most electronic devices or mobile devices, a display device is used as one of the user interfaces.
또한, 최근에는 특성상 사용자가 표시장치를 투과해 반대편에 위치한 사물 또는 이미지를 볼 수 있는 투명표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In addition, recently, research on a transparent display device that allows a user to see an object or image located on the opposite side through the display device has been actively conducted due to its characteristics.
투명표시장치는 공간활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다. 투명표시장치는 정보인식, 정보처리 및 정보표시의 기능을 투명한 전자기기로 구현함으로써 기존 전자기기의 공간적 및 시각적 제약을 해소할 수 있다. 이러한 투명표시장치는 스마트 창(smart window)에 사용될 수 있으며 스마트 창은 스마트 홈이나 스마트 자동차용 창으로 응용하는 것이 가능하다.The transparent display device has advantages of space utilization, interior and design, and may have various application fields. The transparent display device can solve the spatial and visual constraints of existing electronic devices by implementing the functions of information recognition, information processing, and information display as a transparent electronic device. Such a transparent display device can be used for a smart window, and the smart window can be applied as a window for a smart home or a smart car.
이 중 LCD를 활용한 투명표시장치는, 에지 타입의 백라이트를 적용하여 구현하는 방식이 있으나, 투과율이 매우 낮고, LCD 기술을 적용한 투명표시장치는 블랙(black) 구현을 위해 사용되는 편광판에 의해 투명도가 저하되는 단점이 있으며, 야외 시인성에 대해 단점을 나타내고 있다.Among them, a transparent display device using LCD is implemented by applying an edge-type backlight, but the transmittance is very low. There is a disadvantage that is lowered, and it shows a disadvantage with respect to outdoor visibility.
그리고, OLED를 접목한 투명표시장치는 소비 전력이 LCD에 비해 높으며, 트루 블랙(true black) 표현에 어려움이 있으며, 어두운 환경에서는 명암비(contrast ratio)에 문제가 없으나 빛이 있는 일반 환경에서는 명암비가 저하되는 투명표시장치로서의 단점을 가지고 있다.In addition, the transparent display device grafted with OLED consumes higher power than LCD, has difficulty in expressing true black, and has no problem in contrast ratio in a dark environment. It has a disadvantage as a transparent display device that deteriorates.
이러한 단점을 개선하기 위해, 투명표시장치의 뒷면으로 입사되는 빛을 투과시키는 투명 모드와 차광하는 차광 모드를 모두 구현할 수 있는 광 제어 장치를 투명표시장치에 적용하는 방법이 제안되고 있다.In order to improve this drawback, a method of applying a light control device capable of implementing both a transparent mode for transmitting light incident on the back side of the transparent display device and a light blocking mode for blocking light to the transparent display device has been proposed.
본 발명은 게스트-호스트 액정층의 포컬 코닉 상(focal conic state)과 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 이용하여 빛을 투과시키거나 차광할 수 있는 광 제어 장치와 이를 포함한 투명표시장치를 제공한다.The present invention provides a light control device capable of transmitting or blocking light using a focal conic state and a homeotropic state of a guest-host liquid crystal layer, and a transparent display device including the same .
본 발명은 배향막 또는 액정층에 포함된 배향물질을 이용하여 전압이 인가되지 않는 초기 상태에서 투명 모드를 구현할 수 있는 광 제어 장치를 제공한다.The present invention provides a light control device capable of implementing a transparent mode in an initial state in which no voltage is applied by using an alignment material included in an alignment layer or a liquid crystal layer.
또한, 본 발명은 게스트-호스트 액정층에 포함된 콜레스테릭 액정들의 포컬 코닉 상(focal conic state)과 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 이용하여 투명 모드에서 투과율을 높이고, 차광 모드에서 차광율이 높은 광 제어 장치를 제공한다.In addition, the present invention increases the transmittance in the transparent mode by using the focal conic state and the homeotropic state of the cholesteric liquid crystals included in the guest-host liquid crystal layer, and the light blocking rate in the light blocking mode This provides a high light control device.
또한, 본 발명은 배향막으로 인하여, 상 변화 이후에 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 호메오트로픽 상(homeotropic state)과 포컬 코닉 상(focal conic state)을 안정적으로 유지 가능한 쌍안정 상태로 구현될 수 있는 광 제어 장치를 제공한다.In addition, the present invention can be implemented in a bistable state in which a homeotropic state and a focal conic state can be stably maintained even when no voltage is applied after the phase change due to the alignment layer. A light control device is provided.
또한, 본 발명은 제조 공정을 단순화하여, 비용을 절감할 수 있는 액정층을 이용한 광 제어 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a light control device using a liquid crystal layer that can reduce costs by simplifying the manufacturing process.
또한, 본 발명은 가시광선 파장대의 빛을 반사하지 않는 콜레스테릭 액정을 이용한 광 제어 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a light control device using a cholesteric liquid crystal that does not reflect light in the visible wavelength band.
또한, 본 발명은 이색성 염료들에 따라 특정한 색을 표시함으로써 뒷 배경이 보이지 않는 광 제어 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a light control device in which the background is not visible by displaying a specific color according to the dichroic dyes.
또한, 본 발명은 게스트-호스트 액정층의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 스페이서들을 포함하여, 외부로부터 힘이 가해지는 경우 콜레스테릭 액정층의 내부를 보호함과 동시에 스페이서들이 게스트-호스트 액정층을 구획하는 격벽과 같은 기능을 할 수 있는 광 제어 장치를 제공한다.In addition, the present invention includes spacers for maintaining a cell gap of the guest-host liquid crystal layer to protect the inside of the cholesteric liquid crystal layer when a force is applied from the outside, and at the same time, the spacers are provided for the guest-host liquid crystal layer. A light control device capable of functioning as a barrier rib dividing a layer is provided.
또한, 본 발명에서는 굴절률 차이를 줄여 투과율을 높이기 위해 굴절률 매칭층을 포함하는 광 제어 장치를 제공한다.
In addition, the present invention provides a light control device including a refractive index matching layer in order to increase the transmittance by reducing the refractive index difference.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치는 제1 기판 위에 있는 제1 전극; 상기 제1 전극 위에 있는 제1 배향막; 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판 위에 있는 제2 전극; 상기 제2 전극 위에 있는 제2 배향막; 및 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 있고, 콜레스테릭 액정들과 이색성 염료들을 포함하는 게스트-호스트 액정층을 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극들은 수직 전계를 제공하고, 상기 제1 및 제2 전극들 중 적어도 하나는 수평 전계를 제공하고, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 제1 방향의 전계가 인가될 때 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 투과시키는 투명 모드로 구현되고, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 제2 방향의 전계가 인가될 때 포컬 코닉 상(focal conic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 차광하는 차광 모드로 구현되고, 상기 콜레스테릭 액정들과 상기 이색성 염료들은 상기 게스트-호스트 액정층에 전계가 인가되지 않을 때 동일한 상을 유지하는 것을 특징으로 한다.A transparent display device according to an embodiment of the present invention includes a first electrode disposed on a first substrate; a first alignment layer on the first electrode; a second electrode on a second substrate facing the first substrate; a second alignment layer on the second electrode; and a guest-host liquid crystal layer between the first alignment layer and the second alignment layer, the guest-host liquid crystal layer comprising cholesteric liquid crystals and dichroic dyes, wherein the first and second electrodes provide a vertical electric field; At least one of the first and second electrodes provides a horizontal electric field, and the cholesteric liquid crystals have a homeotropic state when an electric field in a first direction is applied to the guest-host liquid crystal layer. Implemented in a transparent mode that transmits incident light, the cholesteric liquid crystals block incident light by having a focal conic state when an electric field in a second direction is applied to the guest-host liquid crystal layer is implemented in a light blocking mode, and the cholesteric liquid crystals and the dichroic dye maintain the same phase when no electric field is applied to the guest-host liquid crystal layer.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명표시장치는 제1 기판 위에 있는 제1 전극; 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판 위에 있는 제2 전극; 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 있고, 콜레스테릭 액정들, 이색성 염료들, 및 상기 콜레스테릭 액정들과 상기 이색성 염료들을 수직 방향으로 배열하는 수직배향물질을 포함하는 게스트-호스트 액정층을 포함하고, 상기 제1 및 제2 전극들은 수직 전계를 제공하고, 상기 제1 및 제2 전극들 중 적어도 하나는 수평 전계를 제공하고, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 제1 방향의 전계가 인가될 때 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 투과시키는 투명 모드로 구현되고, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 제2 방향의 전계가 인가될 때 포컬 코닉 상(focal conic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 차광하는 차광 모드로 구현되고, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 전계가 인가되지 않을 때 동일한 상을 유지하는 것을 특징으로 한다.A transparent display device according to another embodiment of the present invention includes a first electrode on a first substrate; a second electrode on a second substrate facing the first substrate; and a guest between the first electrode and the second electrode, comprising cholesteric liquid crystals, dichroic dyes, and a vertical alignment material arranging the cholesteric liquid crystals and the dichroic dyes in a vertical direction. - a host liquid crystal layer, wherein said first and second electrodes provide a vertical electric field, at least one of said first and second electrodes provides a horizontal electric field, said cholesteric liquid crystals comprising said guest-host When an electric field in a first direction is applied to the liquid crystal layer, it has a homeotropic state and is implemented in a transparent mode in which incident light is transmitted, and the cholesteric liquid crystals are applied to the guest-host liquid crystal layer in a second It has a focal conic state when a directional electric field is applied and is implemented in a light-shielding mode that blocks incident light, and the cholesteric liquid crystals are the same when no electric field is applied to the guest-host liquid crystal layer. It is characterized by maintaining the award.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치는 투과 영역과 영상을 표시하는 발광 영역을 포함하는 투명 표시패널; 및 상기 투명 표시패널의 적어도 일면 상에 배치되는 광 제어 장치를 포함하고, 상기 광 제어 장치는 제1 배향막과 제2 배향막 사이에서 콜레스테릭 액정들과 이색성 염료를 포함하는 게스트-호스트 액정층을 포함하고, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 발광 영역에서 상기 영상을 표시하는 표시 모드에서 포컬 코닉 상(focal conic state)을 가짐으로써 상기 광 제어 장치가 입사되는 빛을 차광하는 차광 모드로 구현되는 것을 특징으로 한다.
A transparent display device according to an embodiment of the present invention includes: a transparent display panel including a transparent area and a light emitting area for displaying an image; and a light control device disposed on at least one surface of the transparent display panel, wherein the light control device includes a guest-host liquid crystal layer comprising cholesteric liquid crystals and a dichroic dye between a first alignment layer and a second alignment layer Including, wherein the cholesteric liquid crystals have a focal conic state in the display mode for displaying the image in the light emitting region, so that the light control device is implemented in a light blocking mode to block the incident light characterized.
본 발명에서는 게스트-호스트 액정층의 콜레스테릭 액정들을 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 제어하여 입사되는 빛을 투과시킴으로써 투명 모드에서 투과율을 높일 수 있다.In the present invention, the transmittance can be increased in the transparent mode by controlling the cholesteric liquid crystals of the guest-host liquid crystal layer to a homeotropic state to transmit incident light.
또한, 본 발명에서는 게스트-호스트 액정층의 콜레스테릭 액정들을 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 제어하여 입사되는 빛을 산란시킴으로써 차광 모드에서 차광율을 높일 수 있다.In addition, in the present invention, the light blocking rate can be increased in the light blocking mode by scattering incident light by controlling the cholesteric liquid crystals of the guest-host liquid crystal layer to a focal conic state.
또한, 본 발명에서는 배향막으로 인하여, 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화된 경우 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 유지할 수 있으며, 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화된 경우 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 유지할 수 있다. 즉, 상 변화 이후에 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 호메오트로픽 상(homeotropic state)과 포컬 코닉 상(focal conic state)을 안정적으로 유지 가능한 쌍안정 상태로 구현될 수 있으므로, 전력 소비를 줄일 수 있다.In addition, in the present invention, due to the alignment layer, when the phase is changed to the homeotropic state, the homeotropic state can be maintained even when no voltage is applied, and the focal conic state In case of a phase change, the focal conic state may be maintained even if no voltage is applied thereto. That is, even if no more voltage is applied after the phase change, the homeotropic state and the focal conic state can be implemented in a bistable state that can be stably maintained, thereby reducing power consumption. .
또한, 본 발명은 배향막, 또는 액정층에 포함된 배향막에 의해 초기 상태에서 투명 모드를 구현할 수 있으므로, 전력 소비를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 콜레스테릭 액정들의 피치는 가시광선 파장대가 아닌 적외선 파장대(780nm 이상의 파장대) 또는 자외선 파장대(380nm 이하의 파장대)를 반사하도록 설계한다. 따라서, 콜레스테릭 액정들이 가시광선 파장대의 빛을 반사하지 않으므로, 가시광선의 일부가 반사되어 사용자에게 시인되는 문제를 해결할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the transparent mode can be implemented in the initial state by the alignment layer or the alignment layer included in the liquid crystal layer, power consumption can be reduced. In addition, in the present invention, the pitch of the cholesteric liquid crystals is designed to reflect an infrared wavelength band (a wavelength band of 780 nm or more) or an ultraviolet wavelength band (a wavelength band of 380 nm or less) rather than a visible light wavelength band. Accordingly, since the cholesteric liquid crystals do not reflect light in the visible light wavelength band, it is possible to solve the problem that a part of visible light is reflected and recognized by the user.
또한, 본 발명은 적외선 파장대 또는 자외선 파장대를 반사하는 콜레스테릭 액정들을 적용함으로써, 투명 모드에서 투과율이 저하되지 않고, 차광 모드에서 차광율을 높일 수 있다.In addition, in the present invention, by applying the cholesteric liquid crystals that reflect the infrared wavelength band or the ultraviolet wavelength band, the transmittance does not decrease in the transparent mode, and the light-shielding rate can be increased in the light-shielding mode.
또한, 본 발명은 게스트-호스트 액정층에 포함된 이색성 염료들에 의해 특정한 색을 표시함으로써 광 제어 장치의 뒷 배경을 보이지 않게 할 수 있으므로 차광율을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, since a specific color is displayed by the dichroic dyes included in the guest-host liquid crystal layer, the background of the light control device can be made invisible, and thus the light blocking rate can be improved.
또한, 본 발명은 게스트-호스트 액정층에 포함된 폴리머 네트워크에 의해 입사되는 빛을 더욱 산란시킬 수 있으므로, 입사되는 빛이 이색성 염료들에 흡수될 수 있다. 따라서, 차광율을 높일 수 있다.In addition, since the present invention can further scatter light incident by the polymer network included in the guest-host liquid crystal layer, the incident light can be absorbed by the dichroic dyes. Accordingly, it is possible to increase the light-shielding ratio.
또한, 본 발명은 게스트- 호스트 액정층의 셀 갭(cell gap)을 유지하기 위한 스페이서들로 인하여 외부로부터 힘이 가해지는 경우 게스트-호스트 액정층의 내부를 보호함과 동시에 제1 전극과 제2 전극이 단선(short)되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스페이서들이 게스트-호스트 액정층을 구획하는 격벽의 기능을 할 수 있다. 따라서, 구획된 공간마다 동일한 양의 액정들과 이색성 염료들이 형성되거나 구획된 공간마다 콜레스테릭 액정들의 피치를 다르게 제어하여 콜레스테릭 액정의 피치가 다른 액정들을 형성할 수 있다.In addition, the present invention protects the inside of the guest-host liquid crystal layer when a force is applied from the outside due to spacers for maintaining a cell gap of the guest-host liquid crystal layer, and at the same time, the first electrode and the second electrode It is possible to prevent the electrode from being shorted. In addition, the spacers may function as barrier ribs partitioning the guest-host liquid crystal layer. Accordingly, the same amount of liquid crystals and dichroic dyes may be formed in each partitioned space, or liquid crystals having different pitches of the cholesteric liquid crystal may be formed by differently controlling the pitch of the cholesteric liquid crystals in each partitioned space.
또한, 콜레스테릭 액정들의 피치를 다르게 제어함으로써, 입사되는 빛을 산란시킬 수 있으며, 광 제어 장치의 뒷 배경이 보이지 않게 할 수 있으므로, 차광율을 향상시킬 수 있다. In addition, by controlling the pitch of the cholesteric liquid crystals differently, incident light can be scattered and the background of the light control device can be made invisible, so that the light blocking rate can be improved.
또한, 본 발명은 굴절률 매칭층을 포함하므로, 기판과 공기 사이, 기판과 전극 사이 또는 배향막과 액정층 사이의 굴절률 차이를 줄일 수 있다. 따라서, 투과율을 향상시킬 수 있다. In addition, since the present invention includes the refractive index matching layer, the difference in refractive index between the substrate and air, between the substrate and the electrode, or between the alignment layer and the liquid crystal layer can be reduced. Therefore, the transmittance can be improved.
나아가, 본 발명은 광 제어 장치를 투명표시장치에 적용할 수 있다. 구체적으로, 투명표시패널의 화소들이 화상을 표시하는 표시 모드에서 광 제어 장치가 투명표시패널의 배면에 입사되는 빛을 차단하는 차광 모드로 구현되는 경우 투명표시패널이 표시하는 화상의 품질을 높일 수 있다. 또한, 투명표시패널의 화소들이 화상을 표시하지 않는 비표시 모드에서 광 제어 장치가 투명 모드로 구현되는 경우 투명표시장치는 투명하게 구현되므로, 사용자는 투명표시장치를 통해 투명표시장치의 뒷 배경을 볼 수 있다.
Furthermore, the present invention can be applied to a light control device to a transparent display device. Specifically, when the light control device is implemented in a light blocking mode that blocks light incident on the rear surface of the transparent display panel in a display mode in which the pixels of the transparent display panel display an image, the quality of the image displayed by the transparent display panel can be improved. have. In addition, when the light control device is implemented in the transparent mode in the non-display mode in which the pixels of the transparent display panel do not display an image, the transparent display device is implemented transparently, so that the user can see the background of the transparent display device through the transparent display device. can see.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 사시도.
도 2는 도 1의 광 제어 장치의 일 예를 상세히 보여주는 단면도.
도 3a 및 도 3b는 포지티브 액정의 경우 투명 모드에서 도 2의 광 제어 장치를 보여주는 단면도들.
도 4a 및 도 4b는 포지티브 액정의 경우 차광 모드에서 도 2의 광 제어 장치를 보여주는 단면도들.
도 5는 플래너 상의 콜레스테릭 액정층을 보여주는 일 예시도.
도 6은 콜렉스테릭 액정의 피치에 따른 반사 파장대를 보여주는 일 예시도.
도 7a 및 도 7b는 네거티브 액정의 경우 투명 모드에서 도 2의 광 제어 장치를 보여주는 단면도들.
도 8a 및 도 8b는 네거티브 액정의 경우 차광 모드에서 도 2의 광 제어 장치를 보여주는 단면도들.
도 9는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도.
도 10은 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도.
도 11a 내지 도 11c는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예들을 상세히 보여주는 단면도.
도 12a 내지 도 12c는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예들을 상세히 보여주는 단면도들.
도 13a 내지 도 13c는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예들을 상세히 보여주는 단면도들.
도 14a 내지 도 14c는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예들을 상세히 보여주는 단면도들.
도 15는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 사시도.
도 17a는 도 16의 투명표시패널의 하부 기판의 일 예를 상세히 보여주는 단면도.
도 17b는 도 16의 투명표시패널의 하부 기판의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 사시도.1 is a perspective view showing a light control device according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the light control device of FIG. 1 in detail;
3A and 3B are cross-sectional views showing the light control device of FIG. 2 in a transparent mode in the case of a positive liquid crystal;
4A and 4B are cross-sectional views showing the light control device of FIG. 2 in a light blocking mode in the case of a positive liquid crystal.
5 is an exemplary view showing a cholesteric liquid crystal layer on a planar.
6 is an exemplary view showing the reflection wavelength band according to the pitch of the cholesteric liquid crystal.
7A and 7B are cross-sectional views showing the light control device of FIG. 2 in a transparent mode in the case of a negative liquid crystal;
8A and 8B are cross-sectional views illustrating the light control device of FIG. 2 in a light blocking mode in the case of a negative liquid crystal;
9 is a cross-sectional view showing another example of the light control device of FIG. 1 in detail;
FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the light control device of FIG. 1 in detail;
11A to 11C are cross-sectional views illustrating in detail still other examples of the light control device of FIG. 1 ;
12A to 12C are cross-sectional views illustrating in detail still other examples of the light control device of FIG. 1 ;
13A to 13C are cross-sectional views illustrating in detail still further examples of the light control device of FIG. 1 ;
14A to 14C are cross-sectional views illustrating in detail still other examples of the light control device of FIG. 1 ;
15 is a cross-sectional view showing another example of the light control device of FIG. 1 in detail;
16 is a perspective view illustrating a transparent display device according to an embodiment of the present invention;
17A is a cross-sectional view illustrating an example of a lower substrate of the transparent display panel of FIG. 16 in detail;
17B is a cross-sectional view illustrating another example of a lower substrate of the transparent display panel of FIG. 16 in detail;
18 is a perspective view illustrating a transparent display device according to another embodiment of the present invention;
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 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
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. The shapes, sizes, proportions, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are illustrative and the present invention is not limited to the illustrated matters. Like reference numerals refer to like elements throughout. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 명세서에서 언급된 '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. When 'including', 'having', 'consisting', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. When a component is expressed in the singular, cases including the plural are included unless otherwise explicitly stated.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the components, it is construed as including an error range even if there is no separate explicit description.
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.In the case of a description of the positional relationship, for example, when the positional relationship of two parts is described as 'on', 'on', 'on', 'beside', etc., 'right' Alternatively, one or more other parts may be positioned between two parts unless 'directly' is used.
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.In the case of a description of a temporal relationship, for example, 'immediately' or 'directly' when a temporal relationship is described with 'after', 'following', 'after', 'before', etc. It may include cases that are not continuous unless this is used.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.
"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다. "X-axis direction", "Y-axis direction", and "Z-axis direction" should not be interpreted only as a geometric relationship in which the relationship between each other is vertical, and is wider than within the scope where the configuration of the present invention can function functionally. It may mean having a direction.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다. The term “at least one” should be understood to include all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of “at least one of the first, second, and third items” means that each of the first, second, or third items as well as two of the first, second and third items It may mean a combination of all items that can be presented from more than one.
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.Each feature of the various embodiments of the present invention may be partially or wholly combined or combined with each other, technically various interlocking and driving are possible, and each of the embodiments may be independently implemented with respect to each other or implemented together in a related relationship. may be
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
투명표시장치의 광 제어 장치로 활용하기 위한 액정층으로 게스트-호스트(Guest-Host) 액정층이 연구되고 있다. 여기서 게스트(Guest)란 액정에 첨가되는 이색성 염료를 의미하며, 호스트(Host)란 액정을 의미한다. 게스트-호스트 방식에서는 액정의 배열 방향은 인가 전압에 의해 발생되는 전계에 의해 제어되며, 이색성 염료는 액정의 방향과 동일한 방향으로 동시에 정렬된다. 따라서, 액정과 이색성 염료에 의해 입사광이 산란(scattering) 및 흡수되어 차광 모드가 구현된다. 그리고, 전압이 인가되면 액정 및 이색성 염료는 기판의 표면에 수직인 방향으로 배향되며, 모든 입사광은 게스트-호스트 액정을 통과하여 투명 모드가 구현된다. A guest-host liquid crystal layer is being studied as a liquid crystal layer for use as a light control device of a transparent display device. Here, a guest means a dichroic dye added to a liquid crystal, and a host means a liquid crystal. In the guest-host method, the alignment direction of the liquid crystal is controlled by an electric field generated by an applied voltage, and the dichroic dye is aligned in the same direction as the liquid crystal direction. Accordingly, incident light is scattering and absorbed by the liquid crystal and the dichroic dye to implement a light blocking mode. And, when a voltage is applied, the liquid crystal and the dichroic dye are oriented in a direction perpendicular to the surface of the substrate, and all incident light passes through the guest-host liquid crystal to implement a transparent mode.
이 때, 호스트에 사용되는 액정은 크게 네마틱 액정(nematic liquid crystal), 스메틱 액정(smectic liquid crystal), 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal) 등으로 분류될 수 있다.In this case, the liquid crystal used in the host may be largely classified into a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, and the like.
이 중에서 콜레스테릭 액정들은 플래너 상(planar state)과 포컬 코닉 상(focal conic state), 및 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 이루어지는 세 가지 상(state)으로 상 변화(state transition or phase transition)할 수 있다. 플래너 상은 입사되는 빛 중에서 특정 파장의 빛을 반사하고, 포컬 코닉 상(focal conic state)은 입사되는 빛을 산란(light scattering)시키며, 호메오트로픽 상(homeotropic state)은 입사되는 빛을 투과시킬 수 있다. 콜레스테릭 액정들은 상 변화를 통해 빛을 반사, 산란 또는 투과시킬 수 있으므로, 반사형 표시장치에 많이 이용되고 있다.Among them, cholesteric liquid crystals have a planar state, a focal conic state, and a homeotropic state. can do. The planar phase reflects light of a specific wavelength among the incident light, the focal conic state scatters the incident light, and the homeotropic state transmits the incident light. have. Since cholesteric liquid crystals can reflect, scatter, or transmit light through a phase change, they are widely used in reflective display devices.
콜레스테릭 액정들은 포컬 코닉 상(focal conic state)의 산란을 이용하여 전압이 인가되지 않은 상태를 차광 모드로 구현하고, 전압이 인가된 상태를 투명 모드로 구현할 수 있다. 그러나 차광 모드에서 빛 산란만을 이용하여 백색(white)의 차광 모드를 나타내게 된다. 따라서, 본 발명의 발명자들은 투명표시장치의 광 제어 장치에서 시인성이나 명암비의 향상을 위해서 차광 모드는 백색(white)보다는 블랙(black)이 구현되어야 함을 인식하였다. 또한, 포컬 코닉 상(focal conic state)의 산란 정도가 약하므로 산란 특성을 개선하여야 함을 인식하였다. Cholesteric liquid crystals may implement a state to which no voltage is applied as a light blocking mode and a state to which a voltage is applied as a transparent mode by using scattering of a focal conic state. However, in the light blocking mode, only light scattering is used to represent a white light blocking mode. Accordingly, the inventors of the present invention have recognized that black rather than white should be implemented as the light blocking mode in order to improve visibility or contrast ratio in the light control device of the transparent display device. In addition, it was recognized that the scattering characteristics should be improved because the scattering degree of the focal conic state is weak.
따라서, 본 발명의 발명자들은 블랙(black)의 차광 모드를 구현하기 위해서, 게스트-호스트 액정층(GHLC)에 대하여 실험하였다. 즉, 게스트-호스트 액정층(GHLC)은 게스트인 염료의 광흡수에 의해 블랙의 차광 모드를 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. 그러나, 게스트-호스트 액정층(GHLC)은 폴리머(polymer)를 포함하지 않으므로, 폴리머(polymer)의 부재로 산란 구현이 어려워서 차광 모드에서 차광율이 낮아진다. 따라서, 차광율을 높이기 위해 게스트-호스트 액정층(GHLC)에 포함된 염료(Dye)의 양을 늘리는 경우 투명 모드에서 투과율이 낮아지는 문제가 생긴다.Therefore, the inventors of the present invention conducted experiments on a guest-host liquid crystal layer (GHLC) to implement a black light blocking mode. That is, it was confirmed that the guest-host liquid crystal layer (GHLC) could implement the black light-shielding mode by light absorption of the guest dye. However, since the guest-host liquid crystal layer (GHLC) does not include a polymer, it is difficult to implement scattering due to the absence of a polymer, so that the light blocking rate is lowered in the light blocking mode. Accordingly, when the amount of the dye included in the guest-host liquid crystal layer GHLC is increased to increase the light blocking rate, there is a problem in that the transmittance is lowered in the transparent mode.
또한, 광 제어 장치를 투명표시장치에 적용하는 경우 광 제어 장치가 투명 모드로 구현되어야 투명표시장치의 뒷 배경을 볼 수 있다. 따라서, 발명자들은 투명표시장치를 창문과 같이 전압이 인가되지 않는 초기 상태에서 투명표시장치의 뒷 배경을 볼 수 있는 상태로 구현하고자 하는 경우, 투명 모드에서 광 제어 장치의 전력 소비를 최소화하여야 함을 인식하였다. 이에 본 발명의 발명자들은 위에 언급한 문제점들을 인식하고, 초기상태인 투명 모드에서 염료의 광흡수를 최소화하면서 투과율을 높이고, 차광 모드에서 차광율이 높은 차광 모드를 구현할 수 있는 새로운 구조의 광 제어 장치를 발명하였다. In addition, when the light control device is applied to a transparent display device, the background of the transparent display device can be viewed only when the light control device is implemented in a transparent mode. Accordingly, the inventors have found that when the transparent display device is implemented in a state in which the background of the transparent display device can be seen in an initial state where no voltage is applied, such as a window, power consumption of the light control device should be minimized in the transparent mode. recognized. Accordingly, the inventors of the present invention recognize the above-mentioned problems, and increase the transmittance while minimizing the light absorption of the dye in the transparent mode, which is an initial state, and a light control device of a new structure that can implement a light blocking mode with a high light blocking rate in the light blocking mode invented.
이에 대해서는 아래 실시예에서 설명한다.
This will be described in the examples below.
[광 제어 장치][Light Control Unit]
도 1 내지 도 16를 결부하여 본 발명의 실시예들에 따른 광 제어 장치를 상세히 설명한다.A light control apparatus according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 16 .
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 광 제어 장치의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 제어 장치(100)는 제1 기판(110), 제1 전극(120), 제1 배향막(130), 게스트-호스트 액정층(guest-host liquid crystal, GHLC, 140), 제2 배향막(150), 제2 전극(160), 및 제2 기판(170)을 포함한다.1 is a perspective view showing a light control device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of the light control device of FIG. 1 in detail. 1 and 2 , a
제1 기판(110)과 제2 기판(170)은 투명한 유리기판(glass substrate) 또는 플라스틱 필름(plastic film)일 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(110)과 제2 기판(170)은 TAC(triacetyl cellulose) 또는 DAC(diacetyl cellulose) 등과 같은 셀룰로오스 수지, 노르보르넨 유도체(Norbornene derivatives) 등의 COP(cyclo olefin polymer), COC(cyclo olefin copolymer), PMMA(poly(methylmethacrylate) 등의 아크릴 수지, PC(polycarbonate), PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀(polyolefin), PVA(polyvinyl alcohol), PES(poly ether sulfone), PEEK(polyetheretherketone), PEI(polyetherimide), PEN(polyethylenenaphthalate), PET(polyethyleneterephthalate) 등의 폴리에스테르(polyester), PI(polyimide), PSF(polysulfone), 또는 불소 수지(fluoride resin) 등을 포함하는 시트 또는 필름일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The
제1 기판(110)상에는 제1 전극(120)이 마련되고, 제2 기판(170)상에는 제2 전극(160)이 마련된다. 제1 전극(120)과 제2 전극(160) 중 적어도 어느 하나는 분할 전극(121)들로 이루어질 수 있다. 도 2에서는 제1 전극(120)이 제1 기판(110)의 일면에 복수의 분할 전극(121a, 121b, 121c)들로 이루어지고, 제2 전극(160)이 제2 기판(170)의 일면 전체에 마련된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 분할 전극들은 소정의 형태로 패턴된 전극들일 수 있다. The
제1 및 제2 전극들(120, 160)은 투명한 전극일 수 있다. 또는 제1 및 제2 전극들(120, 160)은 전도성을 가지는 동시에 외부 광을 투과시킬 수 있는 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극들(120, 160)은 은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물(예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(예; Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(예; Aluminum doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The first and
도 1에 도시한 바와 같이, 광 제어 장치(100)는 제1 기판(110)상에 제1 전극(120)이 마련되고, 상기 제1 전극(120)상에는 제1 배향막(130)이 마련된다. 그리고, 제2 기판(150)상에는 제2 전극(160)이 마련되고, 상기 제 2 전극(160)상에는 제2 배향막(150)이 마련된다. 그리고 상기 제1 배향막(130)과 제2 배향막(160) 사이에 액정층(140)을 포함한다.As shown in FIG. 1 , in the
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 전극(120)상에는 제1 배향막(130)이 마련되고, 제2 전극(160)상에는 제2 배향막(150)이 마련된다. 제1 및 제2 배향막들(130, 150)은 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 수직 방향(y축 방향)으로 배열하기 위한 수직배향물질로 이루어질 수 있다. 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 제1 및 제2 배향막들(130, 150)로 인해 전계가 인가되지 않더라도 수직 방향(y축 방향)으로 배열될 수 있다. 제1 및 제2 배향막들(130, 150)은 폴리이미드(polyimide)와 포스파티딜콜린(phosphatidylcholine, PPC) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또는, 제1 및 제2 배향막들(130, 150)은 HTAB(hexadecyltrimethylammonium Bromide) 또는 CTAB(cetyl trimethyl ammonium bromide)를 이소프로필알코올(isopropyl alcohol, IPA)과 같은 솔벤트(solvent)에 혼합하여 제1 전극(120)과 제2 전극(160)상에 코팅한 후 솔벤트를 증발시킴으로써 형성될 수 있다. 제1 배향막(130) 및 제2 배향막(150)의 물질이 이에 한정되는 것은 아니다. As shown in FIG. 2 , the
게스트-호스트 액정층(140)은 제1 배향막(130)과 제2 배향막(150) 사이에 마련된다. 게스트-호스트 액정층(GHLC)(140)은 콜레스테릭 액정(141)들 및 이색성 염료(142)들을 포함하는 액정층일 수 있다. 여기서, 게스트-호스트 액정층(140)의 게스트는 이색성 염료(142)들일 수 있고, 호스트는 콜레스테릭 액정(141)들일 수 있다. 또한, 게스트-호스트 액정층(140)은 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들에 나선구조를 유도하는 카이럴 도펀트(chiral dopant) 또는 감광성 카이럴 도펀트(photo-sensitive chiral dopant), 및 광 개시제를 더 포함할 수 있다. 콜레스테릭 액정(141)은 카이럴 네마틱 액정(chiral nematic liquid crystal)으로 칭할 수 있다. The guest-host
게스트-호스트 액정층(140)에 포함된 콜레스테릭 액정(141)들은 플래너 상(planar state), 포컬 코닉 상(focal conic state), 및 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화할 수 있다. 본 발명에서는 게스트-호스트 액정층(140)에 포함된 콜레스테릭 액정(141)들을 투명 모드에서 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 제어하고, 차광 모드에서 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 제어한다. The cholesteric
콜레스테릭 액정(141)들은 네마틱 액정일 수 있다. 콜레스테릭 액정(141)들은 포지티브 액정(positive liquid crystal)이거나 네거티브 액정(negative liquid crystal)일 수 있다. 포지티브 액정은 수직 전계에 의해 수직 방향(y축 방향)으로 배열하는 반면에, 네거티브 액정은 수평 전계에 의해 수직 방향(y축 방향)으로 배열한다.The cholesteric
이색성 염료(142)들은 빛을 흡수하는 염료일 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료(142)들은 가시광선 파장대의 빛을 모두 흡수하는 블랙 염료 또는 또는 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대 이외의 빛을 흡수하고 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대의 빛을 반사하는 염료일 수 있다. 본 발명의 실시예와 같이 빛을 차단하는 차광율을 높이기 위해 이색성 염료(142)들이 블랙 염료인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. The
또는 이색성 염료(142)는 색을 가지는 염료로 이루어질 수 있으며, 블랙(black), 레드(red), 그린(green), 블루(blue), 옐로우(yellow) 중 어느 하나의 색을 가지거나 이들의 혼합으로 이루어지는 색을 가질 수 있다. 예를 들어, 광 제어 장치(100)가 투명표시패널의 배면에 결합될 경우 화상을 구현하는 동안에는 화상의 시인성을 향상시키기 위하여 배면으로부터 오는 빛을 차단해야 하므로, 이 경우에는 이색성 염료(142)는 블랙 염료로 이루어질 수 있다. 이외에도 광 제어 장치(100)가 사용되는 장소와 목적에 따라 이색성 염료(142)가 갖는 색을 선택적으로 변경함으로써 사용자에게 심미감을 제공할 수 있다. Alternatively, the
또한, 콜레스테릭 액정(141)들이 포지티브 액정인 경우 이색성 염료(142)들은 포지티브 액정의 특성을 가지며, 콜레스테릭 액정(141)들이 네거티브 액정인 경우 이색성 염료(142)들은 네거티브 액정의 특성을 갖는다.In addition, when the cholesteric
이색성 염료(142)들은 알루미늄산화아연(예; Aluminum Zinc Oxide, AZO)을 포함하는 물질일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 이색성 염료(142)들은 게스트 -호스트 액정층(140)의 셀 갭이 5㎛ 내지 15㎛일 때 게스트-호스트 액정층(140)에 0.5wt% 내지 1.5wt% 로 포함될 수 있다. 그러나, 이색성 염료(142)들의 차광율이 매우 높은 경우게스트-호스트 액정층(140)에 0.5wt%보다 더 작은 양의 이색성 염료(142)들이 포함될 수 있으며, 이 경우 이색성 염료(142)들의 양은 0.1wt%까지 줄일 수 있다. 또는, 게스트-호스트 액정층(140)의 셀 갭이 작은 경우 차광율을 향상시키기 위해 1.5wt%보다 더 많은 양의 이색성 염료(142)들이 포함되어야 한다. 따라서 셀 갭이 5㎛보다 작은 경우 이색성 염료(142)들은 최대 3wt%까지 포함될 수 있다. 한편, 이색성 염료(142)들은 소정의 굴절률을 가지나, 게스트-호스트 액정층(140)에 포함된 이색성 염료(142)들의 양은 소량이며 이색성 염료(142)들은 입사되는 광을 흡수하므로, 이색성 염료(132b)들은 입사되는 빛을 굴절시키는데 거의 기여하지 않는다.The
또한, 상기 광 제어 장치(100)는 차광 모드에서 차광율을 높이기 위해 게스트-호스트 액정층(140) 내에서 이색성 염료(142)들의 양을 늘릴 수 있으나, 투과율이 낮아질 수 있다. 따라서, 게스트-호스트 액정층(140) 내에서 이색성 염료(142)들의 양은 차광 모드의 차광율과 투명 모드의 투과율을 고려하여 설정될 수 있다.In addition, the
또한, 이색성 염료(142)들은 자외선(이하 “UV”라 칭함)에 의해 쉽게 변색될 수 있다. 구체적으로, 이색성 염료(142)들을 포함하는 PDLC층(polymer dispersed liquid crystal layer) 또는 PNLC층(polymer network liquid crystal layer)은 폴리머(polymer)를 경화하기 위한 UV 공정이 필수적이며, 이 경우 이색성 염료(142)들이 UV로 인해 변색되는 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 청색의 이색성 염료(142)는 UV에 의해 자색(보라색)으로 변색될 수 있다. 이 경우, 이색성 염료(142)들에 의해 흡수되는 빛의 파장대가 달라지므로, 원래 의도한 바와 다른 색으로 차광되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 이색성 염료(142)들은 UV로 인해 손상될 수 있으며, 이로 인해 이색성 염료(142)들의 광 흡수율이 감소할 수 있다. 따라서, 상기 광 제어 장치(100)의 차광 모드의 차광율이 낮아지므로, 이색성 염료(142)들의 양을 늘려야 하므로, 비용이 증가될 수 있다. 그러므로, 이색성 염료(142)들을 포함하는 액정층은 UV 공정이 필요하지 않은 게스트-호스트 액정층(140)으로 구성될 수 있다. 콜레스테릭 액정(141)들은 플래너 상(planar state)과 포컬 코닉 상(focal conic state)에서 카이럴 도펀트에 의해 나선상으로 회전하도록 배열될 수 있다. 또한, 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 수직 방향(y축 방향)으로 배열될 수 있다. 즉, 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 장축이 수직 방향(y축 방향)으로 배열될 수 있다. 게스트-호스트 액정층(140)에 포함된 이색성 염료(142)들은 상 변화에 따라 움직일 수 있다.In addition, the
스페이서(144)들은 게스트-호스트 액정층(140)의 셀 갭(cell gap)을 유지하기 위한 것이다. 또한, 스페이서(144)들은 외부로부터 힘이 가해지는 경우, 게스트-호스트 액정층(140)의 내부를 보호함과 동시에 제1 전극(120)과 제2 전극(160)이 단선(short)되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스페이서(144)들은 게스트-호스트 액정층(140)을 구획하는 격벽의 기능을 할 수 있다. 이 때, 구획된 공간마다 동일한 양의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 포함되거나, 구획되는 공간마다 카이럴 도펀트의 양을 조정하여 나선 구조로 배열되는 콜레스테릭 액정(141)들의 피치(P)는 다르게 제어할 수 있다. 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열되는 콜레스테릭 액정(141)의 피치(P)를 다르게 하는 경우 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열되는 콜레스테릭 액정(141)들에 의해 반사되는 빛의 파장대를 조정할 수 있다. 이에 대해서는 도 6에서 상세히 후술하도록 하겠다. 스페이서(144)들은 빛을 통과시킬 수 있는 투명한 재질의 포토 레지스트(photo resist), 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 폴리머(polymer), 광경화성 폴리머(uv curable polymer) 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 이들에 한정되지 않는다. The
본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치(100)는 제1 및 제2 전극들(120, 160) 각각에 소정의 전압을 공급하는 전압 공급부를 더 포함할 수 있다. 이 때, 광 제어 장치(100)는 제1 및 제2 전극들(120, 160)에 인가되는 전압을 제어하여, 콜레스테릭 액정(141)들을 상변화함으로써 입사되는 빛을 차광하는 차광 모드 또는 빛을 투과하는 투명 모드로 구현될 수 있다. 이하에서는 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 결부하여 포지티브 액정의 경우 광 제어 장치(100)의 투명 모드와 차광모드에 대하여 상세히 설명하고, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b를 결부하여 네거티브 액정의 경우 광 제어 장치(100)의 투명 모드와 차광 모드에 대하여 상세히 설명한다.The
도 3a 및 도 3b는 포지티브 액정의 경우 투명 모드에서 도 2의 광 제어 장치를 보여주는 단면도들이다. 도 3a는 포지티브 액정의 경우 투명 모드를 구현하기 위해 인가되는 전계를 보여주는 단면도이고, 도 3b는 투명 모드에서 빛의 경로를 보여주는 단면도이다.3A and 3B are cross-sectional views illustrating the light control device of FIG. 2 in a transparent mode in the case of a positive liquid crystal. 3A is a cross-sectional view illustrating an electric field applied to implement a transparent mode in the case of a positive liquid crystal, and FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating a light path in the transparent mode.
도 3a에 도시한 바와 같이, 게스트-호스트 액정층(140)은 투명 모드에서 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 호메오트로픽 상(homeotropic state)에 있게 된다. 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 포컬 코닉 상(focal conic state) 또는 플래너 상(planar state)에서 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화하기 위해서 게스트-호스트 액정층(140)에는 수직 전계(vef)가 인가되어야 한다. 수직 전계(vef)는 제1 전극(120)에 인가된 전압과 제2 전극(160)에 인가된 전압 간의 차이가 제1 기준 전압보다 큰 경우, 수직 방향(y축 방향)으로 배열된 제1 전극(120)과 제2 전극(160) 사이에서 형성되는 전계를 의미한다.As shown in FIG. 3A , in the guest-host
한편, 투명 모드에서 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들 모두에 수직 전계(vef)가 동등하게 인가되기 위해서는 제1 전극(120)의 분할 전극(121a, 121b, 121c)들의 간격은 분할 전극(121a, 121b, 121c)의 폭의 2 배보다 작도록 구성될 수 있다. 제1 전극(120)의 분할 전극(121)들의 간격이 분할 전극(121)의 폭의 2 배 이상이거나 수십 ㎛ 이상인 경우 분할 전극(121a, 121b, 121c)들 상에 위치하는 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들에 인가되는 수직 전계(vef)와 분할 전극(121a, 121b, 121c)들 사이에 위치하는 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들에 인가되는 수직 전계(vef) 사이에는 차이가 발생하여 수직 전계(vef)가 동등하게 인가되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. Meanwhile, in the transparent mode, in order for the vertical electric field vef to be equally applied to all of the cholesteric
도 3b에 도시한 바와 같이, 콜레스테릭 액정(141)들은 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 수직 방향(y축 방향)으로 배열되며, 나선상으로 회전된 상태를 갖지 않는다. 이 때, 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 빛(L)이 입사되는 방향으로 배열되기 때문에, 게스트-호스트 액정층(140)에 입사되는 빛(L)의 산란과 흡수는 최소화된다. 그러므로, 광 제어 장치(100)에 입사되는 빛(L)의 대부분은 게스트-호스트 액정층(140)을 통과할 수 있다.As shown in FIG. 3B , the cholesteric
한편, 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 수직 전계(vef)에 의해 포컬 코닉 상(focal conic state) 또는 플래너 상(planar state)에서 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화가 된 경우, 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 제1 및 제2 배향막들(130, 150)로 인하여 더 이상 수직 전계(vef)가 인가되지 않더라도 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 유지할 수 있다. 즉, 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 제1 및 제2 배향막들(130, 150)로 인하여 더 이상 수직 전계(vef)가 인가되지 않더라도 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 안정적으로 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화가 된 후에는 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 초기 상태에서 투명 모드를 구현할 수 있으므로, 전력 소비를 줄일 수 있다.On the other hand, the cholesteric
도 4a 및 도 4b는 포지티브 액정의 경우 차광 모드에서 도 2의 광 제어 장치를 보여주는 단면도들이다. 도 4a는 포지티브 액정의 경우 차광 모드를 구현하기 위해 인가되는 전계를 보여주는 단면도이고, 도 4b는 차광 모드에서 빛의 경로를 보여주는 단면도이다.4A and 4B are cross-sectional views illustrating the light control device of FIG. 2 in a light blocking mode in the case of a positive liquid crystal. 4A is a cross-sectional view illustrating an electric field applied to implement a light blocking mode in the case of a positive liquid crystal, and FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating a light path in the light blocking mode.
도 4a에 도시한 바와 같이, 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 차광 모드에서 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 제어된다. 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화하기 위해서 게스트-호스트 액정층(140)에는 수평 전계(hef)가 인가되어야 한다. 수평 전계(hef)는 제1 전극(120)의 분할 전극(121a, 121b, 121c)들에 인가되는 전압들 사이에 차이가 제2 기준 전압보다 큰 경우, 수평 방향(x축 방향 또는 z축 방향)으로 배열된 분할 전극(121a, 121b, 121c)들 사이에 형성되는 전계를 의미한다As shown in FIG. 4A , the cholesteric
한편, 투명 모드를 구현할 때 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들 모두에 수직 전계(vef)가 동등하게 인가되기 위해서 제1 전극(120)의 분할 전극(121a, 121b, 121c)들의 간격을 분할 전극(121a, 121b, 121c)의 폭의 2 배보다 작게 형성해야 한다. 이 때, 인접한 분할 전극(121a, 121b, 121c)들 사이의 간격이 가까워 차광 모드 구현 시 수평 전계(hef)가 인가되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 도 4a 와 같이 서로 연속하여 배치되는 3 개의 분할 전극들(121a, 121b, 121c) 중에서 가운데 분할 전극(121b)에 전압을 인가하지 않고, 일 측의 분할 전극(121a)에 제1 전압을 인가하고, 타 측의 분할 전극(121c)에 제2 전압을 인가하는 것이 차광 모드 구현에 유리할 수 있다. On the other hand, when the transparent mode is implemented, the divided
도 4b에 도시한 바와 같이, 포컬 코닉 상(focal conic state)에서는 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 카이럴 도펀트에 의해 나선상으로 회전된 상태에 있다. 또한, 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 무질서(random)하게 배열된다. 이 때, 게스트-호스트 액정층(140)에 입사되는 빛은 콜레스테릭 액정(141)들에 의해 산란되거나 이색성 염료(142)들에 의해 흡수된다. 이색성 염료(142)들이 블랙 염료인 경우, 게스트-호스트 액정층(140)은 차광 모드에서 블랙의 색을 표시함으로써 입사되는 빛을 차단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들이 포컬 코닉 상(focal conic state)에 있도록 제어함으로써, 광 제어 장치의 뒷 배경을 보이지 않게 할 수 있다.As shown in FIG. 4B , in a focal conic state, the cholesteric
한편, 수평 전계(hef)에 의해 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화가 된 경우, 게스트-호스트 액정층(140)은 더 이상 수평 전계(hef)가 인가되지 않더라도 카이럴 도펀트에 의해 포컬 코닉 상(focal conic state)을 유지할 수 있다. 즉, 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 더 이상 수평 전계(hef)가 인가되지 않더라도 카이럴 도펀트에 의해 포컬 코닉 상(focal conic state)을 안정적으로 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화가 된 후에는 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 차광 모드를 구현할 수 있으므로, 전력 소비를 줄일 수 있다.On the other hand, when the cholesteric
도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 수직 전계(vef)에 의해 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화하여 투명 모드로 구현될 수 있고, 수평 전계(hef)에 의해 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화하여 차광 모드로 구현될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예는 수직 전계(vef)에 의해 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화된 경우 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 유지할 수 있다. 또한, 수평 전계(hef)에 의해 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화된 경우 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 포컬 코닉 상(focal conic state)을 유지할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 상 변화 이후에 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 호메오트로픽 상(homeotropic state)과 포컬 코닉 상(focal conic state)의 동일한 상을 안정적으로 유지 가능한 쌍안정(bistable) 상태로 구현될 수 있으므로, 전력 소비를 줄일 수 있다. 또한, 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 투명 모드를 구현할 수 있으므로, 전력 소비를 줄일 수 있다.3A, 3B, 4A, and 4B, in the embodiment of the present invention, when the cholesteric
게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 차광 모드에서 도 5와 같이 플래너 상(planar state)으로 제어될 수 있다. 플래너 상(planar state)에서는 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들의 나선축은 수직 방향(y축 방향)으로 배열될 수 있다. 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 플래너 상(planar state)으로 상 변화하기 위해서 게스트-호스트 액정층(140)에는 수평 전계(hef)가 인가되어야 한다.The cholesteric
하지만, 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 플래너 상(planar state)으로 상 변화하는 경우 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화하는 경우보다 수평 전계(hef)가 더 긴 시간 동안 인가되어야 한다. 또한, 포컬 코닉 상(focal conic state)에서는 빛의 흡수와 산란이 같이 발생하는 반면에, 플래너 상(planar state)에서는 거의 빛의 흡수만이 발생한다. 그러므로, 플래너 상(planar state)보다 포컬 코닉 상(focal conic state)에서 빛의 차광율이 더 크다. 따라서, 본 발명의 실시예는 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들을 플래너 상(planar state)으로 제어할 수 있지만, 플래너 상(planar state)보다 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 제어하는 것이 차광율을 향상시킬 수 있다.However, when the cholesteric
도 6에 도시한 바와 같이, 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들의 피치(P)는 나선축(Helical axis)의 길이를 나타낸다. 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들은 피치(P)가 커질수록 장파장의 빛을 반사시키고, 피치(P)가 작을수록 단파장의 빛을 반사시킨다. 즉, 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들의 피치(P)를 어떻게 설계하느냐에 따라 어느 파장의 빛을 반사시킬지를 결정할 수 있다. 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들의 피치(P)는 카이럴 도펀트의 양에 따라 조정될 수 있다.As shown in FIG. 6 , the pitch P of the cholesteric
카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들이 가시광선 파장대의 빛을 반사하는 경우, 가시광선의 일부가 반사되어 사용자에게 시인될 수 있으므로, 차광율이 줄어들 수 있다. 그리고, 투명 모드에서 투과율이 저하되지 않고, 차광 모드에서 차광율을 높이기 위해서 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들이 가시광선 파장대가 아닌 적외선 파장대(780nm 이상의 파장대) 또는 자외선 파장대(380nm 이하의 파장대)를 반사하도록 설계될 수 있다. 그리고, 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들의 피치(P)는 파장 영역에 따라 달라질 수 있다. 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들의 피치(P)는 수학식 1과 같이 액정(131)의 평균 굴절률(n)과 반사하고자 하는 빛의 반사 파장(λ)에 따라 산출될 수 있다.When the cholesteric
수학식 1에서, P는 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들의 피치, λ는 빛을 반사하는 반사 파장, n은 콜레스테릭 액정(141)의 평균 굴절률을 나타낸다. 예를 들어, 반사 파장(λ)이 780nm이고, 콜레스테릭 액정(141)의 평균 굴절률(n)이 1.5인 경우, 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들의 피치(P)는 520nm로 산출될 수 있다. 또한, 반사 파장(λ)이 380nm이고, 콜레스테릭 액정(141)의 굴절률(n)이 1.5인 경우 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들의 피치(P)는 253nm로 산출될 수 있다. 즉, 콜레스테릭 액정(141)의 굴절률(n)이 1.5인 경우 적외선 파장대(780nm 이상의 파장대) 또는 자외선 파장대(380nm 이하의 파장대)를 반사하기 위해서 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들의 반사 파장(λ)이 380nm 이하 780nm 이상 되도록 피치(P)를 253nm 이하 또는 520nm 이상으로 설계될 수 있다. In
도 7a 및 도 7b는 네거티브 액정의 경우 투명 모드에서 도 2의 광 제어 장치를 보여주는 단면도들이다. 도 7a는 네거티브 액정의 경우 투명 모드를 구현하기 위해 인가되는 전계를 보여주는 단면도이고, 도 7b는 투명 모드에서 빛의 경로를 보여주는 단면도이다.7A and 7B are cross-sectional views illustrating the light control device of FIG. 2 in a transparent mode in the case of a negative liquid crystal. 7A is a cross-sectional view illustrating an electric field applied to implement a transparent mode in the case of a negative liquid crystal, and FIG. 7B is a cross-sectional view illustrating a light path in the transparent mode.
도 7a에 도시한 바와 같이, 게스트-호스트 액정층(140)은 투명 모드에서 콜레스테릭 액정(141)들이 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 제어된다. 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 네거티브 액정의 특성을 갖는 경우, 포컬 코닉 상(focal conic state) 또는 플래너 상(planar state)에서 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화하기 위해서 게스트-호스트 액정층(140)에는 수평 전계(hef)가 인가되어야 한다.As shown in FIG. 7A , in the guest-host
한편, 차광 모드를 구현할 때 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들 모두에 수직 전계(vef)가 동등하게 인가되기 위해서 제1 전극(120)의 분할 전극(121a, 121b, 121c)들의 간격을 분할 전극(121a, 121b, 121c)의 폭의 2 배보다 작게 형성해야 한다. 이 때, 인접한 분할 전극(121a, 121b, 121c)들 사이의 간격이 가까워 투명 모드 구현시 수평 전계(hef)가 인가되지 못하는 문제점이 생길 수 있다. 따라서, 도 7a와 같이 서로 연속하여 배치되는 3 개의 분할 전극들(121a, 121b, 121c) 중에서 가운데 분할 전극(121b)에 전압을 인가하지 않고, 일 측의 분할 전극(121a)에 제1 전압을 인가하고, 타 측의 분할 전극(121c)에 제2 전압을 인가하는 것이 투명 모드 구현에 유리할 수 있다.On the other hand, when the light blocking mode is implemented, the divided
도 7b에 도시한 바와 같이, 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서는 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 수직 방향(y축 방향)으로 배열되며, 나선상으로 회전된 상태를 갖지 않는다. 이 때, 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 빛(L)이 입사되는 방향으로 배열되기 때문에, 게스트-호스트 액정층(140)에 입사되는 빛(L)의 산란과 흡수는 최소화된다. 그러므로, 광 제어 장치(100)에 입사되는 빛(L)의 대부분은 게스트-호스트 액정층(140)을 통과할 수 있다.7B, in the homeotropic state, the cholesteric
한편, 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 수평 전계(hef)에 의해 포컬 코닉 상(focal conic state) 또는 플래너 상(planar state)에서 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화가 된 경우, 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 제1 및 제2 배향막들(130, 150)로 인하여 더 이상 수평 전계(hef)가 인가되지 않더라도 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 유지할 수 있다. 즉, 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 제1 및 제2 배향막들(130, 150)로 인하여 더 이상 수평 전계(hef)가 인가되지 않더라도 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 안정적으로 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화가 된 후에는 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 초기 상태에서 투명 모드를 구현할 수 있으므로, 전력 소비를 줄일 수 있다.On the other hand, the cholesteric
도 8a 및 도 8b는 네거티브 액정의 경우 차광 모드에서 도 2의 광 제어 장치를 보여주는 단면도들이다. 도 8a는 네거티브 액정의 경우 차광 모드를 구현하기 위해 인가되는 전계를 보여주는 단면도이고, 도 8b는 차광 모드에서 빛의 경로를 보여주는 단면도이다.8A and 8B are cross-sectional views illustrating the light control device of FIG. 2 in a light blocking mode in the case of a negative liquid crystal. 8A is a cross-sectional view illustrating an electric field applied to implement a light blocking mode in the case of a negative liquid crystal, and FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating a light path in the light blocking mode.
도 8a에 도시한 바와 같이, 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들은 차광 모드에서 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 제어된다. 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 네거티브 액정의 특성을 갖는 경우, 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화하기 위해서 게스트-호스트 액정층(140)에는 수직 전계(vef)가 인가되어야 한다.As shown in FIG. 8A , the cholesteric
한편, 차광 모드에서 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들 모두에 수직 전계(vef)가 동등하게 인가되기 위해서는 제1 전극(120)의 분할 전극(121a, 121b, 121c)들의 간격은 분할 전극(121a, 121b, 121c)의 폭의 2 배보다 작도록 구성할 수 있다. 제1 전극(120)의 분할 전극(121a, 121b, 121c)들의 간격이 분할 전극(121a, 121b, 121c)의 폭의 2 배 이상 인 경우이거나 수십 ㎛ 이상인 경우, 분할 전극(121a, 121b, 121c)들상에 위치하는 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들에 인가되는 수직 전계(vef)와 분할 전극(121a, 121b, 121c)들 사이 상에 위치하는 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들에 인가되는 수직 전계(vef) 사이에는 차이가 발생하므로, 수직 전계(vef)가 동등하게 인가되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 도 8b에 도시한 바와 같이, 포컬 코닉 상(focal conic state)에서는 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 카이럴 도펀트에 의해 나선상으로 회전된 상태에 있다. 또한, 카이럴 도펀트에 의해 나선 구조로 배열된 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 무질서(random)하게 배열된다. 이 경우, 게스트-호스트 액정층(140)에 입사되는 빛(L)은 도 8b와 같이 콜레스테릭 액정(141)들에 의해 산란되거나 이색성 염료(142)들에 의해 흡수된다. 이색성 염료(142)들이 블랙 염료인 경우, 게스트-호스트 액정층(140)은 차광 모드에서 블랙의 색을 표시함으로써 입사되는 빛을 차단할 수 있다. 결국, 본 발명의 실시예는 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 포컬 코닉 상(focal conic state)에 있도록 제어함으로써, 광 제어 장치의 뒷 배경을 보이지 않게 할 수 있다.On the other hand, in the light blocking mode, in order for the vertical electric field vef to be equally applied to all of the cholesteric
한편, 수직 전계(vef)에 의해 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화가 된 경우, 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 더 이상 수직 전계(vef)가 인가되지 않더라도 카이럴 도펀트에 의해 포컬 코닉 상(focal conic state)을 유지할 수 있다. 즉, 게스트-호스트 액정층(140)의 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 카이럴 도펀트에 의해 포컬 코닉 상(focal conic state)을 안정적으로 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화가 된 후에는 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 차광 모드를 구현할 수 있으므로, 소비 전력을 줄일 수 있다.On the other hand, when the cholesteric
도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예는 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들이 네거티브 액정의 특성을 갖는 경우, 수평 전계(hef)에 의해 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들은 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화하여 투명 모드로 구현될 수 있고, 수직 전계(vef)에 의해 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화하여 차광 모드로 구현될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예는 수평 전계(hef)에 의해 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화된 경우 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 유지할 수 있으며, 수직 전계(vef)에 의해 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 상 변화된 경우 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 포컬 코닉 상(focal conic state)을 유지할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 상 변화 이후에 더 이상 전압을 인가하지 않더라도 호메오트로픽 상(homeotropic state)과 포컬 코닉 상(focal conic state)의 동일한 상을 안정적으로 유지 가능한 쌍안정 상태로 구현될 수 있으므로, 전력 소비를 줄일 수 있다. 또한, 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 투명 모드를 구현할 수 있으므로, 전력 소비를 줄일 수 있다.7A, 7B, 8A, and 8B, in the embodiment of the present invention, when the cholesteric
도 9는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing another example of the light control device of FIG. 1 in detail.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 제어 장치(200)는 제1 기판(210), 제1 전극(220), 제1 배향막(230), 게스트-호스트 액정층(240), 제2 배향막(250), 제2 전극(260), 및 제2 기판(270)을 포함한다.As shown in FIG. 9 , the
도 9의 제1 기판(210), 제1 배향막(230), 게스트-호스트 액정층(240), 제2 배향막(250), 및 제2 기판(270)은 도 1 및 도 2를 결부하여 설명한 제1 기판(110), 제1 배향막(130), 게스트-호스트 액정층(140), 제2 배향막(150), 및 제2 기판(170)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 9의 제1 기판(210), 제1 배향막(230), 게스트-호스트 액정층(240), 제2 배향막(250), 및 제2 기판(270)에 대한 자세한 설명은 생략한다.The
제1 기판(210) 상에는 제1 전극(220)이 마련되고, 제2 기판(270) 상에는 제2 전극(260)이 마련된다. 제1 전극(220)과 제2 전극(260) 중 적어도 어느 하나는 분할 전극(261a, 261b, 261c)들로 이루어질 수 있다. 도 9에서는 제1 전극(220)이 제1 기판(210)의 일면 전체에 마련되고, 제2 전극(260)이 제2 기판(270)의 일면에 복수의 분할 전극(261a, 261b, 261c)들로 이루어진 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 분할 전극들은 소정의 형태로 패턴된 패턴전극들일 수 있다.The
제1 및 제2 전극들(220, 260)은 투명한 전극일 수 있다. 또는 제1 및 제2 전극들(220, 260)은 전도성을 가지는 동시에 외부 광을 투과시킬 수 있는 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극들(220, 260)은 은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물(예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(예; Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(예; Aluminum doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The first and
광 제어 장치(200)는 제1 및 제2 전극들(220, 260) 각각에 소정의 전압을 공급하는 전압 공급부를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예는 제1 전극(220)과 제2 전극(260)의 분할 전극(261a, 261b, 261c)들에 인가되는 전압들에 따라 게스트-호스트 액정층(240)에 포함된 콜레스테릭 액정(241)들이 상 변화함으로써 입사되는 빛을 차단하는 차광 모드 또는 입사되는 빛을 투과하는 투명 모드로 구현할 수 있다.The
게스트-호스트 액정층(240)의 콜레스테릭 액정(241)들과 이색성 염료(242)들이 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(240)의 상 변화에 대한 설명은 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 또한, 게스트-호스트 액정층(240)의 콜레스테릭 액정(241)들과 이색성 염료(242)들이 네거티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(240)의 상 변화에 대한 설명은 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다.When the cholesteric
도 10은 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도이다.FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the light control device of FIG. 1 in detail.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 제어 장치(300)는 제1 기판(310), 제1 전극(320), 제1 배향막(330), 게스트-호스트 액정층(340), 제2 배향막(350), 제2 전극(360), 및 제2 기판(370)을 포함한다.As shown in FIG. 10 , the
도 10의 제1 기판(310), 제1 배향막(330), 게스트- 호스트 액정층(340), 제2 배향막(350), 및 제2 기판(370)은 도 1 및 도 2를 결부하여 설명한 제1 기판(110), 제1 배향막(130), 게스트-호스트 액정층(140), 제2 배향막(150), 및 제2 기판(170)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 10의 제1 기판(310), 제1 배향막(330), 게스트-호스트 액정층(340), 제2 배향막(350), 및 제2 기판(370)에 대한 자세한 설명은 생략한다.The
제1 기판(310) 상에는 제1 전극(320)이 마련되고, 제2 기판(370) 상에는 제2 전극(360)이 마련된다. 제1 전극(320)과 제2 전극(360) 중 적어도 어느 하나는 분할 전극들로 이루어질 수 있다. 도 10에서는 제1 전극(320)이 제1 기판(310)의 일면에 복수의 분할 전극(321a, 321b, 321c)들로 이루어지고, 제2 전극(360)이 제2 기판(370)의 일면에 복수의 분할 전극(361a, 361b, 361c)들로 이루어진 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 분할 전극은 소정의 형태로 패턴된 패턴 전극이라고 할 수 있다. The
제1 및 제2 전극들(320, 360)은 투명한 전극일 수 있다. 또는 제1 및 제2 전극들(320, 360)은 전도성을 가지는 동시에 외부 광을 투과시킬 수 있는 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극들(320, 360)은 은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물(예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(예; Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(예; Aluminum doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The first and
광 제어 장치(300)는 제1 및 제2 전극들(320, 360) 각각에 소정의 전압을 공급하는 전압 공급부를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예는 제1 전극(320)의 분할 전극(321a, 321b, 321c)들과 제2 전극(360)의 분할 전극(361a, 361b, 361c)들에 인가되는 전압들에 따라 게스트-호스트 액정층(340)에 포함된 콜레스테릭 액정이 상 변화함으로써 입사되는 빛을 차단하는 차광 모드 또는 입사되는 빛을 투과하는 투명 모드로 구현할 수 있다.The
게스트-호스트 액정층(340)의 콜레스테릭 액정(341)들과 이색성 염료(342)들이 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(340)의 상 변화에 대한 설명은 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 또한, 게스트-호스트 액정층(340)의 콜레스테릭 액정(341)들과 이색성 염료(342)들이 네거티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(340)의 상 변화에 대한 설명은 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다.When the cholesteric
도 11은 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도이다.11 is a detailed cross-sectional view illustrating another example of the light control device of FIG. 1 .
도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 제어 장치(400)는 제1 기판(410), 제1 전극(420), 제1 배향막(430), 게스트-호스트 액정층(440), 제2 배향막(450), 제2 전극(460), 및 제2 기판(470)을 포함한다.11 , the
도 11의 제1 기판(410), 제1 전극(420), 제1 배향막(430), 제2 배향막(450), 제2 전극(460), 및 제2 기판(470)은 도 1 및 도 2를 결부하여 설명한 제1 기판(110), 제1 전극(120), 제1 배향막(130), 제2 배향막(150), 제2 전극(160), 및 제2 기판(170)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 11의 제1 기판(410), 제1 전극(420), 제1 배향막(430), 제2 배향막(450), 제2 전극(460), 및 제2 기판(470)에 대한 자세한 설명은 생략한다.The
게스트-호스트 액정층(440)은 제1 배향막(430)과 제2 배향막(450) 사이에 마련된다. 게스트-호스트 액정층(440)은 플래너 상(planar state), 포컬 코닉 상(focal conic state), 및 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 게스트-호스트 액정층(440)을 투명 모드에서 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 제어하고, 차광 모드에서 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 제어한다.The guest-host
게스트-호스트 액정층(440)은 콜레스테릭 액정(441)들, 이색성 염료(442)들, 스페이서(444)들, 및 폴리머 네트워크(445)를 포함할 수 있다. 또한, 게스트-호스트 액정층(440)은 콜레스테릭 액정(141)들과 이색성 염료(142)들에 나선구조를 유도하는 카이럴 도펀트(chiral dopant) 또는 감광성 카이럴 도펀트(photo-sensitive chiral dopant), 및 광 개시제를 더 포함할 수 있다. 도 11a의 콜레스테릭 액정(441)들, 이색성 염료(442)들, 및 스페이서(444)들에 대한 자세한 설명은 도 1 및 도 2를 결부하여 설명한 콜레스테릭 액정(141)들, 이색성 염료(142)들, 및 스페이서(144)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 11a의 콜레스테릭 액정(441)들, 이색성 염료(442)들, 및 스페이서(444)들에 대한 자세한 설명은 생략한다. 폴리머 네트워크(445)는 모노머를 게스트-호스트 액정층(440)에 혼합한 후 UV 경화시킴으로써 형성될 수 있으며, 폴리머가 그물 형태된의 구조를 갖는다. 폴리머 네트워크(445)는 콜레스테릭 액정(441)의 단축 방향 굴절률과 유사한 굴절률을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어 게스트-호스트 액정층(440)의 굴절률이 1.4인 콜레스테릭 액정(441)으로 구성된다면 폴리머 네트워크(445)의 재료로 사용될 모노머는 다양한 화합물 중 굴절률이 1.4인 것을 선택할 수 있다.The guest-host
폴리머 네트워크(445)는 입사되는 빛을 산란시킬 수 있다. 따라서, 폴리머 네트워크(445)를 포함한 게스트-호스트 액정층(440)은 폴리머 네트워크(445)를 포함하지 않는 게스트-호스트 액정층(440)에 비해 입사되는 빛을 더욱 산란시킬 수 있다. 이로 인해, 폴리머 네트워크(445)를 포함한 게스트-호스트 액정층(440)에 입사되는 빛의 경로는 폴리머 네트워크(445)를 포함하지 않는 게스트-호스트 액정층(440)에 입사되는 빛의 경로보다 길어지게 된다. 그러므로, 폴리머 네트워크(445)를 포함한 게스트-호스트 액정층(440)에 입사되는 빛은 이색성 염료(442)들에 의해 더 흡수될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예와 같이 폴리머 네트워크(445)를 포함하는 경우, 폴리머 네트워크(445)를 포함하지 않고 차광할 때보다 차광율을 높일 수 있다.The
게스트-호스트 액정층(440)의 콜레스테릭 액정(441)들과 이색성 염료(442)들이 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(440)의 상 변화에 대한 설명은 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 또한, 게스트-호스트 액정층(440)의 콜레스테릭 액정(441)들과 이색성 염료(442)들이 네거티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(440) 의 상 변화에 대한 설명은 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다.When the cholesteric
또한, 도 11a에서는 제1 전극(420)이 분할 전극(421a, 421b, 421c)들로 이루어지고, 제2 전극(460)이 제2 기판(470)의 일면 전체에 마련되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 전극들(420, 460) 중 적어도 어느 하나가 분할 전극들로 이루어지면 되므로, 도 11b와 같이 제2 전극(460)이 분할 전극(461a, 461b, 461c)들로 이루어지거나 도 11c와 같이 제1 및 제2 전극들(420, 460) 모두가 분할 전극(421a, 421b, 421c)들로 이루어질 수 있다. 분할 전극들은 소정의 형태로 패턴된 패턴전극일 수 있다. In addition, in FIG. 11A , the
도 12는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도이다.12 is a cross-sectional view illustrating in detail another example of the light control device of FIG. 1 .
도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 제어 장치(500)는 제1 기판(510), 제1 전극(520), 게스트-호스트 액정층(540), 제2 전극(560), 및 제2 기판(570)을 포함한다.12 , the
도 12의 제1 기판(510), 제1 전극(520), 제2 전극(560), 및 제2 기판(570)은 도 1 및 도 2를 결부하여 설명한 제1 기판(110), 제1 전극(120), 제2 전극(160), 및 제2 기판(170)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 12의 제1 기판(510), 제1 전극(520), 제2 전극(560), 및 제2 기판(570)에 대한 자세한 설명은 생략한다.The
게스트-호스트 액정층(540)은 제1 전극(520)과 제2 전극(560) 사이에 마련된다. 게스트-호스트 액정층(540)은 플래너 상(planar state), 포컬 코닉 상(focal conic state), 및 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 게스트-호스트 액정층(540)을 투명 모드에서 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 제어하고, 차광 모드에서 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 제어한다.The guest-host
게스트-호스트 액정층(540)은 콜레스테릭 액정(541)들, 이색성 염료(542)들, 스페이서(544)들, 및 수직배향물질(546)을 포함할 수 있다. 또한, 게스트-호스트 액정층(540)은 콜레스테릭 액정(541)들과 이색성 염료(542)들에 나선구조를 유도하는 카이럴 도펀트(chiral dopant) 또는 감광성 카이럴 도펀트(photo-sensitive chiral dopant), 및 광 개시제를 더 포함할 수 있다. 도 12의 콜레스테릭 액정(541)들, 이색성 염료(542)들, 및 스페이서(544)들에 대한 자세한 설명은 도 1 및 도 2를 결부하여 설명한 콜레스테릭 액정(141)들, 이색성 염료(142)들, 및 스페이서(144)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 12의 콜레스테릭 액정(541)들, 이색성 염료(542)들, 및 스페이서(544)들에 대한 자세한 설명은 생략한다.The guest-host
도 12의 광 제어 장치(500)는 제1 및 제2 배향막들을 포함하지 않으므로, 수직배향물질(546)은 콜레스테릭 액정(541)들과 이색성 염료(542)들을 수직 방향으로 배열시키기 위해 게스트-호스트 액정층(540)에 추가된 물질이다. 수직배향물질(546)은 HTAB(hexadecyltrimethylammonium bromide), CTAB(cetyl trimethyl ammonium bromide), POSS(polyhedral oligomeric silsesquioxane), 덴드로나이즈드 폴리머(dendronized polymer), 덴드리머(dendrimer) 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나일 수 있으며, 이들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 수직배향물질(546)이 HTAB 또는 CTAB인 경우 HTAB 또는 CTAB는 제1 및 제2 전극들(520, 560)에 달라 붙어 계면활성제처럼 수직으로 배향되고, 수직 배향된 HTAB 또는 CTAB에 의해 콜레스테릭 액정(541)들과 이색성 염료(542)들이 수직으로 배향될 수 있다.Since the
수직배향물질(546)은 게스트-호스트 액정층(540) 내에 0.01wt% 내지 1wt% 포함될 수 있다. 수직배향물질(546)이 게스트-호스트 액정층(540) 내에 0.01wt% 보다 적게 포함되는 경우 콜레스테릭 액정(541)들과 이색성 염료(542)들이 수직 방향으로 배열되지 못할 수 있다. 또한, 수직배향물질(546)이 게스트-호스트 액정층(540) 내에 1wt% 보다 많이 포함되는 경우 수직배향물질(546)이 모두 용해되지 못할 수 있다.The
게스트-호스트 액정층(540)의 콜레스테릭 액정(541)들과 이색성 염료(542)들이 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(540)에 포함된 콜레스테릭 액정(541)들의 상 변화에 대한 설명은 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 또한, 게스트-호스트 액정층(540)의 콜레스테릭 액정(541)들과 이색성 염료(542)들이 네거티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(540)에 포함된 콜레스테릭 액정(541)들의 상 변화에 대한 설명은 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다.When the cholesteric
또한, 도 12a에서는 제1 전극(520)이 분할 전극(521a, 521b, 521c)들로 이루어지고, 제2 전극(560)이 제2 기판(570)의 일면 전체에 마련되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 전극들(520, 560) 중 적어도 어느 하나가 분할 전극들로 이루어지면 되므로, 도 12b와 같이 제2 전극(560)이 분할 전극(561a, 561b, 561c)들로 이루어지거나 도 12c와 같이 제1 및 제2 전극들(520, 560) 모두가 분할 전극(521a, 21b, 521c, 561a, 561b, 561c)들로 이루어질 수 있다. 분할 전극들은 소정의 형태로 패턴된 패턴전극들일 수 있다.In addition, in FIG. 12A , the
도 13a는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도이다.13A is a cross-sectional view illustrating in detail another example of the light control device of FIG. 1 .
도 13a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 제어 장치(600)는 제1 기판(610), 제1 전극(620), 제1 배향막(630), 게스트-호스트 액정층(640), 제2 배향막(650), 제2 전극(660), 제2 기판(670), 제3 전극(680), 및 절연막(690)을 포함한다.As shown in FIG. 13A , the
도 13a의 제1 기판(610), 게스트-호스트 액정층(640), 제2 배향막(650), 제2 전극(660), 및 제2 기판(670)은 도 1 및 도 2를 결부하여 설명한 제1 기판(110), 게스트-호스트 액정층(140), 제2 배향막(150), 제2 전극(160), 및 제2 기판(170)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 13a의 제1 기판(610), 게스트-호스트 액정층(640), 제2 배향막(650), 제2 전극(660), 및 제2 기판(670)에 대한 자세한 설명은 생략한다.The
제1 기판(610) 상에는 제3 전극(680)이 마련되고, 제3 전극(680) 상에는 절연막(690)이 마련되며, 절연막(690) 상에는 제1 전극(620)이 마련된다. 도 13a에서는 제1 전극(620)이 분할 전극(621a, 621b, 621c)들로 이루어지고, 제3 전극(680)은 제1 기판(610)의 일면 전체에 마련된 것을 예시하였다. 분할 전극들은 소정의 형태로 패턴된 패턴전극들일 수 있다. The
제1 및 제3 전극들(620, 680)은 투명한 전극일 수 있다. 또는 제1 및 제3 전극들(620, 680)은 전도성을 가지는 동시에 외부 광을 투과시킬 수 있는 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제3 전극들(620, 680)은 은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물(예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(예; Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(예; Aluminum doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The first and
제1 전극(620)과 절연막(690)상에는 제1 배향막(630)이 마련된다. 제1 배향막(630)은 콜레스테릭 액정(641)들과 이색성 염료(642)들이 수직 방향(y축 방향)으로 배열하기 위한 수직배향물질로 이루어질 수 있다. 게스트-호스트 액정층(640)의 콜레스테릭 액정(641)들과 이색성 염료(642)들은 제1 및 제2 배향막들(630, 650)로 인해 전계가 인가되지 않더라도 수직 방향(y축 방향)으로 배열될 수 있다. 제1 배향막(630)은 폴리이미드(polyimide)와 포스파티딜콜린(phosphatidylcholine, PPC) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또는, 제1 배향막(630)은 HTAB(hexadecyltrimethylammonium Bromide) 또는 CTAB(cetyl trimethyl ammonium bromide)를 이소프로필알코올(isopropyl alcohol, IPA)과 같은 솔벤트(solvent)에 혼합하여 제1 전극(620)과 제2 전극(660)상에 코팅한 후 솔벤트를 증발시킴으로써 형성될 수 있다. 제1 배향막(630)의 물질은 이에 한정되는 것은 아니다.A
한편, 제1 전극(620)이 분할 전극(621a, 621b, 621c)들로 이루어진 경우, 앞서 도 3a와 도 8a를 결부하여 설명한 바와 같이 콜레스테릭 액정(641)들과 이색성 염료(642)들 모두에 수직 전계(vef)가 동등하게 인가되기 위해서 제1 전극(620)의 분할 전극(621a, 621b, 621c)들의 간격을 조정하여야 한다. 하지만, 본 발명의 실시예는 제1 기판(610)의 일면 전체에 마련된 제3 전극(690)을 포함하므로, 제2 전극(660)과 제3 전극(680)을 이용하여 수직 전계를 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 제1 전극(620)의 분할 전극(621a, 621b, 621c)들의 간격을 조정하지 않고도 콜레스테릭 액정(641)들과 이색성 염료(642)들 모두에 동등하게 수직 전계를 인가할 수 있다. 수직 전계를 형성하는 경우, 제1 전극(620)에는 전압이 인가되지 않는다.On the other hand, when the
또한, 본 발명의 실시예에서는 제1 전극(620)의 분할 전극(621a, 621b, 621c)들과 제3 전극(680) 사이에 프린지 필드(fringe field)를 이용하여 수평 전계를 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 제1 전극(620)의 분할 전극(621a, 621b, 621c)들에 제3 전압을 인가하고, 제3 전극(680)에 제4 전압을 인가하면 수평 전계를 형성할 수 있으므로, 도 4a와 같이 서로 연속하여 배치되는 3 개의 분할 전극들(121a, 121b, 121c) 중에서 가운데 분할 전극(121b)에 전압을 인가하지 않고, 일 측의 분할 전극(121a)에 제1 전압을 인가하고, 타 측의 분할 전극(121c)에 제2 전압을 인가하는 경우보다 간단하게 수평 전계를 형성할 수 있다.Also, in the embodiment of the present invention, a horizontal electric field may be formed between the divided
게스트-호스트 액정층(640)의 콜레스테릭 액정(641)들과 이색성 염료(642)들이 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(640)의 상 변화에 대한 설명은 제3 전극(690)이 추가됨으로써 수직 전계와 수평 전계를 형성하는 방법만 상이하므로, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 또한, 게스트-호스트 액정층(640)의 콜레스테릭 액정(641)들과 이색성 염료(642)들이 네거티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(640)의 상 변화에 대한 설명은 제3 전극(680)이 추가됨으로써 수직 전계와 수평 전계를 형성하는 방법만 상이하므로, 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다.When the cholesteric
또한, 도 13a에서는 제3 전극(680)이 제1 기판(610)의 일면 전체에 마련되고, 제2 전극(660)이 제2 기판(670)의 일면 전체에 마련되며, 제1 전극(620)이 절연막(690)상에서 분할 전극(621a, 621b, 621c)들로 이루어지는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 전극들(620,660) 중 적어도 어느 하나가 분할 전극들로 이루어지면 된다. 그리고, 제2 전극(660)은 제2 기판(670)의 일면 전체에 제2 전극(660)을 형성하기 위한 물질을 형성하여 구성할 수 있다. 또는, 제2 전극(660)은 제2 기판(670)의 일면 전체에 제2 전극(660)을 형성하기 위한 물질을 형성한 후 패터닝하여 구성할 수도 있다. 예를 들어, 도 13b와 같이 제1 전극(620)이 제1 기판(610)의 일면 전체에 마련되고, 제3 전극(680)이 제2 기판(670)의 일면 전체에 마련되며, 제2 전극(660)이 절연막(690)상에서 분할 전극(661a, 661b, 661c)들로 이루어질 수 있다. 이 때, 본 발명의 실시 예는 제1 전극(620)과 제3 전극(680)에 의해 수직 전계를 형성하며, 제2 전극(660)과 제3 전극(680)에 의해 수평 전계를 형성한다. 그리고, 제1 전극(620)은 제1 기판(610)의 일면 전체에 제1 전극(620)을 형성하기 위한 물질을 형성하여 구성할 수 있다. 또는, 제1 전극(620)은 제1 기판(610)의 일면 전체에 제1 전극(620)을 형성하기 위한 물질을 형성한 후 패터닝하여 구성할 수도 있다.In addition, in FIG. 13A , the
또는, 도 13c와 같이 제1 및 제2 전극들(620, 660)이 모두 분할 전극(621a, 621b, 621c, 661a, 661b, 661c)들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 13c와 같이 제3 전극(680a)이 제1 기판(610)의 일면 전체에 마련되고, 제4 전극(680b)이 제2 기판(670)의 일면 전체에 마련되며, 제1 전극(620)이 제1 절연막(690a)상에서 분할 전극(621a, 621b, 621c)들로 이루어지고, 제2 전극(660)이 제2 절연막(690b)상에서 분할 전극(661a, 661b, 661c)들로 이루어질 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예는 제3 전극(680a)과 제4 전극(680b)에 의해 수직 전계를 형성하며, 제1 전극(620)과 제3 전극(680a) 또는 제2 전극(660)과 제4 전극(680b)에 의해 수평 전계를 형성한다. 그리고, 제3 전극(680a)은 제1 기판(610)의 일면 전체에 제3 전극(680a)을 형성하기 위한 물질을 형성하여 구성할 수 있다. 또는, 제3 전극(680a)은 제2 기판(670)의 일면 전체에 제3 전극(680a)을 형성하기 위한 물질을 형성한 후 패터닝하여 구성할 수도 있다. 그리고, 제4 전극(680b)은 제2 기판(670)의 일면 전체에 제4 전극(680b)을 형성하기 위한 물질을 형성하여 구성할 수 있다. 또는, 제4 전극(680b)은 제2 기판(670)의 일면 전체에 제4 전극(680b)을 형성하기 위한 물질을 형성한 후 패터닝되어 구성할 수도 있다.Alternatively, all of the first and
본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치는 도 14a 내지 도 14c와 같이 굴절률 매칭층을 더 포함할 수 있다. 이하에서는 도 14a 내지 도 14c를 결부하여 굴절률 매칭층을 더 포함하는 광 제어 장치에 대하여 상세히 설명한다.The light control device according to an embodiment of the present invention may further include a refractive index matching layer as shown in FIGS. 14A to 14C . Hereinafter, a light control device further including a refractive index matching layer will be described in detail with reference to FIGS. 14A to 14C .
도 14a는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도이다.14A is a cross-sectional view illustrating in detail another example of the light control device of FIG. 1 .
도 14a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 제어 장치(700)는 제1 기판(710), 제1 전극(720), 제1 배향막(730), 게스트-호스트 액정층(740), 제2 배향막(750), 제2 전극(760), 제2 기판(770), 제1 굴절률 매칭층(780), 및 제2 굴절률 매칭층(790)을 포함한다.As shown in FIG. 14A , the
도 14a의 제1 기판(710), 제1 전극(720), 제1 배향막(730), 게스트-호스트 액정층(740), 제2 배향막(750), 제2 전극(760), 및 제2 기판(770)은 도 1 및 도 2를 결부하여 설명한 제1 기판(110), 제1 전극(120), 제1 배향막(130), 게스트-호스트 액정층(140), 제2 배향막(150), 제2 전극(160), 및 제2 기판(170)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 14a의 제1 기판(710), 제1 전극(720), 제1 배향막(730), 게스트-호스트 액정층(740), 제2 배향막(750), 제2 전극(760), 및 제2 기판(770)에 대한 자세한 설명은 생략한다.14A , the
제1 굴절률 매칭층(780)은 제1 전극(720)이 마련되는 제1 기판(710)의 일면의 반대면에 마련될 수 있다. 즉, 제1 기판(710)의 일면에는 제1 전극(720)이 마련되고, 제1 기판(710)의 일면의 반대면에 해당하는 타면에는 제1 굴절률 매칭층(780)이 마련될 수 있다.The first refractive
공기와 제1 기판(710) 사이의 굴절률 차이로 인해 프레넬 반사가 발생할 수 있다. 예를 들어, 공기와 제1 기판(710) 사이에 굴절률 차이가 있는 경우, 공기를 통해 제1 기판(710)에 입사한 빛이 공기와 제1 기판(710) 사이의 굴절률 차이로 인하여 반사될 수 있다. 그러므로, 제1 굴절률 매칭층(780)은 공기와 제1 기판(710) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해 공기와 제1 기판(710) 사이의 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 공기의 굴절률은 1이고, 제1 기판(710)의 굴절률이 1.6인 경우, 제1 굴절률 매칭층(780)은 공기와 제1 기판(710) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해 1.1 내지 1.5의 굴절률을 가질 수 있다.Fresnel reflection may occur due to a difference in refractive index between air and the
제2 굴절률 매칭층(790)은 제2 전극(760)이 마련되는 제2 기판(770)의 일면의 반대면에 마련될 수 있다. 즉, 제2 기판(770)의 일면에는 제2 전극(760)이 마련되고, 제2 기판(770)의 일면의 반대면에 해당하는 타면에는 제2 굴절률 매칭층(790)이 마련될 수 있다.The second refractive
공기와 제2 기판(770) 사이의 굴절률 차이로 인해 프레넬 반사가 발생할 수 있다. 예를 들어, 공기와 제2 기판(770) 사이에 굴절률 차이가 있는 경우, 제2 기판(770)을 통과한 빛의 일부가 공기에 입사될 때 굴절률 차이로 인하여 반사될 수 있다. 그러므로, 제2 굴절률 매칭층(790)은 공기와 제2 기판(770) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해 공기와 제2 기판(770) 사이의 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 공기의 굴절률은 1이고, 제2 기판(770)의 굴절률이 1.6인 경우, 제2 굴절률 매칭층(790)은 공기와 제2 기판(770) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해 1.1 내지 1.5의 굴절률을 가질 수 있다.Fresnel reflection may occur due to a difference in refractive index between the air and the
제1 및 제2 굴절률 매칭층들(780, 790) 각각은 OCA(optically clear adhesive)와 같은 투명접착필름, 열 경화 또는 UV 경화가 가능한 유기화합물 점착제 등으로 이루어질 수 있다.Each of the first and second refractive
또한, 게스트-호스트 액정층(740)의 콜레스테릭 액정(741)들과 이색성 염료(742)들이 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(740)의 상 변화에 대한 설명은 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 또한, 게스트-호스트 액정층(740)의 콜레스테릭 액정(741)들과 이색성 염료(742)들이 네거티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(740)의 상 변화에 대한 설명은 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다.In addition, when the cholesteric
또한, 도 14a에서는 제1 전극(720)이 분할 전극(721a, 721b, 721c)들로 이루어지고, 제2 전극(760)이 제2 기판(770)의 일면 전체에 마련되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 전극들(720, 760) 중 적어도 어느 하나가 분할 전극들로 이루어지면 되므로, 도 13b와 같이 제2 전극(760)이 분할 전극들로 이루어지거나 도 13c와 같이 제1 및 제2 전극들(720, 760) 모두가 분할 전극들로 이루어질 수 있다. 분할 전극들은 소정의 형태로 패턴된 패턴전극들일 수 있다.In addition, in FIG. 14A , the
도 14b는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도이다.14B is a cross-sectional view illustrating in detail another example of the light control device of FIG. 1 .
도 14b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 제어 장치(700)는 제1 기판(710), 제1 전극(720), 제1 배향막(730), 게스트-호스트 액정층(740), 제2 배향막(750), 제2 전극(760), 제2 기판(770), 제1 굴절률 매칭층(780), 및 제2 굴절률 매칭층(790)을 포함한다.As shown in FIG. 14B , the
도 14b의 제1 기판(710), 제1 전극(720), 제1 배향막(730), 게스트-호스트 액정층(740), 제2 배향막(750), 제2 전극(760), 및 제2 기판(770)은 도 1 및 도 2를 결부하여 설명한 제1 기판(110), 제1 전극(120), 제1 배향막(130), 게스트-호스트 액정층(140), 제2 배향막(150), 제2 전극(160), 및 제2 기판(170)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 14b의 제1 기판(710), 제1 전극(720), 제1 배향막(730), 게스트-호스트 액정층(740), 제2 배향막(750), 제2 전극(760), 및 제2 기판(770)에 대한 자세한 설명은 생략한다.14B , the
제1 굴절률 매칭층(780)은 제1 기판(710)과 제1 전극(720)(또는 제1 배향막(730) 사이에 마련될 수 있다. 제1 기판(710)과 제1 전극(720) 사이의 굴절률 차이로 인해 프레넬 반사가 발생할 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(710)과 제1 전극(720) 사이에 굴절률 차이가 있는 경우, 제1 기판(710)을 통과한 빛의 일부가 제1 전극(720)에 입사될 때 굴절률 차이로 인하여 반사될 수 있다. 그러므로, 제1 굴절률 매칭층(780)은 제1 기판(710)과 제1 전극(720) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해 제1 기판(710)과 제1 전극(720) 사이의 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(710)의 굴절률이 1.6이고, 제1 전극(720)의 굴절률이 2인 경우, 제1 굴절률 매칭층(780)은 제1 기판(710)과 제1 전극(720) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해 1.7 내지 1.9의 굴절률을 가질 수 있다.The first refractive
제2 굴절률 매칭층(790)은 제2 기판(770)과 제2 전극(760) 사이에 마련될 수 있다. 제2 기판(770)과 제2 전극(760) 사이의 굴절률 차이로 인해 프레넬 반사가 발생할 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(760)과 제2 기판(770) 사이에 굴절률 차이가 있는 경우, 제2 전극(760)을 통과한 빛의 일부가 제2 기판(770)에 입사될 때 굴절률 차이로 인하여 반사될 수 있다. 그러므로, 제2 굴절률 매칭층(790)은 제2 기판(770)과 제2 전극(760) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해 제2 기판(770)과 제2 전극(760) 사이의 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 기판(770)의 굴절률이 1.6이고, 제2 전극(760)의 굴절률이 2인 경우, 제2 굴절률 매칭층(790)은 제2 기판(770)과 제2 전극(760) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해 1.7 내지 1.9의 굴절률을 가질 수 있다.The second refractive
제1 및 제2 굴절률 매칭층들(780, 790) 각각은 OCA(optically clear adhesive)와 같은 투명접착필름, 열 경화 또는 UV 경화가 가능한 유기화합물 점착제 등으로 이루어질 수 있다.Each of the first and second refractive
또한, 게스트-호스트 액정층(740)의 콜레스테릭 액정(741)들과 이색성 염료(742)들이 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(740)의 상 변화에 대한 설명은 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 또한, 게스트-호스트 액정층(740)의 콜레스테릭 액정(741)들과 이색성 염료(742)들이 네거티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(740)의 상 변화에 대한 설명은 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다.In addition, when the cholesteric
또한, 도 14b에서는 제1 전극(720)이 분할 전극(721a, 721b, 721c)들로 이루어지고, 제2 전극(760)이 제2 기판(770)의 일면 전체에 마련되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 전극들(720, 760) 중 적어도 어느 하나가 분할 전극들로 이루어지면 되므로, 도 13b와 같이 제2 전극(760)이 분할 전극들로 이루어지거나 도 13c와 같이 제1 및 제2 전극들(720, 760) 모두가 분할 전극들로 이루어질 수 있다. 분할 전극들은 소정의 형태로 패턴된 패턴전극들일 수 있다.In addition, in FIG. 14B , the
도 14c는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도이다.14C is a detailed cross-sectional view illustrating another example of the light control device of FIG. 1 .
도 14c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 제어 장치(700)는 제1 기판(710), 제1 전극(720), 제1 배향막(730), 게스트-호스트 액정층(740), 제2 배향막(750), 제2 전극(760), 제2 기판(770), 제1 굴절률 매칭층(780), 및 제2 굴절률 매칭층(790)을 포함한다.As shown in FIG. 14C , the
도 14c의 제1 기판(710), 제1 전극(720), 제1 배향막(730), 게스트-호스트 액정층(740), 제2 배향막(750), 제2 전극(760), 및 제2 기판(770)은 도 1 및 도 2를 결부하여 설명한 제1 기판(110), 제1 전극(120), 제1 배향막(130), 게스트-호스트 액정층(140), 제2 배향막(150), 제2 전극(160), 및 제2 기판(170)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 14c의 제1 기판(710), 제1 전극(720), 제1 배향막(730), 게스트-호스트 액정층(740), 제2 배향막(750), 제2 전극(760), 및 제2 기판(770)에 대한 자세한 설명은 생략한다.14C , the
제1 굴절률 매칭층(780)은 제1 배향막(730)과 게스트-호스트 액정층(740) 사이에 마련될 수 있다. 제1 배향막(730)과 게스트-호스트 액정층(740) 사이의 굴절률 차이로 인해 프레넬 반사가 발생할 수 있다. 예를 들어, 제1 배향막(730)과 게스트-호스트 액정층(740) 사이에 굴절률 차이가 있는 경우, 제1 배향막(730)을 통과한 빛의 일부가 게스트-호스트 액정층(740)에 입사될 때 굴절률 차이로 인하여 반사될 수 있다. 그러므로, 제1 굴절률 매칭층(780)은 제1 배향막(730)과 게스트-호스트 액정층(740) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해 제1 배향막(730)과 게스트- 호스트 액정층(740) 사이의 굴절률을 가질 수 있다.The first refractive
제2 굴절률 매칭층(790)은 제2 배향막(750)과 게스트-호스트 액정층(740) 사이에 마련될 수 있다. 제2 배향막(750)과 게스트-호스트 액정층(740) 사이의 굴절률 차이로 인해 프레넬 반사가 발생할 수 있다. 예를 들어, 제2 배향막(750)과 게스트-호스트 액정층(740) 사이에 굴절률 차이가 있는 경우, 제2 배향막(750)을 통과한 빛의 일부가 게스트-호스트 액정층(740)에 입사될 때 굴절률 차이로 인하여 반사될 수 있다. 그러므로, 제2 굴절률 매칭층(790)은 제2 배향막(750)과 게스트-호스트 액정층(740) 사이의 굴절률 차이를 줄이기 위해 제2 배향막(750)과 게스트-호스트 액정층(740) 사이의 굴절률을 가질 수 있다.The second refractive
제1 및 제2 굴절률 매칭층들(780, 790) 각각은 OCA(optically clear adhesive)와 같은 투명접착필름, 열 경화 또는 UV 경화가 가능한 유기화합물 점착제 등으로 이루어질 수 있다. 제1 굴절률 매칭층(780) 또는 제2 굴절율 매칭층(790)에 의해서 굴절율 차이를 줄여서 투과율을 향상시킬 수 있다. Each of the first and second refractive
또한, 게스트-호스트 액정층(740)의 콜레스테릭 액정(741)들과 이색성 염료(742)들이 포지티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(740)의 상 변화에 대한 설명은 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 또한, 게스트-호스트 액정층(740)의 콜레스테릭 액정(741)들과 이색성 염료(742)들이 네거티브 액정의 특성을 갖는 경우, 투명 모드와 차광 모드에서 게스트-호스트 액정층(740)의 상 변화에 대한 설명은 도 7a, 도 7b, 도 8a, 및 도 8b를 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다.In addition, when the cholesteric
또한, 도 14c에서는 제1 전극(720)이 분할 전극(721a, 721b, 721c)들로 이루어지고, 제2 전극(760)이 제2 기판(770)의 일면 전체에 마련되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 전극들(720, 760) 중 적어도 어느 하나가 분할 전극들로 이루어지면 되므로, 도 13b와 같이 제2 전극(760)이 분할 전극들로 이루어지거나 도 13c와 같이 제1 및 제2 전극들(720, 760) 모두가 분할 전극들로 이루어질 수 있다. 분할 전극들은 소정의 형태로 패턴된 패턴전극들일 수 있다.In addition, in FIG. 14C , the
도 15는 도 1의 광 제어 장치의 또 다른 예를 상세히 보여주는 단면도이다.15 is a cross-sectional view illustrating in detail another example of the light control device of FIG. 1 .
도 15에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 제어 장치(800)는 제1 기판(810), 제1 전극(820), 제1 배향막(830), 게스트-호스트 액정층(840), 제2 배향막(850), 제2 전극(860), 및 제2 기판(870)을 포함한다.As shown in FIG. 15 , the
도 15의 제1 기판(810), 제1 배향막(830), 제2 배향막(850), 및 제2 기판(870)은 도 1 및 도 2를 결부하여 설명한 제1 기판(110), 제1 배향막(130), 제2 배향막(150), 및 제2 기판(170)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 도 9의 제1 기판(810), 제1 배향막(830), 제2 배향막(850), 및 제2 기판(870)에 대한 자세한 설명은 생략한다.The
제1 기판(810) 상에는 제1 전극(820)이 마련되고, 제2 기판(870) 상에는 제2 전극(860)이 마련된다. 제1 전극(820)은 제1 기판(810)의 일면 전체에 마련될 수 있고, 제2 전극(860) 역시 제2 기판(870)의 일면 전체에 마련될 수 있다. The
제1 및 제2 전극들(820, 860)은 투명한 전극일 수 있다. 또는 제1 및 제2 전극들(820,860)은 전도성을 가지는 동시에 외부 광을 투과시킬 수 있는 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극들(820, 860)은 은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물(예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(Aluminium doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 그리고, 제1 전극(820)은 제1 기판(810)의 일면 전체에 제1 전극(820)을 형성하기 위한 물질을 형성하여 구성할 수 있다. 또는, 제1 전극(820)은 제1 기판(810)의 일면 전체에 제1 전극(820)을 형성하기 위한 물질을 형성한 후 패터닝하여 구성할 수도 있다. 그리고, 제2 전극(860)은 제2 기판(870)의 일면 전체에 제2 전극(860)을 형성하기 위한 물질을 형성하여 구성할 수 있다. 또는, 제2 전극(860)은 제2 기판(870)의 일면 전체에 제2 전극(860)을 형성하기 위한 물질을 형성한 후 패터닝하여 구성할 수도 있다.The first and
광 제어 장치(800)는 제1 및 제2 전극들(820, 860) 각각에 소정의 전압을 공급하는 전압 공급부를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예는 제1 및 제2 전극들(820, 860)에 인가되는 전압의 주파수에 따라 게스트-호스트 액정층(840)을 상 변화함으로써 입사되는 빛을 차단하는 차광 모드 또는 입사되는 빛을 투과하는 투명 모드로 구현할 수 있다.The
게스트-호스트 액정층(840)은 제1 배향막(830)과 제2 배향막(850) 사이에 마련된다. 게스트-호스트 액정층(840)의 콜레스테릭 액정(841)은 네마틱 액정(nematic liquid crystal)에 나선구조를 유도하는 카이럴 도펀트(chiral dopant) 또는 감광성 카이럴 도펀트(photo-sensitive chiral dopant)를 첨가하여 형성될 수 있다. 또는, 게스트-호스트 액정층(840)의 콜레스테릭 액정(841)은 네마틱 액정과 카이럴 도펀트 또는 감광성 카이럴 도펀트에 광개시제와 같은 첨가제를 추가로 첨가하여 형성될 수 있다. 게스트-호스트 액정층(840)의 콜레스테릭 액정(841)은 플래너 상(planar state), 포컬 코닉 상(focal conic state), 및 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 상 변화할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 게스트-호스트 액정층(840)의 콜레스테릭 액정(841)을 투명 모드에서 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 제어하고, 차광 모드에서 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 제어한다.The guest-host
게스트-호스트 액정층(840)은 콜레스테릭 액정(841)들, 이색성 염료(842)들, 및 스페이서(844)들을 포함할 수 있다. 콜레스테릭 액정(841)들은 네마틱 액정일 수 있다. 콜레스테릭 액정(841)들은 제1 및 제2 전극들(820, 860)에 인가되는 전압의 주파수에 따라 수직 방향(y축 방향)으로 배열되는 듀얼 주파수 액정(dual frequency liquid crystal)일 수 있다.The guest-host
이색성 염료(842)들은 빛을 흡수하는 염료일 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료(842)들은 가시광선 파장대의 빛을 모두 흡수하는 블랙 염료 또는 또는 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대 이외의 빛을 흡수하고 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대의 빛을 반사하는 염료일 수 있다. 본 발명의 실시예와 같이 빛을 차단하는 차광율을 높이기 위해 이색성 염료(842)들이 블랙 염료인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The
또는 이색성 염료(842)는 색을 가지는 염료로 이루어질 수 있으며, 블랙(black), 레드(red), 그린(green), 블루(blue), 옐로우(yellow) 중 어느 하나의 색을 가지거나 이들의 혼합으로 이루어지는 색을 가질 수 있다. 예를 들어, 광 제어 장치(800)가 투명표시패널의 배면에 결합될 경우 화상을 구현하는 동안에는 화상의 시인성을 향상시키기 위하여 배면으로부터 오는 빛을 차단해야 하므로, 이 경우에는 이색성 염료(842)는 블랙 염료로 이루어질 수 있다. 이외에도 광 제어 장치(800)가 사용되는 장소와 목적에 따라 이색성 염료(842)가 갖는 색을 선택적으로 변경함으로써 사용자에게 심미감을 제공할 수 있다. Alternatively, the
또한, 콜레스테릭 액정(841)들이 듀얼 주파수 액정(dual frequency liquid crystal)인 경우, 이색성 염료(842)들은 듀얼 주파수 액정의 특성을 가질 수 있다. 이로 인해, 이색성 염료(842)들 역시 제1 및 제2 전극들(820, 860)에 인가되는 전압의 주파수에 따라 수직 방향(y축 방향)으로 배열될 수 있다.In addition, when the cholesteric
게스트-호스트 액정층(840)이 도 4a 및 도 4b와 같이 포컬 코닉 상(focal conic state)에 있는 경우, 콜레스테릭 액정(841)들과 이색성 염료(842)들은 카이럴 도펀트에 의해 나선상으로 회전할 수 있다. When the guest-host
제1 및 제2 전극들(820, 860)에 인가되는 전압의 주파수가 제1 주파수인 경우, 게스트-호스트 액정층(840)의 콜레스테릭 액정은 호메스트로픽 상(homeotropic state)으로 제어됨으로써 투명 모드로 구현될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전극들(820, 860)에 인가되는 전압의 주파수가 제2 주파수인 경우, 게스트- 호스트 액정층(840)의 콜레스테릭 액정은 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 제어됨으로써 차광 모드로 구현될 수 있다.
When the frequency of the voltage applied to the first and
[투명표시장치][Transparent display device]
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 사시도이다. 16 is a perspective view illustrating a transparent display device according to an embodiment of the present invention.
도 16에 도시한 바와 같이, 투명표시장치는 광 제어 장치(1000), 투명표시패널(1100), 및 접착층(1200)을 포함한다.As shown in FIG. 16 , the transparent display device includes a
광 제어 장치(1000)는 도 1, 도 2, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 14a 내지 도 14c, 및 도 15를 결부하여 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 광 제어 장치들(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 따라서, 광 제어 장치(1000)는 차광 모드에서 입사되는 빛을 차단하고, 투명 모드에서 입사되는 빛을 투과시킬 수 있다. 광 제어 장치(1000)는 이색성 염료들에 따라 특정한 색을 표현함으로써 광 제어 장치의 뒷 배경을 보이지 않게 할 수 있으므로, 차광 기능 이외에 사용자에게 심미감을 주도록 구현될 수도 있다.The
도 17a는 도 16의 투명표시패널의 하부 기판의 일 예를 상세히 보여주는 단면도이다. 도 17b는 도 16의 투명표시패널의 하부 기판의 다른 예를 상세히 보여주는 단면도이다.17A is a detailed cross-sectional view illustrating an example of a lower substrate of the transparent display panel of FIG. 16 . 17B is a detailed cross-sectional view illustrating another example of a lower substrate of the transparent display panel of FIG. 16 .
도 17a 및 도 17b에 도시한 바와 같이, 투명표시패널(1100)은 하나의 서브 화소 영역에서 투과 영역(Transmissive Area; TA)과 발광 영역(Emissive Area; EA)을 포함한다. 그리고, 발광 영역(EA)은 발광부로, 투과 영역(TA)은 투과부로 지칭될 수도 있다. 발광 영역(EA)은 실제 화상을 표시하는 영역이고, 투과 영역(TA)은 투명표시패널에 외부광이 투과되는 영역을 의미한다. 따라서, 투명표시패널(1100)이 구동되지 않는 경우, 사용자는 투과 영역(TA)을 통해 투명표시패널(1100)의 배경, 즉 투명표시패널(1100) 후면의 사물이나 배경을 시인할 수 있게 된다. 또는, 투명표시패널(1100)이 구동되는 경우, 사용자는 발광 영역(EA)의 실제 화상과 투과 영역(TA)을 통한 배경을 동시에 시인할 수 있게 된다. 서브 화소 영역에서 발광 영역(EA) 및 투과 영역(TA)의 면적비는 시인성 및 투과율 측면에서 다양하게 설정될 수 있다17A and 17B , the
발광 영역(EA)에는 화상을 표시하는 화소(Pixel, P)들이 마련된다. 화소(Pixel)들 각각에는 도 17a 및 도 17b와 같이 트랜지스터 소자(T), 애노드 전극(AND), 유기층(EL), 캐소드 전극(CAT)이 마련될 수 있다.Pixels P displaying an image are provided in the emission area EA. A transistor element T, an anode electrode AND, an organic layer EL, and a cathode electrode CAT may be provided in each of the pixels as shown in FIGS. 17A and 17B .
트랜지스터 소자(T)는 하부 기판(1101)상에 마련되는 액티브층(ACT), 액티브층(ACT)상에 마련되는 제1 절연막(I1), 제1 절연막(I1)상에 마련된 게이트 전극(GE), 게이트 전극(GE)상에 마련된 제2 절연막(I2), 제2 절연막(I2)상에 마련되고 제1 및 제2 콘택홀들(CNT1, CNT2)을 통해 액티브층(ACT)에 접속되는 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)을 포함한다. 도 17a 및 도 17b에서 트랜지스터 소자(T)는 탑 게이트(top gate) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 보텀 게이트(bottom gate) 방식으로 형성될 수도 있다.The transistor device T includes an active layer ACT provided on the
애노드 전극(AND)은 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)상에 마련된 층간 절연막(ILD)을 관통하는 제3 콘택홀(CNT3)을 통해 트랜지스터 소자(T)의 드레인 전극(DE)에 접속된다. 서로 인접한 애노드 전극(AND)들 사이에는 격벽이 마련되며, 이로 인해 서로 인접한 애노드 전극(AND)들은 전기적으로 절연될 수 있다.The anode electrode AND is connected to the drain electrode DE of the transistor element T through the third contact hole CNT3 penetrating the interlayer insulating layer ILD provided on the source electrode SE and the drain electrode DE. do. A barrier rib is provided between the anode electrodes AND adjacent to each other, so that the anode electrodes AND adjacent to each other may be electrically insulated.
애노드 전극(AND)상에는 유기층(EL)이 마련된다. 유기층(EL)은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기발광층(organic light emitting layer), 전자 수송층(electron transporting layer) 등을 포함할 수 있다.An organic layer EL is provided on the anode electrode AND. The organic layer EL may include a hole transporting layer, an organic light emitting layer, an electron transporting layer, and the like.
유기층(EL)과 격벽(W)상에는 캐소드 전극(CAT)이 마련된다. 애노드 전극(AND)과 캐소드 전극(CAT)에 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 통해 유기발광층으로 이동되며, 유기발광층에서 정공과 전자가 결합하여 발광하게 된다.A cathode electrode CAT is provided on the organic layer EL and the barrier rib W. When a voltage is applied to the anode electrode AND and the cathode electrode CAT, holes and electrons move to the organic light emitting layer through the hole transport layer and the electron transport layer, respectively, and the holes and electrons are combined in the organic light emitting layer to emit light.
도 17a에서는 투명표시패널(1100)이 배면 발광(bottom emission) 방식으로 구현된 것을 예시하였다. 투명표시패널(1100)이 배면 발광 방식으로 구현되는 경우, 빛은 하부기판(1101) 방향으로 출광한다. 따라서, 광 제어 장치(1000)는 상부기판상에 배치될 수 있다. 배면 발광 방식에서는 유기층(EL)의 빛이 하부기판(1101) 방향으로 출광하므로, 트랜지스터(T)로 인한 휘도 감소를 줄이기 위하여 트랜지스터(T)는 격벽(W) 아래에 마련될 수 있다. 또한, 배면 발광 방식에서는 애노드 전극(AND)이 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질로 형성되며, 캐소드 전극(CAT)은 알루미늄, 알루미늄과 ITO의 적층 구조와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성될 수 있다. 그리고, 투명 모드에서의 투과율을 향상시키기 위해서 캐소드 전극(CAT)은 발광 영역(EA)에만 패터닝(Patterning)하여 형성될 수 있다.17A illustrates that the
도 17b에서는 투명표시패널(1100)이 전면 발광(top emission) 방식으로 구현된 것을 예시하였다. 투명표시패널(1100)이 전면 발광 방식으로 구현되는 경우, 빛은 상부기판 방향으로 출광한다. 따라서, 광 제어 장치(1000)는 하부기판(1101) 아래에 배치될 수 있다,17B illustrates that the
전면 발광 방식에서는 유기층(EL)의 빛이 상부기판 방향으로 출광하므로, 트랜지스터(T)가 격벽(W)과 애노드 전극(AND) 아래에 넓게 마련될 수 있다. 따라서, 전면 발광 방식은 배면 발광 방식에 비해 트랜지스터(T)의 설계 영역이 넓으며 개구율이 향상될 수 있는 장점이 있다. 또한, 전면 발광 방식에서는 애노드 전극(AND)이 알루미늄, 알루미늄과 ITO의 적층 구조와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성되고, 캐소드 전극(CAT)이 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질로 형성될 수 있다.In the top emission method, since light from the organic layer EL is emitted toward the upper substrate, the transistor T may be widely provided under the barrier rib W and the anode electrode AND. Accordingly, the top emission method has an advantage in that the design area of the transistor T is wider and the aperture ratio can be improved compared to the bottom emission method. In addition, in the top emission method, the anode electrode AND may be formed of a metal material with high reflectance such as aluminum and a stacked structure of aluminum and ITO, and the cathode electrode CAT may be formed of a transparent metal material such as ITO and IZO. .
본 발명의 실시 예에 따른 투명표시패널은 양면 발광(dual emission) 방식으로도 구현될 수 있다. 투명표시패널(1100)이 양면 발광 방식으로 구현되는 경우, 빛은 상부기판 방향과 하부기판 방향으로 출광한다.The transparent display panel according to an embodiment of the present invention may also be implemented in a dual emission method. When the
접착층(1200)은 광 제어 장치(1000)와 투명표시패널(1100)을 접착한다. 접착층(1200)은 OCA(optically clear adhesive)와 같은 투명접착필름 또는 OCR(optically clear resin)과 같은 투명접착제 일 수 있다.The
광 제어 장치(1000)가 투명표시패널(1100)의 빛이 출광하는 방향에 부착된다면, 투명표시패널(1100)의 발광 영역(EA)은 차광하지 않고 투과 영역(TA)만을 차광하여야 한다. 그러므로, 광 제어 장치(1000)는 투명표시패널(1100)의 투과 영역(TA)만을 차광하기 위해, 광 제어 장치를 패터닝(Patterning)하여 차광 영역을 형성할 수 있다. 이 경우, 차광 영역은 투명표시패널(1100)의 투과 영역(TA)에 정렬되되어야 한다. 이상에서 살펴본 바와 같이, 광 제어 장치(1000)가 투명표시패널(1100)의 빛이 출광하는 방향에 부착되면, 광 제어 장치(1000)의 차광 영역을 패터닝하여야 할 뿐만 아니라 차광 영역을 투명표시패널(1100)의 투과 영역에 정렬하여야 하므로, 광 제어 장치(1000)는 투명표시패널(1100)의 빛이 출광하는 방향의 반대 방향에 부착하는 것이 바람직할 것이다. 예를 들어, 도 17b와 같은 전면 발광 방식의 경우, 접착층(1200)의 일면은 투명표시패널(1100)의 하부기판(1101) 아래에 접착되고, 다른 일면은 광 제어 장치(1000)에 접착될 수 있다. 도 17a와 같은 배면 발광 방식의 경우, 접착층(1200)의 일면은 투명표시패널(1100)의 상부기판 위에 접착되고, 다른 일면은 광 제어 장치(1000)에 접착될 수 있다. 접착층(1200)이 OCA와 같은 투명접착필름 또는 OCR과 같은 투명접착제로 구현되는 경우, 1.4 내지 1.9 사이의 굴절률을 가질 수 있다.If the
또한, 투명표시장치가 트루 블랙(true black)을 구현하기 위해, DR(dichroic ratio)이 우수한 이색성 염료들을 이용할 수 있다. DR은 이색성 염료의 단축 방향 광 흡수율 대비 장축 방향 광 흡수율을 나타낸다. 이색성 염료들은 도 7b와 같이 투명 모드에서 수직 방향(y축 방향)으로 배열되며 도 7a와 같이 차광 모드에서 카이럴 도펀트에 의해 나선상으로 회전한 상태로 배열되므로, 이색성 염료의 단축 방향 광 흡수율은 투명 모드에서 이색성 염료의 광 흡수율일 수 있고, 장축 방향 광 흡수율은 차광 모드에서 이색성 염료의 광 흡수율일 수 있다. 트루 블랙의 투명표시장치를 구현하기 위해서는 DR이 7 이상인 이색성 염료들을 이용것이 효율적일 수 있다.In addition, in order for the transparent display device to realize true black, dichroic dyes having excellent dichroic ratio (DR) may be used. DR represents the light absorptance of the dichroic dye in the long-axis direction compared to the light absorption in the short-axis direction. Since the dichroic dyes are arranged in the vertical direction (y-axis direction) in the transparent mode as shown in FIG. 7B and are arranged in a spirally rotated state by the chiral dopant in the light blocking mode as shown in FIG. 7A as shown in FIG. may be the light absorption rate of the dichroic dye in the transparent mode, and the long-axis light absorption rate may be the light absorption rate of the dichroic dye in the light blocking mode. In order to implement a true black transparent display device, it may be effective to use dichroic dyes having a DR of 7 or more.
또한, 투명표시패널(1100)의 하부기판(1101) 또는 상부기판은 광 제어 장치(1000)의 제2 기판일 수 있다. 이 경우, 광 제어 장치(1000)의 제2 전극(140)은 투명표시패널(1100)의 하부기판(1101) 또는 상부기판상에 마련될 수 있다.Also, the
투명표시패널(1100)은 화소(Pixel)들이 화상을 표시하는 표시 모드와 화소(Pixel)들이 화상을 표시하지 않는 비표시 모드로 구현될 수 있다. 화소(Pixel)들이 화상을 표시하는 표시 모드로 구현되는 경우, 광 제어 장치(1000)는 화상의 품질을 높이기 위해 투명표시패널(1100)의 배면을 통해 입사되는 빛을 차단하는 차광 모드로 구현될 수 있다.The
화소(Pixel)들이 화상을 표시하지 않는 비표시 모드에서 광 제어 장치(1000)는 차광 모드 또는 투명 모드로 구현될 수 있다. 화소(Pixel)들이 화상을 표시하지 않는 비표시 모드에서 광 제어 장치(1000)가 차광 모드로 구현되는 경우, 투명표시장치는 사용자에게 블랙으로 보인다. 화소(Pixel)들이 화상을 표시하지 않는 비표시 모드에서 광 제어 장치(1000)가 투명 모드로 구현되는 경우, 투명표시장치는 투명하게 구현되므로, 사용자는 투명표시장치를 통해 투명표시장치의 뒷 배경을 볼 수 있다.In a non-display mode in which pixels do not display an image, the
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 사시도이다.18 is a perspective view illustrating a transparent display device according to another embodiment of the present invention.
도 18에 도시한 바와 같이, 투명표시장치는 제1 광 제어 장치(1000a), 제2 광 제어 장치(1000b), 투명표시패널(1100), 제1 접착층(1200), 및 제2 접착층(1300)을 포함한다.As shown in FIG. 18 , the transparent display device includes a first
제1 및 제2 광 제어 장치들(1000a, 1000b) 각각은 도 1, 도 2, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 14a 내지 도 14c, 및 도 15를 결부하여 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 광 제어 장치들(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 광 제어 장치들(1000a, 1000b) 각각은 차광 모드에서 입사되는 빛을 차단하고, 투명 모드에서 입사되는 빛을 투과시킬 수 있다. 제1 및 제2 광 제어 장치들(1000a, 1000b) 각각은 이색성 염료들에 따라서 차광 기능 이외에 사용자에게 심미감을 주도록 구현될 수도 있다.Each of the first and second
투명표시패널(1100)은 도 16 및 도 17을 결부하여 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 따라서, 투명표시패널(1100)에 대한 자세한 설명은 생략한다.The
제1 접착층(1200)은 제1 광 제어 장치(1000a)와 투명표시패널(1100)을 접착한다. 제1 접착층(1200)은 OCA(optically clear adhesive)와 같은 투명접착필름일 수 있다. 제1 접착층(1200)의 일면은 투명표시패널(1100)의 하부기판(1101) 아래 또는 상부기판상에 접착되고, 다른 일면은 제1 광 제어 장치(1000a)에 접착될 수 있다. 제1 접착층(1200)이 OCA와 같은 투명접착필름으로 구현되는 경우, 1.4 내지 1.9 사이의 굴절률을 가질 수 있다.The
제2 접착층(1300)은 제2 광 제어 장치(1000b)와 투명표시패널(1100)을 접착한다. 제2 접착층(1300)은 OCA(optically clear adhesive)와 같은 투명접착필름일 수 있다. 제2 접착층(1300)의 일면은 투명표시패널(1100)의 하부기판(1101) 아래 또는 상부기판상에 접착되고, 다른 일면은 제2 광 제어 장치(1000b)에 접착될 수 있다. 제2 접착층(1300)이 OCA와 같은 투명접착필름으로 구현되는 경우, 1.4 내지 1.9 사이의 굴절률을 가질 수 있다.The
투명표시패널(1100)은 화소(Pixel)들이 화상을 표시하는 표시 모드와 화소(Pixel)들이 화상을 표시하지 않는 비표시 모드로 구현될 수 있다. 사용자가 제2 광 제어 장치(1000b)에서 화상을 시청한다고 가정하면, 화소(Pixel)들이 화상을 표시하는 표시 모드로 구현되는 경우, 제1 광 제어 장치(1000a)는 화상의 품질을 높이기 위해 투명표시패널(1100)의 배면을 통해 입사되는 빛을 차단하는 차광 모드로 구현될 수 있으며, 제2 광 제어 장치(1000b)는 투명 모드로 구현될 수 있다.The
화소(Pixel)들이 화상을 표시하지 않는 비표시 모드에서 제1 및 제2 광 제어 장치들(1000a, 1000b)은 차광 모드 또는 투명 모드로 구현될 수 있다. 화소(Pixel)들이 화상을 표시하지 않는 비표시 모드에서 제1 및 제2 광 제어 장치들(1000a, 1000b)이 차광 모드로 구현되는 경우, 투명표시장치는 사용자에게 블랙으로 보인다. 화소(Pixel)들이 화상을 표시하지 않는 비표시 모드에서 제1 및 제2 광 제어 장치들(1000a, 1000b)이 투명 모드로 구현되는 경우, 투명표시장치는 투명하게 구현되므로, 사용자는 투명표시장치를 통해 투명표시장치의 뒷 배경을 볼 수 있다.In the non-display mode in which the pixels do not display an image, the first and second
한편, 투명표시패널(1100)은 양면 방향으로 화상을 표시할 수 있는 양면 투명표시패널로 구현될 수 있다. 양면 투명표시패널이 양면 방향으로 모두 화상을 표시하는 표시 모드에서 제1 및 제2 광 제어 장치들(1000a, 1000b)이 투명 모드로 구현되는 경우, 양면 방향 모두에서 사용자들이 화상을 시청할 수 있다. 또한, 양면 투명표시패널이 양면 방향으로 모두 화상을 표시하는 표시 모드에서 제1 및 제2 광 제어 장치들(1000a, 1000b) 중 어느 하나는 차광 모드로 구현되는 경우, 양면 방향 중 어느 하나의 방향에서 사용자가 화상을 시청하는 것을 차단할 수 있다.Meanwhile, the
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 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Although embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. . Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed by the claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000: 광 제어 장치
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810: 제1 기판
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820: 제1 전극
130, 230, 330, 430, 630, 730, 830: 제1 배향막
140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840: 게스트-호스트 액정층
150, 250, 350, 450, 650, 750, 850: 제2 배향막
160, 260, 360, 460, 560, 660, 760, 860: 제2 전극
170, 270, 370, 470, 570, 670, 770, 870: 제2 기판
780: 제1 굴절률 매칭층
790: 제2 굴절률 매칭층
1000a: 제1 광 제어 장치
1000b: 제2 광 제어 장치
1100: 투명표시패널100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000: light control unit
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810: first substrate
120, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820: first electrode
130, 230, 330, 430, 630, 730, 830: first alignment layer
140, 240, 340, 440, 540, 640, 740, 840: guest-host liquid crystal layer
150, 250, 350, 450, 650, 750, 850: second alignment layer
160, 260, 360, 460, 560, 660, 760, 860: second electrode
170, 270, 370, 470, 570, 670, 770, 870: second substrate
780: first refractive index matching layer
790: second refractive index matching layer
1000a: first light control device
1000b: second light control device
1100: transparent display panel
Claims (24)
상기 제1 기판의 일면에 마련되는 제1 전극 및 상기 제1 기판의 일면의 반대면에 해당하는 타면에 마련되는 제1 굴절률 매칭층;
상기 제1 전극 위에 있는 제1 배향막;
상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판;
상기 제2 기판의 일면에 마련되는 제2 전극 및 상기 제2 기판의 일면의 반대면에 해당하는 타면에 마련되는 제2 굴절률 매칭층;
상기 제2 전극 위에 있는 제2 배향막; 및
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 있고, 콜레스테릭 액정들과 이색성 염료들을 포함하는 게스트- 호스트 액정층을 포함하고,
상기 제1 및 제2 전극들은 수직 전계를 제공하고,
상기 제1 및 제2 전극들 중 적어도 하나는 수평 전계를 제공하고,
상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 제1 방향의 전계가 인가될 때 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 투과시키는 투명 모드로 구현되고,
상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 제2 방향의 전계가 인가될 때 포컬 코닉 상(focal conic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 차광하는 차광 모드로 구현되고,
상기 콜레스테릭 액정들과 상기 이색성 염료들은 상기 게스트-호스트 액정층에 전계가 인가되지 않을 때 동일한 상을 유지하는, 광 제어 장치.a first substrate;
a first electrode provided on one surface of the first substrate and a first refractive index matching layer provided on the other surface corresponding to the opposite surface of one surface of the first substrate;
a first alignment layer on the first electrode;
a second substrate facing the first substrate;
a second electrode provided on one surface of the second substrate and a second refractive index matching layer provided on the other surface corresponding to the opposite surface of the one surface of the second substrate;
a second alignment layer on the second electrode; and
a guest-host liquid crystal layer disposed between the first alignment layer and the second alignment layer and including cholesteric liquid crystals and dichroic dyes;
the first and second electrodes provide a vertical electric field;
at least one of the first and second electrodes provides a horizontal electric field,
The cholesteric liquid crystals have a homeotropic state when an electric field in the first direction is applied to the guest-host liquid crystal layer and are implemented in a transparent mode to transmit incident light,
The cholesteric liquid crystals have a focal conic state when an electric field in the second direction is applied to the guest-host liquid crystal layer and are implemented in a light blocking mode to block incident light,
and the cholesteric liquid crystals and the dichroic dye maintain the same phase when no electric field is applied to the guest-host liquid crystal layer.
상기 제1 방향은 수직 방향이고, 상기 제2 방향은 수평 방향인, 광 제어 장치.The method of claim 1,
wherein the first direction is a vertical direction and the second direction is a horizontal direction.
상기 제1 방향은 수평 방향이고, 상기 제2 방향은 수직 방향인, 광 제어 장치.The method of claim 1,
wherein the first direction is a horizontal direction and the second direction is a vertical direction.
상기 콜레스테릭 액정들과 상기 이색성 염료들은 상기 투명 모드에서 수직 방향으로 배열되는, 광 제어 장치.The method of claim 1,
wherein the cholesteric liquid crystals and the dichroic dyes are arranged in a vertical direction in the transparent mode.
상기 콜레스테릭 액정들과 상기 이색성 염료들은 상기 차광 모드에서 무질서하게 배열되는, 광 제어 장치.The method of claim 1,
and the cholesteric liquid crystals and the dichroic dyes are arranged disorderly in the light blocking mode.
상기 콜레스테릭 액정들은 적외선 파장대 또는 자외선 파장대를 반사하는, 광 제어 장치.The method of claim 1,
The cholesteric liquid crystals reflect an infrared wavelength band or an ultraviolet wavelength band, a light control device.
상기 제1 전극은 상기 수평 전계를 제공하기 위하여 분할 전극들을 포함하는, 광 제어 장치.The method of claim 1,
and the first electrode comprises split electrodes to provide the horizontal electric field.
상기 콜레스테릭 액정들이 포지티브 액정들인 경우, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 수평 전계에 의하여 상기 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 변화하고, 상기 수직 전계에 의해 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)에서 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 변화하는, 광 제어 장치.8. The method of claim 7,
When the cholesteric liquid crystals are positive liquid crystals, the cholesteric liquid crystals change from the homeotropic state to the focal conic state by the horizontal electric field, and by the vertical electric field changing from the focal conic state to the homeotropic state.
상기 콜레스테릭 액정들이 네거티브 액정들인 경우, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 수직 전계에 의하여 상기 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 변화하고, 상기 수평 전계에 의해 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)에서 상기 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 변화하는, 광 제어 장치.8. The method of claim 7,
When the cholesteric liquid crystals are negative liquid crystals, the cholesteric liquid crystals change from the homeotropic state to the focal conic state by the vertical electric field, and by the horizontal electric field changing from the focal conic state to the homeotropic state.
상기 제2 전극은 상기 수평 전계를 제공하기 위한 분할 전극들을 포함하는, 광 제어 장치.The method of claim 1,
and the second electrode comprises split electrodes for providing the horizontal electric field.
상기 콜레스테릭 액정들이 포지티브 액정들인 경우, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 수평 전계에 의하여 상기 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 변화하고, 상기 수직 전계에 의하여 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)에서 상기 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 변화하는, 광 제어 장치.11. The method of claim 10,
When the cholesteric liquid crystals are positive liquid crystals, the cholesteric liquid crystals change from the homeotropic state to the focal conic state by the horizontal electric field, and by the vertical electric field changing from the focal conic state to the homeotropic state.
상기 콜레스테릭 액정들이 네거티브 액정들인 경우, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 수직 전계에 의하여 상기 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 변화하고, 상기 수평 전계에 의하여 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)에서 상기 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 변화하는, 광 제어 장치.11. The method of claim 10,
When the cholesteric liquid crystals are negative liquid crystals, the cholesteric liquid crystals change from the homeotropic state to the focal conic state by the vertical electric field, and by the horizontal electric field changing from the focal conic state to the homeotropic state.
상기 제1 및 제2 전극들은 모두 상기 수평 전계를 제공하기 위한 분할 전극들을 포함하는, 광 제어 장치.The method of claim 1,
and the first and second electrodes both comprise split electrodes for providing the horizontal electric field.
상기 콜레스테릭 액정들이 포지티브 액정들인 경우, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 수평 전계에 의하여 상기 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 변화하고, 상기 수직 전계에 의하여 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)에서 상기 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 변화하는, 광 제어 장치.14. The method of claim 13,
When the cholesteric liquid crystals are positive liquid crystals, the cholesteric liquid crystals change from the homeotropic state to the focal conic state by the horizontal electric field, and by the vertical electric field changing from the focal conic state to the homeotropic state.
상기 콜레스테릭 액정들이 네거티브 액정들인 경우, 상기 콜레스테릭 액정들은 상기 수직 전계에 의하여 상기 호메오트로픽 상(homeotropic state)에서 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)으로 변화하고, 상기 수평 전계에 의하여 상기 포컬 코닉 상(focal conic state)에서 호메오트로픽 상(homeotropic state)으로 변화하는, 광 제어 장치.14. The method of claim 13,
When the cholesteric liquid crystals are negative liquid crystals, the cholesteric liquid crystals change from the homeotropic state to the focal conic state by the vertical electric field, and by the horizontal electric field changing from the focal conic state to the homeotropic state.
상기 제1 및 제2 배향막들은 상기 콜레스테릭 액정들과 상기 이색성 염료들을 수직 방향으로 배열하는, 광 제어 장치.The method of claim 1,
and the first and second alignment layers align the cholesteric liquid crystals and the dichroic dyes in a vertical direction.
상기 게스트-호스트 액정층은 폴리머 네트워크를 더 포함하는, 광 제어 장치.The method of claim 1,
wherein the guest-host liquid crystal layer further comprises a polymer network.
상기 게스트-호스트 액정층은 상기 게스트-호스트 액정층의 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서들을 더 포함하는, 광 제어 장치.The method of claim 1,
wherein the guest-host liquid crystal layer further includes spacers for maintaining a cell gap of the guest-host liquid crystal layer.
상기 제1 기판의 일면에 마련되는 제1 전극 및 상기 제1 기판의 일면의 반대면에 해당하는 타면에 마련되는 제1 굴절률 매칭층;
상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판;
상기 제2 기판의 일면에 마련되는 제2 전극 및 상기 제2 기판의 일면의 반대면에 해당하는 타면에 마련되는 제2 굴절률 매칭층; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 있고, 콜레스테릭 액정들, 이색성 염료들, 및 상기 콜레스테릭 액정들과 상기 이색성 염료들을 수직 방향으로 배열하는 수직배향물질을 포함하는 게스트-호스트 액정층을 포함하고,
상기 제1 및 제2 전극들은 수직 전계를 제공하고,
상기 제1 및 제2 전극들 중 적어도 하나는 수평 전계를 제공하고,
상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 제1 방향의 전계가 인가될 때 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 투과시키는 투명 모드로 구현되고,
상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 제2 방향의 전계가 인가될 때 포컬 코닉 상(focal conic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 차광하는 차광 모드로 구현되고,
상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 전계가 인가되지 않을 때 동일한 상을 유지하는, 광 제어 장치.a first substrate;
a first electrode provided on one surface of the first substrate and a first refractive index matching layer provided on the other surface corresponding to the opposite surface of one surface of the first substrate;
a second substrate facing the first substrate;
a second electrode provided on one surface of the second substrate and a second refractive index matching layer provided on the other surface corresponding to the opposite surface of the one surface of the second substrate; and
A guest between the first electrode and the second electrode and comprising cholesteric liquid crystals, dichroic dyes, and a vertical alignment material arranging the cholesteric liquid crystals and the dichroic dyes in a vertical direction; a host liquid crystal layer;
the first and second electrodes provide a vertical electric field;
at least one of the first and second electrodes provides a horizontal electric field,
The cholesteric liquid crystals have a homeotropic state when an electric field in the first direction is applied to the guest-host liquid crystal layer and are implemented in a transparent mode to transmit incident light,
The cholesteric liquid crystals have a focal conic state when an electric field in the second direction is applied to the guest-host liquid crystal layer and are implemented in a light blocking mode to block incident light,
and the cholesteric liquid crystals maintain the same phase when no electric field is applied to the guest-host liquid crystal layer.
상기 투명 표시패널의 적어도 일면 상에 배치되고, 청구항 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된는 광 제어 장치를 포함하는, 투명표시장치. a transparent display panel including a transmissive area and a light emitting area for displaying an image; and
A transparent display device disposed on at least one surface of the transparent display panel, and comprising the light control device according to any one of claims 1 to 19.
상기 제1 기판의 일면에 마련되는 제1 전극 및 상기 제1 기판의 일면의 반대면에 해당하는 타면에 마련되는 제1 굴절률 매칭층;
상기 제1 전극 위에 있는 제1 배향막;
상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판;
상기 제2 기판의 일면에 마련되는 제2 전극 및 상기 제2 기판의 일면의 반대면에 해당하는 타면에 마련되는 제2 굴절률 매칭층;
상기 제2 전극 위에 있는 제2 배향막;
상기 제1 기판과 상기 제1 전극 사이에 있는 제3 전극; 및
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 있고, 콜레스테릭 액정들과 이색성 염료들을 포함하는 게스트-호스트 액정층을 포함하고,
상기 제1 및 제2 전극들은 수직 전계를 제공하고,
상기 제1 및 제3 전극들은 수평 전계를 제공하고,
상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 제1 방향의 전계가 인가될 때 호메오트로픽 상(homeotropic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 투과시키는 투명 모드로 구현되고,
상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 제2 방향의 전계가 인가될 때 포컬 코닉 상(focal conic state)을 가짐으로써 입사되는 빛을 차광하는 차광 모드로 구현되고,
상기 콜레스테릭 액정들은 상기 게스트-호스트 액정층에 전계가 인가되지 않을 때 동일한 상을 유지하는, 광 제어 장치.
a first substrate;
a first electrode provided on one surface of the first substrate and a first refractive index matching layer provided on the other surface corresponding to the opposite surface of one surface of the first substrate;
a first alignment layer on the first electrode;
a second substrate facing the first substrate;
a second electrode provided on one surface of the second substrate and a second refractive index matching layer provided on the other surface corresponding to the opposite surface of the one surface of the second substrate;
a second alignment layer on the second electrode;
a third electrode between the first substrate and the first electrode; and
a guest-host liquid crystal layer disposed between the first alignment layer and the second alignment layer, the guest-host liquid crystal layer including cholesteric liquid crystals and dichroic dyes;
the first and second electrodes provide a vertical electric field;
the first and third electrodes provide a horizontal electric field;
The cholesteric liquid crystals have a homeotropic state when an electric field in the first direction is applied to the guest-host liquid crystal layer and are implemented in a transparent mode to transmit incident light,
The cholesteric liquid crystals have a focal conic state when an electric field in the second direction is applied to the guest-host liquid crystal layer and are implemented in a light blocking mode to block incident light,
and the cholesteric liquid crystals maintain the same phase when no electric field is applied to the guest-host liquid crystal layer.
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