KR101429096B1 - 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3 전극 구조를 적용한 콜레스테릭 액정표시소자를 이용해 표시하고자 하는 정보의 종류에 따라 메모리 모드와 다이나믹 모드를 선택적으로 구동하여 전력소모를 줄일 수 있도록 한 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치에 관한 것으로, 수직 전계와 수평 전계를 인가할 수 있도록 서로 대향되는 상판 전극 및 하판 전극;상기 하판 전극의 절연막상에 형성되는 패턴 전극;서로 대향되는 상판 전극 및 하판 전극 사이에 위치하여 입사된 빛을 투과하거나, 반사시키는 콜레스테릭 액정층;을 포함하는 것이다.

Description

3 전극 콜레스테릭 액정표시장치{Cholesteric Liquid Crystal Display Device with Three-terminal Electrode Structure}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 구체적으로 3 전극 구조를 적용한 콜레스테릭 액정표시소자를 이용해 표시하고자 하는 정보의 종류에 따라 메모리 모드와 다이나믹 모드를 선택적으로 구동하여 전력소모를 줄일 수 있도록 한 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치에 관한 것이다.

콜레스테릭(Cholesteric) 액정은 네마틱 액정을 나선상으로 비틀어지게 배향한 액정 조성물로서, 나선 피치에 따라 광의 반사투과 성질이 제어된다.

즉, 액정 분자의 나선 피치에 따라 소정의 파장 대역의 광이 선택적으로 반사되는데, 화소마다 나선 피치를 다르게 정하여 반사 파장 대역을 조절하여 색상을 구현한다.

종래 기술의 콜레스테릭 액정표시소자는 두 개의 안정한 상태인 플라나(Planar) 상과 포칼코닉(Focal-conic) 상을 갖기 때문에 메모리 모드에 적합하다.

메모리 모드로 구동 시 초기 액정분자가 나선 구조로 꼬인 플라나 상에서 낮은 전계를 가하면 나선축이 셀 내부에서 임의로 배열된 포칼코닉 상을 갖게 되며, 전계를 제거해도 포칼코닉 상을 유지한다.

포칼코닉 상에서 플라나 상으로 돌아가기 위해서는 높은 전계를 인가해서 액정분자들이 기판과 수직한 방향으로 배열되는 호메오트로픽(Homeotropic) 상을 거친 후 전계를 제거해야 하며, 이때 응답시간은 수백 ms 이상으로 매우 느리기 때문에 다이나믹 모드에는 적합하지 않다.

현재 액정표시장치에서 다이나믹 모드를 사용한 동화상 구현은 매우 중요한 부분이기 때문에 종래 기술의 콜레스테릭 액정표시소자를 다이나믹 모드로 구동할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.

또한, 하나의 액정표시장치로 두 개의 모드를 구현하여 동영상 컨텐츠의 경우 다이나믹 모드로, 사진이나 텍스트 컨텐츠의 경우는 메모리 모드로 동작을 시킴으로써 디스플레이의 전력소모를 최소화할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 액정 표시 장치의 문제를 해결하기 위한 것으로, 3 전극 구조를 적용한 콜레스테릭 액정표시소자를 이용해 표시하고자 하는 정보의 종류에 따라 메모리 모드와 다이나믹 모드를 선택적으로 구동할 수 있도록 한 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 메모리 모드로 구동하는 콜레스테릭 액정표시소자에 3전극 구조를 적용하여 다이나믹 모드를 추가한 형태로, 메모리 모드와 다이나믹 모드를 선택적으로 구동하여 전력소모를 줄일 수 있도록 한 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 한 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치는 수직 전계와 수평 전계를 인가할 수 있도록 서로 대향되는 상판 전극 및 하판 전극;상기 하판 전극의 절연막상에 형성되는 패턴 전극;서로 대향되는 상판 전극 및 하판 전극 사이에 위치하여 입사된 빛을 투과하거나, 반사시키는 콜레스테릭 액정층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 콜레스테릭 액정의 플라나 상과 포칼코닉 상을 이용하여 메모리 모드로 구동하거나, 콜레스테릭 액정의 플라나 상과 호모지니어스 상을 이용하여 다이나믹 모드로 구동하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 메모리 모드의 구동은, 상판 전극 및 하판 전극을 사용하여 두 개의 안정한 상태인 플라나(Planar) 상과 포칼코닉(Focal-conic) 상 사이의 스위칭을 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 다이나믹 모드의 구동은, 하판 전극과 패턴 전극을 사용하여 플라나(Planar) 상과 호모지니어스(Homogeneous) 상 사이의 스위칭을 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 패턴 전극을 이용하여 수평 전계가 중첩되도록 하여 콜레스테릭 액정층을 구동하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 콜레스테릭 액정층을 수평 혹은 수직 배열시킬 수 있는 배향막층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 콜레스테릭 액정층은 양의 유전율 이방성 값을 갖거나, 음의 유전율 이방성 값을 갖는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 콜레스테릭 액정층에 나노 입자 또는 폴리머 입자가 첨가되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 콜레스테릭 액정층의 외측에 광학 보상을 위한 광학 필름을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 한 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 3 전극 구조를 적용한 콜레스테릭 액정표시소자를 이용해 표시하고자 하는 정보의 종류에 따라 메모리 모드와 다이나믹 모드를 선택적으로 구동할 수 있다.

둘째, 하나의 액정표시장치로 두 개의 모드를 구현하여 동영상 컨텐츠의 경우 다이나믹 모드로, 사진이나 텍스트 컨텐츠의 경우는 메모리 모드로 동작시킬 수 있다.

셋째, 하나의 액정표시장치로 메모리 모드와 다이나믹 모드를 선택적으로 구동하여 전력소모를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3 전극 구조를 사용한 콜레스테릭 액정표시소자의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 메모리 모드와 다이나믹 모드 구동 원리를 나타낸 구성도
도 3은 메모리 모드의 전압에 따른 반사율 특성을 나타낸 그래프
도 4는 다이나믹 모드의 전압에 따른 반사율 특성을 나타낸 그래프
도 5는 메모리 모드의 액정 응답특성을 나타낸 그래프
도 6은 다이나믹 모드의 액정 응답특성을 나타낸 그래프
도 7은 본 발명에 따른 3 전극 구조를 사용한 콜레스테릭 액정표시소자의 구동시에 중첩된 전계 형성을 나타낸 구성도

이하, 본 발명에 따른 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 3 전극 구조를 사용한 콜레스테릭 액정표시소자의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 메모리 모드와 다이나믹 모드 구동 원리를 나타낸 구성도이다.

본 발명은 3 전극 구조를 적용한 콜레스테릭 액정표시소자를 이용해 표시하고자 하는 정보의 종류에 따라 메모리 모드와 다이나믹 모드를 선택적으로 구동할 수 있도록 한 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치는 수직 전계와 수평 전계를 인가할 수 있는 전극구조를 갖고, 입사된 빛을 투과하거나, 반사시키는 콜레스테릭 액정층를 포함하고, 콜레스테릭 액정을 이용한 메모리 모드와 다이나믹 모드의 선택적인 구동을 할 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치의 기본 구조를 나타낸 것으로, 수직 전계와 수평 전계를 인가할 수 있는 구조로 서로 대향되는 상판 전극(10) 및 하판 전극(40)과, 하판 전극(40)의 절연막(30)상에 형성되어 다이나믹 모드 구동시에 액정층에 수평 전계를 인가하는 패턴 전극(50)과, 서로 대향되는 상판 전극(10) 및 하판 전극(40) 사이에 위치하여 입사된 빛을 투과하거나, 반사시키는 콜레스테릭 액정층(20)을 포함한다.

그리고 본 발명에 따른 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치는 콜레스테릭 액정층(20)을 수평 혹은 수직 배열시킬 수 있는 배향막층을 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치는 표시하고자 하는 정보의 종류에 따라 메모리 모드와 다이나믹 모드를 선택적으로 구동할 수 있도록 한 것이다.

그리고 액정층은 양의 유전율 이방성 값을 갖거나, 음의 유전율 이방성 값을 갖는다.

그리고 액정층에는 나노 입자 또는 폴리머 입자가 첨가된다.

그리고 광학 보상을 위해 액정층 외부에 광학 필름을 추가하는 것도 가능하다.

이와 같은 본 발명에 따른 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치는 콜레스테릭 액정의 플라나 상과 포칼코닉 상을 이용하여 메모리 모드로 구동하거나, 콜레스테릭 액정의 플라나 상과 호모지니어스 상을 이용하여 다이나믹 모드로 구동한다.

그리고 도 2는 도 1의 구조에서 메모리 모드와 다이나믹 모드 구동의 동작방법을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 콜레스테릭 액정표시장치는 상판과 하판의 전극 사이에 수직 전계를 인가하여 플라나 상과 포칼코닉 상 사이의 스위칭을 이용해 메모리 모드로 구동하고, 초기 플라나 상과 하판에 패턴전극을 추가해서 수평 전계를 인가하여 만든 호모지니어스 상 사이의 스위칭을 통해 다이나믹 모드로 구동하는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 콜레스테릭 액정표시장치에서 메모리 모드의 전압에 따른 반사율 특성을 나타낸 것으로, 초기 콜레스테릭 액정상을 플라나 상으로 만들고 각 전압을 인가한 후 제거하였을 때의 반사율을 측정한 것이다.

나선축이 셀 표면과 수직한 방향인 플라나 상에서 낮은 전압을 인가하면 나선축이 셀 내부에서 임의의 방향으로 배열되면서 멀티 도메인 구조를 가지며 광을 산란시키는 포칼코닉 상이 되고, 이때 전계를 제거해도 포칼코닉 상을 유지한다.

더 높은 전계를 가하면 액정 분자들의 나선 구조가 풀리면서 셀 표면과 수직하게 배열되는 호메오트로픽 상이 되고, 전계를 제거하면 초기 플라나 상으로 되돌아가게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 콜레스테릭 액정표시장치에서 다이나믹 모드의 전압에 따른 반사율 특성을 나타낸 것으로, 초기 콜레스테릭 액정상을 플라나 상으로 만들고 각 전압을 인가할 때의 반사율을 측정한 것이다.

나선 구조로 꼬여있는 플라나 상에서 수평 전계에 의해 액정 분자들이 전계와 나란한 방향으로 정렬되면서 반사율이 줄어들게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 콜레스테릭 액정표시장치에서 메모리 모드로 구동 시 플라나 상과 호메오트로픽 상 사이를 스위칭할 때의 액정 응답특성을 나타낸 것이다.

액정 분자들의 나선 구조가 풀려서 셀 표면에 수직으로 배열되어 있는 호메오트로픽 상에서 전계를 제거했을 때 초기 플라나 상으로 돌아오는 전이시간은 수백 ms 정도로 매우 느리다.

그리고 도 6은 본 발명에 따른 콜레스테릭 액정표시장치에에서 다이나믹 모드로 구동 시 플라나 상과 호모지니어스 상 사이를 스위칭할 때의 액정 응답특성을 나타내며, 반사율 감소 및 증가 시 수 ms의 빠른 응답특성을 보인다.

도 7은 수평 전계를 중첩되도록 인가함으로써 더 낮은 전압으로 호모지니어스 상을 구현할 수 있는 구성도를 나타낸 것이다.

공통 전극을 기준으로 양측에 서로 다른 전압을 인가하는 화소 전극을 형성한 형태로, 화소 전극과 공통 전극 사이의 수평 전계에 화소 전극 간 수평 전계를 추가하여 호모지니어스 상을 더 낮은 전압으로 용이하게 구현할 수 있다.

즉, 화소 전극은 세 개 이상의 전압 레벨을 형성할 수 있도록 한 것으로, 공통 전극(화소 전극 C)을 중심으로 공통 전극의 양측으로 위치하는 다수 개의 전극들에 서로 다른 전압을 인가하는 것이다.

그리고 공통 전극을 중심으로 공통 전극의 양측에 위치하는 다수 개의 전극들중에 양측의 가장 외곽에 위치하는 전극들을 제외한 다른 전극들은 전압 레벨이 플로팅될 수 있다.

도 7에서와 같이, 전압 (V_c)가 인가된 화소 전극 C과 전압 (V_c+V₁)이 인가된 화소 전극 1 사이 및 전압 (V_c)가 인가된 화소 전극 C과 전압 (V_c-V₂)이 인가된 화소 전극 2 사이에 각각 제 1 전계가 형성되고, 화소 전극 C를 중심으로 양측에 위치하는 전압 (V_c+V₁)이 인가된 화소 전극 1과 전압 (V_c-V₂)이 인가된 화소 전극 2 사이에 제 2 전계가 형성된다.

이와 같은 본 발명에 따른 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치는 콜레스테릭 액정을 이용한 디스플레이에 3전극 구조를 적용하여 메모리 모드와 다이나믹 모드를 선택적으로 구동할 수 있도록 한 것이다.

상판과 하판의 통전극을 사용하여 두 개의 안정한 상태인 플라나(Planar) 상과 포칼코닉(Focal-conic) 상 사이의 스위칭을 통해 메모리 모드로 구동하거나, 하판의 패턴 전극과 통전극을 사용하여 플라나(Planar) 상과 호모지니어스(Homogeneous) 상 사이의 스위칭을 통해 다이나믹 모드로 구동하는 것이다.

이와 같은 구성으로 하나의 액정표시장치로 표시하고자 하는 정보의 종류에 따라 선택적으로 구동하여 디스플레이 소자에 의한 전력소모를 최소화할 수 있다.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10. 상판 전극 20. 콜레스테릭 액정
30. 절연막 40. 하판 전극
50. 패턴 전극

Claims (9)

1. 수직 전계와 수평 전계를 인가할 수 있도록 서로 대향되는 상판 전극 및 하판 전극;
   상기 하판 전극의 절연막상에 형성되는 패턴 전극;
   서로 대향되는 상판 전극 및 하판 전극 사이에 위치하여 입사된 빛을 투과하거나, 반사시키는 콜레스테릭 액정층;을 포함하고,
   상기 콜레스테릭 액정층이 위치하는 전체 영역에서 상판 전극 및 하판 전극을 사용하여 수직 전계를 인가하여 두 개의 안정한 상태인 플라나(Planar) 상과 포칼코닉(Focal-conic) 상 사이의 스위칭을 통해 메모리 모드로 구동하거나, 하판 전극과 패턴 전극을 사용하여 수평 전계를 인가하여 플라나(Planar) 상과 호모지니어스(Homogeneous) 상 사이의 스위칭을 통해 다이나믹 모드로 구동하는 것을 특징으로 하는 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 전극을 이용하여 수평 전계가 중첩되도록 하여 콜레스테릭 액정층을 구동하는 것을 특징으로 하는 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 콜레스테릭 액정층을 수평 혹은 수직 배열시킬 수 있는 배향막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 콜레스테릭 액정층은 양의 유전율 이방성 값을 갖거나, 음의 유전율 이방성 값을 갖는 것을 특징으로 하는 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 콜레스테릭 액정층에 나노 입자 또는 폴리머 입자가 첨가되는 것을 특징으로 하는 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 콜레스테릭 액정층의 외측에 광학 보상을 위한 광학 필름을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 3 전극 콜레스테릭 액정표시장치.

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