KR101720587B1 - 반사형 디스플레이 장치 - Google Patents

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Abstract

반사형 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 디스플레이 장치는, 제1 기판과 제2 기판 사이에 마련되는 폴리머 분산 액정(PDLC)층과, 제1 기판 상에 마련되는 거울 반사판을 구비한다.

Description

반사형 디스플레이 장치{Reflective display device}
반사형 디스플레이 장치에 관한 것으로, 상세하게는 폴리머 분산 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal)을 포함하는 반사형 디스플레이 장치에 관한 것이다.
폴리머 분산 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal)에는 폴리머와 액정이 균일하게 분포하고 있으며, 이러한 폴리머 분산 액정에 전기장을 인가하게 되면 폴리머와 액정의 광학적 굴절률이 변화하게 된다. 그러므로, 폴리머 분산 액정(PDLC)은 전기장의 인가에 의해 액정과 폴리머의 굴절률 차이를 조절함으로써 빛을 산란시키거나 투과시킬 수 있게 되고, 이에 따라 외부의 광원을 이용하여 정보 또는 화상을 표시하는 반사형 디스플레이 장치에 유용하게 적용될 수 있다.
한편, 상기 폴리머 분산 액정을 구비한 반사형 디스플레이 장치에서는 폴리머 분산 액정을 투과하는 빛을 흡수하는 흡수층이 사용될 수 있다. 하지만, 이러한 흡수층을 포함하는 반사형 디스플레이 장치에서는 폴리머 분산 액정으로부터 산란되는 빛에 의해서만 화이트(white) 색상을 구현하기 때문에 화이트 색상의 질(quality)이 좋지 않다는 단점이 있다. 한편, 화이트 색상을 향상시키기 위해 흰색 반사판을 사용할 수 있지만, 이 경우에는 대비비(contrast ratio)가 떨어진다는 문제가 있다.
본 발명의 실시예는 폴리머 분산 액정(PDLC)과 거울 반사판을 포함하는 반사형 디스플레이를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 있어서,
복수의 픽셀 유닛을 포함하는 반사형 디스플레이 장치에 있어서,
서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기판;
상기 제1 및 제2 기판 상에 형성되는 복수의 제1 및 제2 전극;
상기 제1 및 제2 전극들 사이에 마련되는 것으로, 폴리머, 액정 및 블랙 염료들을 포함하는 폴리머 분산 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal)층; 및
상기 제1 기판 상에 마련되는 거울 반사판;을 구비하는 반사형 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 액정의 분자들 및 블랙 염료들은 상기 제1 및 제2 기판과 나란하게 배열될 수 있다. 그리고, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압이 인가되면 상기 액정의 분자들 및 블랙 염료들은 랜덤(random)하게 배열될 수 있다.
상기 거울 반사판은 상기 제1 기판의 하면, 상기 제1 기판의 상면 또는 상기 제1 전극들의 상면에 마련될 수 있다.
상기 폴리머 분산 액정층과 상기 거울 반사판 사이에는 위상차 필름이 더 마련될 수 있다. 여기서, 상기 위상차 필름은 1/4 파장 위상차 필름을 포함할 수 있다.
상기 거울 반사판은 금속 필름 또는 금속 코팅된 필름을 포함할 수 있다. 상기 블랙 염료는 광학적 이방성을 가지는 이색성 염료(dichroic dye)를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에는 복수의 격벽이 마련될 수 있다. 여기서, 상기 격벽들 각각의 양단에는 접합 물질이 더 마련될 수 있다.
상기 제1 전극들은 상기 픽셀 유닛들에 대응하도록 형성되며, 상기 제2 전극들은 일체로 형성되어 공통 전극을 구성할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 전극들은 서로 교차하는 스트라이프(stripe) 형태로 형성될 수도 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서,
각각이 복수 색상의 서브 픽셀들로 구성된 복수의 픽셀 유닛을 포함하는 반사형 디스플레이 장치에 있어서,
서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기판;
상기 제1 및 제2 기판 상에 형성되는 복수의 제1 및 제2 전극;
상기 제1 및 제2 전극들 사이에 마련되는 것으로, 폴리머, 액정 및 블랙 염료들을 포함하는 폴리머 분산 액정(PDLC)층;
상기 제1 및 제2 기판 중 하나에 마련되는 것으로, 상기 서브픽셀들에 대응하는 복수 색상의 컬러 필터층을 포함하는 컬러 필터; 및
상기 제1 기판 상에 마련되는 거울 반사판;을 구비하는 반사형 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 있어서,
각각이 복수 색상의 서브 픽셀로 구성된 복수의 픽셀 유닛을 포함하는 반사형 디스플레이 장치에 있어서,
서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기판;
상기 제1 및 제2 기판 상에 형성되는 복수의 제1 및 제2 전극;
상기 제1 및 제2 전극들 사이에 상기 서브픽셀들에 대응하여 마련되는 것으로, 폴리머, 액정 및 복수 색상의 염료들을 포함하는 복수 색상의 폴리머 분산 액정(PDLC)층들; 및
상기 제1 기판 상에 마련되는 거울 반사판;을 구비하는 반사형 디스플레이 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 폴리머 분산 액정층과 거울 반사판을 이용함으로써 반사율 및 대비비가 향상된 반사형 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치의 구동방법을 설명하는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 컬러 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 컬러 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 컬러 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치는 복수의 픽셀 유닛을 포함한다. 도 1에는 편의상 복수의 픽셀 유닛 중 한 픽셀 유닛 만이 도시되어 있으며, 이하의 도면들에서도 동일하다. 구체적으로, 상기 반사형 디스플레이 장치는 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기판(110,120)과, 상기 제1 및 제2 기판(110,120) 상에 형성되는 복수의 제1 및 제2 전극(112,122)과, 상기 제1 전극들(112)과 제2 전극들(122) 사이에 마련되는 폴리머 분산 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal)층(130)과, 상기 제1 기판(110) 상에 마련되는 거울 반사판(150)을 포함한다.
하부기판인 제1 기판(110)과 상부기판인 제2 기판(120)은 투명 기판이 될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 기판(110,120)은 예를 들면 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 및 제2 기판(110,120)은 다양한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 제1 기판(110)의 상면에는 복수의 제1 전극(112)이 형성되어 있으며, 상기 제2 기판(120)의 하면에는 복수의 제2 전극(122)이 형성되어 있다. 이러한 제1 및 제2 전극들(112,122)은 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치가 AM(active matrix) 구동 방식의 디스플레이 장치인 경우에는 상기 제1 전극들(112)은 픽셀 유닛들에 대응하는 형상으로 형성되고, 상기 제2 전극들(122)은 일체로 형성되어 공통(common) 전극을 구성할 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극들(112) 각각에는 픽셀 유닛의 구동을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터(TFT; thin film transistor)가 연결되어 있다. 한편, 본 실시예에 다른 반사형 디스플레이 장치가 PM(passive matrix) 구동 방식의 디스플레이 장치인 경우에는 상기 제1 전극들(112)은 스트라이프(stripe) 형태로 서로 나란하게 형성될 수 있으며, 상기 제2 전극들(122)은 상기 제1 전극들(112)과 교차하도록 스트라이프 형태로 서로 나란하게 형성될 수 있다.
상기 제1 전극들(112)과 제2 전극들(122) 사이에는 폴리머 분산 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal)층(130)이 형성되어 있다. 상기 폴리머 분산 액정층(130) 내에는 폴리머(131), 액정 및 블랙 염료들(133)이 분산되어 있다. 여기서, 상기 폴리머(131)는 네트워크(network) 구조를 가질 수 있다. 그리고, 상기 블랙 염료(133)는 광학적 이방성을 가지는 이색성 염료(dichroic dye)가 될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 폴리머 분산 액정층(130) 내에 분포된 액정 분자들(132) 및 블랙 염료들(133)은 상기 제1 및 제2 기판(110,120)에 나란하게 배열되어 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 기판(110,120) 사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 상기 액정 분자들(132) 및 블랙 염료들(133)은 제1 및 제2 기판(110,120)에 나란하게 배열되어 있다. 이와 같이 액정 분자들(132)이 서로 나란하게 배열되어 있는 경우에는 폴리머(131)와 액정 분자들(132)의 굴절률이 유사하게 되어 입사광이 액정 및 폴리머(131)를 투과하게 된다. 그리고, 상기 블랙 염료들(133)은 입사광을 흡수하게 된다.
상기 제1 기판(110)의 하면에는 거울 반사판(150)이 마련되어 있다. 여기서, 상기 거울 반사판(150)은 거울 반사를 발생시키는 것으로, 예를 들면, 금속 필름이나 금속 코팅된 필름으로 이루어질 수 있다. 상기 금속 코팅된 필름은 예를 들면 폴리머 또는 산화물 등으로 이루어질 수 있으며, 이외에도 다양한 물질로 이루어질 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치의 구동방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 상기 제1 전극(112)과 상기 제2 전극(122) 사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정 분자들(132) 및 블랙 염료들(133)이 제1 및 제2 기판(110,120)에 나란하게 배열되어 있다. 따라서, 외부의 광원(예를 들면, 태양)으로부터 상부 기판인 제2 기판(120)을 투과하여 폴리머(131) 및 액정분자들(132)로 입사되는 백색광(W)은 폴리머(131) 및 액정 분자들(132)을 투과하게 된다. 그리고, 이렇게 투과한 백색광은 거울 반사판(150)에 의해 소정 각도로 반사되어 제2 기판(120)을 통하여 나가게 된다. 여기서, 상기 거울 반사판(150)에 의해 반사되어 나가는 백색광은 관찰자의 시야각 범위를 벗어나게 된다. 그리고, 외부의 광원으로부터 블랙 염료들(133)로 입사되는 백색광(W)은 블랙 염료들(133)에 흡수된다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 전극(112,122) 사이에 전압이 인가되는 않은 픽셀 유닛은 블랙 색상을 나타내게 된다.
다음으로, 도 2b를 참조하면, 상기 제1 전극(112)과 제2 전극(122) 사이에 소정 전압 V를 인가한다. 이와 같이 폴리머 분산 액정층(130) 내에 전기장이 가해지면 상기 액정 분자들(132) 및 흑색 염료들(133)은 상기 전기장에 나란하게 이동하려고 한다. 하지만, 상기 폴리머 분산 액정층(130) 내에 분포된 폴리머(131)의 네트워크 구조로 인해 액정 분자들(132) 및 흑색 염료들(133)은 전기장에 완전히 나란하게 배열되지는 않고 랜덤(random)한 상태로 배열되게 된다. 이 상태에서는 폴리머(131)와 액정 분자들(132) 사이에 굴절률의 차이가 생기게 된다. 따라서, 외부의 광원(예를 들면, 태양)으로부터 제2 기판을 투과하여 폴리머 및 액정 분자들로 입사되는 백색광(W)은 다양한 방향으로 산란된다. 그리고 이렇게 산란된 광은 제2 기판(120)을 통하여 바로 외부로 나가거나 또는 거울 반사판(150)에 의해 반사된 다음 제2 기판(120)을 통하여 외부로 나가게 된다. 한편, 상기 랜덤하게 배열된 블랙 염료들(133)은 제1 및 제2 기판(110,120)에 나란하게 배열된 블랙 염료들(133) 보다 더 적은 양의 빛을 흡수하게 된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전극(112,122) 사이에 전압이 인가된 픽셀 유닛은 화이트 색상을 나타내게 된다. 이와 같이, 제1 기판(110) 상에 거울 반사판(150)을 사용하게 되면 기존의 흡수층을 사용하는 것보다 화이트 특성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상의 실시예에서는 거울 반사판(150)이 하부 기판인 제1 기판(110)의 하면에 마련된 경우가 설명되었으나, 상기 거울 반사판(150)은 상기 제1 기판(110)의 상면 쪽에 마련될 수도 있다. 구체적으로, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 거울 반사판(150')은 전술한 실시예와는 달리 제1 기판(110)의 상면에 마련되어 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 거울 반사판(150)은 상기 제1 전극들(112)의 상면에 마련될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다. 도 4를 참조하면, 상기 제1 기판(110)과 상기 제2 기판(120) 사이에는 복수의 격벽(170)이 마련되어 있다. 이러한 격벽들(170)은 제1 기판(110)과 제2 기판(120)을 견고하게 합착시켜 주고, 제1 및 제2 기판(110,120) 사이의 간격을 유지시켜 주는 역할을 한다. 또한 상기 격벽들(170)은 제1 및 제2 기판(110,120)으로서 플렉서블 기판들이 사용될 때 액정의 움직임을 방지하는 역할도 하게 된다. 여기서, 상기 격벽들(170) 각각은 그 양단에 접착 물질(미도시)이 마련되어 상기 제1 및 제2 기판(110,120)과의 부착력을 증대시킬 수도 있다. 도 4에는 한 픽셀 유닛 내에 복수의 격벽(170)이 마련되는 경우가 예시적으로 도시되어 있으며, 이외에도 상기 격벽들(170)은 픽셀 유닛들 사이에 위치할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다. 이하에서는 전술한 실시예들과 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치는 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기판(210,220)과, 복수의 제1 및 제2 전극(212,222)과, 폴리머 분산 액정(PDLC)층(230)과, 거울 반사판(250)과, 상기 폴리머 분산 액정층(230)과 거울 반사판(250) 사이에 마련되는 위상차 필름을 포함한다.
상기 제1 전극들(212)은 제1 기판(210)의 상면에 형성되며, 상기 제2 전극들(222)은 제2 기판(220)의 하면에 형성되어 있다. 이러한 제1 및 제2 전극들(212,222)은 예를 들면, ITO 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제1 전극들(212)과 제2 전극들(222) 사이에는 폴리머 분산 액정(PDLC)층(230)이 형성되어 있다. 상기 폴리머 분산 액정층(230) 내에는 폴리머(231), 액정 및 블랙 염료들(233)이 분산되어 있으며, 여기서 상기 폴리머(231)는 네트워크(network) 구조를 가질 수 있다. 그리고, 상기 블랙 염료(233)는 광학적 이방성을 가지는 이색성 염료(dichroic dye)가 될 수 있다. 상기 폴리머 분산 액정층(230) 내에 균일하게 분포된 액정 분자들(232) 및 블랙 염료들(233)은 상기 제1 및 제2 기판(210,220)에 나란하게 배열되어 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 기판(210,220) 사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 상기 액정 분자들(232) 및 블랙 염료들(233)은 제1 및 제2 기판(210,220)에 나란하게 배열되어 있다.
상기 제1 기판(210)의 하면에는 위상차 필름이 마련되어 있다. 구체적으로, 상기 위상차 필름은 1/4 파장 위상차 필름(260)이 될 수 있다. 그리고, 상기 1/4 파장 위상차 필름(260)의 하면에는 거울 반사판(250)이 마련되어 있다. 여기서, 상기 거울 반사판(250)은 예를 들면 금속 필름이나 금속 코팅된 필름 등으로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구조의 반사형 디스플레이 장치에서는, 제1 및 제2 전극(212,222) 사이에 전압이 인가되지 않은 경우에는 액정 분자들(232) 및 블랙 염료들(233)이 제1 및 제2 기판(210,220)에 나란하게 배열되어 있다. 여기서, 상기 나란하게 배열된 블랙 염료들(233)은 편광판과 같은 역할을 하게 된다. 따라서, 외부의 광원(예를 들면, 태양)으로부터 입사되어 블랙 염료들(233)을 투과한 백색광은 1/4 파장 위상차 필름(260)을 투과한 후, 거울 반사판(250)에 의해 반사되어 다시 1/4 파장 위상차 필름(260)을 투과하게 되면 1/2 파장 만큼 위상차가 변하게 된다. 이렇게 거울 반사판(250)에 의해 반사되어 1/2 파장 위상차를 가지는 백색광은 대부분이 블랙 염료들(133)에 흡수될 수 있으므로, 블랙 특성이 향상될 수 있다. 그리고, 상기 제1 전극(212)과 제2 전극(222)이 전압이 인가되는 경우에는 블랙 염료들(233)이 랜덤한 상태로 배열되기 때문에 1/4 파장 위상차 필름(260)에 의해 위상이 변화된 빛은 용이하게 외부로 나갈 수 있으므로 반사율은 그대로 유지될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서와 같이 1/4 파장 위상차 필름(260)을 이용하게 되면 대비비(contrast ratio)를 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 이상에서는 1/4 파장 위상차 필름(260) 및 거울 반사판(250)이 제1 기판(210)의 하면에 형성되는 경우가 예시적으로 설명되었다. 하지만, 이에 한정되지 않고 상기 1/4 파장 위상차 필름(260) 및 거울 반사판(250)이 제1 기판(210)의 상면에 마련될 수도 있으며, 상기 1/4 파장 위상차 필름(260)은 제1 기판(210)의 상면에 마련되고 상기 거울 반사판(250)은 제1 기판(210)의 하면에 마련되는 것도 가능하다. 또한, 상기 제1 기판(210)과 제2 기판(220) 사이에는 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 격벽(170)이 더 마련될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 컬러 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 반사형 컬러 디스플레이 장치는 복수의 픽셀 유닛을 포함한다. 여기서, 상기 픽셀 유닛들 각각은 복수 색상의 서브 픽셀들(300R,300G,300B)로 구성된다. 예를 들면, 상기 픽셀 유닛은 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue) 서브픽셀들(300R,300G,300B)로 구성될 수 있다.
상기 반사형 컬러 디스플레이 장치는 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기판(310,320)과, 상기 제1 및 제2 기판(310,320) 상에 형성되는 복수의 제1 및 제2 전극(312,322)과, 상기 제1 전극들(312)과 제2 전극들(322) 사이에 마련되는 폴리머 분산 액정(PDLC)층(330)과, 상기 제2 기판(320) 상에 마련되는 컬러 필터(340)와, 상기 제1 기판(310) 상에 마련되는 거울 반사판(350)을 포함한다.
상기 제1 및 제2 기판(310,320)은 투명 기판이 될 수 있다. 그리고, 상기 제1 기판(310)의 상면에는 복수의 제1 전극(312)이 형성되어 있으며, 상기 제2 기판(320)의 하면에는 복수의 제2 전극(322)이 형성되어 있다. 이러한 제1 및 제2 전극(312,322)들은 예를 들면, ITO 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치가 AM 구동 방식의 디스플레이 장치인 경우에는 상기 제1 전극들(312)은 서브 픽셀들(300R,300G,300B)에 대응하는 형상으로 형성되고, 상기 제2 전극들(322)은 일체로 형성되어 공통 전극을 구성할 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극들(312) 각각에는 서브 픽셀들(300R,300G,300B)의 구동을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터(미도시)가 연결되어 있다. 한편, 본 실시예에 다른 반사형 디스플레이 장치가 PM 구동 방식의 디스플레이 장치인 경우에는 상기 제1 전극들(312)은 스트라이프 형태로 서로 나란하게 형성될 수 있으며, 상기 제2 전극들(322)은 상기 제1 전극들(312)과 교차하도록 스트라이프 형태로 서로 나란하게 형성될 수 있다.
상기 제1 전극들(312)과 제2 전극들(322) 사이에는 폴리머 분산 액정(PDLC)층(330)이 형성되어 있다. 상기 폴리머 분산 액정층(330) 내에는 폴리머(331), 액정 및 블랙 염료들(333)이 분산되어 있다. 상기 폴리머(331)는 네트워크 구조를 가질 수 있으며, 상기 블랙 염료(333)는 광학적 이방성을 가지는 이색성 염료가 될 수 있다.
상기 폴리머 분산 액정층(330) 내에 분포된 액정 분자들(332) 및 블랙 염료들(333)은 상기 제1 및 제2 기판(310,320)에 나란하게 배열되어 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 기판(310,320) 사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 상기 액정 분자들(332) 및 블랙 염료들(333)은 제1 및 제2 기판(310,320)에 나란하게 배열되어 있다. 이와 같이 액정 분자들(332)이 서로 나란하게 배열되어 있는 경우에는 폴리머(331)와 액정 분자들(332)의 굴절률이 유사하게 되어 입사광이 액정 분자들(332) 및 폴리머(331)를 투과하게 되며, 상기 블랙 염료들(333)은 입사광을 흡수하게 된다. 한편, 상기 제1 및 제2 기판(310,320) 사이에 소정 전압이 인가되면, 상기 액정 분자들(332) 및 블랙 염료들(333)은 랜덤한 상태로 배열되게 된다. 이 경우에는 외부의 입사광은 폴리머(331) 및 액정분자들(332)에 의해 산란된다.
상기 제2 전극들(322)의 하면에는 컬러 필터(340)가 마련되어 있다. 상기 컬러 필터(340)는 상기 서브 픽셀들(300R,300G,300B)에 대응하는 복수 색상의 컬러 필터층(340R,340G,340B)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 컬러 필터(340)는 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue) 컬러 필터층들(300R,300G,300B)로 구성된 RGB 컬러 필터가 될 수 있다. 한편, 상기 컬러 필터(340)는 도 6에 도시된 바와 달리 제2 기판(320)과 제2 전극들(322) 사이에 마련될 수도 있다.
상기 제1 기판(310)의 하면에는 거울 반사판(350)이 마련되어 있다. 여기서, 상기 거울 반사판(350)은 예를 들면, 금속 필름이나 금속 코팅된 필름으로 이루어질 수 있다. 상기 금속 코팅된 필름은 예를 들면 폴리머 또는 산화물 등으로 이루어질 수 있으며, 이외에도 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 거울 반사판(350)은 도 6에 도시된 바와 달리 제1 기판(310)의 상면 또는 제1 전극들(312)의 상면에 마련될 수도 있다.
상기한 구조의 반사형 컬러 디스플레이 장치의 구동방법은 전술한 도 1에 도시된 반사형 디스플레이 장치와 유사하다. 구체적으로, 레드 서브픽셀(300R)을 예로 들면, 제1 및 제2 전극(312,322) 사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정 분자들(332) 및 블랙 염료들(333)이 제1 및 제2 기판(310,320)에 나란한 상태로 배열되어 있다. 이에 따라, 외부의 광원(예를 들면, 태양)으로부터 제2 기판(320)으로 입사되는 백색광 중 레드광만이 레드 컬러필터층(340R)을 투과하게 되고, 이러한 레드광은 폴리머(331) 및 액정 분자들(332)을 투과하게 된다. 그리고, 이렇게 투과된 레드광은 거울 반사판(350)에 의해 소정 각도로 반사되어 제2 기판(320)을 통하여 나가게 된다. 여기서, 상기 거울 반사판(350)에 의해 반사되어 나가는 레드광은 관찰자의 시야각 범위를 벗어나게 된다. 그리고, 레드 컬러 필터층(340R)을 투과하여 블랙 염료들(333)로 입사되는 레드광은 블랙 염료들(333)에 흡수된다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 전극(312,322) 사이에 전압이 인가되는 않은 레드 서브픽셀(300R)은 블랙 색상을 나타내게 된다.
다음으로, 상기 레드 서브픽셀(300R)에서, 제1 및 제2 전극(312,322) 사이에 소정 전압이 인가되면, 상기 액정 분자들(332) 및 블랙 염료들(333)은 랜덤한 상태로 배열된다. 이에 따라, 외부의 광원(예를 들면, 태양)으로부터 레드 컬러 필터층(340R)을 투과한 레드광은 폴리머(331)와 액정 분자들(332)의 굴절률 차이로 인해 다양한 방향으로 산란된다. 이렇게 산란된 레드광은 제2 기판(320)을 통하여 바로 외부로 나가거나 또는 거울 반사판(350)에 의해 반사된 다음 제2 기판(320)을 통하여 외부로 나가게 된다. 한편, 상기 랜덤하게 배열된 블랙 염료들(333)은 나란하게 배열된 블랙 염료들(333) 보다 더 적은 양의 레드광을 흡수하게 된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전극(312,322) 사이에 전압이 인가된 레드 서브픽셀(300R)은 레드 색상을 나타내게 된다.
본 실시예에 따른 반사형 컬러 디스플레이 장치에서는 전술한 도 5에 도시된 1/4 파장 위상차 필름(260)이 상기 폴리머 분산 액정층(230)과 상기 거울 반사판(250) 사이에 더 마련될 수도 있다. 그리고, 상기 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이에 전술한 도 4에 도시된 복수의 격벽(170)이 마련될 수도 있다. 이 경우, 상기 격벽들(170)은 서브 픽셀들(300R,300G,300B) 사이, 즉 컬러 필터층들(340R,340G,340B) 사이에 마련될 수 있다. 상기 1/4 파장 위상차 필름(260) 및 격벽들(170)에 대해서는 전술하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상에서는 상기 컬러 필터(340)로서 레드, 그린 및 블루 컬러필터층(340R,340G,340B)으로 구성된 RGB 컬러 필터가 사용되는 경우가 예시적으로 설명되었다. 그러나, 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 상기 컬러 필터(340)로서 시안(cyan), 마젠타(magenta) 및 옐로우(yellow) 컬러필터층으로 구성된 CMY 컬러필터가 사용되는 것도 가능하며, 이외에도 상기 컬러 필터(340)는 다양한 색상의 컬러필터층들을 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 컬러 필터(340)가 상부 기판이 제2 기판(320) 상에 마련되는 경우가 설명되었으나, 상기 컬러 필터(340)는 하부 기판인 제1 기판(310) 상에 마련되는 것도 가능하다. 구체적으로, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 컬러 디스플레이 장치를 도시한 단면도로서, 도 7을 참조하면, 컬러 필터(340')가 제1 전극들(312)의 상면에 마련되어 있다. 구체적으로, 레드, 그린 및 블루 컬러필터층들(340'R,340'G,340'B)이 각각 제1 전극들(312)의 상면에 마련되어 있다. 한편, 상기 레드, 그린 및 블루 컬러필터층들(340'R,340'G,340'B)은 도 7에 도시된 바와 달리 제1 전극들(312)의 하면에 형성될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 컬러 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 반사형 컬러 디스플레이 장치는 복수의 픽셀 유닛을 포함하며, 상기 픽셀 유닛들 각각은 복수 색상의 서브 픽셀들(400R,400G,400B)로 구성된다. 예를 들면, 상기 픽셀 유닛은 레드, 그린 및 블루 서브픽셀들(400R,400G,400B)로 구성될 수 있다.
상기 반사형 컬러 디스플레이 장치는 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기판(410,420)과, 상기 제1 및 제2 기판(410,420) 상에 형성되는 복수의 제1 및 제2 전극(412,422)과, 상기 제1 전극들(412)과 제2 전극들(422) 사이에 마련되는 복수 색상의 폴리머 분산 액정(PDLC)층들(430R,430G,430B)과, 상기 제1 기판(410) 상에 마련되는 거울 반사판(450)을 포함한다.
상기 제1 및 제2 기판(410,420)은 투명 기판이 될 수 있다. 그리고, 상기 제1 기판(410)의 상면에는 복수의 제1 전극(412)이 형성되어 있으며, 상기 제2 기판(420)의 하면에는 복수의 제2 전극(422)이 형성되어 있다. 이러한 제1 및 제2 전극들(412,422)은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에 따른 반사형 디스플레이 장치가 AM 구동 방식의 디스플레이 장치인 경우에는 상기 제1 전극들(412)은 서브 픽셀들(400R,400G,400B)에 대응하는 형상으로 형성되고, 상기 제2 전극들(422)은 일체로 형성되어 공통 전극을 구성할 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극들(412) 각각에는 서브 픽셀들(400R,400G,400B)의 구동을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터(미도시)가 연결되어 있다. 한편, 본 실시예에 다른 반사형 디스플레이 장치가 PM 구동 방식의 디스플레이 장치인 경우에는 상기 제1 전극들(412)은 스트라이프 형태로 서로 나란하게 형성될 수 있으며, 상기 제2 전극들(422)은 상기 제1 전극들(412)과 교차하도록 스트라이프 형태로 서로 나란하게 형성될 수 있다.
상기 제1 전극들(412)과 제2 전극들(422) 사이에는 서브 픽셀들(400R,400G,400B)에 대응하여 복수 색상의 폴리머 분산 액정(PDLC)층들(430)이 마련되어 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극들(412)과 제2 전극들(422) 사이에는 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue) 폴리머 분산 액정들(430R,430G,430B)이 마련될 수 있다. 여기서, 상기 레드 폴리머 분산 액정층(430R) 내에는 폴리머(431), 액정 및 레드 염료들(433R)이 균일하게 분포되어 있으며, 상기 그린 폴리머 분산 액정층(430G) 내에는 폴리머(431), 액정 및 그린 염료들(433G)이 균일하게 분포되어 있고, 상기 블루 폴리머 분산 액정층(430B) 내에는 폴리머(431), 액정 및 블루 염료들(433B)이 균일하게 분포되어 있다. 상기 레드, 그린 및 블루 염료(433R,433G,433B)는 광학적 이방성을 가지는 이색성 염료가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 레드, 그린 및 블루 염료(433R,433G,433B)는 형광 이색성 염료(fluorescent dichrioc dye)가 될 수 있다. 상기 폴리머(431)는 네트워크 구조를 가질 수 있다.
상기 레드, 그린 및 블루 폴리머 분산 액정층들(430R,430G,430B) 내에 분포된 액정 분자들(432)과 레드, 그린 및 블루 염료들(433R,433G,433B)은 상기 제1 및 제2 기판(410,420)에 나란하게 배열되어 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 기판 (410,420)사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 상기 액정 분자들(432)과 레드, 그린 및 블루 염료들(433R,433G,433B)은 제1 및 제2 기판(410,420)에 나란하게 배열되어 있다. 한편, 상기 제1 및 제2 기판(410,420) 사이에 소정 전압이 인가되면, 상기 액정 분자들(432)과 레드, 그린 및 블루 염료들(433R,433G,433B)은 랜덤한 상태로 배열되게 된다.
상기 제1 기판(410)의 하면에는 거울 반사판(450)이 마련되어 있다. 여기서, 상기 거울 반사판(450)은 예를 들면, 금속 필름이나 금속 코팅된 필름으로 이루어질 수 있다. 상기 금속 코팅된 필름은 예를 들면 폴리머 또는 산화물 등으로 이루어질 수 있으며, 이외에도 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 거울 반사판(450)은 도 6에 도시된 바와 달리 제1 기판(410)의 상면 또는 제1 전극들(412)의 상면에 마련될 수도 있다.
상기 제1 기판(410)과 상기 제2 기판(420) 사이에는 복수의 격벽(470)이 마련될 수 있다. 여기서, 상기 격벽들(470)은 서로 다른 색상의 염료들(433R,433G,433B)이 혼합되는 것을 방지하는 역할을 한다. 이에 따라, 상기 격벽들(470)은 서브 픽셀들(400R,400G,400B) 사이, 즉 폴리머 분산 액정층들(430R,430G,430B) 사이에 마련될 수 있다. 한편, 상기 격벽들(470)은 제1 기판(410)과 제2 기판(420)을 견고하게 합착시켜 주고, 제1 및 제2 기판(410,420) 사이의 간격을 유지시켜 주는 역할을 한다. 그리고 상기 격벽들(470)은 제1 및 제2 기판(410,420)으로서 플렉서블 기판들이 사용될 때 액정의 움직임을 방지하는 역할도 하게 된다. 여기서, 상기 격벽들(470) 각각은 그 양단에 접착 물질(미도시)이 마련되어 상기 제1 및 제2 기판(410,420)과의 부착력을 증대시킬 수도 있다.
상기와 같은 구조의 반사형 컬러 디스플레이 장치에서는 제1 및 제2 전극(412,422) 사이에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정 분자들(432)과 소정 색상의 염료들(433R,433G,433B)이 제1 및 제2 기판(410,420)에 나란하게 배열되고, 이에 따라 외부의 광원(예를 들면, 태양)으로부터 입사된 백색광은 폴리머 분산 액정층들(430R,430G,430B)을 투과한 다음, 거울 반사판(450)에 의해 반사되어 제2 기판(420)을 통하여 외부로 나간다. 그리고, 제1 및 제2 전극(412,422) 사이에 소정 전압이 인가되면, 액정 분자들(432)과 소정 색상의 염료들(433R,433G,433B)이 랜덤한 상태로 배열되고, 이에 따라 외부의 백색광은 소정 색상의 염료(433R,433G,433B)에 의해 소정 색상의 빛만 반사시킴으로써 컬러를 구현할 수 있게 된다.
본 실시예에 따른 반사형 컬러 디스플레이 장치에서는 전술한 도 5에 도시된 1/4 파장 위상차 필름(260)이 상기 폴리머 분산 액정층들(430R,430G,430B)과 상기 거울 반사판(450) 사이에 더 마련될 수도 있다. 상기 1/4 파장 위상차 필름(260)에 대해서는 전술하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이상에서는 레드, 그린 및 블루 폴리머 분산 액정층들(430R,430G,430B)이 사용되는 경우가 예시적으로 설명되었으나, 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 시안(cyan), 마젠타(magenta) 및 옐로우(yellow) 폴리머 분산 액정층들이 사용될 수도 있고, 이외에도 다양한 색상의 폴리머 분산 액정층들이 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
110,210,310,410... 제1 기판 112,212,312,412... 제1 전극
120,220,320,420... 제2 기판 122,222,322,422... 제2 전극
130,230,330... PDLC층 131,231,331,431... 폴리머
132,232,332,432... 액정 분자 133,233,333... 블랙 염료
150,150',250,350,450... 거울 반사판
170,470... 격벽
260... 1/4 파장 위상차 필름
300R,400R... 레드 서브픽셀 300G,400G... 그린 서브픽셀
300B,400B... 블루 서브픽셀 340,340'.... 컬러 필터
340R,340'R... 레드 컬러필터층 340G,340'G... 그린 컬러필터층
340B,340'B... 블루 컬러필터층
430R... 레드 PDLC층 430G... 그린 PDLC층
430B... 블루 PDLC층 433R... 레드 염료
433G... 그린 염료 433B.... 블루 염료

Claims (26)

  1. 복수의 픽셀 유닛을 포함하는 반사형 디스플레이 장치에 있어서,
    서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기판;
    상기 제1 및 제2 기판 상에 형성되는 복수의 제1 및 제2 전극;
    상기 제1 및 제2 전극들 사이에 마련되는 것으로, 폴리머, 액정 및 블랙 염료들을 포함하는 폴리머 분산 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal)층; 및
    상기 제1 기판 상에 마련되는 것으로, 입사광을 관찰자의 시야각 범위 밖으로 반사시키는 거울 반사판;을 구비하고,
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압이 인가되지 않으면 상기 액정의 분자들 및 블랙 염료들은 상기 폴리머 분산 액정층 내에서 상기 제1 및 제2 기판에 나란하게 배열되며,
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압이 인가되면 상기 액정의 분자들 및 블랙 염료들은 상기 폴리머 분산 액정층 내에서 랜덤(random)하게 배열되는 반사형 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 거울 반사판은 상기 제1 기판의 하면, 상기 제1 기판의 상면 또는 상기 제1 전극들의 상면에 마련되는 반사형 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리머 분산 액정층과 상기 거울 반사판 사이에는 위상차 필름이 더 마련되는 반사형 디스플레이 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 위상차 필름은 1/4 파장 위상차 필름을 포함하는 반사형 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 거울 반사판은 금속 필름 또는 금속 코팅된 필름을 포함하는 반사형 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙 염료는 광학적 이방성을 가지는 이색성 염료(dichroic dye)를 포함하는 반사형 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에는 복수의 격벽이 마련되는 반사형 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 격벽들 각각의 양단에는 접합 물질이 마련되는 반사형 디스플레이 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극들은 상기 픽셀 유닛들에 대응하도록 형성되며, 상기 제2 전극들은 일체로 형성되어 공통 전극을 구성하는 반사형 디스플레이 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극들은 서로 교차하는 스트라이프(stripe) 형태로 형성되는 반사형 디스플레이 장치.
  13. 각각이 복수 색상의 서브 픽셀들로 구성된 복수의 픽셀 유닛을 포함하는 반사형 디스플레이 장치에 있어서,
    서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기판;
    상기 제1 및 제2 기판 상에 형성되는 복수의 제1 및 제2 전극;
    상기 제1 및 제2 전극들 사이에 마련되는 것으로, 폴리머, 액정 및 블랙 염료들을 포함하는 폴리머 분산 액정(PDLC)층;
    상기 제1 및 제2 기판 중 하나에 마련되는 것으로, 상기 서브픽셀들에 대응하는 복수 색상의 컬러 필터층을 포함하는 컬러 필터; 및
    상기 제1 기판 상에 마련되는 것으로, 입사광을 관찰자의 시야각 범위 밖으로 반사시키는 거울 반사판;을 구비하고,
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압이 인가되지 않으면 상기 액정의 분자들 및 블랙 염료들은 상기 폴리머 분산 액정층 내에서 상기 제1 및 제2 기판에 나란하게 배열되며,
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압이 인가되면 상기 액정의 분자들 및 블랙 염료들은 상기 폴리머 분산 액정층 내에서 랜덤(random)하게 배열되는 반사형 디스플레이 장치.
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 거울 반사판은 상기 제1 기판의 하면, 상기 제1 기판의 상면 또는 상기 제1 전극들의 상면에 마련되는 반사형 디스플레이 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 폴리머 분산 액정층과 상기 거울 반사판 사이에는 1/4 파장 위상차 필름이 더 마련되는 반사형 디스플레이 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에는 복수의 격벽이 마련되는 반사형 디스플레이 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 격벽들은 상기 복수 색상의 컬러 필터층들 사이에 위치하는 반사형 디스플레이 장치.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 레드(red), 그린(green) 및 블루(blue) 컬러필터층을 포함하는 RGB 컬러 필터 또는 시안(cyan), 마젠타(magenta) 및 옐로우(yellow) 컬러필터층을 포함하는 CMY 컬러 필터을 포함하는 반사형 디스플레이 장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 전극들은 상기 서브 픽셀들에 대응하도록 형성되며, 상기 제2 전극들은 일체로 형성되어 공통 전극을 구성하는 반사형 디스플레이 장치.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극들은 서로 교차하는 스트라이프(stripe) 형태로 형성되는 반사형 디스플레이 장치.
  22. 각각이 복수 색상의 서브 픽셀로 구성된 복수의 픽셀 유닛을 포함하는 반사형 디스플레이 장치에 있어서,
    서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 기판;
    상기 제1 및 제2 기판 상에 형성되는 복수의 제1 및 제2 전극;
    상기 제1 및 제2 전극들 사이에 상기 서브픽셀들에 대응하여 마련되는 것으로, 폴리머, 액정 및 복수 색상의 염료들을 포함하는 복수 색상의 폴리머 분산 액정(PDLC)층들; 및
    상기 제1 기판 상에 마련되는 것으로, 입사광을 관찰자의 시야각 범위 밖으로 반사시키는 거울 반사판;을 구비하고,
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압이 인가되지 않으면 상기 액정의 분자들 및 블랙 염료들은 상기 폴리머 분산 액정층 내에서 상기 제1 및 제2 기판에 나란하게 배열되며,
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압이 인가되면 상기 액정의 분자들 및 블랙 염료들은 상기 폴리머 분산 액정층 내에서 랜덤(random)하게 배열되는 반사형 디스플레이 장치.
  23. 삭제
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 거울 반사판은 상기 제1 기판의 하면, 상기 제1 기판의 상면 또는 상기 제1 전극들의 상면에 마련되는 반사형 디스플레이 장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 폴리머 분산 액정층과 상기 거울 반사판 사이에는 1/4 파장 위상차 필름이 더 마련되는 반사형 디스플레이 장치.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에는 복수의 격벽이 마련되며, 상기 격벽들은 상기 복수 색상의 폴리머 분산 액정층들 사이에 위치하는 반사형 디스플레이 장치.
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