KR102230536B1 - 초기 투명 디스플레이 장치와 이의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초기에 투명 상태가 되어 소비전력을 줄일 수 있는 초기 투명 디스플레이 장치와 이의 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 초기 투명 디스플레이 장치는 하부기판 상에 형성된 공통 전극, 상기 공통 전극 상에 형성된 보호막, 상기 보호막 상에 형성된 화소 전극, 상기 화소 전극을 덮도록 형성된 하부 수직 배향막, 상기 하부기판과 대향 합착된 상부기판, 상기 상부기판의 배면에 형성된 상부 수직 배향막 및 상기 하부 수직 배향막과 상기 상부 수직 배향막 사이에 형성되고 초기 상태가 수직으로 배열된 액정을 포함하는 차광 패널과; 상기 차광 패널의 상부에 배치되어 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및 상기 차광 패널과 상기 디스플레이 패널을 구동시키는 구동회로부를 포함한다.

Description

초기 투명 디스플레이 장치와 이의 구동 방법{INITIAL TRANSPARENT DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로, 초기에 투명 상태가 되어 소비전력을 줄일 수 있는 초기 투명 디스플레이 장치와 이의 구동 방법에 관한 것이다.
최근에 들어 발광효율, 휘도, 시야각이 뛰어나며 응답속도가 빠른 평판 표시장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
평판 표시장치 중에서 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device)는 별도의 광원으로 백라이트가 필요하고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 기술적 한계가 있다.
이에 따라, 자체발광이 가능하여 별도의 광원이 필요하지 않고, 밝기, 명암비 및 시야각 등에서 상대적으로 우수한 디스플레이 장치에 대한 관심이 증대되고 있다.
최근에 들어, 전면 및 후면에서 광이 투과되어 시야를 방해하지 않으면서도 화상을 표시할 수 있는 투명 디스플레이 장치의 개발이 활발하게 진행되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 초기 투명 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 투명 디스플레이 장치는 하부기판과 상부기판 사이에 PDLC(polymer dispersed liquid crystal)층이 형성되어 있다. 투명한 하부기판 상에는 IPS(In Plane Switching) 방식으로 화소 전극(PXL)과 공통 전극(Vcom)이 형성되어 있다.
PDLC를 이용하여 투과도 가변 액정 모드로 동작시킬 수 있다. PDLC는 초기 전압을 인가하지 않은 상태에서 폴리머 방울(polymer droplet) 내에서 랜덤(random) 하게 배열된 액정에 의해서 빛의 산란으로 차광 상태로 구현된다. 반면, 화소 전극과 공통 전극에의 수평 전계를 인가하면, 빛이 투과될 수 있도록 액정이 배열되어 투과 모드로 동작하게 된다.
따라서, 초기에 투명 모드 및 디스플레이 구동이 없을 때 투명 모드로 동작하기 위해서는 화소 전극과 공통 전극에 전계를 인가해야 함으로 소비전력이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 명암비가 낮아 투명 디스플레이 장치가 휴대용 IT 기기에 적용될 경우, 야외 환경에서 화상의 시인성이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한, 문제점을 개선하기 위해서는 투명 모드에서는 광을 투과시키고, 디스플레이 모드에서는 후면에서 입사되는 광을 효과적으로 차단시킬 수 있는 차광 패널이 필요하다. 그러나, 투과 효율 및 차광 효율이 우수한 차광 패널을 포함하는 초기 투명 디스플레이 장치가 개발되지 않았다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 초기에 투명 상태가 되어 소비전력을 줄일 수 있는 초기 투명 디스플레이 장치와 이의 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 초기에 투명 상태가 되어 소비전력을 줄일 수 있는 초기 투명 디스플레이 장치 제조 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
앞에서 설명한 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 초기 투명 디스플레이 장치는 하부기판 상에 형성된 공통 전극, 상기 공통 전극 상에 형성된 보호막, 상기 보호막 상에 형성된 화소 전극, 상기 화소 전극을 덮도록 형성된 하부 수직 배향막, 상기 하부기판과 대향 합착된 상부기판, 상기 상부기판의 배면에 형성된 상부 수직 배향막 및 상기 하부 수직 배향막과 상기 상부 수직 배향막 사이에 형성되고 초기 상태가 수직으로 배열된 액정을 포함하는 차광 패널과; 상기 차광 패널의 상부에 배치되어 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및 상기 차광 패널과 상기 디스플레이 패널을 구동시키는 구동회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
앞에서 설명한 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 초기 투명 디스플레이 장치는 하부기판 상에 형성된 제1 전극, 상기 공통 전극 상에 형성된 보호막, 상기 보호막 상에 형성된 제2 전극, 상기 하부기판과 대향 합착된 상부기판, 상기 상부기판의 배면에 형성된 제3 전극 및 상기 제2 전극과 상기 제3 전극 형성되고 초기 상태가 수직으로 배열된 액정을 포함하는 차광 패널과; 상기 차광 패널의 상부에 배치되어 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및 상기 차광 패널과 상기 디스플레이 패널을 구동시키는 구동회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
앞에서 설명한 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 초기 투명 디스플레이 장치의 구동 방법은 제1 전극과 제2 전극이 형성된 하부기판과 상기 하부기판 대향 합착된 상부기판 사이에 형성된 액정의 초기 배열이 수직 방향으로 형성되어 있고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전계가 인가되지 않는 초기 상태에서 상기 액정이 수직 방향으로 배열되어 외부에서 입사된 빛을 투과시키는 것을 특징으로 한다.
앞에서 설명한 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 초기 투명 디스플레이 장치의 구동 방법은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전계가 인가되는 차광 모드에서 상기 액정을 수평 방향으로 배열시켜 외부에서 입사된 빛을 차단시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 초기 투명 디스플레이 장치와 이의 구동 방법은 초기에 투명 상태가 되어 소비전력을 줄일 수 있다.
본 발명은 초기에 투명 상태가 되어 소비전력을 줄일 수 있는 초기 투명 디스플레이 장치 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 수평 전계를 형성하는 제1 전극 및 제2 전극 이외에 제3 전극을 상부기판에 형성하여 배향막 없이도 액정의 초기 배열을 수직으로 형성할 수 있다. 이를 통해, 초기에 투명 상태인 초기 투명 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 초기 투명 디스플레이 장치의 명암비(contrast ratio)를 높여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 특징 및 효과들 이외에도 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 효과들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 초기 투명 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치에서 초기에 액정을 수직으로 배열하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치가 표시 모드일 때, 차광 패널의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치의 초기 투과 모드 및 차광 모드를 구동했을 때의 화면을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치에서 초기에 액정을 수직으로 배열하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치가 표시 모드일 때, 차광 패널의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치의 초기 투과 모드 및 차광 모드를 구동했을 때의 화면을 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
한편, 본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 어떤 구조물이 다른 구조물 "상에 또는 상부에" 및 "하부에 또는 아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(display panel), 차광 패널 및 디스플레이 패널과 차광 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부(미도시) 및 전원 공급부(미도시)를 포함한다.
디스플레이 패널은 복수의 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 영상을 표시하는 액정 디스플레이 패널 또는 유기발광 디스플레이 패널이 적용될 수 있다.
디스플레이 패널이 구동되지 않아 영상을 표시하지 않을 때에는 투명 모드로 동작하여 외부에서 입사된 광을 투과시키고, 반대로 디스플레이 패널이 구동되어 영상을 표시할 때에는 차광 모드로 동작하여 외부에서 입사되는 빛을 차단해야 한다. 이를 위해, 초기 상태일 때 투명 모드로 동작하고, 전계가 인가될 때 차광 모드로 동작하는 차광 패널이 디스플레이 패널의 하부에 배치되어 있다.
차광 패널은 하부기판(110), 공통 전극(120), 보호막(130), 화소 전극(140), 하부 수직 배향막(150), 액정(160), 염료(167), 상부기판(180) 및 상부 수직 배향막(190)을 포함한다.
보호막(130)을 사이에 두고 공통 전극(120)과 화소 전극(140)이 형성되어 있어, FFS(Fringe Field Switching) 모드로 동작한다. 여기서, 공통 전극(120)과 화소 전극(140)은 산화 인듐 주석(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 산화 인듐 아연(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도성 물질로 형성되어 있다. 도 2에서는 각 화소의 스위칭 소자인 박막트랜지스터(TFT)를 도시하지 않았다.
하부기판(110)의 상면에는 하부 수직 배향막(150)이 형성되고, 상부기판(180)의 배면에는 상부 수직 배향막(190)이 형성되어 있다.
여기서, 하부기판(110)과 상부기판(180) 사이의 공간에 광경화성 폴리머(165)가 혼합된 액정(160)을 형성되어 있고, 액정(160)과 광경화성 폴리머(165)를 자외선으로 경화시키고, 하부 수직 배향막(150)과 상부 수직 배향막(190)에 의해 액정(160)이 초기 상태일 때 수직하게 배열되어 있다.
여기서, 액정(160)은 염료(167)를 포함하는 블랙 PDLC(polymer dispersed liquid crystal) 또는 염료(167)를 포함하는 블랙 PNLC(polymer networked liquid crystal)가 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치에서 초기에 액정을 수직으로 배열하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 결부하여 설명하면, 액정(160)과 함께 혼합되어 있는 광경화성 폴리머를 경화시키기 위해 자외선을 조사하여 폴리머 액적(170, polymer droplet)을 형성하거나, 액정(160)을 망(network) 형태로 생성시킬 수 있다. 이때, 하부 수직 배향막(150)과 상부 수직 배향막(190)에 의해 액정(160)이 초기 상태일 때 수직하게 배열된다.
초기 상태일 때 액정(160)이 수직하게 배열되어 있어 공통 전극(120) 및 화소 전극(140)에 전계를 인가하지 않더라도 입사된 빛이 투과하게 되어 디스플레이 장치가 초기에 투명한 상태가 된다. 즉, 전계를 공급하지 않더라도 초기 투명 디스플레이 장치로 동작한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치가 표시 모드일 때, 차광 패널의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 장치를 구동시켜 화면을 표시할 때에는 외부에서 입사되는 광을 차단시켜야 영상의 시인성이 높아질 수 있다. 차광 패널을 차광 모드로 동작시키기 위해서, 하부기판(110) 상에 형성된 공통 전극(120) 및 화소 전극(140)에 전압을 인가하면 공통 전극(120)과 화소 전극(140) 사이에 수평 전계가 형성된다. 이러한, 수평 전계에 의해서 액정(160)이 수평 방향으로 배열된다.
여기서, 공통 전극(120)과 화소 전극(140)에 가까지 위치하는 액정(160)은 수형 방향으로 배열되고, 폴리머 액적(170)에 가까이 위치하는 액정은 여전히 수직 방향으로 배열된다. 공통 전극(120)과 화소 전극(140)에서 멀리 떨어진 액정은 수평 전계의 영향이 작으므로 액정이 수평 방향과 수직 방향의 사이에서 랜덤(random)하게 배열된다. 이를 통해, 폴리머와 굴절율 차이가 생겨 광 산란에 의해서 차광 패널이 차광 모드로 동작하게 된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치의 초기 투과 모드 및 차광 모드를 구동했을 때의 화면을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치(100)는 차광 패널의 하부기판(110)에 하부 수직 배향막(150)을 형성하고, 상부기판(180)에 상부 수직 배향막(190)을 형성하여 전계가 인가되지 않는 초기 상태일 때 액정이 수직하게 배열되도록 하였다. 초기 상태에서도 적은 양의 액정은 수직하게 배열되지는 않음으로 일부 광의 산란이 발생될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 장치가 화면을 표시하지 않는 투과 모드에서는 70~80%의 광투과율을 가진다. 또한, 디스플레이 장치가 화면을 표시하는 차광 모드에서는 65~75%의 차광율을 가진다.
투명 모드일 때에는 외부에서 입사된 빛의 70~80%과 차광 패널을 투과하여 전면의 배경이 배면에서 또렷하게 보이고 배면의 배경이 전면에서 또렷하게 보인다. 반면, 차광 모드일 때에는 외부에서 입사되는 빛의 65~75%가 산란되어 차광 패널을 투과하지 못하므로, 전면의 배경이 배면에서 거의 보이지 않게 하고, 배면의 배경이 전면에서 거의 보이지 않게 할 수 있다.
위에서 설명한 70~80%의 투과율 및 65~75%의 차광율은 예로서 설명한 것으로, 투명 모드에서의 투과율 및 차광 모드에서의 차광율은 폴리머의 종류가 공통 전극(120) 및 화소 전극(140)의 구조에 따라서 달라질 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치(200)는 디스플레이 패널(display panel), 차광 패널 및 디스플레이 패널과 차광 패널을 구동시키기 위한 구동 회로부(미도시) 및 전원 공급부(미도시)를 포함한다.
디스플레이 패널은 복수의 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 영상을 표시하는 액정 디스플레이 패널 또는 유기발광 디스플레이 패널이 적용될 수 있다.
디스플레이 패널이 구동되지 않아 영상을 표시하지 않을 때에는 투명 모드로 동작하여 외부에서 입사된 광을 투과시키고, 반대로 디스플레이 패널이 구동되어 영상을 표시할 때에는 차광 모드로 동작하여 외부에서 입사되는 빛을 차단해야 한다. 이를 위해, 초기 상태일 때 투명 모드로 동작하고, 전계가 인가될 때 차광 모드로 동작하는 차광 패널이 디스플레이 패널의 하부에 배치되어 있다.
차광 패널은 하부기판(210), 제1 전극(220), 보호막(230), 제2 전극(240), 액정(260), 염료(267), 상부기판(280) 및 제3 전극(290)을 포함한다. 여기서, 제1 전극(220)은 공통 전극이고, 제2 전극(240)은 화소 전극이고, 제3 전극은 수직 배열 전극이다.
하부기판(210)에 보호막(230)을 사이에 두고 제1 전극(220)과 제2 전극(240)이 형성되어 있어, FFS(Fringe Field Switching) 모드로 동작한다. 여기서, 제1 전극(220), 제2 전극(240) 및 제3 전극(290)은 산화 인듐 주석(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 산화 인듐 아연(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도성 물질로 형성되어 있다. 도 6에서는 각 화소의 스위칭 소자인 박막트랜지스터(TFT)를 도시하지 않았다.
하부기판(210)과 상부기판(280) 사이의 공간에 광경화성 폴리머(265)가 혼합된 액정(260)을 주입되어 있고, 자외선을 조사하여 경화되어 있다. 이때, 액정(160)은 초기 상태일 때 수직하게 배열되어 있다.
여기서, 액정(260)은 염료(267)를 포함하는 블랙 PDLC(polymer dispersed liquid crystal) 또는 염료(267)를 포함하는 블랙 PNLC(polymer networked liquid crystal)가 적용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치에서 초기에 액정을 수직으로 배열하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7을 결부하여 설명하면, 초기 상태일 때 액정(160)을 수직하게 배열시켜 투명한 상태로 만들기 위해, 제1 전극(220), 제2 전극(240) 및 제3 전극(290)에 전압을 인가하여 하부기판(210)과 상부기판(280) 사이에 수직 전계를 형성시킨다.
제1 전극(220)과 제3 전극(290) 사이의 수직 전계가 형성되고, 제2 전극(240)과 제3 전극(290) 사이에 수직 전계가 형성되어 액정(260)이 수직 방향으로 배열된다.
액정(260)이 수직하게 배열된 상태에서, 액정(260)과 함께 혼합되어 있는 광경화성 폴리머를 경화시키기 위해 자외선을 조사하여 폴리머 액적(270, polymer droplet)을 형성하거나, 액정(260)을 망(network) 형태로 생성시킬 수 있다. 이와 같이, 수직 방향으로 배열된 액정(260)에 자외선을 조사하여 경과시킴으로써, 액정(260)의 초기 배열을 수직 방향으로 형성한다. 즉, 수직 배향막 없이도 액정(260)의 초기 배열을 수직 방향으로 형성할 수 있다.
제1 전극(220), 제2 전극(240) 및 제3 전극(290)에 인가된 전압을 제거하더라도, 액정(260)이 수직 방향으로 배열된 상태에서 경화되어 액정(260)이 수직 배열을 유지한다.
이를 통해, 초기 상태에서 제1 전극(220) 및 제2 전극(240)에 전압을 인가하지 않더라도 액정(260)이 수직 방향으로 배열되고, 입사된 빛이 투과하게 되어 디스플레이 장치가 초기에 투명한 상태가 된다. 즉, 전계를 공급하지 않더라도 초기 투명 디스플레이 장치로 동작한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치가 표시 모드일 때, 차광 패널의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 디스플레이 장치를 구동시켜 화면을 표시할 때에는 외부에서 입사되는 광을 차단시켜야 영상의 시인성이 높아질 수 있다. 차광 패널을 차광 모드로 동작시키기 위해서, 하부기판(210) 상에 형성된 제1 전극(220) 및 제2 전극(240)에 전압을 인가하면 제1 전극(220)과 제2 전극(240) 사이에 수평 전계가 형성된다. 이러한, 수평 전계에 의해서 액정(260)이 수평 방향으로 배열된다. 이때, 제3 전극(290)은 플로팅 상태가 되어 전압이 인가되지 않는다.
여기서, 제1 전극(220)과 제2 전극(240)에 가까지 위치하는 액정(260)은 수형 방향으로 배열되고, 폴리머 액적(270)에 가까이 위치하는 액정은 여전히 수직 방향으로 배열된다. 제1 전극(220)과 제2 전극(240)에서 멀리 떨어진 액정은 수평 전계의 영향이 작으므로 액정이 수평 방향과 수직 방향의 사이에서 랜덤(random)하게 배열된다. 이를 통해, 폴리머와 굴절율 차이가 생겨 광 산란에 의해서 차광 패널이 차광 모드로 동작하게 된다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치의 초기 투과 모드 및 차광 모드를 구동했을 때의 화면을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치(200)는 차광 패널의 하부기판(210)에 공통 전극인 제1 전극(220), 화소 전극인 제2 전극(240)을 형성하고, 상부기판(280)에 수직 배열 전극인 제3 전극(290)을 형성하였다.
제3 전극(290)은 제조 과정에서 액정(260)을 수직 방향으로 배열시키는 용도로만 이용되고, 실제로 초기 투명 디스플레이 장치가 구동될 때에는 제3 전극(290)이 플로팅 된다.
이와 같이, 차광 패널의 제1 전극(220) 및 제2 전극(240)에 전계가 인가되지 않는 초기 상태일 때 액정(260)이 수직하게 배열되도록 하였다. 초기 상태에서도 적은 양의 액정은 수직하게 배열되지는 않음으로 일부 광의 산란이 발생될 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치(200)는 디스플레이 장치가 화면을 표시하지 않는 투과 모드에서는 75~85%의 투과율을 가진다. 또한, 디스플레이 장치가 화면을 표시하는 차광 모드에서는 65~75%의 차광율을 가진다.
투명 모드일 때에는 외부에서 입사되는 빛의 75~85%가 차광 패널을 투과하여 전면의 배경이 배면에서 또렷하게 보이고 배면의 배경이 전면에서 또렷하게 보인다. 반면, 차광 모드일 때에는 외부에서 입사되는 빛의 65~75%가 산란되어 차광 패널을 투과하지 못하므로, 전면의 배경이 배면에서 거의 보이지 않게 하고, 배면의 배경이 전면에서 거의 보이지 않게 할 수 있다.
위에서 설명한 75~85%의 투과율 및 65~75%의 차광율은 예로서 설명한 것으로, 투명 모드에서의 투과율 및 차광 모드에서의 차광율은 폴리머의 종류가 공통 전극 및 화소 전극의 구조에 따라서 달라질 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 10(A)를 참조하면, 투명 재질의 하부기판(110) 상에 산화 인듐 주석(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 산화 인듐 아연(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도성 물질을 도포하여 공통 전극(120)을 형성한다.
이후, 절연 물질을 공통 전극(120) 상에 도포하여 공통 전극(120)을 덮도록 보호막(130)을 형성한다.
이후, 보호막(130) 상에 산화 인듐 주석(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 산화 인듐 아연(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도성 물질을 도포한 후, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정, 식각 공정 및 세정 공정을 수행하여 화소 전극(140)을 형성한다.
이후, 투명 폴리이미드(Transparent Polyimide)로 화소 전극(140)을 덮도록 하부 수직 배향막(150)을 형성한다.
이어서, 도 10(B)를 참조하면, 하부기판(110) 상에 광경화성 폴리머(165)가 혼합된 액정(160)을 도포한다.
이어서, 도 10(C)를 참조하면, 폴리머(165)가 혼합된 액정(160) 상에 염료(167)를 도포한다. 이때, 염료(167)는 전면에 도포되는 것은 아니며 소량이 적하된다.
여기서, 액정(160)은 블랙 PDLC(polymer dispersed liquid crystal) 또는 블랙 PNLC(polymer networked liquid crystal)가 적용될 수 있다.
이어서, 도 11(A)를 참조하면, 상부기판(180)의 배면에 상부 수직 배향막(190)을 형성하고, 상부 수직 배향막(190)이 액정(165) 쪽으로 향하도록 상부기판(180)을 정렬시킨다. 이후, 액정(165)을 사이에 두고 하부기판(110)과 상부기판(180)을 봉지하여 액정(165)이 외부로 유출되지 않도록 한다.
이어서, 도 11(B)를 참조하면, 광경화성 폴리머(165)가 혼합된 액정(160)에 자외선을 조사하여, 액정(160)과 광경화성 폴리머(165)를 경화시킨다.
이때, 하부기판(110)에 형성된 하부 수직 배향막(150)과 상부기판(180)에 형성된 상부 수직 배향막(190)에 의해 액정(165)이 수직 방향으로 배열된 상태에서 자외선 경화를 통해 액정(160)을 경화시킨다.
이와 같이, 초기 상태일 때 액정(160)이 수직하게 배열되어 있어 공통 전극(120) 및 화소 전극(140)에 전계를 인가하지 않더라도 입사된 빛이 투과하게 되어 디스플레이 장치가 초기에 투명한 상태가 된다. 즉, 전계를 공급하지 않더라도 초기 투명 디스플레이 장치로 동작한다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 초기 투명 디스플레이 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 12(A)를 참조하면, 투명 재질의 하부기판(210) 상에 산화 인듐 주석(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 산화 인듐 아연(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도성 물질을 도포하여 공통 전극(220)을 형성한다.
이후, 절연 물질을 공통 전극(220) 상에 도포하여 공통 전극(220)을 덮도록 보호막(230)을 형성한다.
이후, 보호막(230) 상에 산화 인듐 주석(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 산화 인듐 아연(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도성 물질을 도포한 후, 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정, 식각 공정 및 세정 공정을 수행하여 화소 전극(240)을 형성한다.
이어서, 도 12(B)를 참조하면, 하부기판(210) 상에 광경화성 폴리머(265)가 혼합된 액정(260)을 도포한다.
이어서, 도 12(C)를 참조하면, 폴리머(265)가 혼합된 액정(260) 상에 염료(267)를 도포한다. 이때, 염료(267)는 전면에 도포되는 것은 아니며 소량이 적하된다.
여기서, 액정(260)은 블랙 PDLC(polymer dispersed liquid crystal) 또는 블랙 PNLC(polymer networked liquid crystal)가 적용될 수 있다.
이어서, 도 13(A)를 참조하면, 상부기판(280)의 배면에 수직 배열 전극(290)을 형성하고, 수직 배열 전극(290)이 액정(260) 쪽으로 향하도록 상부기판(280)을 정렬시킨다. 이후, 액정(260)을 사이에 두고 하부기판(210)과 상부기판(280)을 봉지하여 액정(260)이 외부로 유출되지 않도록 한다.
이어서, 도 13(B)를 참조하면, 초기 상태일 때 액정(160)을 수직하게 배열시켜 투명한 상태로 만들기 위해, 공통 전극(220), 화소 전극(240) 및 수직 배열 전극(290)에 전압을 인가하여 하부기판(210)과 상부기판(280) 사이에 수직 전계를 형성시킨다.
공통 전극(220)과 수직 배열 전극(290) 사이의 수직 전계가 형성되고, 화소 전극(240)과 수직 배열 전극(290) 사이에 수직 전계가 형성되어 액정(260)이 수직 방향으로 배열된다.
액정(260)이 수직하게 배열된 상태에서, 액정(260)과 함께 혼합되어 있는 광경화성 폴리머를 경화시키기 위해 자외선을 조사하여 경과시킴으로써, 액정(260)의 초기 배열을 수직 방향으로 형성한다. 즉, 수직 배향막 없이도 액정(260)의 초기 배열을 수직 방향으로 형성할 수 있다.
공통 전극(220), 화소 전극(240) 및 수직 배열 전극(290)에 인가된 전압을 제거하더라도, 액정(260)이 수직 방향으로 배열된 상태에서 경화되어 액정(260)이 수직 배열을 유지한다.
이를 통해, 초기 상태에서 공통 전극(220) 및 화소 전극(240)에 전압을 인가하지 않더라도 액정(260)이 수직 방향으로 배열되고, 입사된 빛이 투과하게 되어 디스플레이 장치가 초기에 투명한 상태가 된다. 즉, 전계를 공급하지 않더라도 초기 투명 디스플레이 장치로 동작한다.
상술한 본 발명의 초기 투명 디스플레이 장치와 이의 구동 방법은 초기에 투명 상태가 되어 소비전력을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 초기 투명 디스플레이 장치와 이의 구동 방법은 수평 전계를 형성하는 제1 전극 및 제2 전극 이외에 제3 전극을 상부기판에 형성하여 배향막 없이도 액정의 초기 배열을 수직으로 형성할 수 있다. 이를 통해, 초기에 투명 상태인 초기 투명 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 초기 투명 디스플레이 장치와 이의 구동 방법은 초기 투명 디스플레이 장치의 명암비(contrast ratio)를 높여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 200: 초기 투명 디스플레이 장치
110, 210: 하부기판
120, 220: 공통 전극
130, 230: 보호막
140, 240: 화소 전극
150: 하부 수직 배향막
160, 260: 액정
165, 265: 광경화성 폴리머
167, 267: 염료
170, 270: 액적
180, 280: 상부기판
190: 상부 수직 배향막
290: 수직 배열 전극

Claims (16)

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  7. 하부기판 상에 형성된 제1 전극,
    상기 제1 전극 상에 형성된 보호막,
    상기 보호막 상에 형성된 제2 전극,
    상기 하부기판과 대향 합착된 상부기판,
    상기 상부기판의 배면에 형성된 제3 전극 및
    상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이에 형성되고 초기 상태가 수직으로 배열된 액정을 포함하는 차광 패널과;
    상기 차광 패널의 상부에 배치되어 영상을 표시하는 디스플레이 패널; 및
    상기 차광 패널과 상기 디스플레이 패널을 투명 모드 또는 차광 모드로 구동시키는 구동회로부를 포함하고,
    상기 제3 전극은 상기 투명 모드와 상기 차광 모드에서 전기적으로 플로팅 상태인, 초기 투명 디스플레이 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 액정은 염료를 포함하는 블랙 PDLC(polymer dispersed liquid crystal) 또는 블랙 PNLC(polymer networked liquid crystal)인, 초기 투명 디스플레이 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전계가 인가되지 않는 초기 상태에서 상기 액정이 수직 방향으로 배열되어 외부에서 입사된 빛을 투과시키는, 초기 투명 디스플레이 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 차광 패널은 화면을 표시하지 않는 투과 모드에서 75~85%의 광투과율을 가지는, 초기 투명 디스플레이 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극에 전압을 인가하여 상기 하부기판과 상기 상부기판 사이의 수직 전계가 형성되고,
    상기 액정이 수직 방향으로 배열된 상태에서 상기 액정을 경화시켜 상기 액정의 초기 배열이 수직 방향으로 형성된, 초기 투명 디스플레이 장치.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 전계가 인가되는 상태에서 상기 액정이 수평 방향으로 배열되어 외부에서 입사된 빛을 차단시키는, 초기 투명 디스플레이 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 차광 패널은 화면을 표시하는 차광 모드에서 65~75%의 차광율을 가지는, 초기 투명 디스플레이 장치.
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