KR102271203B1 - 거울 겸용 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 다양한 색상을 나타내는 거울 모드를 구현하기 위해 표시 패널, 및 상기 표시 패널 위에 위치하는 편광 전환 패널을 포함하고, 상기 편광 전환 패널은, 상기 표시 패널 위에 위치하는 반사 편광판, 상기 반사 편광판과 이격되게 마주하는 흡수 편광판, 상기 반사 편광판 위에 위치하는 하부 전극, 상기 흡수 편광판 위에 위치하는 상부 전극, 및 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 위치하는 액정을 포함하며, 상기 편광 전환 패널은 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 인가되는 전압차 값에 따라 정해진 파장 대역의 광을 내보낸다.

Description

거울 겸용 표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 거울 겸용 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
개인 휴대용 단말기나 실외에서 디스플레이되는 액정 표시 장치들은 사용자의 요구에 부합되도록 휴대에 간편한 사이즈를 갖는 것을 기본으로 하며, 최근에는 거울 기능을 포함하는 액정 표시 장치가 제공되고 있다.
거울 기능을 포함하는 액정 표시 장치는 미러 필름(mirror film)을 부착하여, 액정 표시 장치가 오프(off) 상태일 때, 거울 기능을 할 수 있도록 한 것이다. 즉, 미러 필름은 외부 광원 중 특정방향의 선 편광 성분은 투과시키고, 다른 방향의 선 편광 성분은 상기 미러 필름의 표면에서 반사하는 기능을 수행한다.
따라서, 액정 표시 장치가 구동될 때에는 영상 표시 장치로 사용할 수 있고, 액정 표시 장치가 구동되지 않을 때에는 거울로 사용할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 거울 모드를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것으로서, 특히 다양한 색을 나타내는 거울 모드를 구현하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 표시 패널, 및 상기 표시 패널 위에 위치하는 편광 전환 패널을 포함하고, 상기 편광 전환 패널은, 상기 표시 패널 위에 위치하는 반사 편광판, 상기 반사 편광판과 이격되게 마주하는 흡수 편광판, 상기 반사 편광판 위에 위치하는 하부 전극, 상기 흡수 편광판 위에 위치하는 상부 전극, 및 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 위치하는 액정을 포함하며, 상기 편광 전환 패널은 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 인가되는 전압차 값에 따라 정해진 파장 대역의 광을 내보낸다.
상기 편광 전환 패널이 내보내는 상기 파장 대역의 상기 광은 상기 전압차에 따라 상기 액정층이 제공하는 위상차값이 변하며, 상기 위상차값의 변경에 따라 각 파장의 위상 지연 정도가 상이함에 의하여 정해질 수 있다.
상기 편광 전환 패널이 내보내는 상기 파장 대역의 상기 광은 소정의 간섭색을 나타낼 수 있다.
상기 하부 전극은 복수의 부전극을 포함하며, 상기 복수의 부전극은 인가받는 전압에 따라 적어도 2 이상의 영역으로 구분될 수 있다.
상기 상부 전극은 복수의 부전극을 포함하며, 상기 복수의 부전극은 인가받는 전압에 따라 적어도 2 이상의 영역으로 구분될 수 있다.
상기 하부 전극은 소정의 간격으로 이격된 복수의 제1 부전극, 상기 복수의 제1 부전극 위에 위치하는 절연층, 및 상기 절연층 위에 위치하며 상기 복수의 제1 부전극과 교차되게 위치하고, 상호 이격된 복수의 제2 부전극을 포함할 수 있다.
상기 상부 전극은 소정의 간격으로 이격된 복수의 제1 부전극, 상기 복수의 제1 부전극 위에 위치하는 절연층, 및 상기 절연층 위에 위치하며 상기 복수의 제1 부전극과 교차되게 위치하고, 상호 이격된 복수의 제2 부전극을 포함할 수 있다.
상기 하부 전극은 제1 부전극, 상기 제1 부전극 위에 위치하는 절연층, 및 상기 절연층 위에 위치하는 제2 부전극을 포함하고, 상기 제1 부전극 및 제2 부전극 중 어느 하나는 면형이고, 어느 하나는 복수의 선형일 수 있다.
상기 상부 전극은 제1 부전극, 상기 제1 부전극 위에 위치하는 절연층, 및 상기 절연층 위에 위치하는 제2 부전극을 포함하고, 상기 제1 부전극 및 제2 부전극 중 어느 하나는 면형이고, 어느 하나는 복수의 선형일 수 있다.
상기 상부 전극 및 상기 하부 전극의 재질은 투명 전도성 산화물(TCO : Transparent Conductive Oxide)일 수 있다.
상기 2 이상의 영역은 독립적으로 구동될 수 있다.
상기 표시 패널과 상기 반사 편광판 사이에 위치하는 제1 편광판을 더 포함하며, 상기 제1 편광판과 상기 반사 편광판의 투과축은 일치할 수 있다.
상기 반사 편광판의 투과축과 상기 흡수 편광판의 투과축이 수직일 수 있다.
상기 반사 편광판의 투과축과 상기 흡수 편광판의 투과축이 평행할 수 있다.
상기 반사 편광판의 투과축과 반사축은 직교할 수 있다.
상기 표시 패널 아래에 위치하는 제2 편광판, 및 상기 제2 편광판 아래에 위치하는 라이트 유닛을 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 표시 장치에 의하면, 거울 모드를 구현하는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 다양한 색 구현이 가능한 거울 모드의 제공이 가능하여, 사용자의 요구에 따라 소정의 색을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 패널의 액정이 TN 모드인 경우, 거울 모드에서의 동작에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 패널의 액정이 ECB 모드인 경우, 투과 모드에서의 동작에 대한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 패널의 액정이 VA 모드인 경우, 소정의 색을 반사하는 거울 모드에서의 동작에 대한 개념도이다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 지연 패널의 일부 단면도이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 패널의 다양한 모드를 실험한 이미지이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널(100) 및 위상 지연 패널(200)을 포함한다.
표시 패널(100)은 영상을 나타내는 액정 패널(110) 및 액정 패널(110)의 양 면에 위치하는 편광판(120, 130)을 포함할 수 있다.
액정 패널(110)은 제1 절연 기판을 포함하는 하부 기판, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판을 포함하는 상부 기판, 및 상기 하부 기판과 상부 기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어진다.
상기 제1 절연 기판에는 다수의 화소 전극이 매트릭스 형태로 구비된다. 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 제1 절연 기판 상에는 행 방향으로 연장된 게이트 라인들, 열 방향으로 연장된 데이터 라인들, 및 상기 다수의 화소 전극에 일대일 대응하여 연결된 박막 트랜지스터가 더 구비될 수 있다.
상기 제2 절연 기판 상에는 색 필터 및 공통 전극이 구비된다. 상기 색 필터 레드, 그린 및 블루 색 필터(R,G,B)들을 포함할 수 있고, 각 색 필터(R,G,B)는 하나의 화소 전극에 대응하도록 배치될 수 있다.
상기 공통 전극은 상기 색 필터 위에 위치하며 상기 화소 전극들과 수직 전계를 형성한다.
상기 액정층은 다수의 액정 분자들을 포함하고, 상기 액정 분자들은 상기 수직 전계에 의해서 배열 방향이 제어된다. 상기 액정 분자들의 배열에 따라 라이트 유닛(500)으로부터 수신된 광의 투과율을 제어하여 영상을 표시할 수 있다.
본 명세서에서는 액정 패널(110)이 수직 전계를 이루는 액정 표시 패널을 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Diode Display, OLED), 표면 전도형 전자 방출 소자 표시 장치(Surface conduction Electron-emitter Display, SED), 전계방출 표시 장치(Field Emission Display, FED), 진공 형광 표시 장치(Vacuum Fluorescent Display, VFD), 전자 페이퍼(E-Paper) 등과 같은 표시 장치일 수 있다.
또한, 액정 패널(110)의 양면에는 라이트 유닛(500)에서 입사되는 빛을 편광시키기 위한 제2 편광판(120) 및 제1 편광판(130)이 위치한다.
제1 편광판(130)의 투과축은 위상 지연 패널(200)과 액정 패널(110) 사이에 위치하는 반사 편광판(210)의 투과축과 일치한다. 액정 패널(110)에 표시되는 영상이 반사 편광판(210)을 통해 사용자에게 전달되기 위해서는 반사 편광판(210)과 제1 편광판(130)의 투과축이 평행해야 하기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 패널로서 액정 표시 패널이 사용될 경우, 표시 장치는 제1 편광판(130) 및 제2 편광판(120) 이외에도 라이트 유닛(500)을 더 포함할 수 있다.
라이트 유닛(500)은 제2 편광판(120) 아래에 위치하며 광을 발생하는 광원 및 상기 광을 수신하고, 수신된 광을 표시 패널(100) 및 위상 지연 패널(200) 측으로 가이드하는 도광판(미도시)을 포함한다.
본 발명의 일례로써, 상기 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드(light emitting diode)로 이루어질 수 있으며, 상기 도광판의 적어도 하나의 측면에 배치될 수 있다. 즉, 광원이 상기 도광판의 측면에 위치한 에지형 라이트 유닛일 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않으며, 라이트 유닛(500)은 광원이 확산판(미도시)의 직하부에 위치하는 직하형 구조로 이루어질 수 있고, 광원도 상기 발광 다이오드가 아닌 형광 램프로 이루어질 수 있다.
본 명세서는 일례로써 액정 표시 패널인 경우를 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 유기 발광 표시 패널일 수 있으며, 유기 발광 표시 패널인 경우 편광판(120, 130) 및 라이트 유닛(500)은 생략될 수 있다.
위상 지연 패널(200)은 표시 패널(100)의 제1 편광판(130) 위에 위치하는 반사 편광판(210), 상기 반사 편광판(210) 위에 위치하는 하부 전극(230), 하부 전극(230)과 마주하며 이격되게 위치하는 상부 전극(250) 및 상부 전극(250) 위에 위치하는 흡수 편광판(270)을 포함하며, 하부 전극(230)과 상부 전극(250)의 이격된 사이 공간에 액정 분자(31)를 포함하는 액정층(3)이 위치한다. 즉, 위상 지연 패널(200)의 양면에는 별도의 편광판(210, 270)이 각각 위치한다.
우선, 반사 편광판(210)은 제1 편광판(130)의 투과축과 평행한 방향의 투과축을 가지며, 상기 투과축과 수직한 방향의 반사축을 포함한다. 반사 편광판(210)의 투과축과 평행한 방향으로 진동하는 광은 투과하며, 투과축과 수직한 방향, 즉 반사축과 평행한 방향으로 진동하는 광은 반사된다.
반사 편광판(210)은 반사형 편광 필름이 사용될 수 있으며, 일례로써 반사형 편광 분리 소자(DBEF : Dual Brightness Enhancement Film), WGP(Wire Grid Polarizer), 또는 TiO2 멀티 레이어 필름이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 반사 편광판(210)은 소정의 헤이즈 값을 가질 수 있다. 소정의 헤이즈 값을 가지는 반사 편광판(210)은 입사 또는 출사되는 광의 산란이 잘 일어나 일정 색상을 구현함에 있어 보다 선명한 색상을 나타낼 수 있다.
반사 편광판(210)과 흡수 편광판(270) 사이에 하부 전극(230) 및 상부 전극(250)이 위치할 수 있으며, 하부 전극(230) 및 상부 전극(250)의 재질은 일례로써 투명 전도성 산화물(TCO : Transparent Conductive Oxide)일 수 있다.
하부 전극(230) 및 상부 전극(250)은 도 1에 도시된 바와 같이 면형일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 하부 전극(230) 및 상부 전극(250) 중 어느 하나는 선형 부재인 복수의 부전극을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 본 발명의 다른 실시예로써 보다 구체적으로 후술한다.
또한, 하부 전극(230) 및 상부 전극(250)에는 전압이 인가되며, 인가되는 상기 전압은 ON/OFF 이외에도 복수의 조합이 가능하여, 하부 전극(230)과 상부 전극(250) 사이에 다양한 전압 차를 인가할 수 있다.
하부 전극(230)과 상부 전극(250) 사이에는 액정 분자(31)를 포함하는 액정층(3)이 위치한다. 본 발명의 일 실시예로서 액정층(3)이 TN(Twist-nematic)인 경우를 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 ECB(Electically Controlled Birefringenence), 수직 배향(Vertically alignment, VA) 등이 가능할 수 있다.
하부 전극(230) 및 상부 전극(250) 사이에 전압을 인가하여 소정의 전계를 형성함으로써, 액정층(3)의 액정 분자(31)들을 재배열시킬 수 있다. 특히, 하부 전극(230) 및 상부 전극(250) 사이에 인가되는 전계를 0V에서 소정의 V로 제어함에 따라 위상 지연 패널(200)에 입사하는 광의 회전 여부 및 위상 지연 정도를 조절할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정층(3)에 인가되는 전압을 변화시켜 액정 분자(31)에 가해지는 전계가 변화하는 경우, 전계에 의한 액정 분자(31)의 배향 상태가 변하게 된다. 이러한 배향 상태의 변화에 따라 액정층(3)의 굴절 작용이 변화하여, 각각의 파장 빛은 각각 편광 상태가 다른 타원 편광이 된다. 타원 편광된 광은 반사 편광판(210)에 의해 일부 반사되어 다시 액정층(3)을 통과한다. 이때 다시 액정층(3)을 투과하는 광은 액정 분자(31)의 배향 상태에 따라 다시 굴절 작용에 의한 타원 편광이 된다. 이에 따라 각 파장의 광은 강도가 상이하게 되며, 소정의 색을 나타내게 된다. 즉, 편광 전환 패널은 상부 전극 및 하부 전극에 인가되는 전압차 값에 따라 정해진 파장 대역의 광을 내보낼 수 있다(이는 특정 대역의 광을 차단하는 것으로도 볼 수 있다). 따라서, 액정 분자(31)에 가해지는 전계를 변화시켜 편광을 조절할 수 있으며, 이에 따라 다양한 색을 구현할 수 있다.
이를 식으로 나타내면, 각 파장의 위상 지연은 Δφ=Δn * d * 2π/λ와 같이 나타낼 수 있으며, d는 위상 지연 패널의 액정층 두께를 나타낸다. 이때 Δn인 굴절률은 액정층에 인가되는 전압의 변화를 통해 변화될 수 있으며, 이에 따라 각 파장에 따른 위상 지연 정도가 상이해진다. 소정의 파장 대역을 가지는 광은 액정층에 인가되는 전압차의 변화를 통해 위상차값이 변하며, 위상차값의 변경에 따라 각 파장의 위상 지연 정도가 상이하게 된다. 따라서, 위상 지연 정도가 상이해진 파장들이 간섭하면서 소정의 간섭색(interference color)을 나타내게 되고 이를 통해 거울 모드에서 소정의 색을 구현할 수 있다.
흡수 편광판(270)은 투과축을 가진다. 흡수 편광판(270)의 투과축은 액정 모드에 따라 반사 편광판(210)의 투과축과 수직이거나 수평일 수 있다. 흡수 편광판(270)의 투과축과 평행한 방향으로 진동하는 광은 흡수 편광판(270)을 투과할 수 있고, 그 외의 광은 흡수 편광판(270)에 흡수된다.
또한, 본 명세서는 도시하지 않았으나, 위상 지연 패널(200)은 편광판(210, 270) 사이에 위치하는 별도의 파장판(wave plate)을 포함할 수 있다. 별도의 파장판은 액정층(3)에서 소정의 위상 지연이 발생하는 것 위에도 파장판을 통과하는 광에 대해 소정의 위상차를 형성시켜 복굴절시키는 기능을 한다. 본 발명의 일례로써 λ/4만큼 위상차를 형성시키는 파장판이 위치할 수 있다.
이하에서 도 2 내지 도 4를 참조하여, 전술한 구성요소를 포함하며 다양한 액정 모드에 따른 광의 경로에 대해 살펴본다.
도 2의 경우 액정은 TN 모드이며, 제1 편광판(130)과 반사 편광판(210)의 투과축이 평행하며, 반사 편광판(210)과 흡수 편광판(270)의 투과축은 수직하다. 이를 바탕으로 광의 진행 모습을 살펴본다.
우선, 외부로부터 입사되는 광은 흡수 편광판(270)의 투과축과 동일한 편광축을 가지는 광만이 흡수 편광판(270)을 투과하며, 나머지 광은 흡수 편광판(270)에 흡수된다. 도 2a를 참고하면 수평한 방향의 광만이 투과된다.
흡수 편광판(270)을 통해 일 방향으로 편광된 광의 편광축은 전압이 인가되지 않은 TN 모드의 액정을 통과하면서 90도 회전된다. 일례로써 90도 회전된 광은 수직한 편광축을 가진다.
수직한 편광축을 가지는 광은 반사 편광판(210)의 투과축과 평행한 편광축을 가지며 모두 투과된다.
이러한 광의 진행은 표시 패널(100)을 통해 나오는 경우에도 동일하다. 표시 패널(100) 및 제1 편광판(130)을 통해 편광된 광은 제1 편광판(130)의 투과축에 평행한 방향의 투과축을 가지는 광이 나온다.
제1 편광판(130)과 반사 편광판(270)의 투과축은 평행하므로, 제1 편광판(130)을 투과한 광은 반사 편광판(270)도 투과한다. 다음으로, 전압이 인가되지 않은 TN 모드의 액정을 통과하는 광은 편광축이 90도 회전되어 나온다. 따라서 수직 방향의 편광축을 가지는 광은 수평 방향의 편광축을 가지며 투과한다.
반사 편광판(270)과 흡수 편광판(270)의 투과축은 수직하므로, 90도 회전된 수평 방향의 편광축은 흡수 편광판(270)의 투과축과 평행하여 흡수 편광판(270)을 투과한다. 따라서 표시 패널(100)에서 나오는 광은 위상 지연 패널(200)에 전압 미인가시 별도의 전환 없이 표시 영상을 나타낸다.
다음 도 2b를 참조하여 전압이 인가된 경우를 설명한다. 외부로부터 입사하는 광은 모든 방향의 편광축을 가지고 있으나, 흡수 편광판(270)에 의해 일방향의 편광축을 가지는 광만이 투과하고, 이외의 나머지 광은 흡수 편광판(270)에 흡수된다. 본 발명의 일례로써 수평한 방향의 광이 투과한다.
소정의 편광축을 가지도록 투과된 광은 전압이 인가된 TN 모드의 위상 지연 패널을 통과하면서 기존의 수평 방향 편광축을 유지하며 투과한다.
본 발명의 일 실시예로서 반사 편광판(210)과 흡수 편광판(270)은 투과축이 수직이며, 반사 편광판(210)의 투과축과 반사축은 수직이다. 따라서, 일례로써 반사 편광판(210)의 투과축은 수직 방향이고 반사축은 수평 방향인바, 수평 방향의 편광축을 가지는 광은 반사축에 평행하여 모두 반사된다. 반사 편광판(210)에서 반사시 반사후의 광의 진동축은 180도 반전하는데, 선평광의 경우 180도 반전하더라도 동일한 진동축을 가진다. 이는 반사 편광판(210)에서 반사되어 외부로 출사되는 경우에도 동일하다.
따라서 이러한 원리에 따라, TN 모드의 액정을 포함하는 위상 지연 패널은 전압 미인가시 영상을 표시하고 전압 인가 시 거울로서 기능을 한다.
한편, 액정층에 전압을 인가함에 따라 하부 전극(230) 및 상부 전극(250) 사이에 전압을 인가하여 전계를 형성하는 과정에서, 하부 전극(230) 및 상부 전극(250) 사이에 인가되는 전계를 소정의 V로 제어함에 따라 위상 지연 패널(200)에 입사하는 편광의 회전 여부 및 회전 정도를 조절할 수 있다.
구체적으로, 도 2c에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 전극 및 하부 전극 사이에 위치하는 액정층(3)에 인가되는 전압을 변화시켜, 액정 분자(31)에 가해지는 전계가 변화하는 경우, 전계에 의한 액정 분자(31)의 배향 상태가 변하게 된다.
이러한 배향 상태의 변화에 따라 액정층의 굴절 작용이 변화하여, 각각의 파장 빛은 각각 편광 상태가 다른 타원 편광이 된다. 타원 편광된 광은 반사 편광판(210)에 의해 일부 반사되어 다시 액정층(3)을 통과한다. 이때 다시 액정층(3)을 투과하는 광은 다시 굴절 작용에 의한 타원 편광이 되어 각 파장의 광은 강도가 상이하게 되며, 이에 따라 소정의 색을 나타내게 된다. 즉, 흡수 편광판(270)을 투과한 빛은 편광 방향이 일 방향으로 제한되지만, 투과한 빛의 파장은 다양하여 흰색을 나타낸다. 하지만, 액정층(3)을 지나면서 투과한 빛이 받는 위상차 값은 파장에 따라서 다른 값을 가지며, 그 결과 반사 편광판(210)에서 반사된 후 다시 상부의 흡수 편광판(270)을 지날 때에는 특정 파장 대역의 빛의 투과가 많이 이루어지는데 반하여 다른 파장 대역의 빛은 흡수된다. 그 결과 특정 색을 나타낼 수 있다.
다음 도 3을 참조하여, 액정이 ECB 모드인 경우를 설명한다. 제1 편광판(130)과 반사 편광판(210)의 투과축은 평행하고, 반사 편광판(210)의 투과축과 반사축이 수직함은 도 2의 경우와 동일하다. 다만, 흡수 편광판(270)의 투과축과 반사 편광판(210)의 투과축이 평행함이 도 2의 경우와 차이점이 있다.
우선, 도 3a를 참조하면 전압을 인가한 경우에 따른 광의 이동 경로이다. 외부로부터 입사되는 광은 흡수 편광판(270)의 투과축과 동일한 편광축을 가지는 광만이 흡수 편광판(270)을 투과하며, 나머지 광은 흡수 편광판(270)에 흡수된다. 도 3a를 참고하면 발명의 일례로써 수직한 방향의 편광축을 가지는 광이 투과된다.
다음, 흡수 편광판(270)을 통해 일 방향으로 편광된 광의 편광축은 전압이 인가된 ECB 모드인 액정을 통과하면서 동일한 편광축을 가지고 투과된다. 본 발명의 일례로써 수직한 방향의 편광축을 가지고 투과된다.
수직한 편광축을 가지는 광은 반사 편광판(210)의 투과축과 평행한 편광축을 가지며 모두 투과된다.
이러한 광의 진행은 표시 패널(100)을 통해 나오는 경우에도 동일하다. 표시 패널(100) 및 제1 편광판(130)을 통해 편광된 광은 제1 편광판(130)의 투과축에 평행한 방향의 편광축을 가지는 광이 투과된다. 다음, 제1 편광판(130)과 반사 편광판(270)의 투과축은 평행하므로, 제1 편광판(130)을 투과한 광은 반사 편광판(270)도 투과한다.
다음으로, 전압이 인가된 ECB 모드의 액정을 통과하는 광은 편광축이 변하지 않고 유지되어 투과한다. 따라서 수직 방향의 편광축을 가지는 광은 수직 방향의 편광축을 유지한다.
본 실시예에서 반사 편광판(210)과 흡수 편광판(270)의 투과축은 평행하므로, 수직 방향의 편광축을 가지는 광은 흡수 편광판(270)의 투과축과 평행하여 흡수 편광판(270)을 투과한다.
따라서 표시 패널(100)에서 나오는 광은 위상 지연 패널(200)에 전압 인가시 별도의 위상 지연 없이 표시 영상을 나타낸다.
다음 도 3b를 참조하여 전압이 인가되지 않은 경우를 설명한다.
외부로부터 입사하는 광은 모든 방향의 편광축을 가지고 있으나, 흡수 편광판(270)에 의해 일방향의 편광축을 가지는 광만이 투과하고, 이외의 나머지 광은 흡수 편광판(270)에 흡수된다. 본 발명의 일례로써 수직한 방향의 광이 투과한다.
소정의 편광축을 가지도록 투과된 광은 전압이 인가되지 않은 ECB 모드의 액정을 통과하면서 기존의 편광축에서 90도 회전되어 투과한다. 즉, 광의 편광축이 90도 회전하여 수평한 방향의 광이 나온다.
본 발명의 일 실시예로서 반사 편광판(210)과 흡수 편광판(270)은 투과축이 평행하며, 반사 편광판(210)의 투과축과 반사축은 수직이다. 따라서 반사 편광판(210)의 투과축은 수직 방향이고 반사축은 수평 방향인바, 수평 방향의 편광축을 가지는 광은 반사축에 평행하여 모두 반사된다. 반사 편광판(210)에서 반사시 반사후의 광의 진동축은 180도 반전하는데, 선평광의 경우 180도 반전하더라도 동일한 진동축을 가진다. 이는 반사 편광판(210)에서 반사되어 외부로 이동하는 경우에도 동일하다.
따라서 이러한 원리에 따라, ECB 모드의 액정을 포함하는 위상 지연 패널은 전압 미인가시 거울로서 기능을 하고, 전압 인가 시에는 영상을 표시한다.
한편, 도 2와 마찬가지로 액정이 ECB 모드인 경우에도, 액정층에 소정의 전압을 인가함에 따라 하부 전극(230) 및 상부 전극(250) 사이에 전압을 인가하여 전계를 형성한다. 특히 하부 전극(230) 및 상부 전극(250) 사이에 인가되는 전계를 소정의 V로 제어함에 따라 위상 지연 패널(200)에 입사하는 편광의 회전 여부 및 회전 정도를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 상부 전극 및 하부 전극 사이에 위치하는 액정층(3)에 인가되는 전압을 조절하여 액정 분자(31)에 가해지는 전계가 변화하는 경우, 전계에 의한 액정 분자(31)의 배향 상태가 변하게 된다.
도 3c에 도시된 바와 같이 이러한 배향 상태의 변화에 따라 액정층의 굴절 작용이 변화하여, 각각의 파장 빛은 각각 편광 상태가 다른 타원 편광이 된다. 타원 편광된 광은 반사 편광판(210)에 의해 일부 반사되어 다시 액정층(3)을 통과한다. 이때 액정층(3)을 투과하는 광은 다시 굴절 작용에 의한 타원 편광이 되어 각 파장의 광은 강도가 상이하게 되며, 소정의 색을 나타내게 된다. 즉, 흡수 편광판(270)을 투과한 빛은 편광 방향이 일 방향으로 제한되지만, 투과한 빛의 파장은 다양하여 흰색을 나타낸다. 하지만, 액정층(3)을 지나면서 투과한 빛이 받는 위상차 값은 파장에 따라서 다른 값을 가지며, 그 결과 반사 편광판(210)에서 반사된 후 다시 상부의 흡수 편광판(270)을 지날 때에는 특정 파장 대역의 빛의 투과가 많이 이루어지는데 반하여 다른 파장 대역의 빛은 흡수된다. 그 결과 특정 색을 나타낼 수 있다.
도 4의 경우는, 액정이 VA 모드이며 제1 편광판(130)과 반사 편광판(210)의 투과축이 평행하고 반사 편광판(210)과 흡수 편광판(270)의 투과축은 수직하다. 또한, 액정이 VA 모드임을 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 이와 유사한 OCB, PLS 모드인 경우도 포함하며, 이를 바탕으로 광의 진행 모습을 살펴본다.
도 4a는 전압을 인가한 경우에 광의 진행 모습을 살펴본 것이며, 도 4b는 전압을 인가하지 않은 경우 광의 진행 모습을 살펴본 것이다.
우선, 외부로부터 입사되는 광은 흡수 편광판(270)의 투과축과 동일한 편광축을 가지는 광이 흡수 편광판(270)을 투과하며, 나머지 광은 흡수 편광판(270)에 흡수된다. 도 4a를 참고하면 일례로써 수평한 방향의 광만이 투과된다.
흡수 편광판(270)을 통해 일 방향으로 편광된 광의 편광축은 전압이 인가된 VA 모드의 액정을 통과하면서 90도 회전된다. 편광축이 90도 회전된 광은 수직한 편광축을 가진다.
수직한 편광축을 가지는 광은 반사 편광판(210)의 투과축과 평행한 편광축을 가지며 모두 투과된다.
이러한 광의 진행은 표시 패널(100)을 통해 나오는 경우에도 동일하다. 표시 패널(100) 및 제1 편광판(130)을 통해 편광된 광은 제1 편광판(130)의 투과축에 평행한 방향의 투과축을 가지는 광이 나온다.
제1 편광판(130)과 반사 편광판(210)의 투과축은 평행하므로, 제1 편광판(130)을 투과한 광은 반사 편광판(210)도 투과한다.
다음으로, 전압이 인가된 VA 모드의 액정을 통과하는 광은 편광축이 90도 회전되어 나온다. 따라서 수직 방향의 편광축을 가지고 입사한 광은 수평한 방향의 편광축을 가지며 출사된다.
반사 편광판(210)과 흡수 편광판(270)의 투과축은 수직하므로, 출사되는 수평 방향의 편광축은 흡수 편광판(270)의 투과축과 평행하여 흡수 편광판(270)을 투과한다.
따라서 표시 패널(100)에서 나오는 광은 위상 지연 패널(200)에 전압 인가 시 별도의 위상 지연 없이 표시 영상을 나타낸다.
다음 도 4b를 참조하여 전압이 인가된 경우를 설명한다. 외부로부터 입사하는 광은 모든 방향의 편광축을 가지고 있으나, 흡수 편광판(270)에 의해 일방향의 편광축을 가지는 광만이 투과하고, 이외의 나머지 광은 흡수 편광판(270)에 흡수된다. 본 발명의 일례로써 수평한 방향의 광이 투과한다.
소정의 편광축을 가지도록 투과된 광은 전압이 인가되지 않은 VA 모드의 위상 지연 패널을 통과하면서 기존의 수평한 편광축을 유지하며 투과한다.
본 발명의 일 실시예로서 반사 편광판(210)과 흡수 편광판(270)은 투과축이 수직이며, 반사 편광판(210)의 투과축과 반사축은 수직이다. 따라서 반사 편광판(210)의 투과축은 수직 방향이고, 반사축은 수평 방향인바, 수평 방향의 편광축을 가지는 광은 반사 편광판(210)의 반사축에 평행하여 모두 반사된다. 반사 편광판(210)에서 반사시 반사후의 광의 진동축은 180도 반전하는데, 선평광의 경우 180도 반전하더라도 동일한 진동축을 가진다. 이는 반사 편광판(210)에서 반사되어 외부로 이동하는 경우에도 동일하다.
따라서 이러한 원리에 따라, VA 모드의 액정을 포함하는 위상 지연 패널은 전압 이 인가되지 않은 경우 거울로서 기능을 하고, 전압이 인가된 경우 표시 장치로서 기능한다.
한편, 도 4c를 참조하면, 도 2와 마찬가지로 액정이 VA 모드인 경우에도, 하부 전극(230) 및 상부 전극(250) 사이에 인가되는 전계를 소정의 V로 제어함에 따라 위상 지연 패널(200)에 입사하는 편광의 회전 여부 및 회전 정도를 조절할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 상부 전극(250) 및 하부 전극(230) 사이에 위치하는 액정층(3)에 인가되는 전압을 변화시켜, 액정 분자(31)에 가해지는 전계가 변화하는 경우, 전계에 의한 액정 분자(31)의 배향 상태가 변하게 된다.
도 4c에 도시된 바와 같이 이러한 배향 상태의 변화에 따라 액정층의 굴절 작용이 변화하여, 액정층(3)을 통과하는 각각의 파장 빛은 각각 편광 상태가 다른 타원 편광이 된다. 타원 편광된 광은 반사 편광판(210)에 의해 일부 반사되어 다시 액정층(3)을 통과한다. 이때 액정층(3)을 투과하는 광은 다시 굴절 작용에 의한 타원 편광이 되어 각 파장의 광은 강도가 상이하게 되며, 이에 따라 소정의 색을 나타내게 된다. 즉, 흡수 편광판(270)을 투과한 빛은 편광 방향이 일 방향으로 제한되지만, 투과한 빛의 파장은 다양하여 흰색을 나타낸다. 하지만, 액정층(3)을 지나면서 투과한 빛이 받는 위상차 값은 파장에 따라서 다른 값을 가지며, 그 결과 반사 편광판(210)에서 반사된 후 다시 상부의 흡수 편광판(270)을 지날 때에는 특정 파장 대역의 빛의 투과가 많이 이루어지는데 반하여 다른 파장 대역의 빛은 흡수된다. 그 결과 특정 색을 나타낼 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 하부 전극 또는 상부 전극의 형상에 대해 설명한다. 도 5 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 지연 패널의 일부 단면도이다.
도 5를 참조하면, 하부 전극(230)은 선형 부재인 복수의 부전극(231, 233)을 포함할 수 있으며, 일부의 부전극(231 또는 233)만 구동(또는 미구동)되어 거울로서 기능하는 반사 모드를 구현할 수 있다.
복수의 부전극(231, 233)은 형상에 제한이 없으나, 복수의 부전극(231, 233)을 모두 합치는 경우 표시 패널(100)에서 누락되는 영역이 없어야 하며, 복수의 부전극(231, 233) 사이에 중첩되는 영역이 있을 수 있다.
복수의 부전극(231, 233)은 도 5에 도시된 바와 같이, 스트라이프 형상을 가지는 선형 부재일 수 있으며, 소정의 폭을 가진 선형 부재가 나란하게 배치될 수 있다. 이때 각각의 선형 부재에는 소정의 전압이 인가되어 상부 전극(250)과 전계를 형성한다.
소정의 전압은 복수의 값을 가질 수 있으며, 복수의 부전극은 각각 복수의 전압을 인가받아 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 일례로써 도 5를 참조하면, 소정의 부전극(231)은 제1 전압을 인가받고, 소정의 부전극(233)은 제2 전압을 인가받을 수 있다. 따라서, 제1 전압을 인가받은 부전극(231)과 상부 전극(250)이 전계를 형성하는 제1 영역과 제2 전압을 인가받은 부전극(233)과 상부 전극(250)이 전계를 형성하는 제2 영역으로 구분될 수 있다. 일례로써 2개의 독립적인 전압을 인가받고 2개의 영역으로 구분되는 실시예를 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 복수의 독립적인 전압을 인가받고 복수의 영역으로 구분되는 것이 가능함은 물론이다.
즉, 제1 전압이 인가된 제1 영역에서는 소정의 색을 나타내는 거울 모드로 동작하며, 제2 전압이 인가된 제2 영역에서는 다른 소정의 색을 나타내는 거울 모드로 동작할 수 있다. 또한 제1 영역 또는 제2 영역은 거울 모드가 아닌 투과 모드를 나타낼 수도 있다. 어느 한 영역이 투과 모드이면서 표시 패널이 영상을 표시하고 있다면 영상이 표시되고, 표시 패널에 전압이 인가되지 않아 어떠한 영상도 표시하지 않는 경우 검정 배경이 보일 수 있다.
따라서, 패터닝된 복수의 부전극을 통해 일부만 전압 인가하여 일부 거울 모드를 구현할 수 있으며, 거울 모드 구현 시 인가되는 전압을 변경하여 사용자는 패터닝된 형상이면서 소정의 색을 나타내는 거울 모드를 시인할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상부 전극(250)이 복수의 부전극을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예가 하부 전극(230)이 복수의 부전극을 포함한 것에 대해 대칭되는 형상을 가진다.
상부 전극(250)이 포함하는 복수의 부전극(251, 253)은 형상에 제한이 없으나, 복수의 부전극(251, 253)을 모두 합치는 경우 표시 패널(100)에서 누락되는 영역이 없어야 하며, 복수의 부전극(251, 253) 사이에 중첩되는 영역이 있을 수 있다.
복수의 부전극(251, 253)은 도 6에 도시된 바와 같이, 스트라이프 형상을 가지는 선형 부재일 수 있으며, 소정의 폭을 가진 선형 부재가 나란하게 배치될 수 있다. 이때 각각의 선형 부재에는 소정의 전압이 인가되어 하부 전극(230)과 전계를 형성한다.
상부 전극(250)에 인가되는 소정의 전압은 복수의 값을 가질 수 있으며, 복수의 부전극은 복수의 전압을 인가 받아 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 일례로써 소정의 부전극(251)은 제1 전압을 인가 받고, 소정의 부전극(253)은 제2 전압을 인가 받을 수 있다. 이에 따라 제1 전압을 인가 받은 부전극(251)과 하부 전극(230)이 전계를 형성하는 제1 영역과 제2 전압을 인가 받은 부전극(253)과 하부 전극(230)이 전계를 형성하는 제2 영역으로 구분될 수 있다. 일례로써 2개의 독립적인 전압을 인가 받아 2개의 영역으로 구분되는 실시예를 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 독립적인 복수의 전압을 인가 받아 복수의 영역으로 구분되는 것이 가능함은 물론이다.
제1 전압이 인가된 제1 영역에서는 소정의 색을 나타내는 거울 모드로 동작하며, 제2 전압이 인가된 제2 영역에서는 다른 소정의 색을 나타내는 거울 모드로 동작할 수 있다. 또한, 제1 영역 및 제2 영역 중 어느 하나는 투과 모드일 수 있으며, 일부 영역이 투과 모드인 경우 표시 패널에서 영상을 표시하고 있다면 영상이 표시되고 표시 패널에 전압이 인가되지 않은 경우 어떠한 영상도 표시하지 않을 수 있다.
따라서, 패터닝된 복수의 부전극을 통해 일부만 전압 인가하여 일부 거울 모드를 구현할 수 있으며, 거울 모드 구현 시 인가되는 전압을 변경하여 사용자는 패터닝된 형상이면서 소정의 색을 나타내는 거울 모드를 시인할 수 있다.
다음, 도 7에 도시된 바와 같이 하부 전극(230)은 소정의 간격으로 이격된 복수의 제1 부전극(231), 상기 복수의 제1 부전극 위에 위치하는 절연층(235), 및 상기 절연층 위에 위치하며 상기 복수의 제1 부전극(231)과 교차되게 위치하고, 상호 이격된 복수의 제2 부전극(233)을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 하부 전극은 패터닝된 제1 부전극(231) 및 패터닝된 제2 부전극(233)을 포함한다. 패터닝된 제1 부전극(231) 및 제2 부전극(233)은 별도의 층을 이루고 있으며, 이를 절연하기 위해 제1 부전극(231) 및 제2 부전극(233) 사이에 절연층(235)이 위치한다.
패터닝된 제1 부전극(231) 및 제2 부전극(233)은 선형 부재일 수 있으며, 일례로써 도 7에 도시된 바와 같이 긴 막대 형상일 수 있다. 이러한 복수의 제1 부전극(231) 및 제2 부전극(233)은 소정의 간격을 가지고 이격되게 위치할 수 있으며, 제1 부전극(231)과 제2 부전극(233)은 교대로 위치하며 위치하여 평면상으로 누락되는 영역이 없도록 한다.
또한, 도 7과 같은 제1 부전극(231) 및 제2 부전극(233)을 사용하는 경우, 제1 부전극(231) 및 제2 부전극(233)이 겹치지 않아 불필요하게 낭비되는 전극을 감소시킬 수 있다.
소정의 전압은 복수의 값을 가질 수 있으며, 복수의 부전극은 복수의 전압을 인가 받아 전압차에 따른 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 일례로써 도 7을 참조하면, 소정의 부전극(231)은 제1 전압을 인가 받고, 소정의 부전극(233)은 제2 전압을 인가 받을 수 있다. 따라서, 제1 전압을 인가 받은 부전극(231)과 상부 전극(250)이 전계를 형성하는 제1 영역과 제2 전압을 인가 받은 부전극(233)과 상부 전극(250)이 전계를 형성하는 제2 영역으로 구분될 수 있다. 일례로써 2개의 독립적인 전압을 인가받고 2개의 영역으로 구분되는 실시예를 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 복수의 독립적인 전압을 인가 받아 복수의 영역으로 구분되는 것이 가능함은 물론이다.
전압차가 상이함에 따라 액정 분자의 배열이 상이하므로, 제1 전압이 인가된 제1 영역에서는 소정의 색을 나타내는 거울 모드로 동작하며, 제2 전압이 인가된 제2 영역에서는 다른 소정의 색을 나타내는 거울 모드로 동작할 수 있다.
또한 제1 영역 및 제2 영역 중 어느 하나는 투과 모드일 수 있으며, 일부 영역이 투과 모드인 경우, 표시 패널에서 영상을 표시하고 있다면 영상이 표시되고 표시 패널에는 전압이 인가되지 않은 경우 어떠한 영상도 표시하지 않을 수 있다.
따라서, 패터닝된 복수의 부전극을 통해 일부만 전압 인가(또는 미인가)하여 일부 거울 모드를 구현할 수 있으며, 평면의 전면에 거울 모드 구현 시 인가되는 전압을 상이하게 하여 사용자는 패터닝된 형상이면서 소정의 색을 나타내는 거울 모드를 시인할 수 있다.
다음, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 상부 전극(250)은 소정의 간격으로 이격된 복수의 제1 부전극(251), 상기 복수의 제1 부전극 위에 위치하는 절연층(255), 및 상기 절연층 위에 위치하며 상기 복수의 제1 부전극과 교차되게 위치하고, 상호 이격된 복수의 제2 부전극(253)을 포함할 수 있다.
패터닝된 제1 부전극(251) 및 제2 부전극(253)은 선형 부재일 수 있으며, 일례로써 도 8에 도시된 바와 같이 긴 막대 형상일 수 있다. 이러한 복수의 제1 부전극(251) 및 제2 부전극(253)은 소정의 간격을 가지고 이격되게 위치할 수 있으며, 제1 부전극(251)과 제2 부전극(253)은 교차하며 위치하여 평면상으로 누락되는 영역이 없도록 한다.
또한, 도 8과 같은 제1 부전극(251) 및 제2 부전극(253)을 사용하는 경우, 제1 부전극 및 제2 부전극이 겹치지 않아 불필요하게 낭비되는 전극을 감소시킬 수 있다.
소정의 전압은 복수의 값을 가질 수 있으며, 복수의 부전극은 복수의 전압을 인가 받아 전압차에 따른 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 일례로써 소정의 부전극(251)은 제1 전압을 인가 받고, 소정의 부전극(253)은 제2 전압을 인가 받을 수 있다. 따라서, 제1 전압을 인가 받은 부전극(251)과 하부 전극(230)이 전계를 형성하는 제1 영역과 제2 전압을 인가받은 부전극(253)과 하부 전극(230)이 전계를 형성하는 제2 영역으로 구분될 수 있다. 일례로써 2개의 독립적인 전압을 인가받고 2개의 영역으로 구분되는 실시예를 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 복수의 독립적인 전압을 인가 받아 복수의 영역으로 구분되는 것이 가능함은 물론이다.
상이한 전압차에 따라 각 영역에서 액정 분자의 배열이 상이하여, 제1 전압이 인가된 제1 영역에서는 소정의 색을 나타내는 거울 모드로 동작하고 제2 전압이 인가된 제2 영역에서는 다른 소정의 색을 나타내는 거울 모드로 동작할 수 있다.
또한 제1 영역 및 제2 영역 중 어느 하나는 투과 모드일 수 있으며, 일부 영역이 투과 모드인 경우 표시 패널에서 영상을 표시하고 있다면 영상이 표시되고 표시 패널에는 전압이 인가되지 않은 경우 어떠한 영상도 표시하지 않을 수 있다.
패터닝된 복수의 부전극을 통해 일부만 전압 인가(또는 미인가)하여 일부 거울 모드를 구현할 수 있으며, 평면 전면에 대한 거울 모드 구현 시 각 영역별로 인가되는 전압을 변경하여 사용자는 패터닝된 형상이면서 소정의 색을 나타내는 거울 모드를 시인할 수 있다.
다음, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 하부 전극(230)은 제1 부전극(231), 상기 제1 부전극 위에 위치하는 절연층(235), 및 상기 절연층 위에 위치하는 제2 부전극(233)을 포함하고, 상기 제1 부전극(231) 및 제2 부전극(233) 중 어느 하나는 면형이고, 어느 하나는 복수의 선형일 수 있다.
즉, 하측에 위치하는 제1 부전극(231)은 면형으로 적층되며, 상측에 위치하는 제2 부전극(233)은 도 7 또는 도 8에 도시한 바와 같은 선형 부재로서, 본 발명의 일 실시예에 따라 긴 막대 형상일 수 있다.
도 9와 같은 실시예는 투과 또는 전면 거울 모드를 구동하기 위해, 하측에 위치하는 면형의 제1 부전극(231)에만 전압이 인가 또는 미인가될 수 있고, 일부 패터닝된 거울 모드를 구동하기 위해, 상측에 위치하는 선형의 제2 부전극(233)에만 전압이 인가 또는 미인가될 수 있다. 복수의 제2 부전극(233)에 대해 복수의 전압을 인가하여 다양한 색상을 구현할 수 있음은 물론이다.
다음, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 상부 전극(250)은 제1 부전극(251), 상기 제1 부전극 위에 위치하는 절연층(255), 및 상기 절연층 위에 위치하는 제2 부전극(253)을 포함하고, 상기 제1 부전극(251) 및 제2 부전극(253) 중 어느 하나는 면형이고, 어느 하나는 복수의 선형일 수 있다.
즉, 상측에 위치하는 제1 부전극(251)은 면형으로 적층되며, 상측에 위치하는 제2 부전극(253)은 도 7 또는 도 8에 도시한 바와 같은 선형 부재, 본 발명의 일 실시예로써 긴 막대 형상일 수 있다.
도 10과 같은 실시예는 투과 또는 전면 거울 모드를 구동하기 위해, 면형의 제1 부전극(251)에만 전압이 인가 또는 미인가될 수 있고, 일부 패터닝된 거울 모드를 구동하기 위해, 선형의 제2 부전극(253)에만 전압이 인가 또는 미인가될 수 있다. 복수의 제2 부전극(253)에 대해 복수의 전압을 인가하여 다양한 색상을 구현할 수 있음은 물론이다.
다음, 도 11에 도시된 바와 같이 상부 전극(250) 및 하부 전극(230)은 복수의 선형 부재를 포함할 수 있다.
상부 전극(250) 및 하부 전극(230) 모두가 복수의 부전극을 포함할 수 있으며, 복수의 부전극은 일례로써 도 11에 도시된 바와 같이 스트라이프 형상의 선형일 수 있다. 긴 막대 형상의 선형 부재인 상부 전극 및 하부 전극은 서로가 직교하도록 위치한다. 즉, 상부 전극(250)이 세로 방향으로 나열되어 있는 경우, 하부 전극(230)은 가로 방향으로 나열될 수 있으며, 반대의 경우도 가능함은 물론이다. 이와 같이 패시브 매트릭스 형태로 전극을 형성할 경우, 다양한 형상의 패터닝된 거울 모드를 구현할 수 있다. 소정의 영역에 대해서는 전압 인가 또는 미인가를 통해 거울 모드를 구현하고, 나머지 영역에 대해서는 전압 미인가 또는 인가를 통해 투과 모드를 구현할 수 있기 때문이다.
이하에서 도 12 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 패널(200)을 살펴본다. 도 12 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 지연 패널의 다양한 모드를 실험한 이미지이다.
도 12를 살펴보면, 도 12a는 위상 지연 패널이 광을 투과시키는 경우이며, 위상 지연 패널 아래에 위치하는 소정의 인쇄물이 시인된다. 한편, 도 12b는 위상 지연 패널의 전면이 반사 모드인 경우인바, 이를 촬영하는 상이 비친다. 도 12c 내지 도 12d를 살펴보면, 전극이 스트라이프 형상의 선형 부재인 경우이며, 일부만 반사 모드로 구동되어, 확대한 경우 스트라이프 형상의 패턴이 시인된다.
도 13은 도 12와는 달리 반사 편광판이 소정의 헤이즈(haze) 값을 가지는 경우이다. 도 13a는 소정의 전압이 인가된 경우이며, 이에 따라 반사 모드 구현시 소정의 색을 나타낸다. 본 실시예는 편광판이 소정의 헤이즈 값을 가지는 경우로서, 반사 모드 시 상이 또렷하지 않으나 산란에 의해 선명한 색을 나타냄을 알 수 있다.
도 13b를 살펴보면, 소정의 전압이 인가되어 소정의 색을 나타내면서 반사 모드를 구현하고 있으며, 일례로써 선형인 부전극의 부분 구동으로 스트라이프 패턴 형상을 구현하고 있다.
도 13c 내지 도 13d를 살펴보면 도 13a 및 도 13b에 나타난 색과는 다른 색상을 나타낸다. 이는 위상 지연 패널에 인가되는 전압의 변화를 통해 나타낸 것이다. 도 13c 및 도 13d 역시 소정의 헤이즈 값을 포함하는 편광판을 사용하여 선명한 색상을 나타내고 있다.
도 14는 수평 전계인 경우 투과 및 반사 모드를 구현한 실시예에 대한 이미지이며, 도 14a 내지 도 14c는 헤이즈가 포함되지 않은 편광판을 사용한 경우이고, 도 14d 내지 도 14f는 소정의 헤이즈 값을 포함하는 편광판에 대한 경우이다.
도 14a를 살펴보면, 수평 전계의 투과 모드인 경우에 편광 전환 패널 아래에 위치하는 소정의 인쇄물이 시인됨을 알 수 있으며, 도 14b와 같이 수평 전계의 반사 모드인 경우에 이미지를 촬영하는 상이 비침을 알 수 있다. 또한, 소정의 전압 인가를 통해 색상을 구현하는 경우 일정 색상이 반사됨을 도 14c를 통해 할 수 있다.
한편, 헤이즈 값을 포함하는 경우, 도 14d 내지 도 14f에 나타난 바와 같이 전압 인가에 따라 보라색, 노란색, 녹색과 같은 다양한 색상을 나타낼 수 있다. 특히, 헤이즈 값에 의해 색상이 보다 잘 시인될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 투과 모드 및 반사 모드 구현이 가능하여, 표시 장치 또는 거울로서 기능할 수 있으며, 특히 반사 모드 구현 시 인가되는 전압차를 변경하여 다양한 색상의 거울 모드를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100 : 표시 패널 120 : 제2 편광판
130 : 제1 편광판 200 : 편광 전환 패널
210 : 반사 편광판 230 : 하부 전극
250 : 상부 전극 270 : 흡수 편광판
31 : 액정 분자

Claims (16)

  1. 표시 패널, 및
    상기 표시 패널 위에 위치하는 편광 전환 패널,
    을 포함하고,
    상기 편광 전환 패널은,
    상기 표시 패널 위에 위치하는 반사 편광판,
    상기 반사 편광판과 이격되게 마주하는 흡수 편광판,
    상기 반사 편광판 위에 위치하는 하부 전극,
    상기 흡수 편광판 아래에 위치하는 상부 전극, 및
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극 사이에 위치하는 액정층
    을 포함하며,
    상기 편광 전환 패널은 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 인가되는 전압차 값에 따라 정해진 파장 대역의 광을 내보내고,
    상기 하부 전극 및 상기 상부 전극 중 적어도 하나는 제1 부전극 및 제2 부전극을 포함하고, 상기 제1 부전극에 인가되는 제1 전압과 상기 제2 부전극에 인가되는 제2 전압의 차이에 따라 적어도 2개 이상의 색을 나타내는 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 편광 전환 패널이 내보내는 상기 파장 대역의 광은 상기 전압차에 따라 상기 액정층이 제공하는 위상차값이 변하며, 상기 위상차값의 변경에 따라 각 파장의 위상 지연 정도가 상이해지는 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 편광 전환 패널이 내보내는 상기 파장 대역의 광은 소정의 간섭색을 나타내는 표시 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 부전극 및 상기 제2 부전극은 인가받는 전압에 따라 적어도 2 이상의 영역으로 구분되는 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 하부 전극은
    소정의 간격으로 이격된 복수의 제1 부전극,
    상기 복수의 제1 부전극 위에 위치하는 절연층, 및
    상기 절연층 위에 위치하며 상기 복수의 제1 부전극과 교차되게 위치하고, 상호 이격된 복수의 제2 부전극을 포함하는 표시 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 상부 전극은
    소정의 간격으로 이격된 복수의 제1 부전극,
    상기 복수의 제1 부전극 위에 위치하는 절연층, 및
    상기 절연층 위에 위치하며 상기 복수의 제1 부전극과 교차되게 위치하고, 상호 이격된 복수의 제2 부전극을 포함하는 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 하부 전극은
    제1 부전극,
    상기 제1 부전극 위에 위치하는 절연층, 및
    상기 절연층 위에 위치하는 제2 부전극
    을 포함하고,
    상기 제1 부전극 및 제2 부전극 중 어느 하나는 면형이고, 어느 하나는 복수의 선형인 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 상부 전극은
    제1 부전극,
    상기 제1 부전극 위에 위치하는 절연층, 및
    상기 절연층 위에 위치하는 제2 부전극
    을 포함하고,
    상기 제1 부전극 및 제2 부전극 중 어느 하나는 면형이고, 어느 하나는 복수의 선형인 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 상부 전극 및 상기 하부 전극의 재질은 투명 전도성 산화물(TCO : Transparent Conductive Oxide)인 표시 장치.
  10. 제4항에서,
    상기 2 이상의 영역은 독립적으로 구동되는 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 표시 패널과 상기 반사 편광판 사이에 위치하는 제1 편광판을 더 포함하며,
    상기 제1 편광판과 상기 반사 편광판의 투과축은 일치하는 표시 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 반사 편광판의 투과축과 상기 흡수 편광판의 투과축이 수직인 표시 장치.
  13. 제11항에서,
    상기 반사 편광판의 투과축과 상기 흡수 편광판의 투과축이 평행한 표시 장치.
  14. 제11항에서,
    상기 반사 편광판의 투과축과 반사축은 직교하는 표시 장치.
  15. 제11항에서,
    상기 표시 패널 아래에 위치하는 제2 편광판, 및
    상기 제2 편광판 아래에 위치하는 라이트 유닛을 더 포함하는 표시 장치.
  16. 제1항에서,
    상기 표시 패널은,
    액정 표시 패널(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기 발광 표시 패널(Organic Light Emitting Diode Panel, OLED), 표면 전도형 전자 방출 소자 패널(Surface conduction Electron-emitter Display, SED), 전계 방출 패널(Field Emission Display, FED) 중 어느 하나인 표시 장치.
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