KR102562973B1 - 표시장치 - Google Patents

표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102562973B1
KR102562973B1 KR1020150191576A KR20150191576A KR102562973B1 KR 102562973 B1 KR102562973 B1 KR 102562973B1 KR 1020150191576 A KR1020150191576 A KR 1020150191576A KR 20150191576 A KR20150191576 A KR 20150191576A KR 102562973 B1 KR102562973 B1 KR 102562973B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
cholesteric liquid
switching panel
display device
panel
Prior art date
Application number
KR1020150191576A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170080250A (ko
Inventor
김성일
우종훈
장원봉
이중하
송재빈
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020150191576A priority Critical patent/KR102562973B1/ko
Publication of KR20170080250A publication Critical patent/KR20170080250A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102562973B1 publication Critical patent/KR102562973B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

본 발명의 표시장치는, 영상을 표시하는 표시패널과, 표시패널 상부에 위치하며, 선택적으로 빛을 반사하거나 투과시키는 스위칭 패널을 포함하며, 스위칭 패널은 제1 기판과 제2 기판, 그리고 제1 및 제2 기판 사이에 콜레스테릭 액정분자와 전기활성 고분자를 포함한다. 전기활성 고분자는 전기장에 의해 그 부피 및/또는 형태가 변하며, 전기활성 고분자의 변화에 의해 콜레스테릭 액정분자의 피치를 다르게 하여 전 가시광선 범위의 빛을 반사시킨다.

Description

표시장치{Display Device}
본 발명은 표시장치에 관한 것으로, 특히 거울 기능을 갖는 표시장치에 관한 것이다
정보화 시대에 발맞추어 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응해서 박형화, 경량화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device: FPD)로서 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD)나 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED) 등이 개발되어 널리 적용되고 있다.
이중, 액정표시장치는 액정분자의 광학적 이방성과 유전율 이방성을 이용하여 영상을 표시한다. 막대 모양의 액정 분자들이 한 방향으로 배열된 상태에서 인위적인 전기장이 액정에 인가되었을 때 액정의 유전율 이방성에 의해 액정이 회전하게 된다. 따라서, 적절한 전압을 액정층에 인가하여 액정분자의 배열 방향을 임의로 조절함으로써 액정분자의 배열을 변화시키고, 이에 따른 액정의 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛을 변조함으로써 원하는 영상을 표시한다.
한편, 유기전계발광 표시장치 또는 유기전기발광 표시장치(organic electroluminescent display device)라고도 불리는 유기발광다이오드 표시장치는, 전자 주입 전극인 음극과 정공 주입 전극인 양극 사이에 형성된 발광층에 전하를 주입하여 전자와 정공의 결합에 의해 형성된 여기자가 형성된 후 소멸하면서 빛을 냄으로써 영상을 표시한다.
최근에는, 이러한 평판표시장치에 영상 표시 기능 이외에 거울 기능을 부여한 표시장치가 제안되었다. 즉, 온 상태일 때 표시장치는 영상을 표시하고, 오프 상태일 때 표시장치는 거울 기능을 가진다. 이러한 거울 기능을 갖는 표시장치는 콜레스테릭 액정의 반사 특성을 이용하여 구현할 수 있다.
콜레스테릭 액정은 액정분자들이 나선(helix) 구조를 이루며 꼬인 상태로 정렬되어 있으며, 나선 구조의 피치와 굴절률에 따라 특정 파장대의 빛을 반사시킨다. 따라서, 콜레스테릭 액정을 이용하여 외부 광을 반사시킴으로써 거울 기능을 갖는 표시장치를 구현할 수 있다.
그런데, 콜레스테릭 액정의 반사 파장대는 약 50 nm 내지 100 nm이므로, 단일 층으로 가시광선 영역의 빛을 모두 반사하기는 어렵다. 따라서, 가시광선 영역의 반사특성을 구현하기 위해, 적, 녹, 청색 광을 각각 반사하기 위한 적어도 3층 구조의 콜레스테릭 액정이 필요하다.
이러한 콜레스테릭 액정을 이용한 종래의 거울 기능을 갖는 표시장치에 대해 도 1a와 도 1b를 참조하여 설명한다.
도 1a와 도 1b는 종래의 거울 기능을 갖는 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도로, 도 1a는 거울 모드를 나타내고, 도 1b는 표시 모드를 나타낸다.
도 1a와 도 1b에 도시한 바와 같이, 종래의 표시장치(10)는 표시패널(20)과 표시패널(20) 상부의 스위칭 패널(30)을 포함한다.
표시패널(20)은 영상을 표시하고, 스위칭 패널(30)은 표시패널(20)의 영상을 투과시키거나 외부 광을 반사한다.
스위칭 패널(30)은 제1, 제2, 제3, 제4 기판(32, 36, 40, 44)과 제1, 제2, 제3 콜레스테릭 액정층(34, 38, 42)을 포함한다. 제1 콜레스테릭 액정층(34)은 제1 기판(32)과 제2 기판(36) 사이에 위치하고, 제2 콜레스테릭 액정층(38)은 제2 기판(36)과 제3 기판(40) 사이에 위치하며, 제3 콜레스테릭 액정층(42)은 제3 기판(40)과 제4 기판(44) 사이에 위치한다.
이때, 제1 콜레스테릭 액정층(34)은 제1 피치(P1)를 갖고, 제2 콜레스테릭 액정층(38)은 제2 피치(P2)를 가지며, 제3 콜레스테릭 액정층(42)은 제3 피치(P3)를 가진다. 여기서, 제2 피치(P2)는 제1 피치(P1)보다 작고 제3 피치(P3)보다 크다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 오프 상태, 즉, 전압이 인가되지 않았을 때(V=0), 제1, 제2, 제3 콜레스테릭 액정층(34, 38, 42)의 각각은 액정분자들이 기판(32, 36, 40, 40)에 평행하게 배열되는 수평 상태(planar state)를 가지며, 각각의 피치(P1, P2, P3)에 대응하는 빛을 반사시킨다.
이에 따라, 제1 콜레스테릭 액정층(34)은 외부 광 중 적색(R) 파장대의 빛을 반사시키고, 제2 콜레스테릭 액정층(38)은 외부 광 중 녹색(G) 파장대의 빛을 반사시키며, 제3 콜레스테릭 액정층(42)은 외부 광 중 청색(B) 파장대의 빛을 반사시킨다.
따라서, 종래의 표시장치(10)는 적, 녹, 청색(R, G, B) 외부 광을 반사하여 거울 모드를 구현할 수 있다.
반면, 도 1b에 도시한 바와 같이, 온 상태, 즉, 전압이 인가되었을 때(V=V1), 제1, 제2, 제3 콜레스테릭 액정층(34, 38, 42)의 각각은 액정분자들이 기판(32, 36, 40, 44)에 수직하게 배열되는 호메오트로픽 상태(homeotropic state)를 가지며, 스위칭 패널(30)은 빛을 투과시킨다. 이때, 표시패널(20)은 영상을 표시하며, 표시패널(20)로부터의 적, 녹, 청색(R, G, B) 파장대의 빛은 스위칭 패널(30)을 투과하여 외부로 출력된다.
따라서, 표시장치(10)는 영상을 표시하는 표시 모드를 구현할 수 있다.
이와 같이, 종래의 표시장치(10)는 콜레스테릭 액정을 이용하여 거울 모드와 표시 모드를 구현할 수 있으나, 적, 녹, 청색(R, G, B) 파장대의 빛을 각각 반사하기 위해 삼중층의 콜레스테릭 액정, 즉, 제1, 제2, 제3 콜레스테릭 액정층(34, 38, 42) 및 다수의 기판(32, 36, 40, 44)이 필요하므로, 구조가 복잡한 단점이 있으며, 이에 따라 표시장치(10)의 두께 및 무게 등이 증가하게 된다.
또한, 제1, 제2, 제3 콜레스테릭 액정층(34, 38, 42)의 액정분자들을 구동해야 하므로, 구동 전압이 상승하게 되며, 전력 소비가 증가하게 된다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 거울 기능을 갖는 표시장치의 구조를 단순화하고자 한다.
또한, 본 발명은 거울 기능을 갖는 표시장치의 구동 전압 상승 문제를 해결하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 표시장치는, 영상을 표시하는 표시패널과, 상기 표시패널 상부에 위치하며, 선택적으로 빛을 반사하거나 투과시키는 스위칭 패널을 포함하며, 상기 스위칭 패널은 제1 기판과 제2 기판, 그리고 상기 제1 및 제2 기판 사이에 콜레스테릭 액정분자와 전기활성 고분자를 포함하며, 전기활성 고분자는 전기장에 의해 그 부피 및/또는 형태가 변한다.
따라서, 전기활성 고분자의 변화에 의해 콜레스테릭 액정분자의 피치를 다르게하여 전 가시광선 범위의 빛을 반사시킨다.
이때, 스위칭 패널은 제1 기판과 제2 기판 사이에 격벽 또는 고분자 네트워크를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 표시장치는, 콜레스테릭 액정의 반사 파장대를 증가시켜 단일층으로 전 가시광선 범위의 빛을 반사할 수 있다. 이에 따라, 콜레스테릭 액정을 이용한 거울 기능을 갖는 표시장치의 구조를 단순화할 수 있다.
또한, 표시장치의 구동 전압을 개선하여 전력 소비를 줄일 수 있다.
도 1a와 도 1b는 종래의 거울 기능을 갖는 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 거울 기능을 갖는 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 거울 기능을 갖는 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 거울 기능을 갖는 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 패널의 파장에 따른 반사율을 도시한 그래프이다.
본 발명의 표시장치는, 영상을 표시하는 표시패널과, 상기 표시패널 상부에 위치하며, 선택적으로 빛을 반사하거나 투과시키는 스위칭 패널을 포함하며, 상기 스위칭 패널은 제1 기판과 제2 기판, 그리고 상기 제1 및 제2 기판 사이에 위치하는 콜레스테릭 액정분자와 전기활성 고분자를 포함한다.
상기 전기활성 고분자는 플루오르화 폴리비닐리덴, 실리콘, 우레탄, 아크릴, 또는 셀룰로오스일 수 있다.
상기 스위칭 패널은 상기 제1 및 제2 기판 사이에 그리드 형태의 평면 구조를 갖는 격벽을 더 포함할 수 있다.
이와 달리, 상기 스위칭 패널은 상기 제1 및 제2 기판 사이에 고분자 네트워크를 더 포함할 수 있다.
상기 콜레스테릭 액정분자는 장축이 상기 제1 및 제2 기판에 평행하게 배열되고, 회전축이 상기 제1 및 제2 기판에 수직한 나선 구조를 가진다.
이하, 종래의 문제를 해결할 수 있는 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1 실시예
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 거울 기능을 갖는 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도로, 도 2a는 초기 모드를 나타내고, 도 2b는 거울 모드를 나타내며, 도 2c는 표시 모드를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(110)는 표시패널(120)과 표시패널(120) 상부의 스위칭 패널(130)을 포함한다. 표시패널(120)과 스위칭 패널(130)은 이격된 것으로 도시되어 있으나, 표시패널(120)과 스위칭 패널(130)은 접착제 또는 점착체를 통해 접착되어 있을 수 있다.
표시패널(120)은 영상을 표시하며, 다수의 화소를 포함할 수 있다. 표시패널(120)은 액정패널이거나 유기발광다이오드 패널일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
스위칭 패널(130)은 제1 기판(132)과, 제2 기판(136), 그리고 제1 및 제2 기판(132, 136) 사이의 액정층(134)을 포함한다. 제1 및 제2 기판(132, 136)의 각각은 투명한 절연 물질로 이루어지며, 일례로, 유리나 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
액정층(134)은 콜레스테릭 액정분자(cholesteric liquid crystal molecule)(150)와 전기활성 고분자(electro-active polymer)(152)를 포함한다.
콜레스테릭 액정분자(150)는 도펀트(도시하지 않음)가 혼합되어 나선(helix) 구조를 가진다. 콜레스테릭 액정분자(150)의 나선 구조는 오른쪽 방향(right-handed)일 수도 있고 왼쪽 방향(left-handed)일 수도 있다. 콜레스테릭 액정분자(150)는 나선 방향과 일치하는 원편광은 반사하고, 나선 방향과 반대의 원편광은 투과시킬 수 있다.
한편, 전기활성 고분자(152)는 전기장에 의해 부피 또는 형태가 변하는 물질일 수 있다. 이러한 전기활성 고분자(152)는 전기장이 제거되었을 때 원래의 상태로 돌아간다. 일례로, 전기활성 고분자(152)는 플루오르화 폴리비닐리덴(polyvinylidene difluoride: PVDF), 실리콘(silicone), 우레탄(urethane), 아크릴(acryl), 또는 셀룰로오스(cellulose)일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이러한 콜레스테릭 액정분자(150)와 전기활성 고분자(152)는 혼합된 후, 제1 및 제2 기판(132, 136) 사이에 주입되거나, 제1 및 제2 기판(132, 136) 중 어느 하나에 적하된 다음 나머지 하나와 합착될 수 있다.
도시하지 않았지만, 제1 기판(132) 및 제2 기판(136)의 내면에는 제1 전극 및 제2 전극이 각각 형성될 수 있다. 제1 전극 및 제2 전극은 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있으며, 일례로, 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide)로 이루어질 수 있다.
또한, 제1 기판(132) 및 제2 기판(136)의 내면에는 제1 배향막 및 제2 배향막이 각각 형성될 수 있다. 이때, 제1 배향막은 제1 전극 상부에 위치하고, 제2 배향막은 제2 전극 하부에 위치할 수 있으며, 제1 배향막과 제2 배향막은 표면이 일정한 방향성을 가져 콜레스테릭 액정분자(150)의 초기 배열을 제어할 수 있다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 오프 상태, 즉, 스위칭 패널(130)에 전압이 인가되지 않았을 때(V=0), 액정층(134)의 콜레스테릭 액정분자(150)는 장축이 제1 및 제2 기판(132, 136)에 평행하게 배열되고, 회전축이 제1 및 제2 기판(132, 136)에 수직한 나선 구조를 가진다. 이때, 전기활성 고분자(152)는 콜레스테릭 액정분자(150) 사이에 불규칙하게 위치할 수 있다.
한편, 콜레스테릭 액정분자(150)는 나선 구조의 주기인 제0 피치(PO)를 가진다. 콜레스테릭 액정분자(150)는 피치와 굴절률에 따라 특정 파장대의 빛을 반사하므로, 액정층(134)은 제0 피치(P0)에 대응하는 파장대의 빛을 반사한다.
이에 따라, 전압이 인가되지 않았을 때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(110)는 임의의 단일 색의 빛을 반사하는 초기 모드를 구현한다.
다음, 도 2b에 도시한 바와 같이, 스위칭 패널(130)에 제1 전압(V1)이 인가되었을 때(V=V1), 스위칭 패널(130) 내에는 비교적 약한 전기장이 생성되고, 생성된 전기장에 의해 전기활성 고분자(152)의 부피 및/또는 형태가 변화한다. 이러한 전기활성 고분자(152)의 변화에 의해, 콜레스테릭 액정분자(150) 사이의 간격이 달라지게 되고, 이에 따라 콜레스테릭 액정분자(150)의 피치가 달라진다.
여기서, 전기활성 고분자(152)는 불규칙하게 위치하므로, 액정층(134) 내에는 콜레스테릭 액정분자(150)의 피치가 다른 다수의 영역이 생성된다. 즉, 제1 영역(134a)의 콜레스테릭 액정분자(150)는 제1 피치(P1)를 갖고, 제2 영역(134b)의 콜레스테릭 액정분자(150)는 제2 피치(P2)를 가지며, 제3 영역(134c)의 콜레스테릭 액정분자(150)는 제3 피치(P3)를 가질 수 있다.
이때, 제1, 제2, 제3 영역(134a, 134b, 134c)의 콜레스테릭 액정분자(150)의 굴절률은 동일하므로, 제1, 제2, 제3 영역(134a, 134b, 134c)의 콜레스테릭 액정분자(150)는 각각 제1, 제2, 제3 피치(P1, P2, P3)에 대응하는 파장대의 빛을 반사한다.
한편, 제2 피치(P2)는 제1 피치(P1)보다 작고 제3 피치(P3)보다 클 수 있다. 일례로, 제1 피치(P1)를 갖는 제1 영역(134a)의 콜레스테릭 액정분자(150)는 적색(R) 파장대의 빛을 반사하고, 제2 피치(P2)를 갖는 제2 영역(134b)의 콜레스테릭 액정분자(150)는 녹색(G) 파장대의 빛을 반사하며, 제3 피치(P3)를 갖는 제3 영역(134c)의 콜레스테릭 액정분자(150)는 청색(B) 파장대의 빛을 반사할 수 있다.
이에 따라, 제1 전압(V1)이 인가되었을 때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(110)는 적, 녹, 청색(R, G, B) 외부 광을 반사하여 거울 모드를 구현할 수 있다.
다음, 도 2c에 도시한 바와 같이, 스위칭 패널(130)에 제1 전압(도 2c의 V1)보다 큰 제2 전압(V2)이 인가되었을 때(V=V2), 스위칭 패널(130) 내에는 제1 및 제2 기판(132, 136)에 수직한 방향의 전기장이 생성된다. 이러한 전기장에 의해 콜레스테릭 액정분자(150)의 나선 구조가 풀리게 되고, 콜레스테릭 액정분자(150)는 장축이 제1 및 제2 기판(132, 136)에 수직하게 배열된다. 따라서, 스위칭 패널(130)의 액정층(134)은 빛을 투과시킨다. 한편, 전기활성 고분자(152)는 콜레스테릭 액정분자(150) 사이에 불규칙하게 배열될 수 있다.
이때, 표시패널(120)은 영상을 표시하며, 표시패널(120)로부터의 적, 녹, 청색(R, G, B) 파장대의 빛은 스위칭 패널(130)을 투과하여 외부로 출력된다.
이에 따라, 제2 전압(V2)이 인가되었을 때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(110)는 표시패널(120)의 영상을 외부로 출력하여 표시 모드를 구현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시장치(110)는 단일층의 콜레스테릭 액정을 이용하여 거울 모드와 표시 모드를 구현할 수 있으므로, 그 구조를 단순화할 수 있으며, 이에 따라 표시장치(110)의 두께 및 무게를 감소시킬 수 있다.
또한, 구동 전압을 감소시켜 전력 소비를 낮출 수 있다.
제2 실시예
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 거울 기능을 갖는 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도로, 거울 모드를 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(210)는 표시패널(220)과 표시패널(220) 상부의 스위칭 패널(230)을 포함한다. 표시패널(220)과 스위칭 패널(230)은 이격된 것으로 도시되어 있으나, 표시패널(220)과 스위칭 패널(230)은 접착제 또는 점착체를 통해 접착되어 있을 수 있다.
표시패널(220)은 영상을 표시하며, 다수의 화소를 포함할 수 있다. 표시패널(220)은 액정패널이거나 유기발광다이오드 패널일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
스위칭 패널(230)은 제1 기판(232)과, 제2 기판(236), 그리고 제1 및 제2 기판(232, 236) 사이의 액정층(234)을 포함한다.
제1 및 제2 기판(232, 236)의 각각은 투명한 절연 물질로 이루어지며, 일례로, 유리나 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
또한, 스위칭 패널(230)은 제1 기판(232)과 제2 기판(236) 사이에 격벽(260)을 포함한다. 격벽(260)은 투명한 절연물질로 이루어지며, 그리드(grid) 형태의 평면 구조를 가진다. 이에 따라, 액정층(234)은 격벽(260)에 의해 정의되며 각각이 격벽(260)으로 둘러싸이는 제1, 제2, 제3 영역(234a, 234b, 234c)을 포함한다. 이때, 액정층(234)의 제1, 제2, 제3 영역(234a, 234b, 234c)은 제1 및 제2 기판(232, 236)과 평행한 방향을 따라 정의된다. 한편, 액정층(234)의 영역의 개수는 이에 제한되지 않는다.
이러한 액정층(234)의 제1, 제2, 제3 영역(234a, 234b, 234c)의 각각은 표시패널(220)의 다수의 화소와 대응할 수 있다. 또한, 액정층(234)의 제1, 제2, 제3 영역(234a, 234b, 234c)의 각각은 콜레스테릭 액정분자(250)와 전기활성 고분자(252)를 포함한다. 이때, 전기활성 고분자(252)의 농도는 제1, 제2, 제3 영역(234a, 234b, 234c)에서 다를 수 있다.
콜레스테릭 액정분자(250)는 도펀트(도시하지 않음)가 혼합되어 나선 구조를 가진다. 콜레스테릭 액정분자(250)의 나선 구조는 도펀트의 종류에 따라 오른쪽 방향(right-handed)일 수도 있고 왼쪽 방향(left-handed)일 수도 있다. 콜레스테릭 액정분자(250)는 나선 방향과 일치하는 원편광은 반사하고, 나선 방향과 반대의 원편광은 투과시킬 수 있다.
한편, 전기활성 고분자(252)는 전기장에 의해 부피 또는 형태가 변하는 물질일 수 있다. 이러한 전기활성 고분자(252)는 전기장이 제거되었을 때 원래의 상태로 돌아간다. 일례로, 전기활성 고분자(252)는 플루오르화 폴리비닐리덴(polyvinylidene difluoride: PVDF), 실리콘(silicone), 우레탄(urethane), 아크릴(acryl), 또는 셀룰로오스(cellulose)일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이러한 콜레스테릭 액정분자(250)와 전기활성 고분자(252)는 혼합된 후, 격벽(260)이 형성된 제1 및 제2 기판(232, 236) 중 어느 하나에 적하되고, 나머지 하나와 합착될 수 있다.
도시하지 않았지만, 제1 기판(232) 및 제2 기판(236)의 내면에는 제1 전극 및 제2 전극이 각각 형성될 수 있다. 제1 전극 및 제2 전극은 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있으며, 일례로, 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide)로 이루어질 수 있다.
또한, 제1 기판(232) 및 제2 기판(236)의 내면에는 제1 배향막 및 제2 배향막이 각각 형성될 수 있다. 이때, 제1 배향막은 제1 전극 상부에 위치하고, 제2 배향막은 제2 전극 하부에 위치할 수 있으며, 제1 배향막과 제2 배향막은 표면이 일정한 방향성을 가져 콜레스테릭 액정분자(250)의 초기 배열을 제어할 수 있다.
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(210)에서, 스위칭 패널(230)에 제1 전압(V1)이 인가되었을 때(V=V1), 스위칭 패널(230) 내에는 비교적 약한 전기장이 생성되고, 생성된 전기장에 의해 전기활성 고분자(252)의 부피 및/또는 형태가 변화한다. 이러한 전기활성 고분자(252)의 변화에 의해, 제1, 제2, 제3 영역(234a, 234b, 234c)의 콜레스테릭 액정분자(250) 사이의 간격이 달라지게 되고, 이에 따라 제1, 제2, 제3 영역(234a, 234b, 234c)의 콜레스테릭 액정분자(250)의 피치가 달라진다.
따라서, 제1 영역(234a)의 콜레스테릭 액정분자(250)는 제1 피치(P1)를 갖고, 제2 영역(234b)의 콜레스테릭 액정분자(250)는 제2 피치(P2)를 가지며, 제3 영역(234c)의 콜레스테릭 액정분자(250)는 제3 피치(P3)를 가질 수 있다.
이때, 제1, 제2, 제3 영역(234a, 234b, 234c)의 콜레스테릭 액정분자(250)의 굴절률은 동일하므로, 제1, 제2, 제3 영역(234a, 234b, 234c)의 콜레스테릭 액정분자(250)는 각각 제1, 제2, 제3 피치(P1, P2, P3)에 대응하는 파장대의 빛을 반사한다.
한편, 제2 피치(P2)는 제1 피치(P1)보다 작고 제3 피치(P3)보다 클 수 있다. 일례로, 제1 피치(P1)를 갖는 제1 영역(234a)의 콜레스테릭 액정분자(250)는 적색(R) 파장대의 빛을 반사하고, 제2 피치(P2)를 갖는 제2 영역(234b)의 콜레스테릭 액정분자(250)는 녹색(G) 파장대의 빛을 반사하며, 제3 피치(P3)를 갖는 제3 영역(234c)의 콜레스테릭 액정분자(250)는 청색(B) 파장대의 빛을 반사할 수 있다.
이에 따라, 제1 전압(V1)이 인가되었을 때, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(210)는 적, 녹, 청색(R, G, B) 외부 광을 반사하여 거울 모드를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(210)는, 스위칭 패널(230)에 전압이 인가되지 않았을 때(V=0), 격벽(260)을 제외하고 도 2a의 제1 실시예와 실질적으로 동일한 구조를 가진다. 따라서, 스위칭 패널(230)은 특정 파장대의 빛을 반사하며, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(210)는 임의의 단일 색의 빛을 반사하는 초기 모드를 구현한다.
또한, 스위칭 패널(230)에 제1 전압(V1)보다 큰 제2 전압(V2)이 인가되었을 때(V=V2), 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(210)는, 격벽(260)을 제외하고 도 2c의 제1 실시예와 실질적으로 동일한 구조를 가진다. 따라서, 스위칭 패널(230)의 액정층(234)은 빛을 투과시키며, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(210)는 표시패널(220)의 영상을 외부로 출력하여 표시 모드를 구현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시장치(210)는 단일층의 콜레스테릭 액정을 이용하여 거울 모드와 표시 모드를 구현할 수 있으므로, 그 구조를 단순화할 수 있으며, 이에 따라 표시장치(210)의 두께 및 무게를 감소시킬 수 있다. 또한, 구동 전압을 감소시켜 전력 소비를 낮출 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예 따른 표시장치(210)는 격벽(260)에 의해 전기활성 고분자(252)의 유동을 방지하여, 액정층(234)의 각 영역(234a, 234b, 234c)이 고유한 반사 파장대를 유지할 수 있으므로, 거울 모드의 신뢰성을 확보할 수 있다.
제3 실시예
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 거울 기능을 갖는 표시장치를 개략적으로 도시한 단면도로, 거울 모드를 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치(310)는 표시패널(320)과 표시패널(320) 상부의 스위칭 패널(330)을 포함한다. 표시패널(320)과 스위칭 패널(330)은 이격된 것으로 도시되어 있으나, 표시패널(320)과 스위칭 패널(330)은 접착제 또는 점착체를 통해 접착되어 있을 수 있다.
표시패널(320)은 영상을 표시하며, 다수의 화소를 포함할 수 있다. 표시패널(320)은 액정패널이거나 유기발광다이오드 패널일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
스위칭 패널(330)은 제1 기판(332)과, 제2 기판(336), 그리고 제1 및 제2 기판(332, 336) 사이의 액정층(334)을 포함한다.
제1 및 제2 기판(332, 336)의 각각은 투명한 절연 물질로 이루어지며, 일례로, 유리나 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
또한, 스위칭 패널(330)은 제1 기판(332)과 제2 기판(336) 사이에 고분자 네트워크(360)을 포함한다. 이에 따라, 액정층(334)은 고분자 네트워크(360)에 의해 정의되는 다수의 영역을 포함한다. 이때, 액정층(334)의 다수의 영역은 제1 및 제2 기판(332, 336)과 평행한 방향뿐만 아니라 수직한 방향을 따라서도 정의된다.
이러한 액정층(334)의 다수의 영역 각각은 콜레스테릭 액정분자(350)와 전기활성 고분자(352)를 포함한다. 이때, 전기활성 고분자(352)의 농도는 다수의 영역 각각에서 다를 수 있다.
콜레스테릭 액정분자(350)는 도펀트(도시하지 않음)가 혼합되어 나선 구조를 가진다. 콜레스테릭 액정분자(350)의 나선 구조는 도펀트의 종류에 따라 오른쪽 방향(right-handed)일 수도 있고 왼쪽 방향(left-handed)일 수도 있다. 콜레스테릭 액정분자(350)는 나선 방향과 일치하는 원편광은 반사하고, 나선 방향과 반대의 원편광은 투과시킬 수 있다.
한편, 전기활성 고분자(352)는 전기장에 의해 부피 또는 형태가 변하는 물질일 수 있다. 이러한 전기활성 고분자(352)는 전기장이 제거되었을 때 원래의 상태로 돌아간다. 일례로, 전기활성 고분자(252)는 플루오르화 폴리비닐리덴(polyvinylidene difluoride: PVDF), 실리콘(silicone), 우레탄(urethane), 아크릴(acryl), 또는 셀룰로오스(cellulose)일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이러한 콜레스테릭 액정분자(350)와 전기활성 고분자(352)는 광중합 고분자와 함께 혼합된 후, 제1 및 제2 기판(332, 336) 사이에 주입되거나, 제1 및 제2 기판(332, 336) 중 어느 하나에 적하된 다음 나머지 하나와 합착될 수 있다. 이어, 자외선 등의 광을 조사함으로써, 광중합 고분자의 중합에 의해 고분자 네트워크(360)를 형성할 수 있다.
도시하지 않았지만, 제1 기판(332) 및 제2 기판(336)의 내면에는 제1 전극 및 제2 전극이 각각 형성될 수 있다. 제1 전극 및 제2 전극은 투명한 도전 물질로 이루어질 수 있으며, 일례로, 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide)로 이루어질 수 있다.
또한, 제1 기판(332) 및 제2 기판(336)의 내면에는 제1 배향막 및 제2 배향막이 각각 형성될 수 있다. 이때, 제1 배향막은 제1 전극 상부에 위치하고, 제2 배향막은 제2 전극 하부에 위치할 수 있으며, 제1 배향막과 제2 배향막은 표면이 일정한 방향성을 가져 콜레스테릭 액정분자(350)의 초기 배열을 제어할 수 있다.
이러한 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치(310)에서, 스위칭 패널(330)에 제1 전압(V1)이 인가되었을 때(V=V1), 스위칭 패널(330) 내에는 비교적 약한 전기장이 생성되고, 생성된 전기장에 의해 전기활성 고분자(352)의 부피 및/또는 형태가 변화한다. 이러한 전기활성 고분자(352)의 변화에 의해, 액정층(334)의 각 영역에서 콜레스테릭 액정분자(350) 사이의 간격이 달라지게 되고, 이에 따라 각 영역의 콜레스테릭 액정분자(350)의 피치가 달라진다.
이때, 다수의 영역 중, 제1 영역(334a)의 콜레스테릭 액정분자(350)는 제1 피치(P1)를 갖고, 제2 영역(334b)의 콜레스테릭 액정분자(350)는 제2 피치(P2)를 가지며, 제3 영역(334c)의 콜레스테릭 액정분자(350)는 제3 피치(P3)를 가질 수 있다.
여기서, 제1, 제2, 제3 영역(334a, 334b, 334c)의 콜레스테릭 액정분자(350)의 굴절률은 동일하므로, 제1, 제2, 제3 영역(334a, 334b, 334c)의 콜레스테릭 액정분자(350)는 각각 제1, 제2, 제3 피치(P1, P2, P3)에 대응하는 파장대의 빛을 반사한다.
한편, 제2 피치(P2)는 제1 피치(P1)보다 작고 제3 피치(P3)보다 클 수 있다. 일례로, 제1 피치(P1)를 갖는 제1 영역(334a)의 콜레스테릭 액정분자(350)는 적색(R) 파장대의 빛을 반사하고, 제2 피치(P2)를 갖는 제2 영역(334b)의 콜레스테릭 액정분자(350)는 녹색(G) 파장대의 빛을 반사하며, 제3 피치(P3)를 갖는 제3 영역(334c)의 콜레스테릭 액정분자(350)는 청색(B) 파장대의 빛을 반사할 수 있다.
이에 따라, 제1 전압(V1)이 인가되었을 때, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치(310)는 적, 녹, 청색(R, G, B) 외부 광을 반사하여 거울 모드를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치(310)는, 스위칭 패널(330)에 전압이 인가되지 않았을 때(V=0), 고분자 네트워크(360)를 제외하고 도 2a의 제1 실시예와 실질적으로 동일한 구조를 가진다. 따라서, 스위칭 패널(330)은 특정 파장대의 빛을 반사하며, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치(310)는 임의의 단일 색의 빛을 반사하는 초기 모드를 구현한다.
또한, 스위칭 패널(330)에 제1 전압(V1)보다 큰 제2 전압(V2)이 인가되었을 때(V=V2), 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치(310)는, 고분자 네트워크(360)를 제외하고 도 2c의 제1 실시예와 실질적으로 동일한 구조를 가진다. 따라서, 스위칭 패널(330)의 액정층(334)은 빛을 투과시키며, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치(310)는 표시패널(320)의 영상을 외부로 출력하여 표시 모드를 구현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시장치(310)는 단일층의 콜레스테릭 액정을 이용하여 거울 모드와 표시 모드를 구현할 수 있으므로, 그 구조를 단순화할 수 있으며, 이에 따라 표시장치(310)의 두께 및 무게를 감소시킬 수 있다. 또한, 구동 전압을 감소시켜 전력 소비를 낮출 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시예 따른 표시장치(310)는 고분자 네트워크(360)에 의해 전기활성 고분자(352)의 유동을 방지하여, 액정층(334)의 각 영역이 고유한 반사 파장대를 유지할 수 있으므로, 거울 모드의 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 패널의 파장에 따른 반사율을 도시한 그래프이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 콜레스테릭 액정분자와 전기활성 고분자를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 패널는 반사 파장대가 약 250 nm로, 비교예로 제시된 종래의 콜레스테릭 액정의 약 100 nm에 비해 두 배 이상 증가한다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 단일층의 콜레스테릭 액정만으로도 전 가시광선 범위의 빛을 반사하여 거울 모드를 구현할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110, 210, 310: 표시장치 120, 220, 320: 표시패널
130, 230, 330: 스위칭 패널 132, 232, 332: 제1 기판
134, 234, 334: 액정층 136, 236, 336: 제2 기판
150, 250, 350: 콜레스테릭 액정분자
152, 252, 352: 전기활성 고분자

Claims (8)

  1. 영상을 표시하는 표시패널과;
    상기 표시패널 상부에 위치하며, 선택적으로 빛을 반사하거나 투과시키는 스위칭 패널
    을 포함하며,
    상기 스위칭 패널은 제1 기판과 제2 기판, 그리고 상기 제1 및 제2 기판 사이에 위치하는 콜레스테릭 액정분자와 전기활성 고분자를 포함하며,
    상기 스위칭 패널에 전압이 인가되지 않았을 때, 상기 콜레스테릭 액정분자는 장축이 상기 제1 및 제2 기판에 평행하게 배열되고, 회전축이 상기 제1 및 제2 기판에 수직한 나선 구조를 가지며,
    상기 스위칭 패널에 제1 전압이 인가되었을 때, 상기 스위칭 패널이 적, 녹, 청색 외부 광을 반사하여 거울 모드를 구현하고, 상기 스위칭 패널에 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압이 인가되었을 때, 상기 스위칭 패널이 상기 표시패널의 영상을 투과시켜 외부로 출력하여 표시 모드를 구현하는 표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기활성 고분자는 플루오르화 폴리비닐리덴, 실리콘, 우레탄, 아크릴, 또는 셀룰로오스인 표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 패널은 상기 제1 및 제2 기판 사이에 그리드 형태의 평면 구조를 갖는 격벽을 더 포함하는 표시장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 패널은 상기 제1 및 제2 기판 사이에 고분자 네트워크를 더 포함하는 표시장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 패널에 제1 전압이 인가되었을 때, 상기 콜레스테릭 액정분자의 피치가 다른 다수의 영역이 생성되고,
    상기 스위칭 패널에 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압이 인가되었을 때, 상기 콜레스테릭 액정분자는 장축이 상기 제1 및 제2 기판에 수직하게 배열되는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 패널에 전압이 인가되지 않았을 때, 상기 스위칭 패널이 임의의 단일 색의 빛을 반사하는 초기 모드를 구현하는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 패널에 제1 전압이 인가되었을 때, 상기 스위칭 패널 내에 생성되는 전기장에 의해 상기 전기활성 고분자의 부피와 형태 중 적어도 하나가 변화하여, 상기 콜레스테릭 액정분자의 피치가 달라지는 표시장치.
KR1020150191576A 2015-12-31 2015-12-31 표시장치 KR102562973B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150191576A KR102562973B1 (ko) 2015-12-31 2015-12-31 표시장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150191576A KR102562973B1 (ko) 2015-12-31 2015-12-31 표시장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170080250A KR20170080250A (ko) 2017-07-10
KR102562973B1 true KR102562973B1 (ko) 2023-08-02

Family

ID=59356141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150191576A KR102562973B1 (ko) 2015-12-31 2015-12-31 표시장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102562973B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021132016A1 (ja) * 2019-12-27 2021-07-01 富士フイルム株式会社 画像表示装置およびａｒグラス

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006512472A (ja) * 2002-09-17 2006-04-13 コバレント パートナーズ， エルエルシー ポリマー成分を有するナノフィルム組成物

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080003072A (ko) * 2006-06-30 2008-01-07 엘지.필립스 엘시디 주식회사 협시야각 표시장치 및 광/협시야각 전환이 가능한 표시장치
KR101530082B1 (ko) * 2009-02-10 2015-06-18 한양대학교 산학협력단 표시 장치 및 이의 제조 방법
KR101691616B1 (ko) * 2010-07-27 2017-01-02 삼성디스플레이 주식회사 표시패널 및 그 제조방법
KR101715852B1 (ko) * 2010-11-02 2017-03-14 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006512472A (ja) * 2002-09-17 2006-04-13 コバレント パートナーズ， エルエルシー ポリマー成分を有するナノフィルム組成物

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170080250A (ko) 2017-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102294757B1 (ko) 고분자 분산형 액정을 갖는 표시 장치
JP3852931B2 (ja) 発光表示装置
US7135712B2 (en) Electroluminescent device
US8415688B2 (en) Organic light emitting diode display
CN106707608A (zh) 一种显示面板、显示装置及驱动方法
JP2012247783A (ja) ディスプレイ装置
CN109814316B (zh) 一种显示面板及其驱动方法、和显示装置
KR101844526B1 (ko) 반사형 액정표시장치 및 그 제어방법
CN100530676C (zh) 一种可增大对比度的透明显示器
US20130050622A1 (en) Liquid crystal display apparatus and method of fabricating the same
US20210157182A1 (en) Liquid Crystal Display Device and Method of Fabricating the Same
KR20120076940A (ko) 유기 발광장치 및 제조방법
US20070247566A1 (en) Liquid crystal display module
KR102562973B1 (ko) 표시장치
US10297779B1 (en) OLED display device and process for manufacturing the same
US8314904B2 (en) Pixel structure of reflective display
KR101715852B1 (ko) 액정표시장치
KR102156779B1 (ko) 투명 표시 장치 및 이의 제조 방법
CN102830541B (zh) 一种液晶显示面板及液晶显示器
JP4525007B2 (ja) 表示装置
JP2002202506A (ja) 液晶光学素子
CN109828405B (zh) 一种彩膜基板及其制作方法、显示面板和显示装置
Yeon et al. 56.2: A New Reflective‐type Transparent Display Using Cholesteric Liquid Crystal
JP4950019B2 (ja) 液晶表示装置
CN108121104B (zh) 偏振器、其制造方法以及具有其的显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant