KR20110133928A

KR20110133928A - 반사투과형 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR20110133928A
Application number: KR1020100053603A
Authority: KR
Inventors: 장재은; 차승남; 정재은; 진용완
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2011-12-14
Also published as: KR101662229B1

Abstract

반사투과형 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 디스플레이 장치는 제1 전극들과 제2 전극들 사이에 마련되는 폴리머 분산 액정층과 제1 전극들 상에 마련되는 반사투과형 구조체와 제2 전극들 상에 마련되는 컬러필터를 구비한다.

Description

반사투과형 디스플레이 장치{Transreflective display device}

디스플레이 장치에 관한 것으로, 상세하게는 반사투과형 폴리머 분산 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로, E-paper 또는 전자 광고판 등과 같은 디스플레이 장치는 외부 광원을 이용해 정보를 표시한다. 이러한 디스플레이 장치는 일정한 방향에서 입사되는 광원의 빛을 반사하여 이미지를 구현하므로 효율이 낮다는 문제가 있다. 하지만, 일반적으로 외부 광원의 빛은 물체에 어느 한 방향으로만 입사되는 것은 아니고, 모든 방향으로 물체에 입사되는 경우가 많다. 예를 들면, 건물 유리창의 경우에 외부의 태양광이 유리창을 통하여 건물 내부로 들어오기도 하고, 건물 내부의 실내 조명이 유리창을 통하여 외부로 나가는 상황이 모두 존재할 수 있다. 따라서, 광원으로부터 빛이 어느 방향으로 조사되어도 이를 효율적으로 사용할 수 있는 디스플레이 장치의 개발이 요구된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 반사투과형 폴리머 분산 액정 디스플레이 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 있어서,

서로 이격되게 배치되는 복수의 제1 및 제2 전극;

상기 제1 전극들과 제2 전극들 사이에 마련되는 것으로, 폴리머와 상기 폴리머 내에 분산된 액정들을 포함하는 폴리머 분산 액정(PDLC;polymer dispersed liquid crystal)층;

상기 제1 전극들 상에 마련되는 반사투과형 구조체(transreflective structure); 및

상기 제2 전극들 상에 마련되는 컬러필터;를 구비하는 반사투과형 디스플레이 장치가 제공된다.

상기 제1 및 제2 전극들은 각각 하부 및 상부 기판 상에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 반사투과형 구조체는 상기 하부기판의 하면에 마련되거나 또는 상기 하부기판으로 사용될 수 있다.

상기 반사투과형 구조체는 적어도 일면이 가공된 투명기판, 백색 나노입자들이 내부에 분산된 폴리머층, 나노와이어들이 내부에 분산된 폴리머층 또는 액정들이 내부에 분산된 폴리머층을 포함할 수 있다.

상기 반사투과형 구조체는 투명 기판과 상기 투명기판의 하면에 형성되는 복수의 돌기부를 포함할 수 있다.

상기 폴리머 분산 액정층은 블랙 염료를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 있어서,

서로 이격되게 배치되는 하부 및 상부 기판;

상기 하부기판의 상면에 형성되는 반사투과형 구조체;

상기 반사투과형 구조체의 상면에 형성되는 복수의 제1 전극;

상기 상부기판 상에 형성되는 컬러필터;

상기 상부기판 상에 형성되는 복수의 제2 전극; 및

상기 제1 및 제2 전극들 사이에 마련되는 것으로, 폴리머와 상기 폴리머 내에 분산된 액정들을 포함하는 폴리머 분산 액정(PDLC)층;을 구비하는 반사투과형 디스플레이 장치가 제공된다.

상기 반사투과형 구조체는 상기 제1 전극들의 하면에서 하부기판 쪽으로 돌출된 복수의 돌기부와, 상기 하부기판 상에서 상기 돌기부를 덮도록 형성되는 이종매질층을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 이종 매질층의 굴절률은 상기 돌기부의 굴절률보다 작을 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서,

서로 이격되게 배치되는 하부 및 상부 기판;

상기 하부기판의 상면에 형성되는 복수의 제1 전극;

상기 제1 전극들의 상면에 형성되는 반사투과형 구조체;

상기 상부기판 상에 형성되는 컬러필터;

상기 상부기판 상에 형성되는 복수의 제2 전극; 및

상기 반사투과형 구조체는 상기 제1 전극들의 상면에서 상기 폴리머 분산 액정층 쪽으로 돌출된 복수의 돌기부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 돌기부의 굴절률은 상기 폴리머 분산 액정층의 굴절률보다 작을 수 있다.

상기 반사투과형 구조체는 상기 폴리머 분산 액정층의 하면에서 상기 제1 전극들 쪽으로 돌출된 복수의 돌기부와, 상기 제1 전극들 상에서 상기 돌기부를 덮도록 형성되는 이종매질층을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 이종 매질층의 굴절률은 상기 돌기부의 굴절률보다 작을 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 전면부의 광원으로부터 입사되는 빛은 반사하고, 후면부의 광원으로부터 입사되는 빛은 투과시키는 반사투과형 구조체를 이용함으로써 효율이 향상된 폴리머 분산 액정 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반사투과형 구조체에 입사되는 빛의 경로를 보여주는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 반사투과형 구조체의 일 예시들을 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 반사투과형 구조체의 다른 예시들을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 A부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 B부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 장치의 일부를 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 반사투과형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 장치는 복수의 픽셀 유닛(100)을 포함하며, 상기 픽셀 유닛들(100) 각각은 소정 색상, 예를 들면 레드, 그린 및 블루 서브픽셀들을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 픽셀 유닛(100)은 다양한 색상의 서브픽셀들을 포함될 수 있다.

상기 픽셀 유닛(100)은 서로 이격되게 배치되는 하부 및 상부 기판(110,120)과, 상기 하부 및 상부 기판(110,120) 상에 형성되는 복수의 제1 및 제2 전극(112,122)과, 상기 상부 기판(120) 상에 형성되는 컬러필터(130)와, 상기 제1 및 제2 전극들(112,122) 사이에 마련되는 폴리머 분산 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal)층(150)과, 상기 하부기판(110) 상에 마련되는 반사투과형 구조체(transreflective structure,170)를 포함한다.

하부 및 상부기판(110,120)은 투명한 재질로서, 예를 들면 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 상기 하부기판(110)의 상면에는 복수의 제1 전극(112)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 상부기판(120)의 하면에는 컬러 구현을 위한 컬러 필터(130)가 형성되어 있다. 상기 컬러 필터(130)는 예를 들면, 레드, 그린 및 블루 컬러필터층들(130R,130G,130B)로 구성될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 컬러 필터는 예를 들면, 시안, 마젠타 및 옐로우 컬러필터층들로 구성될 수 도 있으며, 이외에도 다양한 색상의 컬러필터층들로 구성될 수도 있다.

상기 컬러 필터(130)의 하면에는 복수의 제2 전극(122)이 형성되어 있다. 한편, 도 2에는 상기 제2 전극들(122)이 컬러필터(130)의 하면에 형성된 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 상기 컬러필터(130)는 상기 제2 전극들(122)의 하면에 형성되는 경우도 가능하다. 상기 제1 및 제2 전극들(112,122)은 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. AM(active matrix) 구동 방식의 디스플레이 장치에서는 상기 제1 전극들(112)은 컬러필터층 들에 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 제2 전극들(122)은 일체로 형성되어 공통(common) 전극을 구성할 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극들(112) 각각에는 상기 제1 전극들(112)에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터(TFT; thin film transistor)가 연결될 수 있다. 한편, PM(passive matrix) 구동 방식의 디스플레이 장치에서는 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(150)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 폴리머 분산 액정층(150)은 폴리머(151)와 상기 폴리머(151) 내에 분산된 액정들(152)을 포함한다. 이러한 폴리머 분산 액정층(150)은 액정(152)과 폴리머(151)의 굴절률 차이를 조절함으로써 빛을 산란시키거나 투과시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리머 분산 액정층(150)에 전기장이 인가되면, 상기 액정(152) 내의 액정분자들(미도시)이 전기장에 나란하게 배열되고, 이에 따라 액정(152)의 굴절률이 폴리머(151)의 굴절률과 비슷하게 된다. 따라서, 외부의 빛이 전기장이 인가된 폴리머 분산 액정층(150)에 입사하게 되면 이 빛은 폴리머 분산 액정층(150)을 투과하게 된다. 그리고, 상기 폴리머 분산 액정층(150)에 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 액정 (152)내의 액정 분자들이 불규칙하게 배열되고, 이에 따라 액정(152)의 굴절률은 폴리머(151)의 굴절률과 차이가 있게 된다. 따라서, 외부의 빛이 전기장이 인가되지 않은 폴리머 분산 액정층(150)에 빛이 입사하게 되면 이 빛은 폴리머 분산 액정층(150)에서 산란하게 된다. 한편, 상기 폴리머 분산 액정층(150)에는 블랙 염료(black dye,미도시)가 더 포함될 수 있다. 이러한 블랙 염료는 광학적 이방성을 가지는 이색성 염료(dichroic dye)가 될 수 있다. 상기 블랙 염료는 전기장의 인가에 의하여 액정 분자들(152)과 같은 방향으로 배열되는 특성을 가지고 있다.

상기 하부기판(110)의 하면에는 반사투과형 구조체(170)가 마련되어 있다. 여기서, 상기 반사투과형 구조체(170)는 일방향으로부터 입사되는 빛은 반사시키고 다른 방향으로부터 입사되는 빛은 투과시키는 특성을 가진다. 예로서, 도 2는 도 1에 도시된 반사투과형 구조체(170)에 입사되는 빛의 경로를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 상기 반사투과형 구조체(170)의 상부로부터 입사되는 빛(181)은 반사시키고, 상기 반사투과형 구조체(170)의 하부로부터 입사되는 빛(182)은 그대로 상기 반사투과형 구조체(170)를 투과하게 된다. 따라서, 이러한 반사투과형 구조체(170)를 이용하게 되면 픽셀 유닛(100)의 상부 쪽에 있는 관찰자는 상부의 광원으로부터 반사되는 빛과 하부의 광원으로부터 투과되는 빛은 모두 인식할 수 있게 되어 보다 밝은 화상을 얻을 수 있게 된다.

도 3a 내지 도 3d는 상기 반사투과형 구조체의 구체적인 구현예들(171,172,173,174)을 도시한 것이다.

도 3a에 도시된 반사투과형 구조체(171)는 양면이 가공된 투명 기판을 포함한다. 여기서, 상기 투명 기판은 양면이 가공된 경우가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 투명 기판의 상면과 하면 중 어느 한 면만 가공될 수도 있다. 이러한 기판 표면의 가공은 예를 들면, 에칭(etching) 또는 표면 연마 등을 통해 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이러한 투명 기판의 표면 가공에 의해 일방향으로부터 입사되는 빛은 반사시키고 다른 방향으로부터 입사되는 빛은 투과시키는 반사투과 특성을 나타낼 수 있다.

도 3b에 도시된 반사투과형 구조체(172)는 폴리머(172a)와 이 폴리머(172a) 내에 분산된 백색 나노입자들(172b)을 포함할 수 있으며, 도 3c에 도시된 반사투과형 구조체(173)는 폴리머(173a)와 이 폴리머(173a) 내에 분산된 나노 와이어들(173b)을 포함할 수 있다. 그리고, 도 3d에 반사투과형 구조체(174)는 폴리머(174a)와 이 폴리머(174a) 내에 분산된 액정들(174b)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 폴리머(172a,173a,174a) 내에 백색 나노입자들(172b), 나노와이어들(173b) 또는 액정들(174b)을 분산시킴으로써 일방향으로부터 입사되는 빛은 반사시키고 다른 방향으로부터 입사되는 빛은 투과시키는 반사특성을 나타낼 수 있다. 한편, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 반사투과형 구조체의 구현예들(171,172,173,174)은 단지 예시적으로 설명된 것으로, 이외에도 다양한 구현예들이 가능하다.

도 1에 도시된 픽셀 유닛(100)에서, 소정 서브픽셀에 전압이 인가되면, 이 서브픽셀에 위치하는 폴리머 분산 액정층(150)은 투명하게 된다. 따라서, 상기 픽셀 유닛(100)의 상부에서 소정 컬러필터층((130R,130G,130B)을 통하여 입사된 빛은 폴리머 분산 액정층(150)을 투과하게 되고, 이렇게 투과된 빛은 반사투과형 구조체(170)에서 반사된 후 상부기판(120)을 통하여 나가게 된다. 그리고, 픽셀 유닛(100)의 하부에서 입사된 빛은 반사투과형 구조체(170) 및 폴리머 분산 액정층(150)을 투과한 다음 상부기판(120)을 통하여 나가게 된다. 따라서, 픽셀 유닛(100)의 상부에 위치한 관찰자의 입장에서는 화면의 밝기가 증대되어 보다 선명한 화상을 인식할 수 있게 된다.

한편, 이상에서는 도 3a 내지 도 3d에 도시된 반사투과형 구조체들(171,172,173,174)은 하면 기판(110)의 하면 상에 별도로 마련되는 경우가 설명되었으나, 상기 반사투과형 구조체들(171,172,173,174)은 그 자체가 하부 기판(110)으로 사용되는 것도 가능하다. 또한, 투명한 하부기판(110)의 밑면을 에칭 또는 연마를 통하여 가공함으로써 도 3a에 도시된 바와 같은 반사투과형 구조체(171)를 제작하는 것도 가능하다. 또한, 이상의 실시예에서는 상기 컬러필터(130)가 상부기판(120) 상에 마련되는 경우가 설명되었으나, 상기 컬러필터(130)는 하부기판(110) 상에 마련될 수도 있다.

도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 반사투과형 구조체의 다른 구체적인 구현예들(175,176)을 도시한 것이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 반사투과형 구조체들(175,176)에서는 반사투과형 구조체(175,176)와 공기와의 굴절률 차이에 의하여 한쪽면에서 입사되는 빛의 반사도는 많고 투과도는 적게 되며, 다른쪽면에서 입사되는 빛의 투과도는 많고 반사도는 적게 되어 훨씬 광효율을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 반사투과형 구조체(175,176)는 투명 기판(175a,176a)과 이 투명기판(175a,176a)의 하면에 형성된 복수의 돌기부(175b,176b)를 포함한다. 여기서, 상기 돌기부들(175b,176b)도 투명기판(175a,176a)과 같은 투명한 재질로 이루어질 수 있으며, 상기 투명 기판(175a,176a)과 일체로 형성될 수도 있다. 본 실시예에서, 상기 반사투과형 구조체들(175,176)의 굴절률은 공기보다 크므로, 상기 반사투과형 구조체(175,176)의 상부로부터 입사되는 빛(181)은 상기 돌기부들(175b,176b)과 공기의 경사진 경계면 상에서 전반사되어 반사투과형 구조체(175,176) 상부로 나가게 되며, 상기 반사투과형 구조체(175,176)의 하부로부터 입사되는 빛(182)은 반사투과형 구조체(175,176)를 투과하여 상부로 나가게 된다. 따라서, 이러한 반사투과형 구조체(175,176)를 픽셀 유닛(100)의 하부에 마련하게 되면, 픽셀 유닛(100)의 상부 쪽에 있는 관찰차는 보다 밝고 선명한 화상을 인식할 수 있게 된다. 한편 도 4a 및 도 4b에 도시된 반사투과형 구조체들(175,176)은 하부기판(110)의 하면에 마련될 수 있고, 하부기판(110)으로 사용될 수도 있다. 그리고, 상기 돌기부들(175b,176b)의 형상은 도 4a 및 도 4b에 도시된 형상 이외에도 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다. 그리고, 도 6은 도 5에 도시된 A부분을 확대하여 도시한 것이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 장치는 복수의 픽셀 유닛(200)을 포함하며, 상기 픽셀 유닛들(200) 각각은 소정 색상의 서브픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 픽셀 유닛(200)은 서로 이격되게 배치되는 하부 및 상부 기판(210,220)과, 상기 하부 기판(210)의 상면에 형성되는 반사투과형 구조체(270)와, 상기 상부기판(220)의 하면에 마련되는 컬러필터(230)와, 상기 반사투과형 구조체(270) 및 컬러필터(230) 상에 형성되는 복수의 제1 및 제2 전극(212,222)과, 상기 제1 및 제2 전극들(212,222) 사이에 마련되는 폴리머 분산 액정(PDLC)층(250)을 포함한다.

하부 및 상부기판(210,220)은 투명한 재질로서, 예를 들면 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다. 상기 하부기판(210)의 상면에는 반사투과형 구조체(270)가 마련되어 있으며, 상기 반사투과형 구조체(270)의 상면에는 복수의 제1 전극(212)이 형성되어 있다. 상기 반사투과형 구조체(270)는 일방향으로부터 입사되는 빛은 반사시키고 다른 방향으로부터 입사되는 빛은 투과시키는 특성을 가진다. 상기 반사투과형 구조체(270)는 제1 전극들(212)의 하면에서 하부기판(210) 쪽으로 돌출된 복수의 돌기부(271)와, 상기 하부기판(210) 상에서 돌기부들(271)을 덮도록 형성되는 이종매질층(272)을 포함한다. 여기서, 상기 돌기부(271)의 굴절률은 이종매질층(272)의 굴절률보다 높다. 따라서, 상기 돌기부(271)에서 이종매질층(272) 쪽으로 진행하는 빛(181)은 돌기부(271)와 이종매질층(272)의 경사진 경계면에서 전반사되며, 상기 이종매질층(272)에서 돌기부(271) 쪽으로 진행하는 빛(182)은 돌기부(271)를 투과하게 된다. 여기서, 상기 이종매질층(272)은 예를 들면 공기로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 돌기부들(271)은 도 6에 도시된 형상 이외에 다른 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

상기 상부기판(220)의 하면에는 컬러필터(230)가 마련되어 있으며, 상기 컬러필터(230)의 하면에는 복수의 제2 전극(222)이 형성되어 있다. 상기 컬러 필터(230)는 예를 들면, 레드, 그린 및 블루 컬러필터층들(230R,230G,230B)로 구성될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도 5에는 상기 제2 전극들(222)이 컬러필터(230)의 하면에 형성된 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 상기 컬러필터(230)는 상기 제2 전극들(222)의 하면에 형성되는 경우도 가능하다. 또한, 상기 컬러필터(230)는 상부기판 대신 하부기판(210) 상에 마련될 수도 있다.

상기 제1 및 제2 전극들(212,222)은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. AM 구동 방식의 디스플레이 장치에서는 상기 제1 전극들(212)은 컬러필터층 들에 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 제2 전극들(222)은 일체로 형성되어 공통 전극을 구성할 수 있다. 한편, PM 구동 방식의 디스플레이 장치에서는 상기 제1 전극들(212)은 스트라이프 형태로 서로 나란하게 형성될 수 있으며, 상기 제2 전극들(222)은 상기 제1 전극들(212)과 교차하도록 스트라이프 형태로 서로 나란하게 형성될 수 있다. 상기 제1 전극들(212)과 제2 전극들(222) 사이에는 폴리머 분산 액정(PDLC)층(250)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 폴리머 분산 액정층(250)은 폴리머(251)와 상기 폴리머(251) 내에 분산된 액정들(252)을 포함한다. 한편, 상기 폴리머 분산 액정층(250)에는 블랙 염료(미도시)가 더 포함될 수 있다. 이러한 블랙 염료는 광학적 이방성을 가지는 이색성 염료(dichroic dye)가 될 수 있다.

상기와 같은 구조의 반사형 디스플레이 장치에서, 픽셀 유닛(200)의 상부로부터 상부기판(220), 컬러필터(230) 및 폴리머 분산 액정층(250)을 투과한 빛(181)은 반사투과형 구조체(270)에 입사하게되고, 이렇게 입사된 빛은 돌기부(271)와 이종매질층(272)의 경사진 경계면에서 전반사된 다음, 상부기판(220)을 통하여 나가게 된다. 한편, 상기 픽셀 유닛(200)의 하부로부터 하부기판(210)을 투과한 빛(182)은 반사투과형 구조체(270)를 투과하여 상부기판(220)을 통하여 나가게 된다. 본 실시예에서는 하부기판(210)의 내측, 즉 상면 쪽에 반사투과형 구조체(270)가 마련됨으로써 하부기판(210)의 두께 영향으로 발생될 수 있는 크로스토크(cross talk)를 방지할 수 있으므로, 고해상도의 화상을 구현할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 장치를 도시한 단면도이다. 도 8은 도 7에 도시된 B부분을 확대하여 도시한 것이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 장치는 복수의 픽셀 유닛(300)을 포함하며, 상기 픽셀 유닛들(300) 각각은 소정 색상의 서브픽셀들을 포함할 수 있다. 상기 픽셀 유닛(300)은 서로 이격되게 배치되는 하부 및 상부 기판(310,320)과, 상기 하부 기판(310)의 상면에 형성되는 복수의 제1 전극(312)과, 상기 제1 전극들(312)의 상면에 형성되는 반사투과형 구조체(370)와, 상기 상부기판(320)의 하면에 마련되는 컬러필터(330)와, 상기 컬러필터(330)의 하면에 형성되는 복수의 제2 전극(322)과, 상기 제1 및 제2 전극들(312,322) 사이에 마련되는 폴리머 분산 액정(PDLC)층(350)을 포함한다.

하부 및 상부기판(310,320)은 투명한 재질로서, 예를 들면 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다. 상기 하부기판(310)의 상면에는 복수의 제1 전극(312)이 형성되어 있다. 상기 제1 전극들(312)의 상면에는 반사투과형 구조체(370)가 마련되어 있다. 여기서, 상기 반사투과형 구조체(370)는 제1 전극들(312)의 상면에서 폴리머 분산 액정층(350) 쪽으로 돌출된 복수의 돌기부(371)를 포함한다. 그리고, 상기 폴리머 분산 액정층(350)은 상기 돌기부들(371)을 덮도록 형성되어 있다. 여기서, 상기 돌기부(371)의 굴절률은 폴리머 분산 액정층(350)의 굴절률보다 낮다. 따라서, 상기 폴리머 분산 액정층(350)에서 돌기부(371) 쪽으로 진행하는 빛(181)은 폴리머 분산 액정층(350)과 돌기부(371)의 경사진 경계면에서 전반사되며, 상기 돌기부(371)에서 폴리머 분산 액정층(350) 쪽으로 진행하는 빛(182)은 돌기부(371)를 투과하게 된다. 한편, 상기 돌기부들(371)은 도 6에 도시된 형상 이외에 다른 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

상기 상부기판(320)의 하면에는 컬러필터(330)가 마련되어 있으며, 상기 컬러필터(330)의 하면에는 복수의 제2 전극(322)이 형성되어 있다. 상기 컬러 필터(330)는 예를 들면, 레드, 그린 및 블루 컬러필터층들(330R,330G,330B)로 구성될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도 7에는 상기 제2 전극들(322)이 컬러필터(330)의 하면에 형성된 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 상기 컬러필터(330)는 상기 제2 전극들(322)의 하면에 형성되는 경우도 가능하다. 또한, 상기 컬러필터(330)는 상부기판(320) 대신 하부기판(310) 상에 마련될 수도 있다.

상기 제1 및 제2 전극들(312,322)은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. AM 구동 방식의 디스플레이 장치에서는 상기 제1 전극들(312)은 컬러필터층들(330R,330G,330B)에 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 제2 전극들(322)은 일체로 형성되어 공통 전극을 구성할 수 있다. 한편, PM 구동 방식의 디스플레이 장치에서는 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(350)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 폴리머 분산 액정층(350)은 폴리머(351)와 상기 폴리머(351) 내에 분산된 액정들(352)을 포함한다. 한편, 상기 폴리머 분산 액정층(350)에는 블랙 염료(미도시)가 더 포함될 수 있다. 이러한 블랙 염료는 광학적 이방성을 가지는 이색성 염료(dichroic dye)가 될 수 있다.

상기와 같은 구조의 반사형 디스플레이 장치에서, 픽셀 유닛(300)의 상부로부터 상부기판(320), 컬러필터(330) 및 폴리머 분산 액정층(350)을 투과한 빛(181)은 반사투과형 구조체(370)에 입사하게되고, 이렇게 입사된 빛은 폴리머 분산 액정층(350)와 돌기부(371)의 경사진 경계면에서 전반사된 다음, 상부기판(320)을 통하여 나가게 된다. 한편, 상기 픽셀 유닛(300)의 하부로부터 하부기판(310)을 투과한 빛(182)은 돌기부(371)로 구성된 반사투과형 구조체(370)를 투과하여 상부기판(320)을 통하여 나가게 된다. 본 실시예에서, 상기 반사투과형 구조체(370)는 하부기판(310)의 내측에 마련됨으로써 하부기판(310)의 두께 영향으로 발생될 수 있는 크로스토크(cross talk)를 방지할 수 있으므로, 고해상도의 화상을 구현할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사투과형 디스플레이 장치의 일부를 도시한 단면도이다. 구체적으로, 도 9는 도 7에 도시된 B부분의 다른 변형예를 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 하부기판(310)의 상면에 복수의 제1 전극(312)이 형성되어 있으며, 상기 제1 전극들(312)의 상면에 반사투과형 구조체(370')가 마련되어 있다. 그리고, 상기 반사투과형 구조체(370')의 상면에는 폴리머 분산 액정층(350)이 형성되어 있다. 상기 반사투과형 구조체(370')는 폴리머 분산 액정층(350)의 하면에서 제1 전극들(312) 쪽으로 돌출된 복수의 돌기부(371')와, 상기 제1 전극들(312) 상에서 상기 돌기부(371')를 덮도록 형성되는 이종매질층(372')을 포함한다. 여기서, 상기 이종매질층(372')의 굴절률은 상기 돌기부(371')의 굴절률보다 작다. 따라서, 상기 돌기부(371')에서 이종매질층(372') 쪽으로 진행하는 빛(181)은 돌기부(371')와 이종매질층(372')의 경사진 경계면에서 전반사되며, 상기 이종매질층(372')에서 돌기부(371') 쪽으로 진행하는 빛(182)은 돌기부(371')를 투과하게 된다. 여기서, 상기 이종매질층(372')은 예를 들면 공기로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 돌기부들(371')은 도 9에 도시된 형상 이외에 다른 다양한 형상으로 형성될 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.

100,200,300... 픽셀 유닛 110,210,310... 하부기판
112,212,312... 제1 전극 120,220,320... 상부기판
122,222,322... 제2 전극 130,230,330... 컬러 필터
130R,230R,330R... 레드 컬러필터층
130G,230G,330G... 그린 컬러필터층
130B,230B,330B... 블루 컬러필터층
150,250,350... 폴리머 분산 액정층
151,251,351... 폴리머 152,252,352... 액정
170,171,172,173,174,175,176,270,370,370'... 반사투과형 구조체
172a,173a,174a... 폴리머
172b... 백색 나노입자 173b... 나노와이어
174b... 액정
175a,176a... 투명기판 175b,176b... 돌기부
271,371,371'... 돌기부 272,372'... 이종매질층

Claims

서로 이격되게 배치되는 복수의 제1 및 제2 전극;
상기 제1 전극들과 제2 전극들 사이에 마련되는 것으로, 폴리머와 상기 폴리머 내에 분산된 액정들을 포함하는 폴리머 분산 액정(PDLC;polymer dispersed liquid crystal)층;
상기 제1 전극들 상에 마련되는 반사투과형 구조체(transreflective structure); 및
상기 제1 및 제2 전극들 중 어느 하나에 마련되는 컬러필터;를 구비하는 반사투과형 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전극들은 각각 하부 및 상부 기판 상에 형성되는 반사투과형 디스플레이 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 반사투과형 구조체는 상기 하부기판의 하면에 마련되거나 또는 상기 하부기판으로 사용되는 반사투과형 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반사투과형 구조체는 적어도 일면이 가공된 투명기판, 백색 나노입자들이 내부에 분산된 폴리머층, 나노와이어들이 내부에 분산된 폴리머층 또는 액정들이 내부에 분산된 폴리머층을 포함하는 반사투과형 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반사투과형 구조체는 투명 기판과 상기 투명기판의 하면에 형성되는 복수의 돌기부를 포함하는 반사투과형 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리머 분산 액정층은 블랙 염료(black dye)를 더 포함하는 반사투과형 디스플레이 장치.
서로 이격되게 배치되는 하부 및 상부 기판;
상기 하부기판의 상면에 형성되는 반사투과형 구조체;
상기 반사투과형 구조체의 상면에 형성되는 복수의 제1 전극;
상기 하부 및 상부기판 중 어느 하나에 형성되는 컬러필터;
상기 상부기판 상에 형성되는 복수의 제2 전극; 및
상기 제1 및 제2 전극들 사이에 마련되는 것으로, 폴리머와 상기 폴리머 내에 분산된 액정들을 포함하는 폴리머 분산 액정(PDLC)층;을 구비하는 반사투과형 디스플레이 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 반사투과형 구조체는 상기 제1 전극들의 하면에서 하부기판 쪽으로 돌출된 복수의 돌기부와, 상기 하부기판 상에서 상기 돌기부를 덮도록 형성되는 이종매질층을 포함하는 반사투과형 디스플레이 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 이종 매질층의 굴절률은 상기 돌기부의 굴절률보다 작은 반사투과형 디스플레이 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 폴리머 분산 액정층은 블랙 염료를 더 포함하는 반사투과형 디스플레이 장치.
서로 이격되게 배치되는 하부 및 상부 기판;
상기 하부기판의 상면에 형성되는 복수의 제1 전극;
상기 제1 전극들의 상면에 형성되는 반사투과형 구조체;
상기 하부 및 상부기판 중 어느 하나에 형성되는 컬러필터;
상기 상부기판 상에 형성되는 복수의 제2 전극; 및
상기 제1 및 제2 전극들 사이에 마련되는 것으로, 폴리머와 상기 폴리머 내에 분산된 액정들을 포함하는 폴리머 분산 액정(PDLC)층;을 구비하는 반사투과형 디스플레이 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 반사투과형 구조체는 상기 제1 전극들의 상면에서 상기 폴리머 분산 액정층 쪽으로 돌출된 복수의 돌기부를 포함하는 반사투과형 디스플레이 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 돌기부의 굴절률은 상기 폴리머 분산 액정층의 굴절률보다 작은 반사투과형 디스플레이 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 반사투과형 구조체는 상기 폴리머 분산 액정층의 하면에서 상기 제1 전극들 쪽으로 돌출된 복수의 돌기부와, 상기 제1 전극들 상에서 상기 돌기부를 덮도록 형성되는 이종매질층을 포함하는 반사투과형 디스플레이 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 이종 매질층의 굴절률은 상기 돌기부의 굴절률보다 작은 반사투과형 디스플레이 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 폴리머 분산 액정층은 블랙 염료를 더 포함하는 반사투과형 디스플레이 장치.