KR20150140000A - The LCD Light Modulation Apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an LCD light attenuation device and a smart mirror for a vehicle using the same, wherein the LCD light attenuation device is applied to a smart glass window, a light shutter for a camera, and a room mirror or side mirror of a vehicle. The LCD light attenuation device according to the present invention comprises: an LCD panel including one or more liquid crystal cells; and an electric power supply device for supplying an electrical field to the LCD panel. The liquid crystal cell includes: a liquid crystal layer restricted within a cell gap having a particular range; and two substrate layers facing each other based on the liquid crystal layer. The liquid crystal layer is filled with a mixture of: a nematic liquid crystal having a negative dielectric constant aeolotropy; a chiral material having a content of 60-99% of a maximum content c_(th), wherein a nematic liquid crystal phase induced while an electric field is not applied under the predetermined cell gap d may be included; and a dichromatic dye having an amount of penetrating or absorbing light by being rearranged with the nematic liquid crystal according to a supply of the electric filed. The substrate layer comprises: a vertical aligning layer for firstly arranging the nematic liquid crystal in a vertical direction of a plane of the substrate layer; and an electrode for generating an electrical field passing through the liquid crystal layer, and secondly arranging the nematic liquid crystal and dichromatic dye differently from the firstly arranged order.

Description

엘시디 광 감쇄장치{The LCD Light Modulation Apparatus}The LCD Light Modulation Apparatus < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 스마트 유리창과 카메라용 광 셔터 등에 사용되는 투과형 엘시디 광 감쇄 장치와 차량용 스마트 미러 등에 사용되는 반사형 엘시디 광 감쇄 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 창유리의 가시광 투과율을 전기적으로 조절하는 스마트 유리창에 적용되는 투과형 엘시디 광 감쇄 장치; 카메라 이미지센서에 입사되는 광량을 전기적으로 제어하는 광 셔터에 적용되는 투과형 엘시디 광 감쇄 장치; 그리고 야간 운전시에 후방에서 비추는 강한 빛으로부터 차량 운전자의 시력을 보호하고 눈부심을 방지하기 위하여 차량의 룸미러나 사이드미러에 적용되는 반사형 엘시디 광 감쇄 장치 및 이를 이용한 차량용 스마트 미러 등에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection-type LCD light attenuator for use in a smart window, a camera-use optical shutter and the like, and a smart mirror for a vehicle, and more particularly to a smart window glass for electrically controlling the visible light transmittance of a window glass A transmissive type LCD light attenuating device applied to the LCD; A transmission type LCD light attenuator applied to an optical shutter for electrically controlling an amount of light incident on a camera image sensor; And a reflective type LCD light attenuating device applied to a room mirror or a side mirror of a vehicle to protect the eyesight of a driver from a strong light projected from the rear at night and to prevent glare, and a smart mirror for a vehicle using the same.

최근에 에너지 절감이나 프라이버시 보호를 위해 건물의 유리창이나 차량의 유리에 광 투과율을 제어하는 특수 필름을 부착하고 있다. 이러한 특수 필름들은 일반적으로 광 투과율이 일정하게 유지되기 때문에 필요할 때에 인위적으로 그 광 투과율을 조절할 수 있는 스마트 유리창의 필요성이 부각되고 있다.Recently, a special film for controlling the light transmittance is attached to the glass of the building or the glass of the vehicle for energy saving and privacy protection. Since such special films generally maintain a constant light transmittance, there is a need for a smart window that can artificially control the light transmittance when necessary.

또한 스마트 폰 카메라가 1,000만 화소 이상으로 고해상도화됨에 따라서 각 화소의 크기가 상대적으로 작아지게 되었고, 작아진 화소의 노이즈(Noise)를 최소화하기 위해서 CMOS 이미지센서의 감도를 많이 개선해왔다. 그러나 이러한 고감도의 이미지센서는 밝은 환경 하에서는 너무 많은 광량이 입사되어 오히려 정상적인 감광의 한계를 초과하게 되는 문제가 있다. 따라서 고감도 이미지센서의 정상작동 범위 즉 Dynamic Range를 확대하기 위해서는 이미지센서에 입사되는 광량을 조절하여 줄 수 있는 광 셔터의 필요성이 부각되었다.In addition, as the smartphone camera becomes more high resolution with more than 10 million pixels, the size of each pixel becomes relatively small, and the sensitivity of the CMOS image sensor has been improved so as to minimize the noise of the reduced pixel. However, such a high-sensitivity image sensor has a problem in that too much light is incident under a bright environment, which exceeds the normal photosensitive limit. Therefore, in order to expand the normal operating range of the high-sensitivity image sensor, that is, the dynamic range, the need for an optical shutter capable of adjusting the amount of light incident on the image sensor has been highlighted.

이러한 문제들을 해결하기 위해서 투과형 LCD(Liquid Crystal Dispaly) 기술을 활용한 전기광학적인 광 셔터나 광 투과율 조절 방안이 제시되고 있다[특허문헌 1~12]. 화상인식장치에 광 셔터로 엘시디 셔터를 적용하는 기술들이 제안되었으나, 엘시디에 적용하는 편광판으로 인해서 셔터가 열린 상태의 광 투과율이 낮아지고 또 편광된 빛이 입사하는 경우에 편광판에 의하여 화질이 손상되는 단점이 있다[특허문헌 1, 2, 3, 5, 11]. 화상인식장치의 광학 시스템에 편광판을 적용한 엘시디를 이용하여 조리개의 크기나 모양을 전기적으로 조절하는 기술이 제안되었으나, 편광판을 적용함으로써 발생하는 광투과율의 손실과, 편광된 빛이 입사하는 경우에 편광판과의 강한 상호작용으로 인한 화상 변질, 엘시디의 반응속도 개선, 그리고 엘시디의 복수 개 픽셀들을 구동하기 위해 형성된 전극 패턴 부분의 광학적인 불균일성으로 인한 조리개 광 투과율 균일성 유지의 어려움 등의 문제점들로 인하여 실용화되지 않았다[특허문헌 7, 11].In order to solve these problems, electro-optical optical shutters and light transmittance control methods using a liquid crystal display (LCD) technique have been proposed (Patent Documents 1 to 12). There has been proposed a technique of applying an LCD shutter to an image recognition apparatus by using an optical shutter. However, due to the polarizing plate applied to LCD, the light transmittance in a state where the shutter is open is lowered, and when polarized light is incident, There are disadvantages [Patent Documents 1, 2, 3, 5, 11]. There has been proposed a technique of electrically adjusting the size or shape of a diaphragm by using an LCD having a polarizing plate applied to an optical system of an image recognition apparatus. However, there is a problem that a loss of light transmittance caused by applying a polarizing plate, Due to problems such as image alteration due to strong interaction with the liquid crystal layer, improvement of the reaction speed of the LCD, and difficulty in maintaining uniformity of the iris light transmittance due to optical nonuniformity of the electrode pattern portion formed for driving plural pixels of the LCD It has not been practically used [Patent Literatures 7 and 11].

일반적으로 반사형 광 감쇄 장치는 차량 운전자의 눈부심을 방지하는 스마트 미러에 적용되고 있다. 차량용 스마트 미러의 반사형 광 감쇄 장치는 주로 ECM(Electro chromic material) 기술로 구현되지만, 이 ECM 기술은 사용온도 범위 내에서의 반응속도가 수초에서 수십 초로 비교적 느린 편이기 때문에, 차량용 아웃사이드 스마트 미러 등에 적용하기에는 다소 미흡하다.Generally, a reflection type optical attenuator is applied to a smart mirror which prevents a driver's glare. Since the reflection type optical attenuator of a vehicle smart mirror is mainly implemented by ECM (Electrochromic material) technology, since the reaction speed in the use temperature range is relatively low, which is several seconds to several tens of seconds, And the like.

이에 반응속도를 개선하기 위하여, 반사형 엘시디로 구현된 반사형 광 감쇄 장치가 제안되었으며[특허문헌 13-16, 19], 주로 편광판을 포함한 반사형 엘시디를 이용하여 반사형 광 감쇄 장치를 구현한다[특허문헌 14, 19]. 그러나, 편광판을 포함하는 기존의 엘시디는 입사광의 편광 방향에 따라서 광 투과율이 다른 값을 갖게 되며 광 투과율이나 광 반사율이 낮아지기 때문에 최대 반사율이 35%이거나, 또는 최대 투과율 또는 최대 반사율이 44% 수준이다[특허문헌 14, 19]. 또한 유전율 이방성(dielectric anisotropy)이 양(positive)인 네마틱 액정(nematic liquid crystal, NLC)에 이색성 염료(dichroic dye)를 첨가하여 광 투과율을 조절하는 기술도 개시되었다[특허문헌 13]. 이 기술이 적용된 광 감쇄 장치는 전기장을 인가하지 않은 상태의 광 투과율이 전기장을 인가한 상태보다 낮기 때문에, 전기장이 인가되지 않을 때 광 투과율이 낮아져서 어두운 상태를 유지한다. 따라서, 이를 차량의 스마트 미러에 적용할 경우, 전기 공급이 차단되는 비상시 스마트 미러가 어둡기 때문에 운전자의 안전 운행에 방해가 되며, 결국 이는 자동차용 미러의 국제안전규정에 위배된다.In order to improve the reaction rate, a reflection type optical attenuator implemented by a reflection type LCD is proposed [Patent Documents 13-16, 19], and a reflection type optical attenuator is mainly implemented using a reflection type LCD including a polarizing plate [Patent Literatures 14 and 19]. However, existing LCDs including a polarizing plate have a different light transmittance depending on the polarization direction of incident light, and the light transmittance and the light reflectance are lowered, so that the maximum reflectance is 35% or the maximum transmittance or maximum reflectance is 44% [Patent Literatures 14 and 19]. Also disclosed is a technique of controlling the light transmittance by adding a dichroic dye to a nematic liquid crystal (NLC) having a positive dielectric anisotropy (Patent Document 13). The optical attenuator to which this technique is applied has a lower light transmittance when the electric field is not applied because the light transmittance in a state in which the electric field is not applied is lower than that in the state where the electric field is applied. Therefore, when applied to a smart mirror of a vehicle, the smart mirror is dark in an emergency in which electricity supply is interrupted, thereby interfering with the safety operation of the driver, which in turn violates the international safety regulations of the vehicle mirror.

US6,201,588, US6,239,778[특허문헌 15, 17]에서는 수직 배향층이 코팅된 두 장의 기판 사이에 유전율 이방성이 음(negative)인 네마틱 액정과 소량의 이색성 염료를 섞어서 액정 층을 형성하여 게스트-호스트 엘시디(guest-host LCD)를 만들어 투과형 광 감쇄 장치를 구현한다. 이는 전압이 인가된 상태에서의 콜레스테릭 상의 피치가 액정 셀 두께의 4배 이상으로 이색성 염료 분자가 기판 평면상에서 비등방적으로 배열되며, 편광된 빛이 입사되면 편광 방향에 따라서 투과율의 변화가 있게 된다. 이와 같이 콜레스테릭 상의 피치가 액정 셀 두께의 4배인 경우, 액정분자는 기판의 평면 상에서 최대 90도 트위스트된 구조를 갖고, 빛을 흡수하는 이색성 염료 분자도 액정분자들과 나란하게 배열되므로 기판의 평면 상에서 90도 트위스트된 구조를 갖는다. 즉, 거의 대부분의 이색성 염료 분자들이 180도 범위 내의 방위각 방향으로만 배열되기 때문에 액정분자에 나란한 편광방향을 가진 빛은 흡수가 잘 되지만, 액정분자에 수직인 편광방향을 가진 빛은 광 흡수가 되기 어렵다. 즉, 염료분자의 비등방적 배열은 같은 염료분자의 양을 사용하는 경우에 등방적으로 편광된 입사광의 흡수를 극대화할 수 없다. 따라서 상기한 방안들을 적용하면, 미러의 최소 반사율을 충분히 낮추기가 어려우며, 또한 주어진 셀 두께에서 전압을 인가하지 않은 상태에서 액정분자들이 안정적인 수직배열을 할 수 있는 콜레스테릭 상의 피치 값에 대한 기준이 결여되어 있다. 달리 말하면, 전압을 인가하지 않은 상태에서 주어진 평균 셀 두께 하에서 액정분자들이 안정적인 수직 배열을 유지하는 전제 하에 충분한 전압을 인가한 상태에서 광 흡수를 최대화할 수 있는 콜레스테릭 상의 피치 범위가 결정되지 않았다.In US Pat. No. 6,201,588 and US Pat. No. 6,239,778, a liquid crystal layer is formed by mixing a nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy and a small amount of a dichroic dye between two substrates coated with a vertical alignment layer A guest-host LCD is created to implement a transmissive optical attenuator. This is because the dichroism dye molecules are arranged anisotropically on the plane of the substrate with the pitch of the cholesteric phase being four times or more of the thickness of the liquid crystal cell in the state of voltage application and when the polarized light is incident, . When the pitch in the cholesteric phase is four times the thickness of the liquid crystal cell, the liquid crystal molecules have a structure twisted up to 90 degrees on the plane of the substrate and the dichroic dye molecules absorbing light are arranged in parallel with the liquid crystal molecules. Lt; RTI ID = 0.0 > 90 < / RTI > That is, since almost all of the dichroic dye molecules are arranged only in the azimuthal direction within the range of 180 degrees, the light having the polarization direction parallel to the liquid crystal molecules is absorbed well, but the light having the polarization direction perpendicular to the liquid crystal molecules has the light absorption . That is, the anisotropic arrangement of dye molecules can not maximize the absorption of isotropically polarized incident light when using the same amount of dye molecules. Therefore, it is difficult to sufficiently reduce the minimum reflectance of the mirror, and it is also possible to obtain a reference value for the pitch value on the cholesteric phase in which the liquid crystal molecules can be stably vertically aligned in a state where no voltage is applied at a given cell thickness . In other words, the range of the pitch on the cholesteric phase which can maximize the light absorption in a state where a sufficient voltage is applied under the assumption that the liquid crystal molecules maintain a stable vertical alignment under a given average cell thickness without voltage application is not determined .

US6,621,550[특허문헌 18]에서는 반사형 엘시디의 구조에서 유전율 이방성이 음인 네마틱 액정에 이색성 염료를 포함시키고 수직 배향된 셀에 주입하는 기술을 개시한다. 이색성 염료의 광 흡수율을 개선하기 위하여 액정층과 반사판 사이에 1/4파장 필름을 형성하여 빛이 외부에서 입사한 후 엘시디를 통과하고 반사판에서 반사되어 나갈 때 입사광의 편광 방향을 90도 회전시켜 다시 액정층을 통과하게 함으로써 이색성 염료에 의한 광 흡수율을 개선한다. 그러나 1/4 파장의 고분자 액정 필름을 셀 내에 형성시키기 위해서는 더욱 복잡한 공정이 요구되며, 입사광의 편광 방향에 따라서 광 흡수율이 일정하지 않은 단점이 있다.US 6,621,550 discloses a technique of incorporating a dichroic dye into a nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy in the structure of a reflection type LCD and injecting the dichroic dye into a vertically aligned cell. In order to improve the light absorptivity of the dichroic dye, a 1/4 wavelength film is formed between the liquid crystal layer and the reflector. When the light is incident from the outside, the light passes through the LCD and is reflected by the reflector, the polarization direction of the incident light is rotated 90 degrees And then passes through the liquid crystal layer again to improve the light absorption rate by the dichroic dye. However, in order to form a 1/4 wavelength polymer liquid crystal film in the cell, a more complicated process is required, and the light absorption rate is not constant depending on the polarization direction of the incident light.

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본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 광 흡수율이 입사되는 빛의 편광방향에 가능한 한 의존하지 않는 광 감쇄 장치를 제공하며; 다양한 환경 하에서도 안정적으로 광 흡수율을 최대화할 수 있는 엘시디 설계조건을 갖는 광 감쇄 장치를 제공하고; 또한 광 반사율 변화의 반응속도가 빠르며 전력소모가 적은 투과형 엘시디 광 감쇄 장치와 반사형 엘시디 광 감쇄 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides a light attenuator which does not depend as much on the polarization direction of incident light as possible. Providing an optical attenuator having an LCD design condition capable of stably maximizing a light absorption rate even under various environments; It is also an object of the present invention to provide a transmission type LCD light attenuating device and a reflection type LCD light attenuating device which have a fast reaction rate of light reflectance change and are low in power consumption.

또한, 본 발명은 상술한 반사형 엘시디 광 감쇄 장치를 이용한 차량용 스마트 미러를 제공하는데 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a smart mirror for a vehicle using the reflective LCD light attenuator described above.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description.

본 발명의 일 측면에 따른 투과형 엘시디 광 감쇄 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided a transmissive LCD optical attenuator,

하나 이상의 액정 셀을 포함한 투과형 엘시디 패널과, 상기 엘시디 패널에 전기장을 공급하는 전원공급장치를 포함하고, 상기 액정 셀은 일정한 셀갭의 범위를 유지하는 액정층과, 상기 액정층을 중심으로 대면하는 두 개의 기판층을 포함한 투과형 엘시디 광 감쇄 장치에 있어서,A liquid crystal display device comprising: a transmissive LCD panel including at least one liquid crystal cell; and a power supply device supplying an electric field to the LCD panel, wherein the liquid crystal cell has a liquid crystal layer maintaining a constant cell gap, In a transmission type LCD light attenuator including a substrate layer,

상기 액정층은 유전율 이방성이 음인 네마틱 액정과, 상기 네마틱 액정이 전기장이 인가되지 않은 상태에서 안정적인 수직배열을 이룰 수 있는 함량의 카이럴 물질과, 상기 전기장의 공급 여부에 따라 상기 네마틱 액정과 함께 재배열되어 빛을 투과 또는 흡수하는 이색성 염료의 혼합물로 충진되고; 상기 기판층은 각각 상기 네마틱 액정과 상기 이색성 염료가 상기 기판층 평면에 수직하는 제1배열로 배열되도록 하는 수직배향층과, 상기 액정층을 통과하는 전기장을 발생하여 상기 네마틱 액정과 이색성 염료가 상기 제1배열과는 다른 제2배열로 재배열되도록 하는 전극을 포함한 것을 특징으로 한다.Wherein the liquid crystal layer comprises a nematic liquid crystal having negative anisotropy of dielectric anisotropy, a chiral material having a stable vertical alignment in a state in which the nematic liquid crystal is not applied with an electric field, And is filled with a mixture of dichroic dyes that are rearranged and transmit or absorb light; Wherein the substrate layer comprises a vertical alignment layer in which the nematic liquid crystal and the dichroic dye are arranged in a first array perpendicular to the plane of the substrate layer, and an electric field passing through the liquid crystal layer, And an electrode for rearranging the sex dyes in a second arrangement different from the first arrangement.

본 발명의 다른 측면에 따른 반사형 엘시디 광 감쇄 장치는,According to another aspect of the present invention, there is provided a reflective type LCD light attenuator,

하나 이상의 액정셀을 포함한 반사형 엘시디 패널과, 상기 엘시디 패널에 전기장을 공급하는 전원공급장치를 포함하고, 상기 액정 셀은 일정한 셀갭의 범위를 유지하는 액정층과, 상기 액정층을 중심으로 대면하는 두 개의 기판층을 포함한 반사형 엘시디 광 감쇄 장치에 있어서,1. A liquid crystal display device comprising: a reflective LCD panel including at least one liquid crystal cell; and a power supply device for supplying an electric field to the LCD panel, wherein the liquid crystal cell has a liquid crystal layer maintaining a constant cell gap, In a reflective type LCD light attenuator including two substrate layers,

상기 액정층은 유전율 이방성이 음인 네마틱 액정과, 상기 네마틱 액정이 전기장이 인가되지 않은 상태에서 안정적인 수직배열을 이룰 수 있는 함량의 카이럴 물질과, 상기 전기장의 공급 여부에 따라 상기 네마틱 액정과 함께 재배열되어 빛을 투과 또는 흡수하는 이색성 염료의 혼합물로 충진되고; 상기 기판층은 각각 상기 네마틱 액정과 상기 이색성 염료가 상기 기판층 평면에 수직하는 제1배열로 배열되도록 하는 수직배향층과, 상기 액정층을 통과하는 전기장을 발생하여 상기 네마틱 액정과 이색성 염료가 상기 제1배열과는 다른 제2배열로 재배열되도록 하는 전극을 포함하고; 상기 기판층 하나의 전극은 투명하고 또 하나의 기판층은 전극과 반사층을 포함한 것을 특징으로 한다.Wherein the liquid crystal layer comprises a nematic liquid crystal having negative anisotropy of dielectric anisotropy, a chiral material having a stable vertical alignment in a state in which the nematic liquid crystal is not applied with an electric field, And is filled with a mixture of dichroic dyes that are rearranged and transmit or absorb light; Wherein the substrate layer comprises a vertical alignment layer in which the nematic liquid crystal and the dichroic dye are arranged in a first array perpendicular to the plane of the substrate layer, and an electric field passing through the liquid crystal layer, And an electrode for rearranging the sex dyes in a second arrangement different from the first arrangement; Wherein one electrode of the substrate layer is transparent and another substrate layer comprises an electrode and a reflective layer.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 스마트 미러는,According to another aspect of the present invention, there is provided a smart mirror for a vehicle,

하나 이상의 액정 셀과 하나의 광 반사층을 포함한 반사형 엘시디 패널과, 상기 반사형 엘시디 패널에 전기장을 공급하는 전원공급장치와, 주변의 밝기를 감지하는 입사광감지부와, 상기 입사광감지부에서 감지된 주변의 밝기에 따라 상기 전원공급장치를 제어하여 상기 엘시디 패널을 동작시키는 작동여부분석부를 포함하고;A reflection type LCD panel including at least one liquid crystal cell and a light reflection layer, a power supply unit for supplying an electric field to the reflection type LCD panel, an incident light detection unit for sensing the brightness of the surroundings, And an operation analysis unit operable to control the power supply unit according to brightness of the surroundings to operate the LCD panel;

상기 액정셀은 일정한 셀갭의 범위를 유지하는 액정층과, 상기 액정층을 중심으로 대면하는 두 개의 기판층을 포함한 차량용 스마트 미러에 있어서,Wherein the liquid crystal cell has a liquid crystal layer maintaining a constant cell gap and two substrate layers facing the liquid crystal layer,

상기 액정층은 유전율 이방성이 음인 네마틱 액정과, 상기 네마틱 액정이 전기장이 인가되지 않은 상태에서 안정적인 수직배열을 이룰 수 있는 함량의 카이럴 물질과, 상기 전기장의 공급 여부에 따라 상기 네마틱 액정과 함께 재배열되어 빛을 투과 또는 흡수하는 이색성 염료의 혼합물로 충진되고; 상기 기판층은 각각 상기 네마틱 액정과 이색성 염료가 상기 기판층 평면에 수직하는 제1배열로 배열되도록 하는 수직배향층과, 상기 액정층을 통과하는 전기장을 발생하여 상기 네마틱 액정과 이색성 염료가 상기 제1배열과는 다른 제2배열로 재배열되도록 하는 전극을 포함한 것을 특징으로 한다.Wherein the liquid crystal layer comprises a nematic liquid crystal having negative anisotropy of dielectric anisotropy, a chiral material having a stable vertical alignment in a state in which the nematic liquid crystal is not applied with an electric field, And is filled with a mixture of dichroic dyes that are rearranged and transmit or absorb light; Wherein the substrate layer comprises a vertical alignment layer in which the nematic liquid crystal and the dichroic dye are arranged in a first array perpendicular to the plane of the substrate layer, and an electric field passing through the liquid crystal layer to generate the nematic liquid crystal and the dichroic And an electrode for rearranging the dye in a second arrangement different from the first arrangement.

전술한 것 외의 다른 기술적인 측면이나 특징 및 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other technical aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

이상에서 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. The present invention has the following effects.

첫째, 편광판을 사용하지 않는 투과형 또는 반사형 엘시디 패널로 각각 광 투과율이나 광 반사율을 조절할 수 있는 광 감쇄 장치를 구성할 수 있다.First, a light-attenuating device capable of adjusting the light transmittance and the light reflectance can be constituted by a transmissive or reflective LCD panel which does not use a polarizing plate.

둘째, 편광된 빛이나 편광되지 않은 빛 모두를 균일하고 최대한 조절할 수 있는 광 감쇄 장치를 구성할 수 있다.Second, an optical attenuator capable of uniformly and fully controlling both polarized light and unpolarized light can be constructed.

셋째, 엘시디 패널의 전력 소모가 적기 때문에 에너지 절감형의 광 감쇄 장치를 구성할 수 있다.Third, since the power consumption of the LCD panel is small, an energy saving type optical attenuator can be constructed.

넷째, 엘시디의 빠른 반응속도와 중간 계조를 이용하여 주위의 밝기 변화에 따라서 광 투과율이나 광 반사율을 임의의 반응속도로 조절할 수 있다.Fourth, the light transmittance and the light reflectance can be adjusted to an arbitrary reaction rate according to the change in ambient brightness using the quick reaction rate and the halftone of the LCD.

다섯째, 전력 공급이 차단되어도 광 감쇄 장치의 광 투과율이나 광 반사율이 높은 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.Fifth, even when the power supply is cut off, the optical attenuator can stably maintain a high light transmittance and a high light reflectance.

여섯째, 사용하는 이색성 염료의 특성에 따라서 가시광선대와 적외선의 파장 영역에서 광 투과율이나 광 반사율을 조절할 수 있는 영역을 임의적으로 선택할 수 있다.Sixth, depending on the characteristics of the dichroic dye to be used, it is possible to arbitrarily select a region capable of controlling the light transmittance and the light reflectance in the wavelength region of the visible light ray and the infrared ray.

일곱째, 엘시디 기판으로 평탄하거나 곡면 상태의 유리나 플라스틱을 사용할 수 있다.Seventh, a flat or curved glass or plastic can be used as the LCD substrate.

도 1은 본 발명의 하나의 예에 따른, 전압을 인가하지 않은 상태의 VATN(Vertically Aligned Twisted Nematic) G-H(Guest-Host) 엘시디 패널로 이루어진 투과형 엘시디 광 감쇄 장치의 구조도다.
도 2는 본 발명의 하나의 예에 따른, 액정층에 충분한 전압을 인가한 상태의 VATN G-H 엘시디 패널로 이루어진 투과형 엘시디 광 감쇄 장치의 구조도다.
도 3은 평균 인가 전압에 따른 Normally White Mode VATN G-H 엘시디 패널의 가시광 투과율 변화도다.
도 4는 Normally White Mode VATN G-H 엘시디 패널에 전압을 10V, 10ms의 싱글펄스로 인가한 경우의 광 투과율 변화 속도 그래프이다.
도 5는 Normally White Mode VATN G-H 엘시디의 액정에 포함된 카이럴 물질의 함량을 조절하여 HTP(Helical Twisting Power)를 변화시킨 엘시디 광 감쇄 장치의 전압을 인가하지 않은 경우와 충분한 전압을 인가한 경우의 가시광 투과율의 변화도다.
1 is a view illustrating a structure of a transmissive LCD light attenuator including a vertically aligned twisted nematic (VATN) GH (Guest-Host) LCD panel in a state in which no voltage is applied, according to an example of the present invention.
FIG. 2 is a structure of a transmission type LCD light attenuator composed of a VATN GH LCD panel with a sufficient voltage applied to a liquid crystal layer, according to one example of the present invention. FIG.
3 is a graph showing a change in the visible light transmittance of a Normally White Mode VATN GH LCD panel according to an average applied voltage.
FIG. 4 is a graph of the rate of change of light transmittance when a voltage is applied to a Normally White Mode VATN GH LCD panel by a single pulse of 10 V and 10 ms.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the case where the voltage of the LCD device in which the helical twisting power (HTP) is changed and the voltage of the LCD device in which the voltage of the LCD device is not applied is adjusted by adjusting the content of the chiral material contained in the liquid crystal of the Normally White Mode VATN GH LCD It is also a change in visible light transmittance.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명의 한 실시 예에 따른 엘시디 광 감쇄 장치 및 이를 이용한 차량용 스마트 미러를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, an LCD optical attenuator according to an embodiment of the present invention and a smart mirror for a vehicle using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1과 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 투과형 엘시디 광 감쇄 장치를 도시한 구조도로서, 도 1은 전원이 공급되지 않는 상태를 도시하고, 도 2는 전원이 공급되는 상태를 도시한다.1 and 2 show a structure of a transmission type LCD optical attenuator according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state in which no power is supplied, and FIG. 2 shows a state in which power is supplied.

본 발명에 따른 엘시디 광 감쇄 장치는, 적어도 하나 이상의 액정셀(100)로 이루어진 게스트-호스트 엘시디 패널과, 상기 엘시디 패널의 각 액정셀(100)에 전기장을 공급하는 전원공급부(200)로 이루어진다. 액정셀(100)은 액정층(110)과, 상기 액정층(110)의 양 면에 마주보게 적층된 2개의 기판층(120, 130)으로 이루어진다.The LCD optical attenuator according to the present invention comprises a guest-host LCD panel including at least one liquid crystal cell 100 and a power supply unit 200 for supplying an electric field to each liquid crystal cell 100 of the LCD panel. The liquid crystal cell 100 includes a liquid crystal layer 110 and two substrate layers 120 and 130 stacked on both sides of the liquid crystal layer 110. [

액정층(110)은 두 기판층(120, 130)의 사이 간격을 일정한 범위 내로 유지하기 위한 스페이서(111)를 포함하고, 전기장의 세기에 따라 재배열이 가능하고 투명하며 유전율 이방성(dielectric anisotropy)이 음(negative)인 네마틱 액정(nematic liquid crystal)(112)과, 상기 네마틱 액정(112)과 혼합되어 일정한 파장대의 빛을 흡수하는 양의 이색성 염료(positive dichroic dye)(113)와, 상기 네마틱 액정(112)이 트위스트 구조를 갖도록 하는 카이럴 물질(chiral material)(114)의 혼합물로 충진된다. 또한, 이 액정층(110)은 실런트(115)에 의해 밀봉된다. 여기서, 양의 이색성이라 함은 염료 분자의 장축 방향으로 파동하는 빛을 주로 흡수하는 특성을 말한다. 각각의 기판층(120, 130)은 외부로부터 무반사층(121, 131)과, 투명기판(122, 132)과, 투명전극층(123, 133)과, 투명보호층(124, 134)과, 액정배향층(125, 135)이 적층되며, 두 액정배향층(125, 135) 사이에 액정층(110)이 형성된다. 무반사층(121, 131)은 엘시디 패널의 최외곽에 위치하며,투명기판(122, 132)과 공기 또는 다른 광학 부품과의 경계면에서 입사하는 빛이나 투과하는The liquid crystal layer 110 includes spacers 111 for maintaining the spacing between the two substrate layers 120 and 130 within a predetermined range and can be rearranged according to the intensity of the electric field and is transparent and dielectric anisotropy. A negative nematic liquid crystal 112 and a positive dichroic dye 113 which is mixed with the nematic liquid crystal 112 and absorbs light of a certain wavelength band, And a chiral material 114 that causes the nematic liquid crystals 112 to have a twisted structure. In addition, the liquid crystal layer 110 is sealed by the sealant 115. Here, positive dichroism refers to a property of mainly absorbing light that oscillates in the longitudinal direction of a dye molecule. Each of the substrate layers 120 and 130 is made up of an antireflection layer 121 and 131, transparent substrates 122 and 132, transparent electrode layers 123 and 133, transparent protective layers 124 and 134, The alignment layers 125 and 135 are laminated and a liquid crystal layer 110 is formed between the two liquid crystal alignment layers 125 and 135. The nonreflective layers 121 and 131 are located at the outermost portions of the LCD panel and include light incident on the interface between the transparent substrates 122 and 132 and air or other optical components,

빛의 반사율을 최소화하는 기능을 하며, 일반적으로 가시광선대에서 1% 이하의 반사율을 갖게 설계된다. 투명기판(122, 132)은 유리나 플라스틱 재질로서, 평면이나 곡면 형태로 이루어진다. 잘 휘어지는 플라스틱 재질의 기판의 경우, 유리나 고형 플라스틱에 부착하여 평탄도나 곡면성을 일정하게 유지할 수도 있다. 투명전극층(123, 133)은 일반적으로 300nm 이하 두께의 ITO(indium tin oxide) 박막으로 이루어지며, 투명기판(122, 132) 상에 1500Å 정도의 두께로 코팅하여 제조할 수도 있고, 메탈을 100nm 이하로 아주 얇게 코팅하여 사용할 수도 있다. 그러나, 메탈을 코팅하여 사용할 경우 광 투과율 손실이 커지는 문제점이 있다. 투명보호층(124, 134)은 질화실리콘 박막 또는 산화실리콘 박막으로서, 투명기판(122, 132)이나 투명전극층(123, 133)으로부터 액정층(110)으로 유입되는 여러 가지 불순물들을 차단한다.It has the function of minimizing the reflectance of light, and is generally designed to have a reflectance of 1% or less on the visible light line. The transparent substrates 122 and 132 are made of glass or plastic and have a flat or curved shape. In the case of a well-bent plastic substrate, it may be attached to glass or solid plastic to maintain a flatness or curvature constant. The transparent electrode layers 123 and 133 are generally formed of an ITO (indium tin oxide) thin film having a thickness of 300 nm or less. The transparent electrode layers 123 and 133 may be formed by coating the transparent electrodes 122 and 132 to a thickness of about 1500 Å, It can also be used as a very thin coating. However, there is a problem that the loss of light transmittance increases when the metal is coated and used. The transparent protective layers 124 and 134 are silicon nitride thin films or silicon oxide thin films and block various impurities introduced into the liquid crystal layer 110 from the transparent substrates 122 and 132 and the transparent electrode layers 123 and 133.

액정배향층(125, 135)은 액정층(110)의 네마틱 액정 분자(112)가 기판층 평면에 수직하는 방향으로 배열되도록 한다. 일반적으로 액정 분자를 기판에 대하여 80도에서 90도의 각도로 배열시킨다. 이러한 기능의 수직 배향제로는 주로 사일레인 계면활성제(silane surfactant)를 사용하며, 약간 기울어진 수직 배향(tilted homeotropic alignment)이 필요한 경우에는 부드러운 천으로 러빙(rubbing) 해준다. 스페이서(111)는 두 기판층(120, 130) 사이의 간격을 일정한 범위 내로 유지하는 수단으로 사용하며, 두 기판층(120, 130)이 곡면 형태로 구부러지더라도 액정층(110)의 두께 즉, 셀갭(cell gap)(d)를 일정한 범위 내로 유지시킨다. 스페이서(111)는 일반적으로 구형의 진사구나 둥근 막대형의 마이크로 펄을 산포하여 구성하는 방법과, 기판층(120, 130)에 폴리이미드(PI: poly-imide) 등을 이용한 격벽이나 기둥을 형성하는 방법으로 형성할 수 있다.The liquid crystal alignment layers 125 and 135 allow the nematic liquid crystal molecules 112 of the liquid crystal layer 110 to be arranged in a direction perpendicular to the substrate layer plane. Generally, the liquid crystal molecules are arranged at an angle of 80 to 90 degrees with respect to the substrate. A silane surfactant is mainly used as a vertical alignment agent for such a function, and rubbing is performed with a soft cloth when tilted homeotropic alignment is required. The spacers 111 are used as means for maintaining the gap between the two substrate layers 120 and 130 within a certain range and even if the two substrate layers 120 and 130 are curved in a curved shape, , And the cell gap (d) within a certain range. The spacer 111 may be formed by dispersing a micro-pearl in a generally spherical shape or a round bar shape and a method of forming a partition or a column using polyimide (PI) on the substrate layers 120 and 130 And the like.

액정층(110)은 스페이서(111)에 의해 셀갭 d를 일정한 범위 이내로 유지하며 네마틱 액정(112)과, 이색성 염료(113)와, 카이럴 물질(114)의 혼합물로 충진된다. 액정층(110)의 셀갭(d)은 수㎛ ~ 수십㎛이며, VATN(Vertically Aligned Twisted Nematic) 모드로 형성된다. 액정배향층(125, 135)에 의해 액정 분자(112)는 기판 평면을 기준으로 80도 내지 90도 방향으로 수직 배열된다. 이러한 수직 배향 상태는 액정 분자 간의 상호작용으로 셀 안쪽까지 확대되어, 전 액정층(110)에 걸쳐서 유도된 네마틱 상(induced nematic phase)을 갖게 된다. G. W. Gray and D. G. McDonnell(Mol. Cryst. Liq. Cryst., 37, 189, 1976년)에 의하면, 외부의 영향을 전혀 받지 않는 벌크 상태의 네마틱 액정에 카이럴 물질(114)을 소량 첨가하면 [수학식 1]의 관계를 갖고 액정 분자가 비틀린(twisted) 배열을 이루게 되어 콜레스테릭 상(cholesteric phase)을 갖게 된다. 대표적인 카이럴 물질은 일반적인 콜레스테릭 액정물질과 Merck사에서 상품화한 C15, CB15, S811, R811, S1011, R1011등이 있다.The liquid crystal layer 110 is filled with a mixture of the nematic liquid crystal 112, the dichroic dye 113, and the chiral material 114 while keeping the cell gap d within a certain range by the spacer 111. [ The cell gap d of the liquid crystal layer 110 is several μm to several tens of μm and is formed in a VATN (Vertically Aligned Twisted Nematic) mode. The liquid crystal molecules 112 are vertically arranged in the direction of 80 degrees to 90 degrees with respect to the plane of the substrate by the liquid crystal alignment layers 125 and 135. [ This vertical alignment state is enlarged to the inside of the cell due to the interaction between the liquid crystal molecules, resulting in an induced nematic phase induced across the entire liquid crystal layer 110. According to GW Gray and DG McDonnell (Mol. Cryst. Liq. Cryst., 37, 189, 1976), when a small amount of chiral material 114 is added to a nematic liquid crystal in a bulk state, The liquid crystal molecules have a twisted arrangement and have a cholesteric phase. Typical chiral materials include conventional cholesteric liquid crystal materials and C15, CB15, S811, R811, S1011 and R1011 commercialized by Merck.

Figure pat00001
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Figure pat00002
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상기 [수학식 1]에서 HTP(Helical Twisting Power)는 단위 카이럴 물질 함량 당 액정분자들이 뒤틀린 구조로 배열되도록 하는 힘이며, c는 액정 대비 카이럴 물질의 무게함량(weight Percentage)이며, P 0는 외부의 영향을 받지 않는 벌크 상태에서의 콜레스테릭 피치의 ㎛ 단위 값이다. HTP는 주어진 액정 물질과 카이럴 물질과의 상관관계에 따라 다르며 실험적으로 결정되는 비례상수이며, 카이럴 물질의 함량이 수% 이내로 적은 양일 경우에는 아주 우수한 선형 상관관계(linear correlation)를 보여준다. 상기 [수학식 2]에서 THTP(Total Helical Twisting Power)는 HTP에 카이럴 물질 함량 c를 곱한 값으로서, 카이럴 물질이 임의의 양 c만큼 함유된 네마틱 액정이 트위스트 구조를 갖도록 하는 힘을 의미하며 콜레스테릭 액정의 피치 P 0에 반비례한다. 즉 외부의 영향을 받지 않는 벌크 상태의 네마틱 액정에 카이럴 물질의 함량을 증가시키면 점점 더 트위스트된 상태를 갖게 되며 따라서 콜레스테릭 구조의 피치는 점차 작아지게 된다. 콜레스테릭 상은 나선형 구조로서, 그 피치(pitch) P 0 는 카이럴 물질 무게함량의 역수에 비례하므로 비교적 정확하게 조절이 가능하다. 상기 피치 P 0 는 액정이 벌크 상태로 외부로부터 아무런 영향을 받지 않을 때 콜레스테릭 상의 피치이며, 본 발명에서와 같은 얇은 박막 상태의 액정 셀 내에서는 액정배향층의 영향을 강하게 받는다. 즉, 본 발명에서와 같이 수직 배향된 얇은 셀 내에서는 액정배향층의 수직 배향력이 THTP보다 강하게 작용하여 콜레스테릭 상의 나선형 구조를 유도된 네마틱 상(induced nematic phase)으로 변형시킨다. 즉 주어진 액정층의 셀갭이 d인 조건하에서 콜레스테릭 상의 피치 P 0 가 큰 값을 가질수록 또는 THTP가 작을수록, 유도된 네마틱 상이 잘 형성된다. 주어진 액정의 셀갭 d 조건에서 카이럴 물질의 함량 c를 점차 증가시키면 THTP가 증가하게 되고 수직 배향력에 의한 유도된 네마틱 상은 점차 불안정하게 되며, 임계값 THTPth 값에서는 액정의 수직 배향력과 카이럴 물질 함량 cth 에 의한 트위스팅 파워 THTPth 가 비슷하게 되며, 결과적으로 임계값 THTPth 값 이상의 카이럴 물질 함량(c > cth)이 포함되면 유도된 네마틱 상이 콜레스테릭 상으로 변형 또는 상 전이(Phase Transition)가 된다.In Equation (1), HTP (helical twisting power) is a force for arranging the liquid crystal molecules in a twisted structure per unit chiral substance content, c is a weight percentage of the chiral substance of the liquid crystal contrast, P 0 Is a unit value of a cholesteric pitch in a bulk state that is not influenced by the outside. HTP is an experimentally determined proportional constant that depends on the correlation between the given liquid crystal material and the chiral material and shows a very good linear correlation when the content of the chiral material is as small as several percent or less. THTP (Total Helical Twisting Power) is a value obtained by multiplying HTP by a chiral substance content c, and means a force for causing a nematic liquid crystal having an arbitrary amount c of a chiral substance to have a twisted structure And is inversely proportional to the pitch P 0 of the cholesteric liquid crystals. That is, when the content of the chiral substance is increased in the nematic liquid crystal in a bulk state which is not influenced by the outside, it becomes more and more twisted and the pitch of the cholesteric structure gradually becomes smaller. The cholesteric phase is a spiral structure whose pitch P 0 is proportional to the reciprocal of the chiral material weight content and thus can be adjusted relatively precisely. The pitch P 0 is a pitch in a cholesteric phase when the liquid crystal is not affected by the outside in a bulk state, and is strongly influenced by the liquid crystal alignment layer in the thin film thin film liquid crystal cell as in the present invention. That is, in a thin cell that is vertically aligned as in the present invention, the vertical orientation force of the liquid crystal alignment layer is stronger than THTP, and the helical structure of cholesteric phase is transformed into an induced nematic phase. That is, under the condition that the cell gap of a given liquid crystal layer is d, the larger the pitch P 0 on the cholesteric phase or the smaller the THTP, the better the induced nematic phase is formed. When the content c of the chiral substance is gradually increased at a given cell gap d of the liquid crystal, the THTP increases and the induced nematic phase due to the vertical orientation becomes gradually unstable. At the threshold THTP th value, The twisting power THTP th by the substance content c th becomes similar, and if the chiral substance content (c> c th ) of the THTP th value or more is included, the induced nematic phase is transformed into cholesteric phase or phase It becomes a phase transition.

단순히 박막 상태의 수직 배향력에 의해 콜레스테릭 상이 유도된 네마틱 상을 갖는 한계는 액정 자체의 물리적인 특성과 셀갭에 크게 의존한다. P. R. Gerber, Z. (Naturforsch., 36A, 718, 1981년)는 ( P 0 / d) = 0.98로 보고하였고, 본 발명의 발명자인 Jong cheon Lee(KENT STATE UNIVERSITY Ph.D. Thesis, 1990년)은 (d / P 0 ) = 0.74로 보고하였다. 상기한 문헌에서는 공통적으로, 180도 뒤틀린 콜레스테릭 액정 상 또는 d = P 0 /2 두께의 콜레스테릭 액정 상이 수직 배향된 기판 사이에 위치하면 유도된 네마틱 액정 상으로 안정적으로 존재함을 의미한다. 본 발명에서는 네마틱 액정의 콜레스테릭 상에서의 피치 Po가 2d 보다는 작은 값을 갖도록 카이럴 물질(114)의 함량을 혼합하여, 충분한 외부 전압을 인가하는 경우에 네마틱 액정 분자들이 양 기판 사이에서 약 180도 이상 뒤틀린 나선형 구조를 갖도록 한다.The limit of the nematic phase in which the cholesteric phase is induced by merely the vertical orientation force in the thin film state largely depends on the physical characteristics of the liquid crystal itself and the cell gap. PR Gerber, Z. (Naturforsch., 36A, 718, 1981) reported that ( P 0 / d) = 0.98 and Jong cheon Lee (KENT STATE UNIVERSITY Ph.D. Thesis, 1990) (D / P 0 ) = 0.74. Wherein a document in common, the 180 ° twisted cholesteric liquid crystal phase or d = P 0/2 means that the cholesteric liquid crystal phase of stably present in the nematic liquid crystal induced when positioned between a vertically oriented substrate having a thickness of do. In the present invention, when the content of the chiral material 114 is mixed so that the pitch Po on the cholesteric phase of the nematic liquid crystal has a value smaller than 2d, and when a sufficient external voltage is applied, the nematic liquid crystal molecules Have a helical structure that is warped about 180 degrees or more.

이색성 염료(113)는 네마틱 액정 분자와 유사한 장방형의 모양을 가지며 네마틱 액정 분자와 이색성 염료 분자는 상호 잘 섞인다. 대표적인 이색성 염료로는 미쓰이 케미컬(Mitsui Chemical) 사에서 상품화한 azo base dye G165, G205, G232, G239, SI-486, Si-426, M-137, S-428, anthraquinone dye 등이 있다. 이색성 염료 분자들은 가시광선 대의 특정한 파장대에서의 광을 강하게 흡수하여 특정한 색상을 표시한다. 따라서, 여러 색상을 표시하는 이색성 염료들을 혼합하면 가시광선대에서의 빛을 비교적 고르게 흡수하는 검은 색의 염료 혼합체를 만들 수 있다.The dichroic dye (113) has a rectangular shape similar to a nematic liquid crystal molecule, and the nematic liquid crystal molecules and the dichroic dye molecules are well mixed with each other. Representative dichroic dyes include the azo base dye G165, G205, G232, G239, SI-486, Si-426, M-137, S-428 and anthraquinone dye commercialized by Mitsui Chemical. Dichroic dye molecules strongly absorb light at a specific wavelength band of the visible light band and display a specific color. Thus, mixing dichroic dyes that display multiple colors can produce a black dye mixture that absorbs light from the visible light line relatively evenly.

일반적으로, 본 발명의 액정층은 유전율 이방성이 음인 네마틱 액정 90% ~ 99.8%, 양의 이색성 염료 0.1% ~ 5%, 그리고 카이랄 물질 함량을 0.6cth < c < 0.99cth 이내로 혼합하여 구성한다. 이 액정층을 구성하는 네마틱 액정과 이색성 염료와 카이럴 물질의 혼합체는 외부로부터 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 액정배향층에 의해 네마틱 상을 가지며, 외부로부터 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 콜레스테릭 상을 갖는다.In general, the liquid crystal layer of the present invention is mixed with a negative dielectric anisotropy nematic liquid crystal 90% ~ 99.8%, 0.1% ~ 5% of the amount of the dichroic dye, and a chiral material content within 0.6c th <c <0.99c th . The nematic liquid crystal composing the liquid crystal layer, the mixture of the dichroic dye and the chiral material has a nematic phase by the liquid crystal alignment layer in the state where no electric field is applied from the outside, and when the electric field is not applied from the outside, And has a steric image.

실런트(115)는 액정층(110)에 충진된 액정 혼합물을 외부 공기나 불순물로부터 보호하며 액정층(110)의 영역을 한정시킨다. 전원공급부(200)는 두 기판층(120, 130)의 투명전극층(123, 133) 사이에 연결된 전원(210)과, 전원(210)과 투명전극층(123, 133) 사이에 위치하는 스위치(220)를 포함한다.The sealant 115 protects the liquid crystal mixture filled in the liquid crystal layer 110 from external air or impurities and defines a region of the liquid crystal layer 110. The power supply unit 200 includes a power source 210 connected between the transparent electrode layers 123 and 133 of the two substrate layers 120 and 130 and a switch 220 located between the power source 210 and the transparent electrode layers 123 and 133 ).

도 1을 참조하며, 전압공급부의 스위치를 오픈(open)하여 엘시디 패널에 전원이 인가되지 않은 상태에서 본 발명에 따른 엘시디 광 감쇄장치의 동작을 설명한다. 전원공급부(200)로부터 엘시디 패널에 전원이 공급되지 않으면, 액정배향층(125, 135)에 의해 네마틱 액정 분자가 수직 배향되는바, 기판 평면과 수직인 방향으로 배열되고 이색성 염료 분자 또한 기판 평면과 수직인 방향으로 배열된다. 이 상태에서, 입사광(Oin)은 액정층의 양의 이색성 염료 분자의 장축과 나란하게 진행하므로, 빛의 진동 방향이 염료 분자의 장축과 직교하므로 광 흡수가 최소화되어 액정층을 투과하여 출사되는 광(Oout)은 최대치가 되므로 밝은 상태가 된다. 실험에 의하면 이 발명에 따른 엘시디 광 감쇄 장치의 최대 광 투과율은 50 ~ 90 % 에 이른다.Referring to FIG. 1, the operation of the LCD light-attenuating device according to the present invention in a state where power is not applied to the LCD panel by opening a switch of a voltage supply unit will be described. When power is not supplied from the power supply unit 200 to the LCD panel, nematic liquid crystal molecules are vertically aligned by the liquid crystal orientation layers 125 and 135, and are aligned in a direction perpendicular to the substrate plane, Are arranged in a direction perpendicular to the plane. In this state, the incident light Oin proceeds in parallel with the long axis of the positive dichroic dye molecules in the liquid crystal layer, so that the light oscillation direction is orthogonal to the long axis of the dye molecules, so that the light absorption is minimized and transmitted through the liquid crystal layer The light Oout becomes a maximum value and therefore becomes a bright state. According to the experiment, the maximum light transmittance of the LCD light attenuator according to the present invention reaches 50 to 90%.

도 2를 참조하며, 전압공급부의 스위치를 온(on)하여 엘시디 패널에 전원을 인가하는 상태에서 본 발명에 따른 투과형 엘시디 광 감쇄 장치의 동작을 설명한다.Referring to FIG. 2, the operation of the transmission type LCD light attenuator according to the present invention will be described in a state in which the switch of the voltage supply unit is turned on to apply power to the LCD panel.

두 기판층(120, 130)의 투명전극층(123, 133) 사이에 임계 전압 이상의 충분한 전위차를 인가하면, 액정층(110)에 전기장이 형성된다. 그러면, 음의 유전율 이방성을 가진 네마틱 액정 분자들은 기판 평면과 평행한 방향으로 재배열된다.An electric field is formed in the liquid crystal layer 110 when a sufficient potential difference equal to or greater than the threshold voltage is applied between the transparent electrode layers 123 and 133 of the two substrate layers 120 and 130. Then, the nematic liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy are rearranged in a direction parallel to the substrate plane.

네마틱 액정 분자의 콜레스테릭 상에서의 피치 P 0 가 2d가 되도록 특정한 양의 카이랄 물질(114)을 네마틱 액정에 섞은 특정한 경우를 예로 설명하자면, 네마틱 액정 분자들은 양 기판층 사이에서 약 180도 뒤틀린 나선형 배열을 갖는다. 즉, 일 기판층에 근접한 액정 분자들은 기판 평면에 평행하면서 기판의 상하방향과 평행하게 배열되고, 반대쪽 기판층에 근접할수록 나선형으로 트위스트되어 액정층의 중심부에 위치한 액정 분자들은 기판 평면에 평행하면서 90도 회전하여 기판의 상하방향과 수직하게 배열되며, 반대쪽 기판층에 근접한 액정 분자들은 180도 회전하여 기판의 상하방향과 다시 수평하게 배열된다. 즉, 네마틱 액정 분자(112)들은 전 액정층(110)에 걸쳐서 콜레스테릭 상의 1/2 피치에 해당하는 180도 회전된 나선형 구조로 배열되고, 양의 이색성 염료 분자(113)들은 이 네마틱 액정 분자(112)와 나란하게 배열하므로, 장방형의 네마틱 액정 분자와 양의 이색성 염료 분자들은 그 머리와 꼬리 부분의 대칭성에 의해 기판과 나란한 평면상에서 360도 전 방위각에서 균일하게 배열된다. 따라서 입사광(Oin)의 편광 방향과 관계없이 균일한 세기로 투과된다. 또한, 입사광(Oin)은 양의 이색성 염료 분자와 직교하는 방향으로 진행하므로 광 흡수율이 극대값을 갖게 되고 투과광(Oout)은 극소값을 갖게 된다.The pitch P 0 of the nematic liquid crystal molecules on the cholesteric phase Describing as a specific case of mixing a specific amount of chiral material 114 into a nematic liquid crystal such that the specific amount of chiral material 114 is 2d, the nematic liquid crystal molecules have a helical arrangement warped about 180 degrees between both substrate layers. That is, the liquid crystal molecules adjacent to one substrate layer are arranged in parallel to the substrate plane and parallel to the vertical direction of the substrate. Twisted in a helical shape toward the opposite substrate layer, liquid crystal molecules located at the center of the liquid crystal layer are parallel And the liquid crystal molecules adjacent to the opposite substrate layer are rotated 180 degrees so as to be aligned horizontally with the vertical direction of the substrate. That is, the nematic liquid crystal molecules 112 are arranged in a 180-degree helical structure corresponding to a half pitch of the cholesteric phase over the entire liquid crystal layer 110, and the positive dichroic dye molecules 113 are arranged in a Since the nematic liquid crystal molecules 112 are arranged in parallel with the nematic liquid crystal molecules 112, the rectangular nematic liquid crystal molecules and the positive dichroic dye molecules are uniformly arranged at an azimuth angle of 360 degrees on the plane parallel to the substrate due to the symmetry of the head and tail portions . Therefore, the light is transmitted at a uniform intensity irrespective of the polarization direction of the incident light Oin. In addition, the incident light Oin proceeds in a direction orthogonal to the positive dichroic dye molecules, so that the light absorption rate has a maximum value and the transmitted light Oout has a minimum value.

이때, 액정층에 충분한 세기의 전기장이 인가되어 네마틱 액정과 이색성 염료가 콜레스테릭 상을 가지면, 빛의 편광 여부에 관계없이 전 방위각의 빛이 균일하게 흡수됨으로써, 균일한 투과율을 갖는다.At this time, if a nematic liquid crystal and a dichroic dye have a cholesteric phase by applying an electric field of a sufficient intensity to the liquid crystal layer, the light of all the azimuthal angles is uniformly absorbed regardless of whether the light is polarized or not, thereby having a uniform transmittance.

본 발명에 따른 반사형 광 감쇄 장치는 도 2에서 두 기판층(120, 130)의 투명전극층(123)과 반사전극층(133)으로 구성되며, 상기한 투과형 광 감쇄 장치에서 단지 투명전극층(133)이 반사전극층(133)으로 대체 구성되는 차이를 갖으며, 나머지 부분은 상기한 투과형 광 감쇄 장치에서의 역할 및 기능과 동일하다. 즉 입사광(Oin)은 액정층(110)을 지나 반사전극층(133)에서 반사되어 다시 액정층(110)을 지나 입사한 방향으로 반사된다.The reflection type optical attenuator according to the present invention is composed of a transparent electrode layer 123 and a reflective electrode layer 133 of two substrate layers 120 and 130 in FIG. 2. In the transmission type optical attenuator, only the transparent electrode layer 133, And the remaining part has the same role and function as that of the above-mentioned transmission type optical attenuator. That is, the incident light Oin passes through the liquid crystal layer 110, is reflected by the reflective electrode layer 133, and then is reflected through the liquid crystal layer 110 in the incident direction.

도 3은 VATN Guest-Host 엘시디의 Normally White 모드의 전기광학 특성 곡선을 예시하고 있다. 즉 엘시디 패널 또는 액정 셀(100)에 전기장이 인가되지 않은 상태에서는 광 투과율이 높은 상태를 유지하고, 일정한 V(th)전압 이상으로 인가하면 광 투과율이 점차 감소하며 V(sat) 이상의 평균전압을 인가하게 되면 점차 최소 광 투과율에 근접하게 된다. 또한 V(th)와 V(sat) 사이의 평균전압을 인가하면 중간계조의 광 투과율을 얻을 수 있다. 또한 카이럴 물질의 함량 c가 점차 커지면 V(th)와 V(sat)가 점차 낮아지게 된다.FIG. 3 illustrates the electro-optical characteristic curve of the Normally White mode of the VATN Guest-Host LCD. That is, when the electric field is not applied to the LCD panel or the liquid crystal cell 100, the light transmittance is maintained at a high level. When the voltage is applied at a voltage higher than a predetermined voltage V th, the light transmittance gradually decreases. It becomes gradually closer to the minimum light transmittance. Also, by applying an average voltage between V (th) and V (sat), the light transmittance of the intermediate group can be obtained. Also, when the content c of the chiral substance gradually increases, V (th) and V (sat) gradually decrease.

도4는 Normally White Mode의 VATN G-H 엘시디 셀(100)에 10 볼트의 펄스전압을 0~10ms 까지 10 msec 동안 인가했을 때 광 투과율 변화도의 한 예를 보여준다. 상기 엘시디 패널 또는 액정 셀(100)은 초기 상태에서는 최대의 광 투과율을 가지며, 10 볼트의 전압이 인가되면 약 1 msec 후에 최소 광 투과율을 보이며, 인가 전압이 0 볼트로 낮아지면 약 5 msec 후에 최대 광 투과율로 원상 회복된다. 즉 상기 엘시디 패널(100)의 반응속도 t(on)은 약 1 msec 이며, t(off)는 약 5 msec 이다. 일반적으로 엘시디 패널의 반응속도는 셀갭, 액정 물질의 물리적인 특성, 측정 온도, 인가 전기장의 세기나 전압 파형, 액정 패널의 구조, 표면 배향력과 배향 각도 등 다양한 요인과 결부된다. 또한 도 4에 예시된 바와 같이 엘시디 패널(100)의 전기광학적인 반응속도는 일반적으로 t(on) ≠ t(off) 이며, 보통은 t(on)이 t(off) 보다는 짧다. 달리 말하면, 엘시디 패널에 인가하는 전기장의 세기가 충분히 커지는 경우에 발생하는 전기광학적인 반응속도(rising time)가 전기장의 세기가 작아지는 경우에 발생하는 전기광학적인 반응속도(relaxation time)보다 빠르다. 또한 카이럴 물질의 함량 c가 점차 커지면 t(on)은 거의 영향을 받지 않으나, t(off)는 점점 커지게 되며 c가 cth에 근접하면 t(off)는 거의 무한대로 커지게 된다. 따라서 t(off) 값이 어느정도 유한한 빠른 반응속도를 얻으려면 카이럴 물질의 함량을 c < 0.99 cth 로 제한할 필요가 있다.4 shows an example of a light transmittance change degree when a pulse voltage of 10 volts is applied to the VATN GH LCD 100 of Normally White Mode for 0 to 10 ms for 10 msec. In the initial state, the LCD panel 100 or the liquid crystal cell 100 has the maximum light transmittance. When the voltage of 10 volts is applied, the minimum light transmittance is shown after about 1 msec. When the applied voltage is decreased to 0 volt, And is restored to the original state by the light transmittance. That is, the reaction speed t (on) of the LCD panel 100 is about 1 msec, and t (off) is about 5 msec. Generally, the reaction speed of an LCD panel is related to various factors such as cell gap, physical characteristics of a liquid crystal material, measurement temperature, intensity of an applied electric field, voltage waveform, structure of a liquid crystal panel, surface orientation force and orientation angle. Also, as illustrated in Fig. 4, the electro-optical response speed of the LCD panel 100 is generally t (on) ≠ t (off), and usually t (on) is shorter than t (off). In other words, the electro-optical rising time occurring when the intensity of the electric field applied to the LCD panel is sufficiently large is faster than the electro-optical relaxation time occurring when the electric field intensity is reduced. Also, when the content c of the chiral substance increases gradually, t (on) is hardly affected, but t (off) becomes larger and when c approaches c th , t (off) becomes almost infinite. Consequently, to achieve a fast response time t (off) values are somewhat finite, it is necessary to limit the content of the chiral material in c <0.99 c th.

도 5는, Normally White Mode의 투과형 VATN Guest-Host 엘시디로 만들어진 광 셔터의 광학적인 특성이 카이럴 물질의 함량 c 또는 THTP에 따라서 변화되는 것을 보여준다. 주어진 액정 셀갭 하에서 THTP가 증가함에 따라 최대 광투과율 T(OFF)는 거의 변화가 없으나, 최소 광투과율 T(ON)은 THTPth의 약 50% 값까지는 급속하게 감소하고 그 이상에서는 약간씩 지속적으로 감소함을 보여주고 있다. 즉 THTP가 증가함에 따라 스위칭되는 광량이 증가하며, 이는 광 셔터의 작동 시에 명암비가 개선됨을 의미한다. 반면에, THTP가 증가함에 따라 네마틱 액정이 트위스트 되려는 힘이 증가하게 되고, 따라서 액정층(110)에 전압이 인가되지 않은 상태에서의 유도된 네마틱 상(Induced Nematic Phase)은 점차 불안정하게 되며, 임계치 THTPth 이상에서는 네마틱 상에서 콜레스테릭 상으로 스스로 상전이(Phase Transition)가 발생하게 된다. 임계치 THTPth 값은 셀갭 d, 액정 배향력(Anchoring Strength), 배향각도(Pretilt Angle), 온도, 액정의 물성 특성 등이 주요 변수로 작용 되며, 일정한 조건 하에서 제작된 액정 셀들의 실험 측정결과로 결정된다. P. R. Gerber, Z. (Naturforsch., 36A, 718, 1981년)와 JONG CHEON LEE(KENT STATE UNIVERSITY Ph.D. Thesis, 1990년)가 언급하였듯이 만약에 임계치 THTPth의 가장 주요변수인 액정 셀갭 d만을 고려한다면, 주어진 카이럴 물질의 함량 하에서 액정의 셀갭 d가 δd 만큼 오차가 발생하면 수직배향력에 의한 영향력에 변화가 생기며, 카이럴 물질 함량 c가 cth(d)에 근접하게 될수록 액정 셀갭 d 값의 오차가 액정 배열의 안정성에 심각한 영향을 끼친다. 즉 액정 셀갭 d의 오차 δd에 의한 수직배향력의 변화에 상응하는 카이럴 물질 함량의 변화량 δc(δd)의 값이 c > cth(d) + δc(δd) 가 되면 네마틱 상에서 콜레스테릭 상으로의 상전이가 발생하게 된다. 일반적으로 액정 셀갭 d는 유리기판을 사용하는 경우에는 0.5% 이내로 제어가 가능하며, 플라스틱 기판을 사용하는 경우에는 1% 이내로 제어할 수 있다. 따라서 VATN 엘시디 광 셔터를 제작함에 있어, 전압이 인가되지 않은 상태에서의 액정 배열의 안정성을 위해서는 카이럴 물질의 함량 c는 적어도 0.99 cth 이내로 제한할 필요가 있다. 따라서 안정적인 액정 배열 상태하에서 VATN 엘시디 광 셔터의 광 투과율 명암 대비를 극대화하고 액정 배열의 안정성을 동시에 확보하기 위해서는 카이럴 물질의 함량을 0.6cth < c < 0.99cth 범위 이내가 되도록 한다.FIG. 5 shows that the optical characteristics of the optical shutters made of a transmissive VATN guest-host LCD of Normally White Mode are changed according to the content c or THTP of the chiral material. Under the given liquid crystal cell gap, the maximum light transmittance T (OFF) does not change as the THTP increases, but the minimum light transmittance T (ON) decreases rapidly to about 50% of THTP th , . That is, as the THTP increases, the amount of light to be switched increases, which means that the contrast ratio is improved during operation of the optical shutter. On the other hand, as the THTP increases, the force to twist the nematic liquid crystal increases, and thus the induced nematic phase in the state where no voltage is applied to the liquid crystal layer 110 becomes gradually unstable Phase transitions occur in a cholesteric phase on the nematic side at a threshold THTP th or more. The threshold THTP th value is determined by experimental measurement results of liquid crystal cells manufactured under a certain condition, such as cell gap d, anchoring strength, an angle of orientation (Pretilt Angle), temperature, do. PR Gerber, Z. (Naturforsch., 36A, 718, 1981 years) and LEE JONG CHEON As is mentioned (KENT STATE UNIVERSITY Ph.D. Thesis, 1990 years) if the threshold value for the key parameters of the liquid crystal cell gap d only THTP th When the cell gap d of the liquid crystal has an error by? D under a given chiral material content, the influence of the vertical orientation force is changed. When the chiral substance content c approaches c th (d), the liquid crystal cell gap d The error of the value seriously affects the stability of the liquid crystal array. When the value of the change amount? C (? D) of the chiral substance content corresponding to the change of the vertical orientation force due to the error? D of the liquid crystal cell gap d becomes c> c th (d) +? C (? D) Phase transition occurs. In general, the liquid crystal cell gap d can be controlled within 0.5% when a glass substrate is used, and can be controlled within 1% when a plastic substrate is used. Thus it as VATN produce LCD optical shutter, to the stability of the liquid crystal array in the non-voltage applied state is not the content of the chiral material c is required to be limited to at least 0.99 c th. Therefore, in order to maximize the light transmittance contrast of the VATN LCD optical shutters under stable liquid crystal alignment and ensure the stability of the liquid crystal alignment, the content of the chiral substance should be within a range of 0.6 c th <c <0.99 c th .

본 발명에 따른 엘시디 광 감쇄 장치가 적용된 차량의 스마트 미러는, 입사광감지부와, 작동여부분석부와, 전원 및 구동부와, 반사형 엘시디 광 감쇄 장치로 이루어진다. 입사광감지부는 차량 전방 및 후방의 밝기를 광센서로 인식하고, 작동여부분석부는 입사되는 빛의 밝기가 운전자의 눈부심 조건에 해당하면 전원 및 구동부를 동작시켜 엘시디 광 감쇄 장치를 동작시킴으로써, 차량의 미러에서 반사되는 반사율이 낮아지도록 한다. 한편, 작동여부분석부에서의 분석결과 입사되는 빛의 밝기가 운전자의 눈부심 조건에 해당되지 않으면 엘시디 광 감쇄 장치에 전원을 인가하지 않으며, 이때에는 도 1에 도시된 바와 같이 네마틱 액정 분자들이 기판 평면에 수직으로 배열되어 광 반사율이 높은 상태를 유지하기 때문에, 전압이 인가되지 않은 상태에서 밝은 조건을 유지해야 하는 자동차용 미러의 안전조건 기준을 만족시킨다.The smart mirror of the vehicle to which the LCD light attenuator according to the present invention is applied includes an incident light sensor, an operation analysis unit, a power source and a driving unit, and a reflection type LCD light attenuator. The incident light detecting unit recognizes brightness of the front and rear of the vehicle as an optical sensor. When the brightness of the incident light corresponds to the glare condition of the driver, the power analyzer operates the power source and the driving unit to operate the LCD light- So that the reflectance of the light reflected from the light source is reduced. On the other hand, if the brightness of the incident light does not correspond to the driver's glare condition as a result of the analysis by the operation analysis unit, no power is applied to the LCD optical attenuator. At this time, Is arranged perpendicular to the plane and maintains a high light reflectance state. Therefore, the safety condition criterion of an automotive mirror in which a bright condition is maintained in a state in which no voltage is applied is satisfied.

본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

본 발명의 효과는 고해상도 스마트폰 카메라의 소형화에 필요한 작은 크기의 전자제어식 광 셔터에 적용 가능하며, 또한 광 가변 스마트 윈도우나 자동차용 광 가변 스마트 미러 등에 적용이 가능하다.The effect of the present invention can be applied to a small-sized electronically controlled optical shutter required for miniaturization of a high-resolution smartphone camera, and also to a light variable smart window or an optical variable mirror for automobile.

HTP : 카이럴 물질의 단위 함량 당 네마틱 액정이 뒤틀린 구조를 갖도록 하는 세기의 비례상수
THTP: c·HTP, 카이럴 물질 함량 c와 HTP를 곱한 값; 소량의 카이럴 물질이 c 함량만큼 포함된 네마틱 액정이 뒤틀린 구조를 갖게 하는 힘
THTPth(d): cth·HTP, 카이럴 물질 함량 cth와 HTP를 곱한 값; 주어진 액정 셀갭 d에서 수직배향된 네마틱 액정이 유도된 네마틱 상을 갖는 최대값의 카이럴 물질이 포함된 경우의 THTP 임계값
c : 카이럴 물질의 네마틱 액정 대비 무게함량(weight percentage)
cth(d): 주어진 액정 셀갭 d에서 수직배향된 네마틱 액정이 유도된 네마틱 상을 갖는 최대값의 카이럴 물질 무게함량의 임계값
P 0 : 외부의 간섭이 없는 벌크 상태에서 콜레스테릭 상이 갖는 트위스트 구조의 피치
d : 액정층의 셀갭
V(th): Threshhold Voltage로서 LCD 패널의 상대 광 투과율이 10%로 변화하기 시작하는 평균전압(Normally Black Mode인 경우이며, 반대로 Normally White Mode인 경우에는 90%임)
V(sat): Saturation Voltage로서 LCD 패널의 상대 광 투과율이 임계값에 90%로 근접하는 평균전압(Normally Black Mode인 경우이며, 반대로 Normally White Mode인 경우에는 10%임)
평균전압: RMS(root mean square) voltage
t(on): Rising time으로 칭하며, Normally White Mode 엘시디 패널에 V(sat) 이상으로 충분한 평균전압이 인가될 때, 초기상태의 상대적인 광 투과율이 90%에서 10%까지 변화하는데 소요되는 전기광학적인 반응시간
t(off): Relaxation time으로 칭하며, Normally White Mode 엘시디 패널에 V(th) 이하로 평균전압이 낮아질 때 상대적인 광 투과율이 10% 변화 상태에서 최대 광 투과율의 90%까지 변화하는데 소요되는 전기광학적인 반응시간
T(OFF): 전기장을 인가하지 않은 상태의 광 투과율
T(ON): V(sat) 이상의 평균전압을 인가한 상태의 최소 광 투과율
Normally white mode: 전기장을 인가하지 않은 상태의 광 투과율 T(OFF)이 최대이고, V(sat) 이상의 평균전압을 인가하면 최소 광 투과율 T(ON)을 갖는 엘시디 모드
HTP: proportional constant of intensity to have a twisted nematic liquid crystal structure per unit content of chiral material
THTP: c · HTP, the value of the chiral substance, c, multiplied by HTP; The force of a nematic liquid crystal having a twisted structure containing a small amount of chiral material as much as the c content
THTP th (d): c th · HTP, the chiral substance content c th multiplied by HTP; A THTP threshold value when a maximum value of a chiral substance having a nematic phase derived from vertically aligned nematic liquid crystal is included in a given liquid crystal cell gap d
c: the weight percentage of the chiral material to the nematic liquid crystal;
c th (d) is the threshold value of the maximum value of the chiral material weight content with the vertically oriented nematic liquid crystal induced nematic phase at the given liquid crystal cell gap d
P 0 : pitch of the twisted structure having a cholesteric phase in a bulk state without external interference
d: cell gap of the liquid crystal layer
V (th): the average voltage at which the relative light transmittance of the LCD panel begins to change to 10% (normally black mode, conversely, 90% in the case of Normally White Mode)
V (sat): Average voltage at which the relative light transmittance of the LCD panel approaches 90% of the threshold value as saturation voltage (Normally Black Mode, and conversely, 10% when Normally White Mode)
Average voltage: root mean square (RMS) voltage
t (on): Rising time, and when the average voltage is applied to the Normally White Mode LCD panel at a voltage higher than V (sat), the electro-optic characteristics required to change the relative light transmittance of the initial state from 90% to 10% Reaction time
t (off): Relaxation time. Electro-optic, which is required to change the relative light transmittance from 10% to 90% of the maximum light transmittance when the average voltage drops below V (th) in Normally White Mode LCD panel Reaction time
T (OFF): light transmittance in a state in which no electric field is applied
T (ON): Minimum light transmittance in a state where an average voltage equal to or higher than V (sat)
Normally white mode: When the light transmittance T (OFF) in a state in which no electric field is applied is the maximum and an average voltage of V (sat) or more is applied, the LCD mode having the minimum light transmittance T

Claims (13)

하나 이상의 액정셀을 포함한 엘시디패널과, 상기 엘시디패널에 전기장을 공급하는 전원공급장치를 포함하고; 상기 액정셀은 일정한 셀갭 범위 내에 한정된 액정층과, 상기 액정층을 중심으로 대면하는 두 개의 기판층을 포함한 엘시디 광 감쇄 장치에 있어서,
상기 액정층은 유전율 이방성이 음인 네마틱 액정과, 상기 액정층에 전압이 인가되지 않은 상태에서 상기 네마틱 액정이 유도된 네마틱 액정 상을 안정적으로 가질 수 있는 함량의 카이랄 물질과, 상기 전기장의 공급 여부에 따라 상기 네마틱 액정과 함께 재배열되어 빛을 투과 또는 흡수하는 양의 이색성 염료의 혼합물로 충진되고; 상기 기판층은 각각 상기 네마틱 액정과 이색성 염료가 상기 기판층 평면에 수직하는 제1배열로 배열되도록 하는 수직배향층과, 상기 액정층을 통과하는 전기장을 발생하여 상기 네마틱 액정과 이색성 염료가 상기 제1배열과는 다른 제2배열로 재배열되도록 하는 전극을 포함한 것을 특징으로 하는 엘시디 광 감쇄 장치.
An LCD panel including at least one liquid crystal cell; and a power supply for supplying an electric field to the LCD panel; Wherein the liquid crystal cell includes a liquid crystal layer defined within a certain cell gap range and two substrate layers facing the liquid crystal layer,
Wherein the liquid crystal layer comprises a nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy and a chiral material capable of stably holding the nematic liquid crystal phase in which the nematic liquid crystal is induced in a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer, Is filled with a mixture of dichroic dyes which are rearranged together with the nematic liquid crystal to transmit or absorb light; Wherein the substrate layer comprises a vertical alignment layer in which the nematic liquid crystal and the dichroic dye are arranged in a first array perpendicular to the plane of the substrate layer, and an electric field passing through the liquid crystal layer to generate the nematic liquid crystal and the dichroic And an electrode for rearranging the dye in a second arrangement different from the first arrangement.
제 1 항에 있어서, 상기 액정층은 상기 액정층의 셀갭을 일정한 범위 이내로 유지시키는 스페이서를 더 포함한 것을 특징으로 하는 엘시디 광 감쇄 장치.The LCD light attenuator according to claim 1, wherein the liquid crystal layer further comprises a spacer for maintaining a cell gap of the liquid crystal layer within a predetermined range. 제 1 항에 있어서, 상기 이색성 염료는 가시광선에 대해 양의 이색성을 갖는 것을 특징으로 하는 엘시디 광 감쇄 장치.The optical pickup of claim 1, wherein the dichroic dye has positive dichroism with respect to visible light. 제 1 항에 있어서, 상기 기판층은 상기 액정층에 유입되는 불순물을 차단하는 보호층을 더 포함한 것을 특징으로 하는 엘시디 광 감쇄 장치.The LCD light attenuator according to claim 1, wherein the substrate layer further includes a protective layer for blocking impurities introduced into the liquid crystal layer. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합물은 상기 전기장이 인가되지 않으면 수직 배향된 네마틱 상을 이루고, 상기 전기장이 충분한 세기로 인가되면 콜레스테릭 상을 이루는 것을 특징으로 하는 엘시디 광 감쇄 장치.The apparatus of claim 1, wherein the mixture forms a vertically oriented nematic phase if the electric field is not applied, and forms a cholesteric phase when the electric field is applied with sufficient intensity. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합물은 90% ~ 99.8%의 상기 음의 네마틱 액정과, 0.1% ~ 5%의 상기 양의 이색성 염료와, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 유도된 네마틱 액정 상을 가질 수 있는 최대의 함량 cth 의 60%~99% 함량의 상기 카이랄 물질로 혼합된 것을 특징으로 하는 엘시디 광 감쇄 장치.The composition of claim 1, wherein the mixture comprises 90% to 99.8% of the negative nematic liquid crystal, 0.1% to 5% of the positive dyestuff dye, and nematic liquid crystal phase Wherein the chiral material is mixed with the chiral material in an amount of 60% to 99% of the maximum content cth that can be contained in the optical material. 제 1 항에 있어서, 상기 기판층은 각각 최외측면이 대면하는 물질들과의 경계면에서 각각의 반사가 최소화되는 무반사층들로 코팅된 것을 특징으로 하는 엘시디 광 감쇄 장치.2. The optical system of claim 1, wherein the substrate layer is coated with anti-reflection layers each having a minimum reflection at an interface with an outermost side facing material. 제 1 항에 있어서, 상기 두 개의 기판층의 전극은 투명 전극인 것을 특징으로 하는 투과형 엘시디 광 감쇄 장치The transmission type LCD optical attenuator according to claim 1, wherein the electrodes of the two substrate layers are transparent electrodes 제 1 항에 있어서, 상기 두 개의 기판층 중 빛이 입사되는 기판층의 전극은 투명 전극이고, 나머지 기판층의 전극은 불투명 금속막 전극인 것을 특징으로 하는 반사형 엘시디 광 감쇄 장치.The reflective LCD light attenuator according to claim 1, wherein the electrode of the substrate layer on which the light is incident is a transparent electrode and the electrode of the remaining substrate layer is an opaque metal film electrode. 하나 이상의 액정셀을 포함한 엘시디패널과, 상기 엘시디패널에 전기장을 공급하는 전원공급장치와, 주변의 밝기를 감지하는 입사광감지부와, 상기 입사광감지부에서 감지된 주변의 밝기에 따라 상기 전원공급장치를 제어하여 상기 엘시디패널을 동작시키는 작동여부분석부를 포함하고; 상기 액정셀은 일정한 셀갭 범위 내에 한정된 액정층과, 상기 액정층을 중심으로 대면하는 두 개의 기판층을 포함한 차량용 스마트 미러에 있어서,
상기 액정층은 유전율 이방성이 음인 네마틱 액정과, 상기 액정층에 전압이 인가되지 않은 상태에서 상기 네마틱 액정이 유도된 네마틱 액정 상을 안정적으로 가질 수 있는 함량의 카이랄 물질과, 상기 전기장의 공급 여부에 따라 상기 네마틱 액정과 함께 재배열되어 빛을 투과 또는 흡수하는 양의 이색성 염료의 혼합물로 충진되고; 상기 기판층은 각각 상기 네마틱 액정과 상기 이색성 염료가 상기 기판층 평면에 수직하는 제1 배열로 배열되도록 하는 수직배향층과, 상기 액정층을 통과하는 전기장을 발생하여 상기 네마틱 액정과 이색성 염료가 상기 제1 배열과는 다른 제2 배열로 재배열되도록 하는 전극을 포함한 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 미러.
An LCD device comprising: an LCD panel including at least one liquid crystal cell; a power supply for supplying an electric field to the LCD panel; an incident light sensor for sensing a brightness of the ambient light; And an operation analyzer for controlling the LCD panel by controlling the operation of the LCD panel; Wherein the liquid crystal cell includes a liquid crystal layer defined within a certain cell gap range and two substrate layers facing the liquid crystal layer,
Wherein the liquid crystal layer comprises a nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy and a chiral material capable of stably holding the nematic liquid crystal phase in which the nematic liquid crystal is induced in a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer, Is filled with a mixture of dichroic dyes which are rearranged together with the nematic liquid crystal to transmit or absorb light; Wherein the substrate layer comprises a vertical alignment layer in which the nematic liquid crystal and the dichroic dye are arranged in a first array perpendicular to the plane of the substrate layer, and an electric field passing through the liquid crystal layer, And an electrode for rearranging the sex dyes in a second arrangement different from the first arrangement.
제 10항에 있어서, 상기 전기장이 인가되지 않은 액정층의 광 투과율은 상기 전기장이 인가된 액정층의 광 투과율보다 높은 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 미러.11. The smart mirror according to claim 10, wherein a light transmittance of the liquid crystal layer to which the electric field is not applied is higher than a light transmittance of the liquid crystal layer to which the electric field is applied. 제 10항에 있어서, 상기 혼합물은 90% ~ 99.8%의 상기 네마틱 액정과, 0.1% ~ 5%의 상기 이색성 염료와, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 유도된 네마틱 액정 상을 가질 수 있는 최대의 함량 cth 의 60%~99% 함량의 상기 카이랄 물질로 혼합된 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 미러.11. The composition of claim 10, wherein the mixture comprises 90% to 99.8% of the nematic liquid crystal, 0.1% to 5% of the dichroic dye, and a nematic liquid crystal phase vehicle smart mirror, characterized in that mixed with the chiral material of 60% of the maximum content of the c th to 99% content. 제 10항에 있어서, 상기 액정층은 상기 액정층의 셀갭을 일정한 범위 이내로 유지시키는 스페이서를 더 포함한 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 미러.The smart mirror for a vehicle according to claim 10, wherein the liquid crystal layer further comprises a spacer for maintaining a cell gap of the liquid crystal layer within a predetermined range.
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JP2019502958A (en) * 2016-01-06 2019-01-31 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung Device for controlling the entrance of light
KR20190092785A (en) * 2018-01-31 2019-08-08 쌍용자동차 주식회사 Method for manufacturing cholesteric liquid crystal film and electronic vehicle sun roof device using the same

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