KR20160048619A - 광결정 표시장치 및 광결정성을 이용한 표시 방법 - Google Patents

광결정 표시장치 및 광결정성을 이용한 표시 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160048619A
KR20160048619A KR1020150036694A KR20150036694A KR20160048619A KR 20160048619 A KR20160048619 A KR 20160048619A KR 1020150036694 A KR1020150036694 A KR 1020150036694A KR 20150036694 A KR20150036694 A KR 20150036694A KR 20160048619 A KR20160048619 A KR 20160048619A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photonic crystal
ferroelectric
electrode
medium
particles
Prior art date
Application number
KR1020150036694A
Other languages
English (en)
Inventor
김주호
이동진
주재현
Original Assignee
삼성전자주식회사
주식회사 나노브릭
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 삼성전자주식회사, 주식회사 나노브릭 filed Critical 삼성전자주식회사
Publication of KR20160048619A publication Critical patent/KR20160048619A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • G02B1/005—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials made of photonic crystals or photonic band gap materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)

Abstract

본 발명은 광결정 표시장치의 구조 및 그 표시방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 전극이 코팅 내지 증착된 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 외부 전기장에 광결정 입자들이 특정한 간격 내지 배열을 한 후 외부 전기장의 제거 이후에도 강유전체층의 자발 분극에 의하여 그 간격과 배열이 소정 시간 동안 유지될 수 있도록 적어도 1층 이상의 강유전체 층이 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 위치하는 광결정 표시장치가 제공된다.

Description

광결정 표시장치 및 광결정성을 이용한 표시 방법{Photonic crystal display device and method of display using photonic crystallinity}
본 발명은 광결정 표시장치 및 광결정성을 이용한 표시 방법으로서, 보다 상세하게는 전기장을 이용한 광결정 표시장치 및 광결정성을 이용한 표시 방법에 관한 것이다.
기존 광결정 물질의 경우 광결정 물질의 매개체 물질의 특성을 조절하여 전기장 내지 자기장에 의하여 광결정 내지 광결정 입자들의 배열 및 간격을 조절한 후 전기장 내지 자기장을 제거 후에도 그 배열 내지 간격이 일정 시간 동안 유지되도록 하였다. 그러나 광결정 내지 광결정 입자들이 거동하는 매개체의 특성을 조절 할 경우 광결정 내지 광결정 입자들의 응답시간의 제약, 내구성의 한계라는 문제점이 나타나며, 나아가, 목표로 하는 광결정 내지 광결정 입자들의 배열 및 간격을 조절하기 위하여 상대적으로 높은 구동전압 내지 자기장을 필요로 하는 문제점이 나타난다.
따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위하여 광결정 물질의 매개체 대신 별도의 물질을 광결정 물질의 상부 내지 하부에 배치하여 외부에서 인가되는 전기장으로 안정적으로 광결정 내지 광결정 입자들의 배열 및 간격이 조절되어 구현된 색상, 이미지, 정보를 전기장이 제거된 이후에도 유지될 수 있는 광결정 표시장치의 구조 및 그 표시방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따른 광결정 표시장치의 구조 및 광결정성을 이용한 표시방법은 전극이 코팅 내지 증착된 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 외부 전기장에 의하여 광결정 입자들이 특정한 간격 내지 배열을 한 후 외부 전기장의 제거 이후에도 강유전체층의 자발 분극에 의하여 그 간격과 배열이 소정 시간 동안 유지될 수 있도록 적어도 1층 이상의 강유전체 층이 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 위치함으로써 구현된다.
본 발명의 다른 관점에 따른 광결정 표시장치가 제공된다. 상기 광결정 표시장치는 광결정 입자들이 분산된 매개체; 및 인가되는 외부 전기장에 의하여 상기 광결정 입자들의 간격 내지 배열을 조절한 후, 상기 외부 전기장의 제거 이후에도 잔류 분극에 의하여 상기 광결정 입자들의 간격 내지 배열이 소정 시간 동안 유지될 수 있도록, 상기 매개체와 인접 배치된 강유전체;를 포함한다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 강유전체의 분극이 포화되기 위해 요구되는 전기장의 세기는 상기 광결정 입자들의 간격 내지 배열을 조절하도록 인가되는 상기 외부 전기장의 세기보다 더 클 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 강유전체는 광 투과성 특성을 가질 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체는, 동일한 부호의 전하를 각각 가지며 전기 분극(polarization) 특성을 갖는 상기 광결정 입자들이 상기 매개체 내에 분산된 상태이거나, 동일한 부호의 전하를 각각 가지는 상기 광결정 입자들이 전기 분극(polarization) 특성을 갖는 상기 매개체 내에 분산된 상태일 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 광결정 입자는 그 자체로 전하를 갖거나, 상기 광결정 입자의 성질이 변화되어 전하를 가질 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 전기 분극 특성을 갖는 광결정 입자 또는 상기 전기 분극 특성을 갖는 매개체는 전자 분극, 이온 분극, 계면 분극 및 회전 분극 중 어느 하나에 의하여 분극되는 물질을 포함할 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 전기 분극 특성을 갖는 광결정 입자 또는 상기 전기 분극 특성을 갖는 매개체는 초상유전성(superparaelectric) 또는 강유전성(ferroelecric) 물질을 포함할 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 전기 분극 특성을 갖는 광결정 입자 또는 상기 전기 분극 특성을 갖는 매개체는 페로브스카이트(perovskite) 구조를 갖는 물질을 포함할 수 있다.
상기 광결정 표시장치는, 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체와 상기 강유전체가 사이에 개재되도록 서로 이격되어 배치된 제 1 기판과 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재되며 상기 외부 전기장이 인가될 수 있는 제 1 전극과 제 2 전극; 을 더 포함하되, 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체를 중심으로 일측에는 상기 제 1 기판과 상기 제 1 전극이 배치되고 타측에는 상기 제 2 기판과 상기 제 2 전극이 배치될 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 강유전체는, 상기 외부 전기장의 제거 이후에 상기 강유전체의 잔류 분극에 의하여 상기 광결정 입자들이 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 나란한 방향을 따라서 전체적으로 균일 배열될 수 있도록, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 나란한 방향으로 균일한 두께를 가지는 단일한 층으로 이루어질 수 있다.
상기 광결정 표시장치는, 상기 외부 전기장의 제거 이후에 상기 강유전체의 잔류 분극에 의하여 상기 광결정 입자들이 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 나란한 방향을 따라서 국부적으로 집중 배열될 수 있도록, 상기 강유전체 상에 상기 강유전체 표면의 일부가 노출되도록 형성된 서로 이격된 복수의 절연 패턴;을 더 포함할 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 절연 패턴; 상기 강유전체; 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 전극; 및 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 기판;은 광 투과성 물질을 포함할 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 강유전체는, 상기 외부 전기장의 제거 이후에 상기 강유전체의 잔류 분극에 의하여 상기 광결정 입자들이 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 나란한 방향을 따라서 국부적으로 집중 배열될 수 있도록, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 나란한 방향으로 서로 이격된 복수의 패턴으로 이루어질 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 전극; 및 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 기판;은 광 투과성 물질을 포함할 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 전극; 및 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 기판;은 상기 광결정 입자와 대조색을 띄는 물질을 포함할 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 제 1 기판, 상기 제 1 전극, 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체, 상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판은 상방향으로 순차적으로 배치되며, 상기 강유전체는 서로 이격된 제 1 강유전체 및 제 2 강유전체를 포함하되, 상기 제 1 강유전체는 상기 제 1 전극과 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체 사이에 개재되며, 상기 제 2 강유전체는 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체와 상기 제 2 전극 사이에 개재될 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 제 1 기판, 상기 제 1 전극, 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체, 상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판은 상방향으로 순차적으로 배치되며, 상기 강유전체는 서로 이격된 제 1 강유전체 및 제 2 강유전체를 포함하되, 상기 제 1 강유전체는 상기 제 1 기판과 상기 제 1 전극 사이에 개재되며, 상기 제 2 강유전체는 상기 제 2 전극과 상기 제 2 기판 사이에 개재될 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 제 1 기판, 상기 제 1 전극, 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체, 상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판이 상방향으로 순차적으로 배치되며, 상기 강유전체는 서로 이격된 제 1 강유전체, 제 2 강유전체, 제 3 강유전체 및 제 4 강유전체를 포함하되, 상기 제 1 강유전체는 상기 제 1 기판과 상기 제 1 전극 사이에 개재되며, 상기 제 2 강유전체는 제 1 전극과 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체 사이에 개재되며, 상기 제 3 강유전체는 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체와 상기 제 2 전극 사이에 개재되며, 상기 제 4 강유전체는 상기 제 2 전극과 상기 제 2 기판 사이에 개재될 수 있다.
상기 광결정 표시장치에서, 상기 제 1 기판, 상기 제 1 전극, 상기 강유전체, 상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판이 상방향으로 순차적으로 배치되며, 상기 광결정 입자들은 서로 이격된 제 1 광결정 입자들과 제 2 광결정 입자들을 포함하며, 상기 매개체는 서로 이격된 제 1 매개체와 제 2 매개체를 포함하되, 상기 제 1 광결정 입자들이 분산된 제 1 매개체는 상기 제 1 전극과 상기 강유전체 사이에 개재되며, 상기 제 2 광결정 입자들이 분산된 제 2 매개체는 상기 강유전체와 상기 제 2 전극 사이에 개재될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 광결정성을 이용한 표시 방법이 제공된다. 상기 광결정성을 이용한 표시 방법은 광결정 입자들이 분산된 매개체에 외부 전기장을 인가하여 상기 광결정 입자들의 간격 내지 배열을 조절하는 제 1 단계; 및 상기 외부 전기장의 제거 이후에도 상기 매개체와 인접 배치된 강유전체 의 잔류 분극에 의하여 상기 광결정 입자들의 간격 내지 배열을 유지하는 제 2 단계;를 포함한다.
상기 광결정성을 이용한 표시 방법의 상기 제 1 단계에서 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체는, 동일한 부호의 전하를 각각 가지며 전기 분극(polarization) 특성을 갖는 상기 광결정 입자들이 상기 매개체 내에 분산된 상태일 수 있다.
상기 광결정성을 이용한 표시 방법의 상기 제 1 단계에서 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체는, 동일한 부호의 전하를 각각 가지는 상기 광결정 입자들이 전기 분극(polarization) 특성을 갖는 상기 매개체 내에 분산된 상태일 수 있다.
상기 광결정성을 이용한 표시 방법의 상기 제 1 단계에서 상기 외부 전기장이 인가됨에 따라, 상기 외부 전기장과 상기 입자들 사이에 발생되어 상기 입자들에 대한 전기 영동의 원인이 되는 전기적 힘, 상기 동일한 부호의 전하를 갖는 상기 입자들 사이에 발생되는 전기적 힘 및 상기 전기 분극에 의하여 발생되는 전기적 힘이 상호작용하여 상기 입자들의 간격 내지 배열이 특정 범위 내에서 조절됨에 따라 상기 입자들로부터 특정 파장 범위의 광이 반사될 수 있다.
상기 광결정성을 이용한 표시 방법의 상기 제 2 단계에서 상기 강유전체가 가지는 잔류 분극의 방향 및 크기와 상기 입자들이 가지는 전하의 부호 및 크기에 따른 상기 강유전체와 상기 입자들 사이에 발생하는 전기적 힘, 상기 동일한 부호의 전하를 갖는 상기 입자들 사이에 발생되는 전기적 힘 및 상기 전기 분극에 의하여 발생되는 전기적 힘이 상호작용하여 상기 입자들의 간격 내지 배열이 특정 범위 내에서 유지됨에 따라 상기 입자들로부터 반사되는 광의 파장대, 강도 및 채도를 조절할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 광결정 물질의 매개체 대신 별도의 물질인 강유전체를 광결정 물질의 상부 및/또는 하부에 배치함으로써 외부에서 인가되는 전기장에 의하여 안정적으로 광결정 내지 입자들의 배열 및 간격이 조절되어 구현된 색상, 이미지, 정보를 전기장이 제거된 이후에도 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 표시장치에 포함되는 광결정 입자들이 분산된 매개체의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전기장이 인가됨에 따라 광결정 입자 또는 매개체가 분극되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 분자의 비대칭적 배치에 의한 단위 분극 특성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 상유전체, 강유전체 및 초상유전체의 이력 곡선을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 입자 또는 매개체에 포함될 수 있는 페로브스카이트 구조 갖는 물질을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광결정 표시장치의 구성을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광결정 표시장치에서 다양한 방식으로 구현되는 광결정성을 이용한 표시 방법을 도해하는 도면들이다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광결정 표시장치 및 이를 이용한 표시 방법을 도해하는 도면들이다.
도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광결정 표시장치 및 이를 이용한 표시 방법을 도해하는 도면들이다.
도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광결정 표시장치를 도해하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 광결정 표시장치를 도해하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 광결정 표시장치를 도해하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 광결정 표시장치를 도해하는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 하여 과장되어 표현될 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐서, 층, 영역 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 상기 다른 구성요소 "상에" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 한편, 하나의 구성요소가 다른 구성요소에 인접하다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접촉하는 경우 뿐만 아니라 접촉하지 않더라도 하나의 구성요소가 다른 구성요소로부터 가까운 이격거리 이내에 이웃하여 배치되는 경우도 포함한다고 해석할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 표시장치는 전하를 갖는 복수의 광결정 입자가 전기 분극(polarization) 특성을 갖는 매개체(예를 들어, 용매) 내에 분산된 상태 혹은 전하를 갖고 전기 분극 특성을 갖는 복수의 입자가 매개체(예를 들어, 용매)에 분산된 상태에서 전기장을 인가하여 입자 사이의 간격 내지 배열을 제어함으로써 광결정(photonic crystal) 특성을 이용하여 풀 컬러(full color)의 디스플레이를 구현할 수 있는 것을 주요한 기술적 특징으로 한다.
[전하를 갖는 입자]
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함되는 광결정 입자들이 분산된 매개체의 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 입자(110)는 음전하 또는 양전하를 갖는 입자로서 매개체인 콜로이드 용매(120)에 분산되어 존재할 수 있다. 이때, 입자(110)는 동일한 부호의 전하로 인한 상호간의 척력으로 인하여 서로간에 소정의 간격을 두고 배열되어 있을 수 있다. 입자(110)의 직경은 수 nm 내지 수백 μm일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자(110)는, 도 2의 (a)와 같이 이종의 물질로 코어-셀(core-shell)(112) 형태로 구성될 수 있고, 도 2의 (b)와 같이 이종의 물질로 멀티-코어(multi-core)(114) 형태로 구성될 수 있고, 도 2의 (c)와 같이 복수의 나노 입자로 이루어진 클러스터(116)로 구성될 수 있으며, 일정한 전하를 가지는 전하층(118)이 이들 입자를 감싸는 구조로 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자(110)는 실리콘(Si), 티타늄(Ti), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 납(Pb), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등의 원소나 이들의 산화물을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자는 PS(polystyrene), PE(polyethylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride), PET(polyethylen terephthalate) 등의 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자는 전하를 갖지 않는 입자 혹은 클러스터(cluster)에 전하를 갖는 물질이 코팅된 형태로서 구성될 수도 있는데, 예를 들면, 탄화수소기를 갖는 유기화합물에 의하여 표면이 가공(혹은 코팅)된 입자, 카르복실산(carboxylic acid)기, 에스테르(ester)기, 아실(acyl)기를 가지는 유기 화합물에 의하여 표면이 가공(혹은 코팅)된 입자, 할로겐(F, Cl, Br, I 등) 원소를 포함하는 착화합물에 의하여 표면이 가공(코팅)된 입자, 아민(amine), 티올(thiol), 포스핀(phosphine)을 포함하는 배위화합물에 의하여 표면이 가공(코팅)된 입자, 표면에 라디칼을 형성함으로써 전하를 갖는 입자가 이에 해당될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입자가 후술할 용매 내에서 침전되지 않고 안정한 콜로이드 상태를 유지하도록 하고 광결정성을 효과적으로 나타내기 위하여, 입자와 용매로 이루어진 콜로이드 용액의 계면동전위(electrokinetic potential)(즉, 제타 전위)의 값이 기설정된 값 이상으로 높을 수 있고, 입자와 용매의 비중 차이가 기설정된 값 이하일 수 있으며, 용매와 입자의 굴절률 차이가 기설정된 값 이상일 수 있다. 예를 들면, 콜로이드 용액의 계면동전위의 절대값은 10mV 이상일 수 있고, 입자와 용매의 비중 차이는 5 이하일 수 있으며, 입자와 용매의 굴절률 차이는 0.3 이상일 수 있다.
[전기 분극 특성]
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 표시 장치에 포함되는 광결정 입자 또는 용매는 전기 분극(electrical polarization) 특성을 가질 수 있는데, 이러한 입자 또는 용매는 외부 전기장이 인가됨에 따라 전자 분극, 이온 분극, 계면 분극 및 회전 분극 중 어느 하나에 의하여 분극되는 물질을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전기장이 인가됨에 따라 입자(110) 가 분극되는 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 매개체인 용매가 분극되는 구성도 동일한 방식으로 이해할 수 있다.
도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면 외부 전기장이 인가되지 않는 경우에 입자 또는 용매가 전기적 평형 상태를 유지하지만, 외부 전기장이 인가되는 경우에는 입자 또는 용매 내의 전자가 소정 방향으로 이동함에 따라 입자 또는 용매가 분극될 수 있다. 도 3의 (c) 및 (d)를 참조하면, 외부 전기장이 인가되지 않은 경우에 입자 또는 용매를 구성하는 전기적으로 비대칭적인 구성요소에 의하여 생성된 단위 분극(unit polarization)에 의하여 각 입자가 무질서하게 배열되지만, 외부에서 전기장이 인가되는 경우에는 단위 분극을 갖는 입자 또는 용매가 외부 전기장의 방향에 따라 소정의 방향으로 재배열될 수 있으며 이에 따라 전체적으로 상당히 큰 전기 분극값(polarization value)을 나타낼 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단위 분극은 이온의 비대칭적 배치나 분자의 비대칭적 구조에서 발생할 수 있으며, 이러한 단위 분극으로 인하여 외부 전기장이 인가되지 않는 경우에도 미세한 잔류 분극값(remnant polarization value)이 나타날 수 있다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 분자의 비대칭적 배치에 의한 단위 분극 특성을 예시적으로 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 4는 물 분자(H2O)의 경우를 예시적으로 나타낸 것으로, 물 분자 외에 Trichloroethylene, Carbon Tetrachloride, Di-Iso-Propyl Ether, Toluene, Methyl-t-Bytyl Ether, Xylene, Benzene, DiEthyl Ether, Dichloromethane, 1,2-Dichloroethane, Butyl Acetate, Iso-Propanol, n-Butanol, Tetrahydrofuran, n-Propanol, Chloroform, Ethyl Acetate, 2-Butanone, Dioxane, Acetone, Metanol, Ethanol, Acetonitrile, Acetic Acid, Dimethylformamide, Dimethyl Sulfoxide 등은 분자 구조의 비대칭성에 의해 단위 분극 특성이 나타낼 수 있으므로 본 발명에 따른 입자 또는 용매를 구성하는 물질로서 채용될 수 있을 것이다. 참고로, 물질의 분극 특성을 비교하기 위하여 사용되는 분극 지수(polarity index)는, 물(H2O)의 분극 특성을 9로 설정할 때 해당 물질의 상대적인 분극 정도를 나타내는 지표이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 또는 용매는, 외부 전기장이 인가됨에 따라 분극량이 증가하고 외부 전기장이 인가되지 않는 경우에도 잔류 분극량이 크게 나타나며 이력(hysteresis)이 남는 강유전성(ferroelectric) 물질을 포함할 수 있고, 외부 전기장이 인가됨에 따라 분극량이 증가하고 외부 전기장이 인가되지 않는 경우에는 잔류 분극량이 나타나지 않으며 이력(hysteresis)이 남지 않는 초상유전성(superparaelectric) 물질을 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상유전성 물질(510), 강유전성 물질(520) 및 초상유전성 물질(530)의 외부 전기장에 따른 이력 곡선을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 또는 용매는 페로브스카이트(perovskite) 구조를 갖는 물질을 포함할 수 있는데, ABO3와 같은 페로브스카이트 구조를 갖는 물질로는 PbZrO3, PbTiO3, Pb(Zr,Ti)O3, SrTiO3 BaTiO3, (Ba, Sr)TiO3, CaTiO3, LiNbO3 등을 예로 들 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 또는 용매에 포함될 수 있는 페로브스카이트 구조 갖는 물질을 예시적으로 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, PbZrO3(또는 PbTiO3)에 인가되는 외부 전기장의 방향에 따라 PbZrO3(또는 PbTiO3) 내에서의 Zr(또는 Ti)(즉, ABO3 구조에서의 B)의 위치가 변동될 수 있으며 이로 인하여 PbZrO3(또는 PbTiO3) 전체의 극성이 바뀔 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용매는 분극 지수(polarity index)가 1 이상인 물질을 포함할 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 입자 및 용매의 구성이 반드시 상기 열거한 것에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서, 즉 전기장에 의하여 입자 사이의 간격이 제어될 수 있는 범위 내에서 적절히 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
[표시 장치의 동작 원리 및 구성]
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광결정 표시장치의 구성을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광결정 표시장치는 광결정 입자(110)들이 분산된 매개체(120); 및 인가되는 외부 전기장에 의하여 광결정 입자(110)들의 간격 내지 배열을 조절한 후, 상기 외부 전기장의 제거 이후에도 전기 분극(예를 들어, 잔류 분극이나 자발 분극)에 의하여 광결정 입자(110)들의 간격 내지 배열이 소정 시간 동안 유지될 수 있도록, 매개체(120)와 인접 배치된 강유전체(130);를 포함한다. 나아가, 광결정 입자(110)들이 분산된 매개체(120)와 강유전체(130)가 사이에 개재되도록 서로 이격되어 배치된 제 1 기판(150)과 제 2 기판(170); 및 제 1 기판(150)과 제 2 기판(170) 사이에 개재되며 상기 외부 전기장이 인가될 수 있는 제 1 전극(160)과 제 2 전극(180);을 더 포함할 수 있다. 제 1 전극(160)과 제 2 전극(180)은 서로 이격되어 배치되며, 상대적 위치에 따라, 예를 들어, 하부 전극과 상부 전극으로 이해할 수도 있다.
예를 들어, 상기 광결정 표시장치는 제 1 기판(150), 제 1 전극(160), 강유전체(130), 광결정 입자(110)들이 분산된 매개체(120), 제 2 전극(180), 제 2 전극(180)이 상방향으로 순차적으로 배치될 수 있다.
강유전체는 외부의 전기장이 없이도 스스로 분극(자발 분극, Spontaneous polarization, Ps)을 가지는 재료로서 외부 전기장에 의하여 분극의 방향이 바뀔 수(switching) 있는 물질을 의미다. 강유전체는 강자성체와 비슷한 이력곡선(Hysteresis loop) 특성을 보여준다. 외부 전기장(E)에 따른 분극값(P)의 변화를 나타낸 그래프가 이력곡선(도 5 참조)이다. 상온에서 강유전체이더라도 강유전체는 강유전분역(Ferroelectric domain)으로 나뉘어 있기 때문에 외부 전기장이 없을 경우 분극 값은 영에서 시작한다. 외부 전기장이 강해짐에 따라 분극값이 증가하는데 이는 외부 전기장과 같은 방향의 분역이 넓어지기 때문이다. 일정한 전기장 이상이 되면 분극값이 포화되고 외부 전기장에 따른 선형적인 증가만 보여주게 된다. 이 때의 분극값을 포화 분극(Psat, Saturation polarization)이라고 한다. 다시 전기장을 내려주면 분극값이 영으로 돌아가지 않고 외부 전기장이 없더라도 일정한 분극값을 가지게 된다. 이를 잔류 분극(Pr, Remanent polarization)이라고 부른다. 분극값이 영이 되기 위해서는 반대 방향의 전기장을 더 가해주어야 하는데 이 때의 전기장의 크기를 항전기장(EC, Coercive field)라고 부른다. 반대 방향으로 전기장을 더 가해주면 처음에 전기장을 가해 준것과 비슷한 모양으로 분극 값이 포화되고 다시 원래의 방향으로 전기장을 가해주면 포화 분극이 될 때 하나의 폐곡선(loop)을 이루게 된다. 즉, 강유전체는 외부에서 전압을 가하지 않아도 스스로 양과 음의 전기분극 현상이 일어나며, 외부전계에 대하여 강한 분극 히스테리시스 곡선을 보여 전기장으로 분극의 방향을 바꿀 수 있다. 또한 전기장이 제거되면 그 방향의 분극은 그대로 잔존하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 광결정 입자(110)들의 간격 내지 배열을 용이하게 제어하기 위하여, 강유전체(130)의 분극이 포화되기 위해 요구되는 전기장의 세기는 광결정 입자(110)들의 간격 내지 배열을 조절하도록 인가되는 상기 외부 전기장의 세기보다 더 큰 것이 바람직하다.
본 발명에 일 실시예에 의하면, 분극되는 강유전체(130)의 부호 내지 값을 조절하여 광결정 입자(110) 사이에 발생하는 인력 내지 척력을 제어하여 매개체(120) 내에서 광결정 입자(110)가 배열되는 선택적 위치조절을 통한 광결정 입자(110)의 반사되는 파장의 강도 내지 구현되는 색상의 채도를 조절할 수 있다. 종래에는 매개체 물질의 특성을 조절하여 전기장 내지 자기장에 의하여 광결정 입자들이 배열 및 간격을 조절한 후 전기장 내지 자기장을 제거 후에도 그 배열 내지 간격이 일정 시간 동안 유지되도록 하였다. 그러나 광결정 입자들이 거동하는 매개체의 특성을 조절할 경우 광결정 입자들의 응답시간의 제약, 내구성의 한계라는 측면에서 문제점이 있었고, 나아가, 목표로 하는 배열 및 간격을 조절하기 위하여 상대적으로 높은 구동전압 내지 자기장을 요구할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 매개체(120) 물질의 특성을 조절하는 대신 별도의 물질인 강유전체(130)를 광결정 입자(110)에 인접하게 배치함으로써 외부에서 인가되는 전기장에 의하여 광결정 내지 입자들이 배열 및 간격이 조절되어 구현된 색상, 이미지, 정보를 전기장이 제거된 이후에도 유지될 수 있도록 한다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광결정 표시장치에서 다양한 방식으로 구현되는 광결정성을 이용한 표시 방법을 도해하는 도면들이다.
먼저 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 광결정성을 이용한 표시 방법은 광결정 입자(110)들이 분산된 매개체(120)체에 외부 전기장을 인가하여 광결정 입자(110)들의 간격 내지 배열을 조절하는 제 1 단계; 및 상기 외부 전기장의 제거 이후에도 매개체(120)와 인접 배치된 강유전체(130)의 잔류 분극에 의하여 광결정 입자(110)들의 간격 내지 배열을 유지하는 제 2 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제 1 단계에서 상기 외부 전기장이 인가됨에 따라, 상기 외부 전기장과 상기 입자들 사이에 발생되어 상기 입자들에 대한 전기 영동의 원인이 되는 전기적 힘, 상기 동일한 부호의 전하를 갖는 상기 입자들 사이에 발생되는 전기적 힘 및 상기 전기 분극에 의하여 발생되는 전기적 힘이 상호작용하여 상기 입자들의 간격 내지 배열이 특정 범위 내에서 조절됨에 따라 상기 입자들로부터 특정 파장 범위의 광이 반사될 수 있다.
상기 제 2 단계에서 상기 강유전체가 가지는 잔류 분극의 방향 및 크기와 상기 입자들이 가지는 전하의 부호 및 크기에 따른 상기 강유전체와 상기 입자들 사이에 발생하는 전기적 힘, 상기 동일한 부호의 전하를 갖는 상기 입자들 사이에 발생되는 전기적 힘 및 상기 전기 분극에 의하여 발생되는 전기적 힘이 상호작용하여 상기 입자들의 간격 내지 배열이 특정 범위 내에서 유지됨에 따라 상기 입자들로부터 반사되는 광의 파장대, 강도 및 채도를 조절할 수 있다.
구체적으로, 인가되는 전기장의 방향을 조절하여 전하의 부호와 반대인 극성으로 강유전체를 자발 분극시킨 후, 이때 인가되는 전기장의 세기를 조절하여 전압이 차단된 후에 강유전체의 잔류 분극 값을 조절하여 광결정 입자와 강유전체층 사이에 형성되는 인력의 세기를 조절할 수 있다. 나아가, 강유전체의 잔류 분극 값에 따라 광결정 입자들과의 발생하는 인력의 편차에 따라 상/하부 전극 사이의 매개체 내에서 광결정 입자들의 전체적으로 배열되는 위치를 조절할 수 있다. 한편, 인가되는 전기장의 방향과 세기를 조절하여 광결정 입자가 띄는 전하의 부호와 반대인 극성으로 강유전체를 자발 분극시켜 광결정 입자와의 인력의 세기를 조절하여 매개체 내에서 배열하는 위치를 제어하고 전기장의 방향을 반대로 인가하고 전기장의 세기를 조절하여 광결정 입자들 사이의 간격 조절을 통하여 반사되는 파장대와 채도를 조절할 수 있다.
도 8의 (a), (b), (c)에 의하면, 분산된 매개체(120) 내에 분산된 광결정 입자(110)들은 동일한 간격(S1)을 가지므로 동일한 파장대의 광(L2)을 반사시키는 것으로 이해할 수 있다. 다만, 도 8의 (a), (b), (c)에 의하면, 분산된 광결정 입자(110)들의 배열이 매개체(120) 내에서 서로 상이하여 반사되는 광(L2)의 채도 내지 강도가 각각 다르게 나타난다.
동일한 방식으로 도 8 내지 도 10을 참조하면, 분산된 매개체(120) 내에 분산된 광결정 입자(110)들의 간격(S1, S2, S3)이 서로 상이하여 서로 다른 파장대의 광(L2)이 반사된다. 예를 들어, 도 8에 도시된 반사광(L2)은 상대적으로 파장이 긴 적색광일 수 있으며, 도 9에 도시된 반사광(L2)은 초록광일 수 있으며, 도 10에 도시된 반사광(L2)은 상대적으로 파장이 짧은 청색광일 수 있다.
앞에서 살펴본 바와 같이, 광결정 입자(110)들의 배열이라 함은 광결정 입자(110)들의 매개체(120) 내에서의 상대적 위치를 포함하며, 광결정 입자(110)들의 간격이라 함은 분산된 광결정 입자(110)들 사이의 이격거리를 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 인가되는 전기장의 세기를 통하여 강유전체(130)의 자발 분극 값을 조절하고 그에 따른 광결정 입자(110)들과 발생하는 인력의 편차를 이용하여 특정한 파장을 반사시키기 위해 특정한 위치로 배열하고 간격을 유지하는데 관여하는 광결정 입자(110)들의 비율을 제어하여 전체적으로 반사되는 파장의 강도(intensity)를 조절할 수 있다.
상술한 실시예들에서는, 강유전체(130)는, 상기 외부 전기장의 제거 이후에 강유전체(130)의 잔류 분극에 의하여 광결정 입자(110)들이 제 1 전극(160) 및 제 2 전극(180)과 나란한 방향(예를 들어, 도면에서 가로 방향)을 따라서 전체적으로 균일 배열될 수 있도록, 제 1 전극(160) 및 제 2 전극(180)과 나란한 방향으로 균일한 두께를 가지는 단일한 층으로 제공될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광결정 표시장치 및 이를 이용한 표시 방법을 도해하는 도면들이다. 본 실시예에 따르면, 강유전체(130)는, 상기 외부 전기장의 제거 이후에 강유전체(130)의 잔류 분극에 의하여 광결정 입자(110)들이 제 1 전극(160) 또는 제 2 전극(180)과 나란한 방향(예를 들어, 도면에서 가로 방향)을 따라서 국부적으로 집중 배열될 수 있도록, 제 1 전극(160) 또는 제 2 전극(180)과 나란한 방향으로 서로 이격된 복수의 패턴으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 강유전체(130)는 서로 이격된 복수의 패턴으로 이루어질 수 있는데, 복수의 패턴 사이의 영역은 제 1 전극(160)이 노출되는 영역으로서 매개체(120)와 제 1 전극(160)이 직접적으로 접촉할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 광결정 표시장치에서는 전기장의 세기와 방향을 조절하여 강유전체(130)의 자발 분극되는 값과 부호를 조절하여 광결정 입자(110)들과의 발생하는 인력과 척력을 제어할 수 있다. 나아가, 전기장의 방향과 세기를 조절하여 광결정 입자(110)들을 특정 영역으로 패터닝된 강유전체(130)로 집중시키고 인가되는 전압이 차단된 이후에도 강유전체(130)과 광결정 입자(110)들과의 인력으로 인하여 광결정 입자(110)들이 집중된 상태를 소정 시간 동안 유지할 수 있다.
한편, 제 1 기판(150)과 제 1 전극(160)의 재질을 일정한 투과성이 부여되도록 설정하여 광결정 입자(110)들이 강유전체(130)로 집중되었을 때 투과 모드로의 기능을 수행할 수도 있다. 이와 달리, 제 1 기판(150)과 제 1 전극(160)의 재질을 광결정 입자(110)들이 지니고 있는 고유색과는 대조되는 특정한 컬러를 띄도록 부여되도록 설정하여 광결정 입자(110)들이 강유전체(130) 로 집중되었을 때 제 1 기판(150) 내지 제 1 전극(160)이 띄는 특정한 컬러를 구현할 수도 있다. 여기에서, 대조색은 색상환에서 서로 마주보는 색상을 포함할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광결정 표시장치 및 이를 이용한 표시 방법을 도해하는 도면들이다.
도 13을 참조하면, 외부 전기장의 제거 이후에 강유전체(130)의 잔류 분극에 의하여 광결정 입자(110)들이 제 1 전극(160) 또는 제 2 전극(180)과 나란한 방향을 따라서 국부적으로 집중 배열될 수 있도록, 강유전체(130) 상에 강유전체(130) 표면의 일부가 노출되도록 형성된 서로 이격된 복수의 절연 패턴(190)이 제공될 수 있다.
전기장의 방향과 세기를 조절하여 광결정 입자(110)들을 특정 영역으로 패터닝 내지 형성된 절연 패턴(190) 사이로 노출된 강유전체(130)로 집중시키고 인가되는 전압이 차단된 이후에도 강유전체(130)와 광결정 입자(110)와의 인력으로 인하여 광결정 입자(110)들이 집중된 상태를 소정 시간 동안 유지할 수 있다.
일정한 투과도가 확보된 절연 패턴(190), 강유전체(130), 제 1 전극(160) 및 제 1 기판(150)을 사용하여 광결정 입자(110)들이 노출된 강유전체(130)로 집중 시, 투과 모드로의 기능을 수행할 수 있는 광결정 표시장치가 구현될 수 있다. 이와 달리, 특정한 컬러가 부여된 절연 패턴(190)을 사용하여 광결정 입자(110)들이 노출된 강유전체(130)로 집중 시, 절연 패턴(190)에 의한 특정한 컬러를 구현하는 광결정 표시장치를 구현할 수도 있다.
도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광결정 표시장치를 도해하는 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광결정 표시장치에서는 제 1 기판(150), 제 1 전극(160), 광결정 입자(110)들이 분산된 매개체(120), 제 2 전극(180), 제 2 기판(170)이 상방향으로 순차적으로 배치되며, 강유전체(130)는 서로 이격된 제 1 강유전체(130a) 및 제 2 강유전체(130b)를 포함하되, 제 1 강유전체(130a)는 제 1 전극(160)과 매개체(120) 사이에 개재되며, 제 2 강유전체(130b)는 매개체(120)와 제 2 전극(180) 사이에 개재될 수 있다. 이에 따르면, 두 개의 강유전체층 사이에 광결정 입자(110)들이 배치된 광결정 표시장치가 제공되며, 강유전체층이 자발 분극에 의하여 쌍안정성 유지 특성과 더불어 전극을 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 광결정 표시장치를 도해하는 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 광결정 표시장치에서는 제 1 기판(150), 제 1 전극(160), 광결정 입자(110)들이 분산된 매개체(120), 제 2 전극(180), 제 2 기판(170)이 상방향으로 순차적으로 배치되며, 강유전체(130)는 서로 이격된 제 1 강유전체(130a) 및 제 2 강유전체(130b)를 포함하되, 제 1 강유전체(130a)는 제 1 기판(150)와 제 1 전극(160) 사이에 개재되며, 제 2 강유전체(130b)는 제 2 전극(180)과 제 2 기판(170) 사이에 개재될 수 있다.
도 16은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 광결정 표시장치를 도해하는 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 광결정 표시장치에서는 제 1 기판(150), 제 1 전극(160), 광결정 입자(110)들이 분산된 매개체(120), 제 2 전극(180) 및 제 2 기판(170)이 상방향으로 순차적으로 배치되며, 강유전체(130)는 서로 이격된 제 1 강유전체(130a), 제 2 강유전체(130b), 제 3 강유전체(130c) 및 제 4 강유전체(130d)를 포함하되, 제 1 강유전체(130a)는 제 1 기판(150)과 제 1 전극(160) 사이에 개재되며, 제 2 강유전체(130b)는 제 1 전극(160)과 매개체(120) 사이에 개재되며, 제 3 강유전체(130c)는 매개체(120)와 제 2 전극(180) 사이에 개재되며, 제 4 강유전체(130d)는 제 2 전극(180)과 제 2 기판(170) 사이에 개재될 수 있다.
도 17은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 광결정 표시장치를 도해하는 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 광결정 표시장치에서는 제 1 기판(150), 제 1 전극(160), 강유전체(130), 제 2 전극(180), 제 2 기판(170)이 상방향으로 순차적으로 배치되며, 광결정 입자들이 분산된 매개체가 분할되어 개재된다. 상기 광결정 입자들은 서로 이격된 제 1 광결정 입자(110a)들과 제 2 광결정 입자(110b)들을 포함하며, 상기 매개체는 서로 이격된 제 1 매개체(120a)와 제 2 매개체(120b)를 포함하되, 제 1 광결정 입자(110a)들이 분산된 제 1 매개체(120a)는 제 1 전극(160)과 강유전체(130) 사이에 개재되며, 제 2 광결정 입자(110b)들이 분산된 제 2 매개체(120b)는 강유전체(130)와 제 2 전극(180) 사이에 개재될 수 있다. 이 경우, 제 1 기판(150)과 제 2 기판(170)은 모두 표시부로서 기능을 수행하도록 구성되고 광결정 입자(110)가 분산된 매개체(120)의 중심에 강유전체(130)층이 형성되는 것으로 이해할 수 있다.
상술한 실시예들에서, 강유전체가 복수개의 층으로 제공되는 경우, 자발 분극에 의한 정전기력의 세기를 조절하기 위하여 적어도 1층 이상은 강유전체층을 대신하여 유전체층이 배치될 수도 있다. 한편, 강유전체층에 의한 정전기력을 조절하기 위하여 모든 강유전체층의 물리적 특성을 같도록 설정될 수 있다. 이와 달리, 강유전체층에 의한 정전기력을 조절하기 위하여 적어도 1층 이상의 강유전체층의 물리적 특성을 다르게 설정될 수도 있다.
상술한 실시예들에서, 강유전체층에 의한 정전기력에 의하여 광결정 입자의 배열 및 간격이 유지될 수 있도록 광결정 입자들에 양 내지 음의 부호의 전하가 부여될 수 있다.
상술한 실시예들에서, 강유전체층에 의한 정전기력보다 큰 전기장을 외부로부터 인가하여 광결정 입자들의 배열 및 간격을 조절할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (24)

  1. 광결정 입자들이 분산된 매개체; 및
    인가되는 외부 전기장에 의하여 상기 광결정 입자들의 간격 내지 배열을 조절한 후, 상기 외부 전기장의 제거 이후에도 잔류 분극에 의하여 상기 광결정 입자들의 간격 내지 배열이 소정 시간 동안 유지될 수 있도록, 상기 매개체와 인접 배치된 강유전체;
    를 포함하는, 광결정 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강유전체의 분극이 포화되기 위해 요구되는 전기장의 세기는 상기 광결정 입자들의 간격 내지 배열을 조절하도록 인가되는 상기 외부 전기장의 세기보다 더 큰, 광결정 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 강유전체는 광 투과성 특성을 가지는, 광결정 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광결정 입자들이 분산된 매개체는, 동일한 부호의 전하를 각각 가지며 전기 분극(polarization) 특성을 갖는 상기 광결정 입자들이 상기 매개체 내에 분산된 상태이거나, 동일한 부호의 전하를 각각 가지는 상기 광결정 입자들이 전기 분극(polarization) 특성을 갖는 상기 매개체 내에 분산된 상태인, 광결정 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광결정 입자는 그 자체로 전하를 갖거나, 상기 광결정 입자의 성질이 변화되어 전하를 갖게 되는, 광결정 표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기 분극 특성을 갖는 광결정 입자 또는 상기 전기 분극 특성을 갖는 매개체는 전자 분극, 이온 분극, 계면 분극 및 회전 분극 중 어느 하나에 의하여 분극되는 물질을 포함하는, 광결정 표시장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기 분극 특성을 갖는 광결정 입자 또는 상기 전기 분극 특성을 갖는 매개체는 초상유전성(superparaelectric) 또는 강유전성(ferroelecric) 물질을 포함하는, 광결정 표시장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기 분극 특성을 갖는 광결정 입자 또는 상기 전기 분극 특성을 갖는 매개체는 페로브스카이트(perovskite) 구조를 갖는 물질을 포함하는, 광결정 표시장치
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광결정 입자들이 분산된 매개체와 상기 강유전체가 사이에 개재되도록 서로 이격되어 배치된 제 1 기판과 제 2 기판; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 개재되며 상기 외부 전기장이 인가될 수 있는 제 1 전극과 제 2 전극; 을 더 포함하되,
    상기 광결정 입자들이 분산된 매개체를 중심으로 일측에는 상기 제 1 기판과 상기 제 1 전극이 배치되고 타측에는 상기 제 2 기판과 상기 제 2 전극이 배치된, 광결정 표시장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 강유전체는, 상기 외부 전기장의 제거 이후에 상기 강유전체의 잔류 분극에 의하여 상기 광결정 입자들이 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 나란한 방향을 따라서 전체적으로 균일 배열될 수 있도록, 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 나란한 방향으로 균일한 두께를 가지는 단일한 층으로 이루어진, 광결정 표시장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 외부 전기장의 제거 이후에 상기 강유전체의 잔류 분극에 의하여 상기 광결정 입자들이 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 나란한 방향을 따라서 국부적으로 집중 배열될 수 있도록, 상기 강유전체 상에 상기 강유전체 표면의 일부가 노출되도록 형성된 서로 이격된 복수의 절연 패턴;을 더 포함하는, 광결정 표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 절연 패턴; 상기 강유전체; 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 전극; 및 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 기판;은 광 투과성 물질을 포함하는, 광결정 표시장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 강유전체는, 상기 외부 전기장의 제거 이후에 상기 강유전체의 잔류 분극에 의하여 상기 광결정 입자들이 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 나란한 방향을 따라서 국부적으로 집중 배열될 수 있도록, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극과 나란한 방향으로 서로 이격된 복수의 패턴으로 이루어진, 광결정 표시장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 전극; 및 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 기판;은 광 투과성 물질을 포함하는, 광결정 표시장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 전극; 및 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 중에서 상기 강유전체와 더 인접한 어느 하나의 기판;은 상기 광결정 입자와 대조색을 띄는 물질을 포함하는, 광결정 표시장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 기판, 상기 제 1 전극, 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체, 상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판이 상방향으로 순차적으로 배치되며,
    상기 강유전체는 서로 이격된 제 1 강유전체 및 제 2 강유전체를 포함하되, 상기 제 1 강유전체는 상기 제 1 전극과 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체 사이에 개재되며, 상기 제 2 강유전체는 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체와 상기 제 2 전극 사이에 개재되는,
    광결정 표시장치.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 기판, 상기 제 1 전극, 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체, 상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판이 상방향으로 순차적으로 배치되며,
    상기 강유전체는 서로 이격된 제 1 강유전체 및 제 2 강유전체를 포함하되, 상기 제 1 강유전체는 상기 제 1 기판과 상기 제 1 전극 사이에 개재되며, 상기 제 2 강유전체는 상기 제 2 전극과 상기 제 2 기판 사이에 개재되는,
    광결정 표시장치.
  18. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 기판, 상기 제 1 전극, 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체, 상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판이 상방향으로 순차적으로 배치되며,
    상기 강유전체는 서로 이격된 제 1 강유전체, 제 2 강유전체, 제 3 강유전체 및 제 4 강유전체를 포함하되, 상기 제 1 강유전체는 상기 제 1 기판과 상기 제 1 전극 사이에 개재되며, 상기 제 2 강유전체는 제 1 전극과 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체 사이에 개재되며, 상기 제 3 강유전체는 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체와 상기 제 2 전극 사이에 개재되며, 상기 제 4 강유전체는 상기 제 2 전극과 상기 제 2 기판 사이에 개재되는,
    광결정 표시장치.
  19. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 기판, 상기 제 1 전극, 상기 강유전체, 상기 제 2 전극 및 상기 제 2 기판이 상방향으로 순차적으로 배치되며,
    상기 광결정 입자들은 서로 이격된 제 1 광결정 입자들과 제 2 광결정 입자들을 포함하며, 상기 매개체는 서로 이격된 제 1 매개체와 제 2 매개체를 포함하되,
    상기 제 1 광결정 입자들이 분산된 제 1 매개체는 상기 제 1 전극과 상기 강유전체 사이에 개재되며, 상기 제 2 광결정 입자들이 분산된 제 2 매개체는 상기 강유전체와 상기 제 2 전극 사이에 개재되는, 광결정 표시장치.
  20. 광결정 입자들이 분산된 매개체에 외부 전기장을 인가하여 상기 광결정 입자들의 간격 내지 배열을 조절하는 제 1 단계; 및
    상기 외부 전기장의 제거 이후에도 상기 매개체와 인접 배치된 강유전체 의 잔류 분극에 의하여 상기 광결정 입자들의 간격 내지 배열을 유지하는 제 2 단계;
    를 포함하는, 광결정성을 이용한 표시 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 단계에서 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체는, 동일한 부호의 전하를 각각 가지며 전기 분극(polarization) 특성을 갖는 상기 광결정 입자들이 상기 매개체 내에 분산된 상태인, 광결정성을 이용한 표시 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 단계에서 상기 광결정 입자들이 분산된 매개체는, 동일한 부호의 전하를 각각 가지는 상기 광결정 입자들이 전기 분극(polarization) 특성을 갖는 상기 매개체 내에 분산된 상태인, 광결정성을 이용한 표시 방법.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 단계에서 상기 외부 전기장이 인가됨에 따라, 상기 외부 전기장과 상기 입자들 사이에 발생되어 상기 입자들에 대한 전기 영동의 원인이 되는 전기적 힘, 상기 동일한 부호의 전하를 갖는 상기 입자들 사이에 발생되는 전기적 힘 및 상기 전기 분극에 의하여 발생되는 전기적 힘이 상호작용하여 상기 입자들의 간격 내지 배열이 특정 범위 내에서 조절됨에 따라 상기 입자들로부터 특정 파장 범위의 광이 반사되는, 광결정성을 이용한 표시 방법.
  24. 제 21 항 또는 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에서 상기 강유전체가 가지는 잔류 분극의 방향 및 크기와 상기 입자들이 가지는 전하의 부호 및 크기에 따른 상기 강유전체와 상기 입자들 사이에 발생하는 전기적 힘, 상기 동일한 부호의 전하를 갖는 상기 입자들 사이에 발생되는 전기적 힘 및 상기 전기 분극에 의하여 발생되는 전기적 힘이 상호작용하여 상기 입자들의 간격 내지 배열이 특정 범위 내에서 유지됨에 따라 상기 입자들로부터 반사되는 광의 파장대, 강도 및 채도를 조절하는, 광결정성을 이용한 표시 방법.
KR1020150036694A 2014-10-24 2015-03-17 광결정 표시장치 및 광결정성을 이용한 표시 방법 KR20160048619A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140145078 2014-10-24
KR1020140145078 2014-10-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160048619A true KR20160048619A (ko) 2016-05-04

Family

ID=56022109

Family Applications (5)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150036694A KR20160048619A (ko) 2014-10-24 2015-03-17 광결정 표시장치 및 광결정성을 이용한 표시 방법
KR1020150044249A KR101653279B1 (ko) 2014-10-24 2015-03-30 광결정 표시 장치
KR1020150044248A KR101653284B1 (ko) 2014-10-24 2015-03-30 광결정 표시 장치
KR1020150045092A KR101672392B1 (ko) 2014-10-24 2015-03-31 광결정 표시 장치
KR1020150045091A KR101662495B1 (ko) 2014-10-24 2015-03-31 광결정 표시 장치 및 그 제조 방법

Family Applications After (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150044249A KR101653279B1 (ko) 2014-10-24 2015-03-30 광결정 표시 장치
KR1020150044248A KR101653284B1 (ko) 2014-10-24 2015-03-30 광결정 표시 장치
KR1020150045092A KR101672392B1 (ko) 2014-10-24 2015-03-31 광결정 표시 장치
KR1020150045091A KR101662495B1 (ko) 2014-10-24 2015-03-31 광결정 표시 장치 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (5) KR20160048619A (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101952696B1 (ko) * 2017-04-06 2019-02-27 세종대학교산학협력단 광결정성 입자 분산액 및 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 광결정 표시 장치
CN108181706B (zh) * 2018-01-02 2019-12-03 京东方科技集团股份有限公司 显示单元及其驱动方法、显示装置
KR102269875B1 (ko) 2018-12-31 2021-06-28 울산과학기술원 광결정 구조체, 이의 제조방법, 이를 이용한 위조방지 장치
JP2023510293A (ja) * 2020-01-14 2023-03-13 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 光経路制御部材及びこれを含むディスプレイ装置
KR20220030574A (ko) * 2020-09-03 2022-03-11 엘지이노텍 주식회사 광 경로 제어 부재 및 이를 포함하는 디스플레이 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004163773A (ja) * 2002-11-14 2004-06-10 Ricoh Co Ltd 表示素子及びその製造方法並びに表示素子を用いた表示装置
KR20090086192A (ko) * 2009-07-22 2009-08-11 주식회사 나노브릭 광결정성을 이용한 표시 방법 및 장치
KR20110028952A (ko) * 2009-09-14 2011-03-22 삼성전기주식회사 전자 종이 표시장치 및 그 제조방법
KR101068206B1 (ko) * 2009-09-21 2011-09-28 주식회사 나노브릭 색 가변성 태양전지
KR20100091140A (ko) * 2010-07-26 2010-08-18 주식회사 나노브릭 광결정성을 이용한 표시 방법 및 장치
KR20120011784A (ko) * 2010-07-19 2012-02-08 주식회사 나노브릭 표시 장치, 표시 방법 및 머신 판독 가능한 기록 매체
KR20120056246A (ko) * 2010-07-19 2012-06-01 주식회사 나노브릭 표시 장치, 표시 방법 및 머신 판독 가능한 기록 매체
KR20120057682A (ko) * 2010-08-06 2012-06-07 삼성모바일디스플레이주식회사 전기 영동 표시 장치 및 그 구동 방법
KR101263007B1 (ko) * 2010-11-12 2013-05-09 주식회사 나노브릭 광결정성을 이용한 표시 방법 및 장치
JP5691744B2 (ja) * 2011-03-31 2015-04-01 凸版印刷株式会社 マイクロカプセル型電気泳動表示装置及び製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160048622A (ko) 2016-05-04
KR101662495B1 (ko) 2016-10-05
KR101672392B1 (ko) 2016-11-03
KR101653279B1 (ko) 2016-09-01
KR20160048621A (ko) 2016-05-04
KR101653284B1 (ko) 2016-09-01
KR20160048624A (ko) 2016-05-04
KR20160048623A (ko) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160048619A (ko) 광결정 표시장치 및 광결정성을 이용한 표시 방법
KR101022061B1 (ko) 광결정성을 이용한 표시 방법 및 장치
Nan et al. Voltage control of metal-insulator transition and non-volatile ferroelastic switching of resistance in VOx/PMN-PT heterostructures
AU2009227670B2 (en) Process for using and producing paper based on natural cellulose fibers, synthetic fibers or mixed fibers as physical support and storing medium for electrical charges in self-sustaining field-effect transistors with memory using active semiconductor oxides
US9515256B2 (en) Phase transition devices and smart capacitive devices
JP4529571B2 (ja) 電界効果トランジスタ
KR101130576B1 (ko) 광결정성을 이용한 표시 방법 및 장치
KR101623461B1 (ko) 광자 결정 소자, 상기 광자 결정 소자 제조 방법 및 상기 광자결정 소자를 포함하는 반사형 디스플레이 장치
US7709290B2 (en) Method of forming a self-assembled molecular layer
KR102056097B1 (ko) 편광 가변형 소자 및 이의 제조방법
KR101180118B1 (ko) 표시 방법 및 장치
Oh et al. Polar perturbations in functional oxide heterostructures
KR101263007B1 (ko) 광결정성을 이용한 표시 방법 및 장치
KR101705560B1 (ko) 컬러 표시장치 및 그 표시방법
DE102017217285A1 (de) Schichtverbund zum elektrostatischen Dotieren einer zweidimensionalen Dotierschicht, Hall-Sensor und Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines solchen Schichtverbunds
KR101967445B1 (ko) 터널링 트랜지스터 및 이의 제조 방법
KR20110103371A (ko) 광결정성을 이용한 표시 방법 및 장치
KR20110103370A (ko) 광결정성을 이용한 표시 방법 및 장치
KR20110103372A (ko) 광결정성을 이용한 표시 방법 및 장치
KR20110103304A (ko) 광결정성을 이용한 표시 방법 및 장치
KR20110103306A (ko) 광결정성을 이용한 표시 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application