KR20170062231A

KR20170062231A - 광 제어 장치, 및 그를 포함한 투명표시장치

Info

Publication number: KR20170062231A
Application number: KR1020150167783A
Authority: KR
Inventors: 김재현; 김기한; 지석원
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-07
Also published as: KR102537329B1

Abstract

본 발명의 실시예는 투과 모드에서 광 투과율을 향상시킬 수 있는 광 제어 장치, 및 그를 포함한 투명표시장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치는 서로 마주보는 제1 베이스 필름과 제2 베이스 필름, 상기 제2 베이스 필름과 마주보는 상기 제1 베이스 필름의 일면 상에 마련되고 소정의 간격으로 패터닝되는 투명 전극들, 상기 투명 전극들과 상기 제2 베이스 필름 사이에 마련되고, 액정들과 이온 물질들을 포함하는 액정셀, 상기 액정셀의 셀갭을 유지하기 위한 격벽들, 상기 투명 전극들 및 상기 격벽들 상에 마련된 제1 배향막, 및 상기 제1 배향막과 마주보는 제2 베이스 필름의 일면 상에 마련된 제2 배향막을 포함한다. 상기 투명 전극들에 전압이 인가되는 경우, 입사되는 빛은 산란 또는 차단되어 차광 모드로 구현되고, 상기 투명 전극들에 전압이 인가되지 않는 경우, 입사되는 빛을 투과시키는 투과 모드로 구현된다.

Description

광 제어 장치, 및 그를 포함한 투명표시장치{LIGHT CONTROLLING DEVICE, AND TRANSPARENT DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 발명의 실시예는 광 제어 장치, 및 그를 포함한 투명표시장치에 관한 것이다.

최근 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 표시장치가 개발되어 각광받고 있다. 이와 같은 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device: ELD), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 등을 들 수 있다.

최근에는 표시장치는 박형화, 경량화, 및 저소비 전력화되고 있으며, 이로 인해 표시장치의 적용 분야가 계속 증가하고 있다. 특히, 표시장치는 대부분의 전자 장치나 모바일 기기에서 사용자 인터페이스의 하나로 사용되고 있다.

또한, 최근에는 특성상 사용자가 표시장치의 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있는 투명표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 투명표시장치는 공간 활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며, 다양한 응용분야를 가질 수 있다. 투명표시장치는 정보인식, 정보처리 및 정보표시의 기능을 투명한 전자기기로 구현함으로써 기존 전자기기의 공간적 및 시각적 제약을 해소할 수 있다. 예를 들어, 투명표시장치는 건물이나 자동차의 창문(window)에 적용되어 배경을 보이거나 화상을 표시하는 스마트 창(smart window)으로 구현될 수 있다.

투명표시장치는 유기발광표시장치로 구현될 수 있으며, 이 경우 전력 소비가 적은 장점이 있으나, 어두운 환경에서는 명암비(contrast ratio)에 문제가 없지만 빛이 있는 환경에서는 명암비가 저하되는 단점이 있다. 어두운 환경의 명암비는 암실 명암비, 빛이 있는 환경의 명암비는 명실 명암비로 정의될 수 있다. 즉, 투명표시장치는 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있도록 하기 위해 투과 영역이 존재하므로, 이로 인해 명실 명암비가 저하되는 문제가 있다. 그러므로 투명표시장치가 유기발광표시장치로 구현되는 경우 명실 명암비가 저하되는 것을 방지하기 위해 빛을 차단하는 차광 모드와 빛을 투과시키는 투과 모드를 구현할 수 있는 광 제어 장치가 필요하다.

본 발명의 실시예는 투과 모드에서 광 투과율을 향상시킬 수 있는 광 제어 장치, 및 그를 포함한 투명표시장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치는 서로 마주보는 제1 베이스 필름과 제2 베이스 필름, 상기 제2 베이스 필름과 마주보는 상기 제1 베이스 필름의 일면 상에 마련되고 소정의 간격으로 패터닝되는 투명 전극들, 상기 투명 전극들과 상기 제2 베이스 필름 사이에 마련되고, 액정들과 이온 물질들을 포함하는 액정셀, 상기 액정셀의 셀갭을 유지하기 위한 격벽들, 상기 투명 전극들 및 상기 격벽들 상에 마련된 제1 배향막, 및 상기 제1 배향막과 마주보는 제2 베이스 필름의 일면 상에 마련된 제2 배향막을 포함한다. 상기 투명 전극들에 전압이 인가되는 경우, 입사되는 빛은 산란 또는 차단되어 차광 모드로 구현되고, 상기 투명 전극들에 전압이 인가되지 않는 경우, 입사되는 빛을 투과시키는 투과 모드로 구현된다.

본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 빛을 투과시키고 화상을 표시하는 투명표시패널, 및 상기 투명표시패널의 적어도 일면에 배치된 광 제어 장치를 구비한다. 상기 광 제어 장치는 서로 마주보는 제1 베이스 필름과 제2 베이스 필름, 상기 제2 베이스 필름과 마주보는 상기 제1 베이스 필름의 일면 상에 마련되고 소정의 간격으로 패터닝되는 투명 전극들, 상기 투명 전극들과 상기 제2 베이스 필름 사이에 마련되고, 액정들과 이온 물질들을 포함하는 액정셀, 상기 액정셀의 셀갭을 유지하기 위한 격벽들, 상기 투명 전극들 및 상기 격벽들 상에 마련된 제1 배향막, 및 상기 제1 배향막과 마주보는 제2 베이스 필름의 일면 상에 마련된 제2 배향막을 포함한다. 상기 투명 전극들에 전압이 인가되는 경우, 입사되는 빛은 산란 또는 차단되어 차광 모드로 구현되고, 상기 투명 전극들에 전압이 인가되지 않는 경우, 입사되는 빛을 투과시키는 투과 모드로 구현된다.

상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치에서는 제2 베이스 필름과 제2 배향막 사이에 별도의 투명 전극이 마련되지 않는다. 그 결과, 제2 베이스 필름과 제2 배향막 사이에 별도의 투명 전극이 마련되어 수직 전계를 형성하는 종래와 비교하여, 투과 모드에서의 광 투과율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치는 제1 베이스 필름 상에 투명 전극들이 마련되고, 서로 인접한 투명 전극들 각각으로 서로 다른 전압들이 인가되어 수평 전계를 형성한다. 이에 따라, 제2 베이스 필름 상에 형성된 제2 배향막은 전압의 인가 시 액정의 구동에 영향을 미치지 않으므로, 제2 배향막(254)의 두께를 증가시키는 것이 가능하다.

위에서 언급된 본 발명의 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 투명표시패널, 게이트 구동부, 소스 드라이브 IC, 연성필름, 회로보드, 및 타이밍 제어부를 보여주는 평면도.
도 3은 도 2의 표시 영역의 화소를 보여주는 일 예시도면.
도 4는 도 3의 I-I'의 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들.
도 16 및 도 17은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들.

본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. "적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 두 개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다. "상에"라는 용어는 어떤 구성이 다른 구성의 바로 상면에 형성되는 경우 뿐만 아니라 이들 구성들 사이에 제3의 구성이 개재되는 경우까지 포함하는 것을 의미한다.

이하에서는 본 발명에 따른 광 제어 장치, 및 그를 포함한 투명표시장치의 바람직한 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 투명표시패널, 게이트 구동부, 소스 드라이브 IC, 연성필름, 회로보드, 및 타이밍 제어부를 보여주는 평면도이다. 도 3은 도 2의 표시 영역의 화소를 보여주는 일 예시도면이다. 도 4는 도 3의 I-I'의 단면도이다.

이하에서는 도 1 내지 도 4를 결부하여 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치를 상세히 설명한다. 도 1 내지 도 4에서 X축은 게이트 라인과 나란한 방향을 나타내고, Y축은 데이터 라인과 나란한 방향을 나타내며, Z축은 투명 표시 장치의 높이 방향을 나타낸다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 투명표시패널(100), 게이트 구동부(120), 소스 드라이브 집적회로(integrated circuit, 이하 "IC"라 칭함)(130), 연성필름(140), 회로보드(150), 타이밍 제어부(160), 광 제어 장치(200), 및 접착층(300)을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display)로 구현된 것을 중심으로 설명하였으나, 액정표시장치(Liquid Crystal Display) 또는 전기영동 표시장치(Electrophoresis display)로도 구현될 수 있다.

투명표시패널(100)은 하부 기판(111)과 상부 기판(112)을 포함한다. 상부 기판(112)은 봉지 기판일 수 있다. 하부 기판(111)은 상부 기판(112)보다 크게 형성되며, 이로 인해 하부 기판(111)의 일부는 상부 기판(112)에 의해 덮이지 않고 노출될 수 있다.

투명표시패널(100)의 표시 영역(DA)에는 게이트 라인들과 데이터 라인들이 형성되며, 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차 영역들에는 발광부들이 형성될 수 있다. 표시 영역(DA)의 발광부들은 화상을 표시할 수 있다.

표시 영역(DA)은 도 3과 같이 투과 영역(TA)와 발광 영역(EA)을 포함한다. 투명표시패널(100)은 투과 영역(TA)들로 인해 투명 표시 패널(100)의 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있으며, 발광 영역(EA)들로 인해 화상을 표시할 수 있다. 도 3에서는 투과 영역(TA)과 발광 영역(EA)이 게이트 라인 방향(X축 방향)으로 길게 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 투과 영역(TA)과 발광 영역(EA)은 데이터 라인 방향(Y축 방향)으로 길게 형성될 수도 있다.

투과 영역(TA)은 입사되는 빛을 거의 그대로 통과시키는 영역이다. 발광 영역(EA)은 빛을 발광하는 영역이다. 발광 영역(EA)은 복수의 화소(P)들을 포함할 수 있으며, 화소(P)들 각각은 도 3과 같이 적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE), 및 청색 발광부(BE)를 포함하는 것을 예시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 화소(P)들 각각은 적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE) 및 청색 발광부(BE) 외에 흰색 발광부를 더 포함할 수도 있다. 또는, 화소(P)들 각각은 적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE), 청색 발광부(BE), 옐로우(yellow) 발광부, 자홍색(magenta) 발광부, 및 청록색(cyan) 발광부 중에 적어도 두 개 이상의 발광부들을 포함할 수 있다.

적색 발광부(RE)는 적색광을 발광하는 영역이고, 녹색 발광부(GE)는 녹색광을 발광하는 영역이며, 청색 발광부(BE)는 청색광을 발광하는 영역이다. 발광 영역(EA)의 적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE), 및 청색 발광부(BE)는 소정의 빛을 발광하며, 입사되는 빛을 투과시키지 않는 비투과 영역에 해당한다.

적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE), 및 청색 발광부(BE) 각각에는 도 4와 같이 트랜지스터(T), 애노드 전극(AND), 유기층(EL), 캐소드 전극(CAT)이 마련될 수 있다.

트랜지스터(T)는 하부 기판(111)상에 마련된 액티브층(ACT), 액티브층(ACT)상에 마련된 제1 절연막(I1), 제1 절연막(I1)상에 마련된 게이트 전극(GE), 게이트 전극(GE)상에 마련된 제2 절연막(I2), 제2 절연막(I2)상에 마련되고 제1 및 제2 콘택홀들(CNT1, CNT2)을 통해 액티브층(ACT)에 접속되는 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)을 포함한다. 도 4에서는 트랜지스터(T)가 탑 게이트 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 게이트 전극(GE)이 액티브층(ACT)아래 배치되는 보텀 게이트 방식으로 형성될 수도 있다.

애노드 전극(AND)은 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)상에 마련된 층간 절연막(ILD)을 관통하는 제3 콘택홀(CNT3)을 통해 트랜지스터(T)의 드레인 전극(DE)에 접속된다. 서로 인접한 애노드 전극(AND)들 사이에는 뱅크(W)가 마련되며, 이로 인해 서로 인접한 애노드 전극(AND)들은 전기적으로 절연될 수 있다.

애노드 전극(AND)상에는 유기층(EL)이 마련된다. 유기층(EL)은 정공 수송층(hole transporting layer), 유기발광층(organic light emitting layer), 전자 수송층(electron transporting layer)을 포함할 수 있다. 유기층(EL)과 격벽(W) 상에는 캐소드 전극(CAT)이 마련된다. 애노드 전극(AND)과 캐소드 전극(CAT)에 전압이 인가되면 정공과 전자가 각각 정공 수송층과 전자 수송층을 통해 유기발광층으 로 이동되며, 유기발광층에서 서로 결합하여 발광하게 된다.

도 4에서는 투명표시패널(100)이 전면(前面) 발광(top emission) 방식으로 구현된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 배면(背面) 발광(bottom emission) 방식으로 구현될 수도 있다. 전면 발광 방식에서는 유기층(EL)의 빛이 상부 기판 방향으로 발광하므로, 트랜지스터(T)가 뱅크(W)와 애노드 전극(AND) 아래에 넓게 마련될 수 있다. 따라서, 전면 발광 방식은 배면 발광 방식에 비해 트랜지스터(T)의 설계 영역이 넓다는 장점이 있다. 전면 발광 방식에서는 애노드 전극(AND)이 알루미늄, 알루미늄과 ITO의 적층 구조와 같은 반사율이 높은 금속물질로 형성되고, 캐소드 전극(CAT)이 ITO, IZO와 같은 투명한 금속물질로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 캐소드 전극(CAT)은 수백 옴스트롱(Å) 이하의 두께로 얇게 형성된 은(Ag), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 또는 은(Ag)과 마그네슘(Mg)의 합금 등과 같은 금속성 물질일 수도 있다. 이 경우, 캐소드 전극(CAT)은 반투과층이 되어, 실질적으로 투명한 캐소드로 사용될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 화소(P)들 각각은 입사되는 빛을 거의 그대로 통과시키는 투과 영역(TA)과 빛을 발광하는 발광 영역(EA)을 포함한다. 그 결과, 본 발명의 실시예는 투명표시장치의 투과 영역(TA)들을 통해 투명표시장치의 배면에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있다.

게이트 구동부(120)는 타이밍 제어부(160)로부터 입력되는 게이트 제어신호에 따라 게이트 라인들에 게이트 신호들을 공급한다. 도 2에서는 게이트 구동부(120)가 투명표시패널(100)의 표시영역(DA)의 일 측 바깥쪽에 GIP(gate driver in panel) 방식으로 형성된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 게이트 구동부(120)는 투명표시패널(100)의 표시영역(DA)의 양 측 바깥쪽에 GIP 방식으로 형성될 수도 있고, 또는 구동 칩으로 제작되어 연성필름에 실장되고 TAB(tape automated bonding) 방식으로 투명표시패널(100)에 부착될 수도 있다.

소스 드라이브 IC(130)는 타이밍 제어부(160)로부터 디지털 비디오 데이터와 소스 제어신호를 입력받는다. 소스 드라이브 IC(130)는 소스 제어신호에 따라 디지털 비디오 데이터를 아날로그 데이터전압들로 변환하여 데이터 라인들에 공급한다. 소스 드라이브 IC(130)가 구동 칩으로 제작되는 경우, COF(chip on film) 또는 COP(chip on plastic) 방식으로 연성필름(140)에 실장될 수 있다.

하부 기판(111)의 크기는 상부 기판(112)의 크기보다 크기 때문에, 하부 기판(111)의 일부는 상부 기판(112)에 의해 덮이지 않고 노출될 수 있다. 상부 기판(112)에 의해 덮이지 않고 노출된 하부 기판(111)의 일부에는 데이터 패드들과 같은 패드들이 마련된다. 연성필름(140)에는 패드들과 소스 드라이브 IC(130)를 연결하는 배선들, 패드들과 회로보드(150)의 배선들을 연결하는 배선들이 형성될 수 있다. 연성필름(140)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film)을 이용하여 패드들 상에 부착되며, 이로 인해 패드들과 연성필름(140)의 배선들이 연결될 수 있다.

회로보드(150)는 연성필름(140)들에 부착될 수 있다. 회로보드(150)는 구동 칩들로 구현된 다수의 회로들이 실장될 수 있다. 예를 들어, 회로보드(150)에는 타이밍 제어부(160)가 실장될 수 있다. 회로보드(150)는 인쇄회로보드(printed circuit board) 또는 연성 인쇄회로보드(flexible printed circuit board)일 수 있다.

타이밍 제어부(160)는 외부의 시스템 보드(미도시)로부터 디지털 비디오 데이터와 타이밍 신호를 입력받는다. 타이밍 제어부(60)는 타이밍 신호에 기초하여 게이트 구동부(120)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호와 소스 드라이브 IC(130)들을 제어하기 위한 소스 제어신호를 발생한다. 타이밍 제어부(60)는 게이트 제어신호를 게이트 구동부(120)에 공급하고, 소스 제어신호를 소스 드라이브 IC(30)들에 공급한다.

광 제어 장치(200)는 차광 모드에서 입사되는 빛을 차단하고, 투과 모드에서 입사되는 빛을 투과시킬 수 있다. 광 제어 장치(200)는 차광 모드에서 빛의 대부분을 차단하며, 예를 들어 입사 광 대비 출력 광의 비율(이하 "광 투과율"이라 칭함) α% 이하가 되도록 설계될 수 있다. 또한, 광 제어 장치(200)는 투과 모드에서 빛의 대부분을 투과시키며, 예를 들어 광 투과율이 β% 이상이 되도록 설계될 수 있다. 이때, β는 α보다 크다. 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치(200)는 동적 산란(dynamic scattering) 모드가 적용된 액정층을 이용하여 차광 모드와 투과 모드를 구현할 수 있다. 이러한 광 제어 장치(200)에 대한 자세한 설명은 도 5 내지 도 7을 결부하여 후술하기로 한다.

접착층(300)은 투명표시패널(100)과 광 제어 장치(200)를 접착한다. 접착층(300)은 OCA(optically clear adhesive)와 같은 투명접착필름 또는 OCR(optically clear resin)과 같은 투명접착제일 수 있다. 이 경우, 접착층(300)은 투명표시패널(100)과 광 제어 장치(200) 사이의 굴절률 매칭을 위해 1.4 내지 1.9 사이의 굴절률을 가질 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 사시도이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들이다. 여기서, 도 6은 투과 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이며, 도 7은 차광 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광 제어 장치(200)는 제1 베이스 필름(210), 제2 베이스 필름(220), 투명 전극들(230), 및 액정층(250)을 포함한다.

제1 베이스 필름(210)과 제2 베이스 필름(220)은 플라스틱 필름(plastic film)일 수 있다. 예를 들어, 제1 베이스 필름(210)과 제2 베이스 필름(220)은 TAC(triacetyl cellulose) 또는 DAC(diacetyl cellulose) 등과 같은 셀룰로오스 수지, 노르보르넨 유도체(Norbornene derivatives) 등의 COP(cyclo olefin polymer), COC(cyclo olefin copolymer), PMMA(poly(methylmethacrylate) 등의 아크릴 수지, PC(polycarbonate), PE(polyethylene) 또는 PP(polypropylene) 등의 폴리올레핀(polyolefin), PVA(polyvinyl alcohol), PES(poly ether sulfone), PEEK(polyetheretherketone), PEI(polyetherimide), PEN(polyethylenenaphthalate), PET(polyethyleneterephthalate) 등의 폴리에스테르(polyester), PI(polyimide), PSF(polysulfone), 또는 불소 수지(fluoride resin) 등을 포함하는 시트 또는 필름일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

투명 전극들(230)은 제2 베이스 필름(220)과 마주보는 제1 베이스 필름(210)의 일면 상에 마련된다. 투명 전극들(230)은 소정의 간격으로 패터닝된다. 이에 따라, 투명 전극들(230) 각각은 서로 이격되어 배치된다. 투명 전극들(230)은 투명한 전극일 수 있다. 예를 들어, 투명 전극들(230)은 산화물(예; AgO 또는 Ag2O 또는 Ag2O3), 알루미늄 산화물(예; Al2O3), 텅스텐 산화물 (예; WO2 또는 WO3 또는 W2O3), 마그네슘 산화물(예; MgO), 몰리브덴 산화물(예; MoO3), 아연 산화물(예; ZnO), 주석 산화물(예; SnO2), 인듐 산화물(예; In2O3), 크롬 산화물(예; CrO3 또는 Cr2O3), 안티몬 산화물(예; Sb2O3 또는 Sb2O5), 티타늄 산화물(예; TiO2), 니켈 산화물(예;NiO), 구리 산화물(예; CuO 또는 Cu2O), 바나듐 산화물(예; V2O3 또는 V2O5), 코발트 산화물(예; CoO), 철 산화물(예; Fe2O3 또는 Fe3O4), 니오븀 산화물(예; Nb2O5), 인듐 주석 산화물(예; Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 아연 산화물(예; Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(예; Aluminum doped Zinc Oxide, ZAO), 알루미늄 도핑된 주석 산화물(예; Aluminum Tin Oxide, TAO) 또는 안티몬 주석 산화물(예; Antimony Tin Oxide, ATO) 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

액정층(250)은 액정들(liquid crystals), 이색성 염료들(dichroic dyes), 및 이온 물질들을 포함하는 동적 산란 모드 액정층(dynamic scattering mode liquid cyrstal layer)일 수 있다. 동적 산란 모드의 경우, 투명 전극들(230)에 전압들이 인가되면, 이온 물질(251c)들에 의해 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들이 랜덤하게 움직인다. 이 경우, 서로 인접한 투명 전극들(230)에는 서로 다른 전압들이 인가된다. 예를 들어, 제1 투명 전극(230a)에 제1 전압이 인가되는 경우, 상기 제1 투명 전극(230a)과 인접한 제2 투명 전극(230b)에는 제2 전압이 인가 될 수 있다. 서로 인접한 투명 전극들(230a, 230b)에 서로 다른 전압들이 인가되기 때문에, 액정(251a)들에는 수평 전계가 인가될 수 있다. 이 경우, 액정층(250)에 입사되는 빛은 랜덤하게 움직이는 액정들에 의해 산란되거나 이색성 염료들에 의해 흡수될 수 있으므로, 차광 모드를 구현할 수 있다.

구체적으로, 액정층(250)은 도 6과 같이 액정셀(251), 격벽(252)들, 제1 배향막(253), 및 제2 배향막(254)을 포함할 수 있다. 액정셀(251)은 투명 전극(230)들과 제2 베이스 필름(220) 사이에 마련된다. 액정셀(251)은 액정(251a)들, 이색성 염료(251b)들, 및 이온 물질(251c)들을 포함한다. 액정(251a)들의 장축은 투명 전극들(230) 각각에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들(253, 254)에 의해 수직 방향(Z축 방향)으로 배열되는 포지티브 액정들일 수 있다. 이색성 염료(251b)들의 장축 방향 역시 액정(251a)들처럼 투명 전극들(230) 각각에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들(253, 254)에 의해 수직 방향(Z축 방향)으로 배열될 수 있다. 그 결과, 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들이 빛이 입사되는 방향으로 배열되므로, 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들로 인한 빛의 산란 및 흡수는 최소화된다. 즉, 액정(251a)들의 장축이 수직 방향(Z축 방향)으로 배열되기 때문에, 광 제어 장치로 입사되는 빛은 액정(251a)들의 장축을 통과하게 된다. 이 경우, 액정(251a)들의 장축들이 모두 동일한 굴절률을 갖기 때문에, 액정(251a)들을 통과하는 빛의 산란이 최소화된다. 따라서, 광 제어 장치(200)에 입사되는 빛의 대부분은 액정셀(251)들을 통과할 수 있다. 따라서, 광 제어 장치(200)는 전압이 인가되지 않더라도 투과 모드로 동작할 수 있으므로, 전력 소비 없이 투과 모드를 구현할 수 있다는 장점이 있다.

이색성 염료(251b)들은 빛을 흡수하는 염료일 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료(251b)들은 가시광선 파장대의 빛을 모두 흡수하는 블랙 염료(black dye) 또는 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대 이외의 빛을 흡수하고 특정한 색(예를 들어 적색)의 파장대의 빛을 반사하는 염료일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 이색성 염료(251b)들이 블랙 염료(black dye)인 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이색성 염료(251b)들은 레드(red), 그린(green), 블루(blue), 옐로우(yellow) 중 어느 하나의 색을 갖거나 또는 이들의 혼합으로 이루어진 색을 가지는 염료일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 차광 모드시 다양한 색을 표현하면서 뒷 배경을 차광할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 실시예는 차광 모드시 다양한 색을 제공할 수 있기 때문에 사용자는 심미감을 느낄 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 공공장소에 사용될 수 있으며, 투과 모드와 차광 모드가 필요한 스마트 윈도우 또는 퍼블릭 윈도우(public window)에 적용될 경우 시간 또는 장소에 따라 다양한 색을 표현하면서 차광할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 액정셀(251)이 이색성 염료(251b)들을 포함하는 경우를 일 예로 하여 본 발명이 설명되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 액정셀(251)은 이색성 염료(251b)들을 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 액정셀(251)이 이색성 염료(251b)들을 포함하는 경우, 광 제어 장치(200)는 블랙을 구현할 수 있으며, 액정셀(251)이 이색성 염료(251b)들을 포함하지 않는 경우, 광 제어 장치(200)는 화이트를 구현할 수 있다.

이온 물질(251c)들은 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들이 랜덤하게 움직일 수 있도록 하는 역할을 한다. 이온 물질(251c)들은 소정의 극성을 가질 수 있으며, 이로 인해 투명 전극들(230) 각각에 인가되는 전압의 극성에 따라 이동할 수 있다. 이 경우, 서로 인접한 투명 전극들(230) 각각에는 서로 다른 전압들이 인가될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 투명 전극들(230) 중 어느 하나의 투명 전극을 제1 투명 전극(230a)이라 정의하고, 어느 하나의 투명 전극과 인접한 다른 하나의 투명 전극을 제2 투명 전극(230b)이라 정의한다. 예를 들어, 이온 물질(251c)들이 부극성을 갖는 경우, 제1 투명 전극(230a)에 정극성의 전압이 인가되고 상기 제1 투명 전극(230a)과 인접한 제2 투명 전극(230b)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(251c)들은 제1 투명 전극(230a)으로 이동한다. 또한, 이온 물질(251c)들이 부극성을 갖는 경우, 제2 투명 전극(230b)에 정극성의 전압이 인가되고 제1 투명 전극(230a)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(251c)들은 제2 투명 전극(230b)으로 이동한다. 또한, 이온 물질(251c)들이 정극성을 갖는 경우, 제1 투명 전극(230a)에 정극성의 전압이 인가되고 제2 투명 전극(230b)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(251c)들은 제2 투명 전극(230b)으로 이동한다. 또한, 이온 물질(251c)들이 정극성을 갖는 경우, 제2 투명 전극(230b)에 정극성의 전압이 인가되고 제1 투명 전극(230a)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질(251c)들은 제1 투명 전극(230a)으로 이동한다. 그러므로, 제1 및 제2 투명 전극들(230a, 230b)에 전압이 인가되는 경우, 이온 물질(251c)들은 소정의 주기로 제1 투명 전극(230a)에서 제2 투명 전극(230b)으로 갔다가 다시 제1 투명 전극(230a)으로 되돌아오는 이동을 반복하게 된다. 이 경우, 이온 물질(251c)들이 이동하면서 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들에 부딪치게 되므로, 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들이 랜덤하게 움직이게 된다. 제1 및 제2 투명 전극들(230a, 230b)에 인가되는 전압은 교류 전압일 수 있다.

또는, 이온 물질(251c)들이 이동하면서 수평 전계를 변경 또는 왜곡시키므로, 액정(251a)들, 및 이색성 염료(251b)들은 수평 전계의 변경 또는 왜곡으로 인해 랜덤하게 움직일 수 있다. 이러한 이온 물질(251c)의 이동은 제1 투명 전극(230a) 및 제1 투명 전극(230a)과 인접한 제3 투명 전극(230c) 사이에서도 발생될 수 있다. 또한, 이온 물질(251c)의 이동은 제2 투명 전극(230b) 및 제2 투명 전극(230b)과 인접한 제4 투명 전극(230d) 사이에서도 발생될 수 있다.

또는, 이온 물질(251c)들은 서로 인접한 투명 전극들(230) 각각에 인가되는 전압의 극성에 따라 서로 전자들을 주고 받을 수 있다. 그러므로, 서로 인접한 투명 전극들(230) 각각에 소정의 주기를 갖는 교류 전압이 인가되는 경우, 이온 물질(251c)들은 소정의 주기로 전자들을 주고 받게 된다. 이 경우, 전자들이 이동하면서 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들에 부딪치게 되므로, 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들이 랜덤하게 움직이게 된다. 서로 인접한 투명 전극들(230) 각각에 인가되는 전압은 교류 전압일 수 있다. 이 경우, 서로 인접한 투명 전극들(230) 각각에는 서로 다른 전압들이 인가될 수 있다. 또는, 전자들이 이동하면서 수평 전계를 변경 또는 왜곡시키므로, 제1 액정(251a)들, 제2 액정(251d)들, 및 이색성 염료(251b)들은 수직 전계의 변경 또는 왜곡으로 인해 랜덤하게 움직일 수 있다.

액정셀(251)은 액체 상태에 있으므로, 액정셀(251)의 셀 갭을 유지하기 위한 격벽(252)들이 필요하다. 격벽(252)들은 제2 베이스 필름(220)과 마주보는 제1 베이스 필름(210)의 일면 상에 배치될 수 있다. 격벽(252)들은 소정의 간격으로 이격될 수 있으며, 액정셀(251)은 격벽(252)들에 의해 구획될 수 있다.

격벽(252)들은 액정층(250)의 셀 갭(cell gap)을 유지하기 위한 것이다. 격벽(252)들이 마련되기 때문에, 외부로부터 힘이 가해지는 경우, 액정층(250)의 내부를 보호할 수 있다. 격벽(252)들은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(252)들은 포토 레지스트(photo resist), 광경화성 폴리머 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또는, 격벽(252)들은 빛을 흡수할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 격벽(252)들 각각은 블랙 격벽으로 구현될 수 있다. 이 경우, 격벽(252)들은 차광 모드에서 액정(251a)들에 의해 산란되는 빛을 흡수할 수 있으므로, 차광 모드의 차광율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 격벽(252)들은 도 3에 도시된 투명표시패널(100)의 발광 영역(EA)에 대응되게 마련되므로, 격벽(252)들 각각이 블랙 격벽으로 구현되더라도 투과 모드에서 투과율이 거의 손실되지 않는다.

또는, 격벽(252)들은 빛을 산란할 수 있는 산란 입자들을 포함할 수 있다. 산란 입자는 비즈(bids) 또는 실리카 볼(silica ball)일 수 있다. 이 경우, 격 벽(252)들은 차광 모드에서 액정(251a)들에 의해 산란된 빛을 다시 산란시킬 수 있으므로, 광경로를 길게 만들 수 있다. 광경로가 길어지는 경우 빛이 이색성 염료(251b)들에 의해 흡수될 확률이 높아지므로, 차광 모드의 차광율을 높일 수 있다.

한편, 격벽(252)들은 액정셀(251)과 같이 능동적으로 광을 통과시키거나 광을 차단하지 못한다. 즉, 격벽(252)들이 투명한 물질로 형성되는 경우 광을 통과시킬 뿐이며, 빛을 차단하는 역할을 하지 못한다. 또한, 격벽(252)들이 빛을 흡수하는 물질 또는 빛을 산란시키는 물질을 포함하는 경우 광을 산란시키거나 차단 할 뿐이며, 광을 통과시키지 못한다. 따라서, 도 3에 도시된 투명표시장치의 투과 영역(TA)에 대응되는 영역에 격벽(252)들이 형성되는 경우, 차광 모드에서 격벽(252)들에서 빛샘이 발생하여 광 투과율이 높아지거나, 투과 모드에서 격벽(252)들에서 빛을 차단하여 광 투과율이 낮아지는 문제가 있다. 따라서, 격벽(252)들은 투명표시패널(100)의 발광 영역(EA)들에 대응되게 배치되며, 액정셀(251)들은 투명표시패널(100)의 투과 영역(TA)들에 대응되게 배치되는 것이 바람직하다. 격벽(252)들은 스트라이프(stripe) 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 벌집(honeycomb) 형태 또는 p(p는 3 이상의 양의 정수)각형 형태로 배치될 수도 있다.

제1 배향막(253)은 제2 베이스 필름(220)과 마주보는 투명 전극들(230) 및 격벽(252)들 상에 마련된다. 제1 배향막(253)은 투명 전극들(230) 각각의 상면 및 측면을 덮는다. 제1 배향막(253)은 격벽(252)들 각각의 상면 및 측면을 덮는다. 제1 배향막(253)은 수백 옴스트롱(Å) 이하의 두께, 예를 들어, 200Å 이하로 형성될 수 있다. 이러한, 제1 배향막(253)은 폴리이미드(PI: Polyimide)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

제2 배향막(254)은 제1 베이스 필름(210)과 마주보는 제2 베이스 필름(220)의 일면 상에 마련된다. 제2 배향막(254)은 접착 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 접착 물질로는 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리올레핀 수지(polyolefin resin), 또는 아크릴 수지(acrylic resin) 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

제2 배향막(254)의 접착력을 높이기 위해서 제2 배향막(254)의 두께는 두껍게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제2 배향막(254)의 두께는 제1 배향막(253)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 제2 배향막(254)의 두께를 두껍게 형성하는 경우, 제1 및 제2 배향막(254)의 접착력이 증가할 수 있다. 이에 따라, 제1 베이스 필름(210)과 제2 베이스 필름(220)의 합착 시, 외부의 충격에 의해 제1 베이스 필름(210)과 제2 베이스 필름(220)이 분리되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 액정층에 수직 전계가 형성되는 경우, 투명 전극은 제1 베이스 필름(210)과 제1 배향막(253) 사이 및 제2 베이스 필름(220)과 제2 배향막(254) 사이에 마련된다. 이 경우, 제2 배향막(254)의 두께가 증가함에 따라 제2 베이스 필름(220)과 제2 배향막(254) 사이에 마련된 투명 전극의 구동 전압을 높여야하는 문제가 있다. 즉, 제2 배향막(254)의 두께가 증가함에 따라 액정층(250)에 수직 전계가 제대로 인가되지 못하기 때문에, 수직 전계가 제대로 인가될 수 있도록 투명 전극에 인가되는 구동 전압을 증가시켜야 한다.

그러나 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치(200)는 제1 베이스 필름(210) 상에 투명 전극들(230)이 마련되고, 서로 인접한 투명 전극들(230) 각각으로 서로 다른 전압들이 인가되어 수평 전계를 형성한다. 이에 따라, 제2 베이스 필름(220)과 제2 배향막(254) 사이에는 투명 전극이 마련되지 않는다. 그 결과, 구동 전압을 증가시키지 않으면서 제2 배향막(254)의 두께를 증가시키는 것이 가능하다.

이러한, 제1 및 제2 배향막들(253, 254)은 투명 전극들(230)에 전압이 인가되지 않는 경우 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들의 장축 방향을 수직 방향(Z축 방향)으로 배열하기 위한 수직 배향막들일 수 있다.

격벽(255)들의 면적이 넓을수록 제1 배향막(253)과 제2 배향막(254)의 접착 면적이 넓어지므로, 제1 배향막(253)과 제2 배향막(254) 사이의 접착력이 높아질 수 있다. 제1 및 제2 베이스 필름들(210, 220)이 플라스틱 필름인 경우 별도의 접착제를 이용하여 제1 및 제2 베이스 필름들(210, 220)을 합착하기 어려우므로, 제1 배향막(253)과 제2 배향막(254) 사이의 접착력을 높이기 위해 제1 배향막(253)과 제2 배향막(254)의 접착 면적을 넓히는 것이 바람직하다. 하지만, 격벽(255)들의 면적이 넓어질수록 액정셀(251)들의 면적은 좁아지기 때문에, 차광 모드의 차광율이 낮아질 수 있다. 따라서, 격벽(255)들의 면적은 제1 배향막(253)과 제2 배향막(254)과의 접착력과 차광 모드의 차광율을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치(200)는 투과 모드에서 투명 전극들(230)에 전압을 인가하지 않으며, 이로 인해 제1 및 제2 배향막들(253, 254)에 의해 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들의 장축 방향을 수직 방향(Z축 방향)으로 배열시킬 수 있다. 그 결과, 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들이 빛이 입사되는 방향으로 배열되므로, 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들로 인한 빛의 산란 및 흡수는 최소화된다. 따라서, 광 제어 장치(200)에 입사되는 빛의 대부분은 동일한 굴절률을 갖는 액정셀(251)들을 통과할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치(200)에서는 제2 베이스 필름(220)과 제2 배향막(254) 사이에 별도의 투명 전극이 마련되지 않는다. 그 결과, 제2 베이스 필름(220)과 제2 배향막(254) 사이에 별도의 투명 전극이 마련되어 수직 전계를 형성하는 종래와 비교하여, 투명 전극으로 인한 광 손실이 없으므로 투과 모드에서의 광 투과율을 추가적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치(200)는 차광 모드에서 투명 전극들(230)에 전압들을 인가하며, 이 경우 이온 물질(251c)들에 의해 액정(251a)들과 이색성 염료(251b)들을 랜덤하게 움직이게 할 수 있다. 그 결과, 액정(251a)들에 의해 빛이 산란되거나 이색성 염료(251b)들에 의해 빛이 흡수되므로, 광 제어 장치(200)에 입사되는 빛의 대부분은 액정셀(251)에서 차단될 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치(200)는 제1 베이스 필름(210) 상에 투명 전극들(230)이 마련되고, 서로 인접한 투명 전극들(230) 각각으로 서로 다른 전압들이 인가되어 수평 전계를 형성한다. 이에 따라, 제2 베이스 필름(220)과 제2 배향막(254) 사이에는 투명 전극이 마련되지 않는다. 그 결과, 구동 전압을 증가시키지 않으면서 제2 배향막(254)의 두께를 증가시키는 것이 가능하다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들이다. 도 8은 투과 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이며, 도 9는 차광 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이다. 이들은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치에서 공통 전극층(240) 및 절연막(245)이 추가로 마련된 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 공통 전극층(240), 절연막(245) 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 하고, 이들을 제외한 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 제어 장치(200)는 공통 전극층(240), 및 절연막(245)을 더 포함한다. 공통 전극층(240), 및 절연막(245)은 제1 베이스 필름(210)과 투명 전극들(230) 사이에 마련된다. 공통 전극층(240)은 제1 베이스 필름(210) 상에 마련된다. 공통 전극층(240)은 투명 전극들(230)과 동일한 물질로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 절연막(245)은 공통 전극층(240) 상에 마련된다. 절연막(245)은 공통 전극층(240)과 투명 전극들(230)을 절연시키는 역할을 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 광 제어 장치(200)에서 액정(251a)들의 장축 방향은 투명 전극들(230) 및 공통 전극층(240) 각각에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들(253, 254)에 의해 수직 방향(Z축 방향)으로 배열되는 포지티브 액정들일 수 있다. 이색성 염료(251b)들의 장축 방향 역시 액정(251a)들처럼 투명 전극들(230) 및 공통 전극층(240) 각각에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들(253, 254)에 의해 수직 방향(Z축 방향)으로 배열될 수 있다. 따라서, 광 제어 장치(200)는 전압이 인가되지 않더라도 투과 모드로 동작할 수 있으므로, 전력 소비 없이 투과 모드를 구현할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 광 제어 장치(200)에서 공통 전극층(250)에 인가되는 전압과 투명 전극들(230)에 인가되는 전압은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 투명 전극들(230)에 제2 전압이 인가되는 경우, 공통 전극층(240)에는 제4 전압이 인가될 수 있다. 공통 전극층(250)과 투명 전극들(230)에 서로 다른 전압이 인가되기 때문에, 액정(251a)들에는 수평 전계가 인가될 수 있다. 이 경우, 액정층(250)에 입사되는 빛은 이온 물질(251c)에 의해 랜덤하게 움직이는 액정들에 의해 산란되거나 이색성 염료들에 의해 흡수될 수 있으므로, 차광 모드를 구현할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 제어 장치는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치와 동일한 효과를 가진다. 게다가, 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 제어 장치는 공통 전극층(240)이 추가로 마련되기 때문에, 투명 전극들(230) 상에 위치하는 액정(251a)들에 수평 전계가 제대로 인가될 수 있다. 그러므로, 액정들의 산란도를 추가로 향상 시킬 수 있다. 이에 따라, 차광 모드에서 광 차단율을 추가로 향상시킬 수 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들이다. 도 10은 투과 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이며, 도 11은 차광 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 제어 장치에서는 제1 배향막(253) 및 제2 배향막(254)으로 수평 배향막을 적용한 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예와 동일하다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 제1 배향막(253), 제2 배향막(254) 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 하고, 이들을 제외한 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 제1 배향막(253) 및 제2 배향막(254)은 투명 전극들(230)에 전압이 인가되지 않는 경우, 액정(251a)들의 장축을 제1 수평 방향(Y축 방향)으로 배열하기 위한 수평 배향막들 일 수 있다. 이 경우, 제1 배향막(253) 및 제2 배향막(254)은 러빙(rubbing)등의 공정을 거쳐 제1 수평 방향(Y축 방향)을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 액정(251a)들의 장축은 투명 전극들(230) 각각에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들(253, 254)에 의해 제1 수평 방향(Y축 방향)으로 배열되는 포지티브 액정들일 수 있다. 이 경우, 액정(251a)들의 단축은 수직 방향(Z축 방향)으로 배열되고, 광 제어 장치(200)로 입사되는 빛은 액정(251a)들의 단축을 통과하게 된다. 액정(251a)들 각각의 단축이 모두 동일한 굴절률을 갖기 때문에, 광 제어 장치(200)에 입사되는 빛은 산란되지 않고 그대로 광 제어 장치를 투과할 수 있다. 그 결과, 광 제어 장치(200)는 전압이 인가되지 않더라도 투과 모드로 동작할 수 있으므로, 전력 소비 없이 투과 모드를 구현할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 액정셀(251)이 이색성 염료들을 포함하는 경우, 이색성 염료들의 장축이 제1 수평 방향(Y축 방향)으로 배열된다. 이 경우, 이색성 염료의 단축이 제1 수평 방향(Y축 방향)으로 배열되는 경우와 비교하여, 빛을 흡수하는 면적이 넓어지기 때문에 투과 모드에서 광 투과율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정셀(251)은 이색성 염료를 포함하지 않는 것이 바람직하다.

한편, 차광 모드에서 투명 전극들(230)에 각각에 전압들이 인가되면, 이온 물질(251c)들에 의해 액정(251a)들이 랜덤하게 움직인다. 이 경우, 서로 인접한 투명 전극들(230a, 230b)에 서로 다른 전압들이 인가되기 때문에, 액정(251a)들에는 수평 전계가 형성될 수 있다. 이 경우, 액정층(250)에 입사되는 빛은 랜덤하게 움직이는 액정들에 의해 산란될 수 있으므로, 차광 모드를 구현할 수 있다.

이러한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 제어 장치는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 제어 장치와 동일한 효과를 가진다.

도 12 및 도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들이다. 도 12는 투과 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이며, 도 13은 차광 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이다. 이들은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 제어 장치에 본 발명의 제2 실시예에 따른 공통 전극층(240) 및 절연막(245)이 추가로 마련된 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 공통 전극층(240), 절연막(245) 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 하고, 이들을 제외한 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 12 및 도 13를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 제어 장치(200)는 공통 전극층(240), 및 절연막(245)을 더 포함한다. 공통 전극층(240), 및 절연막(245)은 제1 베이스 필름(210)과 투명 전극들(230) 사이에 마련된다. 공통 전극층(240)은 제1 베이스 필름(210) 상에 마련된다. 공통 전극층(240)은 투명 전극들(230)과 동일한 물질로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 절연막(245)은 공통 전극층(240) 상에 마련된다. 절연막(245)은 공통 전극층(240)과 투명 전극들(230)을 절연시키는 역할을 한다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 광 제어 장치(200)에서 액정(251a)들의 장축 방향은 투명 전극들(230) 및 공통 전극층(240) 각각에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들(253, 254)에 의해 제1 수평 방향(Y축 방향)으로 배열되는 포지티브 액정들일 수 있다. 따라서, 광 제어 장치(200)는 전압이 인가되지 않더라도 투과 모드로 동작할 수 있으므로, 전력 소비 없이 투과 모드를 구현할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 광 제어 장치(200)에서 공통 전극층(250)에 인가되는 전압과 투명 전극들(230)에 인가되는 전압은 서로 다를 수 있다. 공통 전극층(250)과 투명 전극들(230)에 서로 다른 전압이 인가되기 때문에, 액정(251a)들에는 수평 전계가 인가될 수 있다. 이 경우, 액정층(250)에 입사되는 빛은 랜덤하게 움직이는 액정들에 의해 산란될 수 있으므로, 차광 모드를 구현할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 광 제어 장치는 본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 광 제어 장치와 동일한 효과를 가진다.

도 14 및 도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들이다. 도 14는 투과 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이며, 도 15는 차광 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이다. 이들은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 제어 장치(200)에서 액정(251a)들을 변경한 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 액정(251a)들 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 하고, 이들을 제외한 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 14 내지 도 15를 참조하면, 제1 배향막(253) 및 제2 배향막(254)은 투명 전극들(230)에 전압이 인가되지 않는 경우, 액정(251a)들의 장축을 제1 수평 방향(Y축 방향) 및 제2 수평 방향(X축 방향)으로 배열하기 위한 수평 배향막들 일 수 있다. 이 경우, 제1 배향막(253) 및 제2 배향막(254)은 러빙(rubbing)등의 공정을 거쳐 제1 수평 방향(Y축 방향) 또는 제2 수평 방향(X축 방향) 중 어느 하나의 방향을 갖도록 형성될 수도 있다. 따라서, 액정(251a)들의 장축은 투명 전극들(230) 각각에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들(253, 254)에 의해 제1 수평 방향(Y축 방향) 및 제2 수평 방향(X축 방향)으로 배열될 수 있다. 이 경우, 액정(251a)들은 네거티브 액정들일 수 있다. 이 경우, 액정(251a)들의 단축은 수직 방향(Z축 방향)으로 배열되고, 광 제어 장치(200)로 입사되는 빛은 액정(251a)들의 단축을 통과하게 된다. 액정(251a)들 각각의 단축이 모두 동일한 굴절률을 갖기 때문에, 광 제어 장치(200)에 입사되는 빛은 산란되지 않고 그대로 광 제어 장치를 투과할 수 있다. 그 결과, 광 제어 장치(200)는 전압이 인가되지 않더라도 투과 모드로 동작할 수 있으므로, 전력 소비 없이 투과 모드를 구현할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 차광 모드에서 투명 전극들(230)에 각각에 전압들이 인가되면, 이온 물질(251c)들에 의해 액정(251a)들이 랜덤하게 움직인다. 이 경우, 서로 인접한 투명 전극들(230a, 230b)에 서로 다른 전압들이 인가되기 때문에, 액정(251a)들에는 수평 전계가 형성될 수 있다. 이 경우, 액정(251a)들은 네거티브 액정들 이기 때문에 수직하게 배열될 수 있다. 그러나, 이온 물질(251c)들이 이동하면서 액정(251a)들을 이동시키므로, 액정(251a)들은 랜덤하게 배열될 수 있다. 따라서, 액정층(250)에 입사되는 빛은 랜덤하게 움직이는 액정(251a)들에 의해 산란될 수 있으므로, 차광 모드를 구현할 수 있다.

이러한, 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 제어 장치는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 제어 장치와 동일한 효과를 가진다.

도 16 및 도 17은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 제어 장치를 보여주는 단면도들이다. 도 16은 투과 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이며, 도 17은 차광 모드에서의 광 제어 장치를 보여주는 단면도이다. 이들은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광 제어 장치에 본 발명의 제2 실시예에 따른 공통 전극층(240) 및 절연막(245)이 추가로 마련된 것이다. 이에 따라, 이하의 설명에서는 공통 전극층(240), 절연막(245) 및 이와 관련된 구성에 대해서만 설명하기로 하고, 이들을 제외한 나머지 구성들에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 제어 장치(200)는 공통 전극층(240), 및 절연막(245)을 더 포함한다. 공통 전극층(240) 및 절연막(245)은 제1 베이스 필름(210)과 투명 전극들(230) 사이에 마련된다.

본 발명의 제6 실시예에 따른 광 제어 장치(200)에서 액정(251a)들의 장축은 투명 전극들(230) 및 공통 전극층(240) 각각에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들(253, 254)에 의해 제1 수평 방향(Y축 방향) 또는 제2 수평 방향(X축 방향)으로 배열되는 네거티브 액정들일 수 있다. 따라서, 광 제어 장치(200)는 전압이 인가되지 않더라도 투과 모드로 동작할 수 있으므로, 전력 소비 없이 투과 모드를 구현할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 제6 실시예에 따른 광 제어 장치(200)에서 공통 전극층(250)에 인가되는 전압과 투명 전극들(230)에 인가되는 전압은 서로 다를 수 있다. 공통 전극층(250)과 투명 전극들(230)에 서로 다른 전압이 인가되기 때문에, 액정(251a)들에는 수평 전계가 인가될 수 있다. 이 경우, 액정층(250)에 입사되는 빛은 랜덤하게 움직이는 액정들에 의해 산란될 수 있으므로, 차광 모드를 구현할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 광 제어 장치는 본 발명의 제2 실시예 및 제5 실시예에 따른 광 제어 장치와 동일한 효과를 가진다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 투명표시패널
111: 하부 기판 112: 상부 기판
120: 게이트 구동부 130: 소스 드라이브 IC
140: 연성필름 150: 회로보드
160: 타이밍 제어부 200: 광 제어장치
210: 제1 베이스 필름 220: 제2 베이스 필름
230: 투명 전극들 240: 공통 전극층
250: 액정층 251: 액정셀
252: 격벽 253: 제1 배향막
254: 제2 배향막 300: 접착층

Claims

서로 마주보는 제1 베이스 필름과 제2 베이스 필름;
상기 제2 베이스 필름과 마주보는 상기 제1 베이스 필름의 일면 상에 마련되고 소정의 간격으로 패터닝되는 투명 전극들;
상기 투명 전극들과 상기 제2 베이스 필름 사이에 마련되고, 액정들과 이온 물질들을 포함하는 액정셀;
상기 액정셀의 셀갭을 유지하기 위한 격벽들;
상기 투명 전극들 및 상기 격벽들 상에 마련된 제1 배향막; 및
상기 제1 배향막과 마주보는 제2 베이스 필름의 일면 상에 마련된 제2 배향막을 포함하고,
상기 투명 전극들에 전압이 인가되는 경우, 입사되는 빛은 산란 또는 차단되어 차광 모드로 구현되고, 상기 투명 전극들에 전압이 인가되지 않는 경우, 입사되는 빛을 투과시키는 투과 모드로 구현되는 광 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
서로 인접한 상기 투명 전극들에는 서로 다른 전압들이 인가되는 광 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 투명 전극들 각각에 전압이 인가되지 않는 경우, 상기 액정들은 수직 방향 또는 수평 방향으로 배열되고,
상기 투명 전극들 각각에 전압이 인가되는 경우, 상기 액정들은 이온 물질들에 의해 랜덤하게 배열되는 광 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 배향막의 두께는 상기 제1 배향막의 두께보다 두꺼운 광 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 배향막들은 상기 투명 전극들에 전압이 인가되지 않는 경우 상기 액정들의 장축 방향을 수직 방향으로 배열하기 위한 수직 배향막들인 광 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 배향막들은 상기 투명 전극들에 전압이 인가되지 않는 경우 상기 액정들의 장축 방향을 수평 방향으로 배열하기 위한 수평 배향막들인 광 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 베이스 필름과 투명 전극들 사이에 마련된 공통 전극층; 및
상기 공통 전극층 상에 마련되어 상기 공통 전극층과 상기 투명 전극들을 절연시키는 절연막을 더 포함하는 광 제어 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 투명 전극들에 인가되는 전압과 상기 공통 전극층에 인가되는 전압은 서로 다른 광 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 액정셀은,
빛을 흡수하는 이색성 염료들을 더 포함하는 광 제어 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 이온 물질들 각각은,
상기 투명 전극들에 전압들이 인가되는 경우 상기 액정들 및 이색성 염료들을 이동시키는 광 제어 장치.
빛을 투과시키고 화상을 표시하는 투명표시패널; 및
상기 투명표시패널의 적어도 일면에 배치된 광 제어 장치를 구비하고,
상기 광 제어 장치는,
서로 마주보는 제1 베이스 필름과 제2 베이스 필름;
상기 제2 베이스 필름과 마주보는 상기 제1 베이스 필름의 일면 상에 마련되고 소정의 간격으로 패터닝되는 투명 전극들;
상기 투명 전극들과 상기 제2 베이스 필름 사이에 마련되고, 액정들과 이온 물질들을 포함하는 액정셀;
상기 액정셀의 셀갭을 유지하기 위한 격벽들;
상기 투명 전극들 및 상기 격벽들 상에 마련된 제1 배향막; 및
상기 제1 배향막과 마주보는 제2 베이스 필름의 일면 상에 마련된 제2 배향막을 포함하고,
상기 투명 전극들에 전압이 인가되는 경우, 입사되는 빛은 산란 또는 차단되어 차광 모드로 구현되고, 상기 투명 전극들에 전압이 인가되지 않는 경우, 입사되는 빛을 투과시키는 투과 모드로 구현되는 투명표시장치.