KR20170101158A - 미러 디스플레이 - Google Patents

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KR20170101158A
KR20170101158A KR1020170025345A KR20170025345A KR20170101158A KR 20170101158 A KR20170101158 A KR 20170101158A KR 1020170025345 A KR1020170025345 A KR 1020170025345A KR 20170025345 A KR20170025345 A KR 20170025345A KR 20170101158 A KR20170101158 A KR 20170101158A
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홍경기
오동현
민성준
유정선
이상미
김진홍
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 출원은 미러 디스플레이에 관한 것이다. 본 출원의 미러 디스플레이는 전압 인가 여부에 따라 반사율을 변화시킴으로써, 미러 모드에서의 미러 특성은 물론 디스플레이 모드에서 화상 이미지의 시인성도 우수하게 유지할 수 있다.

Description

미러 디스플레이{Mirror Display}
본 출원은, 미러 디스플레이에 대한 것이다.
최근 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display) 패널과 반사형 편광자를 이용하는 방식 또는 OLED(Organic Light Emitting Display)를 이용하는 방식으로 제조되는 미러 디스플레이가 개발되고 있다. 현재까지 개발된 미러 디스플레이의 경우, 반사율이 50% 내지 80% 정도의 수준까지 구현되고 있으며, 미러로서의 기능은 만족스러운 수준에 있다. 그렇지만, 예를 들어, 특히 디스플레이가 가지는 휘도 특성 대비 외부 광원이 큰 경우에 화상 이미지에 외광에 의한 반사가 겹쳐서 시인성이 저하되는 문제가 발생하고 있다. 이러한 부분은, PD향 디바이스는 물론 차량용 미러 디스플레이에서도 발생하고 있다.
특허문헌 1: 대한민국 특허공개 제2002-0027936호
본 출원은 미러 디스플레이에 관한 것으로, 전압 인가 여부에 따라 반사율을 변화시킴으로써, 미러 모드에서의 미러 특성은 물론 디스플레이 모드에서의 화상 이미지의 시인성도 우수하게 유지할 수 있는 미러 디스플레이를 제공한다.
본 출원은 미러 디스플레이에 관한 것이다. 본 출원의 미러 디스플레이는 반사율 가변 부재 및 표면 반사 특성을 갖는 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 상기 표면 반사 특성은 상기 디스플레이의 표면에 광이 입사하는 경우 입사 광의 일부 또는 전부가 반사되는 특성을 의미할 수 있다. 상기 반사율 가변 부재는 적어도 하나의 액정셀을 포함할 수 있다. 상기 반사율 가변 부재는 상기 액정셀에 전압 인가 여부에 따라 진동 방향이 서로 상이한 편광을 생성할 수 있다. 상기 편광의 생성은 상기 반사율 가변 부재에 비편광의 외광이 입사하여 상기 반사율 가변 부재를 통과한 후의 광의 편광 상태를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 편광의 진동 방향이 상이하다는 것은 동종의 선 편광 또는 원 편광 간의 진동 방향이 상이한 관계를 의미하거나, 선 편광과 원 편광의 관계를 의미하거나, 선 편광이나 원 편광과 같은 편광과 비 편광의 관계를 의미할 수 있다. 상기 미러 디스플레이는 상기 반사율 편광 부재의 액정셀에 전압 비인가 시 미러 모드를 구현할 수 있고, 상기 액정 소자에 전압 인가 시 디스플레이 모드를 구현할 수 있다.
상기 반사율 가변 부재는 상기 디스플레이 패널의 광 출사 측에 배치될 수 있다. 상기 디스플레이 패널의 광 출사 측은 디스플레이 패널의 시인 측을 의미할 수 있다. 본 출원의 미러 디스플레이는 표면 반사 특성을 갖는 디스플레이 패널에 적어도 하나의 액정셀을 포함하는 반사율 가변 부재의 적용을 통해 전압 인가 여부에 따라 반사율을 변화시킬 수 있고 이에 따라 미러 모드에서의 미러 특성은 물론 디스플레이 모드에서의 시인성도 우수하게 유지할 수 있다.
본 출원의 미러 디스플레이는 상기 반사율 가변 부재 및 상기 디스플레이 패널의 종류에 따라 하기 실시예 1 내지 실시예 4로 구현될 수 있다.
본 출원의 제1 실시예에 따르면, 상기 반사율 가변 부재는 액정 및 이방성 염료를 포함하는 액정층을 가지는 게스트호스트 액정 셀일 수 있다. 본 출원의 제 1 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 패널은 반사형 편광자 및 액정 패널을 포함할 수 있다. 도 1은 본 출원의 제1 실시예에 따른 미러 디스플레이의 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시예에 따른 미러 디스플레이는 게스트호스트 액정 셀(11), 반사형 편광자(12) 및 액정 패널(13)을 순차로 포함할 수 있다.
상기 게스트호스트 액정셀은 이방성 염료 및 액정을 포함하는 액정층을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「게스트호스트 액정셀」은, 액정의 배열에 따라 이방성 염료가 함께 배열되어, 이방성 염료의 정렬 방향과 상기 정렬 방향의 수직한 방향에 대하여 각각 비등방성 광 흡수 특성을 나타내는 기능성 층을 의미할 수 있다. 예를 들어, 이방성 염료는 빛의 흡수율이 편광 방향에 따라서 달라지는 물질로서, 장축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 p형 염료로 호칭하고 단축 방향으로 편광된 빛의 흡수율이 크면 n형 염료라고 호칭할 수 있다. 하나의 예시에서, p형 염료가 사용되는 경우, 염료의 장축 방향으로 진동하는 편광은 흡수되고 염료의 단축 방향으로 진동하는 편광은 흡수가 적어 투과시킬 수 있다. 이하 특별한 언급이 없는 한 이방성 염료는 p형 염료인 것으로 가정한다.
상기 게스트호스트 액정셀은 능동형 편광자(Active Polarizer)로 기능할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「능동형 편광자(Active Polarizer)」는 외부 작용 인가에 따라 비등방성 광흡수를 조절할 수 있는 기능성 소자를 의미할 수 있다. 예를 들어 게스트호스트 액정셀은 액정 및 이방성 염료의 배열을 조절함으로써 상기 이방성 염료의 배열 방향과 평행한 방향의 편광 및 수직한 방향의 편광에 대한 비등방성 광 흡수를 조절할 수 있다. 액정 및 이방성 염료의 배열은 자기장 또는 전기장과 같은 외부 작용의 인가에 의하여 조절될 수 있으므로, 게스트호스트 액정셀은 외부 작용 인가에 따라 비등방성 광 흡수를 조절할 수 있다.
게스트호스트 액정셀의 액정층에 포함되는 액정의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 일반적으로 액정 표시 장치의 액정 패널을 형성하는 것에 적용되는 액정을 사용할 수 있다. 예를 들어, 액정으로는 네마틱(nematic)상을 나타내는 액정 또는 스멕틱(smectic)상을 나타내는 액정을 사용할 수 있다. 네마틱 액정은 막대 모양의 액정 분자가 위치에 대한 규칙성은 없으나 액정 분자의 장축 방향으로 평행하게 배열되어 있는 액정을 의미할 수 있고, 스멕틱 액정은 막대 모양의 액정 분자가 규칙적으로 배열하여 층을 이룬 구조를 형성하며 장축 방향으로 규칙성을 가지고 평행하게 배열되어 있는 액정을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 용어 「염료」는, 가시광 영역, 예를 들면, 400 nm 내지 700 nm 파장 범위 내에서 적어도 일부 또는 전체 범위 내의 광을 집중적으로 흡수 및/또는 변형시킬 수 있는 물질을 의미할 수 있고, 용어 「이방성 염료」는 상기 가시광 영역의 적어도 일부 또는 전체 범위에서 광의 이방성 흡수가 가능한 물질을 의미할 수 있다.
이방성 염료로는, 예를 들면, 액정의 정렬 상태에 따라 정렬될 수 있는 특성을 가지는 것으로 알려진 공지의 염료를 선택하여 사용할 수 있다. 이방성 염료로는, 예를 들면, 흑색 염료(black dye)를 사용할 수 있다. 이러한 염료로는, 예를 들면, 아조 염료 또는 안트라퀴논 염료 등으로 공지되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이방성 염료의 이색비(dichroic ratio)는 예를 들어, 5 이상, 6 이상 또는 7 이상일 수 있다. 본 명세서에서 용어 「이색비」는, 예를 들어, p형 염료인 경우, 염료의 장축 방향에 평행한 편광의 흡수를 상기 장축 방향에 수직하는 방향에 평행한 편광의 흡수로 나눈 값을 의미할 수 있다. 이방성 염료는 가시광 영역의 파장 범위 내, 예를 들면, 약 380 nm 내지 700 nm 또는 약 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위 내에서 적어도 일부의 파장 또는 어느 한 파장에서 상기 이색비를 만족할 수 있다. 상기 이색비의 상한은, 예를 들면 20 이하, 18 이하, 16 이하 또는 14 이하 정도일 수 있다. 이방성 염료의 이색비가 상기 범위를 만족하는 경우 낮은 전압으로도 거울 모드와 투명 모드의 사이를 전환하는데 유리할 수 있다.
액정층의 이방성 염료의 함량은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 액정층의 이방성 염료의 함량은 0.1 중량% 이상, 0.25 중량% 이상, 0.5 중량% 이상, 0.75 중량% 이상, 1 중량% 이상, 1.25 중량% 이상 또는 1.5 중량% 이상일 수 있다. 액정층의 이방성 염료의 함량의 상한은, 예를 들면, 3.0 중량% 미만, 2.75 중량% 이하, 2.5 중량% 이하, 2.25 중량% 이하, 2.0 중량% 이하, 1.75 중량% 이하 또는 1.5 중량% 이하일 수 있다. 액정층의 이방성 염료의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우 미러 디스플레이의 반사율을 효과적으로 가변할 수 있다.
게스트호스트 액정 셀은 배향막을 더 포함할 수 있다. 상기 배향막은 액정층에 인접하도록 배치될 수 있다. 하나의 예시에서, 게스트호스트 액정셀은 액정층의 양면에 대향 배치된 2개의 배향막을 포함할 수 있다. 배향막은 액정 및 이방성 염료의 초기 상태의 정렬을 제어할 수 있는 배향력을 가질 수 있다. 본 명세서에서 초기 상태는 액정층에 외부 작용, 예를 들어, 외부 전압이 인가되지 않은 상태를 의미할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 배향막은 수직 배향막 또는 수평 배향막일 수 있다. 상기 게스트호스트 액정셀이 수직 배향막을 포함하는 경우 상기 수직 배향막에 인접하는 액정 분자의 방향자는 수직 배향막 평면에 대하여 수직으로 배열될 수 있다. 상기 게스트호스트 액정셀이 수평 배향막을 포함하는 경우 상기 수평 배향막에 인접하는 액정 분자의 방향자는 수평 배향막 평면에 대하여 수평하게 배열될 수 있다.
본 명세서에서 용어 「액정 분자의 방향자」는 액정 분자가 막대 (rod) 모양인 경우 장축을 의미할 수 있고, 액정 분자가 원판 (discotic) 모양인 경우 원판 평면의 법선 방향의 축을 의미할 수 있다.
배향막으로는 액정 분자에 대한 배향력을 가지는 것으로 당업계에 공지된 배향막을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 배향막으로는 예를 들어 러빙 배향막과 같이 접촉식 배향막 또는 광배향막 화합물을 포함하여 직선 편광의 조사 등과 같은 비접촉식 방식에 의해 배향 특성을 나타낼 수 있는 광배향막을 사용할 수 있다.
게스트호스트 액정 셀은 전극층을 더 포함할 수 있다. 전극층은 액정층의 액정 및 이방성 염료의 정렬 상태를 전환할 수 있도록 액정층에 적절한 전계를 인계할 수 있다. 하나의 예시에서, 2개의 전극 층이 액정층의 양측에 존재할 수 있다. 게스트호스트 액정 셀이 배향막을 포함하는 경우 전극층은 배향막의 액정층이 존재하지 않는 측에 배치될 수 있다. 전극층의 배치는 게스트호스트 액정셀의 구동 모드에 따라 조절될 수 있다. 게스트호스트 액정셀의 구동을 위하여 액정층에 수직 전계를 인가하는 것이 필요한 경우 2개의 전극층이 액정층의 양 측에 대향 배치될 수 있다.
전극층으로는 투명 전극 층을 사용할 수 있다. 투명 전극층으로는, 예를 들면, 전도성 고분자, 전도성 금속, 전도성 나노와이어 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 금속 산화물 등을 증착하여 형성한 것을 사용할 수 있다. 이외에도 투명 전극을 형성할 수 있는 다양한 소재 및 형성 방법이 공지되어 있고, 이를 제한없이 적용할 수 있다. 필요한 경우에, 상기 전극층은, 적절하게 패턴화되어 있을 수도 있다.
게스트호스트 액정셀은 기재층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 게스트호스트 액정셀은 액정층의 양측에 대향 배치된 2개의 기재층을 더 포함할 수 있다. 게스트호스트 액정셀이 기재층을 더 포함하는 경우 상기 전극층 및 배향막은 기재층과 액정층 사이에 존재할 수 있다.
기재층으로는 특별한 제한 없이 공지의 소재의 기재를 사용할 수 있다. 예를 들면, 기재층으로는 유리 기판, 결정성 또는 비결정성 실리콘 필름, 석영 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 필름 등의 무기계 필름이나 플라스틱 필름 등을 사용할 수 있다. 기재층으로는, 또한, 광학적으로 등방성인 기재 또는 위상차층과 같이 광학적으로 이방성인 기재를 사용할 수 있다.
플라스틱 필름 기재의 구체적인 예로, TAC(triacetyl cellulose); 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer); PMMA(poly(methyl methacrylate); PC(polycarbonate); PE(polyethylene); PP(polypropylene); PVA(polyvinyl alcohol); DAC(diacetyl cellulose); Pac(Polyacrylate); PES(poly ether sulfone); PEEK(polyetheretherketon); PPS(polyphenylsulfone), PEI(polyetherimide); PEN(polyethylenemaphthatlate); PET(polyethyleneterephtalate); PI(polyimide); PSF(polysulfone); PAR(polyarylate) 또는 비정질 불소 수지 등을 포함하는 기재 필름이 예시될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 기재에는, 필요에 따라서 금, 은, 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 코팅층이 존재할 수도 있다.
상기 게스트호스트 액정 셀은 외부 전압 인가에 따라 액정 및 이방성 염료의 배열 상태를 전환할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 게스트호스트 액정 셀은 전압 비인가 시 수직 배향 상태이고, 전압 인가 시 수평 배향 상태로 존재할 수 있다. 이러한 게스트호스트 액정 셀은 VA(Vertical Alignment) 모드 방식으로 구현할 수 있다.
본 명세서에서 수직 배열 상태는 액정 분자의 방향자가 액정 층의 평면에 대하여 수직하게 배열된 상태, 예를 들어, 90도 내지 85도, 90도 내지 86도, 90도 내지 87도, 90도 내지 88도, 90도 내지 89도, 바람직하게는 약 90도를 이루는 배열 상태를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 수평 배열 상태는 액정 분자의 방향자가 액정 층의 평면에 대하여 평행으로 배열된 상태, 예를 들어, 0도 내지 5도, 0도 내지 4도, 0도 내지 3도, 0도 내지 2도, 0도 내지 1도 바람직하게는 0도를 이루는 배열 상태를 의미할 수 있다.
상기 게스트호스트 액정셀의 수평 배향의 방향은 상기 디스플레이 패널의 반사형 편광자의 반사축과 평행할 수 있다. 이를 통해 상기 미러 디스플레이는 전압 비인가 시 미러 모드를 구현할 수 잇고, 전압 인가 시 디스플레이 모드를 구현할 수 있다.
상기 반사형 편광자는 선택적 투과 및 반사 특성을 가질 수 있다. 예를 들어 상기 반사형 편광자는 빛의 횡파와 종파 성분 중 한 성분을 투과하고 다른 성분은 반사하는 특성을 가질 수 있다. 상기 반사형 편광자에 광이 입사되는 경우 반사형 편광자를 투과하는 광과 반사형 편광자로부터 반사되는 광은 편광 특성을 가질 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 투과하는 광의 편광 방향과 상기 반사되는 광의 편광 방향은 서로 직교할 수 있다. 즉, 반사형 편광자는 면 방향으로 직교하는 투과축 및 반사축을 가질 수 있다.
상기 반사형 편광자로는, 예를 들면, 소위 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)으로 공지되어 있는 반사형 편광자나 LLC(Lyotropic liquid crystal)과 같은 액정 화합물을 코팅하여 형성되는 반사형 편광자를 사용할 수 있다.
상기 반사형 편광자는 빛의 횡파와 종파 성분 중 한 성분은 대부분 투과하고 다른 성분은 대부분 반사하는 특성을 가지므로, 반 거울(Half Mirror) 형태로 구현할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 반사형 편광자는 비 편광의 입사 광에 대하여 약 50% 이상의 반사율을 가질 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 따르면, 상기 반사형 편광자로는 예를 들어 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)를 사용할 수 있다.
상기 액정 패널의 종류는 특별히 제한되지 않고, 일반적인 LCD 장치에서 적용되는 액정 패널을 적용할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 액정 패널은 상부 편광자, 액정층 및 하부 편광자를 순차로 포함할 수 있다.
상기 상부 편광자 및 하부 편광자는 흡수형 편광자일 수 있다. 상기 상부 편광자와 하부 편광자의 흡수축은 서로 직교할 수 있다. 상기 흡수형 편광자로는 예를 들어 이색성 물질이 흡착된 고분자 연신 필름을 사용할 수 있다. 상기 이색성 물질은 요오드 화합물 또는 이색성 염료일 수 있다. 상기 고분자 연신 필름은 예를 들어 폴리비닐알코올계 연신 필름일 수 있다. 상기 편광자의 일면 또는 양면에는 보호 필름이 부착될 수도 있다.
상기 반사형 편광자는 상기 상부 편광자에 인접하며, 상기 반사형 편광자의 투과축과 상기 상부 편광자의 투과축은 평행을 이룰 수 있다. 상기 미러 디스플레이는 상기 하부 편광자 측에 광원을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 실시예에 따른 미러 디스플레이는 게스트호스트 액정 셀의 배열 상태에 따른 흡수축 및 반사형 편광자의 반사축의 관계를 조정하여 전압 인가 여부에 따라 미러 디스플레이의 반사율을 조절할 수 있다. 상기 제1 실시예에 따른 미러 디스플레이는 전압 인가에 따라 투과율 가변 없이 외광 반사율을 변화시킬 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제1 실시예에 따른 미러 디스플레이의 미러 모드와 디스플레이 모드의 반사율의 차이는 10% 이상이고, 투과율의 차이는 2% 이하일 수 있다.
도 2 및 도 3은 게스트호스트 액정셀로 VA 모드 게스트호스트 액정셀을 적용한 실시예 1의 미러 디스플레이의 반사율 조절 원리를 예시적으로 나타낸다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, VA 모드 게스트호스트 액정셀은, 기재층, 투명 전극층 및 수평 배향막을 순차로 포함하는 제 1 및 제 2 셀 기판 (111, 112) 및 상기 제 1 및 제 2 셀 기판 사이에 액정(113) 및 이방성 염료(114)를 포함하는 액정층(115)을 포함할 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, VA 모드 게스트호스트 액정셀은 전압 비인가 시 수직 배향 상태로 존재한다. 상기 게스트호스트 액정셀에 입사하는 편광되지 않은 광원은 상기 게스트호스트 액정셀에 일부 흡광되며, 상기 게스트호스트 액정셀을 통과하면서 비편광 상태를 유지한다. 상기 게스트호스트 액정셀을 투과한 광 중에서 반사형 편광자의 반사축과 평행하게 진동하는 편과 성분은 반사형 편광자에 의해 반사된다. 상기 반사형 편광자에 의해 반사된 편광 성분은 게스트 호스트 액정셀에 일부 흡광되며 대부분 반사 광원으로 추출될 수 있다. 따라서, 제1 실시예에 따른 미러 디스플레이는 전압 비인가 시 미러 모드를 구현할 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, VA 모드 게스트호스트 액정셀은 전압 인가 상태에서 수평 배향 상태로 존재한다. 이 경우 게스트호스트 액정셀의 흡수축과 반사형 편광자의 반사축이 평행하도록 배치할 수 있다. 상기 게스트호스트 액정셀에 입사하는 편광되지 않은 광원 중에서 상기 게스트호스트 액정셀의 흡수축에 평행하는 편광 성분은 게스트호스트 액정층에 흡수되고, 상기 게스트호스트 액정셀의 흡수축과 직교하는 진동 성분의 편광이 발생한다. 상기 게스트호스트 액정셀의 흡수축과 직교하는 진동 성분의 편광은 반사형 편광자의 투과축과 평행하므로 반사형 편광자를 투과한다. 따라서, 제1 실시예에 따른 미러 디스플레이는 전압 인가 시 외부 광의 반사를 방지할 수 있고, 이에 따라 디스플레이 모드를 구현할 수 있다.
종래의 액정 패널을 적용한 미러 디스플레이의 경우, 반사형 편광자의 적용을 통해 대략 50% 내지 60% 사이의 반사율을 나타내며, 반사된 광은 편광 특성을 보인다. 또한, 상기 반사형 편광자의 투과축 및 반사축은 고정되어 있으므로, 상기 반사형 편광자에 의한 반사율은 일정하게 유지된다.
반면, 본 출원의 미러 디스플레이는 게스트호스트 액정셀의 배열 상태에 따른 흡수축과 반사형 편광자의 반사축의 관계를 조절함으로써 투과율 가변은 최소화하면서 반사율을 가변할 수 있다.
본 출원의 제 2 실시예에 따르면, 상기 반사율 가변 부재는 흡수형 편광자 및 위상차 가변 액정셀을 포함할 수 있다. 본 출원의 제 2 실시예에 따르면, 상기 상기 디스플레이 패널은 반사형 편광자 및 액정 패널을 포함할 수 있다. 도 4는 본 출원의 제2 실시예에 따른 미러 디스플레이의 모식도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에 따른 미러 디스플레이는 흡수형 편광자(21), 위상차 가변 액정셀(22), 반사형 편광자(23) 및 액정 패널(24)을 순차로 포함할 수 있다.
상기 반사형 편광자 및 액정 패널에 대한 제반 사항은 상기 제1 실시예에 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 흡수형 편광자는 선 편광자일 수 있다. 본 명세서에서 선편광자는 선택적으로 투과하는 광이 어느 하나의 방향으로 진동하는 선 편광이고 선택적으로 흡수하는 광이 상기 선편광의 진동 방향과 직교하는 방향으로 진동하는 선편광인 경우를 의미한다.
상기 편광자로는, 예를 들어, PVA 연신 필름 등과 같은 고분자 연신 필름에 요오드를 염착한 편광자 또는 배향된 상태로 중합된 액정을 호스트로 하고, 상기 액정의 배향에 따라 배열된 이방성 염료를 게스트로 하는 게스트-호스트형 편광자를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 위상차 가변 액정셀은 전압 인가 유무에 따라 위상차 모드와 비위상차 모드를 전환할 수 있다. 상기 위상차 가변 액정셀이 위상차 모드인 경우 입사 광에 대하여 위상지연특성을 가질 수 있다. 상기 위상차 가변 액정셀은 상기 위상차 모드에서 입사하는 선 편광의 진동 방향을 90도 회전시키는 위상지연특성을 가질 수 있다. 상기 위상차 가변 액정셀이 비위상차 모드인 경우 입사 광에 대하여 위상지연특성을 가지지 않는다. 따라서, 상기 위상차 가변 액정셀은 비위상차 모드에서 입사하는 선 편광의 진동 방향을 변화시키지 않는다.
하나의 예시에서, 상기 위상차 가변 액정셀은 전압 비인가 시 선 편광의 진동 방향을 90도 회전시키는 위상차 모드이고, 전압 인가 시 비 위상차 모드이며, 상기 위상차 가변 액정셀의 위상차 모드를 통과한 편광의 진동 방향은 상기 반사형 편광자의 반사축과 평행할 수 있다. 상기 흡수형 편광자의 투과축은 상기 반사형 편광자의 투과축과 평행할 수 있다. 이 경우 상기 미러 디스플레이는 전압 비인가 시 미러 모드를 구현할 수 있고, 전압 인가 시에 디스플레이 모드를 구현할 수 있다.
상기 위상차 가변 액정셀은 상기 위상차 모드와 비위상차 모드의 사이를 전환할 수 있도록 적절한 모드로 구동될 수 있다. 상기 제2 액정셀은 위상차 가변 특성이 1/2 파장판과 동일한 역할을 하는 액정 기반의 모드로 구현되거나 혹은 상기 역할을 하는 액정 기반의 모드와 보상 필름의 적층 소자로 구현될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 제2 액정셀로는 90도 TN 모드 액정셀, 270도 STN 모드 액정셀, ECB 모드 액정셀 또는 1/2 파장판과 VA 모드 액정셀의 적층체일 수 있다.
상기 위상차 가변 액정셀은 액정을 포함하는 액정층을 포함할 수 있다. 상기 액정의 종류 및 물성은 위상차 가변 액정셀의 구동 모드를 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
상기 위상차 가변 액정셀은 배향막을 더 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 위상차 가변 액정셀은 상기 액정층의 양측에 대향 배치된 2장의 배향막을 더 포함할 수 있다. 상기 2장의 배향막에 대해서는 상기 제1 실시예에 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 잇고, 위상차 가변 액정셀의 구동 모드에 적합한 배향막을 적용할 수 있다.
상기 위상차 가변 액정셀은 투명 전극 기재를 더 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 위상차 가변 액정셀은 상기 액정층의 양측에 대향 배치된 2장의 투명 전극 기재를 더 포함할 수 있다. 상기 2장의 투명 전극 기재에 대해서는 상기 제1 실시예에 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 잇고, 위상차 가변 액정셀의 구동 모드에 적합한 배향막을 적용할 수 있다.
상기 제2 실시예에 따른 미러 디스플레이도 흡수형 편광자의 흡수축, 위상차 가변 액정셀의 배열 상태에 따른 위상차 가변 특성 및 반사형 편광자의 반사축 관계를 조절함으로써 전압 인가 여부에 따라 미러 디스플레이의 반사율을 조절할 수 있다.
도 5 및 도 6은 위상차 가변 액정셀로 90도 TN 모드 액정셀을 적용한 제2 실시예의 미러 디스플레이의 반사율 조절 원리를 예시적으로 나타낸다. 흡수형 편광자와 반사형 편광자의 투과축을 0도로 가정하고, 흡수형 편광자의 흡수축과 반사형 편광자의 반사축을 90도로 가정한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 흡수형 편광자에 입사하는 편광되지 않은 광원은 상기 흡수형 편광자를 통과하면서 90도 진동 성분은 흡수되고, 0도 진동 성분의 편광이 발생한다. 90도 TN 모드 액정셀에 전압 비인가 시 90도 트위스트 배열된 상태로 존재한다. 상기 0도 진동 성분의 편광은 TN 모드 액정셀을 지나면서 90도 위상 지연이 발생하고, TN 모드 액정셀을 통과하면서 90도 진동 성분으로 변화한다. 상기 90도 진동 성분은 반사형 편광자에 반사되므로 반사율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 제2 실시예에 따른 미러 디스플레이는 전압 비인가 시 미러 모드를 구현할 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 흡수형 편광자에 입사하는 편광되지 않은 광원은 상기 흡수형 편광자를 통과하면서 90도 진동 성분은 흡수되고, 0도 진동 성분의 편광이 발생한다. 90도 TN 모드 액정셀에 전압 인가 시 수직 배열된 상태로 존재한다. 이 경우 위상차 가변 액정셀은 위상지연특성을 가지지 않으므로, 상기 0도 진동 성분은 위상차 가변 액정셀을 그대로 통과한다. 상기 0도 진동 성분은 반사형 편광자에 의해 투과되므로 반사를 방지할 수 있다. 따라서, 제2 실시예에 따른 미러 디스플레이는 전압 인가 시 디스플레이 모드를 구현할 수 있다.
본 출원의 제 3 실시예에 따르면, 상기 반사율 가변 부재는 액정 및 이방성 염료를 포함하는 액정층을 가지는 게스트호스트 액정 셀, 제1 반사형 편광자 및 위상차 가변 액정셀을 순차로 포함할 수 있다. 본 출원의 제 3 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 패널은 제2 반사형 편광자 및 액정 패널을 포함할 수 있다. 도 7은 본 출원의 제3 실시예에 따른 미러 디스플레이의 모식도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 제3 실시예에 따른 미러 디스플레이는 게스트호스트 액정셀(31), 제1 반사형 편광자(32), 위상차 가변 액정셀(33), 제2 반사형 편광자(34) 및 액정 패널(35)을 순차로 포함할 수 있다.
상기 게스트호스트 액정셀, 제1 반사형 편광자, 위상차 가변 액정셀, 제2 반사형 편광자 및 액정 패널에 대하여 특별한 언급이 없는 한 상기 제1 내지 제2 실시예에 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
제3 실시예에 있어서, 상기 게스트호스트 액정 셀은 전압 비인가 시 수직 배향 상태이고, 전압 인가 시 수평 배향 상태일 수 있다. 상기 수평 배향의 방향과 제2 반사형 편광자의 반사 축은 평행할 수 있다. 제3 실시예에 있어서, 상기 제1 반사형 편광자의 반사 축과 제2 반사형 편광자의 반사 축은 평행할 수 있다. 제3 실시예에 있어서 상기 위상차 가변 액정셀은 전압 비인가 선 편광의 진동 방향을 90도 회전시키는 위상차 모드이고, 전압 인가 시 비 위상차 모드이며, 상기 위상차 가변 액정셀의 위상차 모드를 통과한 편광의 진동 방향은 제2 반사형 편광자의 반사축과 평행할 수 있다. 이 경우 상기 미러 디스플레이는 전압 비인가 시 미러 모드를 구현할 수 있고, 전압 인가 시에 디스플레이 모드를 구현할 수 있다.
상기 제3 실시예에 따른 미러 디스플레이는 게스트호스트 액정 셀의 배열 상태에 따른 흡수축, 위상차 가변 액정셀의 배열 상태에 따른 위상차 가변 특성 및 제1 및 제2 반사형 편광자의 반사축의 관계를 조정하여 전압 인가 여부에 따라 미러 디스플레이의 반사율을 조절할 수 있다.
도 8 및 도 9는 게스트호스트 액정셀로 VA 모드 게스트호스트 액정셀을 적용하고, 위상차 가변 액정셀로 90도 TN 액정셀을 적용한 제3 실시예에 따른 미러 디스플레이의 반사율 조절 원리를 예시적으로 나타낸다. 제1 및 제2 반사형 편광자의 반사축을 0도로 가정하고, 투과축을 90도로 가정한다.
도 8은 반사율 가변 부재에 포함되는 액정셀에 전압 비인 가시 미러 모드 구현하는 원리를 예시적으로 나타낸다. ① VA 모드의 게스트호스트 액정셀은 전압 무인가 상태에서 수직 배향 상태로 존재한다. 상기 수직 배향 게스트호스트 액정층에 입사하는 편광되지 않은 광원은 상기 게스트호스트 액정층에 일부 흡광되며 상기 게스트호스트 액정층을 통과하면서 비편광 상태를 유지한다. ② 상기 게스트호스트 액정층을 투과한 광 중에서 제1 반사형 편광필름의 제1 반사축 0도와 평행하게 진동하는 0도 진동광원은 제1 반사형 편광필름에 의해서 반사되고 상기 게스트호스트 액정층을 통하여 출광된다. ③ 상기 게스트호스트 액정층을 통과한 광 중에서 제1 반사형 편광필름의 제1 반사축과 직교하는 90도 진동광원 및 일부 0도 진동 광원은 제1 반사형 편광필름을 투과한다. ④ 제1 반사형 편광필름을 투과한 빛은 TN 모드 액정셀의 위상차 가변 액정층을 지나며 90도 위상지연 된다. 즉, 90도 진동광원은 위상차 가변 액정층을 지나 0도 진동 광원 성분으로 변화된다. ⑤ 상기 ④에서 0도 진동광원은 제2 반사형 편광자의 제2 반사축과 평행한 광원성분이므로 반사된다. ⑥ 상기 ⑤에서 반사된 0도 진동광원은 상기 ④에서 발생된 효과와 마찬가지로, 위상차 가변 액정층을 통과하며 90도 위상지연되어 90도 진동광원으로 변화된다. ⑦ 제1 반사형 편광자의 투과축은 90도이므로 상기 ⑥에서 발현된 90도 진동광원은 모두 제1 반사형 편광필름을 투과한다. 따라서 입사광원의 0도, 90도 편광성분을 대부분을 반사광원으로 추출 가능하다. 따라서, 제3 실시예에 따른 미러 디스플레이는 전압 비인가 시 미러 모드를 구현할 수 있다.
도 8은 반사율 가변 부재에 포함되는 액정셀에 전압 인가 시 디스플레이 모드를 구현하는 원리를 예시적으로 나타낸다. ① VA 모드의 게스트호스트 액정셀은 전압 인가 상태에서 수평 배향 상태로 존재한다. 상기 수평 배향 시의 이방성 염료의 흡수축을 0도로 가정한다. 상기 수직 배향 게스트호스트 액정층에 입사하는 편광되지 않은 광원은 상기 이방성 염료의 흡수축이 0도인 수평 배향 게스트호스트 액정층을 지나면서 0도 진동성분 흡수되어 90도 진동 성분의 편광이 발생한다. ② 상기 게스트호스트 액정층을 통과한 일부 편광된 광원 중 제1 반사형 편광자의 제1 반사축 0도와 평행가제 진동하는 0도 진동광원 성분은 반사되고, 상기 게스트호스트 액정층을 통과하면서 추가 흡광이 발생하여 출광된다. ③ 상기 게스트호스트 액정층을 통과한 일부 편광된 광원 중 제1 반사형 편광자의 제1 반사축과 직교하는 90도 진동광원 및 일부 0도 진동 광원은 제1 반사형 편광필름을 투과한다. ④ 상기 TN 모드 액정셀은 전압 인가 상태에서 수직 배향된 상태로 존재한다. 따라서, 상기 위상차 가변 액정층은 위상지연특성을 가지지 않으므로 제1 반사형 편광자를 투과한 빛은 상기 위상차 가변 액정층을 그대로 통과한다. 즉, 90도 진동광원은 90도 진동광원성분으로 유지된다. ⑤ 상기 ④에서 90도 진동광원은 제2 반사형 편광자의 제2 투과축과 평행한 광원성분이므로 그대로 투과되어 액정 패널에 흡광 및 소멸된다. ⑥ 상기 ⑤에서 일부 반사된 0도 및 90도 진동광원은 그대로 위상차 가변 액정층을 통과한다. ⑦ 제1 반사형 편광자의 투과축은 90도 이므로 상기 ⑥의 잔류 광원 중 90도 진동광원은 게스트호스트 액정층의 단축 흡수에 의해 흡광이 발생되고, 90도 진동광원은 제1 반사형 편광자에서 추가 반사 및 일부 출광되나, 게스트호스트 액정층의 장축의 흡수축과 평행하므로 추가 흡광이 발생한다. 따라서 입사광원의 0도, 90도 편광성분의 반사를 방지할 수 있다. 따라서, 제3 실시예에 따른 미러 디스플레이는 전압 인가 시 디스플레이 모드를 구현할 수 있다.
본 출원의 제 4 실시예에 따르면, 상기 반사율 가변 부재는 액정 및 이방성 염료를 포함하는 액정층을 가지는 게스트호스트 액정셀 및 1/4 파장판을 순차로 포함할 수 있다. 본 출원의 제 4 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 패널은 적어도 하나의 반사 전극을 포함하는 유기발광다이오드 패널일 수 있다.
도 10은 본 출원의 제4 실시예에 따른 미러 디스플레이의 모식도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 제4 실시예에 따른 미러 디스플레이는 게스트호스트 액정셀(41), 1/4 파장판(42) 및 유기발광다이오드 패널(43)을 순차로 포함할 수 있다.
상기 게스트호스트 액정셀에 대하여 특별한 언급이 없는 한 상기 제1 내지 제3 실시예에 항목에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 게스트호스트 액정 셀은 전압 비인가 시 수직 배향 상태이고, 전압 인가 시 수평 배향 상태이며, 상기 수평 배향의 방향과 1/4 파장판의 광축은 40도 내지 50도를 이룰 수 있다.
상기 1/4 파장판은 1/4 파장 위상 지연 특성을 가지는 위상차층을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 용어 「n 파장 위상 지연 특성」은 적어도 일부의 파장 범위 내에서, 입사 광을 그 입사광의 파장의 n배 만큼 위상 지연 시킬 수 있는 특성을 의미할 수 있다. 1/4 파장판은, 예를 들어, 550 nm의 파장에 대한 면상 위상차가 110 nm 내지 220 nm 또는 130nm 내지 170nm의 범위 내에 있을 수 있다. 본 명세서에서 「면상 위상차」는 (nx-ny) x d로 계산되는 수치이고, 상기에서 nx는 위상차층의 면상 지상축 방향의 굴절률이고, ny는 위상차층의 면상 진상축 방향의 굴절률이며, d는 위상차층의 두께이다. 본 명세서에서 「지상축(slow axis)」은 위상차층에서 가장 높은 굴절률을 나타내는 방향의 축을 의미할 수 있고, 「진상축(fast axis)」은 광학 이방성층에서 가장 낮은 굴절률을 나타내는 방향의 축을 의미할 수 있다.
상기 1/4 파장판으로는 예를 들어 액정 필름 또는 고분자 연신 필름을 사용할 수 있다.
액정 필름은, 예를 들어, 중합성 액정 화합물을 포함할 수 있다. 중합성 액정 화합물은, 예를 들어, 중합된 상태로 액정 필름 내에 포함될 수 있다. 본 출원에서 「중합성 액정 화합물」은, 액정성을 나타낼 수 있는 부위, 예를 들면 메조겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 또한 「중합성 액정 화합물이 중합된 형태로 포함되어 있다는 것」은 상기 액정 화합물이 중합되어 액정 고분자 필름 내에서 액정 고분자의 주쇄 또는 측쇄와 같은 골격을 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다. 중합성 액정 화합물은, 예를 들어, 수평 배항 상태로 액정 고분자 필름 내에 포함되어 있을 수 있다.
고분자 연신 필름은, 예를 들어, 연신에 의해 광학 이방성을 부여할 수 있는 광투과성의 고분자 필름을 적절한 방식으로 연신한 필름일 수 있다. 고분자 필름으로는, 예를 들면, 폴리에틸렌 필름 또는 폴리프로필렌 필름 등의 폴리올레핀 필름, 폴리노르보넨 필름 등의 고리형 올레핀 폴리머(COP: Cycloolefin polymer) 필름, 폴리염화비닐 필름, 폴리아크릴로니트릴 필름, 폴리설폰 필름, 폴리아크릴레이트 필름, 폴리비닐알코올 필름 또는 TAC(Triacetyl cellulose) 필름 등의 셀룰로오스 에스테르계 폴리머 필름이나 상기 폴리머를 형성하는 단량체 중에서 2종 이상의 단량체의 공중합체 필름 등이 예시될 수 있다. 하나의 예시에서 고분자 필름으로는, 고리형 올레핀 폴리머 필름을 사용할 수 있다. 상기에서 고리형 올레핀 폴리머로는, 노르보넨 등의 고리형 올레핀의 개환 중합체 또는 그 수소 첨가물, 고리형 올레핀의 부가 중합체, 고리형 올레핀과 알파-올레핀과 같은 다른 공단량체의 공중합체, 또는 상기 중합체 또는 공중합체를 불포화 카르복실산이나 그 유도체 등으로 변성시킨 그래프트 중합체 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 OLED 패널로는 적어도 하나의 반사 전극을 포함하고, 반사율이 약 30%이상인 OLED 패널을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 OLED 패널의 반사율은 약 30% 이상, 약 50% 이상 또는 약 80% 이상일 수 있다. 상기 OLED 패널의 반사율은 반사 전극의 종류, 개구부의 면적 등에 의해 상기 범위 내에서 조절될 수 있다. 상기 OLED 패널은 음극, 유기발광층 및 양극을 순차로 포함할 수 있다. 상기 음극 및 양극 중 어느 하나의 전극은 투명 전극이고 다른 하나의 전극은 반사 전극일 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 음극이 반사 전극일 수 있고, 상기 양극은 투명 전극일 수 있다.
반사 전극으로는 OLED 패널에 사용되는 공지의 금속 전극을 사용할 수 있다. 반사 전극으로는, 예를 들면, 은, 금, 알루미늄 또는 이들의 합금과 같은 금속 박막을 사용할 수 있다. 이외에도 반사 전극을 형성할 수 있는 다양한 소재 및 형성 방법이 공지되어 있고, 이를 제한없이 적용할 수 있다. 투명 전극으로는 OLED 패널에 사용되는 공지의 투명 전극을 사용할 수 있고, 예를 들어, 상기 게스트호스트 액정셀의 항목에서 기술한 투명 전극을 사용할 수 있다.
상기 OLED 패널은 기판을 더 포함할 수 있고, 상기 기판 상에 양극, 유기발광 층 및 음극이 순차로 배치될 수 있다. 상기 기판으로는 공지의 유리 기판 또는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
유기발광 층은 이 분야에 공지된 다양한 형광 또는 인광 유기 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 유기발광다이오드 패널은 유기발광 층을 포함하는 한 이 분야에 공지된 다른 다양한 기능성층을 추가로 포함하는 다양한 구조로 형성될 수 있고, 상기 기능성층으로는 전자 주입층, 정공 저지층, 전자 수송층, 정공 수송층 및 정공 주입층 등이 예시될 수 있다.
종래 OLED 패널을 이용한 미러 디스플레이는, 상기 OLED 패널에 포함되어 있는 반사 전극에 의해 거울 반사 특성을 나타내며, 반사율은 소자 및 유기막의 적층에 따른 손실에 의해 통상 약 70% 내지 85% 수준이다. 또한, 상기 반사 전극에 의한 거울 반사는 일정한 반사율을 유지한다.
반면, 본 출원의 미러 디스플레이는 게스트호스트 액정 셀의 배열 상태에 따른 흡수축 및 1/4 파장판의 광축의 관계를 조절하여 전압 인가에 따라 투과율 가변없이 반사율을 조절할 수 있다.
도 11 및 도 12는 게스트호스트 액정셀로 VA 모드 게스트호스트 액정셀을 적용한 제4 실시예에 따른 미러 디스플레이의 반사율 조절 원리를 예시적으로 나타낸다. 도 11 및 도 12에서 A는 게스트호스트 액정셀(41)의 흡수축을 의미하고, B는 1/4 파장판(42)의 광축을 의미하며, C는 OLED 패널(43)의 반사면, 즉, 반사 전극의 면을 의미한다.
도 11에 나타낸 바와 같이, VA 모드 게스트호스트 액정셀은 전압 비인가 시 수직 배향 상태로 존재한다. 상기 게스트호스트 액정셀에 입사하는 편광되지 않은 광원은 상기 게스트호스트 액정셀에 일부 흡광되며, 상기 게스트호스트 액정셀을 통과하면서 비편광 상태를 유지한다. 상기 비편광 상태의 광은 1/4 파장판을 그대로 통과한다. 1/4 파장판을 통과한 비 편광은 OLED 패널의 반사 면에 의해 반사될 수 있다. 따라서, 제4 실시예에 따른 미러 디스플레이는 전압 비인가 시 미러 모드를 구현할 수 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, VA 모드 게스트호스트 액정셀은 전압 인가 상태에서 수평 배향 상태로 존재한다. 상기 게스트호스트 액정셀의 흡수축과 1/4 파장판의 광축이 약 45도를 이루도록 배치된다. 상기 게스트호스트 액정셀에 입사하는 편광되지 않은 광원 중에서 상기 게스트호스트 액정셀의 흡수축에 평행하는 편광 성분은 게스트호스트 액정층에 흡수되고, 상기 게스트호스트 액정셀의 흡수축과 직교하는 진동 성분의 편광이 발생한다. 상기 편광은 1/4 파장판을 통과하면서 원 편광으로 전환된다. 상기 원 편광은 OLED 패널의 반사 면에 의하여 반사되어 회전 방향이 바뀌게 된다. 상기 회전 방향이 바뀐 원 편광은 1/4 파장판을 통과하면서, 게스트호스트 액정셀의 흡수축과 평행한 선 편광으로 전환되므로, 게스트호스트 액정셀에 의해 흡수되어 반사를 방지할 수 있다. 따라서, 제4 실시예에 따른 미러 디스플레이는 전압 비인가 시 미러 모드를 구현할 수 있다.
본 출원의 미러 디스플레이는 표면 반사 특성을 갖는 디스플레이 패널에 적어도 하나의 액정셀을 포함하는 반사율 가변 부재를 적용함으로써 전압 인가에 따라 외광 반사율을 가변할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 미러 디스플레이는 미러 모드에서 반사율이 약 35% 이상이고, 디스플레이 모드에서 반사율이 약 15% 이하일 수 있다. 따라서, 본 출원의 미러 디스플레이는 미러 모드에서의 미러 특성은 물론 디스플레이 모드에서의 화상 이미지의 시인성도 우수하게 유지할 수 있다.
본 출원의 미러 디스플레이는 반사율의 추가적인 조절을 위하여 위상차층을 더 포함할 수 있다. 상기 위상차층은 예를 들어 1/4 파장판 또는 1/2 파장판일 수 있다. 미러 디스플레이가 위상차층을 더 포함하는 경우 상기 위상차 가변 액정셀과 게스트호스트 액정셀의 배향 방향은 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 위상차층의 광축과 위상차 가변 액정셀과 게스트호스트 액정셀의 배향 방향은 약 0도 내지 5도 또는 약 85도 내지 90도를 이룰 수 있다.
본 출원의 미러 디스플레이는 전술한 내용 이외에도 다양한 디스플레이 패널을 사용하여 다양하게 구현될 수 있으며, 그 용도도 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 일반 미러 디스플레이 또는 차량용 미러 디스플레이 등으로 적용될 수 있다.
본 출원은 미러 디스플레이를 제공하며, 본 출원의 미러 디스플레이는 전압 인가 여부에 따라 반사율을 변화시킴으로써 미러 모드에서의 미러 특성은 물론 디스플레이 모드에서의 화상 이미지의 시인성도 우수하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 출원의 제1 실시예에 따른 미러 디스플레이의 모식도이다.
도 2 및 도 3은 본 출원의 제1 실시예의 미러 디스플레이의 반사율 가변 원리를 나타낸다.
도 4은 본 출원의 제2 실시예에 따른 미러 디스플레이의 모식도이다.
도 5 및 도 6은 본 출원의 제2 실시예의 미러 디스플레이의 반사율 가변 원리를 나타낸다.
도 7은 본 출원의 제3 실시예에 따른 미러 디스플레이의 모식도이다.
도 8 및 도 9는 본 출원의 제3 실시예의 미러 디스플레이의 반사율 가변 원리를 나타낸다.
도 10은 본 출원의 제4 실시예에 따른 미러 디스플레이의 모식도이다.
도 11 및 도 12는 본 출원의 제4 실시예의 미러 디스플레이의 반사율 가변 원리를 나타낸다.
이하 실시예를 통하여 본 출원의 미러 디스플레이를 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 디스플레이에 의해 제한되는 것은 아니다.
평가예 1. 구동 전압에 따른 투과율 및 반사율 평가
구동 전압에 대한 투과율 및 반사율을 KONICA MINOLTA CM-2600d를 이용하여 SCI(specular component included, 정반사광 포함) 방식으로, 380nm 내지 780nm 파장의 광에 대하여 측정하였다.
실시예 1.
VA 모드 GHLC 셀의 제조
폴리카보네이트 필름 (가로x세로= 15cm × 5cm) 상에 ITO 전극층 및 수직 배향막이 순차로 형성된 2개의 셀 기판을 수직 배향막이 서로 마주보고, 셀 갭이 5㎛이 되도록 이격 배치하고, 그 사이에 액정 조성물을 주입하고 에지를 실링하여 VA 모드 GHLC 셀을 제조하였다. 액정 조성물은 네마틱 액정 (HCCH사의 HNG7306, 유전율 이방성: -5.0) 및 이방성 염료 (BASF사의 X12)를 포함하며, 이방성 염료의 함량은 1.5 중량%이다.
미러 디스플레이의 제조
반사형 편광자로 비편광 입사 광에 대한 반사율이 52%인 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film, 3M사)를 준비하였다. 액정 패널로서, LG Display 7' panel을 준비하였다. 액정 패널은 상부 편광자, 액정셀 및 하부 편광자를 순차로 포함하고, 상부 편광자 및 하부 편광자의 흡수축은 약 90도를 이룬다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 제조된 VA 모드 GHLC셀(11), 반사형 편광자(12) 및 액정 패널(13)을 순차 배치하여, 미러 디스플레이를 제조하였다. 반사형 편광자와 액정 패널의 상부 편광자가 인접하도록 배치하고, 반사형 편광자의 반사축과 상부 편광자의 흡수축이 평행하도록 배치하였다. VA 모드 GHLC셀은 전압 비인가 시 수직 배향 상태이고, 전압 인가 시 수평 배향 상태이며, 상기 수평 배향의 방향과 상기 반사형 편광자의 반사 축이 평행하도록 배치하였다.
상기 VA 모드 GHLC셀의 단품 투과율 및 미러 디스플레이의 반사율을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 반사율은 미러 디스플레이의 시인 측, 즉 GHLC셀 측에서 측정하였다. 하기 미러 디스플레이의 투과율은 상기 액정 패널의 Full white 휘도를 투과율 100%로 설정한 기준 값이다. 미러 디스플레이 구현 시 투과율은 약 81%로 감소되지만 전압 인가 및 비인가 시에 따른 투과율 변동은 약 0.5% 정도인 것으로 확인된다.
VA 모드 GHLC셀 미러 디스플레이
투과율 반사율 투과율
실시예
1		 0V 15V 0V 15V 0V 15V
74.5% 43.9% 38.8% 7.0% 81.5% 81.0%
실시예 2.
90도 TN 모드 액정셀의 제조
폴리카보네이트 필름 (가로x세로= 15cm x 5cm) 상에 ITO 전극층 및 수평 배향막이 순차로 형성된 2개의 셀 기판을 마주보는 수평 배향막의 배향 방향이 직교하고, 셀 갭이 7㎛이 되도록 이격 배치하고, 그 사이에 액정 조성물을 주입하고 에지를 실링하여 TN 모드 GHLC 셀을 제조하였다. 액정 조성물은 네마틱 액정 (Merck사의 MAT-16-970, 유전율 이방성: 5.0) 및 키랄제 (S811, HCC사) 를 포함하며, 키랄제의 함량은 0.08 중량%이다. 제조된 TN 모드 액정셀의 셀 갭 x n(액정의 굴절률 이방성) 값은 약 480 nm이다
미러 디스플레이의 제조
실시예 1과 동일하게 반사형 편광자 및 액정 패널을 준비하였다. 흡수형 편광자로서 PVA계 요오드 염착 필름을 준비하였다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 흡수형 편광자(21), 상기 제조된 90도 TN 액정셀(22), 반사형 편광자(23) 및 액정 패널(24)을 순차 배치하여 미러 디스플레이를 제조하였다. 반사형 편광자와 액정 패널의 상부 편광자가 인접하도록 배치하고, 반사형 편광자의 반사축과 상부 편광자의 흡수축이 평행하도록 배치하였다. 상기 TN 모드 액정 셀은 전압 비인가 시 90도 트위스트 배향이고, 전압 인가 시 수직 배향 상태이며, 상기 트위스트 배향을 통과한 편광의 진동 방향이 상기 반사형 편광자의 반사축과 평행하도록 배치하였다.
상기 실시예 2의 미러 디스플레이의 반사율을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다. 반사율은 미러 디스플레이의 시인 측 즉 흡수형 편광자 측에서 측정하였다.
미러 디스플레이
반사율 투과율
실시예 2 0V 15V 0V 15V
40% 5% 7% 85%
실시예 3A.
VA 모드 GHLC셀의 제조
폴리카보네이트 필름 (가로x세로= 15cm x 5 cm) 상에 ITO 전극층 및 수직 배향막이 순차로 형성된 2개의 셀 기판을 수직 배향막이 서로 마주보고, 셀 갭이 8㎛이 되도록 이격 배치하고, 그 사이에 액정 조성물을 주입하고 에지를 실링하여 VA 모드 GHLC 셀을 제조하였다. 액정 조성물은 네마틱 액정 (HCCH사의 HNG7306, 유전율 이방성: -5.0) 및 이방성 염료 (BASF사의 X12)를 포함하며, 이방성 염료의 함량은 1.4 중량%이다.
90도 TN 모드 액정셀의 제조
실시예 2와 동일한 방식으로 TN 모드 액정셀을 제조하였다.
미러 디스플레이의 제조
실시예 1과 동일하게 반사형 편광자 및 액정 패널을 준비하였다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 제조된 VA 모드 GHLC셀(31), 제1 반사형 편광자(32), 상기 제조된 90도 TN 액정셀(33), 제2 반사형 편광자(34) 및 액정 패널(35)을 순차 배치하여 미러 디스플레이를 제조하였다. 제2 반사형 편광자와 액정 패널의 상부 편광자가 인접하도록 배치하고, 제2 반사형 편광자의 반사축과 상부 편광자의 흡수축이 평행하도록 배치하였다. 상기 GHLC 셀은 상기 수평 배향의 방향과 제2 반사형 편광자의 반사 축은 평행하도록 배치하였다. 제1 반사형 편광자의 반사 축과 제2 반사형 편광자의 반사 축은 평행하도록 배치하였다. 상기 위상차 가변 액정셀의 위상차 모드를 통과한 편광의 진동 방향은 제2 반사형 편광자의 반사축과 평행하도록 배치하였다.
실시예 3B.
VA 모드 GHLC셀의 제조
폴리카보네이트 필름 (가로x세로= 15cm x 5cm) 상에 ITO 전극층 및 수직 배향막이 순차로 형성된 2개의 셀 기판을 수직 배향막이 서로 마주보고, 셀 갭이 8㎛이 되도록 이격 배치하고, 그 사이에 액정 조성물을 주입하고 에지를 실링하여 VA 모드 GHLC 셀을 제조하였다. 액정 조성물은 네마틱 액정 (HCCH사의 HNG7306, 유전율 이방성: -5.0) 및 이방성 염료 (BASF사의 X12)를 포함하며, 이방성 염료의 함량은 1.0 중량%이다.
90도 TN 모드 액정셀의 제조
실시예 2와 동일한 방식으로 TN 모드 액정셀을 제조하였다
미러 디스플레이 제조
상기 제조된 VA 모드 GHLC셀 및 90도 TN 모드 액정셀을 적용한 것을 제외하고는 실시예 3A와 동일한 방법으로 미러 디스플레이를 제작하였다.
상기 실시예 3A 및 3B에 대하여, 투과율 및 반사율을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다. LCD Panel 휘도 저감은 PR880장비를 이용하여 측정할 수 있다.
VA 모드 GHLC셀 VA 모드 GHLC셀 + 제1DBEF + TN 모드 LC Cell + 제2DBEF 미러 디스플레이:
LCD 패널
휘도 저감
0V 투과율 15V 투과율 0V 반사율 15V 반사율 15V 투과율 15V
(디스플레이 모드)
실시예
3A		 71.5% 41% 57.7% 3.5% 32% 30% 미만(70% 이상의 패널 휘도 유지)
실시예
3B		 77% 46% 68% 9% 33% 30% 미만(70% 이상의 패널 휘도 유지)
실시예 4. OLED 패널 적용 미러 디스플레이
VA 모드 GHLC셀의 제작
폴리카보네이트 필름 (가로x세로= 20cm × 5cm) 상에 ITO 전극층 및 수직 배향막이 순차로 형성된 2개의 셀 기판을 수직 배향막이 서로 마주보고, 셀 갭이 12㎛이 되도록 이격 배치하고, 그 사이에 액정 조성물을 주입하고 에지를 실링하여 VA 모드 GHLC 셀을 제조하였다. 액정 조성물은 네마틱 액정 (HCCH사의 HNG7306, 유전율 이방성: -5.0) 및 이방성 염료 (BASF사의 X12)를 포함하며, 이방성 염료의 함량은 1.2중량%이다.
미러 디스플레이의 제작
OLED 패널로서, 반사 전극을 포함하고, 반사율이 약 80%인 OLED 패널을 준비하였다. 도 10에 나타낸 바와 같이, VA 모드 모드 GHLC셀(41), 1/4 파장판(42) 및 OLED 패널(43)을 순차 배치하여, 미러 디스플레이를 제조하였다. 상기 VA 모드 GHLC 셀은 전압 비인가 시 수직 배향 상태이고, 전압 인가 시 수평 배향 상태이며, 상기 수평 배향의 방향과 1/4 파장판의 광축은 약 45도를 이루도록 배치하였다.
실시예 4에 대하여 VA 모드 GHLC셀의 단품 투과율 및 미러 디스플레이의 반사율을 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다. 반사율은 미러 디스플레이의 시인 측, 즉 GHLC셀 측에서 측정하였다.
VA 모드 GHLC셀 미러 디스플레이
투과율 반사율
실시예
4		 0V 15V 0V 15V
58.6% 35.0% 59% 12%
비교예 1.
미러 디스플레이의 제조
실시예 4과 동일하게 VA 모드 GHLC셀 및 OLED 패널을 준비하였다. 상기 VA 모드 GHLC셀과 OLED 패널을 부착하여 미러 디스플레이를 제작하였다.
비교예 1의 미러 디스플레이에 대하여 전압 인가 유무에 따른 반사율 및 투과율을 시인 측에서 측정하고 하기 표 5에 기재하였다.
VA 모드 GHLC셀 미러 디스플레이
투과율 반사율
비교예
1		 0V 15V 0V 15V
58.6% 35.0% 59.2% 32%
비교예 2.
미러 디스플레이의 제조
실시예 4의 OLED 패널 자체를 미러 디스플레이로 준비하였다. 비교예 2의 미러 디스플레이는 OLED 패널의 구동 여부와 무관하게 OLED 패널 자체의 약 80%의 반사율을 유지한다.
미러 디스플레이
반사율
비교예 2 80%
11: 게스트호스트 액정 셀 12: 반사형 편광자 13: 액정 패널 111: 제1 셀 기판 112: 제2 셀 기판 113: 액정 114: 염료 115: 액정층 21: 흡수형 편광자 22: 위상차 가변 액정셀 221: 액정 23: 액정 패널 31: 게스트호스트 액정 셀 311: 액정층 3111: 액정 3112: 염료 312A, 312B: 배향막, 313A, 313B: 전극 기재 32: 제1 반사형 편광자 33: 위상차 가변 액정셀 331: 액정층 3311: 액정 332A, 332B: 배향막, 333A, 333B: 전극 기재 34: 제2 반사형 편광자 35: 액정 패널 41: 게스트호스트 액정셀, 42: 1/4 파장판 43: 유기발광다이오드 패널, R, R1, R2: 반사축, T: 투과축, A: 흡수축

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 액정셀을 포함하고, 상기 액정셀에 전압 인가 여부에 따라 진동 방향이 서로 상이한 편광을 생성하는 반사율 가변 부재 및 표면 반사 특성을 갖는 디스플레이 패널을 포함하며, 상기 액정셀에 전압 비인가 시 미러 모드를 구현하고, 상기 액정셀에 전압 인가 시 디스플레이 모드를 구현하는 미러 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사율 가변 부재는 상기 디스플레이 패널의 광 출사 측에 배치되는 미러 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사율 가변 부재는 액정 및 이방성 염료를 포함하는 액정층을 가지는 게스트호스트 액정 셀이고, 상기 디스플레이 패널은 반사형 편광자 및 액정 패널을 포함하는 미러 디스플레이.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 게스트호스트 액정 셀은 전압 비인가 시 수직 배향 상태이고, 전압 인가 시 수평 배향 상태이며, 상기 수평 배향의 방향과 상기 반사형 편광자의 반사 축은 평행하는 미러 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반사율 가변 부재는 흡수형 편광자 및 위상차 가변 액정셀을 포함하고, 상기 디스플레이 패널은 반사형 편광자 및 액정 패널을 포함하는 미러 디스플레이.
  6. 제5항에 있어서, 상기 위상차 가변 액정셀은 전압 비인가 시 선 편광의 진동 방향을 90도 회전시키는 위상차 모드이고, 전압 인가 시 비 위상차 모드이며, 상기 위상차 가변 액정셀의 위상차 모드를 통과한 편광의 진동 방향은 상기 반사형 편광자의 반사축과 평행하는 미러 디스플레이.
  7. 제5항에 있어서, 상기 위상차 가변 액정셀은 90도 TN 모드 액정셀, 270도 STN 모드 액정셀, ECB 모드 액정셀 또는 1/2 파장판과 VA 모드 액정셀의 적층체인 미러 디스플레이.
  8. 제5항에 있어서, 상기 흡수형 편광자의 투과축과 상기 반사형 편광자의 투과축은 평행하는 미러 디스플레이.
  9. 제1항에 있어서, 상기 반사율 가변 부재는 액정 및 이방성 염료를 포함하는 액정층을 가지는 게스트호스트 액정 셀, 제1 반사형 편광자 및 위상차 가변 액정셀을 순차로 포함하고, 상기 디스플레이 패널은 제2 반사형 편광자 및 액정 패널을 포함하는 미러 디스플레이.
  10. 제9항에 있어서, 상기 게스트호스트 액정 셀은 전압 비인가 시 수직 배향 상태이고, 전압 인가 시 수평 배향 상태이며, 상기 수평 배향의 방향과 제2 반사형 편광자의 반사 축은 평행하는 미러 디스플레이.
  11. 제9항에 있어서, 제1 반사형 편광자의 반사 축과 제2 반사형 편광자의 반사 축은 평행하는 미러 디스플레이.
  12. 제9항에 있어서, 상기 위상차 가변 액정셀은 전압 비인가 선 편광의 진동 방향을 90도 회전시키는 위상차 모드이고, 전압 인가 시 비 위상차 모드이며, 상기 위상차 가변 액정셀의 위상차 모드를 통과한 편광의 진동 방향은 제2 반사형 편광자의 반사축과 평행하는 미러 디스플레이.
  13. 제1항에 있어서, 상기 반사율 가변 부재는 액정 및 이방성 염료를 포함하는 액정층을 가지는 게스트호스트 액정셀 및 1/4 파장판을 순차로 포함하고, 상기 디스플레이 패널은 적어도 하나의 반사 전극을 포함하고, 반사율이 30% 이상인 유기발광다이오드 패널인 미러 디스플레이.
  14. 제13항에 있어서, 상기 게스트호스트 액정 셀은 전압 비인가 시 수직 배향 상태이고, 전압 인가 시 수평 배향 상태이며, 상기 수평 배향의 방향과 1/4 파장판의 광축은 40도 내지 50도를 이루는 미러 디스플레이.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 미러 모드의 반사율은 35% 이상이고, 상기 디스플레이 모드의 반사율은 15% 이하인 미러 디스플레이.
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