KR20190063719A

KR20190063719A - 광 제어장치

Info

Publication number: KR20190063719A
Application number: KR1020170162712A
Authority: KR
Inventors: 김충효; 김재현; 김기한
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-06-10
Also published as: KR102413057B1

Abstract

자체적으로 전원을 공급할 수 있는 광 제어장치를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 광 제어장치는 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판, 제2 기판과 마주보는 제1 기판의 일면에 배치된 제1 전극, 제1 기판과 마주보는 제2 기판의 일면에 배치된 제2 전극, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치된 제3 전극, 제1 전극 및 제3 전극 사이에 배치되며 광을 차단하는 차광 모드 또는 광을 투과하는 투과 모드를 구현하는 광 제어층, 및 제2 전극 및 제3 전극 사이에 배치되며 외부로부터 입사되는 광을 흡수하여 전자를 생성하는 에너지 생성층을 포함한다.

Description

광 제어장치{LIGHT CONTROLLING DEVICE}

본 발명의 실시예는 광 제어장치에 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 저소비전력화되고 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 공간활용성, 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 일반 환경에서는 명암비가 저하되는 단점이 있다. 그러므로 투명표시장치가 유기발광표시장치로 구현되는 경우 명암비 저하를 방지하기 위해 빛을 차광하는 차광 모드와 빛을 투과시키는 투과 모드를 구현할 수 있는 광 제어장치가 필요하다.

최근에는 전기변색 장치(Electrochromic Device)를 광 제어장치로 활용하는 방안이 제안되고 있다. 전기변색 장치는 전압이 인가되지 않는 상태에서 빛을 투과시키는 투과 모드로 구현될 수 있으며, 낮은 구동 전압으로 투과 모드에서 차광 모드로 전환할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 실시예는 자체적으로 전원을 공급할 수 있는 광 제어장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 광 제어장치는 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판, 제2 기판과 마주보는 제1 기판의 일면에 배치된 제1 전극, 제1 기판과 마주보는 제2 기판의 일면에 배치된 제2 전극, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치된 제3 전극, 제1 전극 및 제3 전극 사이에 배치되며 광을 차단하는 차광 모드 또는 광을 투과하는 투과 모드를 구현하는 광 제어층, 및 제2 전극 및 제3 전극 사이에 배치되며 외부로부터 입사되는 광을 흡수하여 전자를 생성하는 에너지 생성층을 포함한다.

본 발명에 따르면, 에너지 생성층을 추가 형성함으로써 자체적으로 전기 에너지를 생성하고, 생성된 전기 에너지를 에너지 저장 시스템에 저장할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 광 제어장치를 구동하기 위한 전원을 에너지 저장 시스템으로부터 공급받을 수 있기 때문에 외부로부터 공급받는 전원을 줄일 수 있다. 즉, 본 발명은 광 제어장치의 에너지 소비를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 에너지 생성층과 광 제어층이 제3 전극을 공통으로 사용할 수 있다. 본 발명은 광 제어장치에 별도의 태양 전지를 결합하는 것에 비해 두께를 슬림하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 광 제어층을 저전압에도 구동이 가능한 전기변색물질로 구현할 수 있다. 이러한 광 제어장치는 에너지 저장 시스템만으로도 전원 공급이 가능하게 할 수 있다. 즉, 별도의 전원 공급 없이 광 제어장치를 구동시킬 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 투명표시패널, 게이트 구동부, 소스 드라이브 집적회로, 연성필름, 회로보드, 및 타이밍 제어부를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 표시영역의 화소를 보여주는 일 예시도면이다.
도 4는 도 3의 I-I'의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광 제어장치를 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 제어장치를 보여주는 단면도이다.
도 7은 광 제어장치의 제어 회로를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 차광 모드에 대한 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 주전원 공급 모드에서의 광 제어장치의 제어 회로를 보여주는 도면이다.
도 10은 부전원 공급 모드에서의 광 제어장치의 제어 회로를 보여주는 도면이다.
도 11은 투과 모드에 대한 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 투과 모드에서의 광 제어장치의 제어 회로를 보여주는 도면이다.
도 13은 에너지 저장 모드에서의 광 제어장치의 제어 회로를 보여주는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

"X축 방향", "Y축 방향" 및 "Z축 방향"은 서로 간의 관계가 수직으로 이루어진 기하학적인 관계만으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 구성이 기능적으로 작용할 수 있는 범위 내에서보다 넓은 방향성을 가지는 것을 의미할 수 있다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 투명표시패널, 게이트 구동부, 소스 드라이브 집적회로, 연성필름, 회로보드, 및 타이밍 제어부를 보여주는 평면도이다. 도 3은 도 2의 표시영역의 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 설명의 편의를 위해 X축 방향은 게이트 라인과 나란한 방향이고, Y축 방향은 데이터 라인과 나란한 방향이며, Z축 방향은 투명표시장치의 높이 방향인 것을 중심으로 설명하였다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치는 투명표시패널(100) 및 광 제어장치(200)을 포함한다.

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

투명표시패널(100)은 하부 기판(111), 상부 기판(112), 게이트 구동부(120), 소스 드라이브 집적회로(integrated circuit, 이하 "IC"라 칭함)(130), 연성필름(140), 회로보드(150), 및 타이밍 제어부(160)를 포함한다.

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)은 입사되는 빛을 투과시키거나 화상을 표시한다. 투명표시패널(100)의 표시영역(DA)에는 게이트 라인들과 데이터 라인들이 형성되며, 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차 영역들에는 화소(P)들이 형성될 수 있다. 표시영역(DA)의 화소(P)들은 화상을 표시할 수 있다.

표시영역(DA)의 화소(P)들 각각은 도 3 및 도 4와 같이 투과 영역(TA)와 발광 영역(EA)을 포함한다. 발광 영역(EA)은 복수의 발광부들을 포함할 수 있다. 투명표시패널(100)은 투과 영역(TA)들로 인해 투명표시패널(100)의 배면(背面)에 위치한 사물 또는 배경을 볼 수 있으며, 발광 영역(EA)들로 인해 화상을 표시할 수 있다. 도 3 및 도 4에서는 발광 영역(EA)이 적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE) 및 청색 발광부(BE)를 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다.

투과 영역(TA)은 입사되는 빛을 거의 그대로 통과시키는 영역이다. 발광 영역(EA)은 빛을 발광하는 영역으로, 적색 발광부(RE)는 적색광을 발광하는 영역이고, 녹색 발광부(GE)는 녹색광을 발광하는 영역이며, 청색 발광부(BE)는 청색광을 발광하는 영역이다. 발광 영역(EA)은 입사되는 빛이 차단되는 불투명한 영역에 해당한다.

적색 발광부(RE), 녹색 발광부(GE) 및 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 마련되는 액티브층(ACT), 액티브층(ACT) 상에 마련되는 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, 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 격벽이 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 유기발광층으로 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. 광 제어장치(200)는 투명표시패널(100)이 발광하는 방향에 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 광 제어장치(200)는 전면 발광 방식에서는 투명표시패널(100)의 위, 즉 상부 기판(112)의 위에 배치되고, 배면 발광 방식에서는 투명표시패널(100)의 아래, 즉 하부 기판(111)의 아래에 배치되는 것이 바람직하다.

전면 발광 방식에서는 유기층(EL)의 빛이 상부기판 방향으로 발광하므로, 트랜지스터(T)가 격벽(W)과 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.

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(160)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(160)는 게이트 제어신호를 게이트 구동부(120)에 공급하고, 소스 제어신호를 소스 드라이브 IC(130)들에 공급한다.

광 제어장치(200)는 차광 모드에서 입사되는 광을 차단하고, 투과 모드에서 입사되는 광을 투과시킬 수 있다. 이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 광 제어장치(200)에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광 제어장치를 보여주는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광 제어장치를 보여주는 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 광 제어장치(200)는 도 5와 같이 제1 기판(210), 제2 기판(220), 제1 전극(E1), 제2 전극(E2), 제3 전극(E3), 광 제어층(230) 및 에너지 생성층(240)을 포함한다.

제1 및 제2 기판들(210, 220) 각각은 유리 기판(glass substrate) 또는 플라스틱 필름(plastic film)일 수 있다. 제1 및 제2 기판들(210, 220) 각각이 플라스틱 필름인 경우, TAC(triacetyl cellulose) 또는 DAC(diacetyl cellulose) 등과 같은 셀룰로오스 수지(Cellulose resin), 노르보르넨 유도체(Norbornene derivatives) 등의 COP(cyclo olefin polymer), COC(cyclo olefin copolymer), PMMA(poly(methylmethacrylate) 등의 아크릴 수지(acrylic resin), 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.

제1 전극(E1)은 제1 기판(210) 상에 형성된다. 구체적으로, 제1 전극(E1)은 제2 기판(220)과 마주보는 제1 기판(210)의 일면에 형성된다. 제2 전극(E2)은 제2 기판(220) 상에 형성된다. 구체적으로, 제2 전극(E2)은 제1 기판(210)과 마주보는 제2 기판(220)의 일면에 형성된다. 제3 전극(E3)은 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2) 사이에 형성된다. 이때, 제3 전극(E3)은 제1 전극(E1)과 함께 광 제어층(230)에 전압을 인가하거나 제2 전극(E2)과 함께 에너지 생성층(240)에 의하여 전압이 인가될 수 있다. 즉, 제3 전극(E3)은 공통전극일 수 있다.

제1 전극(E1), 제2 전극(E2) 및 제3 전극(E3)은 투명전극일 수 있다. 투명 전극은 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; Aluminium 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.

한편, 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)은 서로 같은 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)은 부극성 전압이 인가될 수 있다.

제3 전극(E3)은 제1 전극(E1) 또는 제2 전극(E2)과 다른 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(E1) 또는 제2 전극(E2)은 부극성 전압이 인가되고, 제3 전극(E3)은 정극성 전압이 인가될 수 있다.

제1 기판(210)에 형성된 제1 전극(E1)은 연성필름(미도시)와 접속하기 위하여 베젤 영역까지 연장될 수 있다. 제1 기판(210) 상에는 제1 전극(E1)을 연결하는 제1 배선(미도시)이 형성될 수 있다. 연성필름(미도시)은 이방성 도전 필름(antisotropic conducting film)을 이용하여 제1 배선의 일단에 접속할 수 있다.

또한, 제2 기판(220)에 형성된 제2 전극(E2)은 연성필름(미도시)과 접속하기 위하여 베젤 영역까지 연장될 수 있다. 제2 기판(220) 상에는 제2 전극(E2)을 연결하는 제2 배선(미도시)이 형성될 수 있다. 연성필름(미도시)은 이방성 도전 필름을 이용하여 제2 배선의 일단에 접속할 수 있다.

또한, 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2) 사이에 형성된 제3 전극(E3)은 연성필름(미도시)과 접속하기 위하여 베젤 영역까지 연장되고, 베젤 영역에서 제1 기판(210) 또는 제2 기판(220)으로 연장 형성될 수 있다. 제1 기판(210) 또는 제2 기판(220) 상에는 제3 전극(E3)을 연결하는 제3 배선(미도시)이 형성될 수 있다. 연성필름(미도시)은 이방성 도전 필름을 이용하여 제3 배선의 일단에 접속할 수 있다.

광 제어층(230)은 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3) 사이에 배치되어 입사되는 광을 투과시키는 투과 모드와 입사되는 광을 차단하는 차광 모드로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 차광 모드는 광 제어장치(200)의 광 투과율이 α% 보다 작은 경우를 나타내고, 투과 모드는 광 제어 장치(200)의 광 투과율이 β% 이상인 경우를 나타낸다고 가정할 수 있다. 광 제어 장치(200)의 광 투과율은 광 제어 장치(200)에 입사되는 광 대비 출력되는 광의 비율을 나타낸다.

광 제어층(230)은 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 인가되는 전압에 따라 광 투과도가 달라진다. 예를 들어, 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 전압이 인가되지 않으면, 광 제어층(230)은 광 투과도가 β% 이상일 수 있으며, 이에 따라, 투과 모드를 구현할 수 있다. 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 전압이 인가되면, 광 제어층(230)은 광 투과도가 α% 보다 작아질 수 있으며, 이에 따라, 차광 모드를 구현할 수 있다.

광 제어층(230)은 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 인가되는 전압에 따라 광 투과도를 변화시키는 광 투과도 가변물질을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과도 가변물질은 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 전압이 인가되면 전기화학적 산화환원 반응이 일어나며, 이로 인하여 색이 변하는 전기변색물질을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 전압이 인가되면, 전기변색물질은 환원 반응이 일어나고, 환원 반응에 의해 블랙 또는 블루와 같은 소정의 색으로 변하게 된다. 이에 따라, 광 제어장치(200)는 입사되는 광을 차단하는 차광 모드를 구현할 수 있다.

또한, 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 전압이 인가되지 않으면, 전기변색물질은 산화 반응이 일어나고, 산화 반응에 의해 투명하게 변하게 된다. 이에 따라, 광 제어장치(200)는 입사되는 광을 그대로 투과시키는 투과 모드를 구현할 수 있다.

이러한 전기변색물질은 환원 반응이 일어나는 경우 소정의 색을 흡수함으로써 소정의 색을 띠게 되며, 산화 반응이 일어나는 경우 투명하게 변하는 물질일 수 있다. 예를 들어, 전기변색물질은 비올로겐(1,1'-dibenzyl-4,4'-bipyridinium bistetrafluorborate), HVBF2 (1,1'- diheptyl-4,4'-bipyridinium dibromide), PVBr2 (1,1'-dipropyl-4,4'-bipyridinium dibromide), BVBF4 (1,1'-dibenzyl-4,4'-bipyridinium bistetrafluorborate), 1-benzyl-4,4'-bipyridinium chloride, 1,1'-bis(4-4chloromethyl)benzyl)-4,4'-bipyridinium dichloride, 1,1'-bis(4-bromobutyl)-4,4'-bipyridinium dibromide 또는 1,1'-bis(2-bromoethyl)-4,4'-bipyridinium dibromide 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과도 가변물질은 전기변색물질이 산화 환원 반응을 원활하게 할 수 있도록 보조하는 카운터 물질을 더 포함할 수 있다. 이때, 전기변색물질 및 카운터 물질은 동일층의 액체 또는 겔(gel)에 용해된 상태일 수 있다. 카운터 물질은 전기변색물질에서 환원 반응이 일어나는 경우 전기변색물질과 반대로 산화 반응이 일어나고, 산화 반응에 의해 소정의 색을 흡수함으로써 소정의 색을 띠게 된다. 카운터 물질은 전기변색물질에서 산화 반응이 일어나는 경우 전기변색물질과 반대로 환원 반응이 일어나고, 환원 반응에 의해 투명하게 된다. 카운터 물질은 TMPD(N,N,N',N'-tetramethyl-1,4-phenylenediamine), TMB(3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine), NTMB(N,N,N',N'-Tetramethylbenzidine) 또는 DAB(3,3'-Diaminobenzidine)일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과도 가변물질은 전해질을 더 포함할 수 있다. 이때, 전기변색물질 및 전해질은 동일층의 액체 또는 겔에 용해된 상태일 수 있다. 전해질은 전기변색물질이 산화 환원 반응이 가능하도록 양이온과 음이온을 제공한다. 전해질은 Lithium perchlorate, t-butylammoinum perchlorate, t-butylammoinum-t-fluoroborate, trifluoromethanesulfonate 또는 tetrabutylammonium trifluoromethanesulfonate일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광 투과도 가변물질은 전기변색물질, 카운터 물질 및 전해질을 포함할 수 있다. 이때, 전기변색물질, 카운터 물질 및 전해질은 동일층의 액체 또는 겔에 용해된 상태일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 광 투과도 가변물질은 액정들, 이색성 염료들 및 이온 물질들을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 투과도 가변물질은 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 전압이 인가되지 않으면 입사되는 광을 투과시키는 투과 모드를 구현하고, 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 전압이 인가되면 입사되는 광을 차단하는 차광 모드를 구현할 수 있다.

한편, 광 투과도 가변물질이 액정을 포함하는 경우, 광 제어장치(200)는 제1 배향막(미도시) 및 제2 배향막(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제1 배향막은 제3 전극(E3)을 마주보는 제1 전극(E1)의 일면에 형성될 수 있다. 제2 배향막은 제1 전극(E1)을 마주보는 제3 전극(E3)의 일면에 형성될 수 있다.

액정들의 장축 방향은 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들에 의해 수직 방향(Z축 방향)으로 배열되는 정극성의 액정들일 수 있다. 이색성 염료들의 장축 방향 역시 액정들처럼 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 전압이 인가되지 않더라도 제1 및 제2 배향막들에 의해 수직 방향(Z축 방향)으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 광 제어장치(200)는 전압이 인가되지 않더라도 투과 모드로 동작할 수 있다.

이색성 염료들은 빛을 흡수하는 염료일 수 있다. 예를 들어, 이색성 염료들은 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 염료들이 블랙 염료(black dye)인 것을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이색성 염료들은 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.

이온 물질들은 액정들과 이색성 염료들이 랜덤하게 움직일 수 있도록 하는 역할을 한다. 이온 물질들은 소정의 극성을 가질 수 있으며, 이로 인해 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 인가되는 전압의 극성에 따라 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 이온 물질들이 부극성을 갖는 경우, 제1 전극(E1)에 정극성의 전압이 인가되고 제3 전극(E3)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질들은 제1 전극(E1)으로 이동한다. 제1 전극(E1)에 부극성의 전압이 인가되고 제3 전극(E3)에 정극성의 전압이 인가되면 이온 물질들은 제3 전극(E3)으로 이동한다. 또한, 이온 물질들이 정극성을 갖는 경우, 제1 전극(E1)에 정극성의 전압이 인가되고 제3 전극(E3)에 부극성의 전압이 인가되면 이온 물질들은 제3 전극(E3)으로 이동한다. 제1 전극(E1)에 부극성의 전압이 인가되고 제3 전극(E3)에 정극성의 전압이 인가되면 이온 물질들은 제1 전극(E1)으로 이동한다.그러므로 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 전압이 인가되는 경우, 이온 물질들은 소정의 주기로 제1 전극(E1)에서 제3 전극(E3)으로 갔다가 다시 제1 전극(E1)으로 되돌아오는 이동을 반복하게 된다. 이 경우, 이온 물질들이 이동하면서 액정들과 이색성 염료들에 부딪치게 되므로, 액정들과 이색성 염료들이 랜덤하게 움직이게 된다. 이 경우, 광 제어층(230)으로 입사되는 광은 랜덤하게 움직이는 액정들에 의해 산란되거나 이색성 염료들에 의해 흡수될 수 있으므로, 차광 모드를 구현할 수 있다.

에너지 생성층(240)은 제2 전극(E2)과 제3 전극(E3) 사이에 배치되어 입사되는 광을 이용하여 전기 에너지를 생성 및 저장하는 에너지 저장 모드를 구현한다. 에너지 생성층(240)은 외부로부터 입사되는 광을 흡수하여 전기 에너지를 생성하는 에너지 생성물질을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 생성물질은 광 흡수 염료, 반도체 산화물 및 전해질을 포함할 수 있다. 광 흡수 염료는 투명한 제2 기판(220) 및 제2 전극(E2)을 투과한 광을 흡수한다. 광 흡수 염료는 광 흡수에 의해 바닥 상태(ground state)에서 들뜬 상태(excited state)가 되면서 전자를 생성한다. 이때, 생성된 전자는 반도체 산화물로 전달된다. 반도체 산화물은 광 흡수 염료로부터 전달받은 전자를 제2 전극(E2)으로 전달한다. 예컨대, 반도체 산화물을 NiO, ZnO, TiO₂ 중 어느 하나일 수 있다. 제2 전극(E2)으로 전달된 전자는 제2 전극(E2)을 통해 에너지 저장 시스템(ESS)으로 전달되어 전기 에너지로 저장된다. 전해질은 제3 전극(E3)으로부터 전자를 받아 광 흡수 염료에 전자를 전달한다. 예컨대, 전해질은 요오드화물 이온일 수 있다.

도 6에는 도시하고 있지 않지만, 제2 전극(E2) 및 제3 전극(E3)은 에너지 저장 시스템(ESS)과 연결된다. 에너지 생성층(240)에 의하여 생성된 전자는 제2 전극(E2)을 통해 에너지 저장 시스템(ESS)에 전달된다. 에너지 저장 시스템(ESS)은 전달받은 전자를 전기 에너지로 저장한다.

본 발명에 따른 광 제어장치(200)는 에너지 생성층(240)에 의하여 자체적으로 전기 에너지를 생성하고, 생성된 전기 에너지를 에너지 저장 시스템(ESS)에 저장할 수 있다. 이에 따라, 광 제어장치(200)는 구동하기 위한 전원을 에너지 저장 시스템(ESS)으로부터 공급받을 수 있기 때문에 외부로부터 공급받는 전원을 줄일 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 광 제어장치(200)는 에너지 소비를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광 제어장치(200)는 에너지 생성층(240)과 광 제어층(230)이 제3 전극(E3)을 공통으로 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 광 제어장치(200)는 광 제어장치에 별도의 태양 전지를 결합하는 것에 비해 두께를 슬림하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광 제어장치(200)는 광 제어층(230)을 저전압에도 구동이 가능한 전기변색물질로 구현할 수 있다. 이러한 광 제어장치(200)는 에너지 저장 시스템(ESS)만으로도 전원 공급이 가능하게 할 수 있다. 즉, 별도의 전원 공급 없이 광 제어장치(200)를 구동시킬 수 있다.

도 7은 광 제어장치의 제어 회로를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 7을 참조하면, 광 제어장치(200)의 제어 회로는 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 제4 스위치(SW4), 제5 스위치(SW5) 및 제6 스위치(SW6)을 포함한다.

제1 스위치(SW1)는 제3 전극(E3)과 외부의 주전원 공급부(PS) 간의 연결을 스위칭한다. 제1 스위치(SW1)을 턴온하는 동작은 제3 전극(E3)을 주전원 공급부(PS)를 연결한다.

제2 스위치(SW2)는 제2 노드(N2)와 그라운드 간의 연결을 스위칭한다. 이때, 제2 노드(N2)는 제1 전극(E1)과 연결된 제1 노드(N1)와 연결된다. 제2 스위치(SW2)를 턴온하는 동작은 제1 전극(E1)과 그라운드를 연결한다.

제3 스위치(SW3)는 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 간의 연결을 스위칭한다. 이때, 제1 노드(N1)는 제1 전극(E1)과 연결되고, 제3 노드(N1)는 제3 전극(E3)과 연결된다. 제3 스위치(SW3)를 턴온하는 동작은 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3)을 연결한다. 한편, 제3 스위치(SW3)는 제2 노드(N1)와 제3 노드(N3) 간의 연결을 스위칭한다. 제3 스위치(SW3)를 턴온하는 동작은 제3 전극(E3)과 제2 노드(N1)를 연결한다.

제4 스위치(SW4)는 제4 노드(N4)와 제5 노드(N5) 간의 연결을 스위칭한다. 이때, 제4 노드(N4)는 제2 전극(E2) 및 에너지 저장 시스템(ESS)와 연결된다. 제5 노드(N5)는 제3 전극(E3)과 연결된다. 제4 스위치(SW4)를 턴온하는 동작은 제3 전극(E3)과 제2 전극(E2) 및 에너지 저장 시스템(ESS)을 연결한다.

제5 스위치(SW5)는 제3 전극(E3)과 에너지 저장 시스템(ESS) 간의 연결을 스위칭한다. 제5 스위치(SW5)를 턴온하는 동작은 제3 전극(E3)과 에너지 저장 시스템(ESS)을 연결한다.

제6 스위치(SW6)는 제1 전극(E1)과 에너지 저장 시스템(ESS) 간의 연결을 스위칭한다. 제6 스위치(SW6)를 턴온하는 동작은 제1 전극(E1)과 에너지 저장 시스템(ESS)을 연결한다.

제1 내지 제6 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6)들은 제어부(미도시)에 의하여 스위칭 동작이 제어된다.

이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여, 차광 모드일 때, 광 제어장치(200)의 제어 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.

도 8은 차광 모드에 대한 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 9는 주전원 공급 모드에서의 광 제어장치의 제어 회로를 보여주는 도면이고, 도 10은 부전원 공급 모드에서의 광 제어장치의 제어 회로를 보여주는 도면이다.

도 8을 참조하면, 먼저, 광 제어장치(200)는 차광 신호를 입력받는다(S801). 광 제어장치(200)는 초기 상태, 투과 모드 상태, 에너지 저장 모드 상태 중 어느 하나의 상태에서 차광 신호를 입력받을 수 있다. 초기 상태는 광 제어장치(200)가 이전에 아무런 동작을 수행하지 않은 상태로서, 제1 내지 제6 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6)들 모두가 턴오프된 상태일 수 있다. 투과 모드 상태는 광 제어층(230)이 투명한 상태로서, 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)가 턴온된 상태일 수 있다. 에너지 저장 모드 상태는 에너지 생성층(240)에 의하여 전기 에너지가 생성되어 에너지 저장 시스템(ESS)에 저장되는 상태로서, 제4 스위치(SW4)가 턴온된 상태일 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 투과 모드 상태 또는 에너지 저장 상태에서 차광 신호를 입력받는 것으로 가정하여 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 광 제어장치(200)는 초기 상태에서 차광 신호를 입력받을 수도 있다.

다음, 광 제어장치(200)는 에너지 저장 시스템(ESS)에 저장된 전기 에너지가 있는지 확인한다(S802). 광 제어장치(200)는 에너지 저장 시스템(ESS)에 저장된 에너지에 대한 충전률을 확인하고, 충전률에 따라 주전원 공급 모드 및 부전원 공급 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 광 제어장치(200)는 충전률이 제1 값 이상이면 부전원 공급 모드를 선택할 수 있다. 반대로, 광 제어장치(200)는 충전률이 제1 값 미만이면 주전원 공급 모드를 선택할 수 있다.

다음, 주전원 공급 모드가 선택되면, 광 제어장치(200)는 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)들 또는 제4 스위치(SW4)를 턴오프한다(S803). 광 제어장치(200)는 투과 모드 상태에서 차광 모드로 변경하기 위하여 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)을 턴오프한다. 또는 광 제어장치(200)는 에너지 저장 상태에서 차광 모드로 변경하기 위하여 제4 스위치(SW4)를 턴오프한다.

다음, 광 제어장치(200)는 제1 스위치(SW1)를 턴온한다(S804). 광 제어장치(200)는 도 9에 도시된 바와 같이 제1 스위치(SW1)를 턴온함으로써 제3 전극(E3)을 주전원 공급부(PS)에 연결한다. 광 제어장치(200)는 주전원 공급부(PS)로부터 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3)에 전압을 인가할 수 있다.

광 제어층(230)은 주전원 공급부(PS)로부터 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3)에 전압이 인가되면 소정의 색으로 변색된다. 이를 통해, 광 제어장치(200)는 차광 모드가 구현될 수 있다.

한편, 부전원 공급 모드가 선택되면, 광 제어장치(200)는 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)들 또는 제4 스위치(SW4)를 턴오프한다(S805). 광 제어장치(200)는 투과 모드 상태에서 차광 모드로 변경하기 위하여 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)들을 턴오프한다. 또는 광 제어장치(200)는 에너지 저장 상태에서 차광 모드로 변경하기 위하여 제4 스위치(SW4)를 턴오프한다.

다음, 광 제어장치(200)는 제5 및 제6 스위치(SW5, SW6)들을 턴온한다(S806). 광 제어장치(200)는 도 10에 도시된 바와 같이 제5 스위치(SW5)를 턴온함으로써 제3 전극(E3)을 에너지 저장 시스템(ESS)에 연결한다. 또한, 광 제어장치(200)는 도 10에 도시된 바와 같이 제6 스위치(SW6)를 턴온함으로써 제1 전극(E1)을 에너지 저장 시스템(ESS)에 연결한다. 광 제어장치(200)는 에너지 저장 시스템(ESS)으로부터 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3)에 전압을 인가할 수 있다.

광 제어층(230)은 에너지 저장 시스템(ESS)으로부터 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3)에 전압이 인가되면 소정의 색으로 변색된다. 이를 통해, 광 제어장치(200)는 차광 모드가 구현될 수 있다.

다음, 광 제어장치(200)는 에너지 저장 시스템(ESS)의 충전률을 확인한다(S807). 광 제어장치(200)는 에너지 저장 시스템(ESS)의 충전률이 제1 값 미만이 되면 부전원 공급 모드에서 주전원 공급 모드로 변경할 수 있다.

다음, 주전원 공급 모드로 변경되면, 광 제어장치(200)는 제5 및 제6 스위치(SW5, SW6)들을 턴오프한다(S808). 광 제어장치(200)는 제5 스위치(SW5)를 턴오프함으로써 제3 전극(E3)과 에너지 저장 시스템(ESS) 간의 연결을 단절시킨다. 광 제어장치(200)는 제6 스위치(SW6)를 턴오프함으로써 제1 전극(E1)과 에너지 저장 시스템(ESS) 간의 연결을 단절시킨다.

다음, 광 제어장치(200)는 제1 스위치(SW1)를 턴온한다(S809). 광 제어장치(200)는 제1 스위치(SW1)를 턴온함으로써 제3 전극(E3)을 주전원 공급부(PS)에 연결한다. 광 제어장치(200)는 주전원 공급부(PS)로부터 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3)에 전압을 인가할 수 있다.

이하에서는 도 11 내지 도 13을 참조하여, 투과 모드일 때, 광 제어장치(200)의 제어 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.

도 11은 투과 모드에 대한 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 12는 투과 모드에서의 광 제어장치의 제어 회로를 보여주는 도면이고, 도 13은 에너지 저장 모드에서의 광 제어장치의 제어 회로를 보여주는 도면이다.

도 11을 참조하면, 먼저, 광 제어장치(200)는 투명 신호를 입력받는다(S1101). 광 제어장치(200)는 초기 상태 및 차광 모드 상태 중 어느 하나의 상태에서 투명 신호를 입력받을 수 있다. 초기 상태는 광 제어장치(200)가 이전에 아무런 동작을 수행하지 않은 상태로서, 제1 내지 제6 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, SW6)들 모두가 턴오프된 상태일 수 있다. 차광 모드 상태는 광 제어층(230)이 차광 모드로 구현된 상태로서, 제1 스위치(SW1)가 턴온된 상태일 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 차광 모드 상태에서 투명 신호를 입력받는 것으로 가정하여 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 광 제어장치(200)는 초기 상태에서 차광 신호를 입력받을 수도 있다.

다음, 광 제어장치(200)는 차광 모드에서 제1 및 제3 전극(E1, E3)들에 전원을 공급하는 것이 주전원 공급부(PS)인지 에너지 저장 시스템(ESS)인지를 확인한다(S1102).

다음, 주전원 공급 모드이면, 광 제어장치(200)는 제1 스위치(SW1)를 턴오프한다(S1103). 광 제어장치(200)는 제1 스위치(SW1)를 턴오프함으로써, 제3 전극(E3)과 주전원 공급부(PS) 간의 연결을 단절시킨다.

다음, 광 제어장치(200)는 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)들을 턴온한다(S1104). 광 제어장치(200)는 도 12에 도시된 바와 같이 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)들을 턴온함으로써 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)을 그라운드에 연결한다.

광 제어층(230)은 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 전압이 인가되지 않게 되어 투명한 색으로 변색된다. 이를 통해, 광 제어장친(200)는 투과 모드가 구현될 수 있다.

한편, 부전원 공급 모드이면, 광 제어장치(200)는 제5 및 제6 스위치(SW5, SW6)들을 턴오프한다(S1105). 광 제어장치(200)는 제5 스위치(SW5)을 턴오프함으로써, 제3 전극(E3)과 에너지 저장 시스템(ESS) 간의 연결을 단절시킨다. 또한, 광 제어장치(200)는 제6 스위치(SW6)를 턴오프함으로써, 제1 전극(E1)과 에너지 저장 시스템(ESS) 간의 연결을 단절시킨다.

다음, 광 제어장치(200)는 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)들을 턴온한다(S1106). 광 제어장치(200)는 도 12에 도시된 바와 같이 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)들을 턴온함으로써 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)을 그라운드에 연결한다.

다음, 광 제어장치(200)는 에너지 저장 신호가 입력되면, 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)들을 턴오프한다(S1107 및 S1108). 광 제어장치(200)는 제2 및 제3 스위치(SW2, SW3)들을 턴오프함으로써 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)을 그라운드와 단절시킨다.

다음, 광 제어장치(200)는 제4 스위치(SW4)를 턴온한다(S1109). 광 제어장치(200)는 제4 스위치(SW4)를 턴온함으로써 제2 전극(E2) 및 제3 전극(E3)을 에너지 저장 시스템(ESS)에 연결한다. 이에 따라, 광 제어장치(200)는 에너지 생성층(240)에 의하여 생성된 전자를 에너지 저장 시스템(ESS)에 전달하여 전기 에너지로 저장한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 표시패널 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 기판
220: 제2 기판 230: 광 제어층
240: 에너지 생성층 E1: 제1 전극
E2: 제 전극 E3: 제3 전극
ESS: 에너지 저장 시스템 PS: 주전원 공급부

Claims

서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판;
상기 제2 기판과 마주보는 상기 제1 기판의 일면에 배치된 제1 전극;
상기 제1 기판과 마주보는 상기 제2 기판의 일면에 배치된 제2 전극;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치된 제3 전극;
상기 제1 전극 및 상기 제3 전극 사이에 배치되며, 광을 차단하는 차광 모드 또는 광을 투과하는 투과 모드를 구현하는 광 제어층; 및
상기 제2 전극 및 상기 제3 전극 사이에 배치되며, 외부로부터 입사되는 광을 흡수하여 전자를 생성하는 에너지 생성층을 포함하는 광 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 광 제어층은 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극에 전압이 인가되면 전기변색되는 전기변색물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 제어장치.
제2항에 있어서,
상기 광 제어층은 상기 전기변색물질이 환원 반응을 하는 경우 산화 반응을 하며, 상기 전기변색물질이 산화 반응을 하는 경우 환원 반응을 하는 카운터 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 제어장치.
제2항에 있어서,
상기 광 제어층은 전해질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 에너지 생성층에 의하여 생성된 전자를 전달받아 에너지로 저장하는 에너지 저장 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 제어장치.
제5항에 있어서,
상기 광 제어층을 상기 차광 모드 및 상기 투명 모드 중 어느 하나로 제어하고, 상기 광 제어층을 상기 차광 모드로 구현하기 위하여, 상기 에너지 저장 시스템의 에너지 충전률에 따라 주전원 공급 모드 및 부전원 공급 모드 중 어느 하나를 선택하여 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 제어장치.
제6항에 있어서,
외부로부터 전원 공급을 받는 주전원 공급부; 및
상기 제3 전극 및 상기 주전원 공급부 간의 연결을 스위치하는 제1 스위치를 더 포함하고,
상기 제1 스위치는 상기 주전원 공급 모드에서 상기 제어부에 의하여 턴온되는 것을 특징으로 하는 광 제어장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 전극과 연결된 제1 노드;
상기 제1 노드와 연결된 제2 노드;
상기 제3 전극과 연결된 제3 노드;
상기 제2 노드 및 그라운드 간의 연결을 스위치하는 제2 스위치; 및
상기 제2 노드 및 상기 제3 노드 간의 연결을 스위치하는 제3 스위치를 더 포함하고,
상기 제2 및 제3 스위치는 상기 투명 모드에서 상기 제어부에 의하여 턴온되는 것을 특징으로 하는 광 제어장치.
제6항에 있어서,
상기 제2 전극 및 상기 에너지 저장 시스템과 연결된 제4 노드;
상기 제3 전극과 연결된 제5 노드; 및
상기 제4 노드 및 상기 제5 노드 간의 연결을 스위치하는 제4 스위치를 더 포함하고,
상기 제4 스위치는 상기 제어부에 의하여 턴온되어 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극을 상기 에너지 저장 시스템에 연결하는 것을 특징으로 하는 광 제어장치.
제6항에 있어서,
상기 제4 스위치는 상기 차광 모드에서 턴온되지 않는 것을 특징으로 하는 광 제어장치.
제6항에 있어서,
상기 제3 전극 및 상기 에너지 저장 시스템 간의 연결을 스위치하는 제5 스위치; 및
상기 제1 전극 및 상기 에너지 저장 시스템 간의 연결을 스위치하는 제6 스위치를 더 포함하고,
상기 제5 및 제6 스위치는 상기 부전원 공급 모드에서 상기 제어부에 의하여 턴온되는 것을 특징으로 하는 광 제어장치.