KR20190066968A

KR20190066968A - 디스플레이 장치 및 그의 제어 방법

Info

Publication number: KR20190066968A
Application number: KR1020170166899A
Authority: KR
Inventors: 이선락; 정용민
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-06-14
Also published as: WO2019112131A1

Abstract

디스플레이 장치가 개시된다. 본 디스플레이 장치는 콜레스테릭 액정을 포함하는 액정층 및 콜레스테릭 액정에 전압을 인가하는 전극이 마련된 기판을 포함하고, 콜레스테릭 액정의 초기 상태는 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태이다.

Description

디스플레이 장치 및 그의 제어 방법 { DISPLAY APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE DISPLAY APPARATUS }

본 발명은 전자 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 콜레스테릭 액정을 포함하는 디스플레이 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.

종래의 액정 표시 장치에 사용되는 액정으로는 트위스티드 네마틱 액정(twisted nematic liquid crystal), 스메틱 액정(semetic liquid crystal), 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal) 등이 있다.

이중 콜레스테릭 액정은 반사형 표시장치에 이용되어 왔다. 구체적으로, 콜레스테릭 액정은 두 개의 안정한 상태인 플래너 상태(planar state)과 포컬 코닉 상태(focal conic state) 그리고 이외의 호메오트로픽 상태(homeotropic state)으로 이루어지는 세 가지 상(state)으로 변화할 수 있다.

또한, 콜레스테릭 액정은 외부 광에 대해 파장 별로 선택적으로 반사할 수 있으며, 특히 콜레스테릭 액정의 상태 변화(state transition) 중 외부 광을 산란하는 포컬 코닉 상태와 외부 광을 반사하는 플래너 상태를 반사형 표시 장치에 이용해 왔다.

한편, 호메오트로픽 상태의 경우, 외부 광을 투과시켜 액정 표시 장치의 뒷 배경을 사용자에게 제공하여 줄 수 있다. 이 경우, 자연스러운 뒷 배경을 제공하기 위한 방안의 모색이 요청된다.

따라서, 본 발명의 목적은 콜레스테릭 액정의 초기 상태를 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태로 설정하여, 콜레스테릭 액정의 상태 변환에 따라 자연스러운 뒷 배경을 젝송하여 줄 수 있는 디스플레이 장치 및 그의 제어 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 콜레스테릭 액정을 포함하는 액정층 및 상기 콜레스테릭 액정에 전압을 인가하는 전극이 마련된 기판을 포함하고, 상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태는, 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태이다.

이 경우, 상기 액정층은 단량체를 더 포함하고, 상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태는 상기 액정층에 자외선을 조사함에 따라 형성된 폴리머 네트워크에 의해 상기 콜레스테릭 액정이 일차적으로 배열된 후, 상기 콜레스테릭 액정에 인가된 전압에 따라 설정될 수 있다.

또한, 상기 기판은 제1 기판 및 상기 제1 기판에 대향 배치되는 제2 기판을 포함하고, 상기 전극은 상기 제2 기판과 마주보는 상기 제1 기판의 일 면에 마련된 제1 전극 및 상기 제1 기판과 마주보는 상기 제2 기판의 일 면에 마련된 제2 전극을 포함하며, 상기 액정층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치될 ㅅ 있다.

이 경우, 본 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 상기 제1 전극의 복수의 전극들 및 상기 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 상기 초기 상태에 있는 콜레스테릭 액정에 전압을 인가하는 패널 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 초기 상태에 있는 콜레스테릭 액정은 상기 제1 전극의 복수의 전극들 및 상기 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 제1 전압이 인가되면 플래너 상태로 전환되고, 상기 제1 전극의 복수의 전극들 및 상기 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 제2 전압이 인가되면 호메오트로픽 상태로 전환될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제어 방법은 전극이 마련된 기판을 통해 콜레스테릭 액정에 전압을 인가하는 단계 및 상기 전압의 인가에 따라 영상을 표시하거나 상기 디스플레이 장치의 뒷 배경을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태는 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태이다.

또한, 상기 기판은 제1 기판 및 상기 제1 기판에 대향 배치되는 제2 기판을 포함하고, 상기 전극은 상기 제2 기판과 마주보는 상기 제1 기판의 일 면에 마련된 제1 전극 및 상기 제1 기판과 마주보는 상기 제2 기판의 일 면에 마련된 제2 전극을 포함하며, 상기 액정층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치될 수 있다.

이 경우, 본 실시 예에 따른 제어 방법은 상기 제1 전극의 복수의 전극들 및 상기 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 상기 초기 상태에 있는 콜레스테릭 액정에 전압을 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법은 복수의 전극들이 패터닝된 제1 기판을 마련하는 단계, 상기 제1 기판에 콜레스테릭 액정 및 단량체를 포함하는 액정층을 코팅하는 단계, 복수의 전극들이 패터닝된 제2 기판을 상기 액정층 상에 형성하는 단계, 상기 액정층에 자외선을 조사하는 단계 및 상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태를 설정하기 위해, 상기 자외선이 조사된 액정층에 기설정된 전압을 인가하는 단계를 포함하며, 상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태는 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는포컬 코닉 상태이다.

이 경우, 상기 전압을 인가하는 단계는 상기 자외선의 조사에 따라 플래너 상태가 된 상기 콜레스테릭 액정을 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태로 전환하기 위해, 상기 기설정된 전압을 콜레스테릭 액정에 인가할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 이질감 없는 자연스러운 뒷 배경을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 콜레스테릭 액정 분자를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콜레스테릭 액정의 상을 설명하기 위한 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들, 그리고
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 개시된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다." 또는 "구성되다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 설명하기 위한 도면을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 액정층(110) 및 기판(120)을 포함한다.

액정층(110)은 콜레스테릭(cholesteric) 액정(111)을 포함한다. 그리고, 액정층(110)은 콜레스테릭 액정(111)의 피치(pitch, P)를 고정하도록 경화된 광중합성 폴리머를 포함할 수 있다.

콜레스테릭 액정(111)은 네마틱 액정 화합물에 주기적인 나선 구조를 유도하는 카이랄 도펀트(chiral dopant)가 혼합되어 형성될 수 있다.

네마틱 액정 화합물은 광에 의해 중합되거나 분해되지 않는 비감광성(non-photo sensitive) 액정 화합물이다. 따라서, 광이 조사되는 경우에도, 네마틱 액정 화합물은 중합되거나 분해되지 않고, 모너머(monomer) 형태를 유지할 수 있으며, 전압 인가 등에 의해 일정 방향으로 배향될 수 있다.

카이랄 도펀트는 자외선에 반응하는 감광성 카이럴 도펀트(photo sensitive chiral dopant)가 사용될 수 있다. 감광성 카이럴 도펀트는 광에 의해 반응하여 카이럴 특성을 나타내는 화합물로, 광에 의해 중합될 수 있는 광중합성 카이럴 도펀트, 광에 의해 분해될 수 있는 광분해성 카이럴 도펀트, 광에 의해 이성질화 될 수 있는 광이성질화 카이럴 도펀트 또는 이들의 조합일 수 있다.

감광성 카이랄 도펀트는 광을 흡수하면 분자의 나선형 비틀림력(helical twisting power, HTP)이 바뀔 수 있다. 예를 들어, 광 이성질화 카이럴 도펀트의 경우, 광을 흡수하면서 구조 중에 트랜스(trans) 형태가 시스(cis) 형태로 또는 이와 반대로 이성질화되면서 나선형 비틀림력이 감소 또는 증가할 수 있다.

한편, 콜렉스테릭 액정 분자는 도 2와 같이 일정한 간격으로 분자의 꼬임을 반복한다. 이때, 분자의 꼬임이 반복되는 길이를 피치(pitch, P)라고 하며, 나선의 꼬인 방향과 반복 구조에 따라 광을 선택적으로 반사하는 특성을 가질 수 있다.

여기에서, 피치는 카이랄 도펀트의 함유량에 따라 조절되며, 카이랄 도펀트의 함유량이 많아질수록 피치가 감소하여 반사 파장 대역이 짧아지고, 카이랄 도펀트의 함유량이 줄어들수록 피치가 증가하여 반사 파장 대역이 길어진다.

한편, 광중합성 폴리머는 콜레스테릭 액정(110) 상의 나선 피치를 고정한다. 광중합성 폴리머는 디스플레이 장치(100)의 제조 시 단량체(monomer) 상태로 제공되며, 단량체에 광(즉, 자외선(ultraviloet rays, UV))이 조사되면 단량체에 포함된 광중합 개시제와 가교제에 의해 중합 반응이 일어나 폴리머 네트워크를 형성하게 된다.

폴리머 네트워크는 제공되는 광량에 따라 달리 형성되며, 폴리머 네트워크의 형성 정도에 따라 나선 피치의 크기가 결정될 수 있다. 즉, 제공되는 광량이 증가할수록 폴리머 네트워크의 형성 정도가 복잡해지며, 폴리머 네트워크가 복잡하게 형성될 경우, 피치의 크기가 커져 반사 파장 대역이 길어진다.

한편, 콜렉스테릭 액정은 피치의 크기에 따라 반사하는 광의 파장 대역이 달라진다.

예를 들어, 콜렉스테릭 액정의 피치의 크기가 p1인 경우, 제1 파장 영역의 광을 반사할 수 있고, 콜렉스테릭 액정의 피치의 크기가 p2인 경우, 제2 파장 영역의 광을 반사할 수 있고, 콜렉스테릭 액정의 피치의 크기가 p2인 경우, 제3 파자 영역의 광을 반사할 수 있다. 여기에서, p1＜p2＜p3인 경우, 제1 파장 영역은 단파장 영역이고, 제3 파장 영역은 장파장 영역이고, 제2 파장 영역은 제1 파장 영역과 제 3 파장 영역 사이의 파장 영역일 수 있다. 예를 들어, 제1 파장 영역은 청색 파장 영역, 제2 파장 영역은 녹색 파장 영역, 제3 파장 영역은 적색 파장 영역일 수 있다.

이에 따라, 적색 픽셀, 녹색 픽셀 및 청색 픽셀을 포함하는 디스플레이 장치에서, 적색 화소를 구성하는 콜레스테릭 액정의 피치를 가장 길게 조절하고, 청색 화소를 구성하는 콜레스테릭 액정의 피치를 가장 짧게 조절하고, 녹색 화소를 구성하는 콜레스테릭 액정의 피치를 중간 정도로 조절함으로써 액정층(110)에서 반사되는 광의 파장 영역을 선택적으로 제어할 수 있다.

기판(120)은 콜레스테릭 액정(111)에 전압을 인가하는 전극(130)이 마련된다.

구체적으로, 기판(120)은 제1 기판(121) 및 제1 기판(121)에 대향 배치되는 제2 기판(122)을 포함할 수 있다. 이 경우, 액정층(110)은 제1 기판(121) 및 제2 기판(122) 사이에 배치될 수 있다.

이때, 제1 기판(121) 및 제1 기판(121)은 유연성을 갖는 글래스 또는 투명 플라스틱 재료로 이루어질 수 있다. 이 경우, 플라스틱 재료의 일 예로 폴리카보네이트가 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 플라스틱은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 카바이드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등으로 구현될 수도 있다.

한편, 전극(130)은 제2 기판(122)과 마주보는 제1 기판(121)의 일 면에 마련된 제1 전극(131) 및 제1 기판(121)과 마주보는 제2 기판(122)의 일 면에 마련된 제2 전극(132)를 포함할 수 있다.

이때, 제1 전극(131)은 제1 기판(121)의 일 면에 기설정된 간격으로 패터닝된 복수의 전극들을 포함할 수 있고, 제2 전극(132)은 제2 기판(122)의 일 면에 기설정된 간격으로 패터닝된 복수의 전극들을 포함할 수 있다.

이 경우, 제1 전극(131)의 복수의 전극들과 제2 전극(132)의 복수의 전극들은 서로 수직으로 교차될 수 있으며, 이때, 서로 교차되는 부분은 하나의 픽셀을 이룰 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(131) 및 제2 전극(132)에 전압을 인가하여, 제어하고자 하는 픽셀에 전압을 인가할 수 있게 된다.

이와 같이, 디스플레이 장치(100)는 수동형 매트릭스 방식으로 구현될 수 있다. 뿐만 아니라, 디스플레이 장치(100)는 각 픽셀마다 트랜지스터와 같은 스위칭 소자를 구비하는, 능동형 매트릭스 방식으로 구현될 수도 있다.

이 경우, 디스플레이 장치(100)는 제1 기판(121) 상에 픽셀 구동을 위한 트랜지스터를 구비하는 TFT 패널(미도시)이 형성될 수 있다. 이러한 TFT 패널에는 개개의 픽셀을 스위칭하기 위한 트랜지스터(미도시)들이 형성될 수 있다. 이때, 제2 기판(122)에는 트랜지스터의 출력 전압과 함께 액정층(110)에 전계를 형성하기 위한 공통 전극(미도시)이 형성될 수도 있다. 이때, 공통 전극은 투명한 도전 물질로 구성될 수 있다.

한편, 제1 전극(131) 및 제2 전극(132)은 투명 전극으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 투명 전극은 투명한 도전 물질로 구성될 수 있는데, 이때, 투명 도전 물질은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO), 알루미늄 도핑된 징크옥사이드(Aluminium doped Zinc Oxide, ZAO) 등으로 구현될 수 있다.

한편, 콜레스테릭 액정(111)은 두 개의 안정한 상태인 플래너 상태(planar state) 및 포컬 코닉 상태(focal conic state), 그리고, 호메오트로픽 상태(homeotropic state)로 이루어지는 세 가지 상으로 상 변화(state transition or phase transition)를 할 수 있다.

즉, 콜레스테릭 액정(110)은 전계가 없는 상태에서도 광을 반사하거나 산란할 수 있는 플래너 상태와 포컬 코닉 상태로 존재할 수 있는 쌍안정성(bistability)을 가지고 있으며, 충분히 전계를 인가하면 광을 투과할 수 있는 호메오트로픽 상태가 될 수 있다. 이 경우, 콜레스테릭 액정은 포컬 코닉 상태와 플래너 상태의 두 안정한 상태 사이에서 스위칭될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콜레스테릭 액정의 상을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 3(a)는 호메오트로픽 상태을 가질 때, 콜레스테릭 액정(111)의 배열 상태를 나타내는 것으로, 호메오트로픽 상태에서 콜레스테릭 액정(111)은 제1 및 제2 기판(121, 131)에 수직 방향으로 배열될 수 있다. 이 경우, 호메오트로픽 상태에서 콜레스테릭 액정(110)은 입사되는 광을 투과시킬 수 있다.

또한, 도 3(b)는 포컬 코닉 상태을 가질 때, 콜레스테릭 액정(111)의 배열 상태를 나타내는 것으로, 포컬 코닉 상태에서 콜레스테릭 액정(111)의 나선 축(herical axis)은 제1 및 제2 기판(121, 131)에 대해 랜덤하게 배열될 수 있다. 이 경우, 포컬 코닉 상태에서 콜레스테릭 액정(110)은 입사되는 광을 산란시킬 수 있다.

또한, 도 3(c)는 플래너 상태을 가질 때, 콜레스테릭 액정(111)의 배열 상태를 나타내는 것으로, 플래너 상태에서 콜레스테릭 액정(111)의 나선 축이 제1 및 제2 기판(121, 131)에 수직 방향으로 배열될 수 있다. 즉, 콜레스테릭 액정(111)은 제1 및 제2 기판(121, 131)에 수평 방향으로 배열될 수 있다. 이 경우, 플래너 상태에서 콜레스테릭 액정(111)은 입사되는 광을 반사시킬 수 있다.

이와 같이, 콜레스테릭 액정(111)은 상 변화를 통해 입사되는 광을 반사, 산란 또는 투과시킬 수 있으며, 이러한 상 변화는 전극(120)을 통해 콜스테릭 액정(111)에 인가되는 전압에 따라 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 콜레스테릭 액정(111)의 초기 상태는 기설정된 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태일 수 있다. 즉, 콜레스테릭 액정(111)은 전압을 인가하지 않은 초기 상태에서도 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태일 수 있다.

여기에서, 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는다는 것은 다음과 같은 의미를 가질 수 있다.

예를 들어, 플래너 상태의 콜레스테릭 액정에 전압을 인가하면, 콜레스테릭 액정은 호메오트로픽 상태로 전환될 수 있는데, 이때, 플래너 상태에서 호메오트로픽 상태까지 단계적으로 변화하는 과정에 존재하는 상태를 포컬 코닉 상태로 볼 수 있다.

이 경우, 포컬 코닉 상태가 플래너 상태에 가까운지 또는 호메오트로픽 상태에 가까운지에 따라, 포컬 코닉 상태에서도 투과율 및 반사율은 서로 다를 수 있다.

여기에서, 투과율은 입사되는 광 대비 출력되는 광의 비율을 의미할 수 있고, 반사율은 입사되는 광 대비 반사되는 광의 비율을 의미할 수 있다.

구체적으로, 플래너 상태에서는 입사되는 광을 반사하고, 호메오트로픽 상태에서는 입사되는 광을 투과시킨다는 점에서, 호메오트로픽 상태에 가까운 포컬 코닉 상태는 플래너 상태에 가까운 포컬 코닉 상태보다 투과율이 상대적으로 높고, 반사율이 상대적으로 낮을 수 있다. 또한, 플래너 상태에 가까운 포컬 코닉 상태는 호메오트로픽 상태에 가까운 포컬 코닉 상태보다 투과율이 상대적으로 낮고, 반사율이 상대적으로 높을 수 있다.

이와 같은 경우, 콜레스테릭 액정(111)이 기설정된 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태에 있다는 것은, 플래너 상태보다 호메오트로픽 상태에 가까운 포컬 코닉 상태에 있다는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 콜레스테릭 액정(111)의 초기 상태는 일정 정도 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태이거나, 투과율이 반사율보다 높은 포컬 코닉 상태일 수 있다.

이와 같이, 콜레스테릭 액정(111)의 초기 상태를 기설정된 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태로 설정하는 이유에 대해서는 후술하도록 한다.

한편, 디스플레이 장치(100)는 제1 전극(131)의 복수의 전극들 및 제2 전극(132)의 복수의 전극들을 통해 초기 상태에 있는 콜레스테릭 액정(111)에 전압을 인가하는 패널 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 즉, 액정층(110)과 기판(120)은 디스플레이 패널을 구성하고, 패널 구동부(미도시)는 전압을 인가하여 디스플레이 패널을 구동할 수 있다.

이 경우, 디스플레이 장치(100)는 콜레스테릭 액정(111)에 전압을 인가하기 위해, 패널 구동부(미도시)의 구동을 제어하기 위한 프로세서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

한편, 초기 상태에 있는 콜레스테릭 액정(111)은 제1 전극(131)의 복수의 전극들 및 제2 전극(132)의 복수의 전극들을 통해 제1 전압이 인가되면 플래너 상태로 전환되고, 제1 전극(131)의 복수의 전극들 및 제2 전극(132)의 복수의 전극들을 통해 제2 전압이 인가되면 호메오트로픽 상태로 전환될 수 있다.

여기에서, 콜레스테릭 액정(111)의 초기 상태는 포컬 코닉 상태라는 점에서, 프로세서(미도시)는 패널 구동부(미도시)를 통해 콜레스테릭 액정(111)에 수직 전계 또는 수평 전계를 인가하여, 콜레스테릭 액정(111)을 호메오트로픽 상태로 전환할 수 있다.

여기에서, 수직 전계는 제1 전극(131)에 인가된 전압과 제2 전극(132)에 인가된 전압 간의 차이가 기설정된 제1 기준 전압보다 큰 경우, 수직 방향으로 배열된 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에서 형성되는 전계를 의미할 수 있다. 이와 같이, 수직 전계에 의해 포컬 코닉 상태에서 호메오트로픽 상태로 전환되는 것은 콜레스테릭 액정(111)이 포지티브 액정으로 구현되는 경우이다.

한편, 수평 전계는 제1 전극(131)의 복수의 전극들 또는 제2 전극(132)의 복수의 전극들에 인가되는 전압들 사이의 차이가 기설정된 제2 기준 전압보다 큰 경우, 수평 방향으로 배열된 복수의 전극들 사이에 형성되는 전계를 의미할 수 있다. 이와 같이, 수평 전계에 의해 포컬 코닉 상태에서 호메오트로픽 상태로 전환되는 것은 콜레스테릭 액정(111)이 네가티브 액정으로 구현되는 경우이다.

한편, 프로세서(미도시)는 호메오트로픽 상태에서 포컬 코닉 상태로 콜레스테릭 액정(111)의 상태를 전환하기 위해서는, 수평 전계 또는 수직 전계를 인가할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(미도시)는 콜레스테릭 액정(111)이 포지티브 액정으로 구현되는 경우에는 수평 전계를 인가하고, 콜레스테릭 액정(111)이 네가티브 액정으로 구현되는 경우에는 수직 전계를 인가하여, 호메오트로픽 상태의 콜레스테릭 액정(111)을 포컬 코닉 상태로 전환할 수 있다.

한편, 콜레스테릭 액정(111)의 초기 상태는 포컬 코닉 상태라는 점에서, 프로세서(미도시)는 패널 구동부(미도시)를 통해 콜레스테릭 액정(111)에 수평 전계 또는 수직 전계를 인가하여, 콜레스테릭 액정(111)을 플래너 상태로 전환할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(미도시)는 콜레스테릭 액정(111)이 포지티브 액정으로 구현되는 경우에는 수평 전계를 인가하고, 콜레스테릭 액정(111)이 네가티브 액정으로 구현되는 경우에는 수직 전계를 인가하여, 포컬 코닉 상태의 콜레스테릭 액정(111)을 플래너 상태로 전환할 수 있다.

또한, 프로세서(미도시)는 콜레스테릭 액정(111)이 포지티브 액정으로 구현되는 경우에는 수직 전계를 인가하고, 콜레스테릭 액정(111)이 네가티브 액정으로 구현되는 경우에는 수평 전계를 인가하여, 플래너 상태의 콜레스테릭 액정(111)을 포컬 코닉 상태로 전환할 수 있다.

이와 같이, 프로세서(미도시)는 콜레스테릭 액정(111)에 전압을 인가하여, 콜레스테릭 액정(111)의 상태를 변화시킬 수 있다.

이에 따라, 콜레스테릭 액정(111)의 상태 변화를 통해, 디스플레이 장치(100)는 영상을 표시하거나, 디스플레이 장치(100)의 뒷 배경을 사용자에게 제공할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(미도시)는 콜레스테릭 액정(111)을 호메오트로픽 상태가 되도록 하여, 디스플레이 장치(100)의 뒷 배경을 사용자에게 제공할 수 있다.

여기에서, 디스플레이 장치(100)의 후방에 TV와 같은 다른 디스플레이 장치가 존재하고, 다른 디스플레이 장치가 영상을 표시하는 경우, 다른 디스플레이 장치에서 방출되는 광은 디스플레이 장치(100)를 투과할 수 있고, 이에 따라, 사용자는 다른 디스플레이 장치에 표시되는 영상을 볼 수 있게 된다.

또한, 프로세서(미도시)는 콜레스테릭 액정(111)이 플래너 상태 또는 포컬 코닉 상태(가령, 반사율이 상대적으로 높은 포컬 코닉 상태)가 되도록 하여, 입사되는 광을 반사 또는 산란시켜, 영상을 표시할 수 있다. 이때, 콜레스테릭 액정의 특성 상, 디스플레이 장치(100)에 영상이 표시된 후, 추가적인 전압의 인가 없이도 그 상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이 장치(100)의 후방에 존재하는 다른 디스플레이 장치가 오프되더라도, 디스플레이 장치(100)를 통해 영상을 표시하여, 다른 디스플레이 장치를 마치 액자와 같은 기능을 하는 효과를 사용자에게 제공할 수 있게 된다.

한편, 이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 대해 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 복수의 전극들이 패터닝된 제1 기판을 마련한다(S410). 예를 들어, 도 5의 (a)와 같이, 제1 기판(121)은 PET로 구성될 수 있으며, 제1 기판(121)의 일 면에는 ITO로 구성된 복수의 전극들(131)이 기설정된 간격으로 패터닝될 수 있다.

이후, 제1 기판에 콜레스테릭 액정 및 단량체(monomer)를 포함하는 액정층을 코팅한다(S420). 이에 따라, 액정층(110)은 도 5의 (b)와 같이, 복수의 전극들(131)이 패터닝된 제1 기판(121) 상에 형성될 수 있다.

그리고, 복수의 전극들이 패터닝된 제2 기판을 액정층 상에 형성한다(S430). 예를 들어, 도 5의 (c)와 같이, 일 면에 ITO로 구성된 복수의 전극들(132)이 기설정된 간격으로 패터닝된 제2 기판(122)이 액정층(110) 상에 형성될 수 있으며, 이에 따라, 액정층(110)은 제1 기판(121)와 제2 기판(122) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2 기판(122)은 PET로 구성될 수 있다.

한편, 상술한 예에서는 제1 기판이 먼저 마련되고, 제1 기판 상에 액정층을 코팅하고, 이후, 액정층 상에 제2 기판을 형성하는 것으로 설명하였으나, 이는 일 예에 불과하며, 제1 기판 및 제2 기판이 먼저 마련되고, 제1 기판 및 제2 기판 사이에 액정층이 주입될 수도 있다.

이후, 액정층(110)에 자외선(즉, ultraviolet rays, UV)을 조사한다(S440). 예를 들어, 도 5의 (d)와 같이, 자외선(510)을 통해 액정층(110)에 노광을 실시할 수 있다. 이러한 UV 경화 공정을 통해, 액정층(110)에 포함된 단량체가 경화되어, 폴리머 네트워크가 형성될 수 있다. 이때, 노광 강도의 차이(즉, 광량의 차이), 노광 온도의 차이, 중합 속도의 차이 등을 통해 콜레스테릭 액정의 피치를 조절할 수 있다.

이후, 콜레스테릭 액정의 초기 상태를 설정하기 위해, 자외선이 조사된 액정층에 기설정된 전압을 인가한다(S450). 예를 들어, 도 5의 (e)와 같이 액정층(110)에 전압을 인가할 수 있다.

구체적으로, UV 경화 공정이 수행되면, 콜레스테릭 액정은 플래너 상태가 될 수 있다. 이에 따라, 액정층(110)에 전압을 인가하여, 도 5의 (f)와 같이, 콜레스테릭 액정의 상태를 포컬 코닉 상태로 전환시킬 수 있다. 즉, 자외선의 조사에 따라 플래너 상태가 된 콜레스테릭 액정을 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태로 전환하기 위해, 기설정된 전압을 콜레스테릭 액정에 인가하게 된다.

이와 같이, 콜레스테릭 액정의 초기 상태는 액정층에 자외선을 조사함에 따라 형성된 폴리머 네트워크에 의해 콜레스테릭 액정이 일차적으로 배열된 후, 콜레스테릭 액정에 인가된 전압에 따라 설정될 수 있다.

한편, 콜레스테릭 액정의 초기 상태를 포컬 코닉 상태로 설정하는 이유는 다음과 같다.

구체적으로, 콜레스테릭 액정의 상태를 변화시키기 위해, 전극을 통해 콜레스테릭 액정에 전압을 인가하는데, 이 경우, 전극 사이에 배치된 콜레스테릭 액정에는 전압이 제대로 인가되지 않아 콜레스테릭 액정의 상태가 변경되지 않을 수 있다.

예를 들어, 콜레스테릭 액정을 플래너 상태에서 호메오트로픽 상태로 전환시키는 경우, 전극에 인가된 전압에 따라 전계가 형성되는 영역에 위치한 콜레스테릭 액정은 호메오트로픽 상태로 전환될 수 있다. 하지만, 전극 사이에 배치되는 콜레스테릭 액정에는 전계가 미치지 못하여 여전히 플래너 상태가 유지될 수 있다.

이와 같은 경우, 플래너 상태가 유지되는 콜레스테릭 액정은 광을 반사하므로, 해당 영역이 사용자에게 보여질 수 있게 되는 문제가 존재한다.

예를 들어, 호메오트로픽 상태로 전환된 콜레스테릭 액정은 광을 투과하여, 디스플레이 장치(100)의 뒷 배경을 사용자에게 제공할 수 있다. 이때, 디스플레이 장치(100)의 후방에 존재하는 다른 디스플레이 장치가 영상을 표시하거나, 구동이 종료되어 검은색일 때, 사용자는 다른 디스플레이 장치가 표시하는 영상 또는 검은색을 볼 수 있다.

하지만, 호메오트로픽 상태로 전환되지 않고 플래너 상태를 그대로 유지하는 영역은 광을 반사한다는 점에서, 해당 영역이 다른 디스플레이 장치가 표시하는 영상 또는 다른 디스플레이 장치의 구동 종료에 따라 보여지는 검은색과는 다르게 사용자에게 보여질 수 있어, 이질감을 줄 수 있게 된다.

이에 반해, 콜레스테릭 액정의 초기 상태가 투과율이 높은 포컬 코닉 상태인 경우에는, 전극 사이에 존재하는 콜레스테릭 액정이 호메오트로픽 상태로 전환되지 못하더라도, 투과율이 상대적으로 높으므로, 뒷 배경을 제공하여 줄 수 있다는 점에서, 콜레스테릭 액정이 포컬 코닉 상태를 유지하는 영역과 콜레스테릭 액정이 호메오트로픽 상태로 전환된 영역 간의 차이를 사용자가 느끼지 못할 가능성이 높게 되고, 이에 따라, 이질감이 적고 자연스러운 뒷 배경을 제공할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 전극이 마련된 기판을 통해 콜레스테릭 액정에 전압을 인가한다(S610). 이 경우, 콜레스테릭 액정의 초기 상태는 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태일 수 있다.

그리고, 전압의 인가에 따라 영상을 표시하거나 디스플레이 장치의 뒷 배경을 제공한다(S620).

한편, 액정층은 단량체를 더 포함하고, 상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태는 액정층에 자외선을 조사함에 따라 형성된 폴리머 네트워크에 의해 콜레스테릭 액정이 일차적으로 배열된 후, 콜레스테릭 액정에 인가된 전압에 따라 설정될 수 있다.

그리고, 기판은 제1 기판 및 제1 기판에 대향 배치되는 제2 기판을 포함하고, 전극은 제2 기판과 마주보는 제1 기판의 일 면에 마련된 제1 전극 및 제1 기판과 마주보는 제2 기판의 일 면에 마련된 제2 전극을 포함하며, 액정층은 제1 기판 및 제2 기판 사이에 배치될 수 있다.

한편, S610 단계는 제1 전극의 복수의 전극들 및 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 초기 상태에 있는 콜레스테릭 액정에 전압을 인가할 수 있다.

이 경우, 초기 상태에 있는 콜레스테릭 액정은 제1 전극의 복수의 전극들 및 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 제1 전압이 인가되면 플래너 상태로 전환되고, 제1 전극의 복수의 전극들 및 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 제2 전압이 인가되면 호메오트로픽 상태로 전환될 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 기기는 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치(예: 원격 제어 장치(100), 전자 장치(200))를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.

일시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

다양한 실시 예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.

100 : 디스플레이 장치 110 : 액정층
120 : 기판

Claims

디스플레이 장치에 있어서,
콜레스테릭 액정을 포함하는 액정층; 및
상기 콜레스테릭 액정에 전압을 인가하는 전극이 마련된 기판;을 포함하고,
상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태는, 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태인, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 액정층은, 단량체를 더 포함하고,
상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태는,
상기 액정층에 자외선을 조사함에 따라 형성된 폴리머 네트워크에 의해 상기 콜레스테릭 액정이 일차적으로 배열된 후, 상기 콜레스테릭 액정에 인가된 전압에 따라 설정되는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 기판은, 제1 기판 및 상기 제1 기판에 대향 배치되는 제2 기판을 포함하고,
상기 전극은, 상기 제2 기판과 마주보는 상기 제1 기판의 일 면에 마련된 제1 전극 및 상기 제1 기판과 마주보는 상기 제2 기판의 일 면에 마련된 제2 전극을 포함하며,
상기 액정층은, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되는, 디스플레이 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 전극의 복수의 전극들 및 상기 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 상기 초기 상태에 있는 콜레스테릭 액정에 전압을 인가하는 패널 구동부;를 포함하는, 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 초기 상태에 있는 콜레스테릭 액정은,
상기 제1 전극의 복수의 전극들 및 상기 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 제1 전압이 인가되면 플래너 상태로 전환되고, 상기 제1 전극의 복수의 전극들 및 상기 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 제2 전압이 인가되면 호메오트로픽 상태로 전환되는, 디스플레이 장치.
디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서,
전극이 마련된 기판을 통해 콜레스테릭 액정에 전압을 인가하는 단계; 및
상기 전압의 인가에 따라 영상을 표시하거나 상기 디스플레이 장치의 뒷 배경을 제공하는 단계;를 포함하며,
상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태는, 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태인, 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 액정층은, 단량체를 더 포함하고,
상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태는,
상기 액정층에 자외선을 조사함에 따라 형성된 폴리머 네트워크에 의해 상기 콜레스테릭 액정이 일차적으로 배열된 후, 상기 콜레스테릭 액정에 인가된 전압에 따라 설정되는, 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 기판은, 제1 기판 및 상기 제1 기판에 대향 배치되는 제2 기판을 포함하고,
상기 전극은, 상기 제2 기판과 마주보는 상기 제1 기판의 일 면에 마련된 제1 전극 및 상기 제1 기판과 마주보는 상기 제2 기판의 일 면에 마련된 제2 전극을 포함하며,
상기 액정층은, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 배치되는, 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 전압을 인가하는 단계는,
상기 제1 전극의 복수의 전극들 및 상기 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 상기 초기 상태에 있는 콜레스테릭 액정에 전압을 인가하는, 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 초기 상태에 있는 콜레스테릭 액정은,
상기 제1 전극의 복수의 전극들 및 상기 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 제1 전압이 인가되면 플래너 상태로 전환되고, 상기 제1 전극의 복수의 전극들 및 상기 제2 전극의 복수의 전극들을 통해 제2 전압이 인가되면 호메오트로픽 상태로 전환되는, 제어 방법.
디스플레이 장치의 제조 방법에 있어서,
복수의 전극들이 패터닝된 제1 기판을 마련하는 단계;
상기 제1 기판에 콜레스테릭 액정 및 단량체를 포함하는 액정층을 코팅하는 단계;
복수의 전극들이 패터닝된 제2 기판을 상기 액정층 상에 형성하는 단계;
상기 액정층에 자외선을 조사하는 단계; 및
상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태를 설정하기 위해, 상기 자외선이 조사된 액정층에 기설정된 전압을 인가하는 단계;를 포함하며,
상기 콜레스테릭 액정의 초기 상태는, 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는포컬 코닉 상태인, 디스플레이 장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 전압을 인가하는 단계는,
상기 자외선의 조사에 따라 플래너 상태가 된 상기 콜레스테릭 액정을 기설정된 값 이상의 투과율을 갖는 포컬 코닉 상태로 전환하기 위해, 상기 기설정된 전압을 콜레스테릭 액정에 인가하는, 디스플레이 장치의 제조 방법.