KR20190138942A - Transparent Display Device Including Liquid Crystal Capsule And Method Of Fabricating The Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 박막트랜지스터가 형성된 어레이기판과 보조점착층 및 액정층이 형성된 광학필름을 합착함으로써, 기포발생이 방지되고 재작업이 용이한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and in particular, by bonding an array substrate on which a thin film transistor is formed, an auxiliary adhesive layer and an optical film on which a liquid crystal layer is formed, to prevent bubble generation and to facilitate rework, It is about.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 표시장치가 개발되어 각광받고 있다.In recent years, as the society enters a full-scale information age, a display field for processing and displaying a large amount of information has been rapidly developed, and various various display devices have been developed and received much attention in response to this.
이 같은 표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD), 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode display device: OLED), 플라즈마표시장치(plasma display panel: PDP), 전계방출표시장치(field emission display device: FED) 등을 들 수 있는데, 이들 표시장치는 경량, 박형, 저소비전력의 우수한 성능을 보이며 널리 사용되고 있다.Specific examples of such display devices include liquid crystal display devices (LCDs), organic light emitting diode display devices (OLEDs), plasma display panels (PDPs), and field emission displays. A field emission display device (FED) can be cited, and these display devices are widely used with excellent performance of light weight, thinness, and low power consumption.
한편, 최근에는 사용자가 표시장치를 투과해 반대편에 위치한 사물 또는 이미지를 볼 수 있는 투명표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.On the other hand, recently, researches on a transparent display device that allows a user to see an object or an image positioned on the opposite side through the display device have been actively conducted.
이러한 투명표시장치는 공간 활용성, 인테리어 및 디자인의 장점을 가지며 보다 넓은 영역에서 사용될 수 있도록 연구개발 되고 있으며, 특히 증강현실 등에 적용하기 용이하다.Such transparent display devices have advantages of space utilization, interior and design, and are being researched and developed to be used in a wider area, and are particularly easy to apply to augmented reality.
그러나, 액정패널을 투명표시장치에 적용할 경우, 투명표시장치가 컬러필터층 및 편광층에 의하여 상대적으로 낮은 투과율을 갖는 문제가 있다. However, when the liquid crystal panel is applied to the transparent display device, there is a problem that the transparent display device has a relatively low transmittance by the color filter layer and the polarization layer.
그리고, 유기발광다이오드 패널을 투명표시장치에 적용할 경우, 투명표시장치가 배경광에 기인한 추가적인 색혼합에 의하여 컬러표시를 위한 충분한 휘도를 갖지 못하는 문제가 있다. When the organic light emitting diode panel is applied to the transparent display device, there is a problem in that the transparent display device does not have sufficient luminance for color display due to additional color mixing due to background light.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 액정캡슐을 포함하는 액정층을 투과상태 및 산란상태로 구동함으로써, 투과율이 개선되고 제조비용이 절감되는 액정캡슐을 포함하는 투명표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve such a problem, and the transparent display device including the liquid crystal capsule which improves the transmittance and reduces the manufacturing cost by driving the liquid crystal layer including the liquid crystal capsule in a transmission state and scattering state, and its manufacture It is an object to provide a method.
그리고, 본 발명은, 액정캡슐을 포함하는 액정층을 필드시퀀셜컬러 방식의 투과상태 및 산란상태로 구동함으로써, 투과율 및 휘도가 개선되고 제조비용이 절감되는 액정캡슐을 포함하는 투명표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. In addition, the present invention provides a transparent display device including a liquid crystal capsule in which the liquid crystal layer including the liquid crystal capsule is driven in a transmission state and a scattering state of a field sequential color method, thereby improving transmittance and luminance and reducing manufacturing cost, and manufacturing the same. It is another object to provide a method.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 다수의 화소를 포함하는 표시영역과 상기 표시영역 일측의 비표시영역을 포함하는 기판과; 상기 기판 상부의 상기 다수의 화소 각각에 배치되는 박막트랜지스터와; 상기 기판 상부의 상기 다수의 화소 각각에 배치되고, 서로 이격되는 화소전극 및 공통전극과; 상기 화소전극 및 상기 공통전극 상부에 배치되고, 액정캡슐 및 바인더를 포함하는 액정층과; 상기 액정층 상부에 배치되는 전반사층층과; 상기 기판 상부의 상기 비표시영역에 배치되는 광원부를 포함하는 투명표시장치를 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a display device including a display area including a plurality of pixels and a non-display area on one side of the display area; A thin film transistor disposed on each of the plurality of pixels on the substrate; A pixel electrode and a common electrode disposed on each of the plurality of pixels on the substrate and spaced apart from each other; A liquid crystal layer disposed on the pixel electrode and the common electrode and including a liquid crystal capsule and a binder; A total reflection layer layer disposed on the liquid crystal layer; A transparent display device including a light source unit disposed in the non-display area on the substrate is provided.
그리고, 상기 액정층의 상기 액정캡슐 및 상기 바인더의 평균굴절률은, 상기 기판의 굴절률보다 크고, 상기 전반사층의 굴절률보다 클 수 있다.The average refractive index of the liquid crystal capsule and the binder of the liquid crystal layer may be greater than the refractive index of the substrate and larger than the refractive index of the total reflection layer.
또한, 상기 액정층의 상기 액정캡슐 및 상기 바인더의 평균굴절률은 1.55 내지 1.65이고, 상기 기판의 굴절률은 1.5보다 작거나 같고, 상기 전반사층의 굴절률은 1.5보다 작거나 같을 수 있다.In addition, the average refractive index of the liquid crystal capsule and the binder of the liquid crystal layer is 1.55 to 1.65, the refractive index of the substrate is less than or equal to 1.5, the refractive index of the total reflection layer may be less than or equal to 1.5.
그리고, 상기 기판의 배면으로부터 상기 액정층으로 입사되는 제1광은 상기 액정층을 그대로 통과하고, 상기 광원부로부터 상기 액정층으로 입사되는 제2광은, 상기 액정층 및 상기 기판의 계면과 상기 액정층 및 상기 전반사층의 계면에서 전반사 될 수 있다.The first light incident on the liquid crystal layer from the rear surface of the substrate passes through the liquid crystal layer as it is, and the second light incident on the liquid crystal layer from the light source unit is an interface between the liquid crystal layer and the substrate and the liquid crystal. It may be total reflection at the interface of the layer and the total reflection layer.
또한, 상기 액정캡슐은 다수의 액정분자를 포함하고, 상기 화소전극 및 상기 공통전극에 동일한 전압이 인가되는 경우, 상기 다수의 액정분자는 무작위(random)로 배열되고, 상기 액정캡슐은 상기 바인더의 굴절률과 동일한 오프굴절률을 갖고, 상기 화소전극 및 상기 공통전극에 상이한 전압이 인가되는 경우, 상기 다수의 액정분자는 장축이 상기 화소전극 및 상기 공통전극 사이에 생성되는 전기장에 대응되도록 배열되고, 상기 액정캡슐은 상기 바인더의 굴절률과 상이한 온굴절률을 가질 수 있다.In addition, the liquid crystal capsule includes a plurality of liquid crystal molecules, when the same voltage is applied to the pixel electrode and the common electrode, the plurality of liquid crystal molecules are randomly arranged, and the liquid crystal capsule of the binder When the refractive index has the same off refractive index and different voltages are applied to the pixel electrode and the common electrode, the plurality of liquid crystal molecules are arranged such that their major axis corresponds to an electric field generated between the pixel electrode and the common electrode. The liquid crystal capsule may have an on refractive index different from that of the binder.
그리고, 상기 화소전극 및 상기 공통전극에 동일한 전압이 인가되는 경우, 상기 제2광은 상기 액정캡슐 및 상기 바인더를 그대로 통과하고, 상기 화소전극 및 상기 공통전극에 상이한 전압이 인가되는 경우, 상기 제2광은 상기 액정캡슐 및 상기 바인더의 계면에서 산란되어 제3광이 되고, 상기 제3광은 상기 기판 및 상기 전반사층을 통하여 방출될 수 있다.When the same voltage is applied to the pixel electrode and the common electrode, the second light passes through the liquid crystal capsule and the binder as it is, and when the different voltage is applied to the pixel electrode and the common electrode, Two light may be scattered at an interface between the liquid crystal capsule and the binder to become third light, and the third light may be emitted through the substrate and the total reflection layer.
또한, 상기 광원부는 제1 내지 제3컬러에 대응되는 상기 제2광을 각각 방출하는 제1 내지 제3광원을 포함하고, 상기 제1 내지 제3컬러에 대응되는 상기 제2광은 순차적으로 방출될 수 있다.The light source unit may include first to third light sources that emit the second light corresponding to the first to third colors, respectively, and the second light corresponding to the first to third colors is sequentially emitted. Can be.
한편, 본 발명은, 기판 상부의 표시영역의 다수의 화소 각각에 박막트랜지스터와 서로 이격되는 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계와; 상기 화소전극 및 상기 공통전극 상부에 액정캡슐 및 바인더를 포함하는 액정층을 형성하는 단계와; 상기 액정층 상부에 전반사층을 형성하는 단계와; 상기 기판 상부의 상기 표시영역 일측의 비표시영역에 광원부를 배치하는 단계를 포함하는 투명표시장치의 제조방법을 제공한다.On the other hand, the present invention comprises the steps of forming a pixel electrode and a common electrode spaced apart from the thin film transistor in each of the plurality of pixels of the display area on the substrate; Forming a liquid crystal layer including a liquid crystal capsule and a binder on the pixel electrode and the common electrode; Forming a total reflection layer on the liquid crystal layer; A method of manufacturing a transparent display device includes disposing a light source unit in a non-display area on one side of the display area on the substrate.
그리고, 상기 액정층을 형성하는 단계는, 상기 화소전극 및 상기 공통전극 상부의 상기 표시영역에 상기 액정캡슐 및 상기 바인더를 포함하는 액정캡슐용액을 도포하여 액정캡슐 물질층을 형성하는 단계와; 상기 액정캡슐 물질층을 열처리하여 상기 액정층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the liquid crystal layer may include forming a liquid crystal capsule material layer by applying a liquid crystal capsule solution including the liquid crystal capsule and the binder to the display area on the pixel electrode and the common electrode; And heat treating the liquid crystal capsule material layer to form the liquid crystal layer.
본 발명은, 액정캡슐을 포함하는 액정층을 투과상태 및 산란상태로 구동함으로써, 투과율이 개선되고 제조비용이 절감되는 효과를 갖는다. The present invention has the effect of improving the transmittance and reducing the manufacturing cost by driving the liquid crystal layer containing the liquid crystal capsule in a transmission state and a scattering state.
그리고, 본 발명은, 액정캡슐을 포함하는 액정층을 필드시퀀셜컬러 방식의 투과상태 및 산란상태로 구동함으로써, 투과율 및 휘도가 개선되고 제조비용이 절감되는 효과를 갖는다. In addition, the present invention, by driving the liquid crystal layer containing the liquid crystal capsule in the transmission state and the scattering state of the field sequential color system, has the effect of improving the transmittance and luminance and reduce the manufacturing cost.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 투명표시장치의 투과모드 및 산란모드를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 파형도.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a transmission mode and a scattering mode of a transparent display device including a liquid crystal capsule according to an exemplary embodiment of the present invention, respectively.
2 is a waveform diagram illustrating a method of driving a transparent display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
3A to 3D illustrate a method of manufacturing a transparent display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치를 설명한다. Hereinafter, a liquid crystal display device including a liquid crystal capsule according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 투명표시장치의 투과모드 및 산란모드를 도시한 단면도이다. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating a transmission mode and a scattering mode of a transparent display device including a liquid crystal capsule according to an exemplary embodiment of the present invention, respectively.
도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 투명표시장치(110)는, 다수의 화소(P1, P2)를 포함하는 기판(120)과, 기판(120) 상부에 배치되는 액정층(140)을 포함한다.As shown in FIGS. 1A and 1B, a
구체적으로, 기판(120)은, 제1 및 제2화소(P1, P2)를 포함하여 영상표시에 이용되는 표시영역(DA)과, 표시영역(DA) 일측 가장자리의 비표시영역(NDA)을 포함할 수 있으며, 유리로 이루어지거나 플라스틱과 같은 가요성 물질로 이루어질 수 있다.In detail, the
기판(120) 상부의 표시영역(DA)의 제1 및 제2화소(P1, P2) 각각에는 게이트전극(122)이 형성되고, 게이트전극(122) 상부의 표시영역(DA)에는 게이트절연층(124)이 형성된다.A
게이트전극(122)에 대응되는 게이트절연층(124) 상부에는 반도체층(126)이 형성되고, 반도체층(126) 양단 상부에는 각각 소스전극(128) 및 드레인전극(130)이 형성된다. The
여기서, 게이트전극(122), 반도체층(126), 소스전극(128), 드레인전극(130)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.Here, the
도시하지는 않았지만, 기판(120) 상부에는 서로 교차하여 제1 및 제2화소(P1, P2)를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선이 형성되는데, 박막트랜지스터(T)의 게이트전극(122)은 게이트배선에 연결되고, 박막트랜지스터(T)의 소스전극(128)은 데이터배선에 연결될 수 있다.Although not shown, gate and data wirings defining the first and second pixels P1 and P2 are formed on the
박막트랜지스터(T) 상부의 표시영역(DA)에는 보호층(132)이 형성되는데, 보호층(132)은 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(130)을 노출하는 드레인콘택홀을 갖는다.A
보호층(132) 상부의 제1 및 제2화소(P1, P2)에는 각각 화소전극(134) 및 공통전극(136)이 형성되는데, 화소전극(134)은 보호층(132)의 드레인콘택홀을 통하여 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(130)에 연결되고, 공통전극(136)은 화소전극(134)으로부터 이격된다. The
도시하지는 않았지만, 화소전극(134) 및 공통전극(136)은 각각 바(bar) 형상을 갖고 제1 및 제2화소(P1, P2) 각각에서 서로 평행하게 이격되는 다수개로 형성될 수 있다.Although not illustrated, the
도 1a 및 도 1b의 실시예에서는 화소전극(134) 및 공통전극(136)이 동일층의 다수의 바 형상을 갖는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 화소전극 및 공통전극이 절연층을 개재한 상이한 층의 다수의 바 형상을 가질 수 있다.In the embodiment of FIGS. 1A and 1B, the
그리고, 또 다른 실시예에서는 화소전극 및 공통전극 중 하나가 판(plate) 형상의 하부층으로 형성되고 화소전극 및 공통전극 중 나머지 하나가 절연층을 개재한 다수의 바 형상 또는 다수의 슬릿(slit)을 갖는 판 형상의 상부층으로 형성될 수 있다. In another embodiment, one of the pixel electrode and the common electrode is formed as a plate-shaped lower layer, and the other of the pixel electrode and the common electrode is formed of a plurality of bar shapes or a plurality of slits through an insulating layer. It may be formed of a plate-shaped upper layer having a.
화소전극(134) 및 공통전극(136) 상부의 표시영역(DA)에는 액정층(140)이 형성된다. The
액정층(140)은, 다수의 액정캡슐(142)과, 다수의 액정캡슐(142)이 분산되는 바인더(144)를 포함하는데, 다수의 액정캡슐(142) 각각은 다수의 액정분자(146)를 포함한다.The
액정층(140)의 두께는 액정캡슐(142)의 복굴절 특성과 광학적 투과도에 따라 변경될 수 있는데, 예를 들어, 액정층(140)의 두께는 약 1μm 내지 약 6μm의 범위일 수 있다.The thickness of the
다수의 액정캡슐(142)은, 각각 수 내지 수백 나노미터(nanometer)의 직경을 갖는 고분자 캡슐로서, 폴리비닐알콜(poly vinyl alcohol: PVA)과 같은 수용성 재료 또는 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate: PMMA)와 같은 지용성 재료로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 약 1nm 내지 약 320nm의 범위의 직경을 가질 수 있다. The plurality of
바인더(144)는 다수의 액정캡슐(142)을 분산시키는 역할을 하는데, 예를 들어, 바인더(144)는 투명 또는 반투명 일 수 있고, 수용성, 지용성 또는 수용성 및 지용성의 혼합성질을 가질 수 있다.The
다수의 액정분자(146)는, 네마틱 액정(nematic liquid crystal), 강유전성 액정(ferroelectric liquid crystal) 및 플렉소 액정(flexo electric liquid crystal) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. The plurality of
다수의 액정캡슐(142) 및 바인더(146)를 포함하는 액정층(140)은 별도의 배향막 없이 형성할 수 있으며, 그 결과 액정층(140)은 화소전극(134) 및 공통전극(136)에 직접 접촉할 수 있다.The
액정층(140) 상부의 표시영역(DA)에는 전반사층(150)이 형성되는데, 전반사층(150)은 액정층(140)을 보호하는 역할을 함과 동시에 액정층(140)에 경사지게 입사되는 빛을 전반사하는 역할을 한다.The
이를 위하여, 전반사층(150)은 액정층(140)의 액정캡슐(142) 및 바인더(144)의 평균굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 유기절연물질의 박막으로 이루어지거나 액정층(140)의 액정캡슐(142) 및 바인더(144)의 평균굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 유리 또는 플라스틱의 기판으로 이루어질 수 있다.To this end, the
기판(120)의 비표시영역(NDA) 상부에는 광원부(160)가 배치되는데, 광원부(160)는 제1 내지 제3컬러의 광을 각각 방출하는 제1 내지 제3광원(162, 164, 166)을 포함할 수 있다.The
예를 들어, 제1 내지 제3컬러는, 각각 적색(red), 녹색(green), 청색(blue)이거나, 청록색(cyan), 자홍색(magenta), 황색(yellow) 일 수 있고, 제1 내지 제3광원(162, 164, 166)은 각각 발광다이오드(LED) 일 수 있다.For example, the first to third colors may be red, green, blue, cyan, magenta, yellow, and first to third colors, respectively. The third
광원부(160)로부터 방출되는 광은 액정층(140)의 측면으로 입사된다.Light emitted from the
이러한 투명표시장치(110)는, 화소전극(134)과 공통전극(136) 사이에 전압이 인가되지 않는 오프(off)상태에서는 액정층(140)이 기판(120)의 배면으로부터 입사되는 광을 그대로 투과시키는 투과모드로 동작하고, 화소전극(134)과 공통전극(136) 사이에 전압이 인가되는 온(on)상태에서는 액정층(140)이 액정층(140)의 측면으로부터 입사되는 광을 산란시키는 산란모드로 동작한다.In the
투과모드 및 산란모드에서, 다수의 액정캡슐(142)은 각각 수 내지 수백 나노미터(nanometer)의 직경의 나노 사이즈를 가지므로, 기판(120)의 배면으로부터 입사되는 제1광(L1)은 액정층(140)을 그대로 통과한다.In the transmission mode and the scattering mode, the plurality of
이에 따라, 투명표시장치(110)의 전반사층(150)의 전면에 위치하는 사용자는 투명표시장치(110)의 기판(120)의 배면의 대상물을 인지할 수 있다.Accordingly, a user located in front of the
한편, 액정층(140)의 다수의 액정캡슐(142)과 바인더(144)의 평균굴절률(nave)은 기판(120)의 굴절률(nsub)보다 크고 전반사층(150)의 굴절률(nref)보다 큰 값일 수 있다(nave > nsub, nave > nref).The average refractive index nave of the plurality of
예를 들어, 액정층(140)의 다수의 액정캡슐(142)과 바인더(144)의 평균굴절률(nave)은 약 1.55 내지 약 1.65이고, 기판(120)의 굴절률(nsub)은 약 1.5보다 작거나 같고, 전반사층(150)의 굴절률(nref)은 약 1.5보다 작거나 같을 수 있다.For example, the average refractive index of the plurality of
이에 따라, 광원부(160)로부터 액정층(140)의 제1측면으로 경사지게 입사되는 제2광(L2)은, 액정층(140)과 기판(120)의 계면과 액정층(140)과 전반사층(150)의 계면에서 전반사 되어 액정층(140)의 제1측면과 반대편에 위치하는 액정층(140)의 제2측면으로 진행한다.Accordingly, the second light L2 that is incident obliquely from the
그리고, 투과모드를 나타내는 도 1a에 도시한 바와 같이, 화소전극(134)과 공통전극(136) 사이에 전압이 인가되지 않는(화소전극(134)과 공통전극(136)이 플로팅(floating) 되거나, 화소전극(134)과 공통전극(136)에 동일한 전압이 인가되는) 오프(off)상태에서는, 화소전극(134)과 공통전극(136) 사이에 전기장이 생성되지 않고, 액정캡슐(142) 내부의 다수의 액정분자(146)는 무작위로(random) 배열된다.Then, as shown in FIG. 1A representing the transmissive mode, no voltage is applied between the
이때, 액정캡슐(142)은 오프굴절률(noff)을 갖는데, 액정캡슐(142)의 오프굴절률(noff)은 바인더(144)의 굴절률(nbin)과 실질적으로 동일한 값일 수 있다(noff ~ nbin).In this case, the
이에 따라, 광원부(160)로부터 액정층(140)의 제1측면으로 경사지게 입사되는 제2광(L2)은, 액정캡슐(142)과 바인더(144)의 계면에서 산란되지 않고 그대로 통과하여 액정층(140)의 제2측면으로 진행하고, 투명표시장치(110)는 영상을 표시하지 않는다.Accordingly, the second light L2 incident obliquely from the
즉, 투명표시장치(110)의 전반사층(150)의 전면에 위치하는 사용자는 투명표시장치(110)의 기판(120)의 배면에 위치하는 대상물을 인지할 수 있다.That is, a user located on the front surface of the
또한, 산란모드를 나타내는 도 1b에 도시한 바와 같이, 화소전극(134)과 공통전극(136) 사이에 전압이 인가되는(화소전극(134)과 공통전극(136)에 상이한 전압이 인가되는) 온(on)상태에서는, 화소전극(134)과 공통전극(136) 사이에 전기장이 생성되고, 액정캡슐(142) 내부의 다수의 액정분자(146)는 장축이 전기장에 대응되게 배열되고, 액정캡슐(142)에는 복굴절이 유도된다.In addition, as shown in FIG. 1B representing the scattering mode, a voltage is applied between the
여기서, 액정캡슐(142)은 온굴절률(non)을 갖는데, 액정캡슐(142)의 온굴절률(non)은 바인더(144)의 굴절률(nbin)과 상이한 값일 수 있다(noff ≠ nbin).Here, the
이에 따라, 광원부(160)로부터 액정층(140)의 제1측면으로 경사지게 입사되는 제2광(L2)은, 액정캡슐(142)과 바인더(144)의 계면에서 산란되면서 전반사에 의하여 액정층(140)의 제2측면으로 진행하는데, 투명표시장치(110)는 영상을 표시한다.Accordingly, the second light L2 that is incident obliquely from the
구체적으로, 투명표시장치(110)의 온(on)상태에서는, 다수의 화소의 화소전극(134)에는 각각 상이한 데이터전압이 인가되고, 다수의 화소의 화소전극(134)과 공통전극(136) 사이에는 각각 상이한 전기장이 생성되고, 액정캡슐(142) 내부의 액정분자(146)는 각각 장축이 상이한 전기장에 대응되게 배열되고, 액정캡슐(142)에는 상이한 복굴절이 유도된다.In detail, in the on state of the
따라서, 제2광(L2)은 다수의 화소의 액정캡슐(142)과 바인더(144)의 계면에서 각각 상이한 정도로 산란되어 기판(120)의 배면으로 방출되거나 전반사층(150)의 전면으로 방출되는 제3광(L3)이 되고, 다수의 화소는 각각 데이터전압에 대응되는 계조를 표시하고, 투명표시장치(110)는 데이터전압에 대응되는 영상을 표시한다.Accordingly, the second light L2 is scattered to a different degree at the interface between the
즉, 투명표시장치(110)의 전반사층(150)의 전면에 위치하는 사용자는 투명표시장치(110)의 기판(120)의 배면에 위치하는 대상물과 투명표시장치(110)가 표시하는 영상을 동시에 인지할 수 있다.That is, a user located in front of the
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치(110)에서는, 액정캡슐(142) 및 바인더(144)를 포함하는 액정층(140)을 이용하여 영상을 표시함으로써, 별도의 편광층이 생략되고 투과율 및 휘도가 향상된다. As described above, in the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치(110)는 필드시퀀셜컬러(field sequential color) 방식으로 구동되는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다. Meanwhile, the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 구동방법을 설명하기 위한 파형도로서, 도 1a 및 도 1b를 함께 참조하여 설명한다.2 is a waveform diagram illustrating a method of driving a transparent display device according to an exemplary embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치(110)의 산란모드에서는, 화소전극(134)에 데이터전압이 인가되는데, 영상표시의 최소단위인 1프레임(F)을 3등분한 제1 내지 제3서브프레임(SF1, SF2, SF3) 동안 각각 영상의 제1 내지 제3컬러성분에 대응되는 제1 내지 제3데이터전압(DATA1, DATA2, DATA3)이 화소전극(134)에 인가된다.As shown in FIG. 2, in the scattering mode of the
예를 들어, 1프레임(F)은 약 16.7msec 이고, 제1 내지 제3서브프레임(SF1, SF2, SF3)은 각각 약 5.6msec 일 수 있다.For example, one frame F may be about 16.7 msec, and the first to third subframes SF1, SF2, and SF3 may each be about 5.6 msec.
그리고, 제1 내지 제3서브프레임(SF1, SF2, SF3) 동안 각각 제1 내지 제3광원(162, 164, 166)이 턴-온(turn-on)되어 제1 내지 제3컬러의 광을 방출한다.The first to third
구체적으로, 제1서브프레임(SF1) 동안, 제1컬러에 대응되는 데이터전압이 다수의 화소의 화소전극(134)에 인가되고, 제1광원(162)이 턴-온 되고 제2 및 제3광원(164, 166)이 턴-오프(turn-off) 되어 광원부(160)는 제1컬러의 제2광(L2)을 액정층(140)에 공급하고, 투명표시장치(110)는 제1컬러성분의 영상을 표시한다.Specifically, during the first subframe SF1, a data voltage corresponding to the first color is applied to the
제2서브프레임(SF2) 동안, 제2컬러에 대응되는 데이터전압이 다수의 화소의 화소전극(134)에 인가되고, 제2광원(164)이 턴-온 되고 제3 및 제1광원(166, 162)이 턴-오프 되어 광원부(160)는 제1컬러의 제2광(L2)을 액정층(140)에 공급하고, 투명표시장치(110)는 제2컬러성분의 영상을 표시한다.During the second subframe SF2, a data voltage corresponding to the second color is applied to the
제3서브프레임(SF3) 동안, 제3컬러에 대응되는 데이터전압이 다수의 화소의 화소전극(134)에 인가되고, 제3광원(166)이 턴-온 되고 제1 및 제2광원(162, 164)이 턴-오프 되어 광원부(160)는 제3컬러의 제2광(L2)을 액정층(140)에 공급하고, 투명표시장치(110)는 제3컬러성분의 영상을 표시한다. During the third subframe SF3, a data voltage corresponding to the third color is applied to the
따라서, 투명표시장치(110)는 영상의 제1 내지 제3컬러성분을 시분할로 표시하고, 사용자는 제1 내지 제3컬러성분을 합성하여 영상을 인지한다.Therefore, the
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치(110)에서는, 액정캡슐(142) 및 바인더(144)를 포함하는 액정층(140)을 이용하여 필드시퀀셜컬러 방식으로 영상을 표시함으로써, 별도의 편광층 및 컬러필터층이 생략되고 투과율 및 휘도가 더욱 향상된다. As described above, in the
이러한 투명표시장치(110)의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다. A method of manufacturing the
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 1a 및 도 1b를 함께 참조하여 설명한다. 3A to 3D are views for explaining a method of manufacturing a transparent display device according to an exemplary embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.
도 3a에 도시한 바와 같이, 기판(120) 상부의 표시영역(DA)의 다수의 화소(P1, P2)에 각각 게이트전극(122), 반도체층(126), 소스전극(128), 드레인전극(130)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 형성하고, 박막트랜지스터(T) 상부의 표시영역(DA)에 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(130)을 노출하는 드레인콘택홀을 갖는 보호층(132)을 형성한다.As shown in FIG. 3A, the
그리고, 보호층(132) 상부의 다수의 화소(P1, P2)에 각각 서로 이격되는 화소전극(134) 및 공통전극(136)을 형성하는데, 화소전극(134)은 보호층(132)의 드레인콘택홀을 통하여 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(130)에 연결된다.The
기판(120)은 약 1.5보다 작거나 같은 굴절률(nsub)을 갖는 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 화소전극(134) 및 공통전극(136) 상부의 표시영역(DA)에 노즐(170)을 통하여 다수의 액정캡슐(142) 및 바인더(144)를 포함하는 액정캡슐용액을 도포하여 액정캡슐 물질층(172)을 형성하고, 액정캡슐 물질층(172)을 건조 또는 경화(열처리)하여 액정층(140)을 형성한다. As shown in FIG. 3B, a liquid crystal capsule including a plurality of
액정층(140)의 평균굴절률(nave)은, 기판(120)의 굴절률(nsub)보다 크고, 약 1.55 내지 약 1.65 일 수 있다.The average refractive index nave of the
액정캡슐(142)의 오프굴절률(noff)은 바인더(144)의 굴절률(nbin)과 실질적으로 동일하고, 액정캡슐(142)의 온굴절률(non)은 바인더(144)의 굴절률(nbin)과 상이하다.The off refractive index noff of the
도 3c에 도시한 바와 같이, 액정층(140) 상부의 표시영역(DA)에 전반사층(150)을 형성한다.As shown in FIG. 3C, the
액정층(140)의 평균굴절률(nave)은 전반사층(150)의 굴절률(nref)보다 크고, 전반사층(150)은 약 1.5보다 작거나 같은 굴절률(nref)을 갖는 유기절연물질 또는 무기절연물질로 이루어질 수 있다.The average refractive index nave of the
도 3d에 도시한 바와 같이, 기판(120) 상부의 비표시영역(NDA)에 광원부(160)를 배치한다. As shown in FIG. 3D, the
광원부(160)는 제1 내지 제3컬러의 광을 각각 방출하는 제1 내지 제3광원(162, 164, 166)을 포함하고, 제1 내지 제3광원(162, 164, 166)은 제1 내지 제3컬러의 광을 순차적으로 방출할 수 있다.The
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 투명표시장치(110)에서는, 액정캡슐(142) 및 바인더(144)를 포함하는 액정층(140)을 코팅방식으로 형성함으로써, 액정 적하공정 및 합착공정이 생략되고 제조공정이 단순화 되고 제조비용이 절감된다.As described above, in the
도 1a 및 도 1b의 실시예에서는 사용자가 전반사층(150) 전면에 위치하는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 사용자가 기판(120) 배면에 위치하여 전반사층(150) 전면에 위치하는 대상물과 투명표시장치(110)가 표시하는 영상을 동시에 인지할 수도 있다.In the embodiment of FIGS. 1A and 1B, the user is positioned in front of the
도 1a 및 도 1b의 실시예에서는 화소전극(134) 및 공통전극(136)이 기판(120)과 액정층(140) 사이에 배치되고 화소전극(134) 및 공통전극(136) 사이에 수평 전기장이 생성되고 액정층(140)의 다수의 액정캡슐(142)이 수평 전기장에 의하여 구동되는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 화소전극이 기판(120)과 액정층(140) 사이에 배치되고 공통전극이 액정층(140) 상부에 배치되고 화소전극과 공통전극 사이에 수직 전기장이 생성되고 액정층(140)의 다수의 액정캡슐(142)이 수직 전기장에 의하여 구동될 수도 있다.1A and 1B, the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below I can understand that you can.
110: 투명표시장치
120: 기판
T: 박막트랜지스터
134: 화소전극
136: 공통전극
140: 액정층
150: 전반사층
160: 광원부110: transparent display device 120: substrate
T: thin film transistor 134: pixel electrode
136: common electrode 140: liquid crystal layer
150: total reflection layer 160: light source
Claims (9)
상기 기판 상부의 상기 다수의 화소 각각에 배치되는 박막트랜지스터와;
상기 기판 상부의 상기 다수의 화소 각각에 배치되고, 서로 이격되는 화소전극 및 공통전극과;
상기 화소전극 및 상기 공통전극 상부에 배치되고, 액정캡슐 및 바인더를 포함하는 액정층과;
상기 액정층 상부에 배치되는 전반사층층과;
상기 기판 상부의 상기 비표시영역에 배치되는 광원부
를 포함하는 투명표시장치.
A substrate including a display area including a plurality of pixels and a non-display area on one side of the display area;
A thin film transistor disposed on each of the plurality of pixels on the substrate;
A pixel electrode and a common electrode disposed on each of the plurality of pixels on the substrate and spaced apart from each other;
A liquid crystal layer disposed on the pixel electrode and the common electrode and including a liquid crystal capsule and a binder;
A total reflection layer layer disposed on the liquid crystal layer;
A light source unit disposed in the non-display area on the substrate
Transparent display device comprising a.
상기 액정층의 상기 액정캡슐 및 상기 바인더의 평균굴절률은, 상기 기판의 굴절률보다 크고, 상기 전반사층의 굴절률보다 큰 투명표시장치.
The method of claim 1,
The average refractive index of the liquid crystal capsule and the binder of the liquid crystal layer is greater than the refractive index of the substrate, the transparent display device larger than the refractive index of the total reflection layer.
상기 액정층의 상기 액정캡슐 및 상기 바인더의 평균굴절률은 1.55 내지 1.65이고,
상기 기판의 굴절률은 1.5보다 작거나 같고,
상기 전반사층의 굴절률은 1.5보다 작거나 같은 투명표시장치.
The method of claim 2,
The average refractive index of the liquid crystal capsule and the binder of the liquid crystal layer is 1.55 to 1.65,
The refractive index of the substrate is less than or equal to 1.5,
And a refractive index of the total reflection layer is less than or equal to 1.5.
상기 기판의 배면으로부터 상기 액정층으로 입사되는 제1광은 상기 액정층을 그대로 통과하고,
상기 광원부로부터 상기 액정층으로 입사되는 제2광은, 상기 액정층 및 상기 기판의 계면과 상기 액정층 및 상기 전반사층의 계면에서 전반사 되는 투명표시장치.
The method of claim 2,
The first light incident on the liquid crystal layer from the rear surface of the substrate passes through the liquid crystal layer as it is,
And a second light incident from the light source unit to the liquid crystal layer is totally reflected at an interface between the liquid crystal layer and the substrate and at an interface between the liquid crystal layer and the total reflection layer.
상기 액정캡슐은 다수의 액정분자를 포함하고,
상기 화소전극 및 상기 공통전극에 동일한 전압이 인가되는 경우, 상기 다수의 액정분자는 무작위(random)로 배열되고, 상기 액정캡슐은 상기 바인더의 굴절률과 동일한 오프굴절률을 갖고,
상기 화소전극 및 상기 공통전극에 상이한 전압이 인가되는 경우, 상기 다수의 액정분자는 장축이 상기 화소전극 및 상기 공통전극 사이에 생성되는 전기장에 대응되도록 배열되고, 상기 액정캡슐은 상기 바인더의 굴절률과 상이한 온굴절률을 갖는 투명표시장치.
The method of claim 1,
The liquid crystal capsule includes a plurality of liquid crystal molecules,
When the same voltage is applied to the pixel electrode and the common electrode, the plurality of liquid crystal molecules are randomly arranged, and the liquid crystal capsule has an off refractive index equal to the refractive index of the binder,
When different voltages are applied to the pixel electrode and the common electrode, the plurality of liquid crystal molecules are arranged such that a long axis corresponds to an electric field generated between the pixel electrode and the common electrode, and the liquid crystal capsule is formed by the refractive index of the binder. Transparent display device having different on refractive index.
상기 화소전극 및 상기 공통전극에 동일한 전압이 인가되는 경우, 상기 제2광은 상기 액정캡슐 및 상기 바인더를 그대로 통과하고,
상기 화소전극 및 상기 공통전극에 상이한 전압이 인가되는 경우, 상기 제2광은 상기 액정캡슐 및 상기 바인더의 계면에서 산란되어 제3광이 되고, 상기 제3광은 상기 기판 및 상기 전반사층을 통하여 방출되는 투명표시장치.
The method of claim 5,
When the same voltage is applied to the pixel electrode and the common electrode, the second light passes through the liquid crystal capsule and the binder as it is,
When different voltages are applied to the pixel electrode and the common electrode, the second light is scattered at an interface between the liquid crystal capsule and the binder to become third light, and the third light is passed through the substrate and the total reflection layer. Emissive transparent display device.
상기 광원부는 제1 내지 제3컬러에 대응되는 상기 제2광을 각각 방출하는 제1 내지 제3광원을 포함하고,
상기 제1 내지 제3컬러에 대응되는 상기 제2광은 순차적으로 방출되는 투명표시장치.
The method of claim 1,
The light source unit includes first to third light sources that emit the second light corresponding to the first to third colors, respectively.
And the second light corresponding to the first to third colors is sequentially emitted.
상기 화소전극 및 상기 공통전극 상부에 액정캡슐 및 바인더를 포함하는 액정층을 형성하는 단계와;
상기 액정층 상부에 전반사층을 형성하는 단계와;
상기 기판 상부의 상기 표시영역 일측의 비표시영역에 광원부를 배치하는 단계
를 포함하는 투명표시장치의 제조방법.
Forming a pixel electrode and a common electrode spaced apart from the thin film transistor on each of a plurality of pixels in the display area on the substrate;
Forming a liquid crystal layer including a liquid crystal capsule and a binder on the pixel electrode and the common electrode;
Forming a total reflection layer on the liquid crystal layer;
Disposing a light source unit on a non-display area on one side of the display area on the substrate;
Method of manufacturing a transparent display device comprising a.
상기 액정층을 형성하는 단계는,
상기 화소전극 및 상기 공통전극 상부의 상기 표시영역에 상기 액정캡슐 및 상기 바인더를 포함하는 액정캡슐용액을 도포하여 액정캡슐 물질층을 형성하는 단계와;
상기 액정캡슐 물질층을 열처리하여 상기 액정층을 형성하는 단계
를 포함하는 투명표시장치의 제조방법.The method of claim 8,
Forming the liquid crystal layer,
Forming a liquid crystal capsule material layer by applying a liquid crystal capsule solution including the liquid crystal capsule and the binder to the display area on the pixel electrode and the common electrode;
Heat-treating the liquid crystal capsule material layer to form the liquid crystal layer
Method of manufacturing a transparent display device comprising a.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |