KR20240065917A - PGLC(phase grating liquid crystal) 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

PGLC(phase grating liquid crystal) 장치는 제1 기판으로서, 상기 제1 기판은 제1 베이스 기판 및 상기 제1 베이스 기판 상에 배치된 제1 전극 구조물을 포함하고, 상기 제1 전극 구조물은 복수의 제1 하부 전극과 복수 쌍의 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 복수의 제1 하부 전극은 제1 수평 방향으로 연장되고, 상기 복수 쌍의 제1 상부 전극 중 각각의 쌍이 인접한 2개의 제1 하부 전극 사이에 배치되는, 제1 기판; 제2 기판으로서, 상기 제2 기판은 제2 베이스 기판 및 상기 제2 베이스 기판 상에 배치된 제2 전극 구조물을 포함하고, 상기 제2 전극 구조물은 복수의 제2 하부 전극과 복수 쌍의 제2 상부 전극을 포함하고, 상기 복수의 제2 하부 전극은 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 연장되고, 상기 복수 쌍의 제2 상부 전극 중 각각의 쌍이 인접한 2개의 제2 하부 전극 사이에 배치되는, 제2 기판; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함한다.

Description

PGLC(phase grating liquid crystal) 장치 및 그 제조 방법{Phase grating liquid crystal device and method of manufacturing the same}
본 발명은 PGLC(phase grating liquid crystal) 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
열, 빛, 전기장과 같은 외부 에너지에 의해 광학적 특성을 바꿀 수 있는 스마트 윈도우가 활발히 연구되고 있고, 이에 따라 전기 변색(electro-chromic), 현탁 입자(suspended-particle), LC(Liquid Crystal) 등과 같이 다양한 동작 방식의 스마트 윈도우가 제안되고 있다. 그 중 LC 스마트 윈도우는 투명과 반투명 사이의 전환, 빠른 응답 시간 등 고유한 특성으로 주목을 받고있다. PDLC(Polymer Distribution LC) 장치는 투명 상태와 불투명 상태의 전환으로 인해 프라이버시를 제공하는 데 널리 사용된다. 그러나 PDLC 장치는 투명 상태에서 낮은 투과율, 높은 동작 전압, 초기 반투명 상태에 의한 어플리케이션의 제한 등의 단점이 있다. PDLC 소자의 단점을 극복하기 위해 PGLC(phase grating liquid crystal) 장치가 제안되었다. PGLC 소자는 약 90% 정도의 넓은 헤이즈 동적 범위, 우수한 시야각 특성, 낮은 구동 전압 등과 같은 우수한 광학 성능을 갖는다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 투명 상태, 블랙 상태, 및 헤이즈 상태의 구동이 가능한 PGLC(phase grating liquid crystal} 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제들은 상술한 과제들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
예시적인 실시예들에 따른 PGLC(phase grating liquid crystal) 장치는 제1 기판으로서, 상기 제1 기판은 제1 베이스 기판 및 상기 제1 베이스 기판 상에 배치된 제1 전극 구조물을 포함하고, 상기 제1 전극 구조물은 복수의 제1 하부 전극과 복수 쌍의 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 복수의 제1 하부 전극은 제1 수평 방향으로 연장되고, 상기 복수 쌍의 제1 상부 전극 중 각각의 쌍이 인접한 2개의 제1 하부 전극 사이에 배치되는, 제1 기판; 제2 기판으로서, 상기 제2 기판은 제2 베이스 기판 및 상기 제2 베이스 기판 상에 배치된 제2 전극 구조물을 포함하고, 상기 제2 전극 구조물은 복수의 제2 하부 전극과 복수 쌍의 제2 상부 전극을 포함하고, 상기 복수의 제2 하부 전극은 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 연장되고, 상기 복수 쌍의 제2 상부 전극 중 각각의 쌍이 인접한 2개의 제2 하부 전극 사이에 배치되는, 제2 기판; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 PGLC 장치는, 투명 모드에서 상기 제1 전극 구조물과 상기 제2 전극 구조물에 전압이 인가되지 않고, 블랙 모드에서 상기 복수의 제1 하부 전극 중 인접한 2개의 제1 하부 전극 사이에 및 상기 복수의 제2 하부 전극 중 인접한 2개의 제2 하부 전극 사이에 제1 전압이 인가되고, 헤이즈 모드에서 상기 복수의 제1 하부 전극 각각과 이에 인접한 제1 상부 전극 사이에, 및 상기 복수의 제2 하부 전극 각각과 이에 인접한 제2 상부 전극 사이에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 전압은 10 내지 30 V이고, 상기 제2 전압은 3 내지 10 V일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 기판은, 상기 제1 베이스 기판의 제1 면 상에 배치되고, 상기 복수의 제1 하부 전극 사이의 공간을 채우는 하부 절연층과, 상기 하부 절연층 상에 배치되고 상기 복수 쌍의 제1 상부 전극 사이의 공간을 채우는 상부 절연층을 더 포함하고, 상기 복수 쌍의 제1 상부 전극은 상기 하부 절연층의 상면 상에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 복수의 제1 하부 전극은 상기 제2 수평 방향을 따라 제1 이격 거리로 이격되고, 상기 복수 쌍의 제1 상부 전극 중 각각의 쌍은 이에 인접한 제1 하부 전극으로부터 상기 제2 수평 방향을 따라 상기 제1 이격 거리보다 작은 제2 이격 거리로 이격될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 이격 거리는 상기 제2 이격 거리의 3 내지 10 배의 범위일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 이격 거리는 2 내지 50 마이크로미터 범위이고, 상기 제2 이격 거리는 1 내지 10 마이크로미터 범위일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 복수의 제1 하부 전극 각각의 폭은 1 내지 5 마이크로미터 범위이고, 상기 복수의 제1 상부 전극 각각의 폭은 1 내지 5 마이크로미터 범위일 수 있다.
일부 실시예들에서, 블랙 모드에서, 상기 제1 전극 구조물과 상기 제2 전극 구조물에 전압이 인가되지 않고, 투명 모드에서, 상기 복수의 제1 하부 전극 각각과 상기 복수의 제2 하부 전극 각각 사이에 제1 전압이 인가되고, 헤이즈 모드에서, 상기 복수의 제1 하부 전극 각각과 이에 인접한 제1 상부 전극 사이에, 및 상기 복수의 제2 하부 전극 각각과 이에 인접한 제2 상부 전극 사이에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 블랙 모드에서 상기 액정층 내에 전기장이 형성되지 않고, 상기 액정층 내의 액정 분자들이 수평 방향으로 배향되도록 구성되고, 상기 투명 모드에서 상기 액정층 내에 상기 수직 방향으로 전기장이 형성되고, 상기 액정층 내의 상기 액정 분자들이 상기 수직 방향으로 배향되도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 전압은 10 내지 30 V이고, 상기 제2 전압은 3 내지 10 V일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치는, 제1 베이스 기판과 상기 제1 베이스 기판 상의 제1 전극 구조물을 포함하고, 상기 제1 전극 구조물은 제1 수평 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극을 포함하는, 제1 기판; 제2 베이스 기판과 상기 제2 베이스 기판 상의 제2 전극 구조물을 포함하고, 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극을 포함하는, 제2 기판; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함하고, 투명 모드에서, 상기 제1 전극 구조물과 상기 제2 전극 구조물에 전압이 인가되지 않고, 블랙 모드에서, 상기 복수의 제1 전극 중 제1 이격 거리로 이격되도록 배열되는 제1 세트의 제1 전극들 사이에, 및 상기 복수의 제2 전극 중 상기 제1 이격 거리로 배열되는 제1 세트의 제2 전극들 사이에 제1 전압이 인가되고, 헤이즈 모드에서, 상기 복수의 제1 전극 중 상기 제1 이격 거리보다 작은 제2 이격 거리로 배열되는 제2 세트의 제1 전극들 사이에, 및 상기 복수의 제2 전극 중 상기 제2 이격 거리로 배열되는 제2 세트의 제2 전극들 사이에 제2 전압이 인가되도록 구성되고, 상기 제2 전압은 상기 제1 전압보다 낮다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 이격 거리는 상기 제2 이격 거리의 3 내지 6배일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 전극 구조물은, 상기 제1 베이스 기판의 상면에 수평한 제1 수평 방향으로 연장되는 복수의 제1 하부 전극; 상기 제1 베이스 기판 상에 배치되는 복수 쌍의 제1 상부 전극으로서, 각각의 쌍의 제1 상부 전극이 상기 복수의 제1 하부 전극 중 인접한 2개의 제1 하부 전극 사이에 배치되는, 복수 쌍의 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 제2 전극 구조물은, 상기 제2 베이스 기판의 상면에 수평하고 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 연장되는 복수의 제2 하부 전극; 및 상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 복수 쌍의 제2 상부 전극으로서, 각각의 쌍의 제2 하부 전극이 상기 복수의 제2 하부 전극 중 인접한 2개의 제2 하부 전극 사이에 배치되는, 복수 쌍의 제2 상부 전극;을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 세트의 제1 전극들은 상기 복수의 제1 하부 전극을 포함하고, 상기 제2 세트의 제1 전극들은 상기 복수의 제1 하부 전극 및 상기 복수 쌍의 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 제1 세트의 제2 전극들은 상기 복수의 제2 하부 전극을 포함하고, 상기 제2 세트의 제2 전극들은 상기 복수의 제2 하부 전극 및 상기 복수 쌍의 제2 상부 전극을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 전극 구조물은, 상기 제1 베이스 기판의 상면에 수평한 제1 수평 방향으로 연장되는 복수의 제1 하부 전극을 포함하고, 상기 제2 전극 구조물은, 상기 제2 베이스 기판의 상면에 수평하고 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 연장되는 복수의 제2 하부 전극을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 복수의 제1 하부 전극은, 상기 제2 수평 방향으로 교대로 배치되는 복수의 오드 하부 전극 및 복수의 이븐 하부 전극을 포함하고, 상기 제1 세트의 제1 전극들은 상기 복수의 오드 하부 전극을 포함하고, 상기 제2 세트의 제1 전극들은 상기 복수의 오드 하부 전극 및 상기 복수의 이븐 하부 전극을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치는, 제1 기판, 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고, 상기 제1 기판은, 제1 베이스 기판; 및 상기 제1 베이스 기판 상에 배치된 제1 전극 구조물로서, 상기 제1 베이스 기판의 상면에 수평한 제1 수평 방향으로 연장되는 복수의 제1 하부 전극; 상기 제1 베이스 기판 상에서 상기 복수의 제1 하부 전극보다 상기 액정층에 더 가깝게 배치되는 복수의 제1 상부 전극을 포함하는, 제1 전극 구조물을 포함하고, 상기 제2 기판은, 제2 베이스 기판; 및 상기 제2 베이스 기판 상에 배치된 제2 전극 구조물로서, 상기 제2 베이스 기판의 상면에 수평하고 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 연장되는 복수의 제2 하부 전극; 상기 제2 베이스 기판 상에서 상기 복수의 제2 하부 전극보다 상기 액정층에 더 가깝게 배치되는 복수의 제2 상부 전극을 포함하는 제2 전극 구조물을 포함하고, 블랙 모드에서, 상기 복수의 제1 하부 전극 중 인접한 2개의 제1 하부 전극 사이에, 및 상기 복수의 제2 하부 전극 중 인접한 2개의 제2 하부 전극 사이에 제1 전압이 인가되고, 헤이즈 모드에서, 상기 복수의 제1 하부 전극 각각과, 이에 인접한 제1 상부 전극 사이에, 및 상기 복수의 제2 하부 전극 각각과, 이에 인접한 제2 상부 전극 사이에 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압이 인가되도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 전압은 10 내지 30 V이고, 상기 제2 전압은 3 내지 10 V일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 복수의 제1 하부 전극은 상기 제2 수평 방향을 따라 제1 이격 거리로 이격되고, 상기 복수의 제1 하부 전극 중 인접한 2개의 제1 하부 전극 사이에, 상기 복수의 제1 상부 전극 중 인접한 2개의 제1 상부 전극이 배치되고, 상기 인접한 2개의 제1 상부 전극은 상기 제2 수평 방향을 따라 상기 제1 이격 거리보다 작은 제2 이격 거리로 이격될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의하면, 복수의 하부 전극과 복수의 상부 전극으로 구성된 전극 구조물을 포함하는 PGLC(phase grating liquid crystal) 장치가 제공된다. 전극 구조물에 포함되는 제1 이격 거리를 따라 배치되는 제1 세트의 전극에 제1 전압을 인가함에 의해 블랙 모드가 구현되고, 제2 이격 거리를 따라 배치되는 제2 세트의 전극에 제2 전압을 인가함에 의해 헤이즈 모드가 구현되며, 전극 구조물에 전압이 인가되지 않을 때 투명 모드가 구현될 수 있으므로, 단순화된 구성에 의해 다양한 모드로 구현되는 PGLC 장치가 얻어질 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC(phase grating liquid crystal) 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 제1 수직 레벨에서 본 제1 기판의 평면 레이아웃을 나타내는 도면이고, 도 3은 제2 수직 레벨에서 본 제2 기판의 평면 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 A1-A1' 선을 따라 취한 단면도이다.
도 5 내지 도 7c은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치를 나타내는 단면도이다.
도 9 및 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치를 나타내는 개략적인 레이아웃도이다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치를 나타내는 단면도이다.
도 12 내지 도 14c은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
도 15는 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 16은 도 15의 A2-A2' 선을 따른 단면도이다.
도 17a 내지 도 17c는 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
도 18은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치를 사용한 투광 특성 및 헤이즈 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "갖는다" 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC(phase grating liquid crystal) 장치(100)를 설명하기 위한 사시도이다. 도 2는 제1 수직 레벨(LV1)에서 본 제1 기판(110)의 평면 레이아웃을 나타내는 도면이고, 도 3은 제2 수직 레벨(LV2)에서 본 제2 기판(130)의 평면 레이아웃을 나타내는 도면이다. 도 4는 도 2의 4-4' 선을 따라 취한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, PGLC 장치(100)는 제1 기판(110), 제2 기판(130), 액정층(150), 및 구동 장치(160)를 포함할 수 있다.
PGLC 장치(100)는 전면에 걸쳐 빛을 투과하는 투명 모드(MD0), 전면에 걸쳐 빛을 광각으로 산란시키되 빛의 일부 투과를 허용하는 블랙 모드(MD1), 및 전면에 걸쳐 빛을 산란시켜 낮은 투과도를 허용하는 헤이즈 모드(MD2) 사이에서 스위칭이 가능한 장치일 수 있다. 예를 들어, 투명 모드(MD0)에서, 구동 장치(160)로부터 제1 기판(110)과 제2 기판(130)에 전압이 인가되지 않으며, PGLC 장치(100)는 그 전체로서 투명한 상태일 수 있다. 블랙 모드(MD1)에서, 구동 장치(160)로부터 제1 기판(110)과 제2 기판(130)에 제1 전압이 인가될 때 PGLC 장치(100)는 PGLC 장치(100) 너머의 사물을 거의 인식하지 못할 수 있고, 헤이즈 모드(MD2)에서, 구동 장치(160)로부터 제1 기판(110)과 제2 기판(130)에 제2 전압이 인가될 때 PGLC 장치(100)는 완전히 불투명할 수 있고, PGLC 장치(100) 너머의 사물을 완전히 인식하지 못할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, PGLC 장치(100)의 투명 모드(MD0), 블랙 모드(MD1), 및 헤이즈 모드(MD2)에서, 제1 기판(110) 및 제2 기판(130)에 공급되는 전압에 따라 액정층(150) 내의 액정 분자들의 정렬 방향은 2차원적 공간상 위치(즉, ± X 방향 및 ± Y 방향)에 의존하여 주기적으로 변화할 수 있다. 즉, 액정 표시 장치와 달리, PGLC 장치(100)의 액정 분자들은 단일의 픽셀 내부에서 가변적인 정렬 방향을 가질 수 있다. 이는, PGLC 장치(100)가 PGLC 장치(100)를 통과하는 광을 차단하거나 통과시키는 것이 아니고, PGLC 장치(100)를 통과하는 광을 광각으로 산란시키기 때문이다.
제1 기판(110)은 제1 베이스 기판(112)과 제1 전극 구조물(120)을 포함할 수 있다. 제1 전극 구조물(120)은 제1 베이스 기판(112) 상에 배치될 수 있고, 복수의 제1 하부 전극(122), 제1 하부 절연층(124), 복수의 제1 상부 전극(126), 및 제1 상부 절연층(128)을 포함할 수 있다. 제2 기판(130)은 제2 베이스 기판(132)과 제2 전극 구조물(140)을 포함할 수 있고, 제2 전극 구조물(140)은 복수의 제2 하부 전극(142), 제2 하부 절연층(144), 복수의 제2 상부 전극(146), 및 제2 상부 절연층(148)을 포함할 수 있다.
제1 베이스 기판(112) 및 제2 베이스 기판(132)은 투명 기판을 포함할 수 있고, 가시광 대역에 투명할 수 있다. 제1 및 제2 베이스 기판들(112, 132) 각각은 예컨대, 유리 또는 폴리이미드 등과 같은, 광 투과성이 높은 절연 물질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 베이스 기판들(112, 132) 각각의 평면 형상은 대략 직사각형일 수 있다. 제1 베이스 기판(112)은 서로 평행한 제1 및 제2 에지들(112E1, 112E2) 및 상기 제1 및 제2 에지들(112E1, 112E2)에 각각 연결되고 서로 평행한 제3 및 제4 에지들(112E3, 112E4)을 포함할 수 있다. 제2 베이스 기판(132)은 서로 평행한 제1 및 제2 에지들(132E1, 132E2) 및 상기 제1 및 제2 에지들(132E1, 132E2)에 각각 연결되고 서로 평행한 제3 및 제4 에지들(132E3, 132E4)을 포함할 수 있다.
제1 전극 구조물(120)은 제1 베이스 기판(112) 상에 배치될 수 있다. 복수의 제1 하부 전극(122)은 제1 베이스 기판(112)의 제1 면(112F1) 상에 배치되고 제2 수평 방향(Y)으로 연장되고 제1 수평 방향(X)을 따라 제1 이격 거리(D1)로 이격되어 배치될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 복수의 제1 하부 전극(122) 각각의 폭은 1 내지 5 마이크로미터 범위일 수 있고, 제1 이격 거리(D1)는 2 내지 50 마이크로미터 범위일 수 있다. 일부 예시들에서, 제1 이격 거리(D1)는 10 내지 30 마이크로미터, 또는 10 내지 20 마이크로미터 범위일 수 있다.
제1 하부 절연층(124)은 제1 베이스 기판(112)의 제1 면(112F1) 상에 배치되고 복수의 제1 하부 전극(122) 사이의 공간을 채우며 복수의 제1 하부 전극(122) 상면을 커버할 수 있다.
복수의 제1 상부 전극(126)은 제1 하부 절연층(124)의 상면 상에 배치되고, 제2 수평 방향(Y)으로 연장될 수 있다. 제1 베이스 기판(112)의 제1 면(112F1)을 기준으로 복수의 제1 하부 전극(122)보다 높은 수직 레벨에 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 상부 전극(126)은 복수의 제1 하부 전극(122)보다 제1 베이스 기판(112)의 제1 면(112F1)으로부터 더 멀리 이격되어 배치될 수 있고, 복수의 제1 상부 전극(126)은 복수의 제1 하부 전극(122)보다 액정층(150)에 더 가깝게 배치될 수 있다.
제1 상부 절연층(128)은 제1 하부 절연층(124)의 상면 상에 배치되고 복수의 제1 상부 전극(126) 사이의 공간을 채울 수 있다. 도 4에서 제1 상부 절연층(128)의 상면이 복수의 제1 상부 전극(126)의 상면과 동일 평면에 배치되는 것을 예시적으로 도시하였으나, 이와는 달리 제1 상부 절연층(128)의 상면이 복수의 제1 상부 전극(126)의 상면을 완전히 커버하고 제1 베이스 기판(112)의 제1 면(112F1)을 기준으로 복수의 제1 상부 전극(126)의 상면보다 높은 수직 레벨에 배치될 수도 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 것과 같이, 복수의 제1 상부 전극(126)은 서로 동일한 이격 거리로 배치되지 않을 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 상부 전극(126)은 각각의 쌍이 오드(odd) 상부 전극(126_O) 및 이븐(even) 상부 전극(126_E)으로 구성된 복수 쌍의 제1 상부 전극(126)을 포함할 수 있고, 평면적 관점에서 각각의 쌍의 제1 상부 전극(126)이 인접한 2개의 제1 하부 전극(122) 사이에 배치될 수 있다.
예를 들어, 인접한 2개의 제1 하부 전극(122) 사이에 오드 상부 전극(126_O)과 이븐 상부 전극(126_E)이 배치되는 배열에서, 오드 상부 전극(126_O)과 이븐 상부 전극(126_E)는 서로로부터 제2 이격 거리(D2)로 이격될 수 있다. 또한 오드 상부 전극(126_O)과 이에 인접한 제1 하부 전극(122)은 제2 이격 거리(D2)로 서로 이격될 수 있고, 이븐 상부 전극(126_E)과 이에 인접한 제1 하부 전극(122)은 제2 이격 거리(D2)로 서로 이격될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 복수의 제1 상부 전극(126) 각각의 폭은 1 내지 5 마이크로미터 범위일 수 있고, 제2 이격 거리(D2)는 1 내지 10 마이크로미터 범위일 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 복수의 제1 하부 전극(122) 사이의 제1 이격 거리(D1)는 오드 상부 전극(126_O)과 이븐 상부 전극(126_E) 사이의 제2 이격 거리(D2)의 약 3배 내지 10배의 범위일 수 있다.
복수의 제1 하부 전극(122) 및 복수의 제1 상부 전극(126)은 투명 전도성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어 투명 전도성 물질은 인듐 주석 산화물(InSnOx), 인듐 아연 산화물(InZnOx), 주석 산화물(SnOx), 티타늄 산화물(TiOx), 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 복수의 제1 하부 전극(122) 및 복수의 제1 상부 전극(126)은 상기 투명 전도성 물질에 도핑된 알루미늄, 아연, 주석, 티타늄, 갈륨 중 적어도 하나를 포함하는 도펀트를 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 복수의 제1 하부 전극(122)은 제1 베이스 기판(112)의 제1 에지(112E1) 및 제2 에지(112E2)에 인접하게 배치되며 제1 수평 방향(X)으로 연장되는 제1 하부 버스 라인(122ex)에 연결될 수 있고, 제1 하부 버스 라인(122ex)을 통해 구동 장치(160)로부터 전원이 인가되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 하부 전극(122)은 제1 수평 방향(X)을 따라 교대로 배열되는 복수의 오드 하부 전극(122_O)과 복수의 이븐 하부 전극(122_E)을 포함할 수 있고, 복수의 오드 하부 전극(122_O)은 제1 에지(112E1)에 인접하게 배치되는 제1 하부 버스 라인(122ex)에 연결되고, 복수의 이븐 하부 전극(122_E)은 제2 에지(112E2)에 인접하게 배치되는 제1 하부 버스 라인(122ex)에 연결될 수 있다. 복수의 오드 하부 전극(122_O)과 이에 연결되는 제1 하부 버스 라인(122ex)과, 복수의 이븐 하부 전극(122_E)과 이에 연결되는 제1 하부 버스 라인(122ex)은 깍지형 배열(interdigitated arrangement)을 가질 수 있다.
또한 복수의 제1 상부 전극(126)은 제1 베이스 기판(112)의 제1 에지(112E1) 및 제2 에지(112E2)에 인접하게 배치되며, 제1 수평 방향(X)으로 연장되는 제1 상부 버스 라인(126ex)에 연결될 수 있고, 제1 상부 버스 라인(126ex)을 통해 구동 장치(160)로부터 전원이 인가되도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 것과 같이, 제1 상부 버스 라인(126ex)은 제1 하부 버스 라인(122ex)으로부터 제2 수평 방향(Y)을 따라 이격되어 배치될 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정된 것은 아니다.
제2 전극 구조물(140)은 제2 베이스 기판(132)의 제1 면(132F1) 상에 배치될 수 있다. 여기에서 제2 베이스 기판(132)의 제1 면(132F1)은 액정층(150)을 바라보도록 배치된 제2 베이스 기판(132)의 표면을 가리킬 수 있다. 복수의 제2 하부 전극(142)은 제2 베이스 기판(132)의 제1 면(132F1) 상에 배치되고, 제1 수평 방향(X)으로 연장되고 제2 수평 방향(Y)을 따라 제1 이격 거리(D1)로 이격되어 배치될 수 있다. 제2 하부 절연층(144)은 제2 베이스 기판(132)의 제1 면(132F1) 상에 배치되고 복수의 제2 하부 전극(142) 사이의 공간을 채우며 복수의 제2 하부 전극(142) 상면을 커버할 수 있다. 복수의 제2 상부 전극(146)은 제2 하부 절연층(144)의 상면 상에 배치되고, 제1 수평 방향(X)으로 연장될 수 있다. 제2 상부 절연층(148)은 제2 하부 절연층(144)의 상면 상에 배치되고 복수의 제2 상부 전극(146) 사이의 공간을 채울 수 있다.
제2 전극 구조물(140)에 대하여 설명할 때, 하부(lower)와 상부(upper)의 용어는 제2 베이스 기판(132)의 제1 면(132F1)으로부터 액정층(150)을 향하는 방향으로 하부 및 상부에 위치한 것을 의미한다. 즉, 복수의 제2 하부 전극(142)은 복수의 제2 상부 전극(146)보다 제2 베이스 기판(132)의 제1 면(132F1)에 가깝고 액정층(150)으로부터 더 멀리 배치될 수 있고, 제2 하부 절연층(144)은 제2 상부 절연층(148)보다 제2 베이스 기판(132)의 제1 면(132F1)에 가깝고 액정층(150)으로부터 더 멀리 배치될 수 있다.
전술한 것과 같이, 제1 전극 구조물(120) 내에 포함되는 복수의 제1 하부 전극(122) 및 복수의 제1 상부 전극(126)이 제2 수평 방향(Y)으로 연장되는 한편, 제2 전극 구조물(140) 내에 포함되는 복수의 제2 하부 전극(142) 및 복수의 제2 상부 전극(146)이 제1 수평 방향(X)으로 연장될 수 있다. 복수의 제2 하부 전극(142) 및 복수의 제2 상부 전극(146)은 이들의 연장 방향을 제외하면, 복수의 제1 하부 전극(122) 및 복수의 제1 상부 전극(126)과 동일하거나 유사한 배열을 가질 수 있고, 복수의 제1 하부 전극(122) 및 복수의 제1 상부 전극(126)과 동일하거나 유사한 물질로 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 복수의 제2 상부 전극(146)은 각각의 쌍이 오드(odd) 상부 전극(146_O) 및 이븐(even) 상부 전극(146_E)으로 구성된 복수 쌍의 제2 상부 전극(146)을 포함할 수 있고, 평면적 관점에서 각각의 쌍의 제2 상부 전극(146)이 인접한 2개의 제2 하부 전극(142) 사이에 배치될 수 있다.
예를 들어, 인접한 2개의 제2 하부 전극(142) 사이에 오드 상부 전극(146_O)과 이븐 상부 전극(146_E)이 배치되는 배열에서, 오드 상부 전극(146_O)과 이븐 상부 전극(146_E)는 서로로부터 제2 이격 거리(D2)로 이격될 수 있다. 또한 오드 상부 전극(146_O)과 이에 인접한 제2 하부 전극(142)은 제2 이격 거리(D2)로 서로 이격될 수 있고, 이븐 상부 전극(146_E)과 이에 인접한 제2 하부 전극(142)은 제2 이격 거리(D2)로 서로 이격될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 복수의 제2 하부 전극(142) 사이의 제1 이격 거리(D1)는 오드 상부 전극(146_O)과 이븐 상부 전극(146_E) 사이의 제2 이격 거리(D2)의 약 3배 내지 10배의 범위일 수 있다.
도 4에 도시된 것과 같이, 복수의 제2 하부 전극(142)은 제2 베이스 기판(132)의 제3 에지(132E3) 및 제4 에지(132E4)에 인접하게 배치되며 제2 수평 방향(Y)으로 연장되는 제2 하부 버스 라인(142ex)에 연결될 수 있고, 제2 하부 버스 라인(142ex)을 통해 구동 장치(160)로부터 전원이 인가되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제2 하부 전극(142)은 제2 수평 방향(Y)을 따라 교대로 배열되는 복수의 오드 하부 전극(142_O)과 복수의 이븐 하부 전극(142_E)을 포함할 수 있고, 복수의 오드 하부 전극(142_O)은 제3 에지(132E3)에 인접하게 배치되는 제2 하부 버스 라인(142ex)에 연결되고, 복수의 이븐 하부 전극(142_E)은 제4 에지(132E4)에 인접하게 배치되는 제2 하부 버스 라인(142ex)에 연결될 수 있다. 복수의 오드 하부 전극(142_O)과 이에 연결되는 제2 하부 버스 라인(142ex)과, 복수의 이븐 하부 전극(142_E)과 이에 연결되는 제2 하부 버스 라인(142ex)은 깍지형 배열(interdigitated arrangement)을 가질 수 있다.
또한 복수의 제2 상부 전극(146)은 제2 베이스 기판(132)의 제3 에지(132E3) 및 제4 에지(132E4)에 인접하게 배치되며, 제2 수평 방향(Y)으로 연장되는 제2 상부 버스 라인(146ex)에 연결될 수 있고, 제2 상부 버스 라인(146ex)을 통해 구동 장치(160)로부터 전원이 인가되도록 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 제2 상부 버스 라인(146ex)은 제2 하부 버스 라인(142ex)으로부터 제1 수평 방향(X)을 따라 이격되어 배치될 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정된 것은 아니다.
액정층(150)은 인가된 전기장에 따라 정렬 방향이 바뀌는 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 액정층(150)과 접촉하는 제1 기판(110)의 표면 상에 및/또는 액정층(150)과 접촉하는 제2 기판(130)의 표면 상에 배향층(도시 생략)이 얇은 두께로 형성될 수도 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140)에 전압이 인가되지 않을 때 액정 분자들(152)의 종축이 수직 방향(Z)을 따라 배열될 수 있다. 염료 분자들(154)은 이색성 염료(dichroic dye)를 포함할 수 있고, 예를 들어 가시광 영역의 빛을 흡수하는 흑색 염료(black dye)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 염료 분자들(154)은 적색, 녹색, 및 청색 염료들 중 적어도 두 종류의 혼합물을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 염료 분자들(154)은 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)의 총 중량에 대하여 약 1 내지 10%의 함량으로 액정층(150) 내에 포함될 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
구동 장치(160)는 제1 및 제2 전극 구조물들(120, 140)에 전원을 공급할 수 있다. 예컨대, 구동 장치(160)는 PGLC 장치(100)가 서로 다른 광 투과 특성을 갖는 오프 모드, 제1 모드, 및 제2 모드 사이에서 스위칭될 수 있도록 제1 및 제2 전극 구조물들(120, 140)에 전원을 공급할 수 있다. 오프 모드, 제1 모드, 및 제2 모드 는 광 투과성 및 불투명 정도가 서로 다를 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 오프 모드는 투명 모드일 수 있고, 제1 모드는 블랙 모드, 틴티드(tinted) 모드, 또는 불투명(opaque) 모드일 수 있고, 제2 모드는 헤이즈 모드 또는 프라이버시 모드일 수 있다.
아래에서 설명될 것과 같이, 제1 및 제2 전극 구조물들(120, 140)에 전원이 공급되어 PGLC 장치(100)가 투명 모드, 블랙 모드, 및 헤이즈 모드 사이에서 스위칭될 수 있다. 예를 들어, 투명 모드에서 제1 및 제2 전극 구조물들(120, 140)에 전압이 인가되지 않고, 블랙 모드에서 제1 하부 전극(122) 및 제2 하부 전극(142)에 제1 전압이 인가되고, 헤이즈 모드에서 제1 하부 전극(122), 제1 상부 전극(126), 제2 하부 전극(142), 및 제2 상부 전극(146)에 제2 전압이 인가될 수 있다. 이에 따라 단순화된 구성에 의해 투명 모드, 블랙 모드, 및 헤이즈 모드를 모두 구현할 수 있는 PGLC 장치(100)가 얻어질 수 있다.
도 5 내지 도 7c은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치(100)의 동작 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다. 도 5는 투명 모드(MD0)에서 PGLC 장치(100)의 단면도를 나타낸다. 도 6a는 블랙 모드(MD1)에서 PGLC 장치(100)의 단면도를 나타내고, 도 6b 및 도 6c는 블랙 모드(MD1)에서 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140) 각각에 인가되는 전압을 개략적으로 도시한다. 도 7a는 헤이즈 모드(MD2)에서 PGLC 장치(100)의 단면도를 나타내고, 도 7b 및 도 7c는 헤이즈 모드(MD2)에서 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140) 각각에 인가되는 전압을 개략적으로 도시한다.
도 5를 참조하면, 투명 모드(MD0)에서 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140)에 전압이 인가되지 않는다. 전압이 인가되지 않는 상태에서 PGLC 장치(100)가 투명 모드(MD0)를 가짐에 따라, PGLC 장치(100)는 초기 투명 소자 또는 노멀리 투명 소자라고 부를 수 있다.
전술한 바와 같이, 투명 모드(MD0)에서 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140)에 전압이 인가되지 않더라도 액정층(150)은 수직 방향(Z)을 따라 배향될 수 있고, 이에 따라 PGLC 장치(100)는 빛을 투과할 수 있다. 투명 모드(MD0)에서 PGLC 장치(100)는 60% 내지 100%의 범위에 있는 투광도를 가질 수 있고, 0 내지 20%의 범위에 있는 불투명도를 가질 수 있다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 블랙 모드(MD1)에서, 복수의 제1 상부 전극(126) 및 복수의 제2 상부 전극(146)에 전압이 인가되지 않을 수 있다. 복수의 제1 하부 전극(122) 중 인접한 2개의 제1 하부 전극(122) 사이에 제1 전압(V1)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 오드 하부 전극(122_O)에 제1 타겟 전압(V1_t)이 인가되고, 이븐 하부 전극(122_E)에 제1 기준 전압(V1_ref)이 인가될 수 있다. 제1 타겟 전압(V1_t)과 제1 기준 전압(V1_ref) 사이의 전기 포텐셜 차이에 의해 복수의 제1 하부 전극(122) 사이에 제1 전압(V1)이 인가될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 전압(V1)은 10 내지 30 V의 범위일 수 있다. 예를 들어, 오드 하부 전극(122_O)에 인가되는 제1 타겟 전압(V1_t)은 5 내지 15 V의 범위일 수 있고, 이븐 하부 전극(122_E)에 인가되는 제1 기준 전압(V1_ref)은 -5 내지 -15 V의 범위일 수 있다. 그러나 오드 하부 전극(122_O) 에 인가되는 제1 타겟 전압(V1_t)과 이븐 하부 전극(122_E)에 인가되는 제1 기준 전압(V1_ref)은 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 각각 -30V 내지 30V의 범위에서 제1 타겟 전압(V1_t)과 제1 기준 전압(V1_ref) 사이의 차이가 10 내지 30 V의 범위에 속하도록 적절하게 선택될 수 있다.
제1 기판(110) 상에 배치되는 복수의 제1 하부 전극(122) 사이에(예를 들어 오드 하부 전극(122_O)과 이븐 하부 전극(122_E) 사이에) 제1 전압(V1)이 인가됨에 따라 제1 기판(110)에 인접하게 배치되는 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)은 그 종축이 제1 수평 방향(X)을 따라 배향될 수 있다.
마찬가지로, 제2 기판(130) 상에 배치되는 복수의 제2 하부 전극(142) 사이에(예를 들어 오드 하부 전극(142_O)과 이븐 하부 전극(142_E) 사이에) 제1 전압(V1)이 인가됨에 따라 제2 기판(130)에 인접하게 배치되는 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)은 그 종축이 제2 수평 방향(Y)을 따라 배향될 수 있다. 오드 하부 전극(122_O), 이븐 하부 전극(122_E), 오드 하부 전극(142_O), 이븐 하부 전극(142_E), 중 적어도 하나와 수직 오버랩되도록 배치되는 일부 액정 분자들(152) 및 일부 염료 분자들(154)은 수직 방향(Z)을 따라 배향될 수 있다.
도 6a에 도시된 것과 같이, 블랙 모드(MD1)에서 상대적으로 큰 제1 이격 거리(D1)로 배열된 제1 하부 전극(122) 및 제2 하부 전극(142)에 제1 전압(V1)이 인가될 수 있고, 제1 이격 거리(D1)로 배열된 제1 하부 전극(122) 및 제1 이격 거리(D1)로 배열된 제2 하부 전극(142)을 제1 세트의 전극으로 지칭할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 큰 제1 이격 거리(D1)로 배열된 제1 세트의 전극에 제1 전압(V1)이 인가됨에 따라 액정층(150) 내에는 상대적으로 긴 주기의 전기장이 형성될 수 있다. 따라서 상대적으로 긴 주기의 수평 방향 전기장(in-plane field)에 의해 액정 분자들(152)은 주로 제1 및 제2 수평 방향(X, Y)을 따라 배향될 수 있다.
따라서 제1 및 제2 수평 방향(X, Y)을 따라 주로 배향되는 액정 분자들(152)의 주기적인 공간 분포는 액정층(150)으로 입사된 광이 상대적으로 작은 양의 회절 또는 산란을 발생시키며 액정층(150)으로부터 방출되도록 할 수 있고, 이에 따라 블랙 모드(MD1)가 구현될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 블랙 모드(MD1)에서 PGLC 장치(100)는 30% 내지 60%의 범위에 있는 투광도를 가질 수 있고, 0 내지 20%의 범위에 있는 불투명도를 가질 수 있다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 헤이즈 모드(MD2)에서, 복수의 제1 하부 전극(122) 중 인접한 2개의 제1 하부 전극(122) 사이에 제2 전압(V2)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 오드 하부 전극(122_O)에 제2 타겟 전압(V2_t)이 인가되고, 이븐 하부 전극(122_E)에 제2 기준 전압(V2_ref)이 인가될 수 있다. 또한 복수의 제1 상부 전극(126) 중 오드 하부 전극(122_O)의 양 측에 배치되는 2개의 제1 상부 전극(126)에 제2 기준 전압(V2_ref)이 인가되고, 복수의 제1 상부 전극(126) 중 이븐 하부 전극(122_E)의 양 측에 배치되는 2개의 제1 상부 전극(126)에 제2 타겟 전압(V2_t)이 인가될 수 있다.
제2 타겟 전압(V2_t)과 제2 기준 전압(V2_ref) 사이의 전기 포텐셜 차이에 의해 한 쌍의 제1 상부 전극(126) 사이에, 및 복수의 제1 하부 전극(122) 각각과 이에 인접한 제1 상부 전극(126) 사이에 제2 전압(V2)이 인가될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제2 전압(V1)은 3 내지 10 V의 범위일 수 있다. 예를 들어, 제2 타겟 전압(V2_t)은 1.5 내지 5 V의 범위일 수 있고, 제2 기준 전압(V2_ref)은 -1.5 내지 -5 V의 범위일 수 있다. 그러나 제2 타겟 전압(V2_t)과 제2 기준 전압(V2_ref)은 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 각각 -10V 내지 10V의 범위에서 제2 타겟 전압(V2_t)과 제2 기준 전압(V2_ref) 사이의 차이가 3 내지 10 V의 범위에 속하도록 적절하게 선택될 수 있다.
제1 기판(110) 상에 배치되는 복수의 제1 하부 전극(122)과 복수의 제1 상부 전극(126) 사이에 제2 전압(V2)이 인가됨에 따라 제1 기판(110)에 인접하게 배치되는 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)은 더 짧은 주기의 규칙성을 가지며 배향될 수 있다. 예를 들어 헤이즈 모드(MD2)에서는 블랙 모드(MD1)에 비하여 상대적으로 작은 주기의 전기장이 형성될 수 있다.
도 7a에 도시된 것과 같이, 헤이즈 모드(MD2)에서 상대적으로 작은 제2 이격 거리(D2)로 배열된 제1 하부 전극(122) 및 제1 상부 전극(126), 제2 하부 전극(142), 및 제2 상부 전극(146)에 제2 전압(V2)이 인가될 수 있고, 제2 이격 거리(D2)로 배열된 제1 하부 전극(122) 및 제1 상부 전극(126)와, 제2 이격 거리(D2)로 배열된 제2 하부 전극(142) 및 제2 상부 전극(146)을 제2 세트의 전극으로 지칭할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 작은 제2 이격 거리(D2)로 배열된 제2 세트의 전극에 제2 전압(V2)이 인가됨에 따라 액정층(150) 내에는 상대적으로 작은 주기의 전기장이 형성될 수 있고, 상대적으로 작은 주기의 수평 방향 전기장(in-plane field)에 의해 액정 분자들(152)은 제1 및 제2 수평 방향(X, Y)을 따라 및 수직 방향(Z)을 따라 배향될 수 있다.
따라서 상대적으로 작은 주기의 수평 방향 전기장에 의해 배향되는 액정 분자들(152)의 주기적인 공간 분포는, 액정층(150)으로 입사된 광이 상대적으로 많은 양의 회절 또는 산란을 발생시키며 액정층(150)으로부터 방출되도록 할 수 있고, 이에 따라 헤이즈 모드(MD2) 또는 프라이버시 모드가 구현될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 헤이즈 모드(MD2)에서 PGLC 장치(100)는 0% 내지 10%의 범위에 있는 투광도를 가질 수 있고, 80 내지 100%의 범위에 있는 불투명도를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 헤이즈 모드(MD2)에서 PGLC 장치(100)는 0% 내지 3%의 범위에 있는 투광도를 가질 수 있고, 90 내지 99%의 범위에 있는 불투명도를 가질 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치(100A)를 나타내는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 제1 전극 구조물(120)에서, 인접한 2개의 제1 하부 전극(122) 사이에(예를 들어, 오드 하부 전극(122_O)과 이븐 하부 전극(122_E) 사이에) 2 쌍의 제1 상부 전극(126)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 수평 방향(X)을 따라 오드 하부 전극(122_O), 오드 상부 전극(126_O), 이븐 상부 전극(126_E), 오드 상부 전극(126_O), 이븐 상부 전극(126_E), 및 이븐 하부 전극(122_E)이 순서대로 배치될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제2 전극 구조물(140) 또한 제1 전극 구조물(120)과 유사한 구조를 가질 수 있다.
도 9 및 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치를 나타내는 개략적인 레이아웃도이다.
도 9를 참조하면, PGLC 장치(100B)의 제1 전극 구조물(120)은 지그재그 형상 또는 골이 진(corrugated) 형상을 갖는 제1 하부 전극(122) 및 제1 상부 전극(126)을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제2 전극 구조물 또한 지그재그 형상 또는 골이 진(corrugated) 형상을 갖는 제2 하부 전극 및 제2 상부 전극을 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, PGLC 장치(100C)의 제1 전극 구조물(120)은 물결 무늬(wavy) 형상을 갖는 제1 하부 전극(122) 및 제1 상부 전극(126)을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제2 전극 구조물 또한 물결 무늬(wavy) 형상을 갖는 제2 하부 전극 및 제2 상부 전극을 포함할 수 있다.
도 9 및 도 10에는 제1 전극 구조물(120)이 지그재그 형상 및 무늬 형상을 포함하는 직선이 아닌 비선형 평면 형상을 갖는 것을 예시적으로 설명하였으나, 다른 실시예들에서, 제1 전극 구조물(120)은 도 9 및 도 10에서 설명한 것 이외에도 다양한 비선형 평면 형상을 가질 수 있다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치(200)를 나타내는 단면도이다.
도 11을 참조하면, PGLC 장치(200)는 초기 블랙 모드 또는 노멀리 블랙 모드의 장치일 수 있다. 예를 들어, PGLC 장치(200)에 전압이 인가되지 않을 때 PGLC 장치(200)는 블랙 상태를 나타낼 수 있다. 도 11에서, 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140)의 배열은 도 1 내지 도 4를 참조로 설명한 PGLC 장치(100)와 유사할 수 있다.
액정층(150)은 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)을 포함할 수 있고, 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)은 수평 방향으로 랜덤하게 분포할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 액정층(150)과 접촉하는 제1 기판(110)의 표면 상에 및/또는 액정층(150)과 접촉하는 제2 기판(130)의 표면 상에 배향층(도시 생략)이 얇은 두께로 형성될 수도 있다.
일부 예시적인 실시예들에서, 각각이 수평 방향으로 종축을 갖는 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)이 수직 방향(Z)을 따라 나선형으로 감긴 형상으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 하나의 제1 하부 전극(122)과 하나의 제2 하부 전극(142) 사이의 교차점과 수직 오버랩되도록 배치되는 수직 방향(Z)으로 나란히 배열된 한 줄의 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)에서, 액정 분자(152)의 제1 하부 전극(122)으로부터의 수직 방향(Z)의 거리가 증가함에 따라 액정 분자(152)의 제1 수평 방향(X)에 대한 배향 각도가 증가할 수 있다. 예를 들어, 하나의 제1 하부 전극(122)에 가장 가까운 액정 분자(152)의 종축은 제1 수평 방향(X)에 대하여 0도로 배향되고, 두번째 및 세번째로 가까운 액정 분자(152)의 종축들은 제1 수평 방향(X)에 대하여 각각 예를 들어 20도 및 40도로 배향될 수 있다. 그러나 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)의 배향이 전술한 나선형으로 감긴 형상에 한정되는 것은 아니다.
구동 장치(160)는 PGLC 장치(200)가 서로 다른 광 투과 특성을 갖는 오프 모드, 제1 모드, 및 제2 모드 사이에서 스위칭될 수 있도록 제1 및 제2 전극 구조물들(120, 140)에 전원을 공급할 수 있다. 오프 모드, 제1 모드, 및 제2 모드 는 광 투과성 및 불투명 정도가 서로 다를 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, 오프 모드는 블랙 모드, 틴티드 모드, 또는 불투명 모드일 수 있고, 제1 모드는 투명 모드일 수 있고, 제2 모드는 헤이즈 모드 또는 프라이버시 모드일 수 있다.
아래에서 설명될 것과 같이, 제1 및 제2 전극 구조물들(120, 140)에 전원이 공급되어 PGLC 장치(200)가 블랙 모드, 투명 모드, 및 헤이즈 모드 사이에서 스위칭될 수 있다. 예를 들어, 블랙 모드에서 제1 및 제2 전극 구조물들(120, 140)에 전압이 인가되지 않고, 투명 모드에서 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140) 사이에 제1 전압이 인가되고, 헤이즈 모드에서 제1 하부 전극(122), 제1 상부 전극(126), 제2 하부 전극(142), 및 제2 상부 전극(146)에 제2 전압이 인가될 수 있다. 이에 따라 단순화된 구성에 의해 블랙 모드, 투명 모드, 및 헤이즈 모드를 모두 구현할 수 있는 PGLC 장치(200)가 얻어질 수 있다.
도 12 내지 도 14c은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치(200)의 동작 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다. 도 12는 블랙 모드(MD0a)에서 PGLC 장치(200)의 단면도를 나타낸다. 도 13a는 투명 모드(MD1a)에서 PGLC 장치(200)의 단면도를 나타내고, 도 13a 및 도 13b는 투명 모드(MD1a)에서 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140) 각각에 인가되는 전압을 개략적으로 도시한다. 도 14a는 헤이즈 모드(MD2a)에서 PGLC 장치(200)의 단면도를 나타내고, 도 14b 및 도 14c는 헤이즈 모드(MD2a)에서 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140) 각각에 인가되는 전압을 개략적으로 도시한다.
도 12를 참조하면, 블랙 모드(MD0a)에서 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140)에 전압이 인가되지 않는다. 전압이 인가되지 않는 상태에서 PGLC 장치(200)가 블랙 모드(MD0a)를 가짐에 따라, PGLC 장치(200)는 초기 블랙 소자, 초기 불투명 소자, 또는 노멀리 블랙 소자라고 부를 수 있다.
전술한 바와 같이, 블랙 모드(MD0a)에서 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140)에 전압이 인가되지 않더라도 액정층(150) 내의 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)은 수평 방향으로 랜덤하게 또는 수평 방향으로 나선형 배열의 일부분으로 배향될 수 있다. 수평 방향으로 주로 배향되는 액정 분자들(152)의 주기적인 공간 분포는 상대적으로 작은 양의 회절 또는 산란을 발생시키며 액정층(150)으로부터 방출되도록 할 수 있고, 이에 따라 블랙 모드(MD0a)가 구현될 수 있다. 블랙 모드(MD0a)에서 PGLC 장치(200)는 30% 내지 60%의 범위에 있는 투광도를 가질 수 있고, 0 내지 20%의 범위에 있는 불투명도를 가질 수 있다.
도 13a 내지 도 13c를 참조하면, 투명 모드(MD1a)에서, 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140) 사이에 제1 전압(V1a)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극 구조물(120)에 포함되는 복수의 제1 하부 전극(122) 및 복수의 제1 상부 전극(126)에 제1 타겟 전압(V1a_t)이 인가되고, 제2 전극 구조물(140)에 포함되는 복수의 제2 하부 전극(142) 및 복수의 제2 상부 전극(146)에 제1 기준 전압(V1a_ref)이 인가될 수 있다. 제1 타겟 전압(V1a_t)과 제1 기준 전압(V1a_ref) 사이의 전기 포텐셜 차이에 의해 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140) 사이에 수직 방향으로 전기장이 발생할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 제1 전압(V1a)은 10 내지 30 V의 범위일 수 있다. 예를 들어, 복수의 제1 하부 전극(122) 및 복수의 제1 상부 전극(126)에 인가되는 제1 타겟 전압(V1a_t)은 5 내지 15 V의 범위일 수 있고, 복수의 제2 하부 전극(142) 및 복수의 제2 상부 전극(146)에 인가되는 제1 기준 전압(V1a_ref)은 -5 내지 -15 V의 범위일 수 있다.
제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140) 사이에 제1 전압(V1a)의 인가에 의해 수직 방향으로 전기장이 발생할 수 있고, 액정층(150) 내의 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)은 그 종축이 수직 방향(Z)을 따라 배향될 수 있고, 이에 따라 PGLC 장치(200)는 빛을 투과할 수 있다. 투명 모드(MD1a)에서 PGLC 장치(200)는 60% 내지 100%의 범위에 있는 투광도를 가질 수 있고, 0 내지 20%의 범위에 있는 불투명도를 가질 수 있다.
도 14a 내지 도 14c를 참조하면, 헤이즈 모드(MD2a)에서, 복수의 제1 하부 전극(122) 중 인접한 2개의 제1 하부 전극(122) 사이에 제2 전압(V2a)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 오드 하부 전극(122_O)에 제2 타겟 전압(V2a_t)이 인가되고, 이븐 하부 전극(122_E)에 제2 기준 전압(V2a_ref)이 인가될 수 있다. 또한 복수의 제1 상부 전극(126) 중 오드 하부 전극(122_O)의 양 측에 배치되는 2개의 제1 상부 전극(126)에 제2 기준 전압(V2a_ref)이 인가되고, 복수의 제1 상부 전극(126) 중 이븐 하부 전극(122_E)의 양 측에 배치되는 2개의 제1 상부 전극(126)에 제2 타겟 전압(V2a_t)이 인가될 수 있다.
제2 타겟 전압(V2a_t)과 제2 기준 전압(V2a_ref) 사이의 전기 포텐셜 차이에 의해 한 쌍의 제1 상부 전극(126) 사이에, 및 복수의 제1 하부 전극(122) 각각과 이에 인접한 제1 상부 전극(126) 사이에 제2 전압(V2a)이 인가될 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제2 전압(V2a)은 3 내지 10 V의 범위일 수 있다. 예를 들어, 제2 타겟 전압(V2a_t)은 1.5 내지 5 V의 범위일 수 있고, 제2 기준 전압(V2a_ref)은 -1.5 내지 -5 V의 범위일 수 있다.
제1 기판(110) 상에 배치되는 복수의 제1 하부 전극(122)과 복수의 제1 상부 전극(126) 사이에 제2 전압(V2a)이 인가됨에 따라 제1 기판(110)에 인접하게 배치되는 액정 분자들(152) 및 염료 분자들(154)은 짧은 주기의 규칙성을 가지며 배향될 수 있다.
도 14a에 도시된 것과 같이, 헤이즈 모드(MD2a)에서 상대적으로 작은 제2 이격 거리(D2)로 배열된 제1 하부 전극(122) 및 제1 상부 전극(126), 제2 하부 전극(142), 및 제2 상부 전극(146)에 제2 전압(V2a)이 인가될 수 있다. 따라서 액정층(150) 내에는 상대적으로 작은 주기의 전기장이 형성될 수 있고, 상대적으로 작은 주기의 수평 방향 전기장(in-plane field)에 의해 액정 분자들(152)은 제1 및 제2 수평 방향(X, Y)을 따라 및 수직 방향(Z)을 따라 배향될 수 있다. 상대적으로 작은 주기의 수평 방향 전기장에 의해 배향되는 액정 분자들(152)의 주기적인 공간 분포는, 액정층(150)으로 입사된 광이 상대적으로 많은 양의 회절 또는 산란을 발생시키며 액정층(150)으로부터 방출되도록 할 수 있고, 이에 따라 헤이즈 모드(MD2a) 또는 프라이버시 모드가 구현될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 헤이즈 모드(MD2a)에서 PGLC 장치(200)는 0% 내지 10%의 범위에 있는 투광도를 가질 수 있고, 80 내지 100%의 범위에 있는 불투명도를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 헤이즈 모드(MD2a)에서 PGLC 장치(200)는 0% 내지 3%의 범위에 있는 투광도를 가질 수 있고, 90 내지 99%의 범위에 있는 불투명도를 가질 수 있다.
도 15는 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치(300)를 나타내는 개략적인 사시도이고, 도 16은 도 15의 A2-A2' 선을 따른 단면도이다.
도 15를 참조하면, 제1 전극 구조물(120)은 동일한 수직 레벨에 배치되는 복수의 제1 하부 전극(122)을 포함할 수 있고, 제2 전극 구조물(140)은 동일한 수직 레벨에 배치되는 복수의 제2 하부 전극(142)을 포함할 수 있다.
복수의 제1 하부 전극(122)은 상대적으로 큰 이격 거리를 갖는 제1 세트의 전극과, 상대적으로 작은 이격 거리를 갖는 제2 세트의 전극을 포함할 수 있다. 복수의 제1 하부 전극(122)은 제1 수평 방향(X)으로 교대로 배치되는 복수의 오드 하부 전극(122_O) 및 복수의 이븐 하부 전극(122_E)을 포함할 수 있고, 제1 세트의 전극은 복수의 오드 하부 전극(122_O)을 포함할 수 있고, 제2 세트의 전극은 복수의 오드 하부 전극(122_O) 및 복수의 이븐 하부 전극(122_E)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 오드 하부 전극(122_O)과 이에 인접한 다른 하나의 오드 하부 전극(122_O) 사이의 제1 이격 거리(D1a)는 약 2 내지 50 마이크로미터의 범위이고, 하나의 오드 하부 전극(122_O)과 이에 인접한 다른 하나의 이븐 하부 전극(122_O) 사이의 제2 이격 거리(D2a)는 약 1 내지 10 마이크로미터의 범위일 수 있다. 예시적인 실시예들에서, PGLC 장치(300)는 제1 전극 구조물(120) 및 제2 전극 구조물(140)에 전압이 인가되지 않을 때 투명 상태일 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치(300)의 동작 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면들이다.
도 17a를 참조하면, 투명 모드(MD0b)에서 제1 전극 구조물(120)과 제2 전극 구조물(140)에 전압이 인가되지 않는다. 전압이 인가되지 않는 상태에서 PGLC 장치(300)가 투명 모드(MD0b)를 가짐에 따라, PGLC 장치(300)는 초기 투명 소자 또는 노멀리 투명 소자라고 부를 수 있다.
도 17b를 참조하면, 블랙 모드(MD1b)에서, 제1 전극 구조물(120)에 포함되는 복수의 오드 하부 전극(122_O) 사이에 제1 전압(V1b)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 하나의 오드 하부 전극(122_O)에 제1 타겟 전압(V1b_t)이 인가되고, 이에 인접한 다른 하나의 오드 하부 전극(122_O)에 제1 기준 전압(V1b_ref)이 인가될 수 있다.
마찬가지로 제2 전극 구조물(140)에 포함되는 복수의 오드 하부 전극(142_O) 사이에 제1 전압(V1b)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 하나의 오드 하부 전극(142_O)에 제1 타겟 전압(V1b_t)이 인가되고, 이에 인접한 다른 하나의 오드 하부 전극(142_O)에 제1 기준 전압(V1b_ref)이 인가될 수 있다.
도 17c를 참조하면, 헤이즈 모드(MD2b)에서, 제1 전극 구조물(120)에 포함되는 복수의 제1 하부 전극(122) 사이에 제2 전압(V2b)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 오드 하부 전극(122_O)에 제2 타겟 전압(V2b_t)이 인가되고, 이븐 하부 전극(122_E)에 제2 기준 전압(V2b_ref)이 인가될 수 있다. 마찬가지로 제2 전극 구조물(140)에 포함되는 복수의 오드 하부 전극(142_O) 사이에 제2 전압(V2b)이 인가될 수 있다. 예를 들어, 하나의 오드 하부 전극(142_O)에 제2 타겟 전압(V2b_t)이 인가되고, 이에 인접한 다른 하나의 오드 하부 전극(142_O)에 제2 기준 전압(V2b_ref)이 인가될 수 있다.
전술한 예시적인 실시예들에 따르면, 전극 구조물(120, 140)에 포함되는 제1 이격 거리를 따라 배치되는 제1 세트의 전극에 제1 전압을 인가함에 의해 블랙 모드가 구현되고, 제2 이격 거리를 따라 배치되는 제2 세트의 전극에 제2 전압을 인가함에 의해 헤이즈 모드가 구현되며, 전극 구조물(120, 140)에 전압이 인가되지 않을 때 투명 모드가 구현될 수 있으므로, 단순화된 구성에 의해 다양한 모드로 구현되는 PGLC 장치(300)가 얻어질 수 있다.
도 18은 예시적인 실시예들에 따른 PGLC 장치를 사용한 투광 특성 및 헤이즈 특성을 나타내는 그래프이다. 도 18에서는 도 1 내지 도 4를 참조로 설명한 PGLC 장치(100)에 대하여 블랙 모드(MD1)에서의 투광 특성과 헤이즈 모드(MD2)에서의 헤이즈 특성이 테스트되었다.
블랙 모드(MD1)에서 제1 세트의 전극에 제1 전압(V1)이 인가되었으며, 인가 전압이 증가할수록 투광도가 감소하고 35% 이하의 투광도가 얻어질 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 헤이즈 모드(MD2)에서 제2 세트의 전극에 제2 전압(V2)이 인가되었으며, 인가 전압이 증가함에 따라 불투명도가 증가하여 90% 이상의 헤이즈 특성을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 하나의 PGLC 장치를 사용하여 투명 모드(MD0), 블랙 모드(MD1), 및 헤이즈 모드(MD2) 사이의 용이한 스위칭이 가능하며, 블랙 모드(MD1), 및 헤이즈 모드(MD2)에 요구되는 구동 전압이 상대적으로 낮을 수 있어 저전력 동작이 가능할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 제1 기판으로서, 상기 제1 기판은 제1 베이스 기판 및 상기 제1 베이스 기판 상에 배치된 제1 전극 구조물을 포함하고, 상기 제1 전극 구조물은 복수의 제1 하부 전극과 복수 쌍의 제1 상부 전극을 포함하고, 상기 복수의 제1 하부 전극은 제1 수평 방향으로 연장되고, 상기 복수 쌍의 제1 상부 전극 중 각각의 쌍이 인접한 2개의 제1 하부 전극 사이에 배치되는, 제1 기판;
    제2 기판으로서, 상기 제2 기판은 제2 베이스 기판 및 상기 제2 베이스 기판 상에 배치된 제2 전극 구조물을 포함하고, 상기 제2 전극 구조물은 복수의 제2 하부 전극과 복수 쌍의 제2 상부 전극을 포함하고, 상기 복수의 제2 하부 전극은 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 연장되고, 상기 복수 쌍의 제2 상부 전극 중 각각의 쌍이 인접한 2개의 제2 하부 전극 사이에 배치되는, 제2 기판; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함하는 PGLC (phase grating liquid crystal) 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PGLC 장치는,
    투명 모드에서, 상기 제1 전극 구조물과 상기 제2 전극 구조물에 전압이 인가되지 않고,
    블랙 모드에서, 상기 복수의 제1 하부 전극 중 인접한 2개의 제1 하부 전극 사이에 및 상기 복수의 제2 하부 전극 중 인접한 2개의 제2 하부 전극 사이에 제1 전압이 인가되고,
    헤이즈 모드에서, 상기 복수의 제1 하부 전극 각각과 이에 인접한 제1 상부 전극 사이에, 및 상기 복수의 제2 하부 전극 각각과 이에 인접한 제2 상부 전극 사이에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전압은 10 내지 30 V이고,
    상기 제2 전압은 3 내지 10 V인 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은,
    상기 제1 베이스 기판의 제1 면 상에 배치되고, 상기 복수의 제1 하부 전극 사이의 공간을 채우는 하부 절연층과,
    상기 하부 절연층 상에 배치되고 상기 복수 쌍의 제1 상부 전극 사이의 공간을 채우는 상부 절연층을 더 포함하고,
    상기 복수 쌍의 제1 상부 전극은 상기 하부 절연층의 상면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 하부 전극은 상기 제2 수평 방향을 따라 제1 이격 거리로 이격되고,
    상기 복수 쌍의 제1 상부 전극 중 각각의 쌍은 이에 인접한 제1 하부 전극으로부터 상기 제2 수평 방향을 따라 상기 제1 이격 거리보다 작은 제2 이격 거리로 이격되는 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 이격 거리는 상기 제2 이격 거리의 3 내지 10 배의 범위인 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 이격 거리는 2 내지 50 마이크로미터 범위이고,
    상기 제2 이격 거리는 1 내지 10 마이크로미터 범위인 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 제1 하부 전극 각각의 폭은 1 내지 5 마이크로미터 범위이고,
    상기 복수의 제1 상부 전극 각각의 폭은 1 내지 5 마이크로미터 범위인 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    블랙 모드에서, 상기 제1 전극 구조물과 상기 제2 전극 구조물에 전압이 인가되지 않고,
    투명 모드에서, 상기 복수의 제1 하부 전극 각각과 상기 복수의 제2 하부 전극 각각 사이에 제1 전압이 인가되고,
    헤이즈 모드에서, 상기 복수의 제1 하부 전극 각각과 이에 인접한 제1 상부 전극 사이에, 및 상기 복수의 제2 하부 전극 각각과 이에 인접한 제2 상부 전극 사이에 상기 제1 전압보다 작은 제2 전압이 인가되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 블랙 모드에서 상기 액정층 내에 전기장이 형성되지 않고, 상기 액정층 내의 액정 분자들이 수평 방향으로 배향되도록 구성되고,
    상기 투명 모드에서 상기 액정층 내에 상기 수직 방향으로 전기장이 형성되고, 상기 액정층 내의 상기 액정 분자들이 상기 수직 방향으로 배향되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전압은 10 내지 30 V이고,
    상기 제2 전압은 3 내지 10 V인 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  12. 제1 베이스 기판과 상기 제1 베이스 기판 상의 제1 전극 구조물을 포함하고, 상기 제1 전극 구조물은 제1 수평 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극을 포함하는, 제1 기판;
    제2 베이스 기판과 상기 제2 베이스 기판 상의 제2 전극 구조물을 포함하고, 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 연장되는 복수의 제2 전극을 포함하는, 제2 기판; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치되는 액정층을 포함하고,
    투명 모드에서, 상기 제1 전극 구조물과 상기 제2 전극 구조물에 전압이 인가되지 않고,
    블랙 모드에서, 상기 복수의 제1 전극 중 제1 이격 거리로 이격되도록 배열되는 제1 세트의 제1 전극들 사이에, 및 상기 복수의 제2 전극 중 상기 제1 이격 거리로 배열되는 제1 세트의 제2 전극들 사이에 제1 전압이 인가되고,
    헤이즈 모드에서, 상기 복수의 제1 전극 중 상기 제1 이격 거리보다 작은 제2 이격 거리로 배열되는 제2 세트의 제1 전극들 사이에, 및 상기 복수의 제2 전극 중 상기 제2 이격 거리로 배열되는 제2 세트의 제2 전극들 사이에 제2 전압이 인가되도록 구성되고, 상기 제2 전압은 상기 제1 전압보다 낮은 것을 특징으로 하는 PGLC (phase grating LC 장치).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 이격 거리는 상기 제2 이격 거리의 3 내지 6배인 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전극 구조물은,
    상기 제1 베이스 기판의 상면에 수평한 제1 수평 방향으로 연장되는 복수의 제1 하부 전극;
    상기 제1 베이스 기판 상에 배치되는 복수 쌍의 제1 상부 전극으로서, 각각의 쌍의 제1 상부 전극이 상기 복수의 제1 하부 전극 중 인접한 2개의 제1 하부 전극 사이에 배치되는, 복수 쌍의 제1 상부 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극 구조물은,
    상기 제2 베이스 기판의 상면에 수평하고 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 연장되는 복수의 제2 하부 전극;
    상기 제2 베이스 기판 상에 배치되는 복수 쌍의 제2 상부 전극으로서, 각각의 쌍의 제2 하부 전극이 상기 복수의 제2 하부 전극 중 인접한 2개의 제2 하부 전극 사이에 배치되는, 복수 쌍의 제2 상부 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 세트의 제1 전극들은 상기 복수의 제1 하부 전극을 포함하고,
    상기 제2 세트의 제1 전극들은 상기 복수의 제1 하부 전극 및 상기 복수 쌍의 제1 상부 전극을 포함하고,
    상기 제1 세트의 제2 전극들은 상기 복수의 제2 하부 전극을 포함하고,
    상기 제2 세트의 제2 전극들은 상기 복수의 제2 하부 전극 및 상기 복수 쌍의 제2 상부 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전극 구조물은,
    상기 제1 베이스 기판의 상면에 수평한 제1 수평 방향으로 연장되는 복수의 제1 하부 전극을 포함하고,
    상기 제2 전극 구조물은,
    상기 제2 베이스 기판의 상면에 수평하고 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 연장되는 복수의 제2 하부 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 제1 하부 전극은, 상기 제2 수평 방향으로 교대로 배치되는 복수의 오드 하부 전극 및 복수의 이븐 하부 전극을 포함하고,
    상기 제1 세트의 제1 전극들은 상기 복수의 오드 하부 전극을 포함하고,
    상기 제2 세트의 제1 전극들은 상기 복수의 오드 하부 전극 및 상기 복수의 이븐 하부 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  18. 제1 기판, 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층을 포함하고,
    상기 제1 기판은,
    제1 베이스 기판; 및
    상기 제1 베이스 기판 상에 배치된 제1 전극 구조물로서,
    상기 제1 베이스 기판의 상면에 수평한 제1 수평 방향으로 연장되는 복수의 제1 하부 전극;
    상기 제1 베이스 기판 상에서 상기 복수의 제1 하부 전극보다 상기 액정층에 더 가깝게 배치되는 복수의 제1 상부 전극을 포함하는, 제1 전극 구조물을 포함하고,
    상기 제2 기판은,
    제2 베이스 기판; 및
    상기 제2 베이스 기판 상에 배치된 제2 전극 구조물로서,
    상기 제2 베이스 기판의 상면에 수평하고 상기 제1 수평 방향과 교차하는 제2 수평 방향으로 연장되는 복수의 제2 하부 전극;
    상기 제2 베이스 기판 상에서 상기 복수의 제2 하부 전극보다 상기 액정층에 더 가깝게 배치되는 복수의 제2 상부 전극을 포함하는 제2 전극 구조물을 포함하고,
    블랙 모드에서, 상기 복수의 제1 하부 전극 중 인접한 2개의 제1 하부 전극 사이에, 및 상기 복수의 제2 하부 전극 중 인접한 2개의 제2 하부 전극 사이에 제1 전압이 인가되고,
    헤이즈 모드에서, 상기 복수의 제1 하부 전극 각각과, 이에 인접한 제1 상부 전극 사이에, 및 상기 복수의 제2 하부 전극 각각과, 이에 인접한 제2 상부 전극 사이에 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압이 인가되도록 구성되는 PGLC (phase grating LC 장치).
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 전압은 10 내지 30 V이고,
    상기 제2 전압은 3 내지 10 V인 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 제1 하부 전극은 상기 제2 수평 방향을 따라 제1 이격 거리로 이격되고,
    상기 복수의 제1 하부 전극 중 인접한 2개의 제1 하부 전극 사이에, 상기 복수의 제1 상부 전극 중 인접한 2개의 제1 상부 전극이 배치되고, 상기 인접한 2개의 제1 상부 전극은 상기 제2 수평 방향을 따라 상기 제1 이격 거리보다 작은 제2 이격 거리로 이격되는 것을 특징으로 하는 PGLC 장치.
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