JP2017072816A - 光制御装置、それを含む透明表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】重力に起因する不良によって各液晶と各二色性染料が光制御装置の液晶層に不均一に分布する問題を改善できる光制御装置及び透明表示装置を提供する。【解決手段】第１の基板；前記第１の基板と向かい合う第２の基板；前記第２の基板と向かい合う前記第１の基板の一面上に配置された第１の電極；前記第１の基板と向かい合う前記第２の基板の一面上に配置された第２の電極；前記第１の電極と前記第２の電極とを区画するために、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される隔壁；前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離を維持するために前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記隔壁から区画されて分割される空間に配置される複数のカラムスペーサー；及び前記隔壁及び前記複数のカラムスペーサーによって区画される部分に配置される液晶；を含んで光制御装置を構成する。【選択図】図７
Description
本発明は、光制御装置及び透明表示装置に関する。
最近、情報化時代の到来と共に大量の情報を処理及び表示するディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）分野が急速に発展しており、これに応じて多様な表示装置が開発されて脚光を浴びている。このような表示装置の具体的な例としては、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ ｄｅｖｉｃｅ：ＰＤＰ）、電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ：ＦＥＤ）、電気発光表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ：ＥＬＤ）、有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ：ＯＬＥＤ）などを挙げることができる。
最近、表示装置は、薄型化、軽量化、及び低消費電力化されており、これにより、表示装置の適用分野が継続して増加している。特に、表示装置は、ほとんどの電子装置やモバイル機器でユーザーインターフェースの一つとして使用されている。
また、最近は、特性上、ユーザーが表示装置の背面に位置した事物または背景を見ることができる透明表示装置に対する研究が活発に進められている。透明表示装置は、空間活用性、インテリア及びデザインにおいて長所を有し、多様な応用分野を有する。透明表示装置は、情報認識、情報処理及び情報表示の機能を透明な電子機器で具現することによって、既存の電子機器の空間的及び視覚的制約を解消することができる。例えば、透明表示装置は、建物や自動車の窓（ｗｉｎｄｏｗ）に適用され、背景を見せたり画像を表示したりするスマート窓（ｓｍａｒｔ ｗｉｎｄｏｗ）として具現することができる。
透明表示装置は、有機発光表示装置として具現することができ、この場合、電力消費が少ないという長所がある一方、暗い環境では明暗比（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｒａｔｉｏ）に問題がないが、光がある環境では明暗比が低下するという短所がある。暗い環境の明暗比は暗室明暗比と定義し、光がある環境の明暗比は明室明暗比と定義することができる。すなわち、透明表示装置には、背面に位置した事物または背景を見るための透過領域が存在するので、これにより、暗室状態とは異なって明室明暗比が低下するという問題がある。そのため、透明表示装置が有機発光表示装置として具現される場合、明室明暗比が低下することを防止するために光を遮断する遮光モードと光を透過させる透過モードを具現できる光制御装置が必要である。
光制御装置は、第１の基板、第２の基板、第１の基板上に配置された第１の電極、第２の基板上に配置された第２の電極、及び第１の電極と第２の電極との間に配置された各液晶及び各二色性染料を用いて光を透過または遮光する液晶層、及び液晶層のギャップを一定に維持するための各隔壁を含むことができる。最近は、表示装置の大面積化により、透明表示装置も大面積で製造されている。この場合、光制御装置も大面積化されるので、光制御装置の液晶層の各液晶及び各二色性染料が重力によって一側に偏るという問題が発生し得る。これにより、各液晶及び各二色性染料が光制御装置の液晶層に不均一に分布し、その結果、液晶層の一部分において、遮光モードでの遮光透過率の増加によって遮光率の低下が発生し得る。
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであって、重力によって各液晶及び各二色性染料が光制御装置の液晶層に不均一に分布する問題を改善できる光制御装置及び透明表示装置を提供することを技術的課題とする。
上述した技術的課題を達成するための本発明に係る透明表示装置は、入射される光を透過させる各透過領域及び光を発光する各発光領域を含む透明表示パネルと、前記透明表示パネルの一面に配置され、入射される光を透過させる透過モード及び入射される光を遮光する遮光モードが可能な光制御装置とを備えており、前記光制御装置は、互いに向かい合う第１の基板と第２の基板、前記第２の基板と向かい合う前記第１の基板の一面上に配置された第１の電極、前記第１の基板と向かい合う前記第２の基板の一面上に配置された第２の電極、前記第２の基板と向かい合う第１の電極の一面上に配置され、前記第１の基板と前記第２の基板との間のギャップを維持する隔壁、及び前記第１の電極と第２の電極との間に配置され、光を透過または遮光する各液晶セルを備えており、前記隔壁によって取り囲まれた各液晶セルのそれぞれは複数のカラムスペーサーを含む。
前記課題の解決手段によれば、隔壁の面積を最小化し、遮光モードで一定水準の遮光率を確保することができる。
また、各ハニカム構造の間にカラムスペーサーを形成し、セルギャップの均一度を改善することができる。
さらに、ハニカム構造及びカラムスペーサーからなる隔壁の設計により、重力による各液晶セルの不良を防止することができる。
上述した本発明の効果以外にも、本発明の他の特徴及び利点が以下で記述され、そのような記述及び説明から本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解され得るだろう。
本明細書で敍述される用語の意味は、次のように理解すべきであろう。
単数の表現は、文脈上、明白に異なる形に定義しない限り、複数の表現を含むものと理解しなければならなく、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するためのものであって、これら用語によって権利範囲が限定されてはならない。「含む」または「有する」などの用語は、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。「少なくとも一つ」という用語は、一つ以上の関連項目から提示可能な全ての組み合わせを含むものと理解しなければならない。例えば、「第１の項目、第２の項目及び第３の項目のうち少なくとも一つ」の意味は、第１の項目、第２の項目または第３の項目のそれぞれのみならず、第１の項目、第２の項目及び第３の項目のうち２個以上から提示可能な全ての項目の組み合わせを意味する。「上に」という用語は、いずれかの構成が他の構成の直上面に形成される場合のみならず、これら構成の間に第３の構成が介在する場合まで含むことを意味する。
以下では、本発明に係る光制御装置及びこれを含むディスプレイ装置の好ましい例を添付の図面を参照して詳細に説明する。各図面の各構成要素に参照符号を付するにおいて、同一の各構成要素に対しては、たとえ異なる図面上に表示されたとしても、可能な限り同一の符号を付することができる。また、本発明を説明するにおいて、関連する公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合は、それについての詳細な説明は省略可能である。
図１は、本発明の実施例に係る透明表示装置を示す斜視図である。図２は、本発明の実施例に係る透明表示装置の透明表示パネル、ゲート駆動部、ソースドライブＩＣ、軟性フィルム、回路ボード、及びタイミング制御部を示す平面図である。図３は、図２の表示領域の透過部及び発光部を示す一例示図である。図４は、図３のＩ―Ｉ'線断面図である。図５は、本発明の実施例に係る光制御装置を詳細に示す斜視図である。
以下では、図１〜図５を結び付けて本発明の実施例に係る透明表示装置を詳細に説明する。図１〜図５において、Ｘ軸は、ゲートラインと平行な方向を示し、Ｙ軸は、データラインと平行な方向を示し、Ｚ軸は、透明表示装置の高さ方向を示す。
図１〜図５を参照すれば、本発明の実施例に係る透明表示装置は、透明表示パネル１００、ゲート駆動部１２０、ソースドライブ集積回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、以下、「ＩＣ」と称する）１３０、軟性フィルム１４０、回路ボード１５０、タイミング制御部１６０、光制御装置２００、及び接着層３００を含む。
本発明の実施例に係る透明表示装置は、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ）として具現されたものを中心に説明したが、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）または電気泳動表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｄｉｓｐｌａｙ）として具現されてもよい。
透明表示パネル１００は、下部基板１１１及び上部基板１１２を含む。上部基板１１２は封止基板であり得る。下部基板１１１は上部基板１１２より大きく形成され、これにより、下部基板１１１の一部は上部基板１１２によって覆われずに露出し得る。
透明表示パネル１００の表示領域ＤＡには各ゲートライン及び各データラインを形成し、各ゲートラインと各データラインとの交差領域には各発光部を形成することができる。表示領域ＤＡの各発光部は画像を表示することができる。
表示領域ＤＡは、図３に示すように、透過領域ＴＡ及び発光領域ＥＡを含む。透明表示パネル１００は、各透過領域ＴＡによって透明表示パネル１００の背面に位置した事物または背景を見ることができ、各発光領域ＥＡによって画像を表示することができる。図３では、透過領域ＴＡ及び発光領域ＥＡがゲートライン方向（Ｘ軸方向）に長く形成されたことを例示したが、これに限定されることはない。すなわち、透過領域ＴＡ及び発光領域ＥＡはデータライン方向（Ｙ軸方向）に長く形成されてもよい。
透過領域ＴＡは、入射される光をほとんどそのまま通過させる領域である。発光領域ＥＡは光を発する領域である。発光領域ＥＡは複数の画素Ｐを含むことができ、各画素Ｐのそれぞれは、図３に示すように、赤色発光部ＲＥ、緑色発光部ＧＥ、及び青色発光部ＢＥを含むことを例示したが、これに限定されることはない。例えば、各画素Ｐのそれぞれは、赤色発光部ＲＥ、緑色発光部ＧＥ及び青色発光部ＢＥの他に、白色発光部をさらに含むこともできる。または、各画素Ｐのそれぞれは、赤色発光部ＲＥ、緑色発光部ＧＥ、青色発光部ＢＥ、黄色（ｙｅｌｌｏｗ）発光部、紫紅色（ｍａｇｅｎｔａ）発光部、及び青緑色（ｃｙａｎ）発光部のうち少なくとも二つ以上の発光部を含むことができる。
赤色発光部ＲＥは赤色光を発光する領域で、緑色発光部ＧＥは緑色光を発光する領域で、青色発光部ＢＥは青色光を発光する領域である。発光領域ＥＡの赤色発光部ＲＥ、緑色発光部ＧＥ、及び青色発光部ＢＥは、所定の光を発し、入射される光を透過させない非透過領域に該当する。
赤色発光部ＲＥ、緑色発光部ＧＥ、及び青色発光部ＢＥのそれぞれには、図４に示すように、トランジスタＴ、アノード電極ＡＮＤ、有機層ＥＬ、カソード電極ＣＡＴを設けることができる。
トランジスタＴは、下部基板１１１上に設けられるアクティブ層ＡＣＴ、アクティブ層ＡＣＴ上に設けられる第１の絶縁膜Ｉ１、第１の絶縁膜Ｉ１上に設けられるゲート電極ＧＥ、ゲート電極ＧＥ上に設けられる第２の絶縁膜Ｉ２、及び第２の絶縁膜Ｉ２上に設けられ、第１及び第２のコンタクトホールＣＮＴ１、ＣＮＴ２を介してアクティブ層ＡＣＴに接続するソース電極ＳＥとドレーン電極ＤＥを含む。図４では、トランジスタＴがトップゲート方式で形成されたことを例示したが、これに限定されることはなく、ボトムゲート方式で形成されてもよい。
アノード電極ＡＮＤは、ソース電極ＳＥ及びドレーン電極ＤＥ上に設けられた層間絶縁膜ＩＬＤを貫通する第３のコンタクトホールＣＮＴ３を介してトランジスタＴのドレーン電極ＤＥに接続する。互いに隣接した各アノード電極ＡＮＤの間には隔壁が設けられ、これにより、互いに隣接した各アノード電極ＡＮＤは電気的に絶縁され得る。
アノード電極ＡＮＤ上には有機層ＥＬが設けられる。有機層ＥＬは、正孔輸送層（ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）、有機発光層（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）、及び電子輸送層（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）を含むことができる。有機層ＥＬ及び隔壁Ｗ上にはカソード電極ＣＡＴが設けられる。アノード電極ＡＮＤ及びカソード電極ＣＡＴに電圧が印加されれば、正孔及び電子は、それぞれ正孔輸送層及び電子輸送層を介して有機発光層に移動し、有機発光層で互いに結合して発光するようになる。
図４では、透明表示パネル１００が前面発光（ｔｏｐ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）方式で具現されたことを例示したが、これに限定されることはなく、背面発光（ｂｏｔｔｏｍ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）方式で具現されてもよい。光制御装置２００は、透明表示パネル１００が発光する方向の反対方向に配置されることが好ましい。よって、光制御装置２００は、前面発光方式では透明表示パネル１００の下側、すなわち、下部基板１１１の下側に配置され、背面発光方式では透明表示パネル１００の上側、すなわち、上部基板１１２の上側に配置されることが好ましい。
前面発光方式では有機層ＥＬの光が上部基板の方向に発光するので、トランジスタＴを隔壁Ｗ及びアノード電極ＡＮＤの下側に広く設けることができる。よって、前面発光方式は、背面発光方式に比べてトランジスタＴの設計領域が広いという長所を有する。前面発光方式では、アノード電極ＡＮＤがアルミニウム、アルミニウムとＩＴＯの積層構造などの反射率の高い金属物質で形成され、カソード電極（ＣＡＴ）がＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な金属物質で形成されることが好ましい。
以上説明したように、本発明の実施例に係る透明表示装置の各画素Ｐのそれぞれは、入射される光をほとんどそのまま通過させる透過領域ＴＡ及び光を発する発光領域ＥＡを含む。その結果、本発明の実施例は、透明表示装置の各透過領域ＴＡを介して透明表示装置の背面に位置した事物または背景を見ることができる。
ゲート駆動部１２０は、タイミング制御部１６０から入力されるゲート制御信号によって各ゲートラインに各ゲート信号を供給する。図２では、ゲート駆動部１２０が透明表示パネル１００の表示領域ＤＡの一側の外側にＧＩＰ（ｇａｔｅ ｄｒｉｖｅｒ ｉｎ ｐａｎｅｌ）方式で形成されたことを例示したが、これに限定されることはない。すなわち、ゲート駆動部１２０は、透明表示パネル１００の表示領域ＤＡの両側の外側にＧＩＰ方式で形成されてもよく、または、駆動チップとして製作されて軟性フィルムに実装され、ＴＡＢ（ｔａｐｅ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｂｏｎｄｉｎｇ）方式で透明表示パネル１００に付着してもよい。
ソースドライブＩＣ １３０は、タイミング制御部１６０からデジタルビデオデータ及びソース制御信号の入力を受ける。ソースドライブＩＣ １３０は、ソース制御信号によってデジタルビデオデータを各アナログデータ電圧に変換して各データラインに供給する。ソースドライブＩＣ １３０が駆動チップとして製作される場合、ＣＯＦ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｆｉｌｍ）またはＣＯＰ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｐｌａｓｔｉｃ）方式で軟性フィルム１４０に実装することができる。
下部基板１１１は上部基板１１２より大きく形成することができ、これにより、下部基板１１１の一部は上部基板１１２によって覆われずに露出し得る。上部基板１１２によって覆われずに露出した下部基板１１１の一部には、各データパッドなどの各パッドが設けられる。軟性フィルム１４０には、各パッドとソースドライブＩＣ １３０とを連結する各配線、及び各パッドと回路ボード１５０の各配線とを連結する各配線を形成することができる。軟性フィルム１４０は、異方性導電フィルム（ａｎｔｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｆｉｌｍ）を用いて各パッド上に付着し、これにより、各パッドと軟性フィルム１４０の各配線とを連結することができる。
回路ボード１５０は各軟性フィルム１４０に付着することができる。回路ボード１５０には、各駆動チップとして具現された多数の回路を実装することができる。例えば、回路ボード１５０にはタイミング制御部１６０を実装することができる。回路ボード１５０は、印刷回路ボード（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）または軟性印刷回路ボード（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）であり得る。
タイミング制御部１６０は、外部のシステムボード（図示せず）からデジタルビデオデータ及びタイミング信号の入力を受ける。タイミング制御部１６０は、タイミング信号に基づいてゲート駆動部１２０の動作タイミングを制御するためのゲート制御信号及び各ソースドライブＩＣ １３０を制御するためのソース制御信号を発生する。タイミング制御部１６０は、ゲート制御信号をゲート駆動部１２０に供給し、ソース制御信号を各ソースドライブＩＣ １３０に供給する。
光制御装置２００は、遮光モードで入射される光を遮断し、透過モードで入射される光を透過させることができる。光制御装置２００は、図５に示すように、第１の基板２１０、第２の基板２２０、第１の電極２３０、第２の電極２４０、及び液晶層２５０を含む。
第１及び第２の基板２１０、２２０のそれぞれはプラスチックフィルム（ｐｌａｓｔｉｃ ｆｉｌｍ）であり得る。例えば、第１及び第２の基板２１０、２２０のそれぞれは、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）またはＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などのセルロース樹脂（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｒｅｓｉｎ）、ノルボルネン誘導体（Ｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ）などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＣＯＣ（ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＭＭＡ（（ｐｏｌｙ）ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）などのアクリル樹脂（ａｃｒｙｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）、ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）またはＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）などのポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ）、ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ＰＥＳ（ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などのポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）、またはフッ素樹脂（ｆｌｕｏｒｉｄｅ ｒｅｓｉｎ）などを含むシートまたはフィルムであり得るが、これに限定されることはない。
第１の基板２１０の一面上には第１の電極２３０が設けられ、第１の基板２１０と向かい合う第２の基板２２０の一面上には第２の電極２４０が設けられる。第１及び第２の電極２３０、２４０のそれぞれは透明な電極であり得る。
第１及び第２の電極２３０、２４０のそれぞれは、銀酸化物（例；ＡｇＯ、Ａｇ２ＯまたはＡｇ２Ｏ３）、アルミニウム酸化物（例；Ａｌ２Ｏ３）、タングステン酸化物（例；ＷＯ２、ＷＯ３またはＷ２Ｏ３）、マグネシウム酸化物（例；ＭｇＯ）、モリブデン酸化物（例；ＭｏＯ３）、亜鉛酸化物（例；ＺｎＯ）、スズ酸化物（例；ＳｎＯ２）、インジウム酸化物（例；Ｉｎ２Ｏ３）、クロム酸化物（例；ＣｒＯ３またはＣｒ２Ｏ３）、アンチモン酸化物（例；Ｓｂ２Ｏ３またはＳｂ２Ｏ５）、チタン酸化物（例；ＴｉＯ２）、ニッケル酸化物（例；ＮｉＯ）、銅酸化物（例；ＣｕＯまたはＣｕ２Ｏ）、バナジウム酸化物（例；Ｖ２Ｏ３またはＶ２Ｏ５）、コバルト酸化物（例；ＣｏＯ）、鉄酸化物（例；Ｆｅ２Ｏ３またはＦｅ３Ｏ４）、ニオブ酸化物（例；Ｎｂ２Ｏ５）、インジウムスズ酸化物（例；Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（例；Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、ＩＺＯ）、アルミニウムがドーピングされた亜鉛酸化物（例；Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｄｏｐｅｄ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、ＺＡＯ）、アルミニウムがドーピングされたスズ酸化物（例；Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＴＡＯ）またはアンチモンスズ酸化物（例；Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＡＴＯ）であり得るが、これに限定されることはない。
液晶層２５０は、入射される光を透過させる透過モード及び入射される光を遮断する遮光モードで具現することができる。光制御装置２００の透過率は、光制御装置２００に入射される光に対する出力される光の比率を示す。
液晶層２５０は、各液晶及び各二色性染料を含むゲストホスト液晶層（ｇｕｅｓｔ ｈｏｓｔ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｌａｙｅｒ）であり得る。この場合、各液晶はホスト物質（ｈｏｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）であり、各二色性染料はゲスト物質（ｇｕｅｓｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）であり得る。または、液晶層２５０は、各液晶、各二色性染料、及びポリマーネットワーク（ｐｏｌｙｍｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ）を含むポリマーネットワーク液晶層（ｐｏｌｙｍｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｌａｙｅｒ）であり得る。この場合、液晶層２５０は、ポリマーネットワークによって入射される光の散乱効果を高めることができる。または、液晶層２５０は、各液晶、各二色性染料、及び各イオン物質を含む動的散乱モード液晶層（ｄｙｎａｍｉｃ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｍｏｄｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｙｒｓｔａｌ ｌａｙｅｒ）であり得る。動的散乱モードの場合、第１及び第２の電極２３０、２４０に交流電圧が印加されれば、各イオン物質は、各液晶及び各二色性染料をランダムに動かす。
接着層３００は、透明表示パネル１００と光制御装置２００とを接着する。接着層３００は、ＯＣＡ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｌｅａｒ ａｄｈｅｓｉｖｅ）などの透明接着フィルムまたはＯＣＲ（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｃｌｅａｒ ｒｅｓｉｎ）などの透明接着剤であり得る。この場合、接着層３００は、透明表示パネル１００と光制御装置２００との間の屈折率マッチングのために１．４〜１．９の屈折率を有することができる。
光制御装置２００が、透明表示パネル１００が発光する方向に付着すると、光制御装置２００をパターニングすることによって各遮光領域を形成しなければならなく、各遮光領域を透明表示パネル１００の各透過領域ＴＡに対応するように整列しなければならないという煩雑な作業が必要であるなので、光制御装置２００は、透明表示パネル１００が発光する方向の反対方向に付着することが好ましい。例えば、透明表示パネル１００が前面発光方式である場合、光制御装置２００は、透明表示パネル１００の下側、すなわち、下部基板１１１の下側に配置され、透明表示パネル１００が背面発光方式である場合、透明表示パネル１００の上側、すなわち、上部基板１１２の上側に配置されることが好ましい。
図６は、図５の一側断面を示した断面図である。説明の便宜上、液晶層２５０が動的散乱モード液晶層として具現されたことを例示した。
具体的に、液晶層２５０は、図６に示すように、各液晶セル２５１、隔壁２５２、第１の配向膜２５３、第２の配向膜２５４、接着膜２５５、及び各カラムスペーサー２６０を含むことができる。
各液晶セル２５１は、各液晶２５１ａ、各二色性染料２５１ｂ、及び各イオン物質２５１ｃを含む。各液晶２５１ａは、第１及び第２の電極２３０、２４０の垂直（ｚ軸方向）電界によって配列が変更されるネマティック（ｎｅｍａｔｉｃ）液晶であり得るが、これに限定されることはない。各液晶２５１ａは、第１及び第２の電極２３０、２４０に電圧が印加されない場合、第１及び第２の配向膜２５３、２５４によって垂直方向（Ｚ軸方向）に配列される各ネガティブ液晶であり得る。
各二色性染料２５１ｂは、各液晶２５１ａのように垂直（ｙ軸方向）電界によって配列が変更され得る。また、各二色性染料２５１ｂは、各液晶２５１ａのように第１及び第２の電極２３０、２４０に電圧が印加されない場合、第１及び第２の配向膜２５３、２５４によって垂直方向（Ｚ軸方向）に配列され得る。
各二色性染料２５１ｂは、光を吸収する染料であり得る。例えば、各二色性染料２５１ｂは、可視光線波長帯の光を全て吸収するブラック染料（ｂｌａｃｋ ｄｙｅ）または特定の色（例えば、赤色）の波長帯以外の光を吸収し、特定の色（例えば、赤色）の波長帯の光を反射する染料であり得る。本発明の実施例では、光を遮断する遮光率を高めるために各二色性染料２５１ｂがブラック染料（ｂｌａｃｋ ｄｙｅ）であることが好ましいが、これに限定されることはない。例えば、各二色性染料２５１ｂは、赤（ｒｅｄ）、緑（ｇｒｅｅｎ）、青（ｂｌｕｅ）、及び黄（ｙｅｌｌｏｗ）のうちいずれか一つの色を有し、またはこれらの混合からなる色を有する染料であり得る。すなわち、本発明の実施例は、遮光モード時、ブラック系列の色でない多様な色を表現しながら背景を遮光することができる。これにより、本発明の実施例は、遮光モード時に多様な色を提供できるので、ユーザーは美感を得ることができる。例えば、本発明の実施例に係る透明表示装置は、公共の場所に使用することができ、透過モード及び遮光モードが必要なスマートウィンドウまたはパブリックウィンドウ（ｐｕｂｌｉｃ ｗｉｎｄｏｗ）に適用される場合、時間または場所に応じて多様な色を表現しながら遮光することができる。
各イオン物質２５１ｃは、各液晶及び各二色性染料をランダムに動かす役割をする。まず、各イオン物質２５１ｃは所定の極性を有することができ、この場合、第１の電極２３０及び第２の電極２４０に印加される電圧の極性によって第１の電極２３０または第２の電極２４０に移動するようになる。例えば、各イオン物質２５１ｃが負極性を有する場合、第１の電極２３０に正極性の電圧が印加され、第２の電極２４０に負極性の電圧が印加されれば、各イオン物質２５１ｃは第１の電極２３０に移動する。また、各イオン物質２５１ｃが負極性を有する場合、第２の電極２４０に正極性の電圧が印加され、第１の電極２３０に負極性の電圧が印加されれば、各イオン物質２５１ｃは第２の電極２４０に移動する。また、各イオン物質２５１ｃが正極性を有する場合、第１の電極２３０に正極性の電圧が印加され、第２の電極２４０に負極性の電圧が印加されれば、各イオン物質２５１ｃは第２の電極２４０に移動する。また、各イオン物質２５１ｃが正極性を有する場合、第２の電極２４０に正極性の電圧が印加され、第１の電極２３０に負極性の電圧が印加されれば、各イオン物質２５１ｃは第１の電極２３０に移動する。
そのため、第１及び第２の電極２３０、２４０に所定の周期を有する交流電圧が印加される場合、各イオン物質２５１ｃは所定の周期で第１の電極２３０から第２の電極２４０に行った後、再び第１の電極２３０に戻ってくる移動を繰り返すようになる。この場合、各イオン物質２５１ｃが移動しながら各液晶２５１ａ及び各二色性染料２５１ｂにぶつかるようになるので、各液晶２５１ａ及び各二色性染料２５１ｂがランダムに動くようになる。
または、各イオン物質２５１ｃは、第１の電極２３０及び第２の電極２４０に印加される電圧の極性によって互いに各電子をやり取りすることができる。そのため、第１及び第２の電極２３０、２４０に所定の周期を有する交流電圧が印加される場合、各イオン物質２５１ｃは所定の周期で各電子をやり取りするようになる。この場合、各電子が移動しながら各液晶２５１ａ及び各二色性料２５１ｂにぶつかるようになるので、各液晶２５１ａ及び各二色性染料２５１ｂがランダムに動くようになる。
本発明の実施例に係る光制御装置２００は、透過モードにおいては第１及び第２の電極２３０、２４０に電圧を印加せず、この場合、各液晶セル２５１のそれぞれの各液晶２５１ａ及び各二色性染料２５１ｂは、第１及び第２の配向膜２５３、２５４によって垂直方向（Ｚ軸方向）に配列される。これにより、各液晶２５１ａ及び各二色性染料２５１ｂが光の入射方向に配列されるので、各液晶２５１ａ及び各二色性染料２５１ｂによる光の散乱及び吸収は最小化される。よって、光制御装置２００に入射される光のほとんどは各液晶セル２５１を通過することができる。
また、本発明の実施例に係る光制御装置２００は、遮光モードで第１及び第２の電極２３０、２４０に所定の周期を有する交流電圧を印加し、この場合、各イオン物質２５１ｃの移動によって各液晶２５１ａ及び各二色性染料２５１ｂがランダムに動くようになる。これにより、各液晶２５１ａ及び各二色性染料２５１ｂはランダムに動くので、各液晶２５１ａによって光が散乱され、各二色性染料２５１ｂによって光が吸収される。よって、光制御装置２００に入射される光のほとんどは各液晶セル２５１で遮断され得る。
隔壁２５２は、本発明の特徴的な部分であって、図７を参照してカラムスペーサー２６０と共に後述することにする。
第１の配向膜２５３は、第１の電極２３０及び各隔壁２５２上に設けられる。第２の配向膜２５４は第２の電極２４０上に設けられる。第１及び第２の配向膜２５３、２５４は、第１及び第２の電極２３０、２４０に電圧が印加されない場合、各液晶２５１ａ及び各二色性染料２５１ｂを垂直方向（Ｚ軸方向）に配列するための垂直配向膜であり得る。
各接着膜２５５は、各隔壁２５２上に設けられた第１の配向膜２５３上に設けられる。よって、各接着膜２５５は、各隔壁２５２上に設けられた第１の配向膜２５３と第２の配向膜２５４とを接着する。図６では、接着膜２５５が各隔壁２５２上に設けられた第１の配向膜２５３上にのみ設けられたことを例示したが、各隔壁２５２のみならず、各液晶セル２５１上に設けられてもよい。
図７は、本発明の第１の実施例に係る光制御装置の隔壁構造に対する平面図で、図８は、図７のＡ領域の拡大図である。
以下で使用される遮光率及び遮光透過率を次のように定義することにする。光制御装置２００の遮光モードでの遮光率を以下で簡単に遮光率と表現し、遮光モードでの透過率を以下で簡単に遮光透過率と表現する。遮光モードでは遮光率が高く、遮光透過率が低いほど遮光効果に優れる。
図７を参照すれば、隔壁２５２は、六角形のハニカム（Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造をなしており、各隔壁２５２の間には複数のカラムスペーサー（Ｃｕｌｕｍｎ ｓｐａｃｅｒ）２６０が一定の間隔で設けられている。本発明に係る光制御装置２００は、ハニカム構造の隔壁２５２を有するものと説明しているが、これは説明の便宜のためのものであって、ｎ角形（ｎは、３以上の正の整数）の断面を有する隔壁を含んでもよい。
前記隔壁２５２は透明な材質で形成することができる。この場合、隔壁２５２は、フォトレジスト（ｐｈｏｔｏ ｒｅｓｉｓｔ）、光硬化性ポリマー及びポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）のうちいずれか一つで形成できるが、これに限定されることはない。
また、隔壁２５２は、各液晶セル２５１のように能動的に光を通過させたり光を遮断したりすることができない。すなわち、隔壁２５２が透明な物質で形成される場合、光を通過させるだけであり、光を遮断することはできない。また、隔壁２５２が光を吸収する物質または光を散乱させる物質を含む場合、光を散乱または遮断するだけであり、光を通過させることはできない。本発明の各実施例では、隔壁２５２とカラムスペーサー２６０は同一の材質の透明物質からなる。また、このようなカラムスペーサー２６０は、第１及び第２の基板２１０、２２０と平行な断面が円形を有する柱形態に形成することができる。
前記隔壁２５２は、図面には上部と下部の幅が同一なものと図示したが、これに限定されることはない。例えば、隔壁２５２が前記第２の配向膜２５４と接する第１の幅は、前記隔壁が前記第１の電極２３０と接する第２の幅より大きく設計されてもよい、その一方、隔壁２５２が前記第２の配向膜２５４と接する第１の幅は、前記隔壁が前記第１の電極２３０と接する第２の幅より小さく設計されてもよい。
ここで、光制御装置の隔壁２５２がストライプ形状のように開放された構造からなる場合、液晶層２５０が固定されていないので、大面積にわたって重力によって液晶層２５０が一側に偏ることによる不良が発生し得る。したがって、前記隔壁２５２は、ハニカム形状などのように閉鎖された構造からなる方が、重力による不良などの問題を改善するにおいてより好ましい。このとき、ハニカム形状の隔壁の場合、隔壁が占める面積による遮光率の損失が発生し得るが、これを防止するために隔壁の間隔を広げる場合、第１の基板２１０と第２の基板２２０とのギャップ維持が不利になるトレードオフ（Ｔｒａｄｅ ｏｆｆ）の関係に置かれる。
したがって、上述した問題を改善するための本発明に係る光制御装置２００の隔壁構造は、ハニカム構造の隔壁２５２とカラムスペーサー２６０の構造とを同時に有するハイブリッドタイプで設けられる。ハニカム構造の各隔壁２５２は、液晶層２５０を各隔壁の間に孤立させ、重力によって液晶層２５０が一側に偏ることによる不良を防止することができる。また、ハニカム構造の各隔壁２５２の間に設けられた各カラムスペーサー２６０は、ハニカム構造の各隔壁２５２の間の間隔が遠くなることによって発生し得る第１の基板２１０と第２の基板２２０との間のギャップ維持問題及びラミネーティング工程不良を防止することができる。ここで、ラミネーティング工程不良とは、光制御装置２００の第１の基板２１０と第２の基板２２０とが接着されてしまう工程上の不良を意味する。
このようなハニカム構造の隔壁２５２及びカラムスペーサー２６０が設けられた本発明に係る光制御装置２００の場合、それぞれの構造が占める各面積により、前記隔壁２５２及びカラムスペーサー２６０が備えられていない光制御装置に比べて、必然的に遮光透過率が増加するようになる。遮光透過率が増加すれば光制御装置２００の遮光モードでの遮光率が低下し得るので、遮光透過率を最小に設計することが好ましい。例えば、ハニカム構造の隔壁２５２及びカラムスペーサー２６０が備えられていない光制御装置に比べて遮光透過率が０．７％を超えないようにハニカム構造の隔壁２５２及びカラムスペーサー２６０の面積が設計されなければならない。
図８は、上述した諸問題を改善しながら遮光透過率を満足できる最適の条件を算出するための隔壁及びカラムスペーサーと関連する各数値を示した。
図８に示したように、線幅Ｗとは、本発明に係るハニカム構造からなる一つの隔壁２５２と、前記一つの隔壁２５２と当接する他の一つのハニカム構造の隔壁２５２とを合わせた厚さを意味する。このような線幅Ｗの面積が増加するほど遮光率が低下し得るので、ハニカム構造の隔壁２５２の線幅は１０μｍ〜５０μｍの範囲を有することができる。
このとき、ハニカム構造の隔壁２５２及びカラムスペーサー２６０のそれぞれの厚さが厚くなるほど遮光率が低下し、光制御装置の効率が低下するようになる。したがって、本発明では、ハニカム構造の隔壁２５２とカラムスペーサー２６０の厚さを同一に設定したが、これに限定されることはない。
Ｃ／Ｓ間隔とは、ハニカム構造の各隔壁２５２の間に設けられた各カラムスペーサー２６０の間の最短距離を意味する。前記各カラムスペーサー２６０は、一定の間隔を有するように予め設計され、このような各カラムスペーサー２６０の間の間隔が遠くなるほど第１の基板２１０と第２の基板２２０との間のギャップ維持に不利であり、ラミネーティング工程上の問題が発生し得る。また、各カラムスペーサー２６０の間の間隔が過度に近くなればカラムスペーサー２６０の全体個数が増加するようになり、遮光率が減少するようになる。したがって、本発明に係る光制御装置２００は、カラムスペーサー２６０の間隔を１００μｍ〜５００μｍの範囲で有することができる。
Ｃ／Ｓ個数とは、ハニカム構造の各隔壁２５２の間に設けられた各カラムスペーサー２６０の総数をいう。Ｃ／Ｓ個数が増加するほど、カラムスペーサー２６０が全体の面積に対して占める面積が広くなり、遮光率の損失が発生し得る。
Ｈ／Ｃ間隔とは、一つのハニカム構造の隔壁２５２の一側辺から向かい合う他側辺までの距離を意味する。各液晶層を固定させるハニカム構造の隔壁２５２のＨ／Ｃ間隔がラミネーティング不良を起こさないと共に最大の広さを有するとき、隔壁の面積による遮光率の損失を最小化することができる。
面積比Ｂとは、全体の液晶層が占めることができる面積に対してハニカム構造の隔壁２５２とカラムスペーサー２６０とを合わせた面積の比率を意味する。遮光透過率０．７％増加を満足するために、本発明に係る光制御装置２００の場合、面積比Ｂは１％〜２％の値を有することができる。
このように、本発明に係る光制御装置２００は、面積比の調節を通じて遮光透過率を制御することができ、面積比を固定変数に設定した場合、ハニカム構造の隔壁２５２の線幅Ｗ及び間隔、カラムスペーサー２６０の間隔及び個数を設計することができる。したがって、本発明に係る光制御装置２００は、遮光透過率を従来の光制御装置の水準に維持しながら、従来の光制御装置の問題である重力による不良、ラミネーティング工程不良及び第１の基板２１０と第２の基板２２０との間のギャップ維持などの諸問題を改善することができる。
図９は、ハニカム構造の隔壁２５２の各辺が集まる接点で残膜が発生する現象を示す図で、図１０は、本発明の第２の実施例に係る光制御装置を示す図である。
図９から分かるように、一般的なハニカム構造は、上述した線幅Ｗを有しており、各ハニカム構造の隔壁２５２の接点部分で三つの辺が出会うことによって線幅Ｗが増加するようになる。これにより、各接点部位が残膜を形成し、視認性の増加によって表示不良をもたらし得ると共に、遮光率の低下及び光漏れなどの不良が発生し得る。
図１０を参照すれば、本発明の第２の実施例に係る光制御装置２００のハニカム構造の隔壁２５２は、三つの辺が出会う部分に接点がない。このような構造は、出会う各辺のうち少なくともいずれか一つの辺が接点と切れた形態であるので、接点付近の線幅Ｗを節減させることができ、前記のような問題を防止することができる。
図１１は、本発明に係る光制御装置２００の第３の実施例を示す図である。本発明に係る光制御装置２００の第３の実施例は、前記第２の実施例と同様に、線幅Ｗの増加による視認性不良を防止するために、ハニカム構造の隔壁２５２の六角形構造をなす全ての辺が隣接した接点と出会わない構造をなしている。ハニカム構造の隔壁２５２の六角形構造をなす全ての辺が出会わない構造の場合、接点の線幅Ｗを節減させることができ、第２の実施例と同様に、上述した問題を防止することができる。このとき、隔壁の構造がｎ個の辺を有する多角形の断面形状を有する場合、ｎ個の全ての辺が隣接した接点と出会わない構造で設けることができる。
図１２は、カラムスペーサーがハニカム構造の隔壁から所定の間隔より隣接して配置された場合、残膜が発生することを示す図である。図１３は、本発明に係る光制御装置２００の第４の実施例を説明するための図である。
図１２から分かるように、ハニカム構造の隔壁２５２の一側辺にカラムスペーサー２６０が重なったり近接した距離で形成されたりしたとき、隔壁２５２の一側辺と近接した距離のカラムスペーサー２６０とを連結する残膜が形成され、視認性の増加によって表示不良をもたらし得ると共に、遮光率の低下及び光漏れなどの不良が発生し得る。
したがって、これを防止するために、図１３に示したように、ハニカム構造の隔壁２５２とカラムスペーサー２６０とが重なる部分を除去し、ハニカム構造の隔壁２５２の全ての辺からカラムスペーサー２６０への距離が同一になるようにＣ／Ｓ間隔を調節する。この場合、ハニカム構造の隔壁２５２の一側辺からカラムスペーサー２６０が一定の距離を維持するので、上述した視認性不良などを防止することができる。
図１４は、本発明の実施例に係る光制御装置の製造方法を示すフローチャートである。図１５Ａ〜図１５Ｅは、本発明の実施例に係る光制御装置の製造方法を説明するための断面図である。以下では、図１４及び図１５Ａ〜図１５Ｅを参照しながら本発明の実施例に係る光制御装置の製造方法を詳細に説明する。
第一に、図１５Ａに示したように、第２の基板２２０と向かい合う第１の基板２１０の一面上に第１の電極２３０を形成し、第１の基板２１０と向かい合う第２の基板２２０の一面上に第２の電極２４０を形成する。
第１及び第２の基板２１０、２２０のそれぞれは、ガラス基板（ｇｌａｓｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）またはプラスチックフィルム（ｐｌａｓｔｉｃ ｆｉｌｍ）であり得る。第１及び第２の基板２１０、２２０のそれぞれがプラスチックフィルムである場合、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）またはＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などのセルロース樹脂（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｒｅｓｉｎ）、ノルボルネン誘導体（Ｎｏｒｂｏｒｎｅｎｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ）などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＣＯＣ（ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））などのアクリル樹脂（ａｃｒｙｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）、ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）またはＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）などのポリオレフィン（ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ）、ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ＰＥＳ（ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などのポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）、またはフッ素樹脂（ｆｌｕｏｒｉｄｅ ｒｅｓｉｎ）などを含むシートまたはフィルムであり得るが、これに限定されることはない。
第１及び第２の電極２３０、２４０のそれぞれは、銀酸化物（例；ＡｇＯ、Ａｇ２ＯまたはＡｇ２Ｏ３）、アルミニウム酸化物（例；Ａｌ２Ｏ３）、タングステン酸化物（例；ＷＯ２、ＷＯ３またはＷ２Ｏ３）、マグネシウム酸化物（例；ＭｇＯ）、モリブデン酸化物（例；ＭｏＯ３）、亜鉛酸化物（例；ＺｎＯ）、スズ酸化物（例；ＳｎＯ２）、インジウム酸化物（例；Ｉｎ２Ｏ３）、クロム酸化物（例；ＣｒＯ３またはＣｒ２Ｏ３）、アンチモン酸化物（例；Ｓｂ２Ｏ３またはＳｂ２Ｏ５）、チタン酸化物（例；ＴｉＯ２）、ニッケル酸化物（例；ＮｉＯ）、銅酸化物（例；ＣｕＯまたはＣｕ２Ｏ）、バナジウム酸化物（例；Ｖ２Ｏ３またはＶ２Ｏ５）、コバルト酸化物（例；ＣｏＯ）、鉄酸化物（例；Ｆｅ２Ｏ３またはＦｅ３Ｏ４）、ニオブ酸化物（例；Ｎｂ２Ｏ５）、インジウムスズ酸化物（例；Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（例；Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、ＩＺＯ）、アルミニウムがドーピングされた亜鉛酸化物（例；Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｄｏｐｅｄ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、ＺＡＯ）、アルミニウムがドーピングされたスズ酸化物（例；Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＴＡＯ）またはアンチモンスズ酸化物（例；Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＡＴＯ）であり得るが、これに限定されることはない。（図１４のＳ１０１）
第二に、図１５Ｂに示したように、第２の基板２２０と向かい合う第１の電極２３０の一面上にハニカム構造の隔壁２５２と各カラムスペーサー２６０を同時に形成する。ハニカム構造の隔壁２５２及び各カラムスペーサー２６０は、インプリンティング（ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）方式またはフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）方式で形成することができる。
ハニカム構造の隔壁２５２及び各カラムスペーサー２６０がインプリンティング方式で形成される場合、形成する物質を第２の基板２２０と向かい合う第１の電極２３０の一面上に塗布した後、シリコーン、石英または高分子物質からなるモールド（ｍｏｌｄ）で加圧することによってハニカム構造の隔壁２５２及び各カラムスペーサー２６０を形成することができる。
ハニカム構造の隔壁２５２及び各カラムスペーサー２６０がフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）方式で形成される場合、形成する物質を第２の基板２２０と向かい合う第１の電極２３０の一面上に塗布した後、フォト工程を用いて露光することによって、ハニカム構造の隔壁２５２及び各カラムスペーサー２６０を形成することができる。（図１４のＳ１０２）
第三に、図１５Ｃに示したように、第２の基板２２０と向かい合う第１の電極２３０の一面、ハニカム構造の隔壁２５２及びカラムスペーサー２６０上に第１の配向膜２５３を形成する。また、第１の基板２１０と向かい合う第２の電極２４０の一面上に第２の配向膜２５４を形成する。第１及び第２の配向膜２５３、２５４は、第１及び第２の電極２３０、２４０に電圧が印加されない場合、各液晶及び各二色性染料の長軸方向を垂直方向（Ｚ軸方向）に配列するための各垂直配向膜であり得る。（図１４のＳ１０３）
第四に、図１５Ｄに示したように、各隔壁２５２によって区画された各領域に液晶物質を充填することによって液晶層を形成する。各隔壁２５２によって区画された各領域に液晶物質を充填する工程はインクジェット方式で行うことができ、液晶物質は、各液晶２５１ａ、各二色性染料２５１ｂ、及び各イオン物質２５１ｃを含むことができる。
第五に、図１５Ｅに示したように、第１の配向膜２５３と第２の配向膜２５４とを接着することによって、第１の基板２１０と第２の基板２２０とを合着する。第１の配向膜２５３と第２の配向膜２５４は各接着膜２５５を用いて接着することができる。各接着膜２５５は、ハニカム構造の隔壁２５２及び各カラムスペーサー２６０上に配置された第１の配向膜２５３上に配置することができ、第１の配向膜２５３と第２の配向膜２５４とを接着する。または、各接着膜２５５は、第１の基板２１０と向かい合う第２の電極２４０の一面上に配置することができ、この場合、接着膜２５５は、各隔壁２５２のみならず、液晶層上に配置することもできる。図１５Ｅでは、カラムスペーサー２６０上で第１の配向膜２５３と第２の配向膜２５４とが互いに離れていることに示したが、第１の配向膜２５３と第２の配向膜２５４とは互いに接触し得る。
また、第２の配向膜２５４は接着物質を含むことができ、この場合、第２の配向膜２５４は、各接着膜２５５がなくても第１の配向膜２５３と接着し得るので、各接着膜２５５は省略可能である。第２の配向膜２５４に含まれた接着物質は、シランカップリング剤（ｓｉｌａｎｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ）であり得る。
図１６は、本発明の実施例に係る光制御装置のまた他の製造方法を示すフローチャートである。図１７Ａ〜図１７Ｅは、本発明の実施例に係る光制御装置のまた他の製造方法を説明するための断面図である。以下では、図１６及び図１７Ａ〜図１７Ｅを参照しながら本発明の実施例に係る光制御装置の製造方法を詳細に説明する。
図１６に示したＳ２０１段階は、図１４及び図１５Ａとを参照しながら説明したＳ１０１段階と実質的に同一である。よって、図１６及び図１７Ａに示した光制御装置の製造方法のＳ２０１段階に対する詳細な説明は省略する。
図１７Ａにおいて、基板２１０、２２０及び電極２３０、２４０を形成した後、第二に、図１７Ｂに示したように、第２の基板２２０と向かい合う第１の電極２３０の一面上に各カラムスペーサー２６０を形成する。各カラムスペーサー２６０は、インプリンティング（ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）方式またはフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）方式で形成することができる。（図１６のＳ２０２）
第三に、図１７Ｃに示したように、第２の基板２２０と向かい合う第１の電極２３０の一面及びカラムスペーサー２６０上に第１の配向膜２５３を形成する。また、第１の基板２１０と向かい合う第２の電極２４０の一面上に第２の配向膜２５４を形成する。第１及び第２の配向膜２５３、２５４は、第１及び第２の電極２３０、２４０に電圧が印加されない場合、各液晶及び各二色性染料の長軸方向を垂直方向（Ｚ軸方向）に配列するための各垂直配向膜であり得る。（図１６のＳ２０３）
第四に、図１７Ｄに示したように、各カラムスペーサー２６０によって区画された各領域に液晶物質を充填することによって液晶層を形成し、第２の基板２２０を上部に配置する。各隔壁２５２によって区画された各領域に液晶物質を充填する工程はインクジェット方式で行うことができる。
液晶物質は、各液晶２５１ａ、各二色性染料２５１ｂ、各イオン物質２５１ｃ、光硬化性モノマー２５１ｄ及び光開始剤（Ｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒ）を含む。各二色性染料２５１ｂは、ＵＶが照射される場合にＵＶを吸収するので、モノマー２５１ｄの一部がポリマーに硬化されないこともある。各二色性染料２５１ｂの量が増加するほど、各二色性染料２５１ｂのＵＶ吸収で液晶層に残存するモノマー２５１ｄの量が増加するようになる。これにより、透過モードでの液晶層の透過率が低くなるという問題が発生し得る。よって、各二色性染料２５１ｂは、液晶物質に５ｗｔ％以下で含ませることができる。（図１６のＳ２０４）
第五に、図１７Ｅに示したように、開口部Ｏ及び遮断部Ｂを含むマスクを第２の基板２２０の上部に配置し、ＵＶ光の照射によって液晶物質の各光硬化性モノマー２５１ｄを硬化させることによって各ハニカム構造の隔壁２５２を形成し、第１の基板と第２の基板とを合着させる。具体的には、マスクの開口部Ｏを介してＵＶ光が照射される領域にある各光硬化性モノマー２５１ｄは硬化され、ＵＶ光が照射されない領域にある各光硬化性モノマー２５１ｄは、モノマー２５１ｄの濃度が高い場所に移動するようになる。よって、液晶物質の光硬化時、各モノマー２５１ｄは、ＵＶ光が照射されるマスクの開口部Ｏに対応する領域に集まり、ポリマーウォール（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｗａｌｌ）を形成し、これによってハニカム構造の各隔壁２５２が形成される。（図１６のＳ２０５）
図１８は、本発明の一例に係るポリマーウォールの製造方法を用いて隔壁を形成した状態を概略的に示す図である。
図１８から分かるように、本製造方法によって形成された隔壁２５２は、ＵＶ光が直接照射された第２の配向膜２５４と接する上部幅Ｗ１が、第１の配向膜２５３と接する下部幅Ｗ２より広い形態を有する。これは、ＵＶ光が直接照射される上部Ｗ１側に各光硬化性モノマー２５１ｄがより多く集まるようになり、広い範囲で硬化が起こるためである。前記ポリマーウォールの製造方法に係る光制御装置の場合、次のような利点がある。
第一に、既存のフィルムマスクによる露光工程の場合、１５μｍ以下の幅を有する隔壁２５２を形成しにくいので遮光率の制御に制限が伴うが、ポリマーウォールの製造方法を用いれば隔壁２５２の幅を約１０μｍ程度で形成可能であるので、遮光率に優れた光制御装置を得ることができる。この場合、カラムスペーサー２６０は、隔壁２５２と同一の幅を有するように形成できるが、これに限定されることはない。
第二に、隔壁２５２とカラムスペーサー２６０を同時に形成するフォト工程の場合、上述したように、残膜による視認性不良がもたらされ得る一方、ポリマーウォール製造方法を用いればカラムスペーサー２６０及び隔壁２５２の形成順序が同一でないので、残膜の形成による視認性不良を防止することができる。さらに、接着膜を別途に必要としない工程上の利点も有する。
以上で説明した本発明は、上述した実施例及び添付の図面に限定されるものではなく、本発明の技術的事項から逸脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であることが本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者にとって明白であろう。そのため、本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲によって示されるものであって、特許請求の範囲の意味及び範囲、そして、その等価概念から導出される全ての変更または変形した形態が本発明の範囲に含まれると解釈しなければならない。
１００ 透明表示パネル
３００ 接着層
１１１ 下部基板
１１２ 上部基板
１２０ ゲート駆動部
１３０ ソースドライブＩＣ
１４０ 軟性フィルム
１５０ 回路ボード
１６０ タイミング制御部
２００ 光制御装置
２１０ 第１の基板
２２０ 第２の基板
２３０ 第１の電極
２４０ 第２の電極
２５０ 液晶層
２５１ 液晶セル
２５２ 隔壁
２５３ 第１の配向膜
２５４ 第２の配向膜
２５５ 接着膜
２６０ カラムスペーサー
３００ 接着層
１１１ 下部基板
１１２ 上部基板
１２０ ゲート駆動部
１３０ ソースドライブＩＣ
１４０ 軟性フィルム
１５０ 回路ボード
１６０ タイミング制御部
２００ 光制御装置
２１０ 第１の基板
２２０ 第２の基板
２３０ 第１の電極
２４０ 第２の電極
２５０ 液晶層
２５１ 液晶セル
２５２ 隔壁
２５３ 第１の配向膜
２５４ 第２の配向膜
２５５ 接着膜
２６０ カラムスペーサー
Claims (23)
- 第１の基板；
前記第１の基板と向かい合う第２の基板；
前記第２の基板と向かい合う前記第１の基板の一面上に配置された第１の電極；
前記第１の基板と向かい合う前記第２の基板の一面上に配置された第２の電極；
前記第１の電極と前記第２の電極とを区画するために、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される隔壁；
前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離を維持するために前記第１の電極と前記第２の電極との間で前記隔壁から区画されて分割される空間に配置される複数のカラムスペーサー；及び
前記隔壁及び前記複数のカラムスペーサーによって区画される部分に配置される液晶；
を含む、光制御装置。 - 前記複数のカラムスペーサーは、前記第１の基板及び前記第２の基板の表面と平行な面が円形を有する円柱形態であり、互いに分離されている、請求項１に記載の光制御装置。
- 前記隔壁は規則的な多角形の形態を有する、請求項１に記載の光制御装置。
- 前記隔壁の規則的な多角形の形態は六角形である、請求項３に記載の光制御装置。
- 前記隔壁はハニカム形態である、請求項４に記載の光制御装置。
- 前記少なくとも一つの隔壁は、他の一つの隔壁から分離された、請求項４に記載の光制御装置。
- 前記それぞれのカラムスペーサーは前記隔壁から所定の間隔だけ離れた、請求項１に記載の光制御装置。
- 前記複数のカラムスペーサーは所定の間隔だけ離れた、請求項１に記載の光制御装置。
- 前記それぞれの隔壁に隣接した各カラムスペーサーは、
前記隔壁から離れた距離が同一である、請求項１に記載の光制御装置。 - 前記第１の電極の一面及び前記隔壁上に配置される第１の配向膜；及び
前記第１の基板と向かい合う前記第２の電極の一面上に配置される第２の配向膜；
をさらに備えており、
前記第１の配向膜と前記第２の配向膜は前記隔壁上で互いに接着する、請求項１に記載の光制御装置。 - 前記隔壁が前記第２の配向膜と接する第１の幅は、
前記隔壁が前記第１の電極と接する第２の幅より大きい、請求項１に記載の光制御装置。 - 前記隔壁で区画された空間に二色性染料をさらに含む、請求項１に記載の光制御装置。
- 前記第１の電極及び前記第２の電極の間またはポリマーネットワークへの電圧の印加に応じて前記各液晶及び前記各二色性染料を移動させるイオン物質をさらに含む、請求項１２に記載の光制御装置。
- 光硬化性モノマーをさらに含む、請求項１３に記載の光制御装置。
- 第１の基板の一面上に第１の電極を形成する段階；
第２の基板の一面上に第２の電極を形成する段階；
前記第１の電極と前記第２の電極との間に複数の隔壁を形成する段階；
前記第１の電極と前記第２の電極との距離を維持するために前記第１の電極と前記第２の電極及び各隔壁の間に複数のカラムスペーサーを形成する段階；及び
前記隔壁及び前記複数のカラムスペーサーで区画される空間に液晶を注入する段階；
を含む、光制御装置の製造方法。 - 前記第１の基板及び前記第２の基板の表面と平行な面が円形を有する円柱形態であり、互いに分離されている複数のカラムスペーサーを形成する段階をさらに含む、請求項１５に記載の光制御装置の製造方法。
- 前記隔壁をハニカム形態で形成する段階をさらに含む、請求項１５に記載の光制御装置の製造方法。
- 前記各隔壁のうち少なくともいずれか一つは、隣接した他の隔壁から分離された、請求項１７に記載の光制御装置の製造方法。
- 前記第１の電極の一面及び前記隔壁上に第１の配向膜を形成し、前記第１の基板と向かい合う前記第２の電極の一面上に第２の配向膜を形成し、前記第２の配向膜は、前記隔壁上で前記第１の配向膜と接着する段階をさらに含む、請求項１５に記載の光制御装置の製造方法。
- 前記液晶に二色性染料を追加する段階をさらに含む、請求項１５に記載の光制御装置の製造方法。
- 前記第１の電極及び前記第２の電極の間またはポリマーネットワークへの電圧の印加に応じて前記各液晶及び前記各二色性染料を移動させるイオン物質を追加する段階をさらに含む、請求項２０に記載の光制御装置の製造方法。
- 第１の基板の一面上に第１の電極を形成する段階；
第２の基板の一面上に第２の電極を形成する段階；
前記第１の電極上に前記第１の電極と前記第２の電極との距離を維持するための複数のカラムスペーサーを形成する段階；
前記第１の基板と前記第２の基板との間に光硬化性モノマーを充填する段階；及び
複数の隔壁を形成するための所定の領域に光を照射し、光硬化性モノマーを硬化させることによって複数の隔壁を形成する段階；
を含む、光制御装置の製造方法。 - 入射される光を透過させる各透過領域及び光を発する各発光領域を含む透明表示パネル；及び
前記透明表示パネルの一面に配置される光制御装置；
を備えており、
前記光制御装置は、
互いに向かい合う第１の基板と第２の基板；
前記第２の基板と向かい合う前記第１の基板の一面上に配置された第１の電極；
前記第１の基板と向かい合う前記第２の基板の一面上に配置された第２の電極；
前記第１の電極と前記第２の電極とを区画するために、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される隔壁；及び
前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離を維持するために前記隔壁から区画されて分割される空間に配置される複数のカラムスペーサー；及び、
前記隔壁及び前記複数のカラムスペーサーによって区画される部分に配置される液晶；
を含む、透明表示装置。
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