KR100868112B1 - 액정 디스플레이 디바이스 및 이를 포함하는 디스플레이장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자신의 섹션(20)에 기계적 압력 P를 인가함으로써 소거될 수 있는 바이스테이블 액정 디스플레이 디바이스에 관한 것이다. 인가된 압력은 액정 물질(5)이 확장 챔버(22) 내부로 흐르게 한다. 이러한 액정 물질의 흐름에 의해서 디스플레이는 비반사성 상태에서 반사성 상태로 전이되며 이로써 높은 소거 전압이 필요하지 않게 된다.

Description

액정 디스플레이 디바이스 및 이를 포함하는 디스플레이 장치{ERASABLE BISTABLE DISPLAY}
본 발명은 제 1 광학 모드 및 제 2 광학 모드 간에서 스위칭가능한 액정 디스플레이 디바이스에 관한 것이며, 이 액정 디스플레이 디바이스는 제 1 섹션(a first section)과 이 제 1 섹션에 압력을 인가함으로써 소거가능하게 되는 디스플레이 스크린의 적어도 일부를 갖는다.
바이스테이블 액정 디스플레이 디바이스(a bistable liquid crystal display device)는 JP-2000127683에 개시되어 있다. 이 디스플레이 디바이스는 전자 화이트보드(an electronic whiteboard)에서 사용된다. 화이트보드는 그 위에 정보를 기록하기 위해서 회의 시간에 사용된다. 이후에 이 정보는 스캐닝되어 인쇄될 수 있다. PSCT(polymer stabilized cholesteric texture) 타입의 액정 디스플레이는 그 위에 정보를 기록하기 위해 사용되는 화이트보드의 섹션을 위해서 사용된다. PSCT 타입 디스플레이는 반사 모드와 투과 모드 간에서 스위칭가능하다. JP-2000127683은 이러한 디스플레이 디바이스 상에 디스플레이된 정보가 가령 펜에 의 해 외부적으로 기계적 압력을 가함으로써 소거될 수 있음을 개시하고 있다. 기계적 압력으로 인해서 액정 유체 내에서 전이가 유도되며 이로써 투과성 상태(모드)가 반사성 상태(모드)로 국부적으로 변하게 된다. 이러한 현상은 디바이스 상에 디스플레이된 정보를 소거하는 데 사용된다. 압력이 국부적으로 인가되기 때문에, 소거 현상 또한 국부적으로 발생하며 이로써 디스플레이의 오직 작은 부분만이 소거된다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 디바이스 상에 디스플레이된 정보를 기계적 압력에 의해서 보다 큰 구역 또는 심지어 전체 디스플레이 구역에 걸쳐서 소거할 수 있는 디스플레이 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스에는 인가된 압력에 의해서 생성되어 확장 챔버 내부로 유입되는 유체의 과잉량을 저장하기 위한 확장 챔버가 제공되며, 이러한 유체 흐름은 제 1 섹션과 확장 챔버 간에 위치한 디스플레이 디바이스의 제 2 섹션 내에서 디스플레이 디바이스 상에 디스플레이된 정보를 소거한다. 액정 물질의 흐름이 발생할 수 있도록 디스플레이 디바이스를 만든다면, 이러한 흐름은 유리하게는 전체 디스플레이 구역을 소거하는 데 사용될 수 있다. 확장 챔버가 존재할 경우 압력을 받는 지점에서 확장 챔버로의 액정 물질이 흐르게 되며 전단력(a shear force)이 액정에 작용할 것이다. 액정 물질은 유체 흐름이 발생하는 디스플레이의 전체 구역에 걸쳐서 평면 (반사성) 상태로 변하게 되는데 즉 투과 모드에서 반사 모드로의 상태 전이가 발생하게 되며 이로써 디스플레이된 정보는 소거된다. 결론적으로, 어떠한 높은 전기 소거 전압도 필요하지 않게 된다.
본 발명의 이러한 측면 및 다른 측면은 독립항에서 규정된다.
본 발명의 유리한 실시예들은 종속항에서 규정된다.
본 발명의 이들 측면 및 다른 측면은 이제 이후에 기술될 실시예를 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
도면은 실제 축척대로 도시되지 않았다. 일반적으로, 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호에 의해서 표시된다.
도 1a 및 도 1b는 각기 투과성 상태와 반사성 상태 간에서 스위칭가능한 바이스테이블 액정 디스플레이 디바이스의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 실시예의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 도면.
도 1a 및 도 1b는 바이스테이블 액정 디스플레이 디바이스의 단면도이다. 이 디바이스는 그들 사이에 CTLC(a cholesteric texture liquid crystal) 물질(5)이 배치된 두 개의 기판 플레이트(1,3)를 포함한다. 이 기판 플레이트(1,3)의 내부 표면(7,9)에는 두 개의 전극 세트를 형성하는 투명한 전기 도전성 물질이 제공 된다. 이 디바이스는 두 개의 기판 플레이트를 양호하게 규정된 거리로 서로 떨어지게 유지하기 위해서 간격 소자 즉 스페이서(11)를 더 포함한다. CTLC 물질(5)은 전극(7,9) 상에 전압을 인가함으로써 도 1a에 도시된 투과성 상태와 도 1b에 도시된 반사성 상태 간에서 스위칭될 수 있다. CLTC 물질을 기반으로 하는 디스플레이 디바이스는 통상적으로 적어도 30 볼트인 상대적으로 높은 스위칭 전압을 필요로 하며 이로써 상대적으로 고비용의 구동 집적 회로를 필요로 한다. 또한, 낮은 (배터리) 전압이 이러한 높은 전압 레벨로 변하게 될 때에는 에너지가 손실되게 마련이다.
도 2는 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스의 실시예의 단면도이다. 이 디바이스는 정보가 그 상에 디스플레이될 수 있는 제 2 섹션(24), 그 상에 기계적 압력 P이 인가될 수 있는 제 1 섹션(20) 및 확장 챔버(22)를 포함한다. CLTC 물질(5)은 두 개의 기판 플레이트(1,3) 간에 배치된다. 이 디바이스는 통상적으로 5 마이크론 크기인 양호하게 규정된 거리로 두 개의 기판 플레이트를 떨어지게 유지시키는 간격 소자(11)를 더 포함한다. 이 디스플레이 디바이스는 소정 전압을 인가함으로써 반사성 상태에서 투과성 상태로 스위칭될 수 있다. 이러한 방식으로, 액정 물질은 평면 상태에서 이른바 포컬 코닉 상태(a focal conic state)로 변하게 된다. 보다 높은 전압을 인가함으로써 디스플레이는 비반사성 상태에서 반사성 상태로 변할 수 있다. 이는 포컬 코닉 상태(비반사성 상태)가 이른바 호메오트로픽 상태(a homeotropic state)로 변하며 이후에 전압이 제거되면 평면 반사성 상태로 복귀하기 때문이다. 통상적으로 디스플레이 구동을 위해서 단순한 전 압이 아닌 소정의 펄스 시퀀스가 사용된다. 이는 구동 속도 증가 및 디스플레이 물질 품질 저하 방지와 같은 장점을 갖는다. 통상적인 디바이스는 10 볼트 이상의 전압에서 반사성 상태에서 비반사성 상태로 구동되며 약 34 볼트 이상의 전압에서 비반사성 상태로부터 반사성 상태로 구동될 수 있다. 이러한 전압은 상대적으로 높은 전압이며 셀 갭(cell gap)을 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 그러나, 셀 갭이 감소하게 되면 반사성 상태의 반사도가 감소된다. 이는 디스플레이 성능, 즉 디스플레이의 휘도 및 콘트라스트를 감소시킨다.
전단력이 액정에 작용하게 되면 비반사성 상태에서 반사성 상태로의 전이가 발생함을 본 출원의 발명자들은 깨달았다. 액정 유체의 흐름을 발생시키는 전단력은 디스플레이에 대해 작용하는 기계적 압력 P에 의해서 유도된다. 이러한 압력 인가 방법의 장점은 디스플레이를 소거하기 위해서 어떠한 높은 전기 전압도 필요하지 않다는 것이다.
강성 기판을 갖는 디스플레이 디바이스의 경우 이 디바이스 상에 큰 압력이 인가되어야 하기 때문에 바람직하게는 디스플레이의 적어도 일부에 대해서는 가령 두께 200 마이크론 미만의 플라스틱 기판과 같은 유연성 기판이 사용된다. 기판의 유연성은 만곡 반경(bending radius)에 의해서 가장 잘 표현될 수 있는데, 이 만곡 반경은 사용된 기판 물질의 탄성 계수(Young modulus)와 기판 두께의 함수이다. 이 기판은 이 만곡 반경까지 탄성적으로 구부러질 수 있다. 100 ㎝ 또는 이보다 작은 만곡 반경을 갖는 기판이 바람직하다.
제 1 섹션(20) 및 팽창 챔버(22)의 유연성 및 이로 인한 액정 유체 흐름의 발생 정도는 제 2 섹션(24) 내에 사용된 간격 소자의 밀도에 비교하여 보다 작은 밀도를 갖는 간격 소자(11)를 제 1 섹션 및 팽창 챔버 부분에서 사용함으로써 개선될 수 있다. 이는 디스플레이 섹션(24)의 강도를 증가시키며 이로써 소거 효과를 증가시키는데 그 이유는 확장 챔버(22)로 향한 유체 흐름이 향상되기 때문이다. 이 디스플레이 섹션(24) 내의 간격 소자는 바람직하게는 기판(1,3)에 고정되는데 이렇게 함으로써 간격 소자의 변위를 방지할 수 있으며 이로써 기판(1,3) 간의 일정한 거리를 보장할 수 있다. 이러한 간격 소자는 리소그래피 프로세스에 의해서 생성될 수 있다. 추가적인 방법은 디스플레이 구역(24) 내에 리브형 간격 소자(rib-like spacer)를 사용하는 것이다. 이는 압력 인가 부분(20)에서 확장 챔버(22)로의 유체 흐름을 증진시키는 장점을 갖는다.
CTLC 디스플레이는 이 디스플레이가 스위칭될 수 있는 텍스처(texture)의 안정화 타입들 즉 폴리머 안정화 타입(PSCT) 또는 표면 안정화 타입(SSCT)으로 발생할 수 있다. 이러한 액정의 안정화 타입은 소거 효과에 있어서 중요한 역할을 한다. 폴리머 안정화된 CTLC(PSCT 타입)의 경우 폴리머 망(network)은 액정 유체의 자유로운 흐름을 방해한다. 그러므로, 표면 안정화된 CTLC(SSCT 타입)가 바람직하다.
이 소거 효과가 증명된 디스플레이의 실례는 1.6 GPa의 탄성 계수 및 200 마이크론의 두께를 갖는 두 개의 플라스틱 기판들 간에 분포된, 100/㎟ 의 밀도를 갖는 5 마이크론 구형 간격 소자들을 갖는다.
도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 장치를 도시하며, 이 장치는 본 발명에 따른 디스플레이 디바이스와 제어 신호(32) 및 디스플레이 신호(34)를 디스플레이 디바이스에 제공하는 수단(30)을 포함한다.
요약하면, 본 발명은 기계적 압력 P를 인가함으로써 소거될 수 있는 바이스테이블 액정 디스플레이 디바이스를 포함한다. 이 압력은 액정 물질(5)이 확장 챔버(22) 내부로 흐르게 한다. 이러한 흐름은 디스플레이의 비반사성 상태를 반사성 상태로 전이시키며 이로써 높은 소거 전압을 사용할 필요가 없다.
상술된 실시예들은 본 발명을 한정하기 보다는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것이며 청구 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다. 청구 범위에서, 괄호 안의 참조 부호는 청구항을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (6)

  1. 제 1 광학 모드와 제 2 광학 모드 사이에서 스위칭가능한 액정 디스플레이 디바이스에 있어서,
    상기 액정 디스플레이 디바이스는 제 1 섹션(20) 및 상기 제 1 섹션(20)으로 압력 P를 인가함으로써 소거될 수 있는 자신의 적어도 일부분을 포함하고,
    상기 인가된 압력 P에 의해서 유발되어 그 내부로 유입되는 과잉 액정 유체(5)를 저장하는 확장 챔버(22)를 포함하되,
    상기 액정 유체(5)의 흐름에 의해서, 상기 제 1 섹션(20)과 상기 확장 챔버(22) 간에 위치한 상기 디스플레이 디바이스의 제 2 섹션(24)에서 디스플레이된 정보가 소거되는
    액정 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 모드는 투과 모드를 포함하며,
    상기 제 2 광학 모드는 반사 모드를 포함하는
    액정 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    100 ㎝ 이하의 만곡 반경을 갖는 기판 플레이트(1,3)를 포함하는
    액정 디스플레이 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 섹션(20), 상기 제 2 섹션(24) 및 상기 확장 챔버(22)는 각각의 밀도를 갖는 간격 소자들(distance element)(11)을 포함하며,
    상기 확장 챔버(22) 및/또는 상기 제 1 섹션(20) 내의 상기 간격 소자의 밀도는 상기 제 2 섹션(24) 내의 상기 간격 소자의 밀도 이하인
    액정 디스플레이 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 유체(5)는 표면 안정화된 CTLC(a surface stabilized cholesteric texture liquid crystal) 물질을 포함하는
    액정 디스플레이 디바이스.
  6. 디스플레이 장치에 있어서,
    제 1 항에 따른 디스플레이 디바이스와,
    제어 신호(32) 및 디스플레이 신호(34)를 상기 디스플레이 디바이스에 제공하는 수단(30)을 포함하는
    디스플레이 장치.
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