KR100836959B1 - 고분자 분산 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고분자 분산 액정표시장치를 개시하며, 개시된 본 발명의 고분자 분산 액정표시장치는, 소정 간격으로 대향 배치되며 각각 액정 구동전극을 구비한 상,하부기판; 상기 기판들 사이에 배치되며 액정분자들이 제1크기의 액정 방울에 둘러싸여 고분자 물질 내에 분산되어 이루어지면서 상기 액정 방울 내의 액정분자들이 수평 배향된 1차 고분자 분산 액정 필름; 상기 1차 고분자 분산 액정 필름과 상부기판 사이에 배치되며 액정분자들이 제1크기 보다 큰 제2크기의 액정 방울에 둘러싸여 고분자 물질 내에 분산되어 이루어진 2차 고분자 분산 액정 필름; 상기 하부기판의 아래에 배치된 백라이트; 및 상기 백라이트의 아래에 배치되어 상기 백라이트로부터 나온 빛을 반사시키는 반사판을 포함하며, 상기 하부기판과 백라이트 사이에는 콜레스테릭액정(Choresteric liquid crystal)층과 λ/4의 위상차판이 적층 배치된다. 본 발명에 따르면, 고분자 분산 액정 필름을 2층 구조로 가져가면서 하층 고분자 분산 액정 필름에서의 액정 방울내 액정분자들을 수평 배향시켜 전압 무가인가시의 빛의 투과가 이루어지지 못하도록 함으로써, 다크 상태에서의 화면품위를 향상시킬 수 있다.

Description

고분자 분산 액정표시장치{POLYMER DISPERSED LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1는 종래의 고분자 분산 액정표시장치를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고분자 분산 액정표시장치의 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고분자 분산 액정표시장치의 단면도.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제1실시예에 따른 고분자 분산 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제2실시예에 따른 고분자 분산 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 하부기판 22 : 제1액정 구동 전극

24 : 절연막 26 : 패턴 전극

30 : 상부기판 32 : 제2액정 구동 전극

40 : 고분자 분산 액정 필름 42 : 하층 필름

43,45 : 고분자 물질층 44 : 상층 필름

46,46a,46b : 액정 방울 48 : 액정분자

50 : λ/4 위상차판 60 : 콜레스테릭액정층

70 : 백라이트 80 : 반사판

본 발명은 고분자 분산 액정표시장치(Polymer Dispersed LCD)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다크 상태에서의 화면품위를 확보할 수 있는 고분자 분산 액정표시장치에 관한 것이다.

고분자 분산 액정표시장치는 한 쌍의 투명한 기판 사이에 액정분자들로만 구성된 통상의 액정 필름 대신에 고분자 물질 속에 네마틱(Nematic) 액정분자들이 마이크론 크기의 액정 방울(LC droplet)에 둘려싸여 분산된 형태를 취하는 고분자 분산 액정 필름이 개재되어 구성된다.

이와 같은 고분자 분자 액정표시장치는 편광판이 필요치 않으면서 유연성을 지니고 있는 바, 제조가 용이하고 휘도 특성이 우수하여 대형 표시장치 및 조광창 프로젝션 TV에 이용 가능하다.

도 1은 종래의 고분자 분산 액정표시장치를 도시한 도면으로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 하부기판(1)과 상부기판(2)은 소정거리를 두고 이격 배치되어 있으며, 상기 기판들(1, 2) 사이에는 네마틱 액정분자들(4)이 마이크론 크기의 액정 방울(6)에 둘려싸여 고분자 물질에 분사되어 이루어진 고분자 분산 액정 필름(10)이 개재되어 있다.

그리고, 광원인 백라이트(12)가 하부기판(1)의 아래에 배치되어 있으며, 상 기 백라이트(12)로부터의 빛을 반사시키는 반사판(14)이 상기 백라이트(12)의 아래에 배치되어 있다.

이와 같은 종래의 고분자 분산 액정표시장치는 다음과 같이 동작한다.

전계가 형성되기 전, 도면 좌측과 같이 액정 방울(6) 내의 액정분자들(4)은 배향막의 부재(不在)로 인해 랜덤(random)하게 배열되며, 빛은 고분자 분산 액정 필름(10)을 통과하면서 산란되고, 이에 따라, 다크(dark)의 화면을 구현한다.

전계가 형성되면, 도면 우측과 같이 액정 방울(6) 내의 액정분자들(4)은 그들의 장축이 전계(E)와 평행하도록 배열되며, 빛은 고분자 분산 액정 필름(10)을 그대로 통과하게 되고, 이에 따라, 화이트(white)의 화면을 구현한다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 고분자 분사 액정표시장치는, 전계 형성 전, 액정 방울 내에 존재하는 액정분자들의 불규칙성으로 인해 다크(dark) 상태에서의 화면품위를 확보하는데 어려움이 있다.

즉, 전계가 형성되기 전 상태에서는 액정 방울 내에 존재하는 액정분자들을 제어할 수 있는 인자(factor)가 없으므로, 액정의 다크 상태는 액정 방울 내의 액정분자들의 무질서도 및 액정과 고분자의 반사율 차에 의존하며, 이에 따라, 표시장치로서의 다크 화면 특성을 확보하기에 어려움이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 다크 상태에서의 화면품위를 확보할 수 있는 고분자 분산 액정표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 소정 간격으로 대향 배치되며, 각각 액정 구동전극을 구비한 상,하부기판; 상기 기판들 사이에 배치되며, 액정분자들이 제1크기의 액정 방울에 둘러싸여 고분자 물질 내에 분산되어 이루어지면서 상기 액정 방울 내의 액정분자들이 수평 배향된 1차 고분자 분산 액정 필름; 상기 1차 고분자 분산 액정 필름과 상부기판 사이에 배치되며, 액정분자들이 제1크기 보다 큰 제2크기의 액정 방울에 둘러싸여 고분자 물질 내에 분산되어 이루어진 2차 고분자 분산 액정 필름; 상기 하부기판의 아래에 배치된 백라이트; 및 상기 백라이트의 아래에 배치되어 상기 백라이트로부터 나온 빛을 반사시키는 반사판을 포함하는 고분자 분산 액정표시장치를 제공한다.

여기서, 상기 1차 고분자 분산 액정 필름은 제1크기의 액정 방울들의 그룹들 사이에 상기 제1크기 보다 작은 제3크기를 가지면서 액정분자들을 둘러싼 액정 방울들이 분산되어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 고분자 분산 액정표시장치는, 상기 하부기판과 백라이트 사이에 적층 배치된 콜레스테릭액정(Choresteric liquid crystal)층과 λ/4의 위상차판을 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 고분자 분산 액정 필름을 2층 구조로 가져가면서 하층 고분자 분산 액정 필름에서의 액정 방울내 액정분자들을 수평 배향시켜 전압 무가인가시의 빛의 투과가 이루어지지 못하도록 함으로써, 다크 상태에서의 화면품위를 향상시킬 수 있다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고분자 분산 액정표시장치를 도시한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

액정 구동 전극(도시안됨)을 각각 구비한 하부기판(20)과 상부기판(30)이 소정거리를 두고 이격 배치되어 있으며, 상기 기판들(20, 30) 사이에는 네마틱 액정분자들(44)이 마이크론 크기의 액정 방울(42)에 둘려싸여 고분자 물질에 분사되어 이루어진 고분자 분산 액정 필름(40)이 개재되어 있다.

아울러, 상기 하부기판(20)의 하부에는 광원인 백라이트(70)가 배치되어 있으며, 이러한 백라이트(70)의 하부면에는 상기 백라이트(70)로부터 나온 빛을 반사시켜 상부기판(30) 쪽으로 진행하도록 하는 반사판(80)이 배치되어 있다.

여기서, 상기 고분자 분산 액정 필름(40)은 다층 필름, 바람직하게, 2층 필름으로 이루어지며, 각 필름의 특징은 다음과 같다.

먼저, 하층 필름(42)은 소정 크기의 제1액정 방울(46a)을 구비하며, 특히, 상기 제1액정 방울(46a) 내의 액정분자들(48)은 종래와는 달리 수평 배향된다. 그 다음, 상층 필름(44)은 상기 제1액정 방울(46a) 보다 큰 크기의 제2액정 방울(46b)을 구비하며, 상기 제2액정 방울(46b) 내의 액정분자들은 종래와 마찬가지로 불규칙하게 배열된다.

또한, 본 발명의 고분자 분산 액정표시장치는 하부기판(20)과 백라이트(70) 사이에 콜레스테릭액정(Choresteric Liquid Crystal : 이하, CLC)층(60)과 λ/4의 위상차판(50)이 추가로 적층 배치된다. 상기 λ/4 위상차판(50)과 CLC층(6)은 보다 우수한 화면품위를 구현하기 위해 구비시킨 것으로서, 상기 λ/4 위상차판(50)은 원편광을 선편광으로 변환시키는 기능을 하며, 상기 CLC층(6)은 좌원편광 또는 우원편광 중에서 어느 하나의 빛은 투과시키되 나머지 하나의 빛은 반사판(80)을 거쳐 반대의 빛으로 전환시키는 것에 의해 투과되도록 하여 광효율을 높이는 기능을 한다.

한편, 상기 λ/4 위상차판(50) 및 CLC층(60)은 경우에 따라 구비시키지 않을 수도 있으며, 이때의 고분자 분산 액정표시장치의 구조는 도 3과 같다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 고분자 분산 액정표시장치의 동작은 다음과 같다.

전계가 형성되기 전, 도 2의 좌측과 같이, 백라이트(70)로부터 나온 빛은 그 자체로 또는 반사판(80)을 거쳐 CLC층(60)을 통과하면서 좌원편과 또는 우원편광 중에서 어느 하나의 빛으로 변환되며, 이 빛은 λ/4 위상차판(50)을 통과하면서 선편광이 되고, 이 선편광은 고분자 분산 액정 필름(40)의 하층 필름(42)을 지날 때, 제1액정 방울(46a)내 수평 배향된 액정분자들(48)에 의해 완전히 산란되며, 이에 따라, 선편광의 차단이 이루어져 양호한 다크(dark)의 화면이 구현된다.

전계가 형성되면, 도 2의 우측과 같이, 고분자 분산 액정 필름(40)의 하층 및 상층 필름(42, 44)에서의 액정 방울(46a, 46b)내 액정분자들(48)은 그들의 장축이 전계(E)와 평행하도록 배열되는 바, 상기 λ/4 위상차판(50)을 통과한 선편광은 상기 고분자 분산 액정 필름(40)의 하층 및 상층 필름(42, 44)을 모두 투과하게 되며, 이에 따라, 화이트(white)의 화면이 구현된다.

결과적으로, 본 발명의 고분자 분산 액정표시장치는 고분자 분산 액정 필름을 2층 구조로 가져가면서 하층 필름에서의 액정분자들을 수평 배향시킴으로써, 다크 상태의 표시 특성을 개선시킬 수 있으며, 이에 따라, 우수한 화면품위를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 고분자 분산 액정표시장치는 고분자 분산 액정 필름을 2층 구조로 가져가면서 액정 방울의 크기를 조절함으로써 액정의 응답시간도 개선할 수 있다.

도 4a 내지 도 4e는 전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 고분자 분산 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

도 4a를 참조하면, 플레이트 구조의 제1액정 구동 전극(22)을 구비한 하부기판(20) 상에 절연막(24)을 형성한 상태에서, 상기 절연막(24) 상에 공지의 공정에 따라 패턴 전극(26)을 형성한다. 여기서, 상기 패턴 전극(26)은 액정표시장치의 구동에는 영향을 주지 않는 독립적인 구조체로서, 투명 금속으로 형성함이 바람직하다. 그 다음, 상기 기판(20) 상에 액정분자들이 마이크론 크기의 액정 방울에 둘러싸여 분산되어진 제1고분자 물질층(41)을 도포한다.

도 4b를 참조하면, 제1액정 구동 전극(22)과 패턴 전극(26)에 전압을 인가한 상태에서, 제1고분자 물질층에 대해 임의의 마스크(90)를 사용하여 UV(100)을 조사 하여 본 발명에 따른 고분자 분산 액정 필름에서의 하층 필름(42)을 형성한다. 이때, 상기 UV(100) 조사가 이루어진 제1고분자 물질층 부분의 액정 방울들은 그 크기가 커져 전술한 제1액정 방울(46a)이 되며, 특히, 상기 제1액정 방울(46a) 내의 액정분자들(48)은 수평 배향된다.

여기서, 상기 UV(100) 조사는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 마스크를 사용하지 않고 전면 조사하는 것도 가능하며, 이 경우, 하층 필름(42) 내의 전 영역에 걸쳐 제1액정 방울들(46a)이 형성되며, 아울러, 하층 필름(42)내 대부분의 액정분자들(48)이 수평 배향된다.

도 4c를 참조하면, 상기 하층 필름(42) 상에 마찬가지로 액정분자들이 마이크론 크기의 액정 방울에 둘러싸여 분산되어진 제2고분자 물질층(43)을 도포한다. 그런다음, 상기 제2고분자 물질층(43) 상에 제2액정 구동 전극(32)을 구비한 상부기판(30)을 배치시킨다.

도 4d를 참조하면, 마스크의 사용없이 근접 거리에서 제2고분자 물질층에 UV(100)를 전면 조사하고, 이를 통해, 본 발명의 상층 필름(44)을 형성함으로써 본 발명에 따른 2층 구조의 고분자 분산 액정 필름(40)을 구비한 고분자 분산 액정표시장치를 완성한다.

여기서, 상기 UV(100)의 근접 조사가 이루어지면, 제2고분자 물질층 내의 액정 방울들은 그 크기가 커져 제1액정 방울(46a) 보다 큰 크기의 제2액정 방울(46b)이 되며, 이때, 상기 제2액정 방울(46b) 내의 액정분자들(48)은 무질서한 배열을 그대로 유지한다.

또한, 상기 UV 조사가 이루어지면, 하층 필름(42)을 형성하기 위한 전 공정에서 UV 조사가 이루어지지 않은 하층 필름 부분, 즉, 제1액정 방울들(46a)의 그룹들 사이 부분 내의 액정 방울들이 커져 제3액정 방울들(46c)을 형성하게 된다. 이때, 상기 제3액정 방울(46c)은 UV 조사 거리에 의거하여 상기 제1액정 방울(46a) 보다는 작은 크기로 성장된다.

한편, 이전 공정에서 마스크의 사용없이 제1고분자 필름층에 대한 UV 조사를 수행하여 도 5a와 같은 하층 필름(42)을 형성한 경우, 후속 공정을 통해 얻어진 상층 필름(44) 및 이러한 2층 구조의 고분자 분산 액정 필름(40)을 구비한 고분자 분산 액정표시장치는 도 5b와 같은 형상을 갖는다.

이상에서와 같이, 본 발명은 고분자 분산 액정 필름을 2층 구조로 형성하면서, 하층 필름에서의 액정 방울내 액정분자들을 수평 배향시킴으로써 전압 무인가시에 고분자 분산 액정 필름을 투과하는 빛의 신뢰성 있는 차단을 이룰 수 있으며, 따라서, 다크 상태에서의 화면품위를 향상시킬 수 있는 바, 고품위의 고분자 분사 액정표시장치를 제공할 수 있다.

기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (3)

1. 소정 간격으로 대향 배치되며, 각각 액정 구동전극을 구비한 상,하부기판;

   상기 기판들 사이에 배치되며, 액정분자들이 제1크기의 액정 방울에 둘러싸여 고분자 물질 내에 분산되어 이루어지면서 상기 액정 방울 내의 액정분자들이 수평 배향된 1차 고분자 분산 액정 필름;

   상기 1차 고분자 분산 액정 필름과 상부기판 사이에 배치되며, 액정분자들이 제1크기 보다 큰 제2크기의 액정 방울에 둘러싸여 고분자 물질 내에 분산되어 이루어진 2차 고분자 분산 액정 필름;

   상기 하부기판의 아래에 배치된 백라이트; 및

   상기 백라이트의 아래에 배치되어 상기 백라이트로부터 나온 빛을 반사시키는 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 분산 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 고분자 분산 액정 필름은 제1크기의 액정 방울들의 그룹들 사이에 상기 제1크기 보다 작은 제3크기를 가지면서 액정분자들을 둘러싼 액정 방울들이 분산되어진 것을 특징으로 하는 고분자 분산 액정표시장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 하부기판과 백라이트 사이에 적층 배치된 콜레스테릭액정(Choresteric liquid crystal)층과 λ/4의 위상차판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 분산 액정표시장치.

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