KR101426357B1 - Liquid crystal retard panel and horizontal electric-field type liquid crystal display device having the nano-sized lc layer - Google Patents

Liquid crystal retard panel and horizontal electric-field type liquid crystal display device having the nano-sized lc layer Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 나노 액정층을 기반으로 구성된 전혀 새로운 개념의 횡전계 방식 액정표시소자를 통해 디스플레이 패널 제조공정을 대폭 단순화시킬 수 있고, 화소전극이 형성되어 있는 백플레인 기판 하나로 액정표시소자를 만들 수 있으며, 특히 플렉서블 디스플레이를 구현함에 매우 적합한 특성을 갖는 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자는 기판과; 상기 기판의 상면 상에 형성된 횡전계 방식의 전극층과; 상기 전극층 상에 형성된 나노 액정층과; 상기 기판의 하면 상에 배치되는 제1 편광판; 및 상기 나노 액정층의 상부에 배치되는 제2 편광판을 포함하고, 상기 나노 액정층은 가시광선 파장 범위보다 작은 직경 사이즈로 이루어진 나노 액정 도메인이 고분자 메트릭스 내에 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a transverse electric field type liquid crystal display device having a nano liquid crystal layer, and an object of the present invention is to provide a transverse electric field type liquid crystal display device based on a nano liquid crystal layer, A liquid crystal display element can be formed with one backplane substrate having a pixel electrode formed thereon, and in particular, a transverse electric field type liquid crystal display element having a nano-liquid crystal layer having properties suited for realizing a flexible display.
A transverse electric field type liquid crystal display device comprising a nano liquid crystal layer according to the present invention comprises: a substrate; A transverse electric field electrode layer formed on an upper surface of the substrate; A nano-liquid crystal layer formed on the electrode layer; A first polarizer disposed on a lower surface of the substrate; And a second polarizing plate disposed on the nano-liquid crystal layer, wherein the nanocrystal liquid crystal layer has nanoscale liquid crystal domains of a diameter smaller than a visible light wavelength range dispersed in the polymer matrix.

Description

나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자{LIQUID CRYSTAL RETARD PANEL AND HORIZONTAL ELECTRIC-FIELD TYPE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING THE NANO-SIZED LC LAYER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a transverse electric field type liquid crystal display device having a nano liquid crystal layer,

본 발명은 횡전계 방식 액정표시소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노 사이즈의 액정 도메인으로 이루어진 나노 액정층을 이용하여 구성된 횡전계 방식 액정표시소자에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a transverse electric field type liquid crystal display device, and more particularly to a transverse electric field type liquid crystal display device using a nano liquid crystal layer made of nano sized liquid crystal domains.

다양한 산업분야에서 디스플레이 표시소자에 대한 요구는 꾸준히 증가되어 왔으며, 최근 들어 정보통신 기술의 급속한 발달에 따라 디스플레이 표시소자에 대한 다양한 요구에 부응하여 그 기술개발이 활발히 진행되고 있다.2. Description of the Related Art [0002] The demand for display devices in various industrial fields has been steadily increasing. Recently, according to the rapid development of information communication technology, development of the technology has been progressed in response to various demands of display display devices.

특히, 최근에는 기존의 CRT를 대체하는 디스플레이로서 화질이 우수하면서도 경량, 박형 및 저소비전력 등의 다양한 장점을 갖는 액정표시소자(LCD)가 소형 화면의 휴대용 모바일 디스플레이부터, 중형 화면의 노트북 컴퓨터, 모니터, 및 대형 화면의 텔레비전에 이르기까지 다양한 응용 제품으로 제품화 되고 있다.In recent years, liquid crystal display devices (LCDs) having various advantages such as lightweight, thin and low power consumption, which are excellent in image quality as a substitute for conventional CRTs, , And large-screen televisions.

일반적으로 액정표시소자는 상·하판 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고, 여기에 가해지는 전기장의 세기를 조절하여 광 투과량을 조절하게 된다. 이때 주입되는 액정분자는 구조가 가늘고 길기 때문에 분자배열에 방향성을 가지게 되는데, 이러한 특징으로 인해 액정분자는 이방성(Anisotropy)의 성질을 가지게 된다. 액정의 경우 크게 광학적 이방성(Optical Anisotropy)과 유전율 이방성(Dielectric Anisotropy)의 두 가지 중요한 성질을 가지게 되는데, 이러한 액정분자의 독특한 성질을 활용하여 외부에서 인위적으로 가해주는 전기장의 세기를 조절함으로써 액정분자의 배열 방향을 제어하여 광 투과량을 조절하게 되는 것이다.In general, a liquid crystal display device controls the light transmittance by injecting liquid crystal between two substrates of upper and lower substrates and adjusting the intensity of the electric field applied thereto. In this case, since the injected liquid crystal molecules have a long structure, they have a directionality in the molecular arrangement. Due to this characteristic, the liquid crystal molecules have the property of anisotropy. Liquid crystals have two important properties: optical anisotropy and dielectric anisotropy. By utilizing the unique properties of liquid crystal molecules, it is possible to control the intensity of an electric field that is artificially applied from the outside, And the light transmission amount is controlled by controlling the arrangement direction.

특히, 최근에는 액정 물질이 갖는 굴절률 이방성의 특징으로 인해 액정 패널을 보는 각도에 따라 색의 변화 및 대비비의 변화가 커져서, 시야각이 좁고 계조 반전이 일어나는 문제점을 해결하기 위하여, 광시야각을 갖는 액정표시장치의 개발이 요구되었으며, 이에 대한 대안으로 횡전계(IPS) 방식의 액정표시장치가 제안되었다.In particular, in recent years, in order to solve the problem that the change of the color and the contrast ratio changes with viewing angle of the liquid crystal panel due to the characteristic of the refractive index anisotropy of the liquid crystal material and the viewing angle is narrow and the gray scale inversion occurs, Development of a display device has been demanded. As an alternative thereto, a liquid crystal display device of a transverse electric field (IPS) type has been proposed.

도 1은 미국등록특허 제7787090호의 개시된 종래 횡전계 방식 액정표시소자의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 참고로, 도 1에서는 일반적으로 도시하는 편광판은 도시되어 있지 않았다.1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional transverse electric field type liquid crystal display element disclosed in U.S. Patent No. 7787090. [ For reference, the polarizer shown in Fig. 1 is not generally shown.

종래의 횡전계 방식 액정표시소자는 도 1에 도시된 바와 같이 컬러필터(2)가 형성된 상판(1)과, 화소전극(6;Pixel Array)이 형성되어 있는 하판(7) 사이에 액정층(4)이 주입되고, 상기 액정(4)의 배향상태를 조절하기 위해 상·하판에 각각 배향막(3,5)이 형성되어 있는 구조로 이루어져 있다.A conventional transverse electric field type liquid crystal display device has a structure in which a liquid crystal layer (not shown) is formed between an upper plate 1 on which a color filter 2 is formed and a lower plate 7 on which pixel electrodes 6 are formed, 4 are injected and alignment films 3 and 5 are formed on upper and lower substrates to control the alignment state of the liquid crystal 4, respectively.

이러한 종래 횡전계 방식 액정표시소자는 전극에 전압이 인가 되지 않은 경우, 액정층은 배향막에 의한 초기 수평배향 상태를 그대로 유지하며 외부로부터 입사하는 빛에 영향을 주지 않고 그대로 통과시킴으로 블랙(Black) 상태를 구현하게 된다. In the conventional transverse electric field type liquid crystal display device, when no voltage is applied to the electrodes, the liquid crystal layer maintains the initial horizontal alignment state by the orientation film, and passes through the liquid crystal layer without affecting light incident from the outside. .

반면에, 전극에 전압이 인가되면, 횡전계 방식의 액정표시소자에는 화소 전극과 평행한 방향으로 전기장이 형성되어 이로 인해 액정의 배열이 변하게 되어 빛을 투과시킴으로써 화이트(White) 상태를 구현하게 된다.On the other hand, when a voltage is applied to the electrodes, an electric field is formed in the liquid crystal display element of the transverse electric field system in a direction parallel to the pixel electrodes, thereby changing the arrangement of liquid crystals and transmitting light, thereby realizing a white state .

그런데, 종래 횡전계 방식 액정표시소자는 기본적으로 상·하판 각각의 기판을 사용하여 두 개의 기판을 합착한 후에, 두 기판 사이에 액정을 주입하는 복잡한 액정공정을 거쳐서 제작되기 때문에 다음과 같은 여러 가지 문제점들을 가지고 있다.However, since the conventional transverse electric field type liquid crystal display device is basically manufactured through a complicated liquid crystal process in which two substrates are bonded using the substrates of the upper and lower substrates, and liquid crystal is injected between the two substrates, I have problems.

첫째는 상·하판 각각의 기판을 사용함으로 인해 공정이 복잡해지는 문제점이 있다. 이처럼, 상·하판 기판을 별도로 제작한 후에 나중에 두 기판을 합착할 경우에는 얼라인먼트(Alignment) 공정이 추가로 필요한 단점이 있었다.First, there is a problem that the process becomes complicated by using the substrates of the upper and lower plates. As described above, when the upper and lower substrates are separately manufactured and then the two substrates are attached together, an alignment process is further required.

둘째는 액정을 배향시키기 위해 배향막 인쇄 및 러빙 공정이 필요한데 이러한 액정배향 공정으로 인해 수율이 저하되는 문제점이 있었다.Secondly, alignment film printing and rubbing processes are required to align the liquid crystal, and the yield of the liquid crystal alignment process is lowered.

셋째는 상·하판의 기판을 합착하여 액정을 주입한 후에 일정한 간격(Gap)을 항상 유지시켜 주어야 하는 문제점이 있다. 이로 인해, 외부의 압력이나 충격에 의해 상·하판의 간격이 달라지게 되면 디스플레이 화질이 변하게 되는 문제점이 있다. 특히 기판이 휘어지거나 접을 수 있는 유연한 재질의 플렉서블 디스플레이의 경우는 이러한 상·하판의 일정한 간격 유지문제가 더욱더 심각해지는 단점이 있었다. Thirdly, there is a problem that the substrates of the upper and the lower plates must be attached together and the gap must be kept constant after the liquid crystal is injected. Therefore, if the intervals between the upper and lower plates are changed by an external pressure or shock, the display image quality is changed. Particularly, in the case of a flexible display of a flexible material whose substrate is bent or folded, there is a disadvantage that such a problem of maintaining a constant gap between the upper and lower plates becomes even more serious.

넷째는 이와 같은 전반적인 액정공정을 진행하기 위해서는 클린룸 환경 및 대규모의 시설투자가 필요하기 때문에 초기 투자비용이 과다하게 들어가는 문제점이 있었다.Fourth, there is a problem that the initial investment cost is excessively increased because the clean room environment and large-scale facility investment are required to carry out such an overall liquid crystal process.

한편 종래 입체 TV를 구현하는 방식 중 하나인 패턴드 리타드를 이용한 편광분할 방식의 입체영상 표시장치에서, 이러한 종래 패턴드 리타드는 제조 공정이 까다로운 문제점과 수직방향으로 공간을 분할하여 좌우영상을 배치함에 따라 3D 영상의 수직방향 공간해상도가 2D 영상에 비해 1/2로 줄어드는 한계가 있었다. 종래 패턴드 리타드 필름을 형성하기 위해서는 일반적인 액정을 배향할 때 사용하는 배향막과 상이한 광배향막을 사용해야 하고, 러빙시 +45°와 -45°각도로 배향시켜야 하므로 마스크를 사용하여 러빙을 한 후, 광반응성 액정단량체를 코팅한 후 UV(적외선)을 조사하는 공정을 필요로 한다. 따라서 제조 공정이 복잡하고 많은 시간이 소요되며 필요한 장비도 고가의 장비를 사용하여야 되는 문제점이 있었다.
On the other hand, in a stereoscopic image display apparatus using a polarized light splitting method using a patterned retard, which is one of the methods of implementing stereoscopic TVs in the related art, such a conventional patterned retard is difficult to manufacture, There is a limitation that the vertical spatial resolution of the 3D image is reduced to ½ of that of the 2D image. In order to form a conventional patterned retardation film, a photo-alignment film different from the alignment film used for aligning a liquid crystal should be used. In order to orient the patterned retardation film at + 45 ° and -45 ° angles at the time of rubbing, It is necessary to coat the photoreactive liquid crystal monomer and irradiate UV (infrared rays). Therefore, the manufacturing process is complicated and time-consuming, and expensive equipment is required for the necessary equipment.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 나노 액정층을 기반으로 구성된 전혀 새로운 개념의 횡전계 방식 액정표시소자를 통해 디스플레이 패널 제조공정을 대폭 단순화시킬 수 있고, 화소전극이 형성되어 있는 백플레인 기판 하나로 액정표시소자를 만들 수 있으며, 특히 플렉서블 디스플레이를 구현함에 매우 적합한 특성을 갖는 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to greatly simplify a manufacturing process of a display panel through a completely novel transverse electric field type liquid crystal display device based on a nano liquid crystal layer, A liquid crystal display device using a backplane substrate on which pixel electrodes are formed can be manufactured. In particular, a liquid crystal display device having a nano liquid crystal layer having characteristics suited for realizing a flexible display is provided.

본 발명의 또 다른 목적은 간단한 방법으로 제조가 가능한 액정 패턴드 리타드 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide a liquid crystal pattern relief panel capable of being manufactured by a simple method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자는, 기판과, 기판의 상면 상에 형성된 횡전계 방식의 전극층과, 전극층 상에 형성된 나노 액정층과, 기판의 하면 상에 배치되는 제1 편광판; 및 나노 액정층의 상부에 배치되는 제2 편광판을 포함하고, 나노 액정층은 가시광선 파장 범위보다 작은 직경 사이즈로 이루어진 나노 액정 도메인이 고분자 메트릭스 내에 분산되어 있는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a transverse electric field type liquid crystal display device comprising a nano liquid crystal layer, including a substrate, a transverse electric field electrode layer formed on the substrate, a nano liquid crystal layer formed on the electrode layer, A first polarizer disposed on a lower surface of the substrate; And a second polarizing plate disposed on the nano-liquid crystal layer, wherein the nano-liquid crystal layer has nano-liquid crystal domains of a diameter smaller than the visible light wavelength range dispersed in the polymer matrix.

본 발명의 또 다른 목적은 입사광의 편광축을 변경하여 출사하는 액정 리타드 패널을 제조하는 방법으로서, 투명한 기판에 횡전계를 인가하는 횡전계 방식 전극층을 형성하는 제 1단계와, 고분자 메트릭스 내에 분산되며 광반응성 액정단랑체와 가시광선 파장 범위보다 작은 직경 사이즈로 이루어진 나노 액정이 혼합된 액정 도메인으로 이루어진 나노 액정층을 상기 횡전계 방식 전극층 상에 코팅하는 제 2단계 및 횡전계 방식 전극층에 전압을 인가하여 횡전계를 형성한 상태에서, UV(자외선)를 조사하는 제 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 리타드 패널 제조 방법에 의해서 달성 가능하다.It is still another object of the present invention to provide a method of manufacturing a liquid crystal retard panel that changes the polarization axis of incident light and emits the liquid crystal retarded panel, comprising a first step of forming a transverse electric field electrode layer for applying a transversal electric field to a transparent substrate, A second step of coating a nano-liquid crystal layer composed of a liquid crystal domain in which nano liquid crystals composed of a photoreactive liquid crystal monolayer and a nano liquid crystal having a smaller diameter than a visible light wavelength range is coated on the transverse electric field electrode layer, And a third step of irradiating UV (ultraviolet rays) in a state in which a transverse electric field is formed.

본 발명의 또 다른 목적은 입사광의 편광축을 변경하여 출사하는 액정 리타드 패널으로서, 투명한 기판과, 기판 상에 적층 형성되는 횡전계 방식 전극층과, 횡전계 방식 전극층 상에 적층 형성되며, 광반응성 액정단랑체가 혼합되고 가시광선 파장 범위보다 작은 직경 사이즈로 이루어진 나노 액정 도메인이 고분자 메트릭스 내에 분산되어 이루어지는 나노 액정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 리타드 패널에 의해서 달성 가능하다.
It is another object of the present invention to provide a liquid crystal retard panel that changes the polarization axis of incident light and emits the light, which comprises a transparent substrate, a transverse electric field electrode layer laminated on the substrate, And a nanocrystal liquid crystal layer in which nanocrystal domains having a diameter smaller than the wavelength range of visible light are mixed and dispersed in the polymer matrix are obtained by the liquid crystal retard panel.

본 발명에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자에 의하면, 종래의 액정표시소자 제조에 필요하였던 대부분의 공정과 구성부를 제거 및 생략할 수 있기 때문에 다음과 같은 탁월한 효과를 발휘하게 된다.The transverse electric field type liquid crystal display device having the nano liquid crystal layer according to the present invention can eliminate or omit most of the steps and components required for manufacturing the conventional liquid crystal display device, .

첫째, 별도의 액정 배향이 필요없기 때문에 배향막이 불필요하고 이에 따라 종래 액정표시소자 제조 시에 반드시 필요하였던 배향막 인쇄 및 러빙 공정을 제거할 수 있다.First, since no separate liquid crystal alignment is required, an alignment film is unnecessary, and accordingly alignment film printing and rubbing processes, which have been necessary in the prior art for manufacturing liquid crystal display devices, can be eliminated.

둘째, 종래의 액정표시소자 제조 시에는 상·하판 기판을 각각 사용하기 때문에 이를 정밀하게 얼라인(Align)하여 합착하는 합착 공정이 필요하지만, 본 발명에 의하면 화소전극이 형성되어 있는 백플레인 기판 하나만으로 액정표시소자를 만들 수 있어 공정을 대폭 단순화할 수 있다.Second, since the upper and lower substrates are respectively used in manufacturing a conventional liquid crystal display device, a laminating process for precisely aligning and bonding the substrates is required. However, according to the present invention, only one backplane substrate A liquid crystal display element can be manufactured, and the process can be greatly simplified.

셋째, 종래 액정표시소자는 상·하판의 기판을 정밀하게 합착하여 액정을 주입한 후에 상·하판 기판의 간격(Gap)을 일정하게 유지시켜 주어야 하지만, 본 발명에 의하면 백플레인 기판 위에 나노 액정 도메인을 코팅하여 일종의 필름형태의 나노 액정층을 만들기 때문에 일정한 간격(Gap)을 유지할 필요가 없게 된다. 또한, 나노 액정층이 필름형태로 존재하는 바, 외부의 압력이나 충격에 의해 간격이 달라지는 문제도 없기 때문에 휘어지거나 접을 수 있는 유연한 재질의 플라스틱 기판을 적용한 플렉서블 디스플레이 제조에도 매우 유리한 장점이 있다.Third, in the conventional liquid crystal display device, it is necessary to precisely adhere the substrates of the upper and the lower plate to inject the liquid crystal and maintain the gaps of the upper and lower substrates constant. However, according to the present invention, Coating is performed to form a nano-liquid crystal layer of a film type, so that it is not necessary to maintain a constant gap. In addition, since the nano-liquid crystal layer exists in the form of a film, there is no problem that intervals are changed by external pressure or impact, which is advantageous for manufacturing a flexible display using a flexible plastic substrate which can be bent or folded.

넷째, 본 발명에 의하면 종래의 액정표시소자 제조에 필요한 대부분의 공정 즉, 배향막 인쇄, 러빙, 스페이서 도포, 상·하판 합착, 액정 주입, 엔드실(End Seal) 등 상당 수의 공정을 생략할 수 있다. 이에 따라 전반적인 액정표시소자 제조공정을 진행하기 위한 대규모의 클린룸 시설이나 공정 설비투자가 필요없기 때문에 초기 투자비용을 획기적으로 줄일 수 있다.Fourthly, according to the present invention, it is possible to omit a considerable number of processes such as alignment film printing, rubbing, spacer application, upper and lower plate laminating, liquid crystal injection, and end seal, have. Accordingly, the initial investment cost can be drastically reduced because there is no need to invest in a large-scale clean room facility or process facility for the overall liquid crystal display device manufacturing process.

또한 본 발명에 따라 제조되는 액정 패턴드 리타드 패널은 광반응성 액정을 배향하기 위해 별도의 마스크를 적용할 필요가 없으므로 제조 공정이 간단해지고, 이를 구현하는 설비 비용을 절약할 수 있는 이점이 있다.
In addition, since the liquid crystal pattern relief panel manufactured according to the present invention does not need to apply a separate mask to align the photoreactive liquid crystal, the manufacturing process is simplified and the facility cost for realizing the manufacturing process is advantageously reduced.

도 1은 종래 횡전계 방식 액정표시소자의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자의 단면 구조를 도시한 개략도.
도 3은 나노 이멀젼과 매크로 이멀젼의 비교 실험예.
도 4는 도 2의 'A' 영역의 확대 단면도로서 전계가 인가된 온(On) 상태에서의 동작 원리를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자의 단면 구조를 도시한 개략도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자의 단면 구조를 도시한 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 실시예로서, 광반응성 액정 단량체를 포함한 액정 나노 캡슐층을 이용하는 λ/4 위상차 필름 또는 패턴드 리타드 필름을 제조하는 공정도 및 구조도.
도 8은 지그재그 형태로 형성되는 IPS 방식 횡전계 방식 전극층을 이용하여 패턴드 리타더 필름으로 사용하는 실시예를 보여주는 도면.1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional transverse electric field type liquid crystal display element.
2 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a transverse electric field type liquid crystal display device having a nano-liquid crystal layer according to a first embodiment of the present invention.
3 is a comparative experimental example of a nanoimulsion and a macroimage.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the 'A' region of FIG. 2, showing the principle of operation in an on state in which an electric field is applied;
5 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a transverse electric field type liquid crystal display device having a nano-liquid crystal layer according to a second embodiment of the present invention.
6 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a transverse electric field type liquid crystal display device having a nano-liquid crystal layer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a process drawing and a structural view for producing a? / 4 retardation film or a patterned retard film using a liquid crystal nanocapsule layer containing a photoreactive liquid crystal monomer, according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing an embodiment in which an IPS-type transverse electric field type electrode layer formed in a zigzag shape is used as a patterned retarder film.

본 발명은 매질 속의 입자 사이즈에 따른 빛의 광학특성을 이용한 나노 액정층을 기반으로 구성된 전혀 새로운 개념의 횡전계 방식 액정표시소자를 통해 디스플레이 패널 제조공정을 대폭 단순화시킬 수 있고, 초기투자비용을 획기적으로 절감할 수 있는 기술 특징을 개시한다.The present invention can greatly simplify the manufacturing process of a display panel through a totally new concept of a transverse electric field type liquid crystal display device based on a nanocrystal layer using light optical characteristics according to the particle size in a medium, To the user.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.In the following, preferred embodiments, advantages and features of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자의 단면 구조를 도시한 개략도이다.2 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a transverse electric field type liquid crystal display device having a nano-liquid crystal layer according to a first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자는 제1 편광판(40), 기판(10), 횡전계 방식 전극층(20), 나노 액정층(30) 및 제2 편광판(50)이 차례로 적층 형성된 구조를 이루고 있다. 도면상에서는 제1 편광판(40)과 제2 편광판(50)이 각각 기판(10)과 나노 액정층(30)과 이격되어 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 간격없이 상호 밀착되도록 구비되는 것이 바람직하다. 후술하는 도면에서도 유사하게 편광판은 밀착되도록 형성되는 것으로 이해되어져야 한다.2, a transverse electric field type liquid crystal display device having a nano liquid crystal layer according to a first embodiment of the present invention includes a first polarizing plate 40, a substrate 10, a transverse electric field electrode layer 20, The layer 30 and the second polarizing plate 50 are sequentially stacked. Although the first polarizing plate 40 and the second polarizing plate 50 are shown as being spaced apart from the substrate 10 and the nano-liquid crystal layer 30 in the drawing, it is preferable that the first polarizing plate 40 and the second polarizing plate 50 are provided to be in close contact with each other without a gap. It is to be understood that the polarizing plate is formed so as to be closely adhered to each other in the following drawings.

기판(10)은 투명한 재질로 이루어진 얇은 판체로서, 구체적으로 글래스(Glass) 소재의 유리기판은 물론, 탄성변형 가능한 유연성을 지닌 얇은 플라스틱 기판으로 구성할 수 있다. The substrate 10 is a thin plate made of a transparent material. Specifically, the substrate 10 can be a glass substrate made of glass, and a thin plastic substrate having flexibility capable of being elastically deformed.

한편, 플라스틱 기판을 채용할 경우 광투과도가 우수하고 복굴절 효과가 없는 기판으로 구성해야 한다. 상기 목적에 부합하는 플라스틱 기판의 소재로는 트리아세틸셀룰로우스(Tri Acetyl Cellulose, TAC), 폴리이미드(PI), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 및 폴리아릴레이트(PAR) 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.On the other hand, when a plastic substrate is employed, the substrate should have excellent light transmittance and no birefringence effect. As the material of the plastic substrate meeting the above object, triacetylcellulose (TAC), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) , And polyarylate (PAR) is preferably used, but not always limited thereto.

제1 편광판(40)은 기판(10) 하부에 배치된 백라이트(미도시) 등을 통해 나노 액정층(30)으로 입사되는 광을 편광시키기 위한 구성부로서, 바람직하게는 기판(10)의 하면에 적층 형성된다.The first polarizing plate 40 is a component for polarizing light incident on the nano-liquid crystal layer 30 through a backlight (not shown) disposed under the substrate 10, As shown in FIG.

제2 편광판(50)은 나노 액정층(30)에 입사된 광이 나노 액정층(30)의 복굴절 효과에 의한 편광됨 없이 그대로 투과할 경우 이를 차단하는 역할을 하는 구성부로서, 바람직하게는 나노 액정층(30)의 상면에 적층 형성된다.The second polarizing plate 50 functions to block the light incident on the nano-liquid crystal layer 30 when the nano liquid crystal layer 30 is transmitted without being polarized by the birefringence effect of the nano-liquid crystal layer 30, And is laminated on the upper surface of the liquid crystal layer 30.

제1 편광판(40)은 그 편광축이 제2 편광판(50)의 편광축과 직교상태를 이루도록 형성된다. 따라서, 제1 편광판(40)의 편광축이 0°(또는 90°) 라면, 제2 편광판(50)은 90°(또는 0°)의 편광축을 갖는 편광판으로 구비된다.The first polarizing plate 40 is formed such that its polarizing axis is orthogonal to the polarizing axis of the second polarizing plate 50. Therefore, if the polarization axis of the first polarizer 40 is 0 ° (or 90 °), the second polarizer 50 is provided as a polarizer having a polarization axis of 90 ° (or 0 °).

한편, 제2 편광판(50)은 대전방지성이 부여된 편광판으로 구성하는 것이 좋다. 이는, 외부 정전기에 의해 나노 액정층(30)이 영향을 받는 것을 최소화하기 위함이다.On the other hand, the second polarizing plate 50 is preferably made of a polarizing plate provided with antistatic properties. This is to minimize the influence of the nano-liquid crystal layer 30 by external static electricity.

제2 편광판(50)에 대전방지성을 부여하는 방법으로는, 대전방지성 점착제를 사용하여 대전방지성을 부여하는 방법(한국공개특허 제2006-0018495호, 제2004-0030919호, 일본공개특허 제2006-111856호, 제2006-104434호)으로, 코팅액에 수분산성인 도전성 금속 분말이나 탄소 입자와 같은 전도성 물질을 첨가하는 방법과, 점착제에 저분자량의 계면활성제 물질을 첨가하는 방법이 있으며, 그 외에 편광판의 적어도 한 면에 열처리에 의해 탄소 불순물이 정제된 탄소나노튜브를 포함하는 대전방지 코팅층을 형성하는 방법, 편광판의 하나 이상의 면에 순서대로 적층된 대전방지 코팅층과 대전방지성 점착제층을 형성하는 방법(한국공개특허 제2009-0027930호) 등을 이용할 수 있다.As a method for imparting antistatic property to the second polarizing plate 50, a method of imparting antistatic property by using an antistatic pressure-sensitive adhesive (Korean Patent Laid-Open Nos. 2006-0018495, 2004-0030919, 2006-111856, 2006-104434) discloses a method of adding a conductive substance such as conductive metal powder or carbon particles, which is water-dispersible, to a coating solution, and a method of adding a low molecular weight surfactant substance to a pressure- A method of forming an antistatic coating layer containing carbon nanotubes in which carbon impurities are purified by heat treatment on at least one surface of a polarizing plate, a method of forming an antistatic coating layer and an antistatic pressure-sensitive adhesive layer sequentially laminated on one or more surfaces of a polarizing plate (Korean Patent Laid-Open No. 2009-0027930).

횡전계 방식 전극층(20)은 횡전계를 인가하여 액정을 응답시켜 계조 표시를 하는 전극 구조를 지칭한다.The transverse electric field electrode layer 20 refers to an electrode structure in which a transverse electric field is applied to respond to liquid crystals to perform gradation display.

바람직하게는 횡전계를 형성하기 위해 화소전극 패턴과 공통전극 패턴을 동일 기판(10) 상에 동일층으로 형성한 IPS(In-Plane Switching) 모드로 구성하거나, 또는 횡전계를 형성하기 위해 화소전극 패턴과 공통전극 패턴을 동일 기판(10) 상에 형성하되, 화소전극(23)과 공통전극(21)을 서로 다른 층에 배치하고 그 사이에 절연막(22)을 개재시킨 FFS(Fringe-Field Switching) 모드로 구성할 수 있다.Preferably, in order to form a transverse electric field, the pixel electrode pattern and the common electrode pattern may be formed in the IPS (In-Plane Switching) mode in which the same layer is formed on the same substrate 10, A FFS (Fringe-Field Switching) method in which a pixel electrode 23 and a common electrode 21 are arranged in different layers and an insulating film 22 is interposed therebetween, ) Mode.

나노 액정층(30)은 전극층(20) 위에 적층된 형태로 구비되어, 제1 편광판(40)을 거쳐 입사된 광을 그대로 통과시키거나 또는 편광을 변화시키는 작용을 실현함으로써 표시소자가 계조표현을 할 수 있도록 하는 핵심 구성부에 해당한다.The nano-liquid crystal layer 30 is stacked on the electrode layer 20 so that the light incident through the first polarizing plate 40 is passed through or the polarizing light is changed, This is the core component that allows you to do that.

이러한 나노 액정층(30)은 나노 액정 도메인(32)을 바인더(31)와 혼합하여 코팅용액을 제조한 후, 이를 화소전극이 형성되어 있는 기판(10) 상부에 코팅하고 경화시킴으로써 형성된다. 따라서, 나노 액정층(30)은 나노 액정 도메인(32)이 고분자 메트릭스(31) 내에 분산되어 있는 구조를 이루고 있다.The nano-liquid crystal layer 30 is formed by mixing the nano-liquid crystal domain 32 with the binder 31 to prepare a coating solution, coating the coated solution on the substrate 10 on which the pixel electrode is formed, and curing the coating solution. Therefore, the nano liquid crystal layer 30 has a structure in which the nano liquid crystal domains 32 are dispersed in the polymer matrix 31.

특히, 나노 액정층(30)은 전극층(20) 위에 접합된 일종의 필름 형태로 마련될 수 있게 되는데, 이러한 특성에 의해 한 개의 기판(10)만으로 횡전계 방식 액정표시소자를 제조할 수 있게 된다. 이는 상호 대향하는 한 쌍의 기판이 필요하였던 종래 횡전계 방식 액정표시소자와 대비되는 점이라 할 수 있다. 또한, 나노 액정층(30)은 상기 특성에 의해, 외부의 압력이나 충격에 의해 간격이 틀어지거나 변하는 문제도 없기 때문에 유연 재질의 플라스틱 기판을 적용한 플레서블 디스플레이에 매우 유리한 강점이 있다.Particularly, the nano-liquid crystal layer 30 can be provided in the form of a film bonded on the electrode layer 20, and thus the transverse electric field type liquid crystal display device can be manufactured using only one substrate 10. This is in contrast to a conventional transverse electric field type liquid crystal display element in which a pair of mutually opposing substrates are required. In addition, there is no problem that the nano-liquid crystal layer 30 is spaced or changed by an external pressure or impact due to the above-described characteristics. Therefore, the nano-liquid crystal layer 30 has a strong advantage in a flexible display using a flexible plastic substrate.

한편, 나노 액정 도메인(32)은 가시광선 파장 범위보다 작은 직경 사이즈로 이루어져 있는 것을 주요 특징으로 하며, 이처럼 액정 도메인(32)을 나노 사이즈로 형성하였을 때 나타나는 광학특성을 횡전계 방식 전극과 조합함으로써 전혀 새로운 개념의 횡전계 방식 액정표시소자를 구현할 수 있게 된다.The nano-liquid crystal domain 32 has a diameter smaller than that of visible light. The nano-sized liquid crystal domain 32 is formed by combining the optical properties of the nano-liquid crystal domain 32 with the electrodes of the transverse electric field type It is possible to realize a transverse electric field type liquid crystal display device of a totally new concept.

이하에서는 나노 액정 도메인(32)과 고분자 메트릭스(31)로 이루어진 나노 액정층(30)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the nano liquid crystal layer 30 including the nano liquid crystal domain 32 and the polymer matrix 31 will be described in detail.

도 3은 나노 이멀젼과 매크로 이멀젼의 비교 실험예으로서, 도 3의 좌측 바이알 병에 담겨있는 시료는 액정 도메인(32)을 50㎚의 평균 직경 사이즈로 변형시킨 나노 이멀젼(Nano Emulsion)이고, 우측 바이알 병에 담겨있는 시료는 1.0㎛의 평균 직경 사이즈를 갖는 액정으로 이루어진 매크로 이멀젼(Macro Emulsion)이다.3 is a comparative example of a nanoimulsion and a macroimage. A sample contained in the left vial of FIG. 3 is a nano emulsion in which the liquid crystal domain 32 is modified to an average diameter size of 50 nm , And the sample contained in the right vial is Macro Emulsion which is made of liquid crystal having an average diameter size of 1.0 mu m.

도 3의 비교 실험예에 명확히 나타나듯이, 좌측의 나노 이멀젼 시료는 투명하게 보이는 반면, 우측의 매크로 이멀젼 시료는 백색으로 불투명하게 보이는 것을 알 수 있다.As clearly shown in the comparative example of FIG. 3, the nanoimage sample on the left side appears transparent while the right side macroimage sample appears white and opaque.

출원인은 도 3과 같은 비교 실험을 통해, 어떤 매질 속에 포함되어 있는 입자의 크기에 따라 그 매질을 통과할 때 빛은 산란되기도 하고 또는 아무런 영향도 받지 않고 그대로 통과하기도 한다는 사실을 확인할 수 있었다.The applicant could confirm that the light passes through the medium depending on the size of the particles contained in a medium, or scattered or passed through without any influence, through a comparative experiment as shown in FIG.

특히, 액정 도메인(32)을 가시광선의 파장보다 작은 나노 사이즈(바람직하게는 가시광선의 파장 범위보다 1/4 이하로 작은 나노 사이즈)로 형성하면 해당 시료로 입사되는 가시광선의 일부가 온전히 투과됨을 알 수 있었고, 보다 바람직하게는 액정 도메인(32)을 100nm 이하의 직경 사이즈로 형성하였을 때 산란이 거의 일어나지 않아, 대부분의 입사광이 그대로 투과됨을 알 수 있었다.Particularly, when the liquid crystal domain 32 is formed into a nano-size smaller than the wavelength of the visible light (preferably a nano-size smaller than 1/4 of the wavelength range of the visible light), a part of the visible light incident on the sample is completely transmitted , And more preferably, when the liquid crystal domain 32 is formed in a diameter of 100 nm or less, scattering hardly occurs, and most incident light is transmitted as it is.

본 발명의 나노 액정층(30)을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자는 이처럼 액정 도메인(32)을 가시광선 파장 범위보다 1/4 이하로 작은 직경 사이즈로 형성하였을 때 발현되는 광학특성을 이용하여 구성된 전혀 새로운 개념의 횡전계 방식 액정표시소자에 해당한다.The transverse electric field type liquid crystal display device having the nanocrystal liquid crystal layer 30 of the present invention uses the optical characteristic developed when the liquid crystal domain 32 is formed into a diameter smaller than 1/4 of the visible light wavelength range A liquid crystal display device of a transversal electric field type, which is a totally new concept.

본 발명의 나노 액정층(30)은 나노 액정 도메인(32) 제조단계와, 나노 액정층 코팅단계를 통해 형성된다.The nano liquid crystal layer 30 of the present invention is formed through the nano liquid crystal domain 32 manufacturing step and the nano liquid crystal layer coating step.

나노 액정 도메인(32)은 액정을 나노 크기(즉, 100nm 이하의 직경 사이즈)의 입자로 변형시키고, 이렇게 나노 사이즈로 변형된 액정에 외벽(33)을 형성함으로써 캡슐 형태로 제조된다.The nano-liquid crystal domain 32 is formed into a capsule form by deforming the liquid crystal into nano-sized particles (that is, a diameter of 100 nm or less) and forming the outer wall 33 in the nano-sized liquid crystal.

이러한 나노 액정 도메인(32)은 복합상분리법(Complex Coacervation), 멤브레인(Membrane) 유화법, 동시 중합법(In-situ Polymerization), 계면 중합법(Interfacial Polymerization) 등을 이용하여 제조 가능하다.The nano-liquid crystal domain 32 may be manufactured using a complex coacervation method, a membrane emulsification method, an in-situ polymerization method, an interfacial polymerization method, or the like.

나노 액정 도메인(32)에 사용되는 액정(34)으로는 네마틱, 스멕틱, 콜레스터릭 및 카이랄스멕틱과 같이 액정표시소자에 통상적으로 사용되는 액정이면 특별히 한정하지 않으며, 제조되는 나노 액정 도메인(32)은 상술한 액정 이외에 이색성 염료(Dichroic dye) 및 카이랄 도펀트 (Chiral dopant)를 더 포함할 수 있다.The liquid crystal 34 used in the nano liquid crystal domain 32 is not particularly limited as long as it is a liquid crystal that is typically used in liquid crystal display devices such as nematic, smectic, cholesteric, and chiral smectic, The domain 32 may further include a dichroic dye and a chiral dopant in addition to the liquid crystal described above.

구체적으로, 나노 액정 도메인(32)은 코어물질인 액정의 드롭렛(Droplet)을 형성시키는 유화공정, 코아서베이션에 의한 캡슐화 공정, 캡슐 외벽(33)의 겔화공정, 캡슐외벽(33) 경화공정 및 숙성공정을 통해 제조된다.Specifically, the nano-liquid crystal domain 32 is formed by an emulsification process for forming a droplet of a liquid crystal as a core material, an encapsulation process by co-ablation, a gelling process for the capsule outer wall 33, And an aging process.

유화공정은 유화제를 포함하는 수용액에 고속균질교반기(Homegenizer)와 고압분산기(Microfluidizer) 유화장치를 이용하여 코어물질인 액정 드롭렛(Droplet)을 형성시키는 공정으로서, 유화제로는 퓨러티 검 2000(Purity Gum 2000), 키토산(Chitosan), 카라지난(Carrageenan), 젤라틴(Gelatin), 아라비아검(Arabia Gum), 알부민(Albumin), 알기네이트(Alginate), 카제인(Casein) 등과 같은 천연 유화제 내지 폴리우레탄, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌, 아민과 같은 합성 유화제 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 복합적으로 사용하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The emulsification process is a process of forming a liquid droplet as a core material by using a high-speed homogenizer and a microfluidizer emulsifying device in an aqueous solution containing an emulsifier. As the emulsifying agent, Gum 2000), natural emulsifiers such as Chitosan, Carrageenan, Gelatin, Arabia Gum, Albumin, Alginate, casein and the like, or natural emulsifiers such as polyurethane, Synthetic emulsifiers such as polyacrylic acid, polyethylene, and amine, but it is not always limited to these.

이를 구체적으로 설명하면, 약 5%(w/v)의 퓨러티 검 2000 수용액을 약 50℃로 온도를 유지한 상태에서 5%(w/v)의 액정을 피펫(Pipette)을 이용하여 천천히 떨어뜨리며 고속균질기교반기(Homogenizer, Ultra Turrax, IKA-T18 Basic, IKA)를 이용하여 약 14,000rpm의 회전속도로 약 2분 정도 액정을 1차 유화시킨다. 이때, 액정을 피펫으로 천천히 떨어뜨리는 이유는 고속균질교반기를 이용하여 초기 유화시에 고속으로 회전하는 로토(Rotor)에 의한 거품발생(Foam)을 최대한 억제하기 위한 것이다. Specifically, a 5% (w / v) liquid crystal was slowly dropped in a 5% (w / v) aqueous solution of puromycin 2000 using a pipette while maintaining the temperature at about 50 ° C. The liquid crystal is firstly emulsified for about 2 minutes at a rotation speed of about 14,000 rpm using a homogenizer (Ultra Turrax, IKA-T18 Basic, IKA) with a high-speed homogenizer. The reason why the liquid crystal is slowly dropped by the pipette is to suppress the foaming due to the rotor rotating at a high speed during the initial emulsification using a high-speed homogenizer.

그런 다음, 이렇게 1차로 유화된 액정 이멀젼을 고압분산기(Microfluidizer, M-110L, Microfluidics)를 이용하여 약 1,000 bar의 압력에서 5회(Pass) 정도의 조건으로 2차 유화시킨다. 이렇게 유화 공정을 1, 2차로 나누어서 진행하는 이유는 초기 유화공정에서 액정 드롭넷(Droplet)의 사이즈를 최대한으로 줄이기 위한 것이다.Then, the primary emulsified liquid crystal emulsion is secondarily emulsified using a high-pressure disperser (Microfluidizer, M-110L, Microfluidics) at a pressure of about 1,000 bar under 5 passes (Pass). The reason why the emulsification process is divided into the first and second steps is to minimize the size of the droplet in the initial emulsification process.

유화공정이 완료되면, 코아서베이션에 의한 캡슐화 공정으로 넘어가는데 이 공정도 나노 액정 도메인(32)의 외벽(33) 형성을 확실하게 하기 위해 두 번에 걸쳐 외벽(33)을 형성하게 된다. 첫 번째는 고속균질교반기를 이용하여 약 14,000rpm의 속도로 교반하면서 약 0.2%(w/v)의 키토산(Chitosan) 수용액을 주사기(Syringe)을 통해 천천히 초기 이멀젼 분산액에 떨어뜨린다. 이렇게 키토산 수용액을 첨가한 후에 빙초산(Acetic Acid)을 이용하여 pH를 4~5로 조절한다. 이렇게 pH를 조절하게 되면 퓨러티 검 2000과 키토산이 코아서베이트(Coacervate)를 형성하여 나노 액정 도메인(32)에 1차 외벽(33)을 형성하게 된다. 그런 다음, 이렇게 1차 외벽이 형성된 이멀젼 분산액을 약 50℃에서 약 80℃로 온도를 상승시킨 상태에서 고속균질교반기(Homogenizer)의 교반속도를 약 18,000rpm 정도로 높여서 교반하면서 약 0.4%(w/v)의 카라지난(Carrageenan) 수용액을 시린지(Syringe)를 이용하여 천천히 떨어뜨린다. 이렇게 카라지난(Carrageenan) 수용액을 모두 첨가한 후에는 1차 외벽형성 경우와 마찬가지로 빙초산(Acetic Acid)을 이용하여 pH를 4~5로 조절한다. 이와같이 pH를 조절하게 되면, 카라지난 코아서베이트가 만들어지게 되고 이렇게 형성된 카라지난 코아서베이트가 나노 액정 도메인(32)에 2차 외벽(33)을 형성하게 된다.When the emulsification process is completed, the process proceeds to an encapsulation process by co-preservation. This process also forms the outer wall 33 twice in order to ensure formation of the outer wall 33 of the nano-liquid crystal domain 32. First, about 0.2% (w / v) of Chitosan aqueous solution is slowly added to the initial emulsion dispersion through a syringe while stirring at a speed of about 14,000 rpm using a high-speed homogeneous stirrer. After adding the aqueous chitosan solution, the pH is adjusted to 4 to 5 using glacial acetic acid. When the pH is adjusted as described above, the puromycin 2000 and chitosan form a coacervate to form the primary outer wall 33 in the nano-liquid crystal domain 32. Then, the immersion dispersion having the primary outer wall formed was heated to about 80 ° C. at about 50 ° C., and the stirring speed of the high-speed homogenizer was increased to about 18,000 rpm to about 0.4% (w / v) Carrageenan aqueous solution is slowly dropped using a syringe. After all of the Carrageenan aqueous solution is added, the pH is adjusted to 4 to 5 using acetic acid as in the case of the first outer wall formation. When the pH is adjusted as described above, a color past corosuite is formed, and the color past corosult is formed in the nano liquid crystal domain 32 to form a second outer wall 33.

캡슐화 공정이 완료되면, 온도변화를 통해 캡슐 외벽(33)의 겔화(Gelation)를 진행하는 겔화공정이 행해진다. 다시 말해, 약 80℃ 고온에서 2차 외벽형성이 완료되면 온도를 상온까지 하강시킴으로써 나노 액정 도메인(32)에 형성된 외벽(33) 물질이 겔화되도록 한다.When the encapsulation process is completed, a gelation process is performed in which gelation of the capsule outer wall 33 proceeds through temperature change. In other words, when the formation of the second outer wall is completed at a high temperature of about 80 캜, the temperature is lowered to room temperature so that the material of the outer wall 33 formed in the nano liquid crystal domain 32 is gelled.

겔화공정이 완료되면, 캡슐 외벽 경화공정이 행해진다. 경화공정은 경화제를 첨가하여 캡슐 외벽(33)을 경화시키는 단계로서, 상기 경화제는 글루타르알데하이드(Glutaraldehyde) 또는 포름알데하이드(Formaldehyde)를 사용하여 젤라틴의 아미노기와 가교반응(Crosslink)시켜 캡슐을 경화시킨 후 일정 시간 숙성하면 나노 액정 도메인(32)이 최종 수득된다.When the gelation process is completed, the capsule outer wall curing process is performed. The curing process is a step of curing the capsule outer wall 33 by adding a curing agent. The curing agent is cured by cross-linking with the amino group of gelatin using glutaraldehyde or formaldehyde After aging for a certain period of time, the nano liquid crystal domain 32 is finally obtained.

상술한 제조 공정을 통해 수득된 나노 액정 도메인(32)은 세정이 필요한데, 세정의 경우는 순수, 이소프로필알코올, 에틸렌 글리콜 등을 사용하여 수행한다. 그런 다음 나노 액정 도메인(32)을 수용액이나 세정액과 분리시키는 것이 필요한데, 이는 초원심분리(Ultracentrifugation)나 동결건조(Freeze Dry) 방법을 통해 달성 가능하다. 나노 사이즈의 입자는 일반적인 마이크로 사이즈 입자보다 크기가 훨씬 작기 때문에 보통의 원심분리 방법으로는 분리가 일어나지 않는다. 따라서, 나노 사이즈의 입자의 분리는 초원심분리 방법이 필요한데 이러한 설비를 초원심분리기(Ultracentrifuge)라고 한다.The nano-liquid crystal domain 32 obtained through the above-described production process needs to be cleaned. In the case of cleaning, pure water, isopropyl alcohol, ethylene glycol or the like is used. It is then necessary to separate the nano-liquid crystal domain 32 from an aqueous solution or a cleaning liquid, which can be achieved by means of ultracentrifugation or freeze-drying. Because nano-sized particles are much smaller in size than regular micro-sized particles, they are not separated by ordinary centrifugation methods. Therefore, separation of nanosized particles requires ultracentrifugation, which is called ultracentrifuge.

나노 액정 도메인(32) 분산 수용액이나 세정액으로부터 분리를 완료한 나노 액정 도메인(32)은 기판(10)의 상면에 고정되어야 하는데, 이는 바인더(Binder)를 통해 이루어진다. 즉, 투명한 물성을 갖는 바인더(31)에 나노 액정 도메인(32)을 일정한 비율로 혼합한 용액을 제조한 후, 이를 화소전극이 형성되어 있는 기판(10)의 상면 상에 코팅하여 경화시킴으로써 나노 액정층(30)이 최종 형성된다.The nano liquid crystal domain 32, which has been separated from the nano liquid crystal domain 32 dispersed aqueous solution or the washing liquid, must be fixed on the upper surface of the substrate 10 through a binder. That is, a solution in which the nano-liquid crystal domain 32 is mixed with the binder 31 having a transparent physical property at a predetermined ratio is prepared and then coated on the upper surface of the substrate 10 on which the pixel electrode is formed to cure the nano- A layer 30 is finally formed.

코팅방법으로는 그라비아(Gravure) 코팅, 나이프(Knife) 코팅, 롤(Roll)코팅, 슬롯다이(Slot Die) 코팅, 리버스(Reverse) 코팅 중에서 선택된 어느 하나의 방법을 통해 달성 가능하다.The coating method can be achieved by any one of gravure coating, knife coating, roll coating, slot die coating, and reverse coating.

나노 액정 도메인(32)과 바인더(31)는 5:1 에서 1:1 비율로 혼합되도록 구성하는 것이 바람직하며, 바인더(31)로는 폴리비닐알코올, 젤라틴, 포르말린레졸시농 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴산 수지, 멜라민, 메타크릴산 수지, 포름알데히드 수지, 불소계 수지 및 폴리비닐피롤리돈에서 선택된 적어도 어느 하나의 투명한 고분자 물질을 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that the nano liquid crystal domain 32 and the binder 31 are mixed at a ratio of 1: 1 at a ratio of 5: 1. The binder 31 may include polyvinyl alcohol, gelatin, formalin resole, It is preferable to use at least one transparent high molecular material selected from acrylic acid resin, melamine, methacrylic resin, formaldehyde resin, fluorine resin and polyvinylpyrrolidone.

한편, 나노 액정 도메인(32)과 바인더(31)가 혼합된 용액을 기판(10)에 코팅하기 전에 상기 혼합과정에서 바인더(31)에 포함된 기포를 제거하는 탈포 과정을 먼저 실시하는 것이 바람직하다.It is preferable that the defoaming process of removing the bubbles contained in the binder 31 during the mixing process is performed before the solution mixed with the nano liquid crystal domain 32 and the binder 31 is coated on the substrate 10 .

상술한 공정이 모두 완료되면, 고분자 매트릭스 내부에 다수의 나노 액정 도메인(32)이 분산되어 있는 나노 액정층(30)이 전극층(20) 위에 필름 형태로 적층 구비된다.When the above processes are completed, a nano liquid crystal layer 30 in which a plurality of nano liquid crystal domains 32 are dispersed in a polymer matrix is laminated on the electrode layer 20 in a film form.

도 4는 도 2의 'A' 영역의 확대 단면도로서, 도 4의 실시예의 횡전계 방식 액정표시소자의 전극층(20)은 FFS(Fringe-Field Switching) 방식의 전극 구조로 구성하였고, 전계가 인가된 온(On) 상태에서의 동작 원리를 나타낸다.FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the 'A' region of FIG. 2. The electrode layer 20 of the liquid crystal display element of the transverse electric field system of FIG. 4 has an electrode structure of FFS (Fringe-Field Switching) And the operating principle in the On state.

도 4를 참조하여, 본 발명의 나노 액정층(30)에 의한 횡전계 방식 액정표시소자의 구동 원리를 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 4, the driving principle of the transverse electric field type liquid crystal display device using the nano liquid crystal layer 30 of the present invention will be described.

(1) 블랙(Black) 상태의 표현(1) Expression of black state

본 발명의 나노 액정층(30)을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자는 전극층(20)에 전계가 인가되지 않은 경우, 나노 액정층(30)이 제1 편광판(40)을 통해 입사한 광을 그대로 통과시킴으로써 블랙 상태를 표시하도록 동작한다.The transverse electric field type liquid crystal display device having the nanocrystal liquid crystal layer 30 of the present invention is a liquid crystal display device in which the nanocrystal liquid crystal layer 30 receives light incident through the first polarizer plate 40 when an electric field is not applied to the electrode layer 20 The black state is displayed.

즉, 전계가 인가되지 않은 오프(Off) 상태에서는 전술한 나노 액정 도메인(32)의 광학특성에 의해 나노 액정층(30)은 입사광(예컨데, 백라이트 광)에 대해 전혀 영향을 주지 않는 바, 제1 편광판(40)을 거치면서 특정 각도로 선택적 투과된 후 나노 액정층(30)으로 입사된 광은 나노 액정층(30)을 통과하며 산란 현상이 거의 발생하지 않고 그대로 나노 액정층(30)을 통과하여 제2 편광판(50)에 도달하게 된다.That is, in the off state where no electric field is applied, the nano-liquid crystal layer 30 does not affect the incident light (for example, backlight) at all due to the optical characteristics of the nano-liquid crystal domain 32, 1 polarizing plate 40. The light incident on the nano-liquid crystal layer 30 passes through the nano-liquid crystal layer 30 and scatters almost without scattering, And reaches the second polarizing plate 50.

결국, 0°의 편광축을 갖는 제1 편광판(40)을 투과한 광은 그대로 90°의 편광축을 갖는 제2 편광판(50)에 입사되고, 이에 따라 해당 입사광은 편광축이 직교상태로 구비된 제2 편광판(50)에 의해 차단되어 액정표시소자는 블랙(Black) 상태를 표시하게 되는 것이다.As a result, the light transmitted through the first polarizing plate 40 having a polarization axis of 0 ° is directly incident on the second polarizing plate 50 having a polarization axis of 90 °, and accordingly, the incident light has a second polarization axis Is blocked by the polarizing plate 50, and the liquid crystal display element displays a black state.

상기와 같은 바, 계조표현을 위해서는 반드시 상호 대향하는 한 쌍의 기판 사이에 한 쌍의 배향막을 개재하고 그 사이에 액정을 주입하여 일정한 피치와 방향을 갖도록 액정을 배향해야 했던 종래 횡전계 방식 액정표시소자와 달리, 본 발명의 횡전계 방식 액정표시소자는 나노 액정층(30) 자체의 고유 특성을 이용하여 블랙상태를 표현할 수 있으므로 별도의 액정 배향이 필요없게 된다.As described above, in order to express the gradation, a conventional transverse electric field type liquid crystal display device in which a pair of alignment films must be interposed between a pair of mutually opposed substrates, liquid crystals are injected therebetween and the liquid crystal has to be oriented so as to have a constant pitch and direction Unlike the device, the transverse electric field type liquid crystal display device of the present invention can express the black state by using the intrinsic characteristics of the nano liquid crystal layer 30 itself, so that no separate liquid crystal alignment is required.

이에 따라, 본 발명의 나노 액정층(30)을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자는 종래 횡전계 방식 액정표시소자에 반드시 필요하였던 배향막 인쇄 및 러빙 공정을 제거할 수 있고, 기판 역시 화소전극이 형성되어 있는 백플레인 기판 하나로 액정표시소자를 만들 수 있는 획기적인 장점이 있다.Accordingly, the transverse electric field type liquid crystal display device including the nanocrystal liquid crystal layer 30 of the present invention can eliminate the alignment film printing and rubbing processes that have been required in the conventional transverse electric field liquid crystal display device, There is a breakthrough advantage of making a liquid crystal display device with one backplane substrate.

(2) 화이트(White) 상태의 표현(2) Expression of white state

본 발명의 나노 액정층(30)을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자는 전극층(20)에 전계가 인가된 경우, 나노 액정층(30)은 제1 편광판(40)을 통해 입사한 광의 편광축이 90°만큼 회전되게함으로써 화이트 상태를 표시하도록 동작한다.In the transverse electric field type liquid crystal display device having the nano liquid crystal layer 30 of the present invention, when an electric field is applied to the electrode layer 20, the nano liquid crystal layer 30 has a polarization axis of light incident through the first polarizer 40 90 < / RTI > so as to display the white state.

도 4에 도시된 바와 같이, 온(0n) 상태에서는 화소전극(-)과 공통전극(+)의 구조로 인하여 프린지 필드(Fringe-Field)가 만들어져 나노 액정층(30)에 횡전계가 형성되게 된다. 4, in the ON state, a fringe-field is formed due to the structure of the pixel electrode (-) and the common electrode (+) to form a transverse electric field in the nano-liquid crystal layer 30 do.

이처럼 전계가 인가되는 온(On) 상태에서는 오프(Off) 상태와 달리, 횡전계에 의해 나노 액정 도메인(32) 내부에 있는 액정분자(34)들이 전계 방향과 평행하게 수평으로 배열하기 때문에 액정분자의 배향에 의한 복굴절 효과가 만들어지게 된다. Since the liquid crystal molecules 34 in the nano-liquid crystal domain 32 are arranged horizontally in parallel with the electric field direction by the transverse electric field, unlike the off state in which the electric field is applied, The birefringence effect due to the orientation of the birefringence is produced.

이와 같이 어떤 매질에 전기장을 가하여 굴절률 변화를 야기할 수 있다는 것을 처음으로 밝힌 John Kerr(1875, 스코틀랜드 물리학자)의 이름을 따라서 이러한 효과를 '커 효과'(Kerr Effect)라고 한다. 이를 수식으로 표현하면, Δn = λ*K*E2로 정의되는데 여기에서 Δn은 전기장에 의해 유도되는 복굴절값이고 K는 '커 상수'(Kerr Constant)로서 매질의 특성에 따라 결정되고, E는 인가해주는 전기장의 세기를 나타내며, λ는 매질에 입사되는 빛의 파장을 나타낸다. 본 발명의 나노 액정층(30)은 이처럼 전계 인가에 따른 복굴절 정도(Δn·d)가 λ/2 조건을 만족하도록 형성된 것을 특징으로 한다. 참고로, 'Δn'는 전기장에 의해 유도되는 액정의 복굴절값을 의미하고, 'd'는 나노 액정층의 두께를 의미하고, 'λ'는 입사광의 파장을 의미한다.This effect is called the Kerr Effect in the name of John Kerr (1875, Scottish physicist) who first described that an electric field could be applied to a medium to cause a change in refractive index. This is defined as Δn = λ * K * E 2 where Δn is the birefringence value induced by the electric field and K is the Kerr constant and is determined by the properties of the medium, Represents the intensity of the electric field to be applied, and [lambda] represents the wavelength of the light incident on the medium. The nano-liquid crystal layer 30 of the present invention is characterized in that the degree of birefringence (DELTA n · d) according to the application of the electric field is formed so as to satisfy the condition of? / 2. For reference, '? N' means the birefringence value of the liquid crystal induced by the electric field, 'd' means the thickness of the nano-liquid crystal layer and '?' Means the wavelength of the incident light.

상기와 같이, 횡전계에 의해 나노 액정층(30)에 복굴절 효과가 발생되면 외부에서 입사하는 빛이 나노 액정층(30)을 통과할 때 영향을 받게 된다. 다시 말해, 제1 편광판(40)을 통해 입사한 빛이 나노 액정층(30)의 복굴절 효과에 의해 편광이 변하게 되는데, 이 때, 나노 액정층(30)의 복굴절 정도(Δn·d)가 입사광의 λ/2 조건을 만족하게 되면 입사광의 편광축이 90°만큼 회전하게 되어 제1 편광판(40)과 직교상태를 이루고 있는 제2 편광판(50)에 흡수되지 않고 그대로 통과하여 화이트 상태를 표시하게 된다.As described above, when the birefringence effect is generated in the nano-liquid crystal layer 30 by the transverse electric field, the light incident from the outside is influenced when the nano-liquid crystal layer 30 passes through. In other words, the polarization of the light incident through the first polarizing plate 40 changes due to the birefringence effect of the nano-liquid crystal layer 30. At this time, the birefringence degree? N · d of the nano- The polarizing axis of the incident light is rotated by 90 degrees to pass through the second polarizing plate 50, which is orthogonal to the first polarizing plate 40, without being absorbed, thereby displaying a white state .

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자의 단면 구조를 도시한 개략도이다.5 is a schematic view showing a cross-sectional structure of a transverse electric field type liquid crystal display device having a nano-liquid crystal layer according to a second embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자는 제1 실시예의 횡전계 방식 액정표시소자에 있어서 보호층(60)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 5, the transverse electric field type liquid crystal display device having the nanocrystal liquid crystal layer according to the second embodiment of the present invention further includes a passivation layer 60 in the transverse electric field type liquid crystal display device of the first embodiment .

보호층(60)은 광투과율이 우수한 투명한 수지 소재의 코팅층으로 이루어져 나노 액정층(30)의 상면 상에 배치된 형태로 마련된다. 이러한 보호층(60)은 나노 액정층(30)을 코팅 형성한 후 바로 제2 편광판(50)을 부착하지 않고 보호층(60)을 먼저 나노 액정층(30) 상면에 형성한 후 그 위에 제2 편광판(50)을 부착함으로써 나노 액정층(30)을 보호해주는 역할을 한다.The protective layer 60 is formed of a transparent resin coating layer having excellent light transmittance and is disposed on the upper surface of the nano-liquid crystal layer 30. The protective layer 60 is formed on the upper surface of the nano-liquid crystal layer 30 without first attaching the second polarizer 50 immediately after coating the nano-liquid crystal layer 30, 2 polarizing plate 50 to protect the nano-liquid crystal layer 30.

보호층(60)으로 적합한 재료로는 굴절률 이방성 특성이 없는 것을 특징으로 하는 트리 아세틸 셀룰로우스(Tri Acetyl Cellulose, TAC), 사이클로 올레핀 폴리머(Cyclo-Olefin Polymer), 폴리에테르설폰(PES), 오버코트(Over Coat) 등이 사용될 수 있다.A triacetyl cellulose (TAC), a cycloolefin polymer (Cyclo-Olefin Polymer), a polyethersulfone (PES), an overcoat material such as an overcoat (Over Coat) or the like may be used.

보호층(60)을 더 구비할 경우 비록 공정수는 추가되어 공정비용은 증가하지만 제2 편광판 부착 공정시 야기될 수 있는 나노 액정층(30)의 손상(Damage)을 최소화할 수 있는 장점이 있다.If the protective layer 60 is further provided, the process cost is increased to increase the process cost, but it is possible to minimize the damage of the nano-liquid crystal layer 30 which may be caused in the process of attaching the second polarizer plate .

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자의 단면 구조를 도시한 개략도이다.6 is a schematic view illustrating a cross-sectional structure of a transverse electric field type liquid crystal display device having a nano-liquid crystal layer according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예에 따른 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자는 제1 실시예의 횡전계 방식 액정표시소자에 있어서 상판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The transverse electric field type liquid crystal display device having the nano liquid crystal layer according to the second embodiment of the present invention is characterized in that it further includes an upper plate in the transverse electric field type liquid crystal display device of the first embodiment.

도 6에 도시된 바와 같이, 나노 액정층(30) 상부에는 상판이 더 배치되는데, 상판은 컬러필터(70)와 투명전극(80; ITO)을 포함하도록 구성된다.6, an upper plate is further disposed on the nano-liquid crystal layer 30, and the upper plate is configured to include a color filter 70 and a transparent electrode 80 (ITO).

즉, 나노 액정층(30) 상부에 컬러필터(70)를 적층하여 컬러를 표현할 수 있도록 한다. 컬러필터(70)는 접착제(90)를 통해 나노 액정층(30)의 상면에 부착할 수 있다. 또한, 컬러필터(70)의 상면에는 외부 정전기에 의한 영향을 제거하기 위해 대전방지 기능의 투명전극(80)이 더 형성된다.That is, the color filter 70 is stacked on the nano-liquid crystal layer 30 to display colors. The color filter 70 can be adhered to the upper surface of the nano-liquid crystal layer 30 through the adhesive 90. A transparent electrode 80 having an antistatic function is further formed on the upper surface of the color filter 70 to remove the influence of external static electricity.

한편, 나노 액정층(30)이 형성되어 있는 기판에 상판을 합착할 때, 바람직하게는 광경화성 접착제(90; Adhesive)로 합착하는 것이 좋다. 이는, 열경화성 접착제의 경우는 일반적으로 100℃ 이상의 고온에서 경화가 이루어지기 때문에 경화 시 기판과 상판의 얼라인먼트(Alignment)틀어지는 문제가 발생할 수 있어 광경화성 접착제에 비해서 수율 측면에서 불리하기 때문이다.
On the other hand, when the upper plate is attached to the substrate on which the nano-liquid crystal layer 30 is formed, it is preferable to be cemented with a photo-curing adhesive 90 (Adhesive). This is because, in the case of the thermosetting adhesive, since the curing is generally performed at a temperature of 100 ° C or higher, there arises a problem that the alignment between the substrate and the top plate may be distorted during curing, which is disadvantageous in terms of yield as compared with the photocurable adhesive.

상기에서 설명 및 도시한 본 발명의 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자는 제1 편광판의 편광축과 제2 편광판의 편광축이 상호 직교상태로 구비되고, 이에 따라 전극층에 전계가 인가되지 않은 경우 블랙 상태를 표시하고, 전극층에 전계가 인가된 경우 화이트 상태를 표시하는 노멀리 블랙 모드(Normally-Black Mode)로 구성하였다.In the transverse electric field type liquid crystal display device having the nano liquid crystal layer of the present invention described above and shown in the above, the polarizing axis of the first polarizing plate and the polarizing axis of the second polarizing plate are mutually orthogonal, And a normally black mode for displaying a white state when an electric field is applied to the electrode layer.

그러나, 상기와 같은 노멀리 블랙 모드 방식과 반대로 전압이 인가되지 않았을 경우 빛이 투과하여 최대 휘도를 가지는 노멀리 화이트 모드(Normally-White Mode)로도 구현할 수 있음은 물론이다.However, it is needless to say that the present invention can be implemented in a normally-white mode having a maximum luminance by transmitting light when a voltage is not applied, as opposed to the normally black mode.

즉, 본 발명의 횡전계 방식 액정표시소자의 제1 편광판과 제2 편광판의 편광축이 상호 일치하도록 구성함으로써 노멀리 화이트 모드를 구현할 수 있게 되는데 그 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.That is, the polarizing axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate of the transverse electric field type liquid crystal display of the present invention are made to coincide with each other, so that the normally white mode can be realized.

(1) 화이트(White) 상태의 표현(1) Representation of white state

본 발명의 노멀리 화이트 모드 횡전계 방식 액정표시소자는 전극층(20)에 전계가 인가되지 않은 경우, 나노 액정층(30)이 제1 편광판(40)을 통해 입사한 광을 그대로 통과시킴으로써 화이트 상태를 표시하게 된다.In the normally white mode transverse electric field type liquid crystal display device of the present invention, when the electric field is not applied to the electrode layer 20, the nano liquid crystal layer 30 passes light incident through the first polarizing plate 40 as it is, .

즉, 전계가 인가되지 않은 오프(Off) 상태에서는 전술한 나노 액정 도메인(32)의 광학특성에 의해 나노 액정층(30)은 입사광(예컨데, 백라이트 광)에 대해 전혀 영향을 주지 않는 바, 제1 편광판(40)을 거치면서 특정 각도로 선택적 투과된 후 나노 액정층(30)으로 입사된 광은 나노 액정층(30)을 통과하며 산란 현상이 거의 발생하지 않고 그대로 나노 액정층(30)을 통과하여 제2 편광판(50)에 도달하게 된다.That is, in the off state where no electric field is applied, the nano-liquid crystal layer 30 does not affect the incident light (for example, backlight) at all due to the optical characteristics of the nano-liquid crystal domain 32, 1 polarizing plate 40. The light incident on the nano-liquid crystal layer 30 passes through the nano-liquid crystal layer 30 and scatters almost without scattering, And reaches the second polarizing plate 50.

결국, 제1 편광판(40)을 투과한 광은 제1 편광판(40)과 편광축이 일치하는 제2 편광판(50)에 입사되고, 이에 따라 해당 입사광은 제2 편광판(50)에 흡수되지 않고 그대로 통과하여 화이트 상태를 표시하게 된다.As a result, the light transmitted through the first polarizing plate 40 is incident on the second polarizing plate 50 having the same polarization axis as that of the first polarizing plate 40, so that the incident light is not absorbed by the second polarizing plate 50 And the white state is displayed.

(2) 블랙(Black) 상태의 표현(2) Expression of black state

본 발명의 노멀리 화이트 모드 횡전계 방식 액정표시소자는 전극층(20)에 전계가 인가된 경우, 나노 액정층(30)은 제1 편광판(40)을 통해 입사한 광의 편광축이 90°만큼 회전되게함으로써 블랙 상태를 표시하게 된다.In the normally white mode transverse electric field type liquid crystal display device of the present invention, when an electric field is applied to the electrode layer 20, the nano liquid crystal layer 30 has a polarization axis of light incident through the first polarizer 40 rotated by 90 degrees Thereby displaying a black state.

즉, 전계가 인가된 온(On) 상태에서는 오프(Off) 상태와 달리, 횡전계에 의해 나노 액정 도메인(32) 내부에 있는 액정분자(34)들이 전계 방향과 평행하게 수평으로 배열하기 때문에 액정분자의 배향에 의한 복굴절 효과가 만들어지게 된다.That is, unlike the OFF state in which the electric field is applied, since the liquid crystal molecules 34 in the nano liquid crystal domain 32 are arranged horizontally in parallel with the electric field direction by the transverse electric field, A birefringence effect due to the orientation of molecules is produced.

상기와 같이, 횡전계에 의해 나노 액정층(30)에 복굴절 효과가 발생되면 외부에서 입사하는 빛이 나노 액정층(30)을 통과할 때 영향을 받게 된다. 다시 말해, 제1 편광판(40)을 통해 입사한 빛이 나노 액정층(30)의 복굴절 효과에 의해 편광이 변하게 되는데, 이 때, 나노 액정층(30)의 복굴절 정도(Δn·d)가 입사광의 λ/2 조건을 만족하게 되면 입사광의 편광축이 90°만큼 회전하게 되어 나노 액정층(30)을 통과한 빛은 제1 편광판(40)과 편광축이 일치하는 제2 편광판(50)에 의해 차단됨으로써 액정표시소자는 블랙(Black) 상태를 표시하게 된다.
As described above, when the birefringence effect is generated in the nano-liquid crystal layer 30 by the transverse electric field, the light incident from the outside is influenced when the nano-liquid crystal layer 30 passes through. In other words, the polarization of the light incident through the first polarizing plate 40 changes due to the birefringence effect of the nano-liquid crystal layer 30. At this time, the birefringence degree? N · d of the nano- The polarizing axis of the incident light is rotated by 90 degrees so that light passing through the nano-liquid crystal layer 30 is blocked by the second polarizer 50 having the same polarization axis as that of the first polarizer 40 So that the liquid crystal display element displays a black state.

지금까지 본 발명에 따른 나노 액정층을 포함하는 액정표시소자에 대해서 설명하였다. 본 발명에서 설명된 나노 액정층에 광반응성 액정단량체(Reactive Mesogens)를 혼합하거나 광반응성 액정단량체로만 구성할 경우 AMOLED 반사 방지용 λ/4 위상차 필름 또는 패턴드 리타드 필름(FPR, Film Patterned Retarder)으로도 사용할 수 있다. 본 발명의 나노 액정층에 광반응성 액정 단량체를 포함하는 λ/4 위상차 필름 및 패턴드 리타드 필름을 제조하는 방법에 대해 도 7을 이용하여 설명하기로 한다.The liquid crystal display device including the nano-liquid crystal layer according to the present invention has been described. When the nano-liquid crystal layer described in the present invention is mixed with Reactive Mesogens or composed only of a photoreactive liquid crystal monomer, an AMOLED antireflection lambda / 4 retardation film or a FPR (Film Patterned Retarder) Can also be used. A method for manufacturing a? / 4 retardation film and a patterned retard film including a photoreactive liquid crystal monomer in the nano-liquid crystal layer of the present invention will be described with reference to FIG.

지금까지 설명한 방식과 동일하게 액정 나노캡슐 제조시 액정에 광반응성 액정단량체(Reactive Mesogens)를 혼합하여 나노캡슐을 제조한다. 광반응성 액정단량체로는 독일 머크(Merk)사의 RMS03-001, RMS03-011, RMS03-013, RMS03-015, RMM-28B 등을 사용할 수 있다. 다음으로 도 7(a)에 도시된 바와 같이 투명기판(40) 상에 절연층(22)을 적층하고, 절연층(22) 상부에 화소전극과 공통전극을 일정한 간격 이격하면서 교차 형성하여 횡전계 전극층(IPS 방식 전극층)을 형성한다. 절연층(22), 화소전극 및 공통전극 상부에 광반응성 액정단량체가 혼합된 액정 나노 캡슐층을 지금까지 설명한 방법과 동일한 방식으로 코팅하고, 화소전극과 공통전극에 전압을 인가한 상태에서 UV 광을 조사하여 경화시킨다. UV 경화에 의해 광반응성 액정 단량체(41)가 경화됨으로 인해 도 7(b)에 도시된 바와 같이 횡전계 전극층에 인가되는 전압을 제거하더라도 나노 액정 도메인(32)에 포함된 나노 액정을 광경화된 배열 상태를 그대로 유지하게 된다. 따라서 도 7(b)에 도시된 광반응성 액정 단량체(41)에 의해 액정 배향이 고정된 필름이 형성되며, 이를 λ/4 위상차 필름 또는 패턴드 리타드 필름으로 사용할 수 있게 되는 것이다.In the same manner as described above, nanocapsules are prepared by mixing a liquid crystal with a photoreactive liquid crystal monomer (Reactive Mesogens) in the production of liquid crystal nanocapsules. Examples of the photoreactive liquid crystal monomer include RMS03-001, RMS03-011, RMS03-013, RMS03-015, and RMM-28B of Merck, Germany. Next, as shown in FIG. 7 (a), an insulating layer 22 is laminated on the transparent substrate 40, and pixel electrodes and common electrodes are formed on the insulating layer 22 while being spaced apart from each other by a predetermined distance, To form an electrode layer (IPS-based electrode layer). A liquid crystal nanocapsule layer in which a photoreactive liquid crystal monomer is mixed on an insulating layer 22, a pixel electrode, and a common electrode is coated in the same manner as described above, and a voltage is applied to the pixel electrode and the common electrode, And then cured. Even if the voltage applied to the transverse electric field electrode layer is removed as shown in FIG. 7 (b) due to the curing of the photoreactive liquid crystal monomer 41 by UV curing, the nano liquid crystal contained in the nano- The array state is maintained. Therefore, a film having the liquid crystal alignment fixed by the photoreactive liquid crystal monomer 41 shown in FIG. 7 (b) is formed, which can be used as a? / 4 retardation film or a patterned retardation film.

나아가 도 7에서는 액정나노캡슐을 제조할 때 광반응성 액정단량체와 나노 사이즈 액정을 혼합하는 것으로 설명하였으나 나노 사이즈 액정을 사용하지 않고 광반응성 액정단량체만을 사용하여 액정나노 캡슐층을 형성하여도 λ/4 위상차 필름 또는 패턴드 리타드 필름으로 사용할 수 있다. 또한, 도 7에서는 횡전계 전극층으로 IPS(In-Plane Switching) 전극 방식을 사용하였으나 본 발명을 구현하기 위해서는 한쪽 방향의 전계만을 인가할 수 있으면 제작이 가능하므로 FSS(Fringe-Field Switching) 전극 방식도 적용할 수 있음은 물론이다.
7, a liquid crystal nanocapsule layer is formed by using only a photoreactive liquid crystal monomer without using a nano-sized liquid crystal. However, even when a liquid crystal nanocapsule layer is formed using only a nano-sized liquid crystal, It can be used as a retardation film or a pattern relief film. 7, an IPS (In-Plane Switching) electrode method is used as the transverse electric field electrode layer. However, since the FSS (Fringe-Field Switching) electrode method Of course, can be applied.

도 8은 지그재그 형태로 형성되는 IPS 방식 횡전계 방식 전극층을 이용하여 패턴드 리타드 필름으로 사용하는 실시예를 보여주는 도면이다. 도 8(a)는 본 발명에 따라 형성된 패턴드 리타드 필림의 평면도이고, 도 8(b)는 B-B' 방향의 단면도이며, 도 8(c)는 도 8(a)에서 전압이 인가된 경우 형성되는 전계 방향을 나타낸 것이다. 도 8(a)에 도시된 바와 같이 평면상에서 보았을 때 IPS 전극을 세로방향으로 동일한 길이를 가지면서 45°각도로 갖는 지그재그 형상으로 상호 이격되는 공통전극(51)과 화소전극(52)을 반복적으로 형성하는 구조를 갖는다. 도 8(b)의 단면도에 도시된 바와 같이 도 8의 패턴드 리타드 필름은 IPS 전극 구조를 가짐을 알 수 있다. 도 8(a) 및 (b)에 형성된 전극에 전압을 이용하면 평면상에서 보았을 때 A행, B행, C행, D행에서 형성되는 전계의 방향(61, 63)은 상호 수직되면서 번갈아 형성됨을 알 수 있다. 따라서 도 8에 제시된 패턴드 리타드 필름은 종래 패턴드 리타드 필름을 대체할 수 있음을 알 수 있다.FIG. 8 is a view showing an embodiment in which the IPS-type transverse electric field type electrode layer formed in a zigzag shape is used as a patterned retarded film. FIG. 8A is a plan view of a patterned retard film formed according to the present invention, FIG. 8B is a cross-sectional view in the BB 'direction, FIG. 8C is a cross- And the direction of the formed electric field. As shown in FIG. 8 (a), when the IPS electrodes are viewed in a plan view, the common electrode 51 and the pixel electrode 52, which are spaced apart from each other in a zigzag shape having the same length in the longitudinal direction at an angle of 45 degrees, Respectively. As shown in the cross-sectional view of FIG. 8 (b), the pattern-relieved film of FIG. 8 has an IPS electrode structure. When voltages are applied to the electrodes formed in Figs. 8A and 8B, the electric field directions 61 and 63 formed in the row A, the row B, the row C and the row D are alternately formed while being perpendicular to each other Able to know. Therefore, it can be seen that the pattern relief film shown in FIG. 8 can replace the conventional pattern relief film.

3D 영상 표시 장치에서 종래 패턴드 리타드 필름 대신에 도 7 및 도 8에 제시된 패턴드 리타드 필름을 이용하면 새로운 3D 영상 표시 장치를 제공할 수 있음은 물론이다.
It is needless to say that a new 3D image display apparatus can be provided by using the pattern relief film shown in FIGS. 7 and 8 instead of the conventional pattern relief film in the 3D image display apparatus.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
While the preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated above using specific terms, such terms are used only for the purpose of clarifying the invention, and it is to be understood that the embodiment It will be obvious that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Such modified embodiments should not be understood individually from the spirit and scope of the present invention, but should be regarded as being within the scope of the claims of the present invention.

10: 기판 20: 횡전계 방식 전극층
21: 공통전극 22: 절연막
23: 화소전극 30: 나노 액정층
31: 고분자 메트릭스 32: 나노 액정 도메인
33: 외벽 34: 액정
40: 제1 편광판 50: 제2 편광판
60: 보호층 70: 컬러필터
80: 투명전극(ITO) 90: 접착제10: substrate 20: transverse electric field electrode layer
21: common electrode 22: insulating film
23: pixel electrode 30: nano liquid crystal layer
31: Polymer Matrix 32: Nano liquid crystal domain
33: outer wall 34: liquid crystal
40: first polarizer 50: second polarizer
60: protective layer 70: color filter
80: transparent electrode (ITO) 90: adhesive

Claims (20)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 횡전계 방식의 액정표시소자로서,
기판; 상기 기판의 상면 상에 형성된 횡전계 방식의 전극층; 상기 전극층 상에 형성된 나노 액정층; 상기 기판의 하면 상에 배치되는 제1 편광판; 및 상기 나노 액정층의 상부에 구비되는 제2 편광판을 포함하고,
상기 제1 편광판의 편광축은 상기 제2 편광판의 편광축과 상호 직교되도록 설치되며,
상기 나노 액정층은,
가시광선 파장 범위보다 작은 평균 직경 사이즈로 이루어진 나노 액정 도메인이 고분자 메트릭스 내에 분산되어 있는 것을 특징으로 하고,
상기 전극층에 전계가 인가되지 않은 경우, 상기 제1 편광판을 통해 입사한 광을 그대로 투과시킴으로써 블랙 상태를 표시하고, 상기 전극층에 전계가 인가되는 경우, 상기 제1 편광판을 통해 입사한 광의 편광축이 90°만큼 회전되도록 함으로써 화이트 상태를 표시하도록 구동하는 것을 특징으로 하며,
전계 인가시 생성되는 나노 액정층의 복굴절 정도(Δn·d, Δn:전기장에 의해 유도되는 액정의 복굴절값, d: 나노 액정층의 두께)가 λ/2(λ:입사광의 파장) 조건을 만족하도록 형성된 것을 특징으로 하는 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자.
As a transverse electric field type liquid crystal display element,
Board; A transverse electric field electrode layer formed on an upper surface of the substrate; A nano-liquid crystal layer formed on the electrode layer; A first polarizer disposed on a lower surface of the substrate; And a second polarizer disposed on the nano-liquid crystal layer,
Wherein the polarization axis of the first polarizer is orthogonal to the polarization axis of the second polarizer,
Wherein the nano-
Characterized in that nano-liquid crystal domains composed of an average diameter size smaller than the visible light wavelength range are dispersed in the polymer matrix,
When an electric field is not applied to the electrode layer, light incident through the first polarizing plate is directly transmitted to display a black state. When an electric field is applied to the electrode layer, the polarization axis of the light incident through the first polarizing plate is 90 Deg.] So as to display a white state,
(Birefringence value of liquid crystal induced by electric field, d: thickness of nano liquid crystal layer) of? N / 2 (?: Wavelength of incident light) condition of nano liquid crystal layer The liquid crystal display device comprising: a liquid crystal layer;
제7 항에 있어서,
상기 횡전계 방식의 전극층은 IPS(In-Plane Switching) 구조 또는 FFS(Fringe-Field Switching) 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the transverse electric field electrode layer comprises an IPS (In-Plane Switching) structure or a FFS (Fringe-Field Switching) structure.
제7 항에 있어서,
상기 나노 액정층의 상면에는 투명한 재질로 이루어진 보호층이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자.
8. The method of claim 7,
And a protective layer made of a transparent material is attached to the upper surface of the nano-liquid crystal layer.
제7 항에 있어서,
상기 나노 액정층의 상면에 배치된 컬러필터; 및
상기 컬러필터의 상면에 형성된 투명전극(ITO)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자.
8. The method of claim 7,
A color filter disposed on an upper surface of the nano-liquid crystal layer; And
And a transparent electrode (ITO) formed on the upper surface of the color filter.
제10 항에 있어서,
상기 컬러필터는 접착제를 통해 상기 나노 액정층에 합착된 것을 특징으로 하는 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자.
11. The method of claim 10,
Wherein the color filter is attached to the nano-liquid crystal layer through an adhesive. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
제7 항에 있어서,
상기 기판은 유리 기판이거나 또는 플라스틱 기판이고,
상기 플라스틱 기판은 트리아세틸셀룰로우스(Tri Acetyl Cellulose, TAC), 폴리이미드(PI), 폴리에테르설폰(PES), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 및 폴리아릴레이트(PAR) 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자.
8. The method of claim 7,
The substrate may be a glass substrate or a plastic substrate,
The plastic substrate may be made of one selected from the group consisting of triacetyl cellulose (TAC), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyarylate And the liquid crystal display element is a liquid crystal display element.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제7 항에 있어서,
상기 나노 액정층은 바인더와 혼합된 상기 나노 액정 도메인이 상기 전극층 위에 코팅 경화되어 필름 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the nanocrystal liquid crystal layer is formed by coating and curing the nano-liquid crystal domains mixed with the binder on the electrode layer to form a nano liquid crystal layer.
제7 항에 있어서,
상기 제2 편광판은 대전방지성이 부여된 편광판인 것을 특징으로 하는 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자.
8. The method of claim 7,
Wherein the second polarizing plate is a polarizing plate imparted with antistatic property. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
제7 항에 있어서,
상기 나노 액정 도메인은 가시광선 파장범위보다 1/4 이하의 평균 직경 사이즈로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 액정층을 구비하는 횡전계 방식 액정표시소자.8. The method of claim 7,
Wherein the nano-liquid crystal domain is formed in an average diameter size of 1/4 or less of the visible light wavelength range.
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