KR101530082B1 - 표시 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 표시 장치 및 이의 제조 방법은 제1 전극이 형성된 제1 기판, 제1 전극과 마주하는 제2 전극이 형성된 제2 기판; 및 제1 전극 및 제2 전극 사이에 적, 녹, 청색 영역 별로 형성된 액정셀을 포함하되, 액정셀은 적, 녹, 청색의 영역 각각에 적색, 녹색 및 청색 영역의 파장의 광을 선택적으로 투과 및 반사시키는 액정과 액정의 상태를 고정하는 고분자 네트워크를 포함한다.

콜레스테릭 액정, 고분자 네트워크

Description

표시 장치 및 이의 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHED FOR THEREOF}

본 발명은 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 정보 전달의 중요한 매체인 표시 장치는 대형화, 고화질화의 평판형 표시 장치 기술에서 초경량, 박형화, 저소비 전력화를 추구하는 경향이다.

차세대 디스플레이 기술 중 전자 종이는 종이의 장점과 디스플레이 장치의 장점을 결합한 디스플레이다. 전자 종이는 정보 갱신이 가능하며, 외부 광원이 없이도 정보를 표시할 수 있는 장점이 있다.

특히, 전기 영동 소자를 이용한 전자 종이는 컬러 구현의 어려움이 있다. 이에 따라 액정을 이용한 전자 종이를 제조하는 연구가 계속되어왔다.

종래 액정을 이용한 전자 종이 중 멀티 레이어 방식을 사용한 경우에는 콜레스테릭 액정을 적층하여 형성하고 각 적층된 콜레스테릭 액정의 반사 및 투과를 조절하는 전극이 적층된 구조이다. 이러한 멀티 레이어 방식의 전자 종이는 두께가 두꺼우며 공정이 복잡하다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 단일 기판에 적, 녹 청색 액정셀을 구현하여 구조가 간단한 표시장치 및 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 액정셀 내의 액정이 외부 변형에 의해 변형되지 않는 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 콜레스테릭 액정을 이용한 플렉서블 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제안하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 전극이 형성된 제1 기판; 상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극이 형성된 제2 기판; 및 제1 전극 및 제2 전극 사이에 적, 녹, 청색 영역 별로 형성된 액정셀을 포함하되, 상기 액정셀은 상기 적, 녹, 청색의 영역 각각에 적색, 녹색 및 청색 영역의 파장의 광을 선택적으로 투과 및 반사시키는 액정과 상기 액정의 상태를 고정하는 고분자 네트워크를 포함하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 표시 장치 및 이의 제조 방법은 단일 레이어 구조의 콜레스테릭 액정셀을 형성하여 공정이 간단한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 고분자 네트워크를 형성하여 열 가공 이후 상온에서도 가공된 상태의 액정상태를 유지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 백라이트를 사용하지 않아 비용일 절감되는 장점이 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지 다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 단면을 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 제1 및 제2 기판(10, 20), 액정셀(50), 격벽(40), 제1 전극(60), 제2 전극(70) 및 액정(30)을 포함한다.

구체적으로, 제1 및 제2 기판(10, 20)은 투명한 플라스틱 기판일 수 있다. 제1 및 제2 기판(10, 20)은 휘어질 수 있는 재질이 사용될 수 있다.

제1 전극(60) 및 제2 전극(70)은 투명 도전성 물질을 사용한다. 이때, 제1 전극(60) 및 제2 전극(70)은 패시브 매트릭스(Passive Matrix) 또는 액티브 매트릭스(Active Matrix) 구조가 되도록 형성될 수 있다..

액정셀(50)은 제1 및 제2 전극(60, 70) 사이에 형성된 적, 녹 청색 액정셀을 포함할 수 있다. 액정셀은 적, 녹, 청색의 액정셀이 매트릭스 형태로 배치될 수 있 다.

액정셀(50)은 제1 및 제2 전극(60, 70) 및 제1 및 제2 전극(60, 70) 사이에 형성된 격벽(40)을 통해 각각의 색상별 셀 영역이 구분된다. 액정셀(50) 내에는 액정(30) 및 고분자 네트워크를 포함한다.

격벽(40)은 두 기판 사이의 간격을 유지 시키며, 외부의 압력 등의 요인으로부터 액정의 배향 및 간격을 일정하기 유지 시킬 수 있다.

액정(30)은 콜레스테릭 액정이 사용되며 반응성 중합체가 혼합된 상태에서 액정(30)에 열을 가하여 적, 녹, 청색의 액정셀을 형성한 이후에 광을 조사하여 고분자 네트워크를 형성한다. 이에 따라, 상온 상태에서 액정이 가공된 상태를 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 액정(30)은 온도가 증가하면 열역학적 이론 (Anharmonic Angular Osillations)에 의해 나선형 구조를 가지는 콜레스테릭 액정의 액정 분자 간 평균 앵글의 증가로 인해 피치는 감소한다. 따라서 반사되는 색은 단파장인 청색 쪽으로 이동한다. 뿐만 아니라 온도 증가 시 콜레스테릭 액정의 호스트 네마틱 액정의 굴절율 변화에 따른 반사 색의 변화도 예상할 수 있다. 하지만, 온도에 의한 평균 굴절율과 피치의 변화는 특정 액정 물질에서 주요하게 일어나며, 대부분의 액정은 온도에 의한 색상 변화폭이 적, 녹, 청색을 구현하기 위한 최적의 조건을 만족시키기 어렵다. 온도에 의한 반사 파장의 변화 특성은 액정에 대한 키랄제(chiral agent)의 용해성 차이 특성으로도 확인할 수 있다. 키랄제의 액정에 대한 용해성은 온도 가 증가 할수록 증가한다. 따라서 온도가 증가되면 키랄성이 증 가하여 피치는 감소하게 되고 단파장대 쪽으로 색상이 이동된다.

본 발명에 따른 액정(30)은 상기에서 설명한 바와 같이 온도 증가에 따른 키랄성이 증가하여 단파장대 쪽으로 색상이 이동되는 액정을 사용한다.

도 2 및 도 3을 참조하며, 이에 대하여 더 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 온도에 따른 액정의 reflected color의 변화를 나타낸 도면이고, 도 3은 단일 기판으로 제조된 녹색 액정셀과 적색 액정셀에서과 이들의 투과 스펙트럼을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 액정(30)은 온도가 증가할수록 적색에서 녹색 쪽으로 컬러가 이동되는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 액정(30)을 액정셀(50)에 내재한 이후에 온도를 조절하여 액정셀 별로 컬러를 구현할 수 있다.

도 3은 녹색 액정셀과 적색 액정셀을 제조하고 상기와 같은 가공을 통해 제조된 시료로서 파장 대 투과율을 살펴보면 녹색 파장 영역의 투과율은 약 45% 정도를 기록하고 있다. 즉, 녹색 파장 영역의 광의 반사율이 큰 것을 알 수 있다. 또한, 적색 파장 영역인 620nm 대역에서 투과율이 약 45% 정도이므로 이는 적색 액정셀에서 적색광의 반사율이 높은 것을 의미한다.

본 발명에 따른 표시 장치는 전계에 의한 액정의 피치 변화를 이용하여 각 반사 파장에 해당하는 전계를 인가하여 화상을 표시한다. 이에 따라, 단일 기판에서 풀 컬러를 구현할 수 있다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 개략적으로 설명한 단면도들이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 기판(10) 위에 투명한 도전성 물질을 이용하여 제1 전극(60)을 형성한다.

다음으로, 격벽(40)을 형성하여 액정이 형성될 셀영역을 마련한다. 다음을 제2 전극(70)이 형성된 제2 기판(20)을 합착하여 셀영역을 마련한다.

다음으로, 상기 셀영역에 콜레스테릭 액정 및 반응성 중합체가 소량 혼합된 물질을 주입한다.

다음으로, 적색 액정셀을 형성하기 위하여 기판을 가열하거나 다른 방법을 통해 열가공한다. 다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이 적색 액정셀이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역은 마스크(100)를 통해 차단하고 UV 조사를 한다.

이에 따라, 액정셀에 액정들은 적색 광을 반사시키는 액정 상태를 유지하고 있는 상태에서 마스크(100)가 위치하지 않은 영역 즉, 적색 액정셀이 형성될 영역의 반응성 중합체를 UV 경화시킨다. 적색 액정셀은 반응성 중합체가 UV에 의해 경화되어 고분자 네트워크가 형성되어 온도가 변하여도 액정의 상태를 유지한다.

다음으로, 액정에 가해지는 온도를 더 높여 녹색 액정셀을 제조한다. 제조 방법은 적색 액정셀을 제조하는 방법과 동일한 방법으로 사용한다. 액정이 녹색광을 반사시키는 상태로 변하도록 컬러 변화를 일으키는 온도로 열을 공급한다. 다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이 녹색 액정셀이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역을 마스크(100)를 통해 차단하고 UV를 조사한다. 이에 따라, 녹색 액정셀이 형성될 영역에 고분자 네트워크를 형성하여 액정의 상태가 온도에 따라 변화되지 않도록 한다.

다음으로, 액정에 가해지는 온도를 더 높여 청색 액정셀을 제조한다. 제조 방법은 적색 및 녹색 액정셀을 제조하는 방법과 동일한다. 액정이 청색광을 반사시키는 상태로 변하도록 컬러 변화를 일으키는 온도로 열을 공급한다. 다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 청색 액정셀이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역을 마스크(100)를 통해 차단하고 UV를 조사한다. 이에 따라, 청색 액정셀이 형성될 영역에 고분자 네트워크를 형성하여 액정의 상태가 온도에 따라 변화되지 않도록 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 단면을 도시한 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 표시 장치의 온도에 따른 reflected color의 변화를 나타낸 도면.

도 3은 단일 기판으로 제조된 녹색 액정셀과 적색 액정셀에서과 이들의 투과 스펙트럼을 도시한 도면.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 다른 표시 장치의 제조방법을 도시한 도면들.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 제1 기판 20: 제2 기판

30: 액정 40: 격벽

50: 액정셀 60: 제1 전극

70: 제2 전극 100: 마스크

Claims (1)

1. 제1 전극이 형성된 제1 기판;

   상기 제1 전극과 마주하는 제2 전극이 형성된 제2 기판; 및

   제1 전극 및 제2 전극 사이에 적, 녹, 청색 영역 별로 형성된 액정셀을 포함하되,

   상기 액정셀은 상기 적, 녹, 청색의 영역 각각에 적색, 녹색 및 청색 영역의 파장의 광을 선택적으로 투과 및 반사시키는 액정과 상기 액정의 상태를 고정하는 고분자 네트워크를 포함하고,

   상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 형성된 격벽을 통해 상기 액정이 형성되는 셀영역이 형성되고, 상기 셀영역에 콜레스테릭 액정 및 반응성 중합체가 혼합된 혼합 물질이 주입되고, 상기 혼합 물질에 가해지는 열의 온도가 상기 셀영역 별로 조절되어 상기 적, 녹, 청색 영역별로 상기 액정셀이 형성되며,

   상기 적, 녹, 청색 영역별로, 액정셀이 형성된 후, 온도가 변하여도 액정셀의 색이 변화되지 않도록 액정셀이 형성된 영역의 반응성 중합체를 UV 경화시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.

Images