KR101598539B1 - 이색성 염료를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법 - Google Patents

이색성 염료를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

이색성 염료를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법이 개시된다. 개시된 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법은 제1 전극과 제2 전극 사이에 액정, 광중합성 재료, 이색성 염료 및 액정성 고분자를 포함하는 혼합 용액을 채운 다음, 자외선 경화 공정 전에 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기장을 인가함으로써 혼합 용액 내에서 이색성 염료를 정렬시킨다.

Description

이색성 염료를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법{Method of manufacturing polymer dispersed liquid crystal display device having dichroic dye}
이색성 염료를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법이 제공된다.
고분자 분산형 액정(PDLC; polymer dispersed liquid crystal) 디스플레이 장치는 고분자와 액정이 균일하게 혼합된 고분자 분산형 액정층에 전기장을 인가함으로써 고분자와 액정의 굴절률을 변화시켜 빛을 산란 또는 투과시키는 디스플레이 장치이다. 이러한 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치는 배향막 및 편광판을 사용하지 않고 전기장에 의해서만 빛을 개폐시킬 수 있다는 장점이 있다. 한편, 상기 고분자 분산형 액정층 내에 이색성 염료(dichroic dye)를 혼합시키면, 보다 향상된 콘트라스트(contrast)를 가지는 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 상기 이색성 염료가 액정과 혼합된 경우에 이색성 염료는 액정의 움직임과 같이 배열되는 경향이 있다. 따라서, 이색성 염료가 전술한 고분자 분산형 액정층 내에 혼합되게 되면, 이색성 염료가 액정의 움직임에 영향을 받아 정렬되거나 또는 랜덤(random)하 게 분포됨으로써 광학적 변화가 일어나게 된다.
일반적으로, 상기 이색성 염료를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치는 대향하는 두 전극들 사이에 액정, 광중합성 재료 및 이색성 염료를 혼합한 용액을 주입한 다음, 이 혼합 용액을 자외선을 이용하여 경화시킴으로써 제조된다. 여기서, 상기 광중합성 재료는 광중합 반응에 의해 고분자가 되는 물질을 의미하는 것으로, 모노머(monomer)나 올리고머(oligomer) 등이 될 수 있다. 상기한 자외선 경화과정을 통하여 고분자 내에 액정이 균일하게 분산되고, 이색성 염료는 고분자와 액정 내에 균일하게 존재하게 된다. 그러나, 이러한 제조방법에 의해서 제조된 디스플레이 장치에서는 고분자 내에 존재하는 이색성 염료가 디스플레이 장치의 광학적 특성에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 상기 고분자 내에 존재하는 이색성 염료는 자외선에 의한 경화 과정에 의해 움직일 수 없게 된다. 이러한 움직일 수 없는 이색성 염료는 광학적 이방성을 가지지 못하므로, 디스플레이 장치의 시인성에 나쁜 영향을 미치게 된다. 또한, 자외선 경화 공정시 고분자 내에 존재하는 이색성 염료는 자외선을 계속해서 흡수하게 되므로 자외선 경화 특성도 나쁘게 만들 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 자외선 경화공정을 수행하기 전에 액정, 광중합성 재료 및 이색성 염료가 혼합된 용액에 전기장을 인가함으로써 액정과 이색성 염료를 전기장에 나란하게 정렬시키는 방법이 제안된 바 있다. 그러나, 이러한 방법으로는 고분자 내에 이색성 염료를 일정한 방향으로 정렬시킬 수 없다는 문제점이 있다. 모노머나 올리고머와 같은 광중합성 재료에 액정 및 이색성 염료를 균일하게 혼합한 용액을 만들게 되면, 이 혼합 용액 내에서의 액정은 액정 고유의 전 기적인 특성을 잃게 된다. 액정, 광중합성 재료 및 이색성 염료의 혼합 용액에 전기장을 인가하여 이색성 염료를 정렬시키기 위해서는 먼저 액정이 전기장 인가에 따라 정렬되고, 이러한 액정의 움직임에 의해 이색성 염료가 정렬하여야 한다. 그러나, 액정, 광중합성 재료 및 이색성 염료의 혼합 용액 내에서는 액정이 그 전기적인 특성을 잃어 버리기 때문에 상기 혼합 용액에 전기장을 인가한다고 하더라도 이색성 염료는 정렬되지 않고 혼합 용액 내에서 랜덤한 상태를 유지하게 된다. 상기 혼합 용액 속에서 액정이 전기적인 특성을 가지기 위해서는 자외선에 의한 광중합 반응이 어느 정도 일어나서 액정과 광중합성 재료가 상분리되어야 하지만, 상기와 같은 방법에서는 광중합 반응이 일어나기 전에 전기장이 인가되므로 혼합 용액 속의 이색성 염료는 전기장 인가에 의해서도 정렬되지 않게 된다. 따라서, 상기한 방법에서는 전기장 인가 후, 자외선 경화 공정을 거쳐도 고분자 내에 존재하는 이색성 염료는 정렬되지 않고 랜덤하게 배열되므로, 시인성을 향상시키는 효과나 자외선 경화 특성을 향상시키는 효과는 기대할 수 없게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 이색성 염료를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 있어서,
서로 대향되게 배치된 제1 전극과 제2 전극 사이에 액정, 광중합성 재료, 이색성 염료(dichroic dye) 및 액정성 고분자(liquid crystalline polymer)를 포함하는 혼합 용액을 채우는 단계;
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기장을 인가하는 단계;
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기장이 인가된 상태에서 상기 혼합용액에 자외선을 조사함으로써 고분자, 액정, 이색성 염료 및 액정성 고분자를 포함하는 고분자 분산형 액정층(PDLC layer; polymer dispersed liquid crystal layer)을 형성하는 단계; 및
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가된 전기장을 제거하는 단계;를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법이 개시된다.
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기장을 인가함에 따라 상기 액정성 고분자 주변에 있는 이색성 염료는 혼합 용액 내에서 전기장에 나란한 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 고분자 분산형 액정층의 고분자 내에는 전기장에 의해서도 움직이지 않 는 정렬된 상태의 이색성 염료가 포함될 수 있다.
상기 혼합 용액 내에서 상기 액정성 고분자의 농도는 대략 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%)가 될 수 있다. 그리고, 상기 혼합 용액 내에서 상기 광중합성 재료의 농도는 대략 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%)가 될 수 있다.
상기 광중합성 재료는 모노머와 올리고머 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제2 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 및 제2 전극은 각각 제1 및 제2 기판 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 기판은 투명 기판이 될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서,
서로 대향되게 배치된 제1 전극과 제2 전극 사이에 액정, 광중합성 재료, 이색성 염료 및 액정성 고분자를 포함하는 혼합 용액을 채우는 단계;
상기 제1 및 제2 전극의 외측에 각각 제3 및 제4 전극을 마련하는 단계:
상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 전기장을 인가하는 단계;
상기 제3 전극과 제4 전극 사이에 전기장이 인가된 상태에서 상기 혼합용액에 자외선을 조사함으로써 고분자, 액정, 이색성 염료 및 액정성 고분자를 포함하는 고분자 분산형 액정층을 형성하는 단계; 및
상기 제3 및 제4 전극을 제거하는 단계;를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법이 개시된다.
상기 제3 및 제4 전극 중 자외선이 입사되는 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서,
서로 대향되게 배치된 제1 전극과 제2 전극 사이에 액정, 광중합성 재료, 이색성 염료 및 액정성 고분자를 포함하는 혼합 용액을 채우는 단계;
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기장을 인가하는 단계;
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기장이 인가된 상태에서 상기 혼합용액에 자외선을 조사함으로써 고분자, 액정, 이색성 염료 및 액정성 고분자를 포함하는 고분자 분산형 액정층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가된 전기장을 제거한 다음, 상기 제1 전극을 상기 고분자 분산형 액정층으로부터 떼어내는 단계; 및
상기 제1 전극이 제거된 상기 고분자 분산형 액정층 상에 제3 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 자외선 경화 공정 전에 고분자 분산형 액정층의 고분자 내에 있는 이색성 염료를 정렬시킴으로써 디스플레이 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 고분자 내에 정렬된 이색성 염료는 자외선 경화 공정시 자외선의 대부분 투과시키기 때문에 고분자의 경화특성을 향상시킬 수 있으며, 또한 자외선 흡수에 따른 이색성 염료의 성능 저하도 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 제1 및 제 2 전극(111,121)을 일정한 간격으로 서로 대향되게 배치한다. 상기 제1 및 제2 전극(111,121)은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 전극(111,121)은 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어질 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전극(111,121)은 각각 하부기판인 제1 기판(110)과 상부기판인 제2 기판(120) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 기판(110,120)은 투명 기판으로서, 예를 들면, 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 될 수 있다. 하지만 이에 한정되지는 않는다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 제1 기판(110) 상에는 박막 트랜지스터(TFT; thin film transistor) 및 구동 배선들이 제1 전극(111)과 함께 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 제1 전극(111)과 제2 전극(121) 사이의 공간에 혼합 용액(130')을 채운다. 본 실시예에서, 상기 혼합 용액(130')에는 액정, 광중합성 재료, 이색성 염료(dichroic dye,131) 및 액정성 고분자(liquid crystalline polymer,132)가 혼합되어 있다. 여기서, 상기 광중합성 재료는 광중합 반응에 의해 고분자가 되는 물질을 말한다. 이러한 광중합성 재료로는 모노머(monomer)와 올리고머(oligomer) 중 적어도 하나가 이용될 수 있다. 상기 혼합용액(130') 속에서 광중합성 재료의 농도는 예를 들면 대략 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%; weight percent) 정 도가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 이색성 염료(131)는 다양한 색상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 이색성 염료(131)는 블랙, 옐로우, 마젠타, 레드, 그린 또는 블루 등의 색상을 가질 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 이색성 염료(131)가 액정과 혼합된 경우에는 상기 이색성 염료(131)는 액정의 움직임과 같이 배열되는 경향이 있다.
그리고, 상기 액정성 고분자(132)는 용액 또는 용융 상태에서 액정성을 나타내는 고분자를 말한다. 이러한 액정성 고분자(132)에 의해 액정성 고분자 주변에 있는 액정은 그 고유의 전기적인 특성을 잃어버리지 않게 된다. 즉, 상기 혼합 용액(130')에 액정, 광중합 재료 및 이색성 염료(131)만이 포함되는 경우에는 상기 액정은 그 고유의 전기적인 특성을 잃어버리게 된다. 그러나, 본 실시예에서와 같이 액정성 고분자(132)가 혼합 용액(130')에 포함되게 되면, 액정성 고분자(132) 주변에 있는 액정은 그 고유의 전기적인 특성을 그대로 유지하게 된다. 상기 혼합용액(130') 속에서 액정성 고분자의 농도는 예를 들면 대략 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%; weight percent) 정도가 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 전극(111)과 제2 전극(121) 사이에 예를 들면 전압 V1을 인가한다. 이에 따라, 상기 제1 전극(111)과 제2 전극(121) 사이에 있는 혼합 용액(130') 내에 전기장이 인가된다. 이와 같이, 상기 혼합 용액(130')에 전기장이 인가되면 액정성 고분자(132) 주변에 있는 액정은 전기장에 나란한 방향, 즉 제1 및 제2 기판(110,120)에 수직인 방향으로 정렬된다. 이는 전술한 바와 같이, 액정성 고분자(132) 주변에 있는 액정은 그 고유의 전기적인 특성을 유지하므로, 액정성 고분자(132) 주변에 있는 액정이 정렬되면, 이 액정 주변의 이색성 염료(131)도 액정의 움직임과 함께 정렬되기 때문이다.
도 3을 참조하면, 전기장 인가에 의해 이색성 염료(131)가 수직으로 정렬된 상태에서 상기 혼합 용액(130')에 자외선을 조사한다. 이러한 자외선의 조사에 의하여 혼합 용액(130') 내의 광중합성 재료는 광중합 반응에 의해 고분자(134)로 변하면서 경화된다. 이 과정에서 외부로부터 입사되는 자외선의 대부분이 고분자(134)의 경화에 기여할 수 있다. 즉, 혼합 용액(130') 속에서 이색성 염료(131)가 랜덤하게 배열되어 있는 경우라면 이색성 염료(131)가 자외선을 계속적으로 흡수함으로써 고분자의 경화 특성을 떨어뜨릴 수 있다. 그러나, 본 실시예에서와 같이 혼합 용액(130') 속에 있는 이색성 염료(131)가 수직으로 정렬된 상태에서 자외선이 입사되면, 이 자외선의 대부분이 고분자(134) 경화에 기여할 수 있게 되므로, 고분자(134)의 경화 특성을 향상시킬 수 있다. 이러한 자외선 경화 과정에서, 상분리를 통하여 고분자(134) 내에 액정(133)이 균일하게 분산되게 되며, 상기 고분자(134) 및 액정(133) 속에는 이색성 염료(131)와 액정성 고분자(132)가 균일하게 분포하게 된다. 즉, 상기 혼합용액(130')은 자외선 경화 과정을 통하여 고분자(134), 액정(133), 이색성 염료(131) 및 액정성 고분자(132)를 포함하는 고분자 분산형 액정층(PDLC layer; polymer dispersed liquid crystal layer,130)으로 변하게 된다. 이때, 액정(133) 및 고분자(134) 내에 있는 이색성 염료(131)는 전기장 에 나란한 방향으로 정렬된다. 그리고, 상기 고분자(134) 내에 있는 이색성 염료(131)는 자외선 경화 과정에 의하여 정렬된 상태로 고정되기 때문에 이후의 자기장의 인가나 제거에 의해서도 움직일 수 없게 된다.
도 4를 참조하면, 마지막으로 상기 제1 전극(111)과 제2 전극(121) 사이에 인가되었던 전압 V1을 제거하면 디스플레이 장치가 완성된다. 이와 같이, 고분자 분산형 액정층(130) 내에 인가되어 있던 전기장을 제거하게 되면, 액정(133) 내에 있는 이색성 염료(131)는 다시 랜덤한 배열 상태로 돌아가게 된다. 하지만, 고분자(134) 내에 이색성 염료(131)는 전기장이 제거되어도 정렬된 상태를 그대로 유지하게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치에 전기장이 인가되지 않은 상태에서, 외부의 백색광이 상부기판인 제2 기판(120)과 제2 전극(121)을 통하여 고분자 분산형 액정층(130)에 입사하게 되면, 입사된 백색광은 고분자(134)와 액정(133)의 광학적 특성에 의해 산란된 다음 액정(133) 내에 랜덤하게 배열된 이색성 염료(131)과 작용함으로써 이색성 염료(131)의 색상과 동일한 빛이 제2 기판(120)을 통하여 외부로 방출하게 된다. 예를 들면, 상기 이색성 염료(131)가 옐로우 색상의 염료인 경우에는 옐로우 색상의 빛이 외부로 방출된다. 한편, 이때 고분자(134) 내에는 이색성 염료(131)가 수직으로 정렬된 상태를 유지하고 있다.
도 5는 도 4에 도시된 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치에 전기장을 인가 한 경우를 도시한 것이다. 제1 및 제2 전극(111,121) 사이에 예를 들어 전압 V1을 인가하게 되면, 고분자 분산형 액정층(130) 내에 전기장이 인가된다. 이러한 전기장의 인가에 의해 액정(133) 내의 이색성 염료(131)는 수직으로 정렬된다. 그리고, 이 상태에서 외부의 백색광이 상부기판인 제2 기판(120)과 제2 전극(121)을 통하여 고분자 분산형 액정층(130)에 입사하게 되면, 입사된 백색광은 이색성 염료(131)가 수직으로 정렬된 고분자 분산형 액정층(130)을 투과하게 되고, 이에 따라 제2 기판(120)의 상부는 블랙을 나타내게 된다. 한편, 상기 제1 기판(110)의 하면에 반사층(미도시)이 형성된 경우에는 이 반사층에 의해 제2 기판(120)을 통하여 백색광이 방출되게 된다.
이상과 같이, 경화된 고분자 내에 있는 이색성 염료가 랜덤한 상태로 배열되어 고정되게 되면, 고분자 내에 존재하는 이색성 염료는 광학적 이방성을 잃게 되고, 이에 따라 디스플레이 장치의 시인성에 나쁜 영향을 미치게 된다. 그러나, 본 실시예에서는 경화된 고분자(134) 내에서 이색성 염료(131)가 일정한 방향으로 정렬된 상태로 고정됨으로써 디스플레이 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 혼합 용액 속에서 이색성 염료가 랜덤하게 배열된 경우에는 이색성 염료가 자외선을 계속적으로 흡수함으로써 고분자의 경화 특성을 떨어뜨릴 수 있다. 그러나, 본 실시예에서와 같이 혼합 용액(130') 속에 있는 이색성 염료(131)가 수직으로 정렬된 상태에서 자외선이 입사되면, 이 자외선의 대부분이 고분자(134) 경화에 기여할 수 있으므로, 고분자(134)의 경화 특성을 향상시킬 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 제1 및 제 2 전극(211,221)을 일정한 간격으로 서로 대향되게 배치한다. 이러한 제1 및 제2 전극(211,221)은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(211,221)은 제1 기판(210)과 제2 기판(220) 상에 형성될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 기판(210,220)은 투명 기판이 될 수 있다. 여기서, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 하부기판인 제1 기판(210) 상에는 박막 트랜지스터(TFT; thin film transistor) 및 구동 배선들이 제1 전극(211)과 함께 형성될 수 있다. 이어서, 상기 제1 전극(211)과 제2 전극(221) 사이의 공간에 액정, 광중합성 재료, 이색성 염료(231) 및 액정성 고분자(232)를 포함하는 혼합 용액(230')을 채운다. 상기 광중합성 재료로는 모노머와 올리고머 중 적어도 하나가 이용될 수 있으며, 상기 광중합성 재료의 농도는 예를 들면 대략 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%) 정도가 될 수 있다. 그리고, 상기 액정성 고분자(232)의 농도는 예를 들면 대략 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%) 정도가 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는 것은 아니다.
도 7을 참조하면, 상기 제1 및 제2 기판(211,221)의 외측에 각각 제3 및 제4 전극(311,321)을 마련한다. 여기서, 상기 제3 전극(311)은 상기 제1 전극(211)과 나란하게 배치되며, 상기 제4 전극(321)은 상기 제2 전극(221)과 나란하게 배치된다. 그리고, 상기 제3 전극(311)과 제4 전극(321) 중 후술하는 자외선 경화 공정에 서 자외선이 투과되는 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 제4 전극(321)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 이루어질 수 있다. 다음으로, 상기 제3 전극(311)과 제4 전극(321) 사이에 예를 들면 전압 V2를 인가한다. 여기서, 상기 전압 V2는 상기 제3 및 제4 전극(311,321)가 제1 및 제2 전극(211,221)의 외측에 마련되어 있기 때문에 상기 제3 전극(311)과 제4 전극(321)에 사이에 인가되는 전압 V2는 전술한 도 2에 도시된 전압 V1보다는 높을 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전극(211)과 제2 전극(221) 사이에 있는 혼합 용액(230') 내에 전기장이 인가된다. 이와 같이, 상기 혼합 용액(230')에 전기장이 인가되면 액정성 고분자(232) 주변에 있는 액정은 전기장에 나란한 방향, 즉 제1 및 제2 기판(210,220)에 수직인 방향으로 정렬된다.
도 8을 참조하면, 전기장 인가에 의해 이색성 염료(231)가 수직으로 정렬된 상태에서 상기 혼합 용액(230')에 자외선을 조사한다. 여기서, 상기 자외선은 제4 전극(321), 제2 기판(220) 및 제2 전극(221)을 투과하여 혼합 용액(230')에 입사될 수 있다. 이러한 자외선의 조사에 의하여 혼합 용액(230') 내의 광중합성 재료는 광중합 반응에 의해 고분자(234)로 변하면서 경화된다. 이러한 자외선 경화 과정에서, 상분리를 통하여 고분자(234) 내에 액정(233)이 균일하게 분산되게 되며, 상기 고분자(234) 및 액정(233) 속에는 이색성 염료(231)와 액정성 고분자(232)가 균일하게 분포하게 된다. 즉, 상기 혼합용액(230')은 자외선 경화 과정을 통하여 고분자(234), 액정(233), 이색성 염료(231) 및 액정성 고분자(232)를 포함하는 고분자 분산형 액정층(230)으로 변하게 된다. 이때, 액정(233) 및 고분자(234) 내에 있는 이색성 염료(231)는 전기장에 나란한 방향으로 정렬된다. 그리고, 상기 고분자(234) 내에 있는 이색성 염료(231)는 자외선 경화 과정에 의하여 정렬된 상태로 고정되기 때문에 이후의 자기장의 인가나 제거에 의해서도 움직일 수 없게 된다.
도 9를 참조하면, 마지막으로 상기 제3 및 제4 전극(311,321)을 제거함으로써 고분자 분산형 액정층(230) 내에 인가되어 있던 전기장을 제거한다. 이에 따라, 액정(233) 내에 있는 이색성 염료(231)는 다시 랜덤한 배열 상태로 돌아가게 되지만, 고분자(234) 내에 이색성 염료(231)는 전기장이 제거되어도 수직으로 정렬된 상태를 그대로 유지하게 된다.
하부기판인 제1 기판(210) 상에 박막 트랜지스터(TFT) 및 여러 구동배선들이 제1 전극(211)과 함께 형성되어 있기 때문에 상기 제1 전극(211)을 통하여 전압을 인가하기가 용이하지 않다. 본 실시예에서는 디스플레이 장치를 구성하는 제1 및 제2 전극(211,221)의 외측에 별도의 제3 및 제4 전극(311,321)을 마련하고, 이 제3 전극(311)과 제4 전극(321) 사이에 전압 V2를 인가함으로써 보다 효과적으로 전압을 인가할 수 있다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이하에서는 전술한 실시예들과 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 10을 참조하면, 제1 및 제 2 전극(411,421)을 일정한 간격으로 서로 대향 되게 배치한다. 이러한 제1 및 제2 전극(411,421)은 제1 기판(410)과 제2 기판(420) 상에 형성될 수 있다. 여기서, 상부 기판인 제2 기판(420)은 투명 기판이 될 수 있으며, 상기 제2 전극(421)은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 본 실시예에서 상기 제1 전극(411)은 단지 전기장 인가를 위해 필요한 전극으로서, 완성된 디스플레이 장치에 포함되는 전극은 아니다. 따라서, 전술한 실시예들과는 달리 하부기판인 상기 제1 기판(410) 상에는 박막 트랜지스터(TFT)나 구동 배선들이 형성되어 있지 않다. 이어서, 상기 제1 전극(411)과 제2 전극(421) 사이의 공간에 액정, 광중합성 재료, 이색성 염료(431) 및 액정성 고분자(432)를 포함하는 혼합 용액(430')을 채운다. 상기 광중합성 재료로는 모노머와 올리고머 중 적어도 하나가 이용될 수 있으며, 상기 광중합성 재료의 농도는 예를 들면 대략 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%) 정도가 될 수 있다. 그리고, 상기 액정성 고분자(432)의 농도는 예를 들면 대략 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%) 정도가 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는 것은 아니다.
도 11을 참조하면, 상기 제1 전극(411)과 제2 전극(421) 사이에 예를 들면 전압 V3을 인가한다. 이에 따라, 상기 제1 전극(411)과 제2 전극(421) 사이에 있는 혼합 용액(430') 내에 전기장이 인가된다. 이와 같이, 상기 혼합 용액(430')에 전기장이 인가되면 액정성 고분자(432) 주변에 있는 액정은 전기장에 나란한 방향, 즉 제1 및 제2 기판(410,420)에 수직인 방향으로 정렬된다.
도 12를 참조하면, 전기장 인가에 의해 이색성 염료(431)가 수직으로 정렬된 상태에서 상기 혼합 용액(430')에 자외선을 조사한다. 이러한 자외선의 조사에 의하여 혼합 용액(430') 내의 광중합성 재료는 광중합 반응에 의해 고분자(434)로 변하면서 경화된다. 이러한 자외선 경화 과정에서, 상분리를 통하여 고분자(434) 내에는 액정(433)이 균일하게 분산되게 되며, 상기 고분자(434) 및 액정(433) 속에는 이색성 염료(431)와 액정성 고분자(432)가 균일하게 분포하게 된다. 즉, 상기 혼합용액(430')은 자외선 경화 과정을 통하여 고분자(434), 액정(433), 이색성 염료(431) 및 액정성 고분자(432)를 포함하는 고분자 분산형 액정층(430)으로 변하게 된다. 이때, 액정(433) 및 고분자(434) 내에 있는 이색성 염료(431)는 전기장에 나란한 방향으로 정렬된다. 그리고, 상기 고분자(434) 내에 있는 이색성 염료(431)는 자외선 경화 과정에 의하여 정렬된 상태로 고정되기 때문에 이후의 자기장의 인가나 제거에 의해서도 움직일 수 없게 된다.
도 13을 참조하면, 상기 제1 전극(411)과 제2 전극(421) 사이에 인가되었던 전압 V3을 제거하면 고분자 분산형 액정층(430) 내에 인가되어 있던 전기장이 제거된다. 이에 따라, 액정(433) 내에 있는 이색성 염료(431)는 다시 랜덤한 배열 상태로 돌아가게 되지만, 고분자(434) 내에 이색성 염료(431)는 전기장이 제거되어도 수직으로 정렬된 상태를 그대로 유지하게 된다.
도 14를 참조하면, 전압 인가를 위해 사용되었던 제1 전극(411) 및 제1 기판(410)을 고분자 분산형 액정층(430)의 하면으로부터 떼어낸다. 그리고, 도 15를 참조하면, 제3 전극(511)이 형성된 제3 기판(510)을 상기 고분자 분산형 액정 층(430)의 하면에 부착함으로써 디스플레이 장치가 완성된다. 여기서, 상기 제3 전극(511)은 디스플레이 장치를 구성하는 전극이므로, 상기 제3 기판(510) 상에는 박막 트랜지스터(TFT) 및 구동 배선들이 제1 전극(511)과 함께 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제3 전극(511)은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 제3 기판(510)은 투명 기판이 될 수 있다.
본 실시예에서는 디스플레이 장치를 구성하지 않는 제1 전극(411)을 전압 인가를 위한 전극으로 사용하고, 이후, 상기 제1 전극(411)을 디스플레이 장치를 구성하는 제3 전극(511)으로 대체함으로써 보다 효과적으로 전압을 인가할 수 있다. 이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 도 4에 도시된 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치에 전기장을 인가한 상태를 도시한 것이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110,210,410... 제1 기판 111,211,411... 제1 전극
120,220,420... 제2 기판 121,221,421... 제2 전극
130',230',430'.... 혼합 용액
130,230,430.... 고분자 분산형 액정층
131,231,431... 이색성 염료 132,232,432... 액정성 고분자
133,233,433... 액정 134,234,434... 고분자
311,511... 제3 전극 321... 제4 전극
510... 제3 기판

Claims (20)

  1. 서로 대향되게 배치된 제1 전극과 제2 전극 사이에 액정, 광중합성 재료, 이색성 염료(dichroic dye) 및 액정성 고분자(liquid crystalline polymer)를 포함하는 혼합 용액을 채우는 단계;
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기장을 인가하는 단계;
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기장이 인가된 상태에서 상기 혼합용액에 자외선을 조사함으로써 고분자, 액정, 이색성 염료 및 액정성 고분자를 포함하는 고분자 분산형 액정층(PDLC layer; polymer dispersed liquid crystal layer)을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가된 전기장을 제거하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기장을 인가함에 따라 상기 액정성 고분자 주변에 있는 상기 이색성 염료는 상기 혼합 용액 내에서 상기 전기장에 나란한 방향으로 정렬되는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 분산형 액정층의 고분자 내에는 전기장에 의해서도 움직이지 않 는 정렬된 상태의 이색성 염료가 포함되는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 용액 내에서 상기 액정성 고분자의 농도는 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%)인 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 용액 내에서 상기 광중합성 재료의 농도는 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%)인 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광중합성 재료는 모노머와 올리고머 중 적어도 하나를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제2 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어지는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극은 각각 제1 및 제2 기판 상에 형성되는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 기판은 투명 기판인 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  10. 서로 대향되게 배치된 제1 전극과 제2 전극 사이에 액정, 광중합성 재료, 이색성 염료 및 액정성 고분자를 포함하는 혼합 용액을 채우는 단계;
    상기 제1 및 제2 전극의 외측에 각각 제3 및 제4 전극을 마련하는 단계:
    상기 제3 전극과 상기 제4 전극 사이에 전기장을 인가하는 단계;
    상기 제3 전극과 제4 전극 사이에 전기장이 인가된 상태에서 상기 혼합용액에 자외선을 조사함으로써 고분자, 액정, 이색성 염료 및 액정성 고분자를 포함하는 고분자 분산형 액정층을 형성하는 단계; 및
    상기 제3 및 제4 전극을 제거하는 단계;를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 혼합 용액 내에서 상기 액정성 고분자의 농도는 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%)인 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 혼합 용액 내에서 상기 광중합성 재료의 농도는 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%)인 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제2 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어지는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극은 각각 투명한 제1 및 제2 기판 상에 형성되는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 전극 중 자외선이 입사되는 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어지는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  16. 서로 대향되게 배치된 제1 전극과 제2 전극 사이에 액정, 광중합성 재료, 이색성 염료 및 액정성 고분자를 포함하는 혼합 용액을 채우는 단계;
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기장을 인가하는 단계;
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기장이 인가된 상태에서 상기 혼합용액에 자외선을 조사함으로써 고분자, 액정, 이색성 염료 및 액정성 고분자를 포함하는 고분자 분산형 액정층을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 인가된 전기장을 제거한 다음, 상기 제1 전극을 상기 고분자 분산형 액정층으로부터 떼어내는 단계; 및
    상기 제1 전극이 제거된 상기 고분자 분산형 액정층 상에 제3 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 혼합 용액 내에서 상기 액정성 고분자의 농도는 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%)인 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 혼합 용액 내에서 상기 광중합성 재료의 농도는 5 ~ 25 중량퍼센트(wt%)인 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제3 전극은 투명한 도전성 물질로 이루어지는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 제1 기판상에 형성되고, 상기 제2 및 제3 전극은 각각 투명한 제2 및 제3 기판 상에 형성되는 고분자 분산형 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
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