KR102385697B1 - 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

액정캡슐을 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제1 내지 제3부화소를 포함하는 기판과, 상기 기판 상부의 상기 제1 내지 제3부화소 각각에 배치되는 박막트랜지스터와, 상기 기판 상부의 상기 제1 내지 제3부화소 각각에 배치되고, 서로 이격되는 화소전극 및 공통전극과, 상기 화소전극 및 상기 공통전극 상부에 배치되고, 액정캡슐 및 바인더를 포함하는 액정층과, 상기 액정층 상부에 배치되는 보조점착층과, 상기 보조점착층 상부에 배치되는 광학필름과, 상기 기판 하부에 순차적으로 배치되는 제1점착층 및 제1편광판과, 상기 광학필름 상부에 순차적으로 배치되는 제2점착층 및 제2편광판을 포함하는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.

Description

액정캡슐을 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법 {Liquid Crystal Display Device Including Liquid Crystal Capsule And Method Of Fabricating The Same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 박막트랜지스터가 형성된 어레이기판과 보조점착층 및 액정층이 형성된 광학필름을 합착함으로써, 기포발생이 방지되고 재작업이 용이한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있는데, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었다.
이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막트랜지스터 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display: TFT-LCD)가 개발되었는데, 액정표시장치는 액정분자의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하여 영상을 표시한다.
이러한 액정표시장치는 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과, 제1 및 제2기판 사이에 형성되는 액정층을 포함하는데, 2개의 유리기판을 사용하므로 무게 및 두께가 증가하고 플렉시블 표시장치에 적용하기 용이하지 않은 단점이 있다.
이를 개선하기 위하여, 기판 상부에 다수의 액정캡슐을 포함하는 액정층을 코팅방식으로 형성하는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치가 제안되었다.
액정캡슐을 포함하는 액정표시장치는 전기장에 따라 유효 굴절률 이방성(또는 평균 굴절률 이방성)을 변화시켜 계조를 표시한다.
이러한 종래의 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 액정캡슐을 포함하는 액정표지장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 기판(20)은 적, 녹, 청 부화소(SPr. SPg, SPb)를 포함하고, 기판(20) 상부의 적, 녹, 청 부화소(SPr. SPg, SPb)에 각각 박막트랜지스터(T), 화소전극(38), 공통전극(40)을 형성한다.
구체적으로, 기판(20) 상부의 적, 녹, 청 부화소(SPr. SPg, SPb) 각각에 게이트전극(22)을 형성하고, 게이트전극(22) 상부의 기판(20) 전면에 게이트절연층(24)을 형성한다.
게이트전극(22)에 대응되는 게이트절연층(24) 상부에 반도체층(26)을 형성하고, 반도체층(26) 양단 상부에 각각 소스전극(28) 및 드레인전극(30)을 형성한다.
게이트전극(22), 반도체층(26), 소스전극(28), 드레인전극(30)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
박막트랜지스터(T) 상부의 기판(20) 전면에 보호층(32)을 형성하고, 보호층(32) 상부의 적, 녹, 청 부화소(SPr. SPg, SPb) 경계에 블랙매트릭스(34)를 형성한다.
블랙매트릭스(34) 상부의 적, 녹, 청 부화소(SPr. SPg, SPb)에 각각 적, 녹, 청 컬러필터(36r, 36g, 36b)를 형성하는데, 적, 녹, 청 컬러필터(36r, 36g, 36b)는 컬러필터층을 구성한다.
컬러필터층 상부의 적, 녹, 청 부화소(SPr. SPg, SPb)에 각각 화소전극(38) 및 공통전극(40)을 형성하는데, 화소전극(38)은 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(30)에 연결되고 공통전극(40)은 화소전극(38)으로부터 이격된다.
그리고, 박막트랜지스터(T), 화소전극(38), 공통전극(40)이 형성된 기판(20) 상부에, 노즐(80)을 통하여 액정캡슐(52) 및 바인더(54)를 포함하는 액정캡슐용액을 도포하여 액정캡슐 물질층(82)를 형성한 후, 액정캡슐 물질층(82)을 건조 또는 경화하여 기판(20) 상부에 액정캡슐(52)을 포함하는 액정층(50)을 형성한다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 기판(20) 하부에 제1점착층(70) 및 제1편광판(72)을 순차적으로 형성하고, 액정층(50) 상부에 제2점착층(74) 및 제2편광판(76)을 형성함으로써, 종래의 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치(10)를 완성한다.
그런데, 이러한 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치(10)에서는, 액정층(50) 상부에 직접 제2점착층(74)을 형성하므로, 제2점착층(74)의 점착물질에 의하여 액정층(50)이 손상되는 문제가 있다.
예를 들어, 액정층(50)의 상층부로 제2점착층(74)의 점착물질이 확산되어 액정층(50)의 상층부의 액정캡슐(52)의 분포가 불균일하게 될 수 있다.
그리고, 다양한 종류의 기판(20)을 사용하는 액정표시장치(10)에 액정캡슐(52)을 포함하는 액정층(50)을 적용하기 위해서는, 액정캡슐용액 자체의 고형분 농도를 조절하여야 하는데, 고형분 농도와 같은 조건의 변경이 쉽지 않고 액정층(50)의 두께를 균일하게 유지하는 것이 쉽지 않다는 문제가 있다.
또한, 제2점착층(74)을 통하여 제2편광판(76)을 액정층(50)에 부착할 때, 제2편광판(76)의 흡수축이 오정렬 될 수 있고, 이 경우 제2편광판(76)을 제거한 후 재작업 하여야 하지만, 재작업 시 액정층(50)이 손상될 수 있다.
도 2는 종래의 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 재작업을 설명하기 위한 도면으로, 도 1을 함께 참조하여 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제2점착층(74)을 통하여 액정층(50) 상부에 부착된 제2편광판(76)이 오정렬 된 경우, 액정층(50)을 포함하는 기판(20)으로부터 제2편광판(76)을 제거한 후 새로운 제2편광판(76)을 다시 액정층(50) 상부에 부착하여야 한다.
그러나, 액정캡슐(52)을 포함하는 액정층(50)과 제2점착층(74)은 유사한 점도를 가지므로, 액정층(50)을 포함하는 기판(20)으로부터 제2편광판(76)을 제거하려고 할 때, 제2점착층(74) 및 제2편광판(76)이 제거되지 않고 액정층(50)이 제거되거나 손상되어 재작업이 불가능한 경우가 발생한다.
이에 따라, 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 박막트랜지스터가 형성된 기판과 보조점착층 및 액정층이 형성된 광학필름을 합착함으로써, 액정층의 손상이 방지되고 다양한 기판에 적용 가능한 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 박막트랜지스터가 형성된 기판과 보조점착층 및 액정층이 형성된 광학필름을 합착 및 경화함으로써, 기포 잔존이 방지되고 재작업이 용이해지고 제조비용이 절감되는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 제1 내지 제3부화소를 포함하는 기판과, 상기 기판 상부의 상기 제1 내지 제3부화소 각각에 배치되는 박막트랜지스터와, 상기 기판 상부의 상기 제1 내지 제3부화소 각각에 배치되고, 서로 이격되는 화소전극 및 공통전극과, 상기 화소전극 및 상기 공통전극 상부에 배치되고, 액정캡슐 및 바인더를 포함하는 액정층과, 상기 액정층 상부에 배치되는 보조점착층과, 상기 보조점착층 상부에 배치되는 광학필름과, 상기 기판 하부에 순차적으로 배치되는 제1점착층 및 제1편광판과, 상기 광학필름 상부에 순차적으로 배치되는 제2점착층 및 제2편광판을 포함하는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 액정층 및 상기 보조점착층의 접착력은 상기 제2점착층의 접착력보다 큰 값일 수 있다.
또한, 상기 바인더는 점착물질을 포함하고, 상기 보조점착층은 상기 바인더의 상기 점착물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 액정층 및 상기 보조점착층은 열 또는 빛에 반응성을 갖는 반응성 첨가제를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광학필름은, 광학적 등방성을 갖거나, 상기 액정층의 복굴절 특성을 보상할 수 있다.
한편, 본 발명은, 기판 상부의 제1 내지 제3부화소 각각에 박막트랜지스터와 서로 이격되는 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계와, 광학필름 상부에 보조점착층 및 액정층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 화소전극 및 상기 공통전극과 상기 액정층이 접촉하도록 상기 기판과 상기 광학필름을 합착하는 단계와, 상기 기판 하부에 제1점착층 및 제1편광판을 순차적으로 형성하고, 상기 광학필름 상부에 제2점착층 및 제2편광판을 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
그리고, 상기 액정층 및 상기 보조점착층의 접착력은 상기 제2점착층의 접착력보다 큰 값일 수 있다.
또한, 상기 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 제조방법은, 열 또는 빛에 의하여 합착된 상기 기판과 상기 광학필름 사이의 상기 액정층 및 상기 보조점착층을 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 광학필름 상부에 상기 액정층을 형성하는 단계는, 상기 보조점착층 상부에 액정캡슐 및 바인더를 포함하는 액정캡슐용액을 도포하여 액정캡슐 물질층을 형성하는 단계와, 상기 액정캡슐 물질층을 건조 또는 경화하여 상기 액정층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은, 박막트랜지스터가 형성된 기판과 보조점착층 및 액정층이 형성된 광학필름을 합착함으로써, 액정층의 손상이 방지되고 다양한 기판에 적용 가능한 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은, 박막트랜지스터가 형성된 기판과 보조점착층 및 액정층이 형성된 광학필름을 합착 및 경화함으로써, 기포 잔존이 방지되고 재작업이 용이해지고 제조비용이 절감되는 효과를 갖는다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 액정캡슐을 포함하는 액정표지장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래의 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 재작업을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 제2실시예에 대한 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 재작업을 설명하기 위한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치를 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치를 도시한 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치(110)는, 제1 내지 제3부화소(SPr, SPg, SPb)를 포함하는 기판(120)과, 기판(120) 상부에 배치되는 액정층(150)을 포함한다.
구체적으로, 기판(120)은 제1 내지 제3부화소(SPr, SPg, SPb)를 포함하는데, 제1 내지 제3부화소(SPr, SPg, SPb)는 각각 적색, 녹색, 청색 또는 시안(cyan), 마젠타(magenta), 옐로우(yellow)에 대응될 수 있다.
기판(120)은 유리로 이루어지거나 플라스틱과 같은 가요성 물질로 이루어질 수 있다.
기판(120) 상부의 제1 내지 제3부화소(SPr. SPg, SPb) 각각에는 게이트전극(122)이 형성되고, 게이트전극(122) 상부의 기판(120) 전면에는 게이트절연층(124)이 형성된다.
게이트전극(122)에 대응되는 게이트절연층(124) 상부에는 반도체층(126)이 형성되고, 반도체층(126) 양단 상부에는 각각 소스전극(128) 및 드레인전극(130)이 형성된다.
여기서, 게이트전극(122), 반도체층(126), 소스전극(128), 드레인전극(130)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
도시하지는 않았지만, 기판(120) 상부에는 서로 교차하여 제1 내지 제3부화소(SPr. SPg, SPb)를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선이 형성되는데, 박막트랜지스터(T)의 게이트전극(122)은 게이트배선에 연결되고, 박막트랜지스터(T)의 소스전극(128)은 데이터배선에 연결될 수 있다.
박막트랜지스터(T) 상부의 기판(120) 전면에는 보호층(132)이 형성되고, 보호층(132) 상부의 제1 내지 제3부화소(SPr. SPg, SPb) 경계에는 블랙매트릭스(134)가 형성된다.
블랙매트릭스(134) 상부의 적, 녹, 청 부화소(SPr. SPg, SPb)에는 각각 적, 녹, 청 컬러필터(136r, 136g, 136b)가 형성되는데, 적, 녹, 청 컬러필터(136r, 136g, 136b)는 컬러필터층을 구성한다.
컬러필터층 상부의 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)에는 각각 화소전극(138) 및 공통전극(140)이 형성되는데, 화소전극(138)은 컬러필터층 및 보호층(132)의 드레인콘택홀을 통하여 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(130)에 연결되고, 공통전극(140)은 화소전극(138)으로부터 이격된다.
도시하지는 않았지만, 화소전극(138) 및 공통전극(140)은 각각 바(bar) 형상을 갖고 제1 내지 제3부화소(SPr. SPg, SPb) 각각에서 서로 평행하게 이격되는 다수개로 형성될 수 있다.
화소전극(138) 및 공통전극(140) 상부의 기판(120) 전면에는 액정층(150)이 형성된다.
액정층(150)은, 다수의 액정캡슐(152)과, 다수의 액정캡슐(152)이 분산되는 바인더(154)를 포함하는데, 다수의 액정캡슐(152)은 각각 다수의 액정분자(156)를 포함하고, 바인더(154)는 점착물질(미도시)을 포함한다.
액정층(150)의 두께는 액정캡슐(152)의 복굴절 특성과 광학적 투과도에 따라 변경될 수 있는데, 예를 들어, 액정층(150)의 두께는 약 2μm 내지 약 6μm의 범위일 수 있다.
바인더(154)는 액정캡슐(152)을 분산시키는 역할을 함과 동시에 액정층(150)을 기판(120)에 고정시키는 역할을 한다.
다수의 액정캡슐(152)은, 각각 수 내지 수백 나노미터(nanometer)의 직경을 갖는 고분자 캡슐로서, 폴리비닐알콜(poly vinyl alcohol: PVA)과 같은 수용성 재료 또는 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate: PMMA)과 같은 지용성 재료로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 약 1nm 내지 약 320nm의 범위의 직경을 가질 수 있다.
바인더(154)는 투명 또는 반투명일 수 있고, 수용성, 지용성 또는 수용성 및 지용성의 혼합성질을 가질 수 있는데, 바람직하게는 액정캡슐(152)에 영향력이 적은 수용성일 수 있다.
다수의 액정분자(156)는, 네마틱 액정(nematic liquid crystal), 강유전성 액정(ferroelectric liquid crystal) 또는 플렉소 액정(flexo electric liquid crystal) 일 수 있다.
다수의 액정캡슐(152) 및 바인더(156)를 포함하는 액정층(150)은 별도의 배향막 없이 형성할 수 있으며, 그 결과 액정층(150)은 화소전극(138) 및 공통전극(140)에 직접 접촉할 수 있다.
액정층(150) 상부에는 광학필름(160)이 형성되는데, 광학필름(160)은 액정캡슐(152)을 포함하는 액정층(150)을 보호하는 역할을 하며, 이와 함께 광학적 기능을 할 수도 있다.
예를 들어, 광학필름(160)은, 위상지연(retardation)이 없는 광학적 등방성을 갖는 트리아세틸 셀룰로즈(triacetyl cellulose: TAC), 싸이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer: COC) 중 하나로 이루어질 수 있다.
한편, 다른 실시예에서는, 광학필름(160)이 액정층(150)의 복굴절 특성을 보상할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다.
기판(120) 하부에는 제1점착층(170) 및 제1편광판(172)이 순차적으로 형성되고, 액정층(150) 상부에는 제2점착층(174) 및 제2편광판(176)이 형성된다.
이러한 액정표시장치(110)는, 기판(120) 상부에 박막트랜지스터(T), 컬러필터층, 화소전극(138), 공통전극(140)을 형성하고, 광학필름(160) 상부에 액정캡슐용액을 도포하고 건조 또는 경화하여 액정층(150)을 형성하고, 박막트랜지스터(T), 컬러필터층, 화소전극(138), 공통전극(140)이 형성된 기판(120)과 액정층(150)이 형성된 광학필름(160)을 합착한 후, 제1 및 제2점착층(170, 174)을 통하여 제1 및 제2편광판(172, 176)을 부착하여 완성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치(110)에서는, 액정층(150) 상부에 광학필름(160)이 형성되어 액정층(150)을 보호하므로, 제2점착층(174)의 점착물질에 의하여 액정층(150)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 액정캡슐용액을 광학필름(160)에 형성한 후 다양한 종류의 기판(120)에 합착하므로, 액정캡슐용액의 조건 변경이 불필요하고 액정층(150)의 두께를 균일하게 유지할 수 있다.
그런데, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치(110)에서는, 액정층(150)이 상대적으로 작은 두께를 갖기 때문에, 박막트랜지스터(T), 컬러필터층, 화소전극(138), 공통전극(140)이 형성된 기판(120)과 액정층(150)이 형성된 광학필름(160)을 합착할 때, 화소전극(138) 및 공통전극(140)과 액정층(150)의 계면에 기포가 잔존하는 경우가 발생할 수 있다.
다른 실시예에서는 액정층과 광학필름 사이에 보조점착층을 형성함으로써 기포 잔존을 방지할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치를 도시한 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치(210)는, 제1 내지 제3부화소(SPr, SPg, SPb)를 포함하는 기판(220)과, 기판(220) 상부에 배치되는 액정층(250)을 포함한다.
구체적으로, 기판(220)은 제1 내지 제3부화소(SPr, SPg, SPb)를 포함하는데, 제1 내지 제3부화소(SPr, SPg, SPb)는 각각 적색, 녹색, 청색 또는 시안(cyan), 마젠타(magenta), 옐로우(yellow)에 대응될 수 있다.
기판(220)은 유리로 이루어지거나 플라스틱과 같은 가요성 물질로 이루어질 수 있다.
기판(220) 상부의 제1 내지 제3부화소(SPr. SPg, SPb) 각각에는 게이트전극(222)이 형성되고, 게이트전극(222) 상부의 기판(220) 전면에는 게이트절연층(224)이 형성된다.
게이트전극(222)에 대응되는 게이트절연층(224) 상부에는 반도체층(226)이 형성되고, 반도체층(226) 양단 상부에는 각각 소스전극(228) 및 드레인전극(230)이 형성된다.
여기서, 게이트전극(222), 반도체층(226), 소스전극(228), 드레인전극(230)은 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
도시하지는 않았지만, 기판(220) 상부에는 서로 교차하여 제1 내지 제3부화소(SPr. SPg, SPb)를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선이 형성되는데, 박막트랜지스터(T)의 게이트전극(222)은 게이트배선에 연결되고, 박막트랜지스터(T)의 소스전극(228)은 데이터배선에 연결될 수 있다.
박막트랜지스터(T) 상부의 기판(220) 전면에는 보호층(232)이 형성되고, 보호층(232) 상부의 제1 내지 제3부화소(SPr. SPg, SPb) 경계에는 블랙매트릭스(234)가 형성된다.
블랙매트릭스(234) 상부의 적, 녹, 청 부화소(SPr. SPg, SPb)에는 각각 적, 녹, 청 컬러필터(236r, 236g, 236b)가 형성되는데, 적, 녹, 청 컬러필터(236r, 236g, 236b)는 컬러필터층을 구성한다.
컬러필터층 상부의 적, 녹, 청 부화소(SPr, SPg, SPb)에는 각각 화소전극(238) 및 공통전극(240)이 형성되는데, 화소전극(238)은 컬러필터층 및 보호층(232)의 드레인콘택홀을 통하여 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(230)에 연결되고, 공통전극(240)은 화소전극(238)으로부터 이격된다.
도시하지는 않았지만, 화소전극(238) 및 공통전극(240)은 각각 바(bar) 형상을 갖고 제1 내지 제3부화소(SPr. SPg, SPb) 각각에서 서로 평행하게 이격되는 다수개로 형성될 수 있다.
화소전극(238) 및 공통전극(240) 상부의 기판(220) 전면에는 액정층(250)이 형성된다.
액정층(250)은, 다수의 액정캡슐(252)과, 다수의 액정캡슐(252)이 분산되는 바인더(254)를 포함하는데, 다수의 액정캡슐(252)은 각각 다수의 액정분자(256)를 포함하고, 바인더는 점착물질(미도시)을 포함한다.
액정층(250)의 두께는 액정캡슐(252)의 복굴절 특성과 광학적 투과도에 따라 변경될 수 있는데, 예를 들어, 액정층(250)의 두께는 약 2μm 내지 약 6μm의 범위일 수 있다.
바인더(254)는 액정캡슐(252)을 분산시키는 역할을 함과 동시에 액정층(250)을 기판(220)에 고정시키는 역할을 한다.
다수의 액정캡슐(252)은, 각각 수 내지 수백 나노미터(nanometer)의 직경을 갖는 고분자 캡슐로서, 폴리비닐알콜(poly vinyl alcohol: PVA)과 같은 수용성 재료 또는 폴리메틸메타크릴레이트(poly methyl methacrylate: PMMA)과 같은 지용성 재료로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 약 1nm 내지 약 320nm의 범위의 직경을 가질 수 있다.
바인더(254)는 투명 또는 반투명일 수 있고, 수용성, 지용성 또는 수용성 및 지용성의 혼합성질을 가질 수 있는데, 바람직하게는 액정캡슐(252)에 영향력이 적은 수용성일 수 있다.
다수의 액정분자(256)는, 네마틱 액정(nematic liquid crystal), 강유전성 액정(ferroelectric liquid crystal) 또는 플렉소 액정(flexo electric liquid crystal) 일 수 있다.
다수의 액정캡슐(252) 및 바인더(256)를 포함하는 액정층(250)은 별도의 배향막 없이 형성할 수 있으며, 그 결과 액정층(250)은 화소전극(238) 및 공통전극(240)에 직접 접촉할 수 있다.
액정층(250) 상부에는 보조점착층(262)이 형성되는데, 보조점착층(262)은 기판(220)과 광학필름(260)의 합착 시 기포 잔존을 방지하는 역할을 한다.
합착 시 기포 잔존을 방지하기 위해서는 액정층(250)이 약 10μm 내지 약 40μm의 두께를 가져야 하지만, 이 경우 액정층(250)이 원하는 복굴절 특성과 광학적 투과율을 갖지 못하게 된다.
따라서, 액정층(250) 상부에 액정캡슐(252)을 포함하지 않는 보조점착층(262)을 형성하는데, 보조점착층(262)은 액정층(250)의 바인더(254)의 점착물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있고, 약 8μm 내지 약 34μm의 두께를 가질 수 있다.
그리고, 액정층(250)과 보조점착층(262)의 접착력을 향상시키기 위하여, 액정층(250)과 보조점착층(262)은 반응성 첨가제를 더 포함할 수 있는데, 반응성 첨가제는 열 또는 빛에 반응성을 갖는 물질일 수 있으며, 액정층(250)과 보조점착층(262) 사이의 굴절률을 보상하기 위한 물질일 수도 있다.
보조점착층(262) 상부에는 광학필름(260)이 형성되는데, 광학필름(260)은 액정캡슐(252)을 포함하는 액정층(250)을 보호하는 역할을 하며, 이와 함께 광학적 기능을 할 수도 있다.
예를 들어, 광학필름(260)은, 등방성을 갖는 트리아세틸 셀룰로즈(triacetyl cellulose: TAC), 싸이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer: COC) 중 하나로 이루어지거나, 액정층(150)의 복굴절 특성을 보상할 수 있는 물질로 이루어질 수 있다.
기판(220) 하부에는 제1점착층(270) 및 제1편광판(272)이 순차적으로 형성되고, 액정층(250) 상부에는 제2점착층(274) 및 제2편광판(276)이 형성된다.
제1 및 제2점착층(270)은 보조점착층(262)보다 낮은 접착력을 가질 수 있다.
이러한 액정표시장치(210)는, 박막트랜지스터(T), 컬러필터층, 화소전극(238), 공통전극(240)이 형성된 기판(220)과 액정층(250)이 형성된 광학필름(260)을 합착하여 제조할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 제2실시예에 대한 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로, 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(220) 상부의 제1 내지 제3부화소(SPr. SPg, SPb) 각각에 게이트전극(222), 반도체층(226), 소스전극(228), 드레인전극(230)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 형성하고, 박막트랜지스터(T) 상부의 제1 내지 제3부화소(SPr. SPg, SPb)에 각각 제1 내지 제3컬러필터(236r, 236g, 236b)를 형성하고, 제1 내지 제3컬러필터(236r, 236g, 236b) 상부의 제1 내지 제3부화소(SPr. SPg, SPb) 각각에 화소전극(238) 및 공통전극(240)을 형성한다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 광학필름(260) 상부에 점착물질로 이루어지는 보조점착층(262)을 형성하고, 보조점착층(262) 상부에 다수의 액정캡슐(252), 바인더(254)를 포함하는 액정캡슐용액을 도포하여 액정캡슐 물질층(미도시)을 형성하고, 액정캡슐 물질층을 건조 또는 경화하여 액정층(250)을 형성한다.
다수의 액정캡슐(252)은 각각 다수의 액정분자(256)를 포함하고, 바인더(254)는 점착물질(미도시)을 포함하는데, 액정층(250)의 점착물질은 보조점착층(262)의 점착물질과 동일한 물질일 수 있다.
예를 들어, 보조점착층(262)은 약 8μm 내지 약 34μm의 두께를 갖고, 액정층(250)은 약 2μm 내지 약 6μm의 두께를 가질 수 있다.
도 5c에 도시한 바와 같이, 박막트랜지스터(T), 제1 내지 제3컬러필터(236r, 236g, 236b), 화소전극(238) 및 공통전극(240)이 형성된 기판(220)과 보조점착층(262) 및 액정층(250)이 형성된 광학필름(260)을 합착한다.
이때, 액정층(250)의 바인더(254)의 점착물질이 기판(220)과 광학필름(260) 사이에 접착력을 제공할 수 있다.
한편, 보조점착층(262)은 기판(220)과 광학필름(260)의 합착 시 계면에 기포가 잔존하는 것을 방지하는 역할을 한다.
합착 시 기포 잔존을 방지하기 위해서는 액정층(250)이 약 10μm 내지 약 40μm의 두께를 가져야 하지만, 이 경우 액정층(250)이 원하는 복굴절 특성과 광학적 투과율을 갖지 못하게 된다.
이에 따라, 액정층(250)을 상대적으로 큰 두께로 형성하는 대신에, 액정층(250)은 약 2μm 내지 약 6μm의 정상적인 두께로 형성하고, 광학필름(260)과 액정층(250) 사이에 액정캡슐(252)을 포함하지 않는 약 8μm 내지 약 34μm의 두께의 보조점착층(262)을 형성함으로써, 보조점착층(262)과 액정층(250)이 약 10μm 내지 약 40μm의 두께를 갖도록 할 수 있으며, 그 결과 합착 시 광학필름(260)과 액정층(250) 사이의 기포 잔존을 방지할 수 있다.
도 5d에 도시한 바와 같이, 열 또는 빛(예를 들어, 자외선(UV))을 이용하여 합착된 기판(220) 및 광학필름(260) 사이의 액정층(250) 및 보조점착층(262)을 경화한다.
액정층(250) 및 보조점착층(262)의 점착물질이 경화되어 액정층(250) 및 보조점착층(262)의 접착력이 향상되는데, 접착력을 더 향상시키기 위하여 액정층(250) 및 보조점착층(262)은 반응성 첨가제를 더 포함할 수 있다.
액정층(250) 및 보조점착층(262)이 동일한 점착물질을 포함할 경우, 경화 후 액정층(260)이 액정캡슐(252)을 포함하는 것을 제외하면 보조점착층(262)과 유사해지므로, 액정층(260) 및 보조점착층(262) 사이의 계면이 흐릿해질 수 있다.
도 5e에 도시한 바와 같이, 제1점착층(270)을 통하여 기판(220) 하부에 제1편광판(272)을 부착하고, 제2점착층(274)을 통하여 광학필름(260) 상부에 제2편광판(276)을 부착하여, 액정캡슐(252)을 포함하는 액정표시장치(210)를 완성한다.
경화 전에도 보조점착층(262)의 접착력은 제1 및 제2점착층(270)의 접착력보다 큰 값일 수 있으며, 경화 후에는 액정층(250) 및 보조점착층(262)의 점착물질이 경화되어 보조점착층(262)의 접착력은 제1 및 제2점착층(270)의 접착력보다 월등히 큰 값이 된다.
본 발명의 제2실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치(210)에서는, 보조점착층(262)의 접착력이 제1 및 제2점착층(270)의 접착력보다 큰 값이므로, 제2편광판(276)의 재작업 시 액정층(250)이 손상되는 것을 방지할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 재작업을 설명하기 위한 도면으로, 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제2점착층(274)을 통하여 광학필름(260) 상부에 부착된 제2편광판(276)이 오정렬 된 경우, 액정층(250) 및 광학필름(260)을 포함하는 기판(220)으로부터 제2편광판(276)을 제거한 후 새로운 제2편광판(276)을 다시 광학필름(260) 상부에 부착하여야 한다.
여기서, 점착물질 고유의 특성과 추가적인 경화단계에 의하여 액정층(250) 및 보조점착층(260)의 접착력이 제2점착층(274)의 접착력보다 월등히 크므로, 액정층(250), 보조점착층(260) 및 광학필름(260)이 기판(220)에 부착되어 있는 상태에서 제2점착층(274) 및 제2편광판(276)을 제거하여 재작업을 원활히 진행할 수 있으며, 그 결과 제조비용을 절감할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치(210)에서는, 액정층(250) 상부에 보조점착층(262) 및 광학필름(260)이 형성되어 액정층(250)을 보호하므로, 제2점착층(274)의 점착물질에 의하여 액정층(250)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 액정캡슐용액을 광학필름(260)에 형성한 후 다양한 종류의 기판(220)에 합착하므로, 액정캡슐용액의 조건 변경이 불필요하고 액정층(250)의 두께를 균일하게 유지할 수 있다.
또한, 액정층(250) 및 광학필름(260) 사이에 보조점착층(262)을 형성함으로써, 기판(220) 및 광학필름(260)의 합착 시 기포가 잔존하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 액정층(250) 및 보조점착층(262)의 접착력을 제2점착층(274)의 접착력보다 크게 설정하고, 경화에 의하여 액정층(250) 및 보조점착층(262)의 접착력을 더 향상시킴으로써, 재작업 시 액정층(250) 및 보조점착층(262)이 기판(220)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
210: 액정표시장치 220: 기판
T: 박막트랜지스터 228: 화소전극
230: 공통전극 250: 액정층
262: 보조점착층 260: 광학필름

Claims (10)

  1. 제1 내지 제3부화소를 포함하는 기판과;
    상기 기판 상부의 상기 제1 내지 제3부화소 각각에 배치되는 박막트랜지스터와;
    상기 기판 상부의 상기 제1 내지 제3부화소 각각에 배치되고, 서로 이격되는 화소전극 및 공통전극과;
    상기 화소전극 및 상기 공통전극 상부에 배치되고, 액정캡슐 및 바인더를 포함하는 액정층과;
    상기 액정층 상부에 배치되는 보조점착층과;
    상기 보조점착층 상부에 배치되는 광학필름과;
    상기 기판 하부에 순차적으로 배치되는 제1점착층 및 제1편광판과;
    상기 광학필름 상부에 순차적으로 배치되는 제2점착층 및 제2편광판
    을 포함하고,
    상기 보조점착층의 접착력은 상기 제2점착층의 접착력보다 큰 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층의 접착력은 상기 제2점착층의 접착력보다 큰 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치.
  3. 제1 내지 제3부화소를 포함하는 기판과;
    상기 기판 상부의 상기 제1 내지 제3부화소 각각에 배치되는 박막트랜지스터와;
    상기 기판 상부의 상기 제1 내지 제3부화소 각각에 배치되고, 서로 이격되는 화소전극 및 공통전극과;
    상기 화소전극 및 상기 공통전극 상부에 배치되고, 액정캡슐 및 바인더를 포함하는 액정층과;
    상기 액정층 상부에 배치되는 보조점착층과;
    상기 보조점착층 상부에 배치되는 광학필름과;
    상기 기판 하부에 순차적으로 배치되는 제1점착층 및 제1편광판과;
    상기 광학필름 상부에 순차적으로 배치되는 제2점착층 및 제2편광판
    을 포함하고,
    상기 바인더는 점착물질을 포함하고, 상기 보조점착층은 상기 바인더의 상기 점착물질과 동일한 물질로 이루어지는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층 및 상기 보조점착층은 열 또는 빛에 반응성을 갖는 반응성 첨가제를 더 포함하는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학필름은, 광학적 등방성을 갖거나, 상기 액정층의 복굴절 특성을 보상하는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치.
  6. 기판 상부의 제1 내지 제3부화소 각각에 박막트랜지스터와 서로 이격되는 화소전극 및 공통전극을 형성하는 단계와;
    광학필름 상부에 보조점착층 및 액정층을 순차적으로 형성하는 단계와;
    상기 화소전극 및 상기 공통전극과 상기 액정층이 접촉하도록 상기 기판과 상기 광학필름을 합착하는 단계와;
    상기 기판 하부에 제1점착층 및 제1편광판을 순차적으로 형성하고, 상기 광학필름 상부에 제2점착층 및 제2편광판을 순차적으로 형성하는 단계
    를 포함하는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 액정층 및 상기 보조점착층의 접착력은 상기 제2점착층의 접착력보다 큰 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    열 또는 빛에 의하여 합착된 상기 기판과 상기 광학필름 사이의 상기 액정층 및 상기 보조점착층을 경화하는 단계를 더 포함하는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학필름 상부에 상기 액정층을 형성하는 단계는,
    상기 보조점착층 상부에 액정캡슐 및 바인더를 포함하는 액정캡슐용액을 도포하여 액정캡슐 물질층을 형성하는 단계와;
    상기 액정캡슐 물질층을 건조 또는 경화하여 상기 액정층을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층 및 상기 보조점착층은 상기 액정층과 상기 보조점착층 사이의 굴절률을 보상하는 반응성 첨가제를 더 포함하는 액정캡슐을 포함하는 액정표시장치.
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