KR19980014976A - 고분자 분산형 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리머의 내부에 콜레스테릭 액정이 방울 형상으로 존재하는 고분자 분산형 액정표시장치(PD LCD)에 관한 것으로서, 셀갭을 폴리며-액정 필름으로 메우되, 상기의 폴리머-액정 필름은 한 방향으로 연신되어 액정이 방향을 갖도록 배향하였으므로, 상. 하측기판에 별도의 배향막이 필요치 않아 제조공정이 간단하여 공정수율이 향상되고, 설비 투자 부담이 감소되며, 제조 단가가 절감된다.

Description

고분자 분산형 액정표시장치 및 그 제조방법

본 발명은 고분자 분산형 액정표시장치(Polymer Dispersed Liquid Crystal Display; 이하 PD LCD라 칭함) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 셀갭 사이를 메우는 폴리머의 내부에 액정이 방울 형태로 분산되어 있는 PD LCD에서 액정을 콜레스테릭 액정을 사용하되, 조립시 폴리머를 고형화 시킨 후에 상기 폴리머를 한 방향으로 연신시켜 액정의 배향 특성이 향상되도록 하고, 배향막이 불필요하여 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 PD LCD 및 그 제조방법에 관한 것이다.

평판표시장치(flat panel display)의 일종인 LCD는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 장치로서, 종래 음극선관(Cathode Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고, 부피가 작으며, 대형화 및 고정세화가 가능하여 널리 사용되고 있다.

일반적으로 LCD는 화소전극이 형성되어 스위칭 소자와 연결되어 있는 하측 액정기판과 공통전극이 형성되어 있는 상측 액정기판의 사이에 액정이 밀봉되어 있는 형태로 구성된다.

일반적인 LCD 에 관하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 석영이나 유리 또는 플라스틱 필름 등과 같은 투명기판 상에 인듐. 틴. 옥사이드(indium thin oxide; 이하 ITO라 칭함)로 된 화소전극과 투명전극 패턴을 형성하고, 상기 투명전극 패턴의 단락을 방지하기 위한 보호막과 액정을 배열시키기 위한 배향막을 순차적으로 형성한다.

그 다음 상기 배향막에 방향성을 주기 위하여 원통형의 코아에 천이 감겨 있는 러빙 롤로 러빙을 실시하여 배향막에 일정 방향의 골들을 형성한 후, 보호막과 칼라필터등을 형성하여 하측 액정기판을 완성한다.

그후, 공통 전극을 갖는 상측 액정기판을 형성하고, 상기 상.하측 액정기판을 일정한 셀갭을 갖도록 스페이서 및 실패턴을 형성하여 봉합시키고, 셀갭에 액정을 주입하고, 밀봉하여 LCD를 완성한다.

일반적으로 LCD는 사용되는 액정의 종류에 따라 티.엔(Twisted Nematic), 에스.티.엔(Super Twisted Nematin), 강유전성, 콜레스테릭, PD LCD등으로 구분된다.

상기 PD LCD는 TN이나 STN과는 달리 액정을 폴리머와 혼합하여 주입한 후 폴리머를 고형화시키면 폴리머의 내부에 액정이 방울 향상으로 존재하게 되는 LCD로서, 액정 배향의 불안정성을 개선한 LCD이다.

도 1은 종래 기술에 따른 PD LCD의 단면도이다.

먼저, 일반적인 LCD와 마찬가지로 투명전극(14) 및 배향막(16)이 각각 형성되어 있는 상.하측 액정기판(10), (12)을 실패턴(18)으로 접합한 후, 셀갭 내에 일정 비율로 혼합된 폴리머(20)와 액정(22)을 주입한 후, 밀봉한다. 이때 상기 액정(22)은 네마틱이나 강유전성 액정(22)을 사용한다.

그다음 상기의 LCD 판넬을 액정(22)과 폴리머(20)가 섞여 액정이 배향되는 온도까지 상승시킨 후, 서서히 온도를 내려 폴리머(20)층의 내부에 골고루 분산된 액정(22) 방울들이 배향되도록 한다.

상기와 같은 종래 기술에 따른 PD LCD는 액정의 온도에 따른 상전이 현상을 이용하여 액정을 배향하였으나, 배향막을 구비함에도 액정이 제대로 배향되지 않고, 응답 속도가 TN이나 STN 액정의 경우 수백㎲ 정도로 매우 늦어 동화상 표시가 어렵고, 제조 공정이 복잡한 문제점이 있다.

따라서 빠른 응답 속도를 얻기 위하여 능동 소자를 구비하는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 TFT라 칭함) LCD를 사용하는데, 상기의 TFT-LCD는 제조 설비 투자가 방대하고, 제조 원가가 높은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 실패턴에 의해 접합되어 있는 상.하측 액정기판의 사이의 셀갭을 메우는 폴리머와 액정을 혼합하여 경화시켜 폴리머-액정 필름을 형성하고, 상기 폴리머-액절 필름을 한 방향으로 연신시켜 액정이 배향되도록 하여 상기의 상.하측기판에 배향막이 필요치 않아 원가를 절감할 수 있는 PD-LCD를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 PD-LCD에서 폴리머-액정 필름을 한 방향으로 연신시켜 액정이 배향되도록 하여 LCD의 배향막이 불필요하여 제조 공정이 간단하여 공정수율을 향상시킬 수 있는 PD-LCD의 제조방법을 제공함에 있다.

도1은 종래 기술에 따른 고분자 분산형 액정표시장치의 단면도.

도2는 본 발명에 따른 고분자 분상형 액정표시장치의 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 상측기판12 : 하측기판

14 : 투명전극16 : 배향막

18 : 실패턴20 : 폴리머

22 : 액정

24 : 폴리머-액정 필름

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PD-LCD의 특징은,

투명전극이 각각 형성되어 있으며, 배향막이 형성되어 있지 않고, 실패턴에 의해 봉합되어 있는 상.하측 액정기판과,

상기 상.하측기판의 사이의 셀갭에 채워져 있으며, 폴리머의 내부에 콜레스테릭 액정이 방울 형태로 존재하고, 연신에 의해 액정이 배향되어 있는 폴리머-액정 필름을 구비함에 있다.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PD-LCD 제조방법의 특징은,

투명전극을 구비하고, 배향막이 없는 상.하측기판을 형성하는 공정과,

폴리머와 콜레스테릭 액정을 혼합하여 액정이 방울 형태로 존재하도록 하고, 이를 필름 형상을 경화시켜 폴리머-액절 필름을 형성하는 공정과,

상기 폴리머-액정 필름을 한 방향으로 연신시켜 액정이 한 방향을 배향되도록 하는 공정과,

상기 하측기판에 상기 폴리머-액정 필름을 부착시키는 공정과,

상기 하측기판 상에 상측기판을 탑재하여 밀봉하는 공정을 구비함에 있다.

본 발명에 따른 PD-LCD 제조방법의 다른 특징은,

투명전극을 구비하고, 배향막이 없는 상.하측기판을 형성하는 공정과,

상기 하측기판 상에 폴리머와 콜레스테릭 액정을 혼합하여 도포하는 공정과,

상기 폴리머를 경화시켜 폴리머의 내부에 액정이 방울 형태로 존재하는 폴리머-액정 필름을 형성하는 공정과,

상기 하측기판 상에 상측기판을 탑재하여 실패턴으로 밀봉하는 공정과,

상기 상.하측기판에 소정의 압력을 가하여 상기 폴리머-액정 필름이 한 방향으로 연신되어 액정이 배향되도록 하는 공정을 구비함에 있다.

본 발명에 따른 PD-LCD 제조방법의 또 다른 특징은, 투명전극을 구비하고, 배향막이 없는 상.하측기판을 형성하는 공정과,

상기 하측 기판에 폴리머와 콜레스테릭 액정을 혼합하여 도포하는 공정과,

상기 폴리머를 경화시켜 폴리머의 내부에 액정이 방울 형태로 존재하는 폴리머-액정 필름을 형성하는 공정과,

상기 하측기판 상에 상측기판을 부착하는 공정과,

상기 상.하측기판에 압력을 가하여 상기 폴리머-액정 필름이 한 방향으로 연신되어 액정이 배향되도록 하는 공정을 구비함에 있다.

이하, 본 발명에 따른 PD-LCD 및 그 제조방법에 관하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 PD-LCD의 단면도로서, 콜레스테릭 액정을 사용한 예로서, 투명전극(14)이 각각 형성되어 있는 상.하측기판(10),(12)이 실패턴(!8)에 의해 봉합되어 있으며, 상기 상.하측기판(10),(12) 사이의 셀갭에는 폴리머-액정 필름(24)이 채워져 있다.

이때 상기 상.하측기판(10), (12)은 투명 재질로서 제조방법을 고려하여 석영이나 플라스틱 등을 사용하며, 폴리머-액정필름(24)은 열경화성 또는 광경화성 폴리머와 콜레스테릭 액정을 혼합하여 폴리머를 경화시켜 폴리머 층의 내부에 액정이 방울 형상으로 존재하도록 한 필름으로서, 필름을 한 방향으로 연신하여 상기의 액정이 배향성을 가지도록 하였으므로 상.하측기판(10), (12)에는 별도의 배향막이 필요치 않으며, 상기 콜레스테릭 액정은 한 방향으로 연장되어 꼬인 분자 구조를 가지는 액정으로서 극을 띄고 있어 전기장에 따라 회전하여 명암을 표시하며, 5∼50V 정도의 구동 전압에 의해 약 100㎲ 정도의 빠른 응답 속도로 동작되어 동화상 지원이 가능하다.

상기한 PD-LCD 제조 방법의 일실시예를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상.하측기판(10), (12)에 투명전극(14)을 형성하고, 상 또는 하측기판(10), (12)에 실패턴(18)을 형성한다.

그다음 폴리머 층의 내부에 콜레스테릭 액정이 방울 형상으로 존재하는 폴리머-액정 필름(24)을 형성하되, 상기 폴리머-액정 필름(24)을 한 방향으로 연신하여 상기의 액정이 배향성을 가지도록 한 후, 상기 폴리머-액정 필름(24)을 상.하측기판(10),(12) 중어느 한쪽에 부착하고 다른 기판을 탑재하여 밀봉한다.

여기서 상기 폴리머-액정 필름(24)의 제조 방법으로는,

첫째, 열경화성 또는 광경화성 폴리머와 콜레스테릭 액정을 일정 비율로 혼합한 후, 소정의 기판(도시되지 않음)에 도포한 후에 열이나 광을 이용하여 폴리머를 경화시켜 폴리머 층의 내부에 액정이 방울 형상으로 존재하는 필름 형상으로 형성하여 상.하측기판(10), (12) 중 어느 한쪽의 실패턴(18) 내측에 부착하거나,

둘째, 직접 상.하측기판(10), (12) 중 어느 한쪽의 실패턴 내측에 도포하고, 경화시킬 수도 있다.

그리고 상기 폴리머가 열경화성 폴리머일 경우 액정이 견딜 수 있는 온도, 예를 들어 100∼200℃ 정도의 온도에서 열처리하여 경화되는 폴리머를 사용한다.

또한 액정의 배향을 위한 연신 방법으로는,

첫째, 상기에서 다른 기판에서 경화시켜 폴리머-액정 필름(24)을 형성하는 방법에서는 폴리머-액정 필름(24) 자체를 연신시킨 후에 부착하거나,

둘째, 상.하측기판(10), (12)을 조립하여 밀봉한 후에 상기 상.하측기판(10), (12) 면에 소정의 압력을 가하여 상기 폴리머를 일정 범위, 예를 들어 실패턴(18)의 신축성이 허용하는 범위내에서 양측으로 늘어나도록 하면 그 내부의 콜레스테릭 액정이 늘어나는 방향으로 배열되게 되며, 이는 압력이 해제된 후에도 지속된다.

셋째, 하측기판(12)의 실패턴(18) 내측에 폴리머-액정 필름(24)을 부착하고, 탄성을 갖는 투명 재질, 예를들어 플라스틱 등으로 된 상측기판(10)을 상기 하측기판(12)의 일측면에서 탄성을 이용하여 휘어진 상태에서 부착하면 폴리머-액정 필름(24)은 한 방향으로 힘을 받아 연신되는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 PD LCD는 LCD 의 셀갭을 폴리머의 내부에 콜레스테릭 액정이 방울 형상으로 존재하는 폴리머-액정 필름으로 메우되, 상기의 폴리머-액정필름은 한 방향으로 연신되어 액정이 방향을 갖도록 배향하였으므로, 상.하측기판에 별도의 배향막이 필요치 않아 제조 공정이 간단하여 공정수율이 향상되고, 설비 투자 부담이 감소되며, 제조 단가가 절감되는 등의 이점이 있다.

Claims (16)

1. 투명전극이 각각 형성되어 있으며, 배향막이 형성되어 있지 않고, 실패턴에 의해 봉합되어 있는 상.하측 액정기판과,

   상기 상.하측기판의 사이의 셀갭에 채워져 있으며, 폴리머의 내부에 콜레스테릭 액정이 방울 형태로 존재하고, 연신에 의해 액정이 배향되어 있는 폴리머-액정 필름을 구비하는 고분자 분산형 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 상.하측기판이 석영, 유리 또는 플라스틱 재질인 것을 특징으로하는 고분자 분산형 액정표시장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리머가 열경화성 또는 광경화성 폴리머인 것을 특징으로하는 고분자 분산형 액정표시장치.
4. 투명전극을 구비하고, 배향막이 없는 상.하측기판을 형성하는 공정과, 폴리머와 콜레스테릭 액정을 혼합하여 액정이 방울 형태로 존재하도록 하고 이를 필름 형상을 경화시켜 폴리머-액정 필름을 형성하는 공정과,

   상기 폴리머-액정 필름을 한 방향으로 연신시켜 액정이 한 방향을 배향되도록 하는 공정과,

   상기 하측기판에 상기 폴리머-액정 필름을 부착시키는 공정과,

   상기 하측기판 상에 상측기판을 탑재하여 밀봉하는 공정을 구비하는 고분자 분산형 액정표시장치의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 상.하측기판이 석영, 유리 또는 플라스틱 재질인 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 폴리머가 열경화성 또는 광경화성 폴리머인 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 폴리머가 열경화성 폴리머일 경우 100∼200℃ 정도의 온도에서 열처리하여 경화되는 폴리머를 사용하는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치.
8. 투명전극을 구비하고, 배향막이 없는 상.하측기판을 형성하는 공정과,

   상기 하측기판 상에 폴리머와 콜레스테릭 액정을 혼합하여 도포하는 공정과,

   상기 폴리머를 경화시켜 폴리머의 내부에 액정이 방울 형태로 존재하는 폴리머-액정 필름을 형성하는 공정과,

   상기 하측기판 상에 상측기판을 탑재하여 실패턴으로 밀봉하는 공정과,

   상기 상.하측기판에 소정의 압력을 가하여 상기 폴리머-액정 필름이 한 방향으로 연신되어 배향되도록 하는 공정을 구비하는 고분자 분산형 액정표시장치의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 상,하측기판이 석영, 유리 또는 플라스틱 재질인 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치의 제조방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 폴리머가 열경화성 또는 광경화성 폴리머인 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치의 제조방법.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 폴리머가 열경화성 폴리머일 경우 100∼200℃ 정도의 온도에서 열처리하여 경화되는 폴리머를 사용하는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치의 제조방법.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 압력이 상기의 실패턴의 신축성이 허용하는 범위 내의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치의 제조방법.
13. 투명전극을 구비하고, 배항막이 없는 상.하측기판을 형성하는 공정과,

    상기 하측기판에 폴리머와 콜레스테릭 액정을 혼합하여 도포하는 공정과,

    상기 폴리머를 경화시켜 폴리머의 내부에 액정이 방울 형태로 존재하는 폴리머-액정 필름을 형성하는 공정과,

    상기 하측기판 상에 상측기판을 부착하는 공정과,

    상기 상.하측기판에 압력을 가하여 상기 폴리머-액정 필름이 한 방향으로 연신되어 액정이 배향되도록 하는 공정을 구비하는 고분자 분산형 액정표시장치의 제조방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 상측기판이 플라스틱 재질인 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치의 제조방법.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 폴리머가 열경화성 또는 광경화성 폴리머인 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치의 제조방법.
16. 제 13 항에 있어서, 상기 폴리머가 열경화성 폴리머일 경우 100∼200℃ 정도의 온도에서 열처리하여 경화되는 폴리머를 사용하는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치의 제조방법.