KR20030039805A - 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱액정표시장치 및 제조방법 - Google Patents

콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱액정표시장치 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 STN 액정 셀의 액정과는 꼬임방향이 반대인 콜레스테릭 액정을 이용하되, STN 액정 셀의 액정과 같은 피치와 회전수가 되도록 두께를 조절하여 코팅함으로서 액정의 배경색을 백색으로 구현가능토록 한 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치 및 제조방법에 관한 것으로,
배향막을 PET 필름위에 코팅을 하고 한쪽 방향으로 배향시킨 후 콜레스테릭 액정이 STN 액정셀과 같이 회전각도가 240°에서 270°사이가 되도록 두께를 조절하여 코팅한 후 UV광조사에 의해 액정을 경화시켜 필름를 제조하는 것이 특징이며, 또한 네마틱과 카이랄의 구성비를 조절하여 STN 액정 셀의 액정의 피치와 같은 콜레스테릭 액정을 제조하는 단계와;
유기용매에 상기 콜레스테릭 액정을 녹이고, 광개시제와 코팅 첨가제를 섞어서 롤 코팅방법으로 STN 액정표시소자 위에 코팅하는 단계와;
일정온도로 건조시킨 후 비편광 UV광을 조사하여 콜레스테릭 액정을 경화시켜 필름으로 고착화시키는 단계를 포함하는 것이 특징이다.

Description

콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치 및 제조방법 {STN LCD Unit Using Colesteric Liquid Crystal and Method Thereof}
본 발명은 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, STN 액정 셀의 액정과는 꼬임방향이 반대인 콜레스테릭 액정을 이용하되, STN 액정 셀의 액정과 같은 피치와 회전수가 되도록 두께를 조절하여 코팅함으로서 액정의 배경색을 백색으로 구현가능토록 한 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 분자의 배향을 전계에 의해 변화시키는 원리를 이용하여 표시 기능을 수행하도록 한 전계효과형 액정 표시장치에는 TN형(Twisted Nematic type)과 STN형(Supertwisted Nematic type)이 널리 사용되고 있다.
이러한 TN형 액정 표시장치는, 한쌍의 유리 또는 플라스틱 기판이 소정의 간격으로 배치되고 그 사이에 형성되는 공간에 트위스티드 네마틱 액정물질이 봉입되어 있다. 또한 상 하부 기판의 대향하는 내면상에는 소정 패턴의 투명 전극이 형성되어 있으며, 그 위에 액정분자를 일정한 방형으로 배향시키기 위한 배향막이 피복되어 있다.
상부 기판 위에는 편광판이 설치되고, 하부기판 아래에는 편광판과 반사판이 설치되어 있다. 상하부 편광판은 서로 90°각도로 배치되어 있고, 이 사이에는 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic) 액정물질이 90°각도로 비틀려서 배향되어 있다.
전계가 인가되지 않은 상태에서는 상부 편광판을 통하여 입사된 광은 트위스티드 네마틱 액정물질에 의하여 90°각도로 비틀려서 하부 편광판을 통과하게 되고 반사판에 반사된 후 입사된 경로의 역순으로 상부 편광판을 통과하여 투명하게 보이게 된다.
여기에 전압이 가해지면 액정분자가 전계 방향에 따라 배열되고, 따라서 상부 편광판을 통과한 광이 90°만큼 비틀리지 않게 되므로 하부 편광판을 통과하지 못하고 흡수되어 어둡게 보인다. 이러한 작동 방식은 저전압에서 구동되고 전력 소비가 낮으며 시인성이 양호하다는 장점이 있으나, 단순 매트릭스 (simple matrix) 방식 구동이 어렵다는 단점이있다. 따라서 상기와 같은 TN 형 LCD의 단점을 개선하기 위하여 그 회전 각도를 90°이상 270°까지 증가시켜 단순 매트릭스 방식이 가능하도록 한 것이 STN(SuperTwisted Nematic) 형 LCD이다.
이상과 같은 TN형은 유전 이방성 액정의 광축 회전 효과, 즉 선광성을 이용한 액정 표시장치이고, STN형은 굴절률 이방성액정의 복굴절 효과를 이용한 것으로서, 이들은 모두 표시 패턴을 직접 바라보도록 된 직시형(直視形)에 속하는 것이다.
한편, 종래에는 STN LCD의 색 보상용 필름으로 고분자필름을 연신한 복굴절 필름을 2매 사용하였다.
이때 2매의 복굴절 필름의 광학축이 일치하지 않고, 서로 임의의 각을 가짐으로서 STN LCD의 색을 변화시킬 수 있으며, 일반적으로 60°에서 90°사이의 각을 이룬다.
하지만 이런 방법으로는 보상이 완벽하지 않아서 완전 백색을 구현하기에는 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로,
콜레스테릭 액정을 보상하려는 STN 액정 셀의 액정과 같은 피치와 회전수 (3/4 회전)가 되도록 두께를 조절하여 코팅함으로서 완전 백색을 구현토록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 발명은 배향막을 PET 필름위에 코팅을 하고 한쪽 방향으로 배향시킨 후 콜레스테릭 액정이 STN 액정셀과 같이 회전각도가 240°에서 270°사이가 되도록 두께를 조절하여 코팅한 후 UV광조사에 의해 액정을 경화시켜 필름을 제조하는 것이 특징이다.
또한, 상기 콜레스테릭 액정은 네마틱과 카이랄 성분으로 이루어지는 것이 특징이다.
또한, 상기 네마틱과 카이랄의 구성비는 카이랄의 비율이 0.29% - 0.39%인 것이 특징이다.
또한, 네마틱과 카이랄의 구성비를 조절하여 STN 액정 셀의 액정의 피치와 같은 콜레스테릭 액정을 제조하는 단계와; 유기용매에 상기 콜레스테릭 액정을 녹이고, 광개시제와 코팅 첨가제를 섞어서 롤 코팅방법으로 STN 액정표시소자 위에 코팅하는 단계와; 일정온도로 건조시킨 후 비편광 UV광을 조사하여 콜레스테릭 액정을 경화시켜 필름으로 고착화시키는 단계를 포함하는 제조하는 것이 특징이다.
또한, 상기 콜레스테릭 액정 제조단계는 카이랄의 비율이 0.29% - 0.39%인 네마틱과 카이랄의 혼합물로 제조하여 이루어지는 것이 특징이다.
또한, 상기 콜레스테릭 액정을 유기 용매에 녹이는 농도는 45wt% - 60wt%인 것이 특징이다.
또한, 코팅전 콜레스테릭 액정을 건조하는 온도는 75 - 90℃인 것이 특징이다.
또한, 상기 콜레스테릭 액정 필름의 두께는 3㎛ - 4.5㎛인 것이 특징이다.
또한, 콜레스테릭 액정필름을 제조할 때 그라비아(Gravure) 방법을 이용하여 플라스틱 기판 위에 연속적으로 코팅하는 것이 특징이다.
또한, 콜레스테릭 액정의 회전각도가 240°에서 270° 사이인 것이 특징이다.
도 1은 본 발명의 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: STN 액정 셀
20: 콜레스테릭 보상필름
이하에서 도면을 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명을 통해 제작되는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치를 도시하였다.
즉, 본 발명에서는 배향막을 PET 필름위에 코팅을 하고 한쪽 방향으로 배향시킨 후 콜레스테릭 액정셀(20)이 STN 액정셀(10)과 같이 회전각도가 240°에서 270°사이가 되도록 두께를 조절하여 코팅한 후 UV광조사에 의해 액정을 경화시켜 필름을 만들었다.
상기 콜레스테릭 액정셀(20)은 꼬여있는 구조를 가지고 있기 때문에 STN액정셀(10)과 반대방향의 꼬임을 갖고 있는 물질을 사용하게 되면 완벽하게 DSTN을 모사할 수 있다.
참고로 상기 DSTN(Double STN)은 액정이 꼬임이 서로 반대방향이며 두께가 같은 두개의 액정셀을 합착하여 이루어지며, 액정셀과 반대되는 복굴절을 갖는 매질을 연속적으로 위치시켜 편광의 왜곡을 보정할 수 있는 구조이다.
이러한 DSTN은 투과색을 백색으로 만들어 주는데는 성공적이지만 액정셀을 2개 사용하기 때문에 무게와 두께가 너무 커져서 실용성이 문제가 있었던 것이다.
따라서, 본 발명에서는 복굴절 필름을 사용하여 무게를 가볍게 하고 두께를 얇게 하면서 동시에 STN LCD의 색을 보상토록 하였다.
본 발명은 먼저, 네마틱 성분과 카이랄 성분으로 구성된 콜레스테릭 액정을 사용하여 네마틱과 카이랄의 구성비를 조절하여 STN 액정 셀의 액정의 피치와 같은 콜레스테릭 액정을 만든다.
이때 네마틱과 카이랄의 구성비는 카이랄의 비율이 0.29％ - 0.39％이다.
전술한 비율로 콜레스테릭 액정을 조성하여 유기 용매(MEK:Toluene = 6:4)에 45wt% - 60wt%의 농도로 녹이고 광개시제(IG184, 5%)를 섞어서 롤코팅 방법으로 PET필름 위에 코팅한다.
그리고, 코팅이 된 필름은 70℃이상, 특히 75 - 90℃로 건조되고 난 후 연속하여, 비편광 UV광(300W, 중심파장 360nm UV 램프)을 조사하여 콜레스테릭 액정을 경화시켜 필름으로 고착화 시킨다.
제조된 콜레스테릭 액정 필름의 두께는 3㎛ - 4.5㎛였다.
상기와 같이 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치를 제조하게 되면 DSTN과 같은 효과를 얻으면서도 두께와 무게면에서 월등한 장점을 가질 수 있게 된다.
본원발명의 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치의 제작방법을 정리하면 다음과 같다.
네마틱과 카이랄의 구성비를 조절하여 STN 액정 셀의 액정의 피치와 같은 콜레스테릭 액정을 제조하는 단계와;
유기용매에 상기 콜레스테릭 액정을 녹이고, 광개시제와 코팅 첨가제를 섞어서 롤 코팅방법으로 STN 액정표시소자 위에 코팅하는 단계와;
일정온도로 건조시킨 후 비편광 UV광을 조사하여 콜레스테릭 액정을 경화시켜 필름으로 고착화시키는 단계를 포함하는 제조된다.
상기 단계에서 콜레스테릭 액정 제조단계는 카이랄의 비율이 0.29% - 0.39%인 네마틱과 카이랄의 혼합물로 제조하여 이루어 지는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 콜레스테릭 액정을 유기 용매에 녹이는 농도는 45wt% - 60wt%인 것이 바람직하다.
상기 코팅 전에 코팅전 콜레스테릭 액정을 건조하는 온도는 70도 이상이며 특히 75 - 90℃인 것이 바람직하다.
상기와 같은 단계를 통해 제작되는 상기 콜레스테릭 액정 필름의 두께는 3㎛ - 4.5㎛인 것이 바람직하다.
그리고, 상기와 같이 제조되는 콜레스테릭 액정필름을 제조할 때 그라비아 (Gravure) 방법을 이용하여 플라스틱 기판 위에 연속적으로 코팅하는 것이 바람직하다. 이때 콜레스테릭 액정의 회전각도가 240°에서 270° 사이이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 STN 액정 셀의 액정과는 꼬임방향이 반대인 콜레스테릭 액정을 이용하되, STN 액정 셀의 액정과 같은 피치와 회전수가 되도록 두께를 조절하여 코팅함으로서 액정의 배경색을 백색으로 구현 가능토록한 효과를 제공한다.

Claims (10)

  1. 배향막을 PET 필름위에 코팅을 하고 한쪽 방향으로 배향시킨 후 콜레스테릭 액정이 STN 액정셀과 같이 회전각도가 240°에서 270°사이가 되도록 두께를 조절하여 코팅한 후 UV광조사에 의해 액정을 경화시켜 필름을 제조하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜레스테릭 액정은 네마틱과 카이랄 성분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 네마틱과 카이랄의 구성비는 카이랄의 비율이 0.29% - 0.39%인 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치.
  4. 네마틱과 카이랄의 구성비를 조절하여 STN 액정 셀의 액정의 피치와 같은 콜레스테릭 액정을 제조하는 단계와;
    유기용매에 상기 콜레스테릭 액정을 녹이고, 광개시제와 코팅 첨가제를 섞어서 롤 코팅방법으로 STN 액정표시소자 위에 코팅하는 단계와;
    일정온도로 건조시킨 후 비편광 UV광을 조사하여 콜레스테릭 액정을 경화시켜 필름으로 고착화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 콜레스테릭 액정 제조단계는 카이랄의 비율이 0.29% - 0.39%인 네마틱과 카이랄의 혼합물로 제조하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 콜레스테릭 액정을 유기 용매에 녹이는 농도는 45wt% - 60wt%인 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    코팅전 콜레스테릭 액정을 건조하는 온도는 75 - 90인 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 콜레스테릭 액정 필름의 두께는 3㎛ - 4.5㎛인 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치 제조방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    콜레스테릭 액정필름을 제조할 때 그라비아(Gravure) 방법을 이용하여 플라스틱 기판 위에 연속적으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치 제조방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    콜레스테릭 액정의 회전각도가 240°에서 270° 사이인 것을 특징으로 하는 콜레스테릭 액정을 이용한 수퍼 트위스트 네마틱 액정표시장치 제조방법.
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