KR20050101585A

KR20050101585A - 편광자, 이를 갖는 표시장치, 이의 제조방법 및 이의제조장비

Info

Publication number: KR20050101585A
Application number: KR1020040026500A
Authority: KR
Inventors: 서덕종; 서봉성; 추대호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2005-10-25
Also published as: US20050233096A1; US7611759B2; KR101043338B1

Abstract

편광자, 이를 갖는 표시장치, 이의 제조방법 및 이의 제조장비가 개시된다. 편광자는 지지체 및 지지체 상에 코팅되는 액정 편광층을 포함한다. 액정 편광층은 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 액정 분자 및 액정 분자에 결합되어 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 편광성 분자로 이루어진다. 따라서, 편광자의 생산성을 향상시킬 수 있고, 편광자의 전체적인 두께를 감소시킬 수 있다.

Description

편광자, 이를 갖는 표시장치, 이의 제조방법 및 이의 제조장비{POLARIZER, DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND APPARATUS OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 편광자, 이를 갖는 표시장치, 이의 제조방법 및 이의 제조장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생산성을 향상시킬 수 있고 박형화가 가능한 편광자, 이를 갖는 표시장치, 이의 제조방법 및 이의 제조장비에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 액정패널은 컬러필터기판, 어레이 기판 및 컬러필터기판과 어레이 기판과의 사이에 개재된 액정층으로 이루어져 영상을 표시하는 액정패널을 포함한다.

액정패널의 상부 및 하부에는 상측 및 하측 편광판이 각각 구비된다. 하측 편광판은 액정패널로 입사되는 광을 편광하고, 상측 편광판은 액정패널로부터 출사된 광을 편광한다.

상측 및 하측 편광판 각각은 폴리 비닐 알콜(Poly Vinyl Alcohol; PVA)이 형성된 필름을 소정의 방향으로 연신시킨 후, 연신된 필름에 요오드 분자 또는 염료 분자를 제공하는 과정을 거쳐서 제조된다. 상기 연신된 필름에 제공된 요오드 분자 또는 염료분자는 연신 방향과 나란하게 배열되어 연신 방향으로 진동하는 광을 흡수하는 편광 기능을 수행한다.

연신된 필름이 열이나 수분에 의해서 변형 또는 열화되면 연신된 필름을 채용하는 상측 및 하측 편광판의 편광축이 틀어져서 원하는 방향으로 편광할 수 없게된다. 이로써, 상측 및 하측 편광판의 불량률이 증가되고 결과적으로 생산성이 저하된다.

한편, 종래의 상측 및 하측 편광판은 연신된 필름을 열이나 수분으로부터 보호하기 위한 보호층을 더 포함한다. 이로써, 상측 및 하측 편광판의 불량률은 감소시킬 수 있지만, 보호층의 추가로 인해서 편광판의 전체적인 두께는 증가한다.

따라서, 본 발명의 목적은 생산성을 향상시킬 수 있고 박형화가 가능한 편광자를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 편광자를 갖는 표시장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기한 편광자를 제조하는데 적용되는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 더욱 또 다른 목적은 상기한 편광자를 제조하는 장비를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따른 편광자는 지지체 및 상기 지지체 상에 구비된 액정 편광층을 포함한다. 액정 편광층은 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 액정 분자 및 상기 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 편광성 분자로 이루어진다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 표시장치는 영상을 표시하는 표시패널, 상기 표시패널의 하부에 구비되는 제1 액정 편광층 및 상기 표시패널의 상부에 구비되는 제2 액정 편광층을 포함한다.

상기 표시패널은 제1 기판 및 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판으로 이루어진다. 상기 제1 액정 편광층은 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 제1 액정 분자 및 상기 제1 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 제1 편광성 분자로 이루어진다. 상기 제2 액정 편광층은 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 제2 액정 분자 및 상기 제2 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 제2 편광성 분자로 이루어진다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 표시장치는 표시패널, 제1 및 제2 액정 편광층을 포함한다. 상기 표시패널은 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 사이에 개재된 액정층으로 이루어져 영상을 표시한다. 상기 제1 액정 편광층은 상기 제1 기판과 상기 액정층과의 사이에 구비되고, 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 제1 액정 분자 및 상기 제1 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 제1 편광성 분자로 이루어진다. 상기 제2 액정 편광층 상기 액정층과 상기 제2 기판과의 사이에 구비되고, 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 제2 액정 분자 및 상기 제2 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 제2 편광성 분자로 이루어진다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따른 편광자 제조방법에 따르면, 지지체 상에 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 액정 분자를 포함하는 용액이 코팅된다. 이후, 상기 용액에 편광성 분자를 제공하여 상기 편광성 분자를 상기 액정 분자에 결합시킨다. 다음, 상기 용액이 코팅된 지지체를 건조하여 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 액정 분자 및 상기 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 편광성 분자로 이루어진 액정 편광층을 상기 지지체 상에 형성한다.

또한, 본 발명의 더욱 또 다른 특징에 따른 편광자 제조장비는 코팅기, 공급기 및 건조기를 포함한다. 상기 코팅기는 제1 방향으로 이동하는 지지체 상에 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 액정 분자를 포함하는 용액을 코팅한다. 상기 공급기는 상기 편광성 분자를 상기 액정 분자에 결합시키기 위하여 상기 용액에 편광성 분자를 제공한다. 상기 건조기는 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 액정 분자 및 상기 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 편광성 분자로 이루어진 액정 편광층을 상기 지지체 상에 형성하기 위하여 상기 용액이 코팅된 상기 지지체를 건조시킨다.

이러한 편광자, 이를 갖는 표시장치, 이의 제조방법 및 이의 제조장비에 따르면, 지지체 상에 액정물질을 코팅한 후 코팅된 액정물질에 편광성 분자를 착물시켜 편광자를 완성한다. 이로써, 편광자의 생산성을 향상시키면서 편광자의 전체적인 두께를 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 구체적으로 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(700)는 영상을 표시하는 액정패널(400), 상기 액정패널(400)의 하부에 구비된 제1 편광판(500) 및 상기 액정패널(400)의 상부에 구비된 제2 편광판(600)을 포함한다.

상기 액정패널(400)은 상기 컬러필터기판(100), 상기 컬러필터기판(100)과 대향하는 어레이 기판(200) 및 상기 컬러필터기판(100)과 상기 어레이 기판(200)과의 사이에 개재된 액정층(300)으로 이루어진다. 상기 컬러필터기판(100)은 제1 기판(110), 컬러필터층(130), 차광층(120), 편탄화층(140) 및 공통전극(150)을 포함한다.

상기 제1 기판(110)은 유리 또는 세라믹과 같은 절연 물질로 이루어지고, 상기 컬러필터층(130)은 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 색화소들로 이루어져 상기 제1 기판(110) 상에 형성된다. 상기 차광층(120)은 상기 R, G 및 B 색화소들 사이에 구비되어 상기 R, G 및 B 색화소들이 형성된 영역을 경계지음으로써, 상기 R, G 및 B 색화소들의 색 재현성을 향상시킨다. 상기 차광층(120)은 검은색의 탄소(C)와 같은 유기 물질로 이루어지거나, 크롬(Cr) 또는 크롬 산화막(CrOx)과 같은 금속 물질로 이루어진다.

상기 차광층(120)과 상기 R, G 및 B 색화소들과의 사이에서의 빛샘 현상을 방지하기 위하여 상기 R, G 및 B 색화소들 각각의 단부는 인접하는 상기 차광층(120) 상으로 연장된다. 따라서, 상기 R, G 및 B 색화소들은 인접하는 상기 차광층(120)과 부분적으로 오버랩된다. 그 결과, 상기 R, G 및 B 색화소들과 상기 차광층(120)과의 사이에는 단차가 발생한다.

상기 평탄화층(140)은 상기 컬러필터층(130) 및 상기 차광층(120)과 상에 구비되어, 상기 컬러필터층(130)과 상기 차광층(120)과의 사이에서 발생한 단차를 감소시킨다. 따라서, 상기 컬러필터기판(100)의 표면은 상기 평탄화층(140)에 의해서 평탄화된다. 상기 공통전극(150)은 상기 평탄화층(140) 상에 균일한 두께로 적층된다. 상기 공통전극(150)은 투명성 도전 물질인 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; 이하, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; 이하, IZO)로 이루어진다.

상기 어레이 기판(200)은 제2 기판(210), TFT 어레이(250) 및 화소전극(260)을 포함한다. 상기 제2 기판(210)은 유리 또는 세라믹과 같은 절연 물질로 이루어지고, 상기 TFT 어레이(250)는 상기 제2 기판(210) 상에 형성된다. 상기 TFT 어레이(250)는 다수의 TFT(미도시)로 이루어지고, 상기 다수의 TFT는 상기 제2 기판(210) 상에 매트릭스 형태로 형성된다. 상기 화소전극(260)은 상기 TFT 어레이(250) 상에 균일한 두께로 형성된다. 상기 화소전극(260)은 투명성 도전 물질인 상기 ITO 또는 IZO로 이루어진다.

상기 제1 편광판(500)은 제1 지지체(510) 및 상기 제1 지지체(510) 상에 코팅된 제1 액정 편광층(520)을 포함한다. 상기 제1 지지체(510)는 플렉시블한 필름으로 이루어지거나 유리 기판으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 액정 편광층(520)은 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정분자 및 상기 액정분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 요오드 분자(I₂)로 이루어진다.

상기 제2 편광판(600)은 제2 지지체(610) 및 상기 제2 지지체(610) 상에 코팅된 제2 액정 편광층(620)을 포함한다. 상기 제2 지지체(610)는 플렉시블한 필름으로 이루어지거나 유리 기판으로 이루어질 수 있다. 상기 제2 액정 편광층(620)은 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정분자 및 상기 액정분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 요오드 분자(I₂)로 이루어진다.

도 2는 액상형 액정물질의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 3은 액상형 액정물질에 요오드 분자가 결합된 상태를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 액정분자(621)는 특정 방향으로 배향되고, 하나 이상의 하이드록시(Hydroxyl)(-OH)기를 포함한다. 예컨대, 상기 하나 이상의 하이드록시(-OH)기를 포함하는 상기 액정분자(621)는 다음과 같은 구조식 1 내지 구조식 3을 가진다.

[구조식 1]

여기서, 상기 M은 양이온, 예컨대 H⁺ 또는 NH₄ ⁺ 이고, 상기 R은 수소(H), 브롬(Br) 또는 질화수소 아릴기(NHAr)이며, 상기 n은 2 또는 3이고, 상기 m은 1, 2, 3 또는 4이다.

[구조식 2]

여기서, 상기 M은 양이온, 예컨대 H⁺또는 NH₄ ⁺ 이고, 상기 R은 수소(H)이며, 상기 n은 2, 3 또는 4이고, 상기 m은 1, 2, 3 또는 4이다.

[구조식 3]

도 3을 참조하면, 상기 요오드 분자들(I₂)(622)은 상기 액정분자들(621)의 하이드록시(-OH)기에 착물되어 상기 액정분자들(621)과 같이 상기 특정 방향으로 배향된다. 이로써, 상기 제1 및 제2 액정 편광층(520, 620)은 상기 특정 방향으로 진동하는 광을 흡수하는 편광 기능을 수행할 수 있다. 상기 요오드 분자들(622) 대신에 염료 분자들(미도시)이 사용될 수 있다.

이처럼, 상기 제1 및 제2 편광판(500, 600)은 상기 제1 및 제2 지지체(510, 610)에 구비된 액정분자들(621)과 상기 액정분자들(621)에 착물된 요오드 분자들(622)로 이루어진 상기 제1 및 제2 액정 편광층(520, 620)을 각각 포함한다. 일반적으로, 소정의 방향으로 배향된 상기 액정분자들(621)의 이색성비(dichroic ratio)는 25 ~ 30%에 불과하다. 그러나, 상기 액정분자들(621)에 상기 요오드 분자들(622)이 착물될 경우 상기 제1 및 제2 액정 편광층(520, 620)의 이색성비는 60 ~ 80%까지 향상될 수 있다.

도면에 도시하지는 않았지만, 상기 제1 및 제2 편광판(500, 600)은 상기 제1 및 제2 액정 편광층(520, 620)에 첨가되어 상기 제1 및 제2 액정 편광층(520, 620)과 상기 제1 및 제2 지지체(510, 610)와의 점착력을 각각 증가시키기 위한 계면 활성부재를 더 포함할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 제1 편광판(500)은 접착부재, 예를 들어 접착제 또는 접착성 테이프(미도시)에 의해서 상기 제2 기판(210)의 하면(212)에 부착된다. 또한, 상기 제2 편광판(600)은 상기 접착부재(미도시)에 의해서 상기 제1 기판(110)의 상면(112)에 부착된다.

도 4는 도 1에 도시된 제1 및 제2 편광판을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 편광판(500)은 제1 방향(D1)으로 진동하는 성분의 광을 흡수하는 제1 편광축(501)을 갖고, 상기 제2 편광판(600)은 제2 방향(D2)으로 진동하는 성분의 광을 흡수하는 제2 편광축(601)을 갖는다. 따라서, 상기 제1 편광판(501)은 상기 제2 방향(D2)으로 진동하는 성분만을 갖도록 입사된 광을 편광하고, 상기 제2 편광판(600)은 상기 제1 방향(D1)으로 진동하는 성분만을 갖도록 입사된 광을 편광한다. 여기서, 상기 제1 편광축(501)과 상기 제2 편광축(601)은 서로 직교한다.

상기 제1 편광판(500)의 후면에 배치되는 광 발생부(미도시)로부터 출사된 광은 상기 제1 편광판(500)에 의해서 편광된 후 상기 액정패널(400, 도 1에 도시됨)로 입사된다. 상기 액정패널(400)로 입사된 광의 성분은 상기 액정층(300, 도 1에 도시됨)에 의해서 변화된 후 상기 제2 편광판(600)으로 제공된다. 상기 액정패널(400)로부터 출사된 광은 상기 제2 편광판(600)에 의해서 다시 편광된다.

도 4에서는 상기 제1 및 제2 편광판(500, 600)이 서로 직교하는 상기 제1 및 제2 편광축(500, 600)을 가지는 구조를 도시하였지만, 상기 제1 및 제2 편광판(500, 600)은 서로 평행하거나 소정의 각도로 기울어진 상기 제1 및 제2 편광축을 가질 수도 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 구체적으로 나타낸 단면도이다. 단, 도 5에서 도시된 구성요소 중 도 1에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치(701)는 영상을 표시하는 액정패널(400)을 포함하고, 상기 액정패널(400)의 하면(212) 및 상면(112)에는 제1 및 제2 액정 편광층(520, 620)이 각각 코팅된다.

구체적으로, 상기 액정패널(400)의 컬러필터기판(100)은 제1 기판(110)의 하면(111)에 차광층(120), 컬러필터층(130), 평탄화층(140) 및 공통전극(150)을 구비한다. 또한, 상기 액정패널(400)의 어레이 기판(200)은 제2 기판(210)의 상면(211)에 TFT 어레이(250) 및 화소전극(260)을 구비한다. 이때, 상기 제1 액정 편광층(520)은 상기 제2 기판(210)의 하면(212)에 코팅되고, 상기 제2 액정 편광층(620)은 상기 제1 기판(110)의 상면(112)에 코팅된다.

이처럼, 상기 제1 및 제2 액정 편광층(520, 620)이 상기 액정패널(400)의 상면(112) 및 하면(212)에 각각 코팅됨으로써, 상기 액정표시장치(701)는 본 발명의 일 실시예에서 제시된 제1 및 제2 지지체(510, 610)를 구비하지 않아도 된다. 그 결과, 상기 액정표시장치(701)의 원가를 절감할 수 있고 상기 액정표시장치(701)의 전체적인 두께를 감소시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 단면도이다. 단, 도 6에서 도시된 구성요소 중 도 1에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치(702)는 컬러필터기판(100), 어레이 기판(200) 및 액정층(300)으로 이루어진 액정패널(401)을 포함하고, 제1 및 제2 액정 편광층(520, 620)은 상기 컬러필터기판(100)과 상기 어레이 기판(200)과의 사이에 개재된다.

상기 제1 액정 편광층(520)은 상기 어레이 기판(200)에 형성된 화소전극(260) 상에 코팅되고, 상기 제2 액정 편광층(620)은 상기 컬러필터기판(100)에 형성된 상기 공통전극(150) 상에 코팅된다. 이처럼, 상기 제1 및 제2 액정 편광층(520, 620)이 상기 액정패널(401)의 내부에 구비되는 구조에서, 상기 액정층(300)은 상기 제1 액정 편광층(520)과 상기 제2 액정 편광층(620)과의 사이에 개재되는 것이 바람직하다.

도 6에서 상기 제1 액정 편광층(520)은 상기 어레이 기판(200)의 최외각에 구비되고, 상기 제2 액정 편광층(620)은 상기 컬러필터기판(100)의 최외각에 구비된다. 그러나, 상기 제1 액정 편광층(520)은 상기 어레이 기판(200)에 형성된 막들 사이에 형성될 수 있고, 상기 제2 액정 편광층(620)은 상기 컬러필터기판(100)에 형성된 막들 사이에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 액정 편광층(620)은 상기 컬러필터기판(100)에 형성된 평탄화층(140)의 역할을 대신 수행할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 편광판을 제조하는 장비를 나타낸 도면이다. 도 7에서는 제조장비가 제2 편광판을 제조하는 과정만을 제시함으로써, 이와 동일한 과정을 거쳐서 제조되는 제1 편광판에 대한 설명을 대신한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 편광판(600, 도 1에 도시됨)을 제조하는 장비(800)는 공급롤러(810), 액정 코팅기(820), 요오드 분사기(830), 히터(840) 및 수급롤러(850)를 포함한다.

상기 공급롤러(810)와 상기 수급롤러(850)는 제2 지지체(610)를 통해 서로 연결된다. 상기 공급롤러(810)는 제3 방향(D3)으로 회전함으로써 상기 공급롤러(810)에 감겨져 있는 상기 제2 지지체(610)를 상기 제3 방향(D3)으로 이동시킨다. 상기 수급롤러(850)는 상기 공급롤러(810)와 같이 상기 제3 방향(D3)으로 회전하면서 상기 공급롤러(810)로부터 상기 제2 지지체(610)를 수용한다.

상기 액정 코팅기(820), 요오드 분사기(830) 및 히터(840)는 상기 공급롤러(810)와 상기 수급롤러(850)와의 사이에 구비된다. 상기 액정 코팅기(820)는 상기 제3 방향(D3)으로 이동하는 상기 제2 지지체(610) 상에 다수의 액정분자(621, 도 2에 도시됨)를 포함하는 액상형 액정물질(621a)을 코팅한다. 상기 액정 코팅기(820)에 대한 다양한 실시예들을 도 9 내지 도 11을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 요오드 분사기(830)는 상기 액상형 액정물질(621a)에 상기 요오드 분자(622)들을 분사한다. 이때, 상기 액정분자들(621) 각각은 하나 이상의 하이드록시(-OH, 도 2에 도시됨)기를 포함하기 때문에 상기 액상형 액정물질(621)에 분사된 상기 요오드 분자들(622)은 상기 액정분자들(621)의 하이드록시(-OH)기에 각각 착물된다.

이후, 상기 히터(840)는 상기 요오드 분자들(622)이 착물된 상기 액상형 액정물질(621a)을 고온에서 건조시킴으로써 상기 제2 지지체(610) 상에 제2 액정 편광층(620)을 형성한다. 이로써, 상기 제2 편광판(600)이 완성된다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제2 편광판을 제조하는 장비를 나타낸 도면이다. 단, 도 8에서 도시된 구성요소 중 도 7에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 병기하고, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 편광판(600, 도 1에 도시됨)을 제조하는 장비(801)는 공급롤러(810), 액정 코팅기(820), 요오드 용기(860), 히터(840), 제1 내지 제4 보조롤러(871, 872, 873, 874) 및 수급롤러(850)를 포함한다.

상기 액정 코팅기(820), 요오드 용기(860), 히터(840), 제1 내지 제4 보조롤러(871 ~ 874)는 상기 공급롤러(810)와 상기 수급롤러(850)와의 사이에 구비된다. 상기 액정 코팅기(820)는 상기 제3 방향(D3)으로 이동하는 상기 제2 지지체(610) 상에 다수의 액정분자(621, 도 2에 도시됨)로 이루어진 액상형 액정물질(621a)을 코팅한다. 상기 제1 보조롤러(871)는 상기 액정 코팅기(820)와 상기 요오드 용기(860)와의 사이에 구비되어 상기 제2 지지체(610)의 이동 방향을 전환시킨다. 즉, 상기 제1 보조롤러(871)는 상기 제3 방향(D3)으로 이동하는 상기 제2 지지체(610)를 상기 제3 방향(D3)과 직교하는 제4 방향(D4)으로 이동시킨다.

한편, 상기 요오드 용기(860)에는 상기 요오드 분자들(622)로 이루어진 요오드 용액(622a)이 담겨져 있다. 상기 제2 지지체(610)에 상기 액상형 액정물질(621a)이 코팅된 이후 상기 제2 지지체(610)는 상기 요오드 용기(860)에 완전하게 담긴다. 상기 제2 보조롤러(872)는 상기 요오드 용기(860) 안에 구비되어 상기 제4 방향(D4)으로 이동하는 상기 제2 지지체(610)를 다시 상기 제3 방향(D3)으로 이동시킨다. 상기 제2 지지체(610)가 상기 요오드 용기(860) 안에서 상기 제3 방향(D3)으로 이동하면, 상기 요오드 용액(622a)내의 상기 요오드 분자들(622)은 하나 이상의 하이드록시(-OH)기를 포함하는 상기 액정분자들(621)에 착물된다.

이후, 상기 제2 지지체(610)의 이동방향은 상기 요오드 용기(860) 안에 구비된 제3 보조롤러(873)에 의해서 상기 제4 방향(D4)과 반대인 제5 방향(D5)으로 전환되어 상기 제2 지지체(610)는 상기 요오드 용기(860)로부터 인출된다. 다음, 상기 요오드 용기(860)로부터 인출된 상기 제2 지지체(610)의 이동방향은 상기 제4 보조롤러(874)에 의해서 상기 제3 방향(D3)으로 전환된다.

상기 히터(840)는 상기 요오드 분자들(622)이 착물된 상기 액상형 액정물질(621a)을 고온에서 건조시킴으로써 상기 제2 지지체(610) 상에 제2 액정 편광층(620)을 형성한다. 이로써, 상기 제2 편광판(600)이 완성된다.

도 7 및 도 8에서, 상기 제2 편광판(600)을 제조하는 장비(800, 801)는 요오드 분사기(830) 또는 요오드 용기(860)를 포함한다. 그러나, 상기 장비(800, 801)는 상기 액상형 액정물질(621a)에 염료 분자를 분사 또는 공급하는 염료 분사기(미도시) 또는 염료 용기(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 요오드 분자(622)를 상기 액상형 액정물질(621a)에 제공하는 방법 및 장치는 도 7 및 도 8에서 제시한 실시예에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상형 액정물질을 코팅하는 과정을 나타낸 도면들이다.

도 9a를 참조하면, 제2 지지체(610) 상에는 액상형 액정물질(621a)이 주사된다. 상기 액상형 액정물질(621a)이 담겨진 주사기(30)는 상기 제2 지지체(610)의 제1 단부(EP1) 상에만 상기 액상형 액정물질(621a)을 주사한다.

이후 도 9b를 참조하면, 코팅롤러(50)는 상기 제2 지지체(610)의 제1 단부(EP1)에 구비된다. 이때, 상기 제2 지지체(610)가 상기 제3 방향(D3)으로 이동하면, 상기 코팅롤러(50)는 소정의 속도로 회전하면서 상기 제2 지지체(610)의 제2 단부(EP2) 측으로 이동한다. 따라서, 상기 제2 지지체(610) 상에는 상기 액상형 액정물질(621a)을 균일한 두께로 코팅된다. 이때, 상기 코팅롤러(50)는 상기 제3 방향(D3)과 반대하는 제6 방향(D6)으로 회전하기 때문에 상기 액상형 액정물질(621a, 도 9a에 도시됨)에는 전단 응력을 가해진다. 이로써, 상기 액상형 액정물질(621a)에 포함된 다수의 액정분자는 상기 전단 응력이 가해진 방향으로 배향된다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상형 액정물질의 코팅 방법을 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 제2 지지체(610) 상에는 슬릿 코터(70)가 배치된다. 상기 슬릿 코터(70)는 슬릿 노즐(71) 및 상기 슬릿 노즐(71)에 액상형 액정물질(621a)을 공급하는 펌프(72)를 포함한다. 상기 슬릿 노즐(71)에는 상기 액상형 액정물질(621a)이 공급되는 유입구(71a) 및 상기 액상형 액정물질(621a)이 유출되는 유출구(71b)가 구비된다.

상기 제2 지지체(610)가 상기 제3 방향(D3)으로 이동하면, 상기 슬릿 코터(70)는 상기 슬릿 노즐(71)에 저장되어 있는 상기 액상형 액정물질(621a)을 상기 유출구(71b)를 통해 상기 제2 지지체(610)로 제공한다. 따라서, 상기 제2 지지체(610) 상에는 상기 액상형 액정물질(621a)이 균일한 두께로 코팅된다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액상형 액정물질의 코팅 방법을 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 제2 지지체(610) 상에는 프린팅 유닛(90)이 구비된다. 상기 프린팅 유닛(90)은 프린팅 롤러(91), 상기 프린팅 롤러(91)의 외주면을 감싸도록 구비된 프린팅 플레이트(92) 및 상기 프린팅 롤러(91)와 맞물려서 상기 프린팅 플레이트(92)에 액상형 액정물질(621a)을 전사하는 전사 롤러(93)로 이루어진다.

상기 제2 지지체(610)가 상기 제3 방향(D3)으로 이동하면, 상기 프린팅 롤러(91)는 소정의 속도로 회전하면서 상기 제3 방향(D3)과 반대인 제6 방향(D6)으로 회전한다. 상기 프린팅 롤러(91)가 회전하면, 상기 전사 롤러(93)와 접촉되는 상기 프린팅 플레이트(92)에는 상기 액상형 액정물질(621a)이 전사된다. 이후, 상기 프린팅 플레이트(92)에 전사된 상기 액상형 액정물질(621a)은 상기 프린팅 롤러(91)가 회전됨에 따라서 상기 제2 지지체(610) 상에 코팅된다.

이와 같은 편광자, 이를 갖는 표시장치 및 이의 제조방법에 따르면, 지지체 상에 액정물질을 코팅한 후 코팅된 액정물질에 편광성 분자를 착물시켜 편광자를 완성한다.

따라서, 편광자를 제조하는데 있어서 연신 공정을 생략함으로써 열 또는 수분에 의한 편광자의 불량을 감소시킬 수 있고, 그 결과 편광자의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 편광자는 연신된 필름을 열 또는 수분으로부터 보호하기 위한 보호층을 추가로 구비하지 않기 때문에, 편광자의 전체적인 두께를 감소시킬 수 있다.

또한, 제1 및 제2 액정 편광층이 액정 패널의 컬러필터기판 또는 어레이 기판 측에 구비됨으로써, 액정표시장치에서 제1 및 제2 지지체를 생략할 수 있다. 그 결과 액정표시장치의 전체적인 두께를 감소시킬 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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 2는 액상형 액정물질의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 3은 액상형 액정물질에 요오드 분자가 결합된 상태를 나타낸 도면이다.

도 4는 도 1에 도시된 제1 및 제2 편광판을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 구체적으로 나타낸 단면도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 편광판을 제조하는 장비를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 편광판을 제조하는 장비를 나타낸 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 컬러필터기판 200 : 어레이 기판

300 : 액정층 500 : 제1 편광판

510 : 제1 지지체 520 : 제1 액정 편광층

600 : 제2 편광판 610 : 제2 지지체

620 : 제2 액정 편광층 621 : 액정분자

621a : 액정분자 622 : 요오드 분자

700, 701, 702 : 액정표시장치 800, 801 : 제조장비

810 : 공급롤러 820 : 액정 코팅기

830 : 요오드 분사기 840 : 히터

850 : 수급롤러 860 : 요오드 공급기

871 ~ 874 : 제1 내지 제4 보조롤러

Claims

지지체; 및

특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 액정 분자 및 상기 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 편광성 분자로 이루어져 상기 지지체 상에 구비되는 액정 편광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자.
제1항에 있어서, 상기 편광성 분자는 요오드 분자(I₂)인 것을 특징으로 하는 편광자.
제1항에 있어서, 상기 액정 분자는 하나 이상의 하이드록시(Hydroxyl)기를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자.
제3항에 있어서, 상기 액정 분자는 하기 일반식 (1)의 화합물인 것을 특징으로 하는 편광자.

일반식 (1)

(여기서, M은 양이온이고, R은 수소(H), 브롬(Br) 또는 질화수소 아릴기(NHAr)이며, n은 2 또는 3이고, m은 1, 2, 3 또는 4이다.)
제3항에 있어서, 상기 액정 분자는 하기 일반식 (2)의 화합물인 것을 특징으로 하는 편광자.

일반식 (2)

(여기서, M은 양이온이고, R은 수소(H)이며, n은 2, 3 또는 4이고, m은 1, 2, 3 또는 4이다.)
제3항에 있어서, 상기 액정 분자는 하기 일반식 (3)의 화합물인 것을 특징으로 하는 편광자.

일반식 (3)

(여기서, M은 양이온이고, R은 수소(H)이며, n은 2, 3 또는 4이고, m은 1, 2, 3 또는 4이다.)
제1항에 있어서, 상기 지지체는 플렉시블한 필름 또는 유리 기판인 것을 특징으로 하는 편광자.
제1 기판 및 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판으로 이루어져 영상을 표시하는 표시패널;

특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 제1 액정 분자 및 상기 제1 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 제1 편광성 분자로 이루어져 상기 표시패널의 하부에 구비되는 제1 액정 편광층; 및

특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 제2 액정 분자 및 상기 제2 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 제2 편광성 분자로 이루어져 상기 표시패널의 상부에 구비되는 제2 액정 편광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 액정 분자는 서로 직교하는 방향으로 배열되고,

상기 제1 및 제2 편광성 분자는 상기 제1 및 제2 액정 분자가 배열된 방향으로 진동하는 성분의 광을 각각 흡수하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 액정 편광층이 구비되는 제1 지지체; 및

상기 제2 액정 편광층이 구비되는 제2 지지체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 액정 편광층은 상기 표시패널의 하면에 형성되고, 상기 제2 액정 편광층은 상기 표시패널의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제8항에 있어서, 상기 표시패널은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 사이에 개재된 액정층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판과의 사이에 개재된 액정층으로 이루어져 영상을 표시하는 표시패널;

상기 제1 기판과 상기 액정층과의 사이에 구비되고, 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 제1 액정 분자 및 상기 제1 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 제1 편광성 분자로 이루어진 제1 액정 편광층; 및

상기 액정층과 상기 제2 기판과의 사이에 구비되고, 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 제2 액정 분자 및 상기 제2 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 제2 편광성 분자로 이루어진 제2 액정 편광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제13항에 있어서, 상기 제1 기판에는 TFT 어레이 및 화소전극이 구비되고,

상기 제1 액정 편광층은 상기 화소전극 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제13항에 있어서, 상기 제2 기판에는 컬러필터 및 공통전극이 구비되고,

상기 제2 액정 편광층은 상기 공통전극 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
지지체 상에 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 액정 분자를 포함하는 용액을 코팅하는 단계;

상기 용액에 편광성 분자를 제공하여 상기 편광성 분자를 상기 액정 분자에 결합시키는 단계; 및

상기 용액이 코팅된 지지체를 건조하여 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 액정 분자 및 상기 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 편광성 분자로 이루어진 액정 편광층을 상기 지지체 상에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 용액을 코팅하는 과정에서 상기 지지체의 이동방향과 반대하는 방향으로 상기 용액에 전단응력을 가함으로써 상기 액정 분자를 배향시키는 것을 특징으로 하는 편광자 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 편광성 분자는 상기 용액에 분사되는 것을 특징으로 하는 편광자 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 액정 분자는 하나 이상의 하이드록시기를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 편광성 분자는 요오드 분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 편광자 제조방법.
제1 방향으로 이동하는 지지체 상에 특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 액정 분자를 포함하는 용액을 코팅하는 코팅기;

상기 편광성 분자를 상기 액정 분자에 결합시키기 위하여 상기 용액에 편광성 분자를 제공하는 공급기; 및

특정 방향으로 배열될 수 있는 액정 특성을 갖는 액정 분자 및 상기 액정 분자에 결합되어 상기 특정 방향으로 진동하는 빛을 흡수하는 편광성 분자로 이루어진 액정 편광층을 상기 지지체 상에 형성하기 위하여 상기 용액이 코팅된 상기 지지체를 건조시키는 건조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자 제조장비.
제21항에 있어서, 상기 코팅기는 상기 제1 방향과 반대하는 제2 방향으로 상기 용액에 전단응력을 가하여 상기 액정 분자를 배향시키면서 상기 용액을 상기 지지체 상에 코팅하는 것을 특징으로 하는 편광자 제조장비.
제21항에 있어서, 상기 공급기는 상기 편광성 분자를 상기 용액에 분사하는 것을 특징으로 하는 편광자 제조장비.