KR20110080006A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 콜레스테릭 액정캡슐 표시장치를 구현함에 있어, 액정캡슐층의 반사율을 대폭 향상시킬 수 있고, 필수적으로 요구되었던 광흡수층을 생략할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치는 상부전극이 형성된 상부기판과 하부전극이 형성된 하부기판 사이에 액정캡슐층을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정캡슐층은 좌선성 콜레스테릭 액정캡슐로 인쇄된 제1 액정캡슐층; 및 우선성 콜레스테릭 액정캡슐로 인쇄된 제2 액정캡슐층으로 이루어진 다층 인쇄 구조로 구성되고, 상기 하부전극은 아노다이징을 통해 흑화처리된 것을 특징하며, 제1 액정캡슐을 제조하는 제1 단계와; 상기 제1 액정캡슐을 바인더와 혼합하여 상기 상부기판의 일면 상에 제1 액정캡슐층을 인쇄하는 제2 단계와; 제2 액정캡슐을 제조하는 제3 단계; 및 상기 제2 액정캡슐을 바인더와 혼합하여, 상기 제1 액정캡슐층의 일면에 제2 액정캡슐층을 인쇄하는 제4 단계를 통해 제조 가능하다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특히 콜레스테릭 액정캡슐을 포함하는 표시층을 갖는 액정캡슐 방식 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

대량의 종이 사용은 삼림을 파괴시키고, 쓰레기를 발생시키는 다양한 문제점을 가지고 있다. 퍼스널 컴퓨터의 보급, 인터넷을 시작으로 하는 정보화 사회의 발달에 의하여 전자 정보의 일시적인 열람을 목적으로 하는 소위 단 수명 문서로서의 종이 소비는 점점 증가하는 경향이 있고, 종이를 대신하는 표시 매체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

콜레스테릭 액정 표시 소자는 무전원으로 표시를 유지할 수 있는 메모리성을 가지고 있고, 편광판을 사용하지 않는다는 점과, 컬러 필터를 필요로 하지 않는다는 특징으로 인해 근래 주목을 끌고 있다.

액정 분자가 나선 구조를 가지는 콜레스테릭 액정은 입사한 빛을 우원 편광과 좌원 편광으로 나누고, 나선으로 비틀고 방향에 일치하는 원편광 성분을 브래그 반사하고, 나머지 빛을 투과시키는 선택 반사 현상을 일으킨다. 반사광의 중심 파장 λ 및 반사 파장폭 △λ은, 나선 피치(pitch)를 p, 평균 굴절율을 n, 복굴절율을 △n 이라고 하면, 각각 λ=n·p, △λ=△n·p로 표시되고, 콜레스테릭 액상 결정층에 의한 반사광은 나선 피치(pitch)에 의존하는 선명한 색을 나타낸다.

정(+) 유전 이방성을 가지는 콜레스테릭 액정은 도 1(a)에 도시한 바와 같이, 나선축이 셀(cell) 표면에 수직으로 되고, 입사광에 대하여 선택 반사 현상을 일으키는 플래너(planar) 상태와 도 1(b)에 나타나듯이 나선축이 거의 셀(cell) 표면과 평행하고, 입사광을 조금 앞쪽으로 흩어지도록 투과시키는 포칼코닉(focal conic) 상태 및 도 1(c)에 도시한 바와 같이 나선 구조가 풀리고 액정 디렉터(director)가 전계 방향을 향하고 입사광을 거의 완전히 투과시키는 호메오트로픽( homeotropic) 상태의 세 개의 상태를 나타낸다.

상기 세 개의 상태 중 플래너 상태(a)와 포칼코닉 상태(b)는 전압을 인가하지 않은 상태에서도 쌍 안정 상태를 유지한다. 따라서 콜레스테릭 액정의 배향 상태는 액상 결정층에 인가되는 전압에 대하여 일의적으로 정해지지 않고 플래너 상태가 초기 상태인 경우에는 인가 전압의 증가에 수반하여 플래너 상태, 포칼코닉 상태, 호메오트로픽 상태의 순서로 변화하고, 포칼코닉 상태가 초기 상태인 경우에는 인가 전압에 수반하여 포칼코닉 상태 호메오트로픽 상태의 순서로 변화한다. 한편, 액상 결정층에 인가되는 전압이 제로(zero)로 떨어지면, 플래너 상태와 포칼코닉 상태는 그대로 상태를 유지하고, 호메오트로픽 상태는 플래너 상태로 변화한다. 즉, 인가하는 펄스(pulse) 전압의 크기에 따라서 상기 3개의 상태는 서로 천이시킬 수 있다.

이러한 전기 광학 응답을 나타낸 것이 도 2이다. 도 2에서 곡선A는 초기 상태가 플래너 상태인 경우를 나타내고, 곡선B는 초기 상태가 포칼코닉 상태인 경우를 나타낸다. 또한, 도 2에 도시된 영역(a)는 플래너 상태 또는 포칼코닉 상태를 나타내고, 영역(b)는 천이 영역을 나타내고, 영역(c)는 포칼코닉 상태를 나타내고, 영역(d)는 천이 영역을 나타내고, 영역(e)는 호메오트로픽 상태를 나타낸다. 만약 상기 호메오트로픽 상태에서 전압을 제로(zero)로 하면 플래너 상태로 천이된다.

또한, 도 2에서 Vpf,90 / Vpf,10 / Vfh,10 / Vh,90 은 상기 2 개의 천이영역의 전후에 있어서, 정규화 반사율이 90 또는 10에 해당하는 전압을 의미한다. 참고로, 정규화 반사율이 90 이상인 것을 선택 반사 상태라 하고, 10 이하인 것을 투과 상태라 한다.

그리고, 콜레스테릭 액상 결정층의 배면에 적어도 선택 반사색과 동일 파장의 빛을 흡수하는 흡수층을 배치하는 구성을 통해, 플래너 상태와 포칼코닉 상태를 이용한 반사형 메모리 표시를 구현할 수 있다.

이러한 콜레스테릭 액정을 이용한 통상의 액정표시장치는 한 쌍의 상·하부 기판 사이에 액정을 봉입한 구조 널리 사용되고 있다.

그러나 이러한 액정 주입형 표시장치의 제조 공정을 살펴보면, 사용되는 기판은 글래스(Glass) 소재의 유리기판을 사용하고, 한 쌍의 기판은 핫프레스(Hot Press) 공법을 통해 흡착한 후 그 사이 공간에 액정을 주입해야 하기 때문에, 열에 취약한 플라틱 소재로 패널 기판을 구성하는 플렉서블 디스플레이 제조공정으로는 적합하지 못해 플렉서블 디스플레이 장치를 구현함에 어려움이 있었다.

상기와 같은 액정 주입형 표시장치의 한계를 극복하기 위하여, 최근 액정캡슐을 이용한 표시장치가 활발히 개발되고 있다. 도 3은 종래 콜레스테릭 액정캡슐 방식 표시장치를 보여주는 단면도이다. 이러한 액정캡슐 방식 표시장치란 액정 드롭렛(Droplet)을 형성한 후 고분자 바인더(binder)와 혼합함으로써 액정을 캡슐형태로 제조하여 상·하부 기판 사이에 적층시킨 패널 구조를 의미하며, 도 3과 같이 상부전극(20)이 형성된 상부기판(10)과 하부전극(60)이 형성된 하부기판(70) 사이에 액정캡슐층(30)이 구비되고, 상기 하부전극(60) 상부에는 광흡수층(50)이 필수적으로 구비되며, 상부기판(10)과 하부기판(70)은 접착층(40)에 의해 접합되어 있는 구조를 갖고 있다.

상술한 액정캡슐 방식의 표시장치는 액정의 유동성이 억제되기 때문에 휨이나 압력에 대한 화상의 혼란이 작아지고, 플레서블 디스플레이를 구현할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 이러한 종래 액정캡슐 방식 중 특히 콜레스테릭 액정을 적용한 액정캡슐 표시장치는 다음과 같은 문제점이 있었다. 즉, 액정캡슐에 포함된 콜레스테릭 액정은 입사된 빛을 우원 편광 또는 좌원 편광으로 나누는 특성을 갖고 있는데, 도 3과 같은 종래 콜레스테릭 액정캡슐 표시장치 구성에 의하면, 기판에 구비된 액정캡슐층은 좌선성(Left-handed) 또는 우선성(Right-handed) 중 어느 하나의 빛만을 반사하게 되어 반사율이 저하되고, 이에 따라 반사색의 밝기나 색 순도가 낮아지고 미려한 컬러를 표시하지 못하게 되는 한계가 있었다.

또한, 종래의 액정캡슐 표시장치는 하부 전극이 인쇄된 하부 기판 상에 별도의 광흡수층을 적층 형성해야 하는 바, 공정이 길고 복잡해져 공정수율이 낮아지고, 상기 광흡수층의 존재로 인해 전압강하 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 콜레스테릭 액정캡슐 표시장치를 구현함에 있어, 입사광의 좌선편광 및 우선편광 빛을 모두 반사하여 액정캡슐층의 반사율을 대폭 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 콜레스테릭 액정캡슐 표시장치에 필수적으로 요구되었던 광흡수층을 생략할 수 있어 공정을 단순화시키고 전압강하 현상을 방지할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 상부전극이 형성된 상부기판과 하부전극이 형성된 하부기판 사이에 액정캡슐층을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정캡슐층은 좌선성 콜레스테릭 액정캡슐로 인쇄된 제1 액정캡슐층; 및 우선성 콜레스테릭 액정캡슐로 인쇄된 제2 액정캡슐층으로 이루어진 다층 인쇄 구조로 구성되고, 상기 하부전극은 아노다이징을 통해 흑화처리된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적은 좌선성(또는 우선성) 콜레스테릭 액정을 내부에 포함하는 제1 액정캡슐을 제조하는 제1 단계와; 상기 제1 액정캡슐을 바인더와 혼합하여 상기 상부기판의 일면 상에 제1 액정캡슐층을 인쇄하는 제2 단계와; 우선성(또는 좌선성) 콜레스테릭 액정을 내부에 포함하는 제2 액정캡슐을 제조하는 제3 단계; 및 상기 제2 액정캡슐을 바인더와 혼합하여, 상기 제1 액정캡슐층의 일면에 제2 액정캡슐층을 인쇄하는 제4 단계를 포함하는 제조방법을 통해 달성 가능하다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 의하면, 서로 다른 광학적 특성을 갖는 제1 액정캡슐층과 제2 액정캡슐층이 다층 구조로 구분 인쇄된 장치 구성을 통해, 콜레스테릭 액정캡슐이 갖는 메모리 특성을 활용 가능하면서도, 종래 콜레스테릭 액정캡슐 표시장치가 갖는 낮은 반사율 문제를 극복할 수 있는 현저한 효과가 있다.

또한, 아노다이징(anodizing) 표면 처리된 하부전극이 종래 블랙흡수층 기능을 대체함으로써 별도의 블랙흡수층 형성을 생략할 수 있는 현저한 효과가 있다.

도 1 (a),(b) 및 (c)는 콜레스테릭 액정의 배열 상태를 나타내는 도면.
도 2는 정(+) 유전 이방성을 갖는 콜레스테릭 액정의 전기 광학 응답을 나타내는 그래프.
도 3은 종래 콜레스테릭 액정캡슐 표시 장치의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 과정을 도시한 공정 흐름도.
도 5는 도 4의 공정흐름에 따라 제조된 본 발명의 액정 표시 장치의 제1 실시예.
도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제2 실시예.

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 다층 구조의 액정캡슐층을 포함하는 장치 구성과 이러한 다층 구조 액정캡슐층의 효과적인 제조 방법을 통해 액정 표시 장치의 반사율을 대폭 향상시켜 줄 수 있는 기술적 특징을 제시한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 특징 및 장점에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 과정을 도시한 공정 흐름도이고, 도 5는 도 4의 공정흐름에 따라 제조된 본 발명의 액정 표시 장치의 제1 실시예이다.

본 발명의 액정 표시 장치는 상부시트(100)와 하부시트(200)로 구성되며, 상기 상부시트(100)는 상부기판(110), 상부전극(115), 액정캡슐층 및 점착제층(140)을 포함하고, 상기 하부시트(200)는 하부기판(160) 및 하부전극(150)을 포함하며 특히, 본 발명의 액정캡슐층은 서로 다른 광학적 특성을 갖는 제1 액정캡슐층(120)과 제2 액정캡슐층(130)으로 분리 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정 표시 장치 제조 방법은 상부시트(100) 제조 공정과 하부시트(200) 제조 공정으로 구분되며, 상기 상부시트(100) 제조 공정은 제1 액정캡슐층(120) 형성단계와, 제2 액정캡슐층(130) 형성단계와, 점착제(140) 코팅 단계와, 이형지 부착 단계를 포함한다.

먼저, 상부시트(100) 제조 공정에 있어 제1 액정캡슐층(120) 형성 단계에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

1. 제1 액정캡슐층 형성 단계

(1) 제1 액정캡슐 제조 단계

복합상분리법(Complex Coacervation), 멤브레인(Membrane) 유화법, 동시 중합법(In-situ Polymerization) 등을 이용하여 10 ~ 50㎛ 지름의 제1 액정캡슐(121)을 제조하는 단계이다.

캡슐제조에 사용되는 액정으로는 콜레스테릭 액정을 사용하며, 제조되는 제1 액정캡슐(121)은 상술한 액정 이외에 이색성 염료(Dichroic dye) 및 카이랄 도펀트(Chiral dopant)를 더 포함할 수 있다.

세부적으로, 본 발명의 상부기판(110)에 인쇄되는 제1 액정캡슐(121)은 코어물질인 액정의 드롭렛(Droplet)을 형성시키는 유화공정, 코아서베이션에 의한 캡슐화 공정, 캡슐외벽의 겔화공정, 캡슐외벽 경화공정 및 숙성공정을 통해 제조된다.

본 발명의 유화공정은 유화제를 포함하는 수용액에 고속균질교반기 (Homegenizer)를 이용하여 코어물질인 액정의 드롭렛(Droplet)을 형성시키는 공정으로서, 유화제로는 젤라틴, 아라비아검, 알부민, 알기네이트, 카제인과 같은 천연 유화제 내지 폴리우레탄, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌, 아민과 같은 합성 유화제 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용한 유화제는 젤라틴(Type-A, Sigma-Aldrich)과 아라비아 검(Arabia Gum, Fluka)을 사용하였고, 구체적으로 10% 아라비아검 수용액 360g에 이색성 염료를 녹인 액정(600g)을 한방울씩 떨어뜨리며 고속균질교반기 (Homogenizer)를 이용해 회전속도(rpm)를 6,500/7,500/8,500 순으로 높여가며 10여분 간 유화시켰다. 또한, 액정에 도핑된 이색성 염료로는 S-428, M-483, M-412(Mitsui Fine Chemical)를 사용하였고, 액정은 ZLI-1840, ZLI-1565, ZLI-2806(Merck) 등을 사용하였다.

상술한 유화공정이 완료되면, 코아서베이션에 의한 캡슐화 공정으로 넘어간다. 코아서베이션에 의한 캡슐화 공정은 수용액의 pH 조절을 통해 수용성 고분자(젤라틴, 아라비아고무)의 코아서베이트를 형성하고, 젤라틴과 아라비아고무의 결합을 통한 캡슐 외벽을 형성하는 공정이다.

본 발명의 실시예는 구연산 또는 빙초산을 사용하여 pH를 조절하였다. 구체적으로, 10% 젤라틴 수용액 240g과 순수 600g을 투입하고 구연산을 이용하여 pH를 4.5로 조절하는 1차 젤라틴 수용액 첨가 단계를 거친 후, 일반 교반기로 이동하여 10% 젤라틴 수용액 120g과 순수 240g을 추가로 천천히 투입하고 구연산을 이용하여 pH를 4.4로 조절함으로써 코아서베이션이 완료된다.

코아서베이션은 콜로이드 계에서의 상분리 현상으로서, 콜로이드 물질의 침전이나 응집으로 콜로이드 리치(rich)층과 콜로이드 푸어(poor)층의 2가지 계로 분리되는 현상을 말한다. 본 발명에서는 젤라틴과 아라비아검이 pH 4.4 정도에서 서로 반대의 전하를 띠고 응집하게 되는데 이것이 코아서베이션 현상이다. 이처럼 코아서베이션 현상이 일어나면, 젤라틴은 양전하(+)를 띄게되고 아라비아검은 음전하(-)를 띄게 되어 서로 반대전하를 띄는 친수성 콜로이드가 서로 엉겨붙으면서 제1 액정캡슐(121)의 외벽을 형성하게 된다.

상술한 코아서베이션에 의한 액정 캡슐화 공정이 완료되면, 겔화공정으로 넘어간다. 겔화공정은 온도변화를 통해 캡슐 외벽의 겔화를 진행하는 공정으로서, 본 발명의 실시예는 온도를 40℃에서 20℃ 까지는 약 0.2℃/분의 냉각속도로 서냉시킨 후, 20℃에 도달하게 되면 10℃ 까지는 약 0.5℃/분의 냉각속도로 급냉시켰다. 또한, 급냉에 따른 저온에서 액정 캡슐이 뭉치지 않도록 교반기의 회전수를 높여서 교반해 준다.

겔화공정이 완료되면, 캡슐 외벽 경화공정으로 진입한다. 외벽 경화공정은 경화제를 첨가하여 캡슐 외벽을 경화시키는 단계로서, 상기 경화제는 글루타르알데하이드 또는 포름알데하이드를 사용하여 젤라틴의 아미노기와 가교반응시켜 캡슐을 경화시키면 완전한 제1 액정캡슐(121)이 제조된다. 본 발명의 실시예는 4g의 글루타르알데하이드를 천천히 투여함으로써 캡슐 외벽 경화공정을 진행하였다.

캡슐 외벽 경화공정을 거쳐 완전한 제1 액정캡슐(121)의 제조가 완료되면, 약 1시간 정도 교반 후 실온에 방치하여 서서히 실온까지 온도를 올려준 후에 볼밀로 이동하여 약 24시간 정도 숙성함으로써 안정된 제1 액정캡슐(121)을 최종 수득하게 된다.

(2) 제1 액정캡슐 세정 및 여과 단계

상술한 제1 액정캡슐 제조공정을 통해 수득된 제1 액정캡슐(121)은 세정 및 여과가 필요한데, 세정의 경우는 순수, 이소프로필알코올, 에틸렌 글리콜 등을 사용하여 수행한다. 제1 액정캡슐(121) 여과공정은 원하는 사이즈를 갖춘 제1 액정캡슐(121)만을 획득하고, 제1 액정캡슐(121) 제조 공정에서 개입된 불순물을 제거하기 위한 공정으로서 여과지 또는 멤브레인 (Membrane)을 통해 달성가능하다.

(3) 제1 액정캡슐과 바인더 혼합 및 탈포 단계

제조된 제1 액정캡슐(121)은 상부기판(110)의 일면 상에 부착 고정되어야 하는데, 이는 바인더(123)를 통해 달성가능하다. 즉, 투명한 재질의 바인더(123)에 제1 액정캡슐(121)을 일정한 비율로 혼합시킨 후 상기 상부기판(110)의 일면에 인쇄하여 고정시킨다.

구체적으로, 제1 액정캡슐(121)과 바인더(123)의 혼합 비율은 1:1 비율로 혼합되도록 구성하는 것이 바람직하며, 사용되는 바인더(123)로는 폴리비닐알코올, 젤라틴, 포르말린레졸시농 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴산 수지, 멜라민, 메타크릴산 수지, 포름알데히드 수지, 불소계 수지 및 폴리비닐피롤리돈에서 선택된 적어도 어느 하나의 투명한 고분자 물질을 사용한다.

또한, 제1 액정캡슐(121)과 바인더(123)가 혼합된 페이스트를 상부기판(110)에 인쇄하기 전에 상기 혼합과정에서 바인더(123)에 포함된 기포를 제거하는 과정이 행해진다.

(4) 제1 액정캡슐 인쇄 및 건조단계

본 발명에 따른 상부기판(110)의 일측면에는 상부전극(115) 박막이 증착법 등에 의해 형성되어 있다. 상기 상부전극(115)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide) 또는 투명한 도전성 폴리머류 등을 이용하여 형성한다.

상부기판(110)은 글래스(Glass) 소재의 유리 기판은 물론, 탄성변형 가능한 유연성을 지닌 얇은 플라스틱 기판으로 구성할 수 있다.

상기 플라스틱 기판의 소재로는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에테르설폰(PES), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정하지는 않는다.

상술한 바와 같이, 상부전극(115)이 증착된 상부기판(110)의 일면에는 제1 액정캡슐(121)과 바인더(123)가 혼합된 페이스트가 인쇄됨으로써 제1 액정캡슐층(120)을 구성하게 된다.

상부전극(115)이 형성되어 있는 상부기판(110) 위에 제1 액정캡슐(121)과 바인더(123)가 혼합된 페이스트를 인쇄하는 방법은 스크린 인쇄, 스텐실 프린팅, 오프셋 인쇄 중에서 선택된 어느 하나의 방법을 통해 달성가능하며, 코팅방법으로는 그라비아 코팅, 나이프 코팅, 롤코팅, 다이코팅, 리버스 코팅 중에서 선택된 어느 하나의 방법을 통해 달성가능하다.

상부기판(110) 상에 제1 액정캡슐(121)을 인쇄하는 공정이 완료되면, 상기 제1 액정캡슐(121)과 바인더(123)로 혼합된 페이스트 내의 수분 또는 솔벤트를 제거하기 위한 건조 공정을 충분히 수행한 후, 본 발명의 제2 액정캡슐층(130) 형성 단계로 진입한다.

2. 제2 액정캡슐층 형성 단계

본 발명의 제2 액정캡슐층(130)은 상술한 제1 액정캡슐층(120)의 일면 상에 적층 방식으로 구비된다. 구체적으로는, 제1 액정캡슐(121)을 제조하여 바인더(123)와 혼합하고 이를 상부기판(110) 상에 도포 인쇄한 후 충분한 건조 공정을 거침으로써 제1 액정캡슐층(120)을 수득한 후 그 위에 다시 동일한 방식으로 또 하나의 액정캡슐층을 형성하는 것이다.

즉, 본 발명의 제2 액정캡슐층(130)은 상술한 제1 액정캡슐층(120)과 마찬가지로 (1) 제2 액정캡슐(131) 제조 단계 (2) 세정 및 여과 단계 (3) 제조된 제2 액정캡슐(131)과 바인더 혼합 및 탈포 단계 및 (4) 인쇄 및 건조 단계를 통해 형성하되 상기 제1 액정캡슐층(120)과 다음과 같은 차이점을 갖는다. 따라서, 이하에서는 제2 액정캡슐층(130)의 제조 공정에 대한 구체적인 설명은 생략하고 그 차이점만을 설명하기로 한다.

액정 분자가 나선 구조를 가지는 콜레스테릭 액정은 입사한 빛을 우원 편광 또는 좌원 편광으로 나누고, 나선으로 비틀고 방향에 일치하는 원평광 성분을 브래그 반사하고, 나머지 빛을 투과시키는 선택 반사 현상을 일으키는 특성을 갖고 있다. 이에 따라, 상부기판(110)에 인쇄된 제1 액정캡슐층(120)은 입사되는 광에 있어서, 좌선성(Left-handed) 또는 우선성(Right-handed) 중 어느 한쪽의 빛만을 반사하게 된다.

상기와 같은 콜레스테릭 액정의 선택 반사 특성에 따른 반사율 저하를 극복하기 위하여 본 발명의 액정 표시 장치는 제1 액정캡슐층(120)과 상반되는 광학 특성을 갖는 또 하나의 제2 액정캡슐층(130)을 구비한 다층 구조의 액정캡슐층을 형성함으로써 입사광에 대한 반사율을 대폭 향상시켜 줄 수 있도록 하였다.

즉, 제1 액정캡슐층(120)은 좌선성 콜레스테릭 액정을 적용하여 형성하였다면, 그 하부에 적층되는 제2 액정캡슐층(130)은 우선성 콜레스테릭 액정을 적용한 또 하나의 액정캡슐층이 구비되는 것이다. 만약, 제1 액정캡슐층(120)을 우선성 콜레스테릭 액정을 사용하여 형성하였다면 제2 액정캡슐층(130)은 좌선성 콜레스테릭 액정을 사용하여 형성한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 액정 표시 장치로 입사되는 광은 제1 액정캡슐층(120)에 의한 제1 반사과 제2 액정캡슐층(130)에 의한 제2 반사를 통해 총 두 번의 반사를 일으키게 된다.

즉, 본 발명의 액정 표시 장치는 좌선성의 제1 액정캡슐층(120)과 우선성의 제2 액정캡슐층(130)으로 구성된 다층 구조를 갖는 바, 선택 반사 조건을 충족시키는 파장영역의 입사광에 대해 좌선편광 빛(제1 반사광)과 우선편광 빛(제2 반사광)을 모두 반사시켜주게 되고, 이는 종래 콜레스테릭 액정캡슐 표시 장치에 비해 반사율을 50% 이상 향상시켜주는 효과가 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치는 서로 다른 광학적 특성을 갖는 액정캡슐 다층 구조를 통해 제1 액정캡슐층(120)를 통과하며 반사되지 못하고 투과된 잔여광은 그 하부에 구비된 제2 액정캡슐층(130)에 의해 반사될 수 있도록 함으로써 표시 장치의 반사율을 극대화할 수 있고, 이에 따라 반사색의 밝기나 색 순도를 높여줄 수 있어 미려한 컬러를 표시할 수 있는 뛰어난 강점을 제공하게 된다.

3. 점착제 코팅단계

상부기판(110)의 일면 상에 제1 액정캡슐층(120)과 제2 액정캡슐층(130)의 적층 형성이 완료되면, 점착제(140)를 코팅하는 공정이 행해진다. 즉, 상부기판(110)에 인쇄된 제2 액정캡슐(131)과 바인더(133)를 전체적으로 점착함으로써 제2 액정캡슐층(130)의 일면 상에 구비된다.

본 발명의 점착제(140)는 제2 액정캡슐층(130)의 일측 전면(全面)에 걸쳐 20㎛ 이하의 두께를 갖도록 코팅하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 점착제(140)는 손가락 등의 가벼운 압력에 의해서도 쉽게 피착물에 붙일 수 있는 고형화되지 않는 반유동적인 성질의 물질로서, 투명한 재질로 구성하고, 전기적으로 부도체이어야 한다.

바람직하게는 아크릴계 공중합체, 투명 플라스틱 수지 및 투명 에폭시 수지 등으로 형성할 수 있다. 특정된 예로는 액정 표시 소자의 상부 기판 또는 하부 기판에 부착되는 편광판을 접합할 때 사용하는 투명 점착제를 사용할 수 있으며, 대표적인 예로는 한국공개특허 10-2006-128660호에 제시된 아크릴계 공중합체 100 중량부, 분자 중 적어도 1 개 이상의 에테르 결합을 가지는 에스테르계 가소제 0.01 내지 20 중량부, 및 초강산의 짝염기이고 퍼플루오로알킬기를 함유하는 음이온 및 알칼리금속 양이온으로 이루어지는 금속염 0.001 내지 25 중량부를 포함하는 투명 점착제가 있다.

4. 이형지 부착단계

제2 액정캡슐층(130)의 일측 면에 대한 투명 점착제(140) 코팅이 완료되면, 마직막으로 이형지(150)를 부착하는 공정이 행해진다.

본 발명의 이형지는 상부시트(100)에 구비되어 있는 투명 점착제(140)의 접착면에 이물질이 들러붙는 것을 방지하기 위한 수단으로서, 바람직하게는 점착제(140) 코팅면의 전면(全面)에 걸쳐 부착될 수 있는 크기로 구성하며, 상기 점착제(140)의 점착력을 훼손하지 않고 온전하게 탈거 가능한 소재로 형성하여야 한다. 이는, 본 발명의 액정 표시 장치는 상부시트(100)에 코팅된 점착제(140)를 통해 상기 상부시트(100)와 하부시트(200)가 상호 접합되는데, 이 때 상기 이형지(150)는 상부시트(100)에 코팅된 점착제(140)의 점착력을 보장하면서 온전하게 제거될 수 있어야 하기 때문이다.

따라서, 본 발명의 이형지(150)는 마찰계수가 매우 낮거나, 점착제(140)와는 조직 및 구성이 다른 이형질 필름으로 형성하는 것이 바람직하며, 특정 예로는 통상적으로 테플론(Teflon)이라 불리는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)과 같은 수지시트가 있다.

다음으로, 본 발명의 하부시트(200) 제조 공정에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 하부시트(200) 공정은 상부시트(100)와 라미네이트 접합되는 하부기판(160)의 일측면 상에 전극을 형성하는 공정으로서, 이는 통상의 액정표시장치의 화소전극, 게이트(Gate) 전극을 포함하는 하부전극(150)이 패터닝되어 형성된 하부기판(160)에 대응한다. 상기 하부기판(160)은 글래스(Glass) 소재의 유리기판 및 투명한 플라스틱 기판은 물론 폴리이미드 소재의 FPCB (Flexible Printed Circuit Board) 기판 모두 적용 가능하다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 또 다른 기술적 특징 중 하나는 하부시트(200)를 구성하는 하부전극(150) 구성에 있다.

종래 콜레스테릭 액정을 적용한 표시 장치는 하부기판(도3:70) 상에 별도의 블랙흡수층(도3:50)을 형성하여 필수적으로 구비해야 했다.

그러나, 본 발명의 액정 표시 장치는 아노다이징(anodizing) 표면 처리된 하부전극(150) 구성을 통해 별도의 블랙흡수층이 필요없는 장치 구성을 제공한다.

즉, 하부기판(160) 상에 하부전극(150)을 형성한 후, 아노다징 방법을 통해 상기 하부 전극의 표면에 산화 피막을 형성함으로써 검정색으로 피막 처리된 하부전극(150)을 수득할 수 있게 된다.

이와 같이 흑화처리된 본 발명의 하부전극(150)은 그 표면에 형성된 산화 피막이 종래 블랙흡수층 기능을 대체하게 되어 별도의 광흡수층 구성을 생략할 수 있게 되고, 이에 따라 액정 표시 장치 제조 공정을 단순화 시킬 수 있어 공정 수율을 향상시키고, 종래 광흡수층에 의한 전압강하 현상도 방지할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 상부시트(100)와 하부시트(200) 제조가 모두 완료되면, 상부시트(100)에 부착된 이형지(150)를 박리 제거하는 이형지 탈거단계와, 이형지를 탈거함으로써 노출된 투명 점착제(140)에 의해서 상기 상부시트(100)를 하부시트(200)에 라미네이트 접합하는 단계를 통해 본 발명의 액정 표시 장치 제조 공정이 완료된다.

도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제2 실시예이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부기판(160)으로 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 기판을 적용하여 그 상부면에 구리(Cu)전극을 형성하고, 상기 구리전극은 구동IC(170) 및 커넥터(180)와 전기적으로 연결하였으며, 종래 콜레스테릭 액정에 필수적으로 요구되었던 블랙흡수층은 구리전극 아노다이징으로 대체함으로써 별도의 블랙흡수층이 생략된 구성을 갖는다.

상기와 같이, 메모리 기능을 갖는 콜렉스터릭 액정캡슐의 적용을 통해 전원을 오프(Off)시켜도 화상이미지가 계속 유지되는 특성을 부여할 수 있으면서도, 제1 액정캡슐층(120)과 제2 액정캡슐층(130)이 다층 구조로 구분 인쇄된 상부시트(100) 구성을 통해 표시 장치의 광학적 특성(반사율)을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과를 확보할 수 있게 된다.

또한, 하부기판(160)으로 FPCB 기판을 적용할 수 있어 모듈공정을 단순화시키고 공정수율을 향상시킬 수 있으며, 콜레스테릭 액정을 적용한 종래 표시장치에 필수적으로 사용되었던 블랙 흡수층을 구리(Cu) 전극(211) 아노다이징으로 대체 가능함에 따라 별도의 블랙 흡수층을 구비할 필요가 없는 이점을 갖는다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

110 : 상부기판 115 : 상부전극
120 : 제1 액정캡슐층 121 : 제1 액정캡슐
123,133 : 바인더 130 : 제2 액정캡슐층
131 : 제2 액정캡슐 140 : 점착제층
150 : 흑화처리된 하부전극 160 : 하부기판

Claims (8)

1. 상부전극이 형성된 상부기판과 하부전극이 형성된 하부기판 사이에 액정캡슐층을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
   상기 액정캡슐층은
   좌선성 콜레스테릭 액정캡슐로 인쇄된 제1 액정캡슐층; 및
   우선성 콜레스테릭 액정캡슐로 인쇄된 제2 액정캡슐층으로 이루어진 다층 인쇄 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 액정캡슐층 및 제2 액정캡슐층은 각각 바인더와 혼합되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 상부기판과 하부기판은 투명 점착제를 통해 라미네이트 접합된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 하부기판은 플렉서블 PCB(Flexible Printed Circuit Board)인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
5. 상부전극이 형성된 상부기판과 하부전극이 형성된 하부기판 사이에 콜레스테릭 액정캡슐층을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
   상기 하부전극은 아노다이징을 통해 흑화처리된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
6. 상부전극이 형성된 상부기판과 하부전극이 형성된 하부기판 사이에 액정캡슐층을 포함하는 액정표시장치 제조방법으로서,
   좌선성(또는 우선성) 콜레스테릭 액정을 내부에 포함하는 제1 액정캡슐을 제조하는 제1 단계;
   상기 제1 액정캡슐을 바인더와 혼합하여 상기 상부기판의 일면 상에 제1 액정캡슐층을 인쇄하는 제2 단계;
   우선성(또는 좌선성) 콜레스테릭 액정을 내부에 포함하는 제2 액정캡슐을 제조하는 제3 단계; 및
   상기 제2 액정캡슐을 바인더와 혼합하여, 상기 제1 액정캡슐층의 일면에 제2 액정캡슐층을 인쇄하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제2 액정캡슐층을 전체적으로 점착하면서 투명 점착제를 코팅하는 제5 단계; 및
   상기 투명 점착제의 점착력을 훼손하지 않고 온전하게 탈거 가능한 소재로 구성된 이형지를 상기 투명 점착제의 전면에 걸쳐 부착하는 제6 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 이형지를 박리 제거하는 이형지 탈거단계와; 이형지를 탈거함으로써 노출된 투명 점착제에 의해서 상기 상부기판과 상기 하부기판을 라미네이트 접합하는 접합단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.

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