KR20110106623A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 화소 전극을 형성하여 하부 표시판을 형성하는 단계, 제2 기판 위에 공통 전극을 형성하여 상부 표시판을 형성하는 단계, 하부 표시판 및 상부 표시판을 합착하는 단계, 하부 표시판 및 상부 표시판 사이에 콜레스테릭 액정과 광 중합성 단분자의 액정 혼합물로 이루어진 액정층을 형성하는 단계, 그리고 상부 표시판 위에서 자외선을 조사하여 상기 광 중합성 단분자를 고분자화하는 단계를 포함하고, 광 중합성 단분자의 고분자화는 상부 표시판에서 하부 표시판으로 갈수록 감소한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
이러한 액정 표시 장치는 광원에 따라 반사형 액정 표시 장치와 투과형 액정 표시 장치로 구분된다.
투과형 액정 표시 장치는 한쌍의 투명한 기판 사이의 전기광학적 스위칭 역할을 하는 액정을 유지하는 패널이 제조되고, 패널의 뒷면에 광원인 백라이트가 배치되며, 화상은 패널의 정면으로부터 관찰될 수 있다. 이러한 투과형 액정 표시 장치의 경우, 백라이트는 필수적으로 사용되는데, 백라이트가 대부분의 전력을 소비하기 때문에, 휴대용 기기의 표시기로서는 백라이트가 대부분의 전력을 소비하는 역할을 하기 때문에 휴대용 기기에 적용하기에는 적당하지 않다.
반사형 액정 표시 장치는 패널의 배면에 반사판을 배치하고, 정면 측에서 입사되는 입사광을 반사광으로 이용함으로써 정면으로부터 관찰될 수 있다. 반사형 액정 표시 장치는 투과형 액정 표시 장치와는 달리 배면에서 빛을 공급하는 백라이트가 필요하지 않기 때문에 투과형 액정 표시 장치에 비해 소비 전력량이 적어 휴대용 기기의 표시기에 적합하다.
이러한 반사형 액정 표시 장치는 주변 환경으로부터 입사광을 사용함으로써 화상의 표시가 이루어지므로, 입사광을 효율적으로 사용하여 휘도의 향상을 지향하는 것이 필수적이며, 이를 위해서 백색 표시를 실현하는 것이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액정 표시 장치에서 단일 액정층에서 전파장의 색을 반사하여 백색 표시를 실현하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 화소 전극을 형성하여 하부 표시판을 형성하는 단계, 제2 기판 위에 공통 전극을 형성하여 상부 표시판을 형성하는 단계, 하부 표시판 및 상부 표시판을 합착하는 단계, 하부 표시판 및 상부 표시판 사이에 콜레스테릭 액정과 광 중합성 단분자의 액정 혼합물로 이루어진 액정층을 형성하는 단계, 그리고 상부 표시판 위에서 자외선을 조사하여 상기 광 중합성 단분자를 고분자화하는 단계를 포함하고, 광 중합성 단분자의 고분자화는 상부 표시판에서 하부 표시판으로 갈수록 감소한다.
자외선의 복사강도는 0.8mW/cm2 이고, 파장은 365nm 이고, 조사 시간은 8분일 수 있다.
액정 혼합물은 콜레스테릭 액정과 광 중합성 단분자를 85:15의 비율로 혼합할 수 있다.
광 중합성 단분자는 리액티브 메조겐일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 제1 기판 위에 형성되어 있는 화소 전극, 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 그리고 제1 기판과 제2 기판 사이에 협지되어 있는 액정층을 포함하고, 액정층은 콜레스테릭 액정과 광 중합성 고분자를 포함하고, 제2 기판에서 제1 기판으로 갈수록 광 중합성 고분자의 양이 감소한다.
광 중합성 고분자는 리액티브 메조겐으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광 중합성 단분자의 고분자화에 의한 콜레스테릭 액정의 피치 변화 정도의 감소 효과를 이용하여 단일 액정층에서 전파장의 색을 반사하는 백색 반사판을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 따른 액정 표시 장치의 제조 과정 중, 액정층에 자외선을 조사하기 전의 반사 스펙트럼이고, 도 5는 액정층에 자외선을 조사한 후의 반사 스펙트럼이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 표시판(100), 이와 마주하는 상부 표시판(200), 그리고, 두 기판(100, 200) 사이에 위치하는 액정층(300)을 포함한다.
하부 표시판(100)은 제1 기판(110), 제1 기판(110)의 일면에 형성되어 있는 박막 트랜지스터(130), 박막 트랜지스터(130) 위에 형성되어 있는 보호막(180), 그리고 보호막(180) 위에 형성되어 있는 화소 전극(191)을 포함한다.
박막 트랜지스터(130)는 게이트 전극(도시하지 않음), 반도체(도시하지 않음), 소스 및 드레인 전극(도시하지 않음)을 포함한다.
상부 표시판(200)은 제2 기판(210), 제2 기판(210)의 일면에 형성되어 있는 공통 전극(270)을 포함한다.
액정층(300)은 콜레스테릭(cholesteric) 액정(310)과 콜레스테릭 액정(310)의 나선 피치를 고정하도록 경화된 광 중합성 고분자(330)를 포함한다.
콜레스테릭 액정(310)은 액정 분자에 카이랄 도펀트(chiral dopant)를 함유시켜 형성한다. 액정 물질에 카이랄 도펀트(chiral dopant)를 함유시키면, 나선상으로 비틀어진 콜레스테릭 상을 갖는 콜레스테릭 액정(310)이 형성된다. 콜레스테릭 액정은 일정한 간격으로 분자의 꼬임을 반복하고 있는데, 반복되는 길이를 피치(pitch)라고 하며, 반복되는 구조에 의해 입사광을 선택 반사시키는 성질을 갖는다.
광 중합성 고분자(330)로는 리액티브 메조겐(reactive mesogen)을 사용한다. 여기서, 메조겐은 하나 이상의 막대 모양, 판 모양 또는 디스크 모양 메조겐성 기, 즉 액정상 거동을 유도할 수 있는 능력을 가진 기를 포함하는 물질 또는 화합물을 포함한다. 막대 모양 또는 판 모양 기를 가진 액정 화합물은 "캘라미틱(calamitic)" 액정으로서 당분야에 공지되어 있다. 또한, 디스크 모양 기를 가진 액정 화합물은 "디스코틱" 액정으로서 당분야에 공지되어 있다. 메조겐성 기를 가진 액정 화합물은 또는 물질은 필수적으로 그 자체로서 액정상을 나타낼 필요는 없다. 또한, 다른 화합물과의 혼합물에서만 또는 메조겐성 화합물 또는 물질, 또는 그들의 혼합물의 중합 시 액정상 거동을 나타내는 것이 가능하다. 그리고, 리액티브 메조겐은 중합성 메조겐성 화합물을 의미한다. 리액티브 메조겐은 자외선 등의 광에 의하여 중합되며, 인접한 물질의 배향 상태에 따라 배향되는 물질이다.
액정층(300)의 광 중합성 고분자(330)는 상부 표시판(200)에 가까울수록 많이 분포되어 있고, 하부 표시판(100)에 가까울수록 적게 분포되어 있다. 이러한 액정층(300) 내의 광 중합성 고분자(330)의 분포 차이로 인하여, 액정층(300) 내의 물질의 밀도 차이가 발생하게 된다.
이러한 밀도 차이는 콜레스테릭 액정(310)의 피치 변화 정도를 감소시키게 되는데, 상부 표시판(200)에 가까울수록 가장 짧은 파장의 색을 반사하며, 하부 표시판(100)에 가까울수록 긴 파장의 상태가 유지된다. 이로 인하여, 가시광선을 모두 반사하게 되는 피치 다양성을 갖는 액정층(300)이 된다.
즉, 액정층(300)은 가시광선을 모두 반사하므로, 백색 반사판의 역학을 하게 된다.
그러면, 도 1에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도 2, 도 3, 그리고 도 1을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3은 도 1에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 기판(110) 위에 박막 트랜지스터(130)를 형성한 후, 그 위에 보호막(180)을 형성하고, 보호막(180) 위에 박막 트랜지스터(130)와 접촉하는 화소 전극(191)을 형성하여 하부 표시판(100)을 형성한다.
그리고, 제2 기판(210) 위에 공통 전극(270)을 형성하여 상부 표시판(200)을 형성한 후, 상부 표시판(200)과 하부 표시판(100)을 합착한 다음, 상부 표시판(200)과 하부 표시판(100)에 사이에 콜레스테릭 액정(310)과 광 중합성 단분자(331)를 혼합물을 주입하여 액정층(300)을 형성한다.
또한, 액정층(300)은 상부 표시판(200) 또는 하부 표시판(100) 위에 콜레스테릭 액정(310)과 광 중합성 단분자(331)를 혼합물을 도포하여 형성할 수도 있다.
콜레스테릭 액정(310)은 액정 물질에 카이랄 도펀트를 주입하여 형성한다. 광 중합성 단분자(331)는 리액티브 메조겐(reactive mesogen)을 사용한다. 이 때, 콜레스테릭 액정(310)과 광 중합성 단분자(331)는 85:15 의 비율로 혼합한다.
이어서, 상부 표시판(200) 위에서 자외선을 조사하여 광 중합성 단분자(331)를 고분자화 시켜 경화한다. 이 때, 자외선의 복사강도는 0.8mW/cm2 이고, 파장은 365nm 이고, 조사 시간은 8분이다.
이렇게 자외선을 조사하게 되면, 자외선이 조사되는 지점에서 가까운 곳부터 광 중합성 단분자(331)을 고분자화가 진행되고, 자외선이 조사되는 지점에서 멀어질수록 고분자화 되는 광 중합성 단분자(331)의 양이 감소하게 된다.
즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 자외선이 조사되는 지점에 가까운 상부 표시판(200) 부근에 광 중합성 고분자(330)의 양이 많고, 상부 표시판(200)에서 멀어질수록 광 중합성 고분자(330)의 양이 감소한다.
이러한 액정층(300) 내의 광 중합성 고분자(330)의 분포 차이로 인하여, 액정층(300) 내의 물질의 밀도 차이가 발생하게 된다.
이러한 밀도 차이는 콜레스테릭 액정(310)의 피치 변화 정도를 감소시키게 되는데, 상부 표시판(200)에 가까울수록 가장 짧은 파장의 색을 반사하며, 하부 표시판(100)에 가까울수록 긴 파장의 색을 반사하며, 광 중합성 고분자(330)가 경화됨에 따라 콜레스테릭 액정(310)의 피치가 고정된다. 이로 인하여, 액정층(300)은 가시광선을 모두 반사하게 되므로, 백색 반사판의 역할을 하게 된다.
이러한 공정을 통하여 형성된 액정 표시 장치의 반사 스펙트럼에 대하여 도 4 및 도 5를 참고하여 설명한다.
도 4는 도 1에 따른 액정 표시 장치의 제조 과정 중, 액정층에 자외선을 조사하기 전의 반사 스펙트럼이고, 도 5는 액정층에 자외선을 조사한 후의 반사 스펙트럼이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 액정층에 자외선을 조사하기 전에는 약 550nm 내지 640nm 파장의 색을 반사한다. 즉, 황색을 띠는 적색 계열을 색을 반사한다.
하지만, 도 5에 도시한 바와 같이, 액정층에 자외선을 조사한 후에는 약 450nm 내지 680nm 파장의 색을 반사한다. 즉, 가시광선을 모두 반사하게 되므로, 백색 반사판의 역할을 하게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
300: 액정층 310: 콜레스테릭 액정
330: 광 중합성 고분자

Claims (6)

  1. 제1 기판 위에 화소 전극을 형성하여 하부 표시판을 형성하는 단계,
    제2 기판 위에 공통 전극을 형성하여 상부 표시판을 형성하는 단계,
    상기 하부 표시판 및 상기 상부 표시판을 합착하는 단계,
    상기 하부 표시판 및 상기 상부 표시판 사이에 콜레스테릭 액정과 광 중합성 단분자의 액정 혼합물로 이루어진 액정층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 상부 표시판 위에서 자외선을 조사하여 상기 광 중합성 단분자를 고분자화하는 단계
    를 포함하고,
    상기 광 중합성 단분자의 고분자화는 상기 상부 표시판에서 상기 하부 표시판으로 갈수록 감소하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 자외선의 복사강도는 0.8mW/cm2 이고, 파장은 365nm 이고, 조사 시간은 8분인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 액정 혼합물은 상기 콜레스테릭 액정과 상기 광 중합성 단분자를 85:15의 비율로 혼합하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 광 중합성 단분자는 리액티브 메조겐인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제1 기판,
    상기 제1 기판 위에 형성되어 있는 화소 전극,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,
    상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 공통 전극, 그리고
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 협지되어 있는 액정층
    을 포함하고,
    상기 액정층은 콜레스테릭 액정과 광 중합성 고분자를 포함하고,
    상기 제2 기판에서 상기 제1 기판으로 갈수록 상기 광 중합성 고분자의 양이 감소하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 광 중합성 고분자는 리액티브 메조겐으로 이루어진 액정 표시 장치.
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