KR20120063680A - 반사형 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 서로 마주하는 광흡수판과 광투과판; 및 상기 광흡수판과 광투과판 사이에 형성된 콜레스테릭 액정층을 포함하여 이루어지고, 상기 콜레스테릭 액정층은 제1 화소 영역에 형성된 제1 콜레스테릭 액정층, 제2 화소 영역에 형성된 제2 콜레스테릭 액정층, 및 제3 화소 영역에 형성된 제3 콜레스테릭 액정층을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 콜레스트릭 액정층은 제1 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있고, 상기 제2 콜레스테릭 액정층은 제2 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있고, 상기 제3 콜레스테릭 액정층은 제3 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있으며, 상기 제1 파장, 제2 파장, 및 제3 파장은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치, 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명은 광흡수판과 광투과판 사이에 각각의 색상을 반사시키는 콜레스테릭 액정층이 화소 별로 구분되어 형성되어 있기 때문에, 각각의 색재현부가 수직으로 적층된 종래의 액정표시장치에 비하여 그 두께가 얇아질 수 있고 광 효율도 향상되는 효과가 있다.

Description

반사형 액정표시장치 및 그 제조방법{Reflective Liquid Crystal Display Device and Method for manufacturing the same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 콜레스테릭 액정이 적용된 반사형 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.
액정표시장치는 하부기판, 상부기판, 및 상기 양 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 구성되며, 전계 인가 유무에 따라 액정층의 배열이 조절되고 그에 따라 광의 투과도가 조절되어 화상이 표시되는 장치이다.
이와 같은 액정표시장치는 자체 발광원이 없기 때문에 별도의 광원이 필요한데, 그 광원으로서 하부에 백라이트를 추가로 배치하는 경우도 있고, 외부광을 광원으로 이용하는 경우도 있다. 일반적으로 백라이트를 이용하는 경우를 투과형 액정표시장치라 칭하고, 외부광을 이용하는 경우를 반사형 액정표시장치라 칭한다.
상기 투과형 액정표시장치는 백라이트의 무게 및 부피로 인해서 경량 및 박형으로 제조하는데 한계가 있고 백라이트 구동에 따른 소비전력이 상승된다는 단점이 있는 반면에, 상기 반사형 액정표시장치는 백라이트가 적용되지 않기 때문에 초경량 및 초박형으로 제조가 가능하고 소비전력도 최소화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 최근에 콜레스테릭(cholesteric) 액정을 적용한 반사형 액정표시장치가 제안된 바 있다.
상기 콜레스테릭 액정은 특정 파장대의 광을 반사시키는 특성이 있기 때문에, 반사형 액정표시장치에 콜레스테릭 액정을 적용할 경우 별도의 컬러 필터를 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.
이하, 도면을 참조로 종래의 콜레스테릭 액정을 적용한 반사형 액정표시장치(이하, '반사형 액정표시장치'로 약칭하기로 함)에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 반사형 액정표시장치의 개략적인 모식도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 반사형 액정표시장치는 광흡수층(10), 상기 광흡수층(10) 위에 차례로 적층된 제1 색재현부(20), 제2 색재현부(30) 및 제3 색재현부(40)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1 색재현부(20)는 제1 하부 전극(22), 제1 상부 전극(24), 및 상기 제1 하부 전극(22)과 제1 상부 전극(24) 사이에 형성되는 제1 액정층(26)을 포함하여 이루어진다. 상기 제1 액정층(26)은 적색(R) 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절된 콜레스테릭 액정층으로 이루어져 있다.
상기 제2 색재현부(30)는 제2 하부 전극(32), 제2 상부 전극(34), 및 상기 제2 하부 전극(32)과 제2 상부 전극(34) 사이에 형성되는 제2 액정층(36)을 포함하여 이루어진다. 상기 제2 액정층(36)은 녹색(G) 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절된 콜레스테릭 액정층으로 이루어져 있다.
상기 제3 색재현부(40)는 제3 하부 전극(42), 제3 상부 전극(44), 및 상기 제3 하부 전극(42)과 제3 상부 전극(44) 사이에 형성되는 제3 액정층(46)을 포함하여 이루어진다. 상기 제3 액정층(46)은 청색(B) 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절된 콜레스테릭 액정층으로 이루어져 있다.
이와 같은 종래의 반사형 액정표시장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
우선, 전계가 인가되지 않은 상태(off)에서는, 각각의 액정층(26, 36, 46)을 구성하는 콜레스테릭 액정이 소정의 각으로 꼬이면서 배열되고, 따라서, 외부에서 입사된 광을 반사시킴으로써 화상이 화이트(white) 상태가 된다.
다음, 전계가 인가된 상태(on)에서는, 각각의 액정층(26, 36, 46)을 구성하는 콜레스테릭 액정이 수직으로 배열되고, 따라서, 외부에서 입사된 광이 그대로 투과하여 광흡수층(10)에서 흡수됨으로써 화상이 블랙(black) 상태가 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 반사형 액정표시장치는 제1 내지 제3의 색재현부(20, 30, 40) 각각이 별도의 한 쌍의 전극을 포함하여 이루어지기 때문에 공정이 복잡한 문제점이 있고, 또한, 제1 내지 제3의 색재현부(20, 30, 40)가 수직으로 적층되어 있기 때문에 두께를 최소화하는데도 한계가 있으며, 그에 더하여 광효율도 저하되는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 각각의 색재현부를 수평으로 배열하는 방법을 채택해야 하고, 그를 위해서는 적색(R) 파장의 광을 반사하는 제1 액정층(26), 녹색(G) 파장의 광을 반사하는 제2 액정층(36), 및 청색(B) 파장의 광을 반사하는 제3 액정층(46)을 각각의 화소 별로 구분하여 형성하는 방법이 필요하다.
그러나, 서로 상이한 피치로 조절된 액정층을 각각의 화소 별로 구분하여 형성하는 것은 기술적으로 용이하지 않으며, 그에 더하여 액정층의 형성 공정이 오래 걸려 대량생산체제하에서 생산성이 매우 떨어지게 된다.
따라서, 비록 전술한 바와 같이 공정이 복잡하고, 두께도 증가되며, 광효율도 저하되는 문제점이 있음에도 불구하고 도 1과 같이 수직으로 적층된 구조의 반사형 액정표시장치가 채택될 수밖에 없는 것이 현실이다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 서로 상이한 피치로 조절된 액정층을 각각의 화소 별로 구분하여 형성하면서도 생산성이 떨어지지 않는 방법을 제공함으로써, 종래의 문제점인 복잡한 공정, 두께 증가, 및 광효율 저하를 동시에 해결할 수 있는 반사형 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 서로 마주하는 광흡수판과 광투과판; 및 상기 광흡수판과 광투과판 사이에 형성된 콜레스테릭 액정층을 포함하여 이루어지고, 상기 콜레스테릭 액정층은 제1 화소 영역에 형성된 제1 콜레스테릭 액정층, 제2 화소 영역에 형성된 제2 콜레스테릭 액정층, 및 제3 화소 영역에 형성된 제3 콜레스테릭 액정층을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 콜레스트릭 액정층은 제1 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있고, 상기 제2 콜레스테릭 액정층은 제2 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있고, 상기 제3 콜레스테릭 액정층은 제3 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있으며, 상기 제1 파장, 제2 파장, 및 제3 파장은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치를 제공한다.
상기 광흡수판 상에는 각각의 화소 영역에 대응하는 화소 전극이 형성되어 있고, 상기 광투과판 상에는 공통 전극이 형성되어 있어, 상기 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계인가 유무에 의해서 상기 콜레스테릭 액정층의 배열상태가 변경될 수 있다.
상기 콜레스테릭 액정층은 네마틱 액정에 감광성 카이랄 도펀트가 포함되어 이루어지며, 캡슐화되어 있을 수 있다.
본 발명은 또한, 광흡수판 및 광투과판을 준비하는 공정; 상기 준비한 광흡수판 및 광투과판 사이에, 네마틱 액정에 감광성 카이랄 도펀트가 포함된 액정층을 형성하면서 상기 광흡수판 및 광투과판을 합착하는 공정; 및 상기 액정층에 광을 조사하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 액정층에 광을 조사하는 공정은, 제1 화소 영역에 제1 광량의 광을 조사하여 제1 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절된 제1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정, 제2 화소 영역에 제2 광량의 광을 조사하여 제2 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절된 제2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정, 및 제3 화소 영역에 제3 광량의 광을 조사하여 제3 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절된 제3 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 제1 광량, 제2 광량, 및 제3 광량은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
상기 제1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은, 상기 제1 광량의 광이 투과될 수 있는 제1 투과부 및 광이 투과되지 못하는 제1 비투과부를 구비하는 제1 마스크를 이용하여 광을 조사하는 공정으로 이루어지고, 상기 제2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은, 상기 제2 광량의 광이 투과될 수 있는 제2 투과부 및 광이 투과되지 못하는 제2 비투과부를 구비하는 제2 마스크를 이용하여 광을 조사하는 공정으로 이루어지고, 상기 제3 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은, 상기 제3 광량의 광이 투과될 수 있는 제3 투과부 및 광이 투과되지 못하는 제3 비투과부를 구비하는 제3 마스크를 이용하여 광을 조사하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정, 상기 제2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정 및 상기 제3 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은, 상기 제1 광량의 광이 투과될 수 있는 제1 투과부, 상기 제2 광량의 광이 투과될 수 있는 제2 투과부, 상기 제3 광량의 광이 투과될 수 있는 제3 투과부를 구비한 제4 마스크를 이용하여 1회의 광을 조사하는 공정으로 동시에 수행할 수 있다.
상기 제1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정, 상기 제2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정 및 상기 제3 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은, 액정을 이용한 광량 조절 장치를 통해서 1회의 광을 조사하는 공정으로 동시에 수행할 수 있으며, 이때, 상기 액정을 이용한 광량 조절 장치는 제1 기판과 제2 기판; 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성된 액정층; 상기 제1 기판의 상면에 형성된 제1 편광판; 상기 제1 기판의 하면에 형성된 제1 전극; 상기 제2 기판의 하면에 형성된 제2 편광판; 및 상기 제2 기판의 상면에 형성된 제2 전극을 포함하여 이루어지고, 상기 제2 전극은 상기 광흡수판 위에 형성된 화소 전극에 대응하도록 각각의 화소 별로 패턴 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정, 상기 제2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정 및 상기 제3 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은, 전기습윤을 이용한 광량 조절 장치를 통해서 1회의 광을 조사하는 공정으로 동시에 수행할 수 있으며, 이때, 상기 전기습윤을 이용한 광량 조절 장치는 제1 기판과 제2 기판; 상기 제1 기판 상에 형성된 제1 전극; 상기 제2 기판 상에 차례로 형성된 제2 전극, 유전체층, 및 격벽; 상기 격벽 내에 형성된 제1 유체; 및 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성된 제2 유체를 포함하여 이루어지며, 상기 제2 전극은 상기 광흡수판 위에 형성된 화소 전극에 대응하도록 각각의 화소 별로 패턴 형성되어 있을 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 광흡수판과 광투과판 사이에 각각의 색상을 반사시키는 콜레스테릭 액정층이 화소 별로 구분되어 형성되어 있기 때문에, 각각의 색재현부가 수직으로 적층된 종래의 액정표시장치에 비하여 그 두께가 얇아질 수 있고 광 효율도 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 합착 공정 시에는 화소 별로 구분없이 액정층을 형성한 후 각각의 화소 별로 서로 상이한 광량의 광을 조사함으로써, 화소 별로 상이한 색상을 반사시키는 콜레스테릭 액정층을 형성하기 때문에, 공정이 복잡하지 않고 공정 시간도 오래 걸리지 않아 생산성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 반사형 액정표시장치의 개략적인 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조방법을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 액정표시장치는, 서로 마주하는 광흡수판(100)과 광투과판(200), 및 상기 광흡수판(100)과 광투과판(200) 사이에 형성된 콜레스테릭 액정층(300)을 포함하여 이루어진다.
상기 광흡수판(100)은 반사형 액정표시장치의 하부 구성에 해당하는 것으로서, 액정표시장치에 전계가 인가된 상태(on)에서 상기 콜레스테릭 액정층(300)을 투과하는 입사광을 흡수함으로써 화상이 블랙(black)이 되도록 한다.
상기 광흡수판(100)은 플렉시블(flexible)한 재료를 이용함으로써, 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치를 플렉시블 반사형 액정표시장치로 구성할 수도 있다.
상기 광흡수판(100) 상에는 소자층(110)이 형성되어 있고, 상기 소자층(110) 상에는 화소 전극(120)이 형성되어 있다.
상기 소자층(110)은 액정표시장치를 복수 개의 화소로 나누기 위해서 서로 교차되도록 배열되는 게이트 라인과 데이터 라인을 포함하고, 또한, 스위칭 소자로서 상기 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 영역에 형성되는 박막 트랜지스터를 포함한다. 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인과 연결되는 게이트 전극, 상기 데이터 라인과 연결되는 소스 전극, 상기 소스 전극과 소정 간격으로 이격되는 드레인 전극, 및 전자가 이동하는 채널로 기능하는 반도체층을 포함하여 이루어진다.
이와 같이 소자층(110)을 구성하는 게이트 라인, 데이터 라인, 및 박막 트랜지스터의 구체적인 구성은 당업계에 공지된 다양한 구조로 변경 형성될 수 있다.
한편, 상기 소자층(110)이 유리 기판 또는 플렉시블 기판과 같은 별도의 기판을 포함하여 이루어짐으로써, 상기 광흡수판(100) 상에 유리 기판 또는 플렉시블 기판이 형성되고, 그 위에 상기 게이트 라인, 데이터 라인, 및 박막 트랜지스터가 구성될 수도 있다.
상기 화소 전극(120)은 상기 소자층(110)을 구성하는 박막 트랜지스터와 연결되면서 복수 개의 화소 각각에 형성되어 있다.
상기 광투과판(200)은 반사형 액정표시장치의 상부 구성에 해당하는 것으로서, 외부광이 투과됨과 더불어 화상이 디스플레이될 수 있도록 투명한 유리 또는 투명한 플렉시블 기판 등으로 이루어진다.
상기 광투과판(200) 상에는 공통 전극(220)이 형성되어 있다. 상기 공통 전극(220)은 도시된 바와 같이 각각의 화소 별로 패턴 형성될 수도 있지만, 상기 광투과판(200) 전면(全面)에 형성될 수도 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치는 상기 광투과판(200) 상에 형성된 공통 전극(220)과 광흡수판(100) 상에 형성된 화소 전극(120) 사이에서 전계가 형성될 수 있고, 그와 같은 전계 인가 유무에 따라서 상기 콜레스테릭 액정층(300)의 배열상태가 변경되어 화상이 디스플레이된다.
즉, 전계가 인가되지 않은 상태(off)에서는, 상기 콜레스테릭 액정층(300)을 구성하는 콜레스테릭 액정이 소정의 각으로 꼬이면서 배열되어 외부 광을 반사시킴으로써 화상이 화이트(white) 상태가 되고, 전계가 인가된 상태(on)에서는, 상기 콜레스테릭 액정층(300)을 구성하는 콜레스테릭 액정이 수직으로 배열되어 외부광을 투과시키고 투과된 외부광을 상기 광흡수판(100)에서 흡수함으로써 화상이 블랙(black) 상태가 된다.
상기 콜레스테릭 액정층(300)은 각각의 화소 별로 구분되어 형성된, 구체적으로는 제1 화소 영역에 형성된 제1 콜레스테릭 액정층(310), 제2 화소 영역에 형성된 제2 콜레스테릭 액정층(320), 및 제3 화소 영역에 형성된 제3 콜레스테릭 액정층(330)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 콜레스테릭 액정층(310), 제2 콜레스테릭 액정층(320) 및 제3 콜레스테릭 액정층(330) 각각은, 전계가 인가되지 않은 상태(off)에서 서로 상이한 파장의 광을 반사할 수 있도록 그 피치가 조절되어 있다.
즉, 상기 제1 콜레스트릭 액정층(310)은 제1 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있고, 상기 제2 콜레스테릭 액정층(320)은 제2 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있고, 상기 제3 콜레스테릭 액정층(330)은 제3 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있으며, 이때, 상기 제1 파장, 제2 파장, 및 제3 파장은 서로 상이하다.
예로서, 상기 제1 콜레스테릭 액정층(310)은 전계 무인가시 적색(R) 파장의 광을 반사하고, 상기 제2 콜레스테릭 액정층(320)은 전계 무인가시 녹색(G) 파장의 광을 반사하고, 상기 제3 콜레스테릭 액정층(330)은 전계 무인가시 청색(B) 파장의 광을 반사할 수 있도록 각각 피치가 조절될 수 있어, 별도의 컬러 필터를 적용하지 않으면서도 풀(full) 컬러 구현이 가능하게 된다.
상기 각각의 콜레스테릭 액정층(310, 320, 330)은 네마틱 액정에 감광성 카이랄 도펀트(photo-sensitive chiral dopant)가 포함되어 이루어질 수 있으며, 그 형성 공정상 광개시제와 같은 첨가제가 추가로 포함되어 이루어질 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명은 광흡수판(100)과 광투과판(200) 사이에 각각의 색상을 반사시키는 콜레스테릭 액정층(310, 320, 330)이 화소 별로 구분되어 형성되어 있기 때문에, 각각의 색재현부가 수직으로 적층된 종래의 액정표시장치에 비하여 그 두께가 얇아질 수 있고 광 효율도 향상될 수 있다.
이하에서는, 이와 같이 각각의 콜레스테릭 액정층(310, 320, 330)을 화소 별로 구분하여 형성할 수 있는 본 발명에 따른 반사형 액정표시장치의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조방법을 도시한 공정도이다.
우선, 도 3a에서 알 수 있듯이, 소자층(110) 및 화소 전극(120)이 그 위에 형성된 광흡수판(100)을 준비한다.
상기 광흡수판(100)은 그 위에 게이트 라인, 데이터 라인, 및 박막 트랜지스터를 포함하는 소자층(110)을 형성하고, 상기 소자층(110) 상에 화소 전극(120)을 형성하여 준비한다.
상기 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터, 및 화소 전극 각각은 포토리소그라피(Photolithography)법과 같은 당업계에 공지된 다양한 방법을 이용하여 패턴 형성할 수 있다.
다음, 도 3b에서 알 수 있듯이, 공통 전극(220)이 그 위에 형성된 광투과판(200)을 준비한다.
상기 광투과판(200)은 그 위에 포토리소그라피(Photolithography)법과 같은 당업계에 공지된 다양한 방법을 이용하여 공통 전극(220)을 패턴 형성하여 준비한다.
한편, 전술한 광흡수판(100)의 준비공정과 광투과판(200)의 준비공정 사이에 특별한 순서가 있는 것은 아니다.
다음, 도 3c에서 알 수 있듯이, 상기 준비한 광흡수판(100) 및 광투과판(200) 사이에 액정층(300a)을 형성하면서 상기 광흡수판(100) 및 광투과판(200)을 합착한다.
이와 같은 합착 공정은 액정주입방식 또는 액정적하방식을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 액정주입방식은 상기 광흡수판(100) 또는 광투과판(200) 상에 소정의 주입구를 구비한 씨일재(sealant)를 도포하고, 상기 광흡수판(100) 및 광투과판(200)을 합착한 후 상기 씨일재의 주입구를 통해 액정을 주입하는 방식이다.
상기 액정적하방식은 상기 광흡수판(100) 또는 광투과판(200) 상에 주입구가 없는 씨일재를 도포하고 상기 씨일재 안쪽에 액정을 적하한 후, 상기 광흡수판(100) 및 광투과판(200)을 합착하는 방식이다.
상기 액정층(300a)은 네마틱 액정에 감광성 카이랄 도펀트(photo-sensitive chiral dopant)를 포함하여 형성할 수 있고, 경우에 따라서 광개시제와 같은 첨가제를 추가로 포함하여 형성할 수 있다.
다음, 도 3d에서 알 수 있듯이, 상기 광투과판(200) 상부에서 제1 마스크(410)를 이용하여 상기 액정층(300a)에 광을 조사한다.
상기 제1 마스크(410)는 광이 투과될 수 있는 제1 투과부(410a) 및 광이 투과되지 못하는 제1 비투과부(410b)를 구비하고 있으며, 따라서, 이와 같은 제1 마스크(410)를 이용하여 광을 조사할 경우 상기 제1 투과부(410a)에 대응하는 제1 화소 영역 내의 액정층(300a)에만 광이 조사되어 제1 콜레스테릭 액정층(310)이 형성된다. 특히, 상기 제1 콜레스테릭 액정층(310)은 캡슐화(encapsulation)된 상태로 상기 제1 화소 영역 내에 형성된다.
상기 제1 콜레스테릭 액정층(310)은 상기 광조사에 의해서 제1 파장의 광, 예를 들어 적색(R) 파장의 광을 반사할 수 있도록 그 피치가 조절되며, 이와 같은 피치의 조절은 조사되는 광량을 조절하는 방식을 통해 수행될 수 있다.
따라서, 상기 제1 마스크(410)의 제1 투과부(410a)는, 광조사에 의해 얻어지는 제1 콜레스테릭 액정층(310)이 적색(R) 파장의 광을 반사하기 위해 필요한 피치를 가질 수 있도록 제1 광량(I1)의 광을 투과시키게 된다.
다음, 도 3e에서 알 수 있듯이, 상기 광투과판(200) 상부에서 제2 마스크(420)를 이용하여 상기 액정층(300a)에 광을 조사한다.
상기 제2 마스크(420)는 광이 투과될 수 있는 제2 투과부(420a) 및 광이 투과되지 못하는 제2 비투과부(420b)를 구비하고 있으며, 따라서, 이와 같은 제2 마스크(420)를 이용하여 광을 조사할 경우 상기 제2 투과부(420a)에 대응하는 제2 화소 영역 내의 액정층(300a)에만 광이 조사되어 제2 콜레스테릭 액정층(320)이 형성된다. 특히, 상기 제2 콜레스테릭 액정층(320)은 캡슐화(encapsulation)된 상태로 상기 제2 화소 영역 내에 형성된다.
상기 제2 콜레스테릭 액정층(320)은 상기 광조사에 의해서 제2 파장의 광, 예를 들어 녹색(G) 파장의 광을 반사할 수 있도록 그 피치가 조절되며, 이와 같은 피치의 조절은 조사되는 광량을 조절하는 방식을 통해 수행될 수 있다.
따라서, 상기 제2 마스크(420)의 제2 투과부(420a)는, 광조사에 의해 얻어지는 제2 콜레스테릭 액정층(320)이 녹색(G) 파장의 광을 반사하기 위해 필요한 피치를 가질 수 있도록 제2 광량(I2)의 광을 투과시키게 된다.
한편, 전술한 공정에서 얻어진 제1 콜레스테릭 액정층(310)과 본 공정에서 얻어진 제2 콜레스테릭 액정층(320)은 서로 상이한 피치를 갖게 되며, 따라서, 상기 제1 마스크(410)의 제1 투과부(410a)에서 투과시키는 제1 광량(I1)과 상기 제2 마스크(420)의 제2 투과부(420a)에서 투과시키는 제2 광량(I2)은 서로 상이하다.
다음, 도 3f에서 알 수 있듯이, 상기 광투과판(200) 상부에서 제3 마스크(430)를 이용하여 상기 액정층(300a)에 광을 조사한다.
상기 제3 마스크(430)는 광이 투과될 수 있는 제3 투과부(430a) 및 광이 투과되지 못하는 제3 비투과부(430b)를 구비하고 있으며, 따라서, 이와 같은 제3 마스크(430)를 이용하여 광을 조사할 경우 상기 제3 투과부(430a)에 대응하는 제3 화소 영역 내의 액정층(300a)에만 광이 조사되어 제3 콜레스테릭 액정층(330)이 형성된다. 특히, 상기 제3 콜레스테릭 액정층(330)은 캡슐화(encapsulation)된 상태로 상기 제3 화소 영역 내에 형성된다.
상기 제3 콜레스테릭 액정층(330)은 상기 광조사에 의해서 제3 파장의 광, 예를 들어 청색(B) 파장의 광을 반사할 수 있도록 그 피치가 조절되며, 이와 같은 피치의 조절은 조사되는 광량을 조절하는 방식을 통해 수행될 수 있다.
따라서, 상기 제3 마스크(430)의 제3 투과부(430a)는, 광조사에 의해 얻어지는 제3 콜레스테릭 액정층(330)이 청색(B) 파장의 광을 반사하기 위해 필요한 피치를 가질 수 있도록 제3 광량(I3)의 광을 투과시키게 된다.
한편, 전술한 공정에서 얻어진 제1 및 제2 콜레스테릭 액정층(310, 320)과 본 공정에서 얻어진 제3 콜레스테릭 액정층(330)은 서로 상이한 피치를 갖게 되며, 따라서, 상기 제1 및 제2 마스크(410, 420)의 제1 및 제2 투과부(410a, 420a)에서 투과시키는 제1 및 제2 광량(I1, I2)과 상기 제3 마스크(430)의 제3 투과부(430a)에서 투과시키는 제3 광량(I3)은 서로 상이하다.
상기 도 3d 내지 도 3f에 따른 광조사는 자외선(UV)을 이용하여 수행할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 합착 공정 시에는 화소 별로 구분없이 액정층(300a)을 형성한 후 각각의 화소 별로 서로 상이한 광량의 광을 조사함으로써, 화소 별로 상이한 파장의 광을 반사할 수 있는 피치로 조절된 콜레스테릭 액정층(310, 320, 330)을 형성한 것이다. 따라서, 본 발명은 복잡하지 않은 간단한 방법으로 수직 구조가 아닌 수평 구조로 구분된 색재현부를 통해 풀 색상을 구현할 수 있게 된다.
이상 설명한, 도 3a 내지 도 3f에 따른 일 실시예에서는 제1 화소 영역, 제2 화소 영역, 및 제3 화소 영역 각각에 별도의 공정으로 광을 조사함으로써, 총 3회의 광조사를 통해 제1 콜레스테릭 액정층(310), 제2 콜레스테릭 액정층(320), 및 제3 콜레스테릭 액정층(330)을 형성한 것이다.
한편, 이하에서 설명하는 실시예에서는, 제1 화소 영역, 제2 화소 영역, 및 제3 화소 영역에 걸쳐서 1회의 광조사를 통해 제1 콜레스테릭 액정층(310), 제2 콜레스테릭 액정층(320), 및 제3 콜레스테릭 액정층(330)을 형성하는 방법에 관한 것이며, 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하였고, 합착까지의 공정, 즉, 도 3a 내지 도 3c까지의 공정은 동일하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조방법을 도시한 도면으로서, 합착 공정 이후 광조사를 수행하는 방법에 관한 것이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 광투과판(200) 상부에서 제4 마스크(440)를 이용하여 네마틱 액정에 감광성 카이랄 도펀트가 포함된 액정층(300a)에 광을 조사한다.
상기 제4 마스크(440)는 제1 투과부(410a), 제2 투과부(420a), 및 제3 투과부(430a)를 구비하고 있다. 따라서, 이와 같은 제4 마스크(440)를 이용하여 광을 조사할 경우, 상기 제1 투과부(410a)에 대응하는 제1 화소 영역 내에는 제1 콜레스테릭 액정층(310)이 형성되고, 상기 제2 투과부(420a)에 대응하는 제2 화소 영역 내에는 제2 콜레스테릭 액정층(320)이 형성되고, 상기 제3 투과부(430a)에 대응하는 제3 화소 영역 내에는 제3 콜레스테릭 액정층(330)이 형성된다.
상기 제1 콜레스테릭 액정층(310), 제2 콜레스테릭 액정층(320), 제3 콜레스테릭 액정층(330) 각각은 캡슐화(encapsulation)된 상태로 각각의 화소 영역 내에 형성된다.
상기 제1 투과부(410a)는 광조사에 의해 얻어지는 제1 콜레스테릭 액정층(310)이 제1 파장, 예로서 적색(R) 파장의 광을 반사하기 위해 필요한 피치를 가질 수 있도록 제1 광량(I1)의 광을 투과시키게 되며, 따라서, 얻어지는 제1 콜레스테릭 액정층(310)은 제1 파장의 광, 예를 들어 적색(R) 파장의 광을 반사할 수 있도록 그 피치가 조절된다.
상기 제2 투과부(420a)는 광조사에 의해 얻어지는 제2 콜레스테릭 액정층(320)이 제2 파장, 예로서 녹색(G) 파장의 광을 반사하기 위해 필요한 피치를 가질 수 있도록 제2 광량(I2)의 광을 투과시키게 되며, 따라서, 얻어지는 제2 콜레스테릭 액정층(320)은 제2 파장의 광, 예를 들어 녹색(G) 파장의 광을 반사할 수 있도록 그 피치가 조절된다.
상기 제3 투과부(430a)는 광조사에 의해 얻어지는 제3 콜레스테릭 액정층(330)이 제1 파장, 예로서 청색(B) 파장의 광을 반사하기 위해 필요한 피치를 가질 수 있도록 제3 광량(I3)의 광을 투과시키게 되며, 따라서, 얻어지는 제3 콜레스테릭 액정층(330)은 제3 파장의 광, 예를 들어 청색(B) 파장의 광을 반사할 수 있도록 그 피치가 조절된다.
여기서, 상기 제1 광량(I1), 제2 광량(I2) 및 제3 광량(I3)은 서로 상이하다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조방법을 도시한 도면으로서, 합착 공정 이후 광조사를 수행함에 있어서 액정을 이용한 광량 조절 장치를 통해서 화소 영역 별로 조사되는 광량을 조절하는 방법에 관한 것이다.
도 5에서 알 수 있듯이, 광투과판(200) 상부에서 액정을 이용한 광량 조절 장치(500)를 통해서 네마틱 액정에 감광성 카이랄 도펀트가 포함된 액정층(300a)에 광을 조사한다.
상기 액정을 이용한 광량 조절 장치(500)는 투명한 제1 기판(510)과 제2 기판(520), 및 상기 제1 기판(510)과 제2 기판(520) 사이에 형성된 액정층(530)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1 기판(510)의 상면에는 제1 편광판(512)이 형성되어 있고, 상기 제1 기판(510)의 하면에는 제1 전극(514)이 형성되어 있다.
상기 제2 기판(520)의 하면에는 제2 편광판(522)이 형성되어 있고, 상기 제2 기판(520)의 상면에는 제2 전극(524)이 형성되어 있다. 상기 제2 전극(524)은 도시되지 않은 박막 트랜지스터에 의해 전압 인가 유무가 스위칭될 수 있다. 또한, 상기 제2 전극(524)은 전술한 광흡수판(100) 위에 형성된 화소 전극(120)에 대응하도록 각각의 화소 별로 패턴 형성되어 있다.
상기 액정층(530)은 상기 제1 전극(514)과 제2 전극(524) 사이의 전계에 의해서 그 배열상태가 조절될 수 있다. 따라서, 일반적인 액정표시장치와 마찬가지로, 상기 제1 편광판(512)을 투과한 광이 상기 액정층(530)을 거치면서 위상지연이 발생하고 그에 따라 상기 제2 편광판(522)을 통과하는 광량이 조절될 수 있게 된다.
결국, 각각의 화소 별로 상기 제1 전극(514)과 제2 전극(524) 사이의 전계를 조절함으로써, 상기 제2 편광판(522)을 통과하는 광량을 조절할 수 있다.
구체적으로는, 제1 화소 영역으로는 제1 광량(I1)의 광이 입사되고, 제2 화소 영역으로는 제2 광량(I2)의 광이 입사되며, 제3 화소 영역으로는 제3 광량(I3)의 광이 입사되도록 상기 액정을 이용한 광량 조절 장치(500)를 조절함으로써, 상기 제1 화소 영역 내에는 제1 콜레스테릭 액정층(310)이 형성되고, 상기 제2 화소 영역 내에는 제2 콜레스테릭 액정층(320)이 형성되고, 상기 제3 화소 영역 내에는 제3 콜레스테릭 액정층(330)이 형성될 수 있다.
상기 제1 콜레스테릭 액정층(310), 제2 콜레스테릭 액정층(320), 제3 콜레스테릭 액정층(330) 각각의 구성은 전술한 바와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 제조방법을 도시한 도면으로서, 합착 공정 이후 광조사를 수행함에 있어서 전기습윤(Electrowetting)을 이용한 광량 조절 장치를 통해서 화소 영역 별로 조사되는 광량을 조절하는 방법에 관한 것이다.
도 6에서 알 수 있듯이, 광투과판(200) 상부에서 전기습윤(Electrowetting)을 이용한 광량 조절 장치(600)를 통해서 네마틱 액정에 감광성 카이랄 도펀트가 포함된 액정층(300a)에 광을 조사한다.
상기 전기습윤을 이용한 광량 조절 장치(600)는 투명한 제1 기판(610)과 제2 기판(620), 및 유체(630)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1 기판(610) 상에는 제1 전극(612)이 형성되어 있다.
상기 제2 기판(620) 상에는 제2 전극(622), 유전체층(624), 및 격벽(626)이 차례로 형성되어 있다.
상기 제2 전극(622)은 도시되지 않은 박막 트랜지스터에 의해 전압 인가 유무가 스위칭될 수 있다. 또한, 상기 제2 전극(622)은 전술한 광흡수판(100) 위에 형성된 화소 전극(120)에 대응하도록 각각의 화소 별로 패턴 형성되어 있다.
상기 유전체층(624)은 상기 제2 전극(622) 상에 형성되어 있고, 전압인가 유무에 따라 그 전기습윤 특성이 변경된다.
상기 격벽(626)은 상기 유전체층(624) 상에 형성되어 있고, 복수 개의 화소 영역을 정의하도록 매트릭스 구조로 형성되어 있다.
상기 유체(630)는 제1 유체(631) 및 제2 유체(632)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1 유체(631)는 블랙 오일과 같은 소수성 물질로 이루어지며, 상기 격벽(626) 내에 형성된다.
상기 제2 유체(632)는 물과 같은 친수성 물질로 이루어지며, 상기 제1 기판(610)과 제2 기판(620) 사이에 형성되어 있다.
이와 같은 전기습윤을 이용한 광량 조절 장치(600)의 동작에 대해서 설명하면 다음과 같다.
우선, 상기 제1 전극(612)과 제2 전극(622) 사이에 전압이 인가되지 않으면(off), 소수성인 제1 유체(631)가 소수성인 유전체층(624) 상에 넓게 퍼지게 된다. 이때, 상기 제1 유체(631)는 광차단 특성을 가진 블랙 오일로 이루어져 있기 때문에 상기 제1 기판(610)을 통해 입사된 광이 상기 제1 유체(631)에 의해 차단되어 상기 제2 기판(620)을 통해 투과되지 못한다.
다음, 상기 제1 전극(612)과 제2 전극(622) 사이에 전압이 인가되면(on), 소수성의 유전체층(624)의 특성이 친수성으로 변경되어 소수성인 제1 유체(631)가 친수성의 유전체층(624) 상에서 뭉치게 된다. 따라서, 상기 제1 기판(610)을 통해 입사된 광이 상기 제1 유체(631)에 의해 차단되지 않고 상기 제2 기판(620)을 통해 투과된다.
결국, 상기 제1 전극(612)과 제2 전극(622) 사이에 인가되는 전압을 조절할 경우 상기 제1 유체(631)의 뭉침 정도가 조절되어 상기 제2 기판(620)을 통해 투과되는 광량을 조절할 수 있게 된다.
구체적으로는, 제1 화소 영역으로는 제1 광량(I1)의 광이 입사되고, 제2 화소 영역으로는 제2 광량(I2)의 광이 입사되며, 제3 화소 영역으로는 제3 광량(I3)의 광이 입사되도록 상기 전기습윤을 이용한 광량 조절 장치(600)를 조절함으로써, 상기 제1 화소 영역 내에는 제1 콜레스테릭 액정층(310)이 형성되고, 상기 제2 화소 영역 내에는 제2 콜레스테릭 액정층(320)이 형성되고, 상기 제3 화소 영역 내에는 제3 콜레스테릭 액정층(330)이 형성될 수 있다.
상기 제1 콜레스테릭 액정층(310), 제2 콜레스테릭 액정층(320), 제3 콜레스테릭 액정층(330) 각각의 구성은 전술한 바와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
100: 광흡수판 110: 소자층
120: 화소 전극 200: 광투과판
220: 공통 전극 300: 콜레스테릭 액정층
310, 320, 330: 제1, 제2, 제3 콜레스테릭 액정층
410: 제1 마스크 420: 제2 마스크
430: 제3 마스크 440: 제4 마스크
500: 액정을 이용한 광량 조절 장치
600: 전기습윤을 이용한 광량 조절 장치

Claims (10)

  1. 서로 마주하는 광흡수판과 광투과판; 및
    상기 광흡수판과 광투과판 사이에 형성된 콜레스테릭 액정층을 포함하여 이루어지고,
    상기 콜레스테릭 액정층은 제1 화소 영역에 형성된 제1 콜레스테릭 액정층, 제2 화소 영역에 형성된 제2 콜레스테릭 액정층, 및 제3 화소 영역에 형성된 제3 콜레스테릭 액정층을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 콜레스트릭 액정층은 제1 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있고, 상기 제2 콜레스테릭 액정층은 제2 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있고, 상기 제3 콜레스테릭 액정층은 제3 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절되어 있으며,
    상기 제1 파장, 제2 파장, 및 제3 파장은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광흡수판 상에는 각각의 화소 영역에 대응하는 화소 전극이 형성되어 있고, 상기 광투과판 상에는 공통 전극이 형성되어 있어, 상기 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계인가 유무에 의해서 상기 콜레스테릭 액정층의 배열상태가 변경되는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 콜레스테릭 액정층은 네마틱 액정에 감광성 카이랄 도펀트가 포함되어 이루어지며, 캡슐화되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치.
  4. 광흡수판 및 광투과판을 준비하는 공정;
    상기 준비한 광흡수판 및 광투과판 사이에, 네마틱 액정에 감광성 카이랄 도펀트가 포함된 액정층을 형성하면서 상기 광흡수판 및 광투과판을 합착하는 공정; 및
    상기 액정층에 광을 조사하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 액정층에 광을 조사하는 공정은, 제1 화소 영역에 제1 광량의 광을 조사하여 제1 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절된 제1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정, 제2 화소 영역에 제2 광량의 광을 조사하여 제2 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절된 제2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정, 및 제3 화소 영역에 제3 광량의 광을 조사하여 제3 파장의 광을 반사할 수 있도록 피치가 조절된 제3 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 광량, 제2 광량, 및 제3 광량은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은, 상기 제1 광량의 광이 투과될 수 있는 제1 투과부 및 광이 투과되지 못하는 제1 비투과부를 구비하는 제1 마스크를 이용하여 광을 조사하는 공정으로 이루어지고,
    상기 제2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은, 상기 제2 광량의 광이 투과될 수 있는 제2 투과부 및 광이 투과되지 못하는 제2 비투과부를 구비하는 제2 마스크를 이용하여 광을 조사하는 공정으로 이루어지고,
    상기 제3 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은, 상기 제3 광량의 광이 투과될 수 있는 제3 투과부 및 광이 투과되지 못하는 제3 비투과부를 구비하는 제3 마스크를 이용하여 광을 조사하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정, 상기 제2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정 및 상기 제3 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은,
    상기 제1 광량의 광이 투과될 수 있는 제1 투과부, 상기 제2 광량의 광이 투과될 수 있는 제2 투과부, 상기 제3 광량의 광이 투과될 수 있는 제3 투과부를 구비한 제4 마스크를 이용하여 1회의 광을 조사하는 공정으로 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정, 상기 제2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정 및 상기 제3 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은, 액정을 이용한 광량 조절 장치를 통해서 1회의 광을 조사하는 공정으로 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 액정을 이용한 광량 조절 장치는
    제1 기판과 제2 기판;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성된 액정층;
    상기 제1 기판의 상면에 형성된 제1 편광판;
    상기 제1 기판의 하면에 형성된 제1 전극;
    상기 제2 기판의 하면에 형성된 제2 편광판; 및
    상기 제2 기판의 상면에 형성된 제2 전극을 포함하여 이루어지고,
    상기 제2 전극은 상기 광흡수판 위에 형성된 화소 전극에 대응하도록 각각의 화소 별로 패턴 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제1 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정, 상기 제2 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정 및 상기 제3 콜레스테릭 액정층을 형성하는 공정은, 전기습윤을 이용한 광량 조절 장치를 통해서 1회의 광을 조사하는 공정으로 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전기습윤을 이용한 광량 조절 장치는
    제1 기판과 제2 기판;
    상기 제1 기판 상에 형성된 제1 전극;
    상기 제2 기판 상에 차례로 형성된 제2 전극, 유전체층, 및 격벽;
    상기 격벽 내에 형성된 제1 유체; 및
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성된 제2 유체를 포함하여 이루어지며,
    상기 제2 전극은 상기 광흡수판 위에 형성된 화소 전극에 대응하도록 각각의 화소 별로 패턴 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 액정표시장치의 제조방법.
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