KR20150060331A - 표시 장치 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

표시 장치 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

표시 장치 및 이를 제조하는 방법을 제공한다. 표시 장치는, 제1 기판, 제1 기판과 마주보며 이격된 제2 기판, 제1 및 제2 기판들 사이에 배치되며, 서로 수평적으로 이격된 다수의 액정부들, 제1 및 제2 기판들 사이에서 상기 액정부들을 서로 분리하는 격벽들 및 액정부들 내에 각각 배치되며, 광학 활성제를 포함하는 고정 패턴들을 포함한다.

Description

표시 장치 및 이를 제조하는 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 이를 제조하는 방법에 관련된 것으로 더욱 상세하게는 콜레스테릭 액정을 포함하는 표시 장치 및 이를 제조하는 방법에 관련된 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 두 개의 표시 기판들과 그들 사이에 개재된 액정층으로 이루어진 표시 유닛을 포함한다. 두 개의 표시 기판들 각각에는 전극이 형성된다. 따라서, 액정 표시 장치는 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 이 전기장의 세기를 조절함으로써, 액정층을 통과하는 광의 투과율을 조절하여 원하는 영상을 표시한다.
최근 편광판이나 칼라 필터를 필요로 하지 않는 콜레스테릭 액정을 포함하는 액정층을 갖는 액정 표시 장치가 연구 개발되고 있다. 특히, 콜레스테릭 액정의 선택 반사와 쌍안정성을 활용해 광고판, e-book 활용이 제안되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 전력 소비가 적으며 박형화 및 경량화된 콜레스테릭 액정을 포함하는 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 표시 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 개념에 따른 일 실시예는 표시 장치를 제공한다. 상기 표시 장치는, 제1 기판; 상기 제1 기판과 마주보며 이격된 제2 기판; 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 배치되며, 서로 수평적으로 이격된 다수의 액정부들; 상기 제1 및 제2 기판들 사이에서 상기 액정부들을 서로 분리하는 격벽들; 및 상기 액정부들 내에 각각 배치되며, 광학 활성제를 포함하는 고정 패턴들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액정부들은, 적색을 선택 반사하는 콜레스테릭 액정을 포함하는 제1 액정부; 녹색을 선택 반사하는 콜레스테릭 액정을 포함하는 제2 액정부; 및 청색을 선택 반사하는 콜레스테릭 액정을 포함하는 제3 액정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 고정 패턴들은, 상기 제1 액정부 내에 배치되며 제1 부피의 제1 고정 패턴; 상기 제2 액정부 내에 배치되며 상기 제1 부피보다 큰 제2 부피의 제2 고정 패턴; 및 상기 제3 액정부 내에 배치되며 상기 제2 부피보다 큰 제3 부피를 갖는 제3 고정 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 고정 패턴들 각각은, 상기 광학 활성제를 고정시키기 위한 고분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 다른 실시예는 표시 장치의 제조 방법을 제공한다. 상기 표시 장치의 제조 방법은, 제1 기판 상에 격벽들을 형성하여, 상기 제1 기판 상면을 다수의 공간들로 분리하는 단계; 상기 공간들에, 광학 활성제를 포함하며 서로 부피가 다른 고정 패턴들을 각각 형성하는 단계; 상기 고정 패턴들이 각각 형성된 공간들로 액정을 주입하는 단계; 상기 고정 패턴들의 광학 활성제를 용융시켜, 상기 액정을 콜레스테릭 액정으로 변환시켜 액정부들을 각각 형성하는 단계; 및 상기 액정부들 상에 제2 기판을 배치하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 서로 부피가 다른 고정 패턴들을 형성하는 단계는, 광학 활성제, 반응성 투명 모노머 및 광 개시제를 포함하는 반응 화합물을 형성하는 단계; 상기 반응 화합물로 자외선을 조사하여 고정막을 형성하는 단계; 및 상기 고정막을 식각하여 제1 부피를 갖는 제1 고정 패턴, 상기 제1 부피보다 큰 제2 부피를 갖는 제2 고정 패턴 및 상기 제2 부피보다 큰 제3 부피를 갖는 제3 고정 패턴을 포함하는 상기 고정 패턴들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 액정을 주입하는 단계는, 상기 액정은 네마틱 액정을 포함하되, 상기 액정은 액정 적하 방법(one drop filling: ODF), 진공주입 방법, 상압에서 모세관 현상 중 하나를 이용하여 상기 격벽들 사이로 주입될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 고정 패턴들의 광학 활성제를 용융시켜, 상기 액정을 콜레스테릭 액정으로 변환시켜 액정부들을 각각 형성하는 단계는, 상기 네마틱 액정과 상기 용융된 광학 활성제가 반응하여, 상기 콜레스테릭 액정으로 변환되어, 적색을 선택 반사하는 제1 액정부, 녹색을 선택 반사하는 제2 액정부 및 청색을 선택 반사하는 제3 액정부를 포함하는 상기 액정부들을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들에 의하면, 수평 방향으로 서로 이격된 제1 내지 제3 액정부들이 서브 픽셀로 기능하여 박형화 및 경량화된 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 액정부들 내의 상이한 광학 활성제 양에 따라 반사 파장이 선택됨으로써, 저전력의 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
(표시 장치)
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치는 제1 기판(100), 제2 기판(140) 및 액정 구조물을 포함할 수 있다.
제1 기판(100)은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 기판(100)은 유리, 석영 및/또는 합성 수지를 포함할 수 있다. 상기 제1 기판(100)은 제1 전극(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 투명한 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전극은 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide) 중 하나를 포함할 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 제1 전극은 화소 전극으로 제공될 수 있으며, 상기 제1 전극은 단위 화소 내에 배치될 수 있다.
제2 기판(140)은 상기 제1 기판(100)과 서로 마주하며 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제2 기판(140)은 투명한 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 기판(140)은 유리, 석영 및/또는 합성 수지를 포함할 수 있다. 상기 제2 기판(140)은 제2 전극(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극은 투명한 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제2 전극은 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide) 중 하나를 포함할 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 제2 전극은 공통 전극으로 제공될 수 있다.
액정 구조물은 상기 제1 및 제2 기판(140)들 사이에 배치될 수 있다. 상기 액정 구조물은, 액정부, 격벽들 및 고정부(immobilization part)를 포함할 수 있다.
상기 액정부는 콜레스테릭 액정(cholesteric liquid crystal)을 포함할 수 있다. 상기 콜레스테릭 액정은 네마틱 액정(nematic liquid crystal)에 광학 활성제를 첨가하여 형성될 수 있다. 상기 콜레스테릭 액정은 일정 주기의 나선 구조를 가질 수 있다. 상기 콜레스테릭 액정은 나선 축에 평행하게 입사한 광 중에서 나선 회전 방향과 동일한 원편광 성분은 반사하고, 반대 방향의 원평광 성분은 투과하는 선택 반사 특성을 가질 수 있다. 이때 반사광의 중심 파장(l) 및 파장 밴드 폭(△λ)은 λ=n×p 및 △λ=△n×p로 각각 표현될 수 있다(n은 나선축에 직교하는 액정의 평균 굴절율, p는 나선의 피치, △n은 액정의 굴절 이방성).
상기 콜레스테릭 액정은 상기 제1 및 제2 전극들 사이의 전계에 따라, 플래너(planar) 상태, 포칼 코닉(focal conic) 상태 및 호메오트로픽(honeotropic) 상태로 변화할 수 있다. 상기 콜레스테릭 액정의 플래너 상태는 콜레스테릭 액정의 나선축이 제1 기판(100)에 수직인 상태이며, 상기 콜레스테릭 액정의 포칼 코닉 상태는 상기 나선축이 제1 기판(100)과 평행한 상태이며, 상기 콜레스테릭 액정의 호메오트로픽 상태는 상기 콜레스테릭 액정의 나선 구조가 무너져 액정이 전계 방향으로 모두 일축 배향한 상태일 수 있다. 플래너 상태에서는 선택 반사가 일어나고, 포칼 코닉 상태에서는 난반사가, 호메오트로픽 상태에서는 광이 투과할 수 있다. 이때 플래너 상태와 포칼 코닉 상태에서, 상기 제1 및 제2 기판들(100, 140) 사이에 전기장이 인가되지 않은 상태에서도 쌍안정성을 가진다. 따라서, 콜레스테릭 액정을 포함하는 표시 장치는 편광판이나 컬러 필터를 필요로 하지 않을 수 있다.
상기 콜레스테릭 액정을 포함하는 액정부는, 상기 콜레스테릭 액정의 선택 반사를 이용하여 멀티 컬러화(multi color)할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 액정부는 제1 액정부(150a), 제2 액정부(150b) 및 제3 액정부(150c)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 액정부의 수량을 이로 한정하는 것을 아니다.
상기 제1 내지 제3 액정부들(150a, 150b, 150c)은, 수평 방향(즉, 제1 기판(100)의 상부면에 평행한 방향)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 제1 액정부(150a)는 조사된 광 중 적색의 파장을 선택 반사하여, 적색을 나타낼 수 있다. 상기 제2 액정부(150b)는 조사된 광 중 녹색의 파장을 선택 반사하여 녹색을 나타낼 수 있다. 상기 제3 액정부(150c)는 조사된 광 중 청색의 파장을 선택 반사하여 청색을 나타낼 수 있다.
상기 격벽들(110)은 상기 제1 내지 제3 액정부들(150a, 150b, 150c) 사이에 배치되어, 상기 제1 내지 제3 액정부들(150a, 150b, 150c)을 서로 분리시킬 수 있다. 인접한 격벽들(110)에 의해 한정된 공간에 상기 제1 내지 제3 액정부들(150a, 150b, 150c) 각각이 배치될 수 있다. 상기 격벽들(110)은 투명한 고정된 고분자를 포함할 수 있다. 이에 대한 예시들은 후속하여 상세하게 기재하도록 한다.
일 측면에 따르면, 하나의 화소 내에 제1 내지 제3 액정부들(150a, 150b, 150c)이 배치될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 액정부들(150a, 150b, 150c)은 각각 서브 픽셀들(sub-pixels)로 기능할 수 있다.
상기 고정부는 상기 제1 내지 제3 액정부들(150a, 150b, 150c)에 각각 배치될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 고정부는 상기 격벽들(110)에 인접하게 배치되지만, 상기 고정부의 위치를 이것으로 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고정부는 광학 활성제를 포함하는 투명한 고분자를 포함할 수 있다. 상기 고정부는 광학 활성제의 용융 온도에서 용융될 수 있다. 예컨대, 상기 고정부는 약 40℃ 내지 약 110℃에서 용융될 수 있다.
본 실시예에서는 고정부는, 제1 고정 패턴(130a), 제2 고정 패턴(130b) 및 제3 고정 패턴(130c)을 포함할 수 있다. 본 발명에서 상기 고정부의 수량을 이로 한정하는 것은 아니다. 일 측면에 따르면, 상기 제1 고정 패턴(130a)은 상기 제1 액정부(150a) 내에 배치되고, 상기 제2 고정 패턴(130b)은 상기 제2 액정부(150b) 내에 배치되며, 상기 제3 고정 패턴(130c)은 상기 제3 액정부(150c) 내에 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c)의 부피는 서로 상이할 수 있다. 예컨대, 상기 적색을 나타내는 제1 액정부(150a)의 제1 고정 패턴(130a)은 제1 부피를 가지며, 상기 녹색을 나타내는 제2 액정부(150b)의 제2 고정 패턴(130b)은 제2 부피를 가지며, 상기 청색을 나타내는 제3 액정부(150c)의 제3 고정 패턴(130c)은 제3 부피를 가질 수 있다. 상기 제1 부피는 제2 및 제3 부피들보다 작으며, 상기 제2 부피는 제3 부피보다 작을 수 있다. 상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c)의 부피가 커짐에 따라 광학 활성제의 양이 증가하며, 상기 광학 활성제의 양에 따라 상기 제1 내지 제3 액정부들(150a, 150b, 150c)의 컬러가 정해질 수 있다.
서브 픽셀들을 고정부의 양으로 컬러를 구분할 수 있어, 전력 소비를 감소시킬 수 있다. 또한, 서브 픽셀들이 수평 방향으로 서로 이격되어 표시 장치의 박형화 및 경량화가 가능할 수 있다.
(표시 장치의 제조 방법_제1 실시예 )
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2a를 참조하면, 제1 기판(100) 상에 격벽들(110)을 형성할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 상기 제1 기판(100) 상에 격벽막(도시되지 않음)을 형성할 수 있다. 상기 격벽막은 투명한 모노머 및 광 개시제를 포함하는 용액을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 투명한 모노머는, 아크릴계, 아크릴로나이트릴계, 클로라이드계 중 하나를 포함할 수 있다.
아크릴계 모노머는, 트리에티로프로판트라이아크릴레이트 (Triethylopropane triacrylate, TMPTA), 트라이프로필렌글라이콜다이아크릴레이트 (Tri(propylene glycol) Diacrylate, TPGDA), 펜타리스리톨트라이아크릴레이트 (Penthaerithritol Triacrylate, PETA), 트라이메티롤프로판에톡시레이트트라이아크릴레이트 (Trimethylolpropane Ethoxylate Triacrylate, TMPEOTA), 메틸메스아크릴레이트 (Methyl methacrylate, MMA), 메스아크릴레이트 (Methacrylate, MA), 트라이프로필렌글라이콜글리세로레이트다이아크릴레이트 (Tri(propylene glycol) Glycerolate Diacrylate, TPGGDA), 비닐아크릴레이트 (Vinylacrylate, VA), 방향족계로서는 스타이렌 (Styrene, ST), 다이비닐 벤젠 (Divinyl Benzene, DVB)을 포함할 수 있다. 아크릴로나이트릴계(AN계) 모노머는, 아크릴로나이트릴 (Acrylonitrile, AN)을 포함할 수 있다. 크로라이드계 (Cl계) 모노머는, 비닐리덴크로라이드(Vinylidene Chloride, VDC), 비닐벤질크로라이드 (Vinylbenzyl Chloride, VBC) 그 외 비닐스테아레이트 (Vinyl Stearate, VS), 비닐프로피오네이트 (Vinyl Propionate, VP), 비닐아세테이트(Vinyl acetate), 비닐피로리돈(vinyl pyrrolidone), 비닐페놀(Vinyl phenol)을 포함할 수 있다. 상기 언급한 것들 혼합된 물질이 사용될 수 있다.
상기 광 개시제는, 1-하이드록시-사이크로헥실-펜틸-키톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, Irgacure 907), 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모포리노프로판-1-원(2-Methyl-1[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropane-1-one, Irgacure 184C), 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원(1-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-one, Darocur 1173), 이라가큐어 184(Irgacure 184C) 50 wt%와 와벤조페논 (Benzophenone) 50 wt%가 혼합된 개시제 (Irgacure 500), 이라가큐어 184가 20 wt%와 이라가큐어 1173이 80 wt% 혼합된 개시제 (Irgacure 1000), 2-하이드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로파논(2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1propanone, Irgacure 2959), 메틸벤조일포메이트(Methylbenzoylformate, Darocur MBF), 알파, 알파-다이메톡시-알파-페닐아세토페논(Alpha, alpha-dimethoxy-alpha-phenylacetophenone, Irgacure 651), 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포리닐) 페닐]-1-부타논 (2-Benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(morpholinyl) phenyl]-1-butanone, Irgacure 369), 이라가큐어 369가 30 wt%와 이라가큐어 651이 70 wt% 혼합된 개시제 (Irgacure 1300), 다이페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드 (Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide, Darocur TPO), 다로큐어 TPO 50 wt%와 다로큐어 1173이 50 wt% 혼합된 개시제 (Darocur 4265), 포스핀옥사이드, 페닐비스(2,4,6,-트리메틸벤조일)(Phosphine oxide, phenyl bis(2,4,6-trimethyl benzoyl, Irgacure 819), 이라가큐어 819가 5 wt%와 다로큐어 1173이 95 wt% 혼합된 개시제 (Irgacure 2005), 이라가큐어 819가 10 wt%와 다로큐어 1173이 90 wt% 혼합된 개시제 (Irgacure 2010), 이라가큐어 819가 20 wt%와 다로큐어 1173이 80 wt% 혼합된 개시제 (Irgacure 2020), 비스 (에타5-2,4,-사이크로페타디엔-1-일) 비스[2,6-다이프루오르-3-(1H-피롤-1-일)페닐] 티타늄 (Bis(.eta.5-2,4-cyclopentadien-1-yl) bis[2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)phenyl]titanium, Irgacure 784), 벤조페논이 함유된 혼합 개시제(HSP 188)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 투명한 모노머 및 광 개시제는 광에 의하여 경화된 고분자의 형태로, 격벽막을 형성할 수 있다. 상기 광은 자외선 또는 가시광선일 수 있다. 이어서, 상기 격벽막을 식각하여 투명한 격벽들(110)을 형성할 수 있다.
상기 격벽들(110)에 의해 상기 제1 기판(100)은 다수의 공간들(102a, 102b, 102c)로 구분될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 제1 기판(100)이 격벽들(110)에 의해 세 개의 공간들(102a, 102b, 102c)로 구분되는 것을 도시하나, 본 발명에서 이로 한정하는 것은 아니다. 이하, 설명의 용이함을 위하여, 세 개의 공간들(102a, 102b, 102c)은 제1 공간(102a), 제2 공간(102b) 및 제3 공간(102c)으로 각각 명명한다.
도 2b를 참조하면, 상기 제1 기판(100) 상 제1 내지 제3 공간들(102a, 102b, 102c) 내에 고정막(120)을 형성할 수 있다.
더욱 구체적으로 설명하면, 광학 활성제, 광 개시제, 반응성 투명 모노머를 혼합해 반응성 화합물(도시되지 않음)을 형성할 수 있다. 상기 반응성 화합물의 구성 물질에 대한 예시들은 이후 상세하게 설명하기로 한다.
이어서, 상기 반응성 화합물을 상기 제1 기판(100) 상에 도포하고, 자외선(ultra violet, UV)을 조사할 수 있다. 자외선 조사 강도는 광 개시제의 종류, 투명 고분자 패턴의 높이 등에 대응하여 적합하게 조정할 수 있다. 예컨대, 상기 자외선 조사 강도는 약 1mW/cm2 내지 약 2000mW/cm2 범위 내일 수 있다. 또한 1회의 광 조사로 복수의 선택 반사 파장을 갖는 컬러 서브 픽셀을 형성하는 것도 가능할 수 있다. 다른 실시예에서, 광원으로서 가시광선을 사용함으로써 유기 소재에 주는 손상을 최소화 할 수 있다.
일 측면에 다르면, 상기 자외선과 같은 광에 의해 상기 반응성 화합물의 광학 활성제가 반응성 투명 고분자 사이에 고정됨으로써, 고정막(120)이 형성될 수 있다.
설명의 용이함을 위하여, 상기 제1 공간(102a)에 형성된 제1 고정막(120a)이 형성되고, 상기 제2 공간(102b)에 제2 고정막(120b)이 형성되고, 상기 제3 공간(102c)에 제3 고정막(120c)이 형성되는 것으로 설명하기로 한다.
도 2c, 도 2d 및 도 2e를 참조하면, 상기 제1 내지 제3 고정막들(120a, 120b, 120c)을 식각하여, 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c)을 각각 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c)의 부피는 서로 상이할 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 제1 고정 패턴(130a), 제2 고정 패턴(130b) 및 제3 고정 패턴(130c) 순으로 그 부피가 커질 수 있다. 상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c)의 부피에 따라 상기 광학 활성제의 양이 조절될 수 있다. 즉, 가장 작은 제1 고정 패턴(130a) 내 광학 활성제 농도가 가장 낮고, 가장 큰 제3 고정 패턴(130c) 내 광학 활성제 농도가 가장 높을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c) 내 광학 활성제의 농도는 약 0.1질량% 내지 약 40질량% 사이일 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c)은 TFT(thin film transistor, 도시되지 않음) 또는 배선(도시되지 않음) 상에 대응되는 위치에 형성되어, 선택 반사 효율을 최대로 높일 수 있다.
본 실시예에 따라 상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c)을 형성하는 공정을 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2c를 참조하면, 상기 제2 및 제3 고정막들(120b, 120c)을 덮는 마스크 패턴들(125, 126)을 형성한 후, 상기 제1 고정막(120a)을 일차 식각하여 제1 고정 패턴(130a)을 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 일차 식각은 습식 식각일 수 있다.
식각 공정 후, 상기 제2 고정막(102b) 상 마스크 패턴(125)을 제거할 수 있다.
도 2d를 참조하면, 상기 제1 고정 패턴(130a) 및 제3 고정막(120c)을 덮는 마스크 패턴들(126, 127)을 형성한 후, 상기 제2 고정막(120b)을 이차 식각하여 제2 고정 패턴(130b)을 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 이차 식각은 습식 식각일 수 있다. 상기 이차 식각은 상기 일차 식각보다 그 식각 정도가 작을 수 있다. 따라서, 상기 제2 고정 패턴(130b)의 부피가 상기 제1 고정 패턴(130a)의 부피보다 클 수 있다.
식각 공정 후, 상기 제3 고정막(102c) 상 마스크 패턴(126)을 제거할 수 있다.
도 2e를 참조하면, 상기 제1 및 제2 고정 패턴(130a, 130b)들을 덮는 마스크 패턴들(127, 128)을 형성한 후, 상기 제3 고정막(120c)을 삼차 식각하여 제3 고정 패턴(130c)을 형성할 수 있다. 예컨대, 상기 삼차 식각은 습식 식각일 수 있다. 상기 삼차 식각은 상기 이차 식각보다 그 식각 정도가 작을 수 있다. 따라서, 상기 제3 고정 패턴(130c)의 부피가 상기 제2 고정 패턴(130b)의 부피보다 클 수 있다.
식각 공정 후, 상기 마스크 패턴들(127, 128)을 제거할 수 있다.
도 2f를 참조하면, 상기 격벽들(110) 상에 제2 기판(140)을 배치할 수 있다. 상기 제2 기판(140)은 상기 제1 기판(100)과 마주하며, 상기 격벽들(110)에 의해 상기 제1 기판(100)과 이격되어 배치될 수 있다.
도 2g를 참조하면, 상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c)이 각각 형성된 제1 내지 제3 공간들(102a, 102b, 102c) 내부로 액정(NLC)을 주입할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 액정(NLC)은 네마틱 액정을 포함할 수 있다. 네마틱 액정의 예로는 비페닐(biphenyl)계, 페닐시클로헥실(phenyl cyclohexyl)계, 타페닐(terphenyl)계, 트란(tran)계, 피리미딘(pyrimidine)계, 스틸벤(stilbene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 상기 액정(NLC)의 네마틱 전이온도(TNI)는 높은 것이 바람직하나, 약 40℃ 내지 약 150℃ 범위 내일 수 있다.
상기 액정(NLC)을 상기 제1 내지 제3 공간들(102a, 102b, 102c)로 주입하는 공정은 액정 적하 방법(one drop filling: ODF), 진공주입 방법, 상압에서 모세관 현상을 이용한 주입법 중 하나를 포함할 수 있다.
도 2h를 참조하면, 상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c)을 용융시켜, 서로 다른 파장을 선택 반사하는 제1 내지 제3 액정부들(150a, 150b, 150c)을 형성할 수 있다.
더욱 상세하게 설명하면, 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c) 내 광학 활성제의 용융 온도 이상의 온도로 가열할 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 용융 온도는 약 40℃ 내지 약 110℃ 범위일 수 있다. 가열 하면, 상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c) 내 광학 활성제가 용융되면서 액정 (NLC)내로 분산되어 선택 반사 파장을 갖는 콜레스테릭 액정으로 변환될 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(130a, 130b, 130c) 내 광학 활성제의 양이 달라 완성된 콜레스테릭 액정들의 선택 반사 파장도 상이할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 액정부(150a)는 적색을 선택 반사하고, 제2 액정부(150b)는 녹색을 선택 반사하고, 제3 액정부(150c)는 청색을 선택 반사할 수 있다.
(표시 장치의 제조 방법_제2 실시예 )
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, 격벽들(110)이 의해 분리된 제1 내지 제3 공간들(102a, 102b, 102c)에 제1 내지 제3 고정막들(120a, 120b, 120c)을 각각 형성할 수 있다. 상기 제1 내지 제3 공간들(102a, 102b, 102c)에 제1 내지 제3 고정막들(120a, 120b, 120c)을 각각 형성하는 공정은 도 2a 및 도 2b에서 설명된 것과 실질적으로 동일하여 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 제1 고정막(120a) 상에 제1 폭의 제1 마스크 패턴(161)을 형성하고, 상기 제2 고정막(120b) 상에 제1 폭보다 큰 제2 폭의 제2 마스크 패턴(162)을 형성하고, 상기 제3 고정막(120c) 상에 제2 폭보다 큰 제3 폭의 제3 마스크 패턴(163)을 형성할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상기 제1 내지 제3 마스크 패턴들(161, 162, 163)을 식각 마스크로 이용하여 상기 제1 내지 제3 고정막들(120a, 120b, 120c)을 식각하여, 제1 내지 제3 고정 패턴들(170a, 170b, 170c)을 형성할 수 있다.
상기 제1 고정 패턴(170a)은 제1 폭을 가지며, 상기 제2 고정 패턴(170b)은 상기 제1 폭보다 큰 제2 폭을 가지며, 상기 제3 고정 패턴(170c)은 상기 제2 폭보다 큰 제3 폭을 가질 수 있다. 이때, 상기 제1 내지 제3 고정 패턴들(170a, 170b, 170c)의 상부면의 높이는 실질적으로 동일할 수 있다.
후속하여 진행되는 공정은 도 2f 내지 도 2h에서 설명된 것과 실질적으로 동일하여 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
( 고정막 구성 물질)
이하에서는, 도 2b에서 설명된 고정막을 이루는 구성 물질들의 예들을 기재하기로 한다. 그러나, 이하 설명된 물질들로 한정되지는 않는다.
상기 고정막은 광학 활성제, 반응성 투명 모노머 및 광 개시제를 포함할 수 있다.
광학 활성제는 아래 화학식 1로 표현된다.
Figure pat00001
R1는 H, CH3, C2H5, R2는 C6H13, OCO를 포함하고 방향족 혹은(그리고) 지환족을 가진 그룹, R3는 H, CH3, C2H5, Ar로 구성될 수 있다. R1, R2, R3는 C*를 중심으로 비대칭 구조를 형성할 수 있다. R4는 O, CONH, COO, CN, OCO이고, R5는 X-B-A- 이고 A는 치환 가능한 방향족기 혹은 지환족기이며, B는 치환 가능한 방향족기 혹은 지환족기로서 A, B는 서로 구조가 다를 수도 반복적인 구조로 형성될 수도 있다. R5의 B와 A사이에 R4가 위치 할 수도 있다. X는 C2~C7개의 지방족 화합물(aliphatic) 구조를 가질 수 있다. 경우에 따라 상기 X는 C2~C7개의 화합물이 가지(branch) 구조를 가질 수도 있다.
광학 활성제의 방향족기는 구조를 특별히 한정하지 않고 페닐(phenyl)기 등의 벤젠환(benzenering); 나프틸(naphthyl)기, 안트릴(anthryl)기, 펜안트릴(phenanthryl) 등의축합환; 복소방향환의 잔류기; 및 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 치환기로는 특별히 한정되지 않으나 메틸(CH3)기, 에틸 (C2H5), n-프로필(n-C3H7), F, Cl, Br, CF3, CCl3등을 포함할 수 있다.
광학 활성제를 고정화하기 위한 반응성 투명 모노머로서는 아크릴계, 아크릴로나이트릴계, 클로라이드계 중 하나를 포함할 수 있다.
아크릴계 모노머는, 트리에티로프로판트라이아크릴레이트 (Triethylopropane triacrylate, TMPTA), 트라이프로필렌글라이콜다이아크릴레이트 (Tri(propylene glycol) Diacrylate, TPGDA), 펜타리스리톨트라이아크릴레이트 (Penthaerithritol Triacrylate, PETA), 트라이메티롤프로판에톡시레이트트라이아크릴레이트 (Trimethylolpropane Ethoxylate Triacrylate, TMPEOTA), 메틸메스아크릴레이트 (Methyl methacrylate, MMA), 메스아크릴레이트 (Methacrylate, MA), 트라이프로필렌글라이콜글리세로레이트다이아크릴레이트 (Tri(propylene glycol) Glycerolate Diacrylate, TPGGDA), 비닐아크릴레이트 (Vinylacrylate, VA), 방향족계 모노머는, 스타이렌 (Styrene, ST), 다이비닐 벤젠 (Divinyl Benzene, DVB)을 포함할 수 있다. 아크릴로나이트릴계 (AN계) 모노머는, 아크릴로나이트릴 (Acrylonitrile, AN)을 포함할 수 있다. 크로라이드계 (Cl계) 모노머는, 비닐리덴크로라이드(Vinylidene Chloride, VDC), 비닐벤질크로라이드 (Vinylbenzyl Chloride, VBC) 그 외 비닐스테아레이트 (Vinyl Stearate, VS), 비닐프로피오네이트 (Vinyl Propionate, VP), 비닐아세테이트(Vinyl acetate), 비닐피로리돈(vinyl pyrrolidone), 비닐페놀(Vinyl phenol)을 포함할 수 있다. 상기 언급한 것들 혼합된 물질이 사용될 수 있다.
광 개시제는, 1-하이드록시-사이크로헥실-펜틸-키톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, Irgacure 907), 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모포리노프로판-1-원(2-Methyl-1[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropane-1-one, Irgacure 184C), 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원(1-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-one, Darocur 1173), 이라가큐어 184(Irgacure 184C) 50 wt%와 와벤조페논 (Benzophenone) 50 wt%가 혼합된 개시제 (Irgacure 500), 이라가큐어 184가 20 wt%와 이라가큐어 1173이 80 wt% 혼합된 개시제 (Irgacure 1000), 2-하이드록시-1-[4-(2-하이드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로파논(2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1propanone, Irgacure 2959), 메틸벤조일포메이트(Methylbenzoylformate, Darocur MBF), 알파, 알파-다이메톡시-알파-페닐아세토페논(Alpha, alpha-dimethoxy-alpha-phenylacetophenone, Irgacure 651), 2-벤질-2-(디메틸아미노)-1-[4-(4-모포리닐) 페닐]-1-부타논 (2-Benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(morpholinyl) phenyl]-1-butanone, Irgacure 369), 이라가큐어 369가 30 wt%와 이라가큐어 651이 70 wt% 혼합된 개시제 (Irgacure 1300), 다이페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀옥사이드 (Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide, Darocur TPO), 다로큐어 TPO 50 wt%와 다로큐어 1173이 50 wt% 혼합된 개시제 (Darocur 4265), 포스핀옥사이드, 페닐비스(2,4,6,-트리메틸벤조일)(Phosphine oxide, phenyl bis(2,4,6-trimethyl benzoyl, Irgacure 819), 이라가큐어 819가 5 wt%와 다로큐어 1173이 95 wt% 혼합된 개시제 (Irgacure 2005), 이라가큐어 819가 10 wt%와 다로큐어 1173이 90 wt% 혼합된 개시제 (Irgacure 2010), 이라가큐어 819가 20 wt%와 다로큐어 1173이 80 wt% 혼합된 개시제 (Irgacure 2020), 비스 (에타5-2,4,-사이크로페타디엔-1-일) 비스[2,6-다이프루오르-3-(1H-피롤-1-일)페닐] 티타늄 (Bis(.eta.5-2,4-cyclopentadien-1-yl) bis[2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)phenyl]titanium, Irgacure 784), 벤조페논이 함유된 혼합 개시제(HSP 188)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 제1 기판
110: 격벽
130: 고정 패턴
140: 제2 기판
150: 액정부

Claims (8)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판과 마주보며 이격된 제2 기판;
    상기 제1 및 제2 기판들 사이에 배치되며, 서로 수평적으로 이격된 다수의 액정부들;
    상기 제1 및 제2 기판들 사이에서 상기 액정부들을 서로 분리하는 격벽들; 및
    상기 액정부들 내에 각각 배치되며, 광학 활성제를 포함하는 고정 패턴들을 포함하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정부들은,
    적색을 선택 반사하는 콜레스테릭 액정을 포함하는 제1 액정부;
    녹색을 선택 반사하는 콜레스테릭 액정을 포함하는 제2 액정부; 및
    청색을 선택 반사하는 콜레스테릭 액정을 포함하는 제3 액정부를 포함하는 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정 패턴들은,
    상기 제1 액정부 내에 배치되며 제1 부피의 제1 고정 패턴;
    상기 제2 액정부 내에 배치되며 상기 제1 부피보다 큰 제2 부피의 제2 고정 패턴; 및
    상기 제3 액정부 내에 배치되며 상기 제2 부피보다 큰 제3 부피를 갖는 제3 고정 패턴을 포함하는 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고정 패턴들 각각은, 상기 광학 활성제를 고정시키기 위한 고분자를 포함하는 표시 장치.
  5. 제1 기판 상에 격벽들을 형성하여, 상기 제1 기판 상면을 다수의 공간들로 분리하는 단계;
    상기 공간들에, 광학 활성제를 포함하며 서로 부피가 다른 고정 패턴들을 각각 형성하는 단계;
    상기 고정 패턴들이 각각 형성된 공간들로 액정을 주입하는 단계;
    상기 고정 패턴들의 광학 활성제를 용융시켜, 상기 액정을 콜레스테릭 액정으로 변환시켜 액정부들을 각각 형성하는 단계; 및
    상기 액정부들 상에 제2 기판을 배치하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서로 부피가 다른 고정 패턴들을 형성하는 단계는,
    광학 활성제, 반응성 투명 모노머 및 광 개시제를 포함하는 반응 화합물을 형성하는 단계;
    상기 반응 화합물로 자외선을 조사하여 고정막을 형성하는 단계; 및
    상기 고정막을 식각하여 제1 부피를 갖는 제1 고정 패턴, 상기 제1 부피보다 큰 제2 부피를 갖는 제2 고정 패턴 및 상기 제2 부피보다 큰 제3 부피를 갖는 제3 고정 패턴을 포함하는 상기 고정 패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 액정을 주입하는 단계는,
    상기 액정은 네마틱 액정을 포함하되,
    상기 액정은 액정 적하 방법(one drop filling: ODF), 진공주입 방법, 상압에서 모세관 현상 중 하나를 이용하여 상기 격벽들 사이로 주입되는 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고정 패턴들의 광학 활성제를 용융시켜, 상기 액정을 콜레스테릭 액정으로 변환시켜 액정부들을 각각 형성하는 단계는,
    상기 네마틱 액정과 상기 용융된 광학 활성제가 반응하여, 상기 콜레스테릭 액정으로 변환되어, 적색을 선택 반사하는 제1 액정부, 녹색을 선택 반사하는 제2 액정부 및 청색을 선택 반사하는 제3 액정부를 포함하는 상기 액정부들을 형성하는 것을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
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