KR20150142876A

KR20150142876A - 표시 장치

Info

Publication number: KR20150142876A
Application number: KR1020140071374A
Authority: KR
Inventors: 김기현; 이원재
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2015-12-23
Also published as: US20150362785A1; KR102120129B1

Abstract

표시 장치를 제공한다. 표시 장치는, 제1 전극, 제1 전극과 마주하며 이격된 제2 전극, 제1 및 제2 전극 사이를 충진하는 액정층, 제2 전극 및 액정층 사이에 배치된 유기층 및 액정층 내에 배치되고 유기층에 고정된 색재를 포함한다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 표시 장치에 관련된 것으로 더욱 상세하게는 액정 표시 장치에 관련된 것이다.

현대 사회가 고도의 정보화 시대로 발전함에 따라서 디스플레이 산업의 중요성이 증대하고 있다. 최근에는 화면의 크기가 커지고 슬림화 됨에 따라서 액정표시장치(LCD, liquid crystal display), 플라스마 디스플레이 패널(PDP, plasma display panel), 유기전계발광디스플레이(OLED, organic light-emitting display) 등과 같은 평판디스플레이(FPD, flat panel display)가 사용되고 있다. 액정표시장치에서는 백라이트에서 나온 백색광이 2장의 편광판, 액정층을 통과하면서 변조되고 변조된 광이 컬러필터를 통과하면서 색상을 구현한다.

이러한 액정표시장치는 저전압 구동이 가능해 소비전력이 적다는 장점으로 인해 모바일 휴대기기, 노트북, 컴퓨터 모니터, TV 등에 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 액정표시장치는 편광판과 컬러필터의 사용으로 인해서 백라이트로 나온 광의 일부만 사용함으로써 광의 손실이 크고 백라이트를 구동하기 위해서 소비전력의 많은 부분을 소비한다.

본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 낮은 제조 단가로 고 투과 컬러 이미지를 구현할 수 있는 표시 장치를 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. 표시 장치는, 제1 전극; 상기 제1 전극과 마주하며 이격된 제2 전극; 상기 제1 및 제2 전극 사이를 충진하는 액정층; 상기 제2 전극 및 액정층 사이에 배치된 유기층; 및 상기 액정층 내에 배치되고, 상기 유기층에 고정화된 색재를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유기층은 HS-, CH₂=CH-, epoxy- 및 Cl-으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하되, 상기 그룹은 상기 색재를 고정화하기 위한 반응성 그룹일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 색재는 -H, CH₂=CH-, H2N-, epoxy-, HO-, CH₃, C₂H₅ 및 C₃이상의 알킬 사슬로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하되, 상기 그룹은 상기 유기층의 반응성 그룹과 반응할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 색재는 아로마틱 고리 또는 축합 고리를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 유기층은 하기의 화학식을 가지며,

R₁, R₂, R₃는 H, CH₃, C₂H₅, C₃H₇을 포함하고. R₄는 CH₂, C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈을 포함하고, Y는 O, CONH, COO, OCO를 포함하고, R₅는 C2 내지 C7개의 지방족 화합물 구조를 가지며, F는 HS-, CH₂=CH-, epoxy- 및 Cl-으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 색재는 옐로우(yellow) 색재, 시안(cyan) 색재 및 마젠타(magenta) 색재를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 색재는 상기 액정층 내 액정 분자의 배향에 따라 배향될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 전압 차가 발생하면, 상기 액정층 내 액정 분자가 상기 제1 전극의 표면에 수직하게 배향하고, 상기 유기층에 고정된 색재는 상기 액정 분자의 배향 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 배향하여 컬러 이미지를 구현할 수 있다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들에 의하면, 유기층에 고정화된 색재가 액정층 내 액정 분자의 배향에 따라 컬러 이미지 구현이 가능하여, 컬러 필터 및 편광판이 필요하지 않아 경제적이며, 제조 효율이 우수하다. 또한, 유기층에 고정화된 색재를 사용하기 때문에, 구동 특성에 대한 색재 변화가 작고 열적으로 안정성이 우수하며, 구동 전압을 낮출 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 표시 장치를 I-I'으로 절단한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.

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_제1 실시예 )

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 표시 장치를 I-I'으로 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 장치는 제1 기판(100)과, 제2 기판(200)과, 상기 제1 및 제2 기판들(100, 200) 사이를 충진하며 색재(dye, 310)를 포함하는 액정층(300)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 표시 장치는 수동 매트릭스(passive matrix) 구조의 표시 장치를 설명하기로 한다.

상기 제1 기판(100)은 투명한 기판으로서, 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 상기 제1 기판(100)은 상기 제2 기판(200)과 마주하는 일 면(102)을 포함할 수 있다.

상기 제1 기판(100)의 일 면(102)에 제1 전극(110) 및 제1 절연막(120)이 순차적으로 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(110)은 투명한 전극으로서, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), 실버 나노와이어(silver nanowire), 탄소튜브(carbon tube), 그래핀(graphene), PEDOT:PSS(Poly(3,4-Ethylene Di Oxy Thiophene):Poly(Styrene-Sulfonate)), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(110)은 제1 방향(DR1)으로 연장하는 스프라이프 형상을 가질 수 있다.

상기 제1 절연막(120)은 투명한 절연막으로서, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 에폭시, 폴리비닐알코올, 파릴렌, 폴리스타이렌, 폴리아세테이트, 폴리비닐피로리돈, 불소계 고분자, 폴리비닐크로라이드 또는 이들의 반복 단위가 적어도 하나 이상 포함된 화합물을 포함하는 유기물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 절연막(120)은 실리콘옥사이드(SiO), 실리콘나이트라이드(SiN), 실리콘옥시나이트라이드(SiON), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘옥시카바이드(SiOC) 또는 이들이 적어도 하나 이상 포함된 물질을 포함하는 무기물을 포함할 수 있다.

상기 제2 기판(200)은 투명한 기판으로서, 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 상기 제2 기판(200)은 상기 제1 기판(100)과 마주하는 일 면(202)을 포함할 수 있다.

상기 제2 기판(200)의 일 면(202)에 제2 전극(210) 및 유기층(230)이 순차적으로 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(210)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), 실버 나노와이어(silver nanowire), 탄소튜브(carbon tube), 그래핀(graphene), PEDOT:PSS(Poly(3,4-Ethylene Di Oxy Thiophene):Poly(Styrene-Sulfonate)), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(polythiophene) 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(210)은 상기 제1 방향(DR1)과 수직인 제2 방향(DR2)으로 연장하는 스트라이프 형상을 가질 수 있다.

선택적으로, 상기 제2 전극(210) 및 유기층(230) 사이에 제2 절연막(220)을 더 구비할 수 있다. 상기 제2 절연막(220)은 투명한 절연막으로서, 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 에폭시, 폴리비닐알코올, 파릴렌, 폴리스타이렌, 폴리아세테이트, 폴리비닐피로리돈, 불소계 고분자, 폴리비닐크로라이드 또는 이들의 반복 단위가 적어도 하나 이상 포함된 화합물을 포함하는 유기물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 절연막(220)은 실리콘옥사이드(SiO), 실리콘나이트라이드(SiN), 실리콘옥시나이트라이드(SiON), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘옥시카바이드(SiOC) 또는 이들이 적어도 하나 이상 포함된 물질을 포함하는 무기물을 포함할 수 있다.

상기 유기층(230)은 하기의 화학식 1의 구조를 포함할 수 있다.

[화학식 1]

R₁, R₂, R₃는 H, CH₃, C₂H₅, C₃H₇을 포함하고, R₁, R₂, R₃ 각각은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. R₄는 CH₂, C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈을 포함하고 R₄는 사용 목적에 따라 생략될 수 있다. Y는 O, CONH, COO, OCO를 포함하고, 사용 목적에 따라 생략될 수 있다. R₅는 C2 내지 C7개의 지방족 화합물(경우에 따라 가지 구조를 가짐) 구조를 가질 수 있다. F는 색재(310)를 고정화하기 위한 반응성 그룹으로서 HS-, CH₂=CH-, epoxy-(에폭시-) 및 Cl-으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제2 전극(210) 상에 유기층(230)이 형성되는 공정을 간략하게 설명하기로 한다. 상기의 화학식 1의 구조를 갖는 유기층(230)을 물과 산촉매를 이용해 말단의 알콕시(alkoxy) 그룹을 가수분해하여, 반응성 실라노(silano)기로 치환한 후, 상기 제2 전극(210)에 코팅 및 건조하여 반응성 그룹 F를 갖는 유기층(230)을 상기 제2 전극(210) 상에 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표시 장치는 컬러 필터를 대신하여, 상기 유기층(230)의 F 그룹과 반응하여 고정화된 색재(310)가 상기 액정층(300) 내에 배치될 수 있다. 상기 색재(310)는 아로마틱(aromatic) 고리 또는 축합 고리를 포함할 수 있다. 상기 색재(310)의 아로마틱 고리 또는 축합 고리는 아로마틱 분자구조를 가진 액정층(300) 내 액정 분자와의 분자간 상호작용을 증가시켜 전기장에 의한 효율적인 색재 분자의 배향제어가 용이할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 색재(310)는 반응성기를 포함한 옐로우(yellow), 시안(cyan) 및 마젠타(magenta)의 세 개의 색을 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라 이들을 혼합하여, 레드(red), 블루(blue) 및 그린(green)를 구현할 수 있다.

이하에서는 옐로우 색재(310Y), 시안 색재(310C) 및 마젠타 색재(310M)를 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 옐로우 색재(310Y)는, 하기의 화학식 2와 같이 두 개의 아로마틱 고리가 아조(azo)기로 연결된 구조를 가질 수 있다.

[화학식 2]

이때 R₁, R₂는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. R₁, R₂는 -CH₂, -C₂H₄, 또는 C₃이상의 선형 알킬(alkyl) 그룹, C₃이상의 가지(branch) 알킬(alkyl) 그룹, C₃이상의 선형 알켄(alkene), C₃이상의 가지 알켄(alkene) 및 하나 이상의 아로마틱기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 또는 R₁, R₂는 -N(CH₃), -N(C₂H₅) 및 -N(C₃이상의 알킬 사슬)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. X₁, X₂는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. X₁, X₂는 -H, CH₂=CH, H2N-, epoxy-, HO-, CH₃, C₂H₅ 및 C₃이상의 알킬 사슬로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.

상기 옐로우 색재(310Y)의 X₁, X₂는 상기 유기층(230)의 F 그룹과 반응하여, 상기 유기층(230)에 고정화될 수 있다. 예컨대, 상기 옐로우 색재(310Y)의 X₁, X₂는 상기 유기층(230)의 F 그룹은 축합(condensation) 반응 또는 추가(addition) 반응하여 고정화될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 마젠타 색재(310M)의 구조는 다음의 화학식 3과 같다.

[화학식 3]

이때 R₄, R₅는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. R₄, R₅는 -CH₂, -C₂H₄, 또는 C₃이상의 선형 알킬(alkyl) 그룹, C₃이상의 가지 알킬(alkyl) 그룹, C₃이상의 선형 알켄(alkene), C₃이상의 가지 알켄(alkene) 및 하나 이상의 아로마틱기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 또는 R₄, R₅는 -N(CH₃), -N(C₂H₅) 및 -N(C₃이상의 알킬 사슬)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 또한 X₁, X₂는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. X₁, X₂는 -H, CH2=CH, H₂N-, epoxy-, HO-, CH₃, C₂H₅ 및 C₃이상의 알킬 사슬로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. R₃는 하기의 화학식 4중에서 하나를 포함한다.

[화학식 4]

상기 마젠타 색재(310M)의 X₁, X₂는 상기 유기층(230)의 F 그룹과 반응하여, 상기 유기층(230)에 고정화될 수 있다. 예컨대, 상기 마젠타 색재(310M)의 X₁, X₂는 상기 유기층(230)의 F 그룹은 축합(condensation) 반응 또는 추가(addition) 반응하여 고정화될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 시안 색재(310C)의 구조는 다음의 화학식 5과 같다.

[화학식 5]

이때 R₆, R₇은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. R₆은 O, S, Se, CH₂, NH 및 에스터(ester)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. R₇은 O, S, Se, CH₂, NH 및 에스터(ester)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. R₈, R₉는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. R₈는 -H, CH₂, C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈, C₅H₁₀, C₆이상의 선형 알킬(alkyl) 그룹, C₆이상의 가지 알킬(alkyl) 그룹, C₃이상의 선형 알켄(alkene), C₃이상의 가지 알켄(alkene) 및 하나 이상의 아로마틱기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. R₉는 -H, CH₃, C₂H₅, C₃H₈, C₄H₁₁, C₅H₁₄, C₆이상의 선형 알킬(alkyl) 그룹, C₆이상의 가지 알킬(alkyl) 그룹, C₃이상의 선형 알켄(alkene), C₃이상의 가지 알켄(alkene) 및 하나 이상의 아로마틱기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. X₁, X₂는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. X₁, X₂는 H, CH2=CH, H₂N-, epoxy-, HO-, CH₃, C₂H₅ 및 C₃이상의 알킬 사슬로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.

상기 시안 색재(310C)의 X₁, X₂는 상기 유기층(230)의 F 그룹과 반응하여, 상기 유기층(230)에 고정화될 수 있다. 예컨대, 상기 시안 색재(310C)의 X₁, X₂는 상기 유기층(230)의 F 그룹은 축합(condensation) 반응 또는 추가(addition) 반응하여 고정화될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 색재들(310) 말단의 반응성기(X₁, X₂)와 상기 유기층(230)의 반응성 관능기(F)의 화학 반응을 통해 상기 색재들(310)이 상기 유기층(230)에 고정될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 상기 색재들(310)은 반응성 모노머 및 개시제를 더 포함할 수 있으며, 광, 열 또는 산화환원 반응을 이용하여, 상기 유기층(230) 표면에 색재들(310)을 고정할 수 있다. 상기 반응성 모노머는 아크릴레이트, 에폭시, 실록산, 아세테이트, 피로리돈, 에스트, 아미드 그룹으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 개시제는 광 개시제, 열 개시제 또는 산화환원 개시제 중 적어도 하나를 포함할 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 벤조페논 (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)-포스핀 옥사이드 (Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide, Darocur TPO), 다로큐어 TPO 50 wt%와 다로큐어 1173이 50 wt% 혼합된 개시제 (Darocur 4265), 포스핀 옥사이드, 페닐 비스(2,4,6,-트리메틸 벤조일)(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)을 포함하며, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 열 개시제는 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl peroxide, BP), 아세틸 퍼옥사이드(Acetyl peroxide, AP), 다이아우릴 퍼옥사이드(Diauryl peroxide, DP), 다이-터셔리-뷰틸 퍼옥사이드(di-tert-butyl peroxide, t-BTP), 큐밀 하이드로퍼옥사이드(Cumyl hydroperoxide, CHP), 하이드로젼 퍼옥사이드(Hydrogen peroxide, HP), 포타슘 퍼옥사이드(Potassium peroxide, PP), 2,2'-아조비스아이소뷰틸로나이트릴(2,2'-Azobisisobutyronitrile, AIBN), 아조화합물 개시제(Azocompound), 알킬은(Silver alkyls)을 포함하며, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 산화환원반응을 이용한 개시제는 퍼설페이트(K₂S₂O₈), 레독스개시제(Redox initiator)을 포함하며, 일들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 유기층(230) 표면에 고정화하는 옐로우 색재(310Y), 시안 색재(310C) 및 마젠타 색재(310M)는 단층(single layer)으로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 옐로우, 시안 및 마젠타 색재들(310Y, 310C, 310M)을 혼합하여, 레드, 그린, 블루 색재들을 제조할 수 있다. 다른 예로, 상기 옐로우 색재(310Y), 시안 색재(310C) 및 마젠타 색재(310M)를 혼합하여 블랙을 구현할 수 있다.

상세하게 도시되지는 않지만 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 리소그라피 공정(lithography)을 이용하여 컬러 서브 픽셀(color sub-pixel)의 구현이 가능할 수 있다.

(표시 장치의 구동 방법)

도 3a 및 도 3b는 도 2의 표시 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3a를 참조하면, 표시 장치의 제1 전극(110) 및 제2 전극(210)으로 전압을 인가하지 않은 상태로 상기 액정층(300) 내 액정 분자가 제1 또는 제2 기판(100, 200)의 표면과 수직인 상태로 배향된다. 이에, 상기 액정층(300) 내에서 유기층(230)에 고정된 색재들(310)이 상기 제1 또는 제2 기판(100, 200)의 표면과 수직인 상태로 배향된다.

도 3b를 참조하면, 표시 장치의 제1 전극(110) 및 제2 전극(210)으로 전압을 인가하면 상기 액정층(300) 내 액정 분자가 제1 또는 제2 기판(100, 200)의 표면과 수평인 상태로 배향된다. 이에, 상기 액정층(300) 내 유기층(230)에 고정된 색재들(310)이 상기 액정 분자들의 배향 방향으로 색재(310)의 배향 방향을 변화시킨다.

상기와 같이 상기의 표시 장치는 유기층(230)에 고정화된 색재(310)의 배향 방향은 전기장에 의해 변화되는 액정 배향 방향을 이용하여, 색재(310)의 이색성을 제어하여 컬러 이미지를 구현할 수 있다. 따라서, 액정층(300) 내 액정 분자들의 구동으로 컬러 이미지 표현이 가능하여, 구동 전압을 낮출 수 있다. 또한, 색재(310)가 액정층(300) 내 분산된 형태의 일반적인 게스트-호스트 액정층(300)을 포함하는 표시 장치와는 달리 색재(310)가 유기층(230)에 고정되어 구동 특성에 대한 색재(310) 변화가 작고 열적으로 안정성이 우수하다. 또한, 컬러 필터 및 편광판이 필요하지 않아, 경제적이며 제조 효율이 우수하다.

일 예에 따르면, 상기 표시 장치가 TN(twisted nematic) 모드일 경우, 액정층에 전기장이 인가 시 액정 분자가 전기장 방향으로 배향하며, 상기 유기층에 고정화된 색재도 액정 방향을 따라 배열될 수 있다. 이 경우, 전기장이 인가되지 않은 경우 색재의 컬러를 나타내고 전기장이 인가되면 투명하다. 다른 예로, VA(vertical Alignment) 모드일 경우에는 TN 모드와 반대로 구동할 수 있다.

(표시 장치_제2 실시예 )

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 사시도이다.

도 4를 참조하면, 제1 기판(100)과, 제2 기판(200)과, 상기 제1 및 제2 기판(100, 200) 사이를 충진하며 색재(310)를 포함하는 액정층(300)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 표시 장치는 능동 매트릭스(active matrix) 구조의 표시 장치를 설명하기로 한다.

상기 제1 기판(100)의 일 면에 박막 트랜지스터(TFT), 게이트 라인(gate line, GL), 데이터 라인(date line, DL), 제1 전극(110) 및 제1 절연막(도시되지 않음)이 구비된다. 상기 제1 전극(110)은 상기 박막 트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상세하게 도시되지는 않으나 상기 제1 전극(110)에는, 하나의 화소 영역을 복수의 도메인들로 분할하도록 다수의 미세 슬릿들이 형성될 수 있다.

상기 제2 기판(200)의 일 면에는 제2 전극(210) 및 유기층(230)이 구비된다. 상기 제2 전극(210)은 공통 전극으로 판(plate) 형상을 가질 수 있다.

본 실시예의 제1 기판(100), 제2 기판(200), 색재(310) 및 액정층(300) 등의 다른 구성 요소들의 설명들은 도 1 및 도 2에서 설명된 구성 요소들의 설명과 실질적으로 동일하여 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

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: 제1 전극
120: 제1 절연막
200: 제2 기판
210: 제2 전극
220: 제2 절연막
230: 유기층
300: 액정층
310: 색재

Claims

제1 전극;
상기 제1 전극과 마주하며 이격된 제2 전극;
상기 제1 및 제2 전극 사이를 충진하는 액정층;
상기 제2 전극 및 액정층 사이에 배치된 유기층; 및
상기 액정층 내에 배치되고, 상기 유기층에 고정화된 색재를 포함하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 유기층은 HS-, CH₂=CH-, epoxy- 및 Cl-으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하되, 상기의 그룹은 상기 색재를 고정화하기 위한 반응성 그룹인 표시 장치.
제2항에 있어서,
상기 색재는 -H, CH₂=CH-, H2N-, epoxy-, HO-, CH₃, C₂H₅ 및 C₃이상의 알킬 사슬로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하되, 상기 그룹은 상기 유기층의 반응성 그룹과 반응하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 색재는 아로마틱 고리 또는 축합 고리를 포함하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 유기층은 하기의 화학식을 가지며,

R₁, R₂, R₃는 H, CH₃, C₂H₅, C₃H₇을 포함하고. R₄는 CH₂, C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈을 포함하고, Y는 O, CONH, COO, OCO를 포함하고, R₅는 C2 내지 C7개의 지방족 화합물 구조를 가지며, F는 HS-, CH₂=CH-, epoxy- 및 Cl-으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 색재는 옐로우(yellow) 색재, 시안(cyan) 색재 및 마젠타(magenta) 색재를 포함하는 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 색재는 상기 액정층 내 액정 분자의 배향에 따라 배향되는 표시 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전극들 사이에 전압 차가 발생하면,
상기 액정층 내 액정 분자가 상기 제1 전극의 표면에 수직하게 배향하고,
상기 유기층에 고정된 색재는 상기 액정 분자의 배향 방향과 실질적으로 동일한 방향으로 배향하여 컬러 이미지를 구현하는 표시 장치.