KR100915361B1 - 고분자 분산형 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 하부 기판에 외부에서 전기적인 접촉이 가능한 별도의 포인트 전극을 형성함으로써 크기 및 규약에 제약을 받지 않고 다양한 형태의 회로기판에 대응이 가능하며, 대량 생산에 적합한 구조를 갖는 고분자 분산형 액정표시장치를 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명은 하면에 대향 전극이 코팅 형성되는 상부 기판; 상면에 화소 전극이 코팅 형성되며, 하면에는 상면의 화소 전극과 전기적으로 연결되는 다수개의 포인트 전극이 일정 간격을 가지고 형성되는 하부 기판; 그리고, 상기 상부 기판 및 하부 기판 사이에 형성되는 고분자 분산형 액정층을 포함하여 이루어지는 고분자 분산형 액정표시장치를 제공한다.

Description

고분자 분산형 액정표시장치{Polymer Dispersed Liquid Crystal Display Device}

본 발명은 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC)을 이용하는 고분자 분산형 액정표시장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 하부 기판에 외부에서 전기적인 접촉이 가능한 별도의 포인트 전극을 형성함으로써 크기 및 규약에 제약을 받지 않고 다양한 형태의 회로기판에 대응이 가능하며, 대량 생산에 적합한 구조를 갖는 고분자 분산형 액정표시장치에 관한 것이다..

전기광학표시소자의 대표가 된 분자 액정을 이용한 표시장치는 전장에 의한 액정 분자의 재배열에 따른 광학적 변화를 이용하고 있고 저전력소비, 저전압구동인 동시에 소형, 박형, 경량인 것이 특징이다. 그러나 표시를 위해 2장의 편광판을 필요로 하기 때문에 어두운 시야각 특성을 가지는 문제가 있다.

최근에는 이러한 문제점들을 어느 정도 해소하기 위한 방안으로서, 다공성 필름에 저분자 액정을 함침시킨 고분자 분산형 액정(PDLC)표시장치의 개발이 이루어지고 있다. 상기 PDLC는 폴리머 매트릭스(polymer matrix) 또는 가교된 폴리머 매트릭스에 유전율 이방성이 양인 네마틱(nematic) 액정을 함침 시킨 것을 유리 기판 사이에 넣어 박막 구조를 취하고 있다. 이와 같은 구조를 하면 무 전계에서는 저분자 액정이 폴리머 매트릭스의 외벽에 무질서하게 배향되어 있으므로 광 산란을 일으켜 불투명하게 되지만, 전압을 인가하면 전장 방향을 따라 액정이 배열되어 광을 투과시킬 수 있어 투명상태로 된다. 따라서 트위스트 네마틱(Twisted Nematic; TN) 방식의 LCD에서 사용되는 배향막과 편광판이 필요 없어 공정이 간단해지고 투과광의 세기가 증가되는 이점뿐 아니라 시야각이 개선되는 이점이 있다.

그러나 상기 고분자 분산형 액정표시장치는 유리 기판 2매 사이에 고분자 분산형 액정을 주입하여 제작하는 방식을 사용하기 때문에 유리 기판이 아닌 다양한 기판을 사용하는 디스플레이 표시 장치로의 적용에 있어서 제약이 있다.

그리고 디스플레이 표시 장치 각각에 대하여 정해진 회로 설계에 맞는 전극이 형성된 기판을 사용해야 하며, 각각의 장치에 대해서 일일이 고분자 분산 액정 혼합물을 주입하는 공정을 거쳐야 하므로 제조 공정이 복잡하게 되어 다면취 공정 대응이 불가능하게 되어 대량 생산에 불리한 점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 과제는 하부 기판에 외부에서 전기적인 접촉이 가능한 별도의 포인트 전극을 형성함으로써 크기 및 규약에 제약을 받지 않고 다양한 형태의 회로기판에 대응이 가능하며, 대량 생산에 적합한 구조를 갖는 고분자 분산형 액정표시장치를 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명은 하면에 대향 전극이 코팅 형성되는 상부 기판; 상면에 화소 전극이 코팅 형성되며, 하면에는 상면의 화소 전극과 전기적으로 연결되는 다수개의 포인트 전극이 일정 간격을 가지고 형성되는 하부 기판; 그리고, 상기 상부 기판 및 하부 기판 사이에 형성되는 고분자 분산형 액정층을 포함하여 이루어지는 고분자 분산형 액정표시장치를 제공한다.

상기 하부 기판은 유연성 고분자 필름인 폴리이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리스타이렌 중 하나로 재질로 이루어지며, 두께는 50~1000㎛이다.

그리고, 상기 하부 기판에는 다수개의 관통홀이 형성되며, 상기 포인트 전극은 관통홀에 화소 전극의 형성을 위한 투명 전극 재료가 채워짐으로써 형성된다.

여기서, 상기 관통홀의 지름은 5~30㎛이며, 50~1000㎛ 사이의 간격을 가지고 규칙적으로 형성되며, 상기 하부 기판의 화소 전극은 투명 전극재료인 Indiym Tin Oxide(ITO), Indium Zinc Oxide(IZO) 중 하나가 막두께 10~100㎚로 코팅되어 형성된다.

또한, 상기 고분자 분산형 액정층은 2이상의 작용기를 가지는 다관능성 희석제, 가교제 및 광개시제를 포함하여 이루어진다.

한편, 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정표시장치는 상기 하부 기판의 포인트 전극과 전기적으로 연결되는 구동회로기판을 더 포함하여 이루어지지며, 상기 구동회로기판에는 하부 기판의 포인트 전극과 전기적으로 연결되는 구동회로전극이 형성된다.

본 발명에 따른 고분자 분산형 액정표시장치는 하부 기판에 외부에서 전기적인 접촉이 가능한 포인트 전극을 일정 간격으로 다수개 형성함으로써 구동회로기판의 크기 및 규격에 제약을 받지 않고 다양한 형태의 디바이스(Device)에 적용이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정표시장치는 유리 기판용 고분자 분산형 액정 표시 소자뿐 아니라 유연성을 갖는 다양한 고분자 분산형 표시 소자로 응용이 가능하며 포인트 전극의 형성에 의해 적용될 구동회로기판의 크기나 형태에 제약을 받지 않기 때문에 대량 생산이 가능해진다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정표시장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 하부 기판의 상면을 나타내는 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 하부 기판의 하면을 나타내는 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 하부 기판에 형성된 관통홀을 나타내는 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 상부 기판 11 : 대향 전극

20 : 하부 기판 21 : 화소 전극 22 : 포인트 전극

30 : 고분자 분산형 액정층 40 : 구동회로기판 41 : 구동회로전극

이하, 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정표시장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 하부 기판의 상면을 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 하부 기판의 하면을 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자 분산형 액정표시장치는 크게 상부 기판(10)과 하부 기판(20), 그리고 상기 상부 기판(10) 및 하부 기판(20) 사이에 형성되는 고분자 분산형 액정층(30)으로 이루어진다.

상기 상부 기판(10)의 하면에는 패턴 전체에 공통된 투명 전극인 대향 전극(common electrode)(11)이 형성되며, 상기 대향 전극(11)은 투명 전극 재료인 Indiym Tin Oxide(ITO), Indium Zinc Oxide(IZO) 등이 막두께 10~100㎚로 코팅되어 형성된다.

이러한 상부 기판(10)은 유연성 고분자 필름인 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르설폰(PES: Polyethersulfone), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalte), 폴리스타이렌(PS: Polystyrene) 등의 재질로 제작되며, 50~1000㎛의 두께를 가진다.

상기 하부 기판(20)의 상면에는 투명 전극인 화소 전극(21)이 코팅 형성되며, 하면에는 다수개의 포인트 전극(22)이 형성된다.(도 1 및 도 3참조) 여기서, 상기 화소 전극(21)은 상술한 대향 전극(11)과 같이 투명 전극 재료인 Indiym Tin Oxide(ITO), Indium Zinc Oxide(IZO) 등이 하부 기판(20)의 상면에 막두께 10~100㎚로 코팅되어 형성된다.

또한, 상기 하부 기판(20)은 상부 기판(10)과 같이 유연성 고분자 필름인 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르설폰(PES: Polyethersulfone), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalte), 폴리스타이렌(PS: Polystyrene) 등의 재질로 제작되며, 두께는 50~1000㎛이다.

도 4는 본 발명에 따른 하부 기판에 형성된 관통홀을 나타내는 사시도이다.

상기 포인트 전극(22)은 하부 기판(20)의 상면에 형성되는 화소 전극(21)과 전기적으로 연결된다. 이러한 포인트 전극(22)은 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 기판(20)에 일정 간격을 가지고 형성된 다수개의 관통홀(23)에 투명 전극 재료인 Indiym Tin Oxide(ITO), Indium Zinc Oxide(IZO) 등이 채워짐으로써 형성된다. 상기 관통홀(23)은 5~30㎛의 지름으로 50~1000㎛ 사이의 간격을 가지고 규칙적으로 형성되며, 이에 따라 포인트 전극(22) 역시 5~30㎛의 지름으로 50~1000㎛ 간격을 가지고 형성된다.

상기 포인트 전극(22)은 별도의 공정을 통해 형성될 수도 있지만, 화소 전극(21)의 형성을 위한 투명 전극 재료의 코팅 과정에서 함께 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 화소 전극(21)의 형성을 위해 하부 기판(20)에 투명 전극 재료가 코팅되면 상기 관통홀(23)에도 자연히 투명 전극 재료가 채워지게 되고, 이에 따라 상기 포인트 전극(22)은 화소 전극(21)과 연결된 상태로 하부 기판(20)의 하면에 일정 간격을 가지고 형성되게 된다.

한편, 상기 하부 기판(20)의 포인트 전극(22)은 구동회로기판(40)과 전기적으로 연결된다.(도 1참조) 이를 위해 상기 구동회로기판(40)에는 포인트 전극(22)과의 전기적 연결을 위한 구동회로전극(41)이 형성되며, 상기 포인트 전극(22)과 구동회로기판(40)의 구동회로전극(41)이 전기적으로 접촉되면 회로구동이 가능해진다.

상기 구동회로기판(40)은 유리 또는 유연한 고분자인 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르설폰(PES: Polyethersulfone), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalte), 폴리스타이렌(PS: Polystyrene) 등의 재질로제작되며, 디스플레이 장치의 구동 회로 설계에 따라 형성된 금, 구리, 알루미늄, 등의 금속 또는 전도성 고분 재료를 기반으로 한 회로 패턴을 구비한다.

이와 같이, 상기 하부 기판(20)에 다수개의 포인트 전극(22)을 형성하게 되면 구동회로기판(40)에 형성된 구동회로전극(41)과 포인트 전극(22)을 전기적으로 연결하는 간단한 작업을 통해 회로구동이 가능해진다. 특히, 상기 포인트 전극(22)의 간격을 매우 세밀하게 형성하면, 구동회로기판(40)의 규격 및 크기가 변화하더라도 포인트 전극(22)과 구동회로전극(41)의 연결이 가능해진다.

즉, 구동회로기판(40)의 규격 및 크기가 변화하면 구동회로전극(41)의 간격 역시 변화하게 되고, 이에 따라 종래에는 구동회로기판(40)의 규격 및 크기에 따라 정해진 회로설계에 맞는 전극을 기판에 형성하여야 했지만, 본 발명과 같이 상기 포인트 전극(22)을 매우 세밀한 간격으로 다수개 형성하면, 구동회로기판(40)의 규격 및 크기가 변화하더라도 대응할 수 있어 종래와 같이 정해진 회로설계에 맞는 전극을 기판에 형성할 필요가 없이 다양한 구동회로기판(40)에 적용가능한 기판을 제작할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 포인트 전극(22)의 형성에 의해 다양한 구동회로기판(40)에 대응할 수 있기 때문에 포인트 전극(22)이 형성된 대면적의 기판을 생산한 후 각 구동회로기판(40)에 적합한 크기 및 규격에 따라 기판을 절단하여 사용할 수 있어 기판의 대량 생산이 가능해진다.

그리고, 상기 고분자 분산형 액정층(30)(도 1참조)은 고분자 재료안에 Nematic 액정의 소립자를 균일하게 분산시켜 만드는 고분자 분산형 액정이 채워져 형성되며, 이러한 고분자 분산형 액정층(30)은 2이상의 작용기를 가지는 다관능성 희석제, 가교제 및 광개시제 등의 조성물을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 희석제는 고분자 분산형 액정의 지지체인 고분자가 형성되기 전의 단분자를, 상기 가교제는 희석제가 고분자로 형성되는 공정 중의 사슬모양고분자의 사슬 사이에서 다리역할을 하는 물질로 기계적 강도와 화학적 안정성을 부여하는 물질을, 그리고 상기 광개시제는 UV 조사에 의해 활성 라디칼을 형성하면서 중합 반응을 일으키는 물질을 의미한다.

상기 희석제는 0.1중량%~99.8중량%의 함량, 광개시제는 0.1중량%~99.8중량%의 함량, 그리고 가교제는 0.1중량%~99.8중량%의 함량으로 배합된다. 이때 각 조성물의 함량이 일정 비율로 배합이 되지 아니하면 고분자 분산형 액정 지지체의 특성 저하로 구동 전압이 높아지고 응답 속도가 느려져 디스플레이로의 구현이 어렵다.

Claims (9)

1. 하면에 대향 전극이 코팅 형성되는 상부 기판;

   상면에 화소 전극이 코팅 형성되는 하부기판;

   상기 하부기판의 하면에 일정 간격을 가지고 형성되며, 상기 화소 전극과 전기적으로 연결되는 다수개의 포인트 전극; 그리고,

   상기 상부 기판 및 하부 기판 사이에 형성되는 고분자 분산형 액정층을 포함하여 이루어지는 고분자 분산형 액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하부 기판은 유연성 고분자 필름인 폴리이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리스타이렌 중 하나로 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 하부 기판의 두께는 50~1000㎛인 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 하부 기판에는 다수개의 관통홀이 형성되며,

   상기 포인트 전극은 관통홀에 화소 전극의 형성을 위한 투명 전극 재료가 채워짐으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 관통홀의 지름은 5~30㎛이며, 50~1000㎛ 사이의 간격을 가지고 규칙적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 하부 기판의 화소 전극은 투명 전극재료인 Indiym Tin Oxide(ITO), Indium Zinc Oxide(IZO) 중 하나가 막두께 10~100㎚로 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 고분자 분산형 액정층은 2이상의 작용기를 가지는 다관능성 희석제, 가교제 및 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 하부 기판의 포인트 전극과 전기적으로 연결되는 구동회로기판을 더 포함하여 이루어지는 고분자 분산형 액정표시장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 구동회로기판에는 하부 기판의 포인트 전극과 전기적으로 연결되는 구동회로전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시장치.