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KR102362436B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR102362436B1
KR102362436B1 KR1020150133509A KR20150133509A KR102362436B1 KR 102362436 B1 KR102362436 B1 KR 102362436B1 KR 1020150133509 A KR1020150133509 A KR 1020150133509A KR 20150133509 A KR20150133509 A KR 20150133509A KR 102362436 B1 KR102362436 B1 KR 102362436B1
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KR
South Korea
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liquid crystal
field generating
substrate
electric field
generating electrode
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KR1020150133509A
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김훈
김기범
신기철
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삼성디스플레이 주식회사
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Publication date
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Abstract

액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는 제1기판, 상기 제1기판과 대향하는 제2기판, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치하는 액정 캡슐층, 상기 제2기판을 향하는 상기 제1기판의 일면 상에 위치하는 제1전기장 생성전극, 상기 제1기판을 향하는 상기 제2기판의 일면 상에 위치하는 제2전기장 생성전극, 상기 제1전기장 생성전극과 상기 액정캡슐층 사이 또는 상기 제2전기장 생성전극과 상기 액정캡슐층 사이에 위치하는 제1절연층을 포함하고, 상기 액정 캡슐층은, 전도성 버퍼층 및 상기 전도성 버퍼층 내에 분산된 복수의 액정 캡슐을 포함할 수 있다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.
표시 장치 중 액정 표시 장치는 가장 널리 사용되는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등의 전기장 생성 전극을 가지고 있으며, 간극(間隙)을 두고 있는 두개의 기판과 양 기판 사이의 간극에 채워진 액정층을 포함한다. 이러한 액정 표시 장치에서는 두개의 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 형성함으로써 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 조절하여 영상을 표시한다.
한편, 액정층을 복수개의 액정 캡슐로 구현한 액정 표시 장치는, 액정 표시 장치가 휘거나 액정 표시 장치의 표면에 압력이 가해질 때 발생하는 화면 왜곡 현상을 최소화할 수 있는 이점이 존재하나, 구동전압이 높은 단점이 존재한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구동전압을 낮출 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1기판, 상기 제1기판과 대향하는 제2기판, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치하는 액정 캡슐층, 상기 제2기판을 향하는 상기 제1기판의 일면 상에 위치하는 제1전기장 생성전극, 상기 제1기판을 향하는 상기 제2기판의 일면 상에 위치하는 제2전기장 생성전극, 상기 제1전기장 생성전극과 상기 액정캡슐층 사이 또는 상기 제2전기장 생성전극과 상기 액정캡슐층 사이에 위치하는 제1절연층을 포함하고, 상기 액정 캡슐층은, 전도성 버퍼층 및 상기 전도성 버퍼층 내에 분산된 복수의 액정 캡슐을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 전도성 버퍼층은, 전해질 용액을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 전도성 버퍼층은, 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 캡슐은, 액정 분자 및 상기 액정 분자를 수용하는 고분자층을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 캡슐의 직경은, 10nm 내지 380nm일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제1절연층은, 상기 제2전기장 생성전극과 상기 액정캡슐층 사이에 위치하고, 상기 제1전기장 생성전극과 상기 액정캡슐층 사이에 위치하는 제2절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제1전기장 생성전극 및 상기 제2전기장 생성전극 중 적어도 어느 하나에는 슬릿이 형성될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1기판, 상기 제1기판과 대향하는 제2기판, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치하는 액정 캡슐층, 상기 제2기판을 향하는 상기 제1기판의 일면 상에 위치하는 제1전기장 생성전극, 상기 제1기판의 일면 상에 위치하고 상기 제1전기장 생성전극과 이격 배치된 제2전기장 생성전극, 상기 제1전기장 생성전극 및 상기 제2전기장 생성전극을 커버하는 절연층을 포함하고, 상기 액정 캡슐층은, 전도성 버퍼층 및 상기 전도성 버퍼층 내에 분산된 복수의 액정 캡슐을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 전도성 버퍼층은, 전해질 용액을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 전도성 버퍼층은, 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 캡슐은, 액정 분자 및 상기 액정 분자를 수용하는 고분자층을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 캡슐의 직경은, 10nm 내지 380nm일 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1기판, 상기 제1기판과 대향하는 제2기판, 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치하는 액정 캡슐층, 상기 제2기판을 향하는 상기 제1기판의 일면 상부에 위치하는 절연층, 상기 절연층 상에 위치하는 제1전기장 생성전극, 상기 제1기판과 상기 절연층 사이에 위치하는 제2전기장 생성전극을 포함하고, 상기 액정 캡슐층은, 전도성 버퍼층 및 상기 전도성 버퍼층 내에 분산된 복수의 액정 캡슐을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 전도성 버퍼층은, 전해질 용액을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 전도성 버퍼층은, 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 캡슐은, 액정 분자 및 상기 액정 분자를 수용하는 고분자층을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 액정 캡슐의 직경은, 10nm 내지 380nm일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 제1전기장 생성전극에는 슬릿이 형성될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 구동전압을 낮출 수 있고 응답속도가 향상된 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 한 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액정 표시 장치의 구동 동작을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 액정 표시 장치의 구동 동작을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 액정 표시 장치의 구동 동작을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치를 플렉시블 액정 표시 장치로 구현한 예시를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 전압과 휘도를 도시한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(on)", "상(on)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
명세서 전체를 통하여 동일하거나 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)는, 제1기판(110), 제2기판(210), 제1전기장 생성전극(130), 제2 전기장 생성전극(230), 제1절연층(250) 및 액정 캡슐층(300)을 포함할 수 있다. 그리고 그리고 이외 제1기판(110)과 제2기판(210)의 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(도시하지 않음)를 더 포함할 수도 있다.
제1기판(110)은 제1절연기판을 포함할 수 있다. 예시적으로 상기 제1절연기판은 유리 기판, 석영 기판, 투명 수지 기판 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제1절연기판은 고내열성을 갖는 고분자 또는 플라스틱을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서 상기 제1절연기판은 가요성을 가질 수도 있다. 즉, 상기 제1절연기판은 롤링(rolling), 폴딩(folding), 벤딩(bending) 등으로 형태 변형이 가능한 기판일 수 있다.
제1기판(110)에는 화상을 표시하는 다수의 화소(pixel) 영역들(도시되지 않음)이 마련될 수 있다. 제1기판(110)의 화소 영역들에는 영상을 표시하기 위하여 게이트 라인들, 데이터 라인들 등의 배선들과 박막 트랜지스터(TFT)와 같은 스위칭 소자들이 배치될 수 있다.
제2기판(210)을 바라보는 제1기판(110)의 일면에는 제1전기장 생성전극(130)이 위치할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1전기장 생성전극은 제1기판(110)의 화소 영역 내에 배치되어 데이터 라인 등의 배선으로부터 제공되는 데이터 신호를 수용하는 화소 전극(pixel electrode)일 수 있다. 제1 전기장 생성전극(130)은 광을 투과시키는 투명 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제1전기장 생성전극(130)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 아연 산화물(zinc oxide), 주석 산화물(tin oxide), 불소가 도핑된 주석 산화물(FTO) 등의 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서 제1전기장 생성전극(130에는 슬릿(132)이 형성될 수 있으며, 슬릿(132)은 복수개 형성될 수 있다.
제2기판(210)은 제1기판(110)의 경우와 유사하게, 유리, 투명한 폴리머 등으로 이루어진 제2절연기판을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서 상기 제2절연기판은 가요성을 가질 수도 있다. 즉, 상기 제2절연기판은 롤링(rolling), 폴딩(folding), 벤딩(bending) 등으로 형태 변형이 가능한 기판일 수 있다.
몇몇 실시예에서 제2기판(210)에는 컬러 필터들(도시되지 않음)이 배치될 수 있다. 이러한 컬러 필터들은 적색광을 구현하기 위한 적색 컬러 필터, 녹색광을 구현하기 위한 녹색 컬러 필터, 청색광을 구현하기 위한 청색 컬러 필터 등을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예에서 상기 컬러 필터들은 제1기판(110)에 배치될 수도 있다.
제1기판(110)을 바라보는 제2기판(210)의 일면에는 제2전기장 생성전극(230)이 위치할 수 있다. 제2전기장 생성전극(230)은 광을 투과시킬 수 있는 투명한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제2전기장 생성전극(230)은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 아연 산화물(zinc oxide), 주석 산화물(tin oxide), 불소가 도핑된 주석 산화물(FTO) 등의 투명 도전성 물질을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 혼합되어 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 있어서, 제2전기장 생성전극(230)은 복수의 화소 영역들에 공통적으로 적용되는 공통 전극(common electrode)일 수 있다.
몇몇 실시예에서 제2전기장 생성전극(230)은 제2기판(210)의 일면에 통판 형태로 형성될 수 있으며, 별도의 슬릿이 형성되지 않을 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예에서 제2전기장 생성전극(230)에는 슬릿이 형성될 수도 있다.
액정 캡슐층(300)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에는 제1절연층(250)이 위치할 수 있다. 후술할 바와 같이, 액정 캡슐층(300)은 전도성 버퍼층(310)을 포함할 수 있으며, 전도성 버퍼층(310)에 의해 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230)은 전기적으로 연결될 수 있다. 제1절연층(250)은 액정 캡슐층(300)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 위치하여 액정 캡슐층(300)과 제2전기장 생성전극(230)을 절연시킬 수 있으며, 이에 따라 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230)이 전기적으로 연결되는 것을 방지할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제1절연층(250)은 제2전기장 생성전극(230)의 전면을 덮을 수 있다. 제1절연층(250)은 유기 절연물질 또는 무기 절연물질로 형성될 수 있다. 한편, 다른 실시예에서 제1절연층(250)은 액정 캡슐층(300)과 제1전기장 생성전극(130) 사이에 위치할 수도 있으며, 이러한 경우 제1절연층(250)은 제1전기장 생성전극(130)의 전면을 덮을 수도 있다.
액정 캡슐층(300)은 제1기판(110)과 제2기판(210) 사이에 위치할 수 있다. 보다 구체적으로 액정 캡슐층(300)은 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 위치할 수 있으며, 제2전기장 생성전극(230) 전면에 제1절연층(250)이 위치하는 경우, 액정 캡슐층(300)은 제1전기장 생성전극(130)과 제1절연층(250) 사이에 위치할 수 있다.
액정 캡슐층(300)은 전도성 버퍼층(310) 및 전도성 버퍼층(310) 내에 분산된 복수의 액정 캡슐(330)을 포함할 수 있다.
전도성 버퍼층(310)은 투명 또는 반투명 재질로 이루어질 수 있으며, 전도성을 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서 전도성 버퍼층(310)은 유동성을 갖는 전해질 용액을 포함할 수 있다. 상기 전해질 용액이란, 용매 내에 전해질이 용해되고, 상기 전해질이 양이온과 음이온으로 이온화 되어있는 용액을 의미한다. 예시적으로 상기 전해질 용액은 물과 같은 용매에 염화나트륨, 황산, 염산, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 질산나트륨 등과 같은 전해질이 용해된 용액일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에 전도성 버퍼층(310)을 이루는 전해질 용액의 용매 및 전해질은 다양하게 변경될 수도 있다.
또는 다른 몇몇 실시예에서 전도성 버퍼층(310)은 전도성 고분자(conductive polymer)로 이루어질 수도 있다. 예시적으로 상기 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline), PEDOT(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride) 중 어느 하나 중 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
액정 캡슐(330)은 고분자층(331) 및 고분자층(331) 내에 위치하는 액정 분자들(333)을 포함할 수 있다. 액정 캡슐(330)은 전도성 버퍼층(310) 내에서 각기 임의의 방향으로 무질서하게 배열되거나 일정한 방향으로 정렬되어 배열될 수 있다.
고분자층(331)은 내부에 액정 캡슐(330)을 수용하기 위한 공간을 구비할 수 있다. 고분자층(331)은 투명 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 예시적으로, 상기 투명 고분자 수지는 폴리스타이렌(Poly Styrene), 폴레에틸렌(Poly Ethylene), 폴리우레탄(Poly Urethane), 폴리염화비닐(Poly chloride Vinyl), 폴리메틸메타아크릴레이트(Poly Methyl Methane Acrylate), 폴리카보네이트 에폭시수지(Poly Carbonate Epoxy Resin), 폴리비닐아크릴레이트(Poly Vinyl Acrylate) 중 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
고분자층(331) 내에 위치하는 액정 분자들(333)은 액정 캡슐층(330)에 전계가 인가되지 않을 경우, 방사형(radial), 양극형(bipolar), 고리형(toroidal), 동축형(coaxial) 등의 다양한 형태로 배열되거나 임의의 방향으로 무질서하게 배열될 수 있다. 예시적으로 액정 분자들(333) 각각은 고분자층(331) 내에 불규칙하게 배열된 네마틱(nelatic) 액정분자일 수 있다.
몇몇 실시예에서 액정 분자들(333)은 양의 유전율 이방성을 가질 수 있다. 또는 다른 실시예에서 액정 분자들(333)은 음의 유전율 이방성을 가질 수도 있다. 이하에서는 액정 분자들(333)이 양의 유전율 이방성을 갖는 경우를 예시로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서 액정 캡슐(330)은 각기 광의 투과를 위하여 가시광선(visible rays)의 파장 범위보다 작은 사이즈를 가질 수 있다. 액정 캡슐(330)은 액정 분자들(154)의 직경보다는 크고 가시광선의 최단 파장보다는 작은 사이즈를 가질 수 있다. 통상적으로 가시광선의 파장이 약 380nm 내지 약 770nm 정도의 범위를 가지기 때문에, 액정 캡슐(330)은, 예를 들면, 약 10nm 내지 약 380nm의 직경을 가질 수 있다.
액정 캡슐(330)의 직경이 약 10nm 이하인 경우에는 액정 캡슐(330) 내에 수용되는 액정 분자들(333)의 양이 상대적으로 적기 때문에, 제1전기장 생성전극(130) 및 제2전기장 생성전극(230)에 인가되는 전압에 의해 생성되는 전계 방향을 따라 액정 분자들(333)이 원활하게 배향되지 않을 수도 있다. 한편, 액정 캡슐(330)의 직경이 약 380nm을 초과하는 경우, 약 380nm 내지 약 770nm의 파장을 갖는 가시광선이 액정 캡슐(330)의 경계에서 산란을 일으키게 되므로, 이와 같은 광의 산란 방지를 위해 추가적인 광추출 개선을 위한 물질이 요구될 수 있다. 이에 비하여, 액정 캡슐(330)의 직경이 각기 약 10nm 내지 약 380nm 정도인 경우에는, 가시광선의 파장이 액정 캡슐(330)의 직경보다 크기 때문에, 가시광선이 액정 캡슐(330)의 경계에서 산란을 일으키지 않고 액정 캡슐(330)을 통과할 수 있다. 이에 따라, 액정 캡슐층(300) 내의 액정 분자들(333)이 배향되지 않아도 가시광선이 액정 캡슐층(300)을 투과할 수 있다. 따라서, 액정 분자들(333)의 초기 배향 상태를 조절하기 위한 별도의 배향막이 요구되지 않는다. 이에 따라 액정 표시 장치(1)의 구성이 단순해지며, 추가적인 배향막 형성을 위한 러빙(rubbing) 등의 공정이 불필요해지므로 액정 표시 장치(1)의 제조 공정도 보다 간략화될 수 있다.
상술한 액정 캡슐층(300)은 광학적 등방성(optical isotropic) 특성을 갖는다. 즉, 액정 캡슐층(300)은 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 전압이 인가되지 않는 경우, 3차원 또는 2차원에 있어서 광학적으로 등방성을 갖게 되며, 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 전계가 형성되는 경우, 그 방향으로만 복굴절이 생기는 성질을 갖는다. 따라서, 전압 인가시에는 광학적으로 일축성을 나타내게 되어, 투과율에 시야각 의존성이 생긴다. 즉, 액정 캡슐층(300)은 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230)사이에 형성되는 전계의 온/오프(on/off)에 따라 투과량이 변화할 수 있다. 아울러, 전계 인가시 액정 캡슐층(330)의 액정 분자(333)는 다이나믹하게 회전할 수 있으며, 이에 따라 액정 표시 장치(1)의 응답시간이 빨라지는 이점이 구현된다.
도 2는 도 1에 도시된 액정 표시 장치의 구동 동작을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같이 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 전압이 인가되지 않는 경우, 액정 캡슐층(300) 내의 액정 분자들(333)은 임의의 방향으로 불규칙하게 배열되어 있다. 따라서, 액정 캡슐층(300)은 광학적으로 등방성 성질을 가질 수 있으며, 이에 따라 백라이트 유닛(도면 미도시) 등에서 제공된 광은 액정 캡슐층(300)을 통과하지 못하고 차단된다. 따라서 액정 표시 장치(1)는 블랙(black) 모드를 구현하게 된다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 전압이 인가되는 경우, 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에는 전계(E)가 형성될 수 있으며, 예시적으로 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)에서 형성되는 전계(E)는 수직전계일 수 있다. 그리고 형성되는 전계(E)의 크기에 따라 액정 분자들(333)의 배향이 변경되어 액정 캡슐층(300)을 통과하는 광이 굴절되거나 산란된다. 제1기판(110) 또는 제2 기판(210)을 투과하는 광의 편광 방향은 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 인가되는 전압에 따라 달라지므로 액정 표시 장치(1)는 그레이(gray) 모드 또는 화이트(white) 모드를 구현할 수 있다.
한편, 액정 캡슐층(300)은, 액정 캡슐들(330)을 둘러싸고 있는 전도성 버퍼층(310)이 전도성을 갖는다. 따라서, 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 전계(E)가 형성되는 경우, 전도성 버퍼층(310)내에서도 분극이 발생된다. 그리고 액정 캡슐(330) 주변에는 전도성 버퍼층(310)에 분극이 발생됨에 따른 전계가 더 형성될 수 있으며, 이에 따라 액정 캡슐(330)의 액정 분자들(333)이 더욱 빠르게 거동할 수 있는 이점, 액정 표시 장치(1)의 응답속도가 더욱 향상될 수 있는 이점이 구현된다.
또한, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)는 액정 캡슐들(330)을 전도성 버퍼층(310)으로 둘러싸는 바, 액정 캡슐(330)을 비전도성을 갖는 물질로 둘러싸는 경우에 비해, 액정 표시 장치(1)의 구동전압을 낮출 수 있는 이점을 갖는다. 예컨대, 액정 캡슐층(300)이 비전도성을 갖는 버퍼층 및 액정 캡슐들(330)로 구현되는 경우, 액정 분자들(333)의 주변에는 비전도성 물질들이 위치하게 된다. 이에 따라 액정 분자들(333)이 원활하게 배향되기 위해서는 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 인가되는 전압의 크기가 상대적으로 증가하게 된다. 반면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(1)는 액정 캡슐들(330)을 전도성 버퍼층(310)으로 둘러싸는 바, 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 인가되는 전압의 크기가 상대적으로 작더라도 액정 분자들(333)을 원활하게 배향할 수 있다.
한편, 예시적인 실시예에서 제1전기장 생성전극(130)에는 슬릿(132)이 형성될 수 있는 바, 슬릿(132) 주변에서는 전계(E)가 왜곡될 수 있다. 그리고, 왜곡된 전계(E) 방향에 따라 액정 분자들(333)의 배향 방향이 국부적으로 달라지는 멀티 도메인이 형성될 수 있다. 이와 같은 멀티 도메인 형성으로 인하여 액정 표시 장치(1)의 시야각이 향상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(2)는 제2절연층(150)을 더 포함하는 점에서 도 1 및 도 2의 설명에서 상술한 액정 표시 장치(도 1 및 도 2의 1)와 차이점이 존재하며, 이외의 구성들은 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서 중복되는 설명은 생략하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
제2절연층(150)은 제1전기장 생성전극(130)과 액정 캡슐층(300) 사이에 위치할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제2절연층(150)은 제1전기장 생성전극(130)의 전면을 덮을 수 있다. 제2절연층(150)은 액정 캡슐층(300)과 제1전기장 생성전극(130) 사이에 위치하여 액정 캡슐층(300)과 제1전기장 생성전극(130)을 절연시킬 수 있다.
제2절연층(150)은 유기 절연물질 또는 무기 절연물질로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(3)는 제1전기장 생성전극(130) 및 제2전기장 생성전극(230)이 모두 제1기판(110)의 일면 상에 위치하는 점에서 도 1 및 도 2의 설명에서 상술한 액정 표시 장치(도 1 및 도 2의 1)와 가장 큰 차이점이 존재하며, 이외의 구성들은 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서 중복되는 설명은 생략하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치(3)는, 제2기판(210)을 바라보는 제1기판(110)의 일면 상에 제1전기장 생성전극(130) 및 제1전기장 생성전극(130)과 이격 배치된 제2전기장 생성전극(230)이 위치할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(3)는 횡전계를 인가하여 액정을 응답시켜 계조 표시를 하는 전극 구조를 가질 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230)은, 도 3에 도시된 바와 같이 동일층 상에 위치할 수 있다. 즉, 액정 표시 장치(3)는 IPS(In-Plane Switching) 모드로 구성될 수 있다.
제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 상에는 절연층(160)이 위치할 수 있다. 절연층(160)은 유기 절연물질 또는 무기 절연물질로 이루어질 수 있다.
절연층(160)은 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230)을 모두 덮을 수 있다. 절연층(160)은 액정 캡슐층(300)과 제1전기장 생성전극(130) 사이 및 액정 캡슐층(300)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 위치하여 액정 캡슐층(300)과 제1전기장 생성전극(130) 및 액정 캡슐층(300)과 제2전기장 생성전극(230)을 절연시킬 수 있으며, 이에 따라 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230)이 전기적으로 연결되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 액정 표시 장치의 구동 동작을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 바와 같이 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 전압이 인가되지 않는 경우, 액정 캡슐층(300) 내의 액정 분자들(333)은 임의의 방향으로 불규칙하게 배열되어 있다. 따라서, 액정 캡슐층(300)은 광학적으로 등방성 성질을 가질 수 있으며, 백라이트 유닛(도면 미도시) 등에서 출사된 광은 액정 캡슐층(300)을 투과하지 못하고 차단되어 액정 표시 장치(3)는 블랙(black)을 표시할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 전압이 인가되는 경우, 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에는 전계(E)가 형성될 수 있으며, 예시적으로 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(3)에서 형성되는 전계(E)는 횡전계일 수 있다. 그리고 생성된 전계(E)의 방향을 따라 액정 분자들(333)이 배향되어 액정 표시 장치(3)는 그레이 또는 화이트를 표시할 수 있다.
아울러, 전계(E)가 생성됨에 따라 전도성 버퍼층(310)에는 분극이 발생될 수 있으며, 이에 따라 액정 표시 장치(3)의 응답속도가 더욱 향상될 수 있는 이점, 액정 표시 장치(3)의 구동 전압을 감소시킬 수 있는 이점이 구현됨은 도 2의 설명에서 상술한 바와 같다.
도 6은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(4)는 제1전기장 생성전극(130) 및 제2전기장 생성전극(230)이 모두 제1기판(110)의 일면 상에 위치하는 점에서 도 1 및 도 2의 설명에서 상술한 액정 표시 장치(도 1 및 도 2의 1)와 가장 큰 차이점이 존재하며, 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230)이 서로 다른 층에 위치하는 점에서 도 4 및 도 5의 설명에서 상술한 액정 표시 장치(도 4 및 도 5의 3)와 가장 큰 차이점이 존재한다. 이외의 구성들은 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서 중복되는 설명은 생략하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다.
본 실시예에 따른 액정 표시 장치(3)는, 제2기판(210)을 바라보는 제1기판(110)의 일면 상에 제2전기장 생성전극(230)이 위치하고, 제2전기장 생성전극(230) 상에 절연층(120)이 위치하고, 절연층(120) 상에 제1전기장 생성전극(130)이 위치할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(3)는 횡전계를 인가하여 액정을 응답시켜 계조 표시를 하는 전극 구조를 가질 수 있다. 그리고 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230)이 서로 다른 층에 배치된 FFS(Fringe-Field Switching) 모드로 구성될 수 있다.
몇몇 실시예에서 제2전기장 생성전극(230)은 제1기판(110) 상에 별도의 슬릿이 형성되지 않은 통판 형태로 형성될 수 있으며, 제1전기장 생성전극(130)에는 슬릿(132)이 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
절연층(120)은 제2전기장 생성전극(230) 전면에 위치할 수 있으며, 제2전기장 생성전극(230)과 제1전기장 생성전극(130)을 상호 절연시킬 수 있다. 절연층(120)은 유기 절연물질 또는 무기 절연물질로 이루어질 수 있다.
몇몇 실시예에서 제1전기장 생성전극(130) 상에는 절연층(170)이 더 위치할 수 있다. 절연층(170)은 제1전기장 생성전극(130)의 전면을 덮을 수 있으며, 제1전기장 생성전극(130)과 액정 캡슐층(300)을 절연시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서 절연층(170)은 생략될 수도 있다.
도 7은 도 6에 도시된 액정 표시 장치의 구동 동작을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 도 6에 도시된 바와 같이 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 전압이 인가되지 않는 경우, 액정 캡슐층(300)은 광학적으로 등방성 성질을 가질 수 있으며, 액정 표시 장치(4)는 블랙(black)을 표시할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에 전압이 인가되는 경우, 제1전기장 생성전극(130)과 제2전기장 생성전극(230) 사이에는 전계(E)가 형성될 수 있으며, 예시적으로 본 실시예에 따른 액정 표시 장치(4)에서 형성되는 전계(E)는 횡전계일 수 있다. 그리고 생성된 전계(E)의 방향을 따라 액정 분자들(333)이 배향되어 액정 표시 장치(4)는 그레이 또는 화이트를 표시할 수 있다.
아울러, 전계(E)가 생성됨에 따라 전도성 버퍼층(310)에는 분극이 발생될 수 있으며, 이에 따라 액정 표시 장치(4)의 응답속도가 더욱 향상될 수 있는 이점, 액정 표시 장치(4)의 구동전압을 감소시킬 수 있는 이점이 구현됨은 도 2의 설명에서 상술한 바와 같다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치를 플렉시블 액정 표시 장치로 구현한 예시를 도시한 단면도로서, 보다 구체적으로 도 1 내지 도 7의 설명에서 상술한 액정 표시 장치에서, 설명의 편의를 위해 제1전기장 생성전극 및 제2전기장 생성전극을 생략하고 제1기판, 제2기판 및 액정 캡슐층만을 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 도 1 내지 도 7의 설명에서 상술한 본 발명의 액정 표시 장치의 경우, 플렉서블 액정 표시 장치로 구현할 수 있다. 예시적으로 본 발명의 액정 표시 장치에서, 액정 캡슐층(300)은 벤딩된 제1기판(110) 및 제2기판(210) 사이에 위치할 수 있다. 액정 캡슐층(300)의 액정분자(333)는 액정 캡슐(330) 내부에 형성되며, 액정 캡슐(330)은 가시광선 파장보다 작게 형성될 수 있는 바, 가시광에 영향을 받지 않아 벤딩으로 인한 빛샘이 발생하지 않을 수 있다. 또한 별도의 배향막을 형성할 필요가 없음에 따라, 배향막간 미스얼라인으로 인한 빛샘 발생 가능성도 낮출 수 있는 이점이 존재한다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 전압과 휘도를 도시한 그래프로서, 보다 구체적으로 A는 도 6에 도시된 액정 표시 장치(도 6의 4)의 구동 전압과 휘도 간의 관계를 도시한 그래프, B는 도 6에 도시된 액정 표시 장치(도 6의 4)에서, 전도성 버퍼층(도 6의 310)을 비전도성 물질로 변경한 경우 구동 전압과 휘도 간의 관계를 도시한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 액정 표시 장치에서 구현하고자 하는 휘도(이하 '목표휘도')를 100nit라 가정시, 액정 캡슐층이 전도성 버퍼층을 포함하지 않는 액정 표시 장치의 경우, 목표휘도를 구현하기 위해서는 대략 60V의 구동전압이 필요함을 확인할 수 있다. 반면, 액정 캡슐층이 전도성 버퍼층을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 동일한 목표휘도를 구현하기 위해서는 대략 5V의 구동전압이 필요함을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 액정 캡슐층이 전도성 버퍼층을 포함함에 따라, 구동전압을 감소시킬 수 있는 이점을 갖는다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 제1기판;
    상기 제1기판과 대향하는 제2기판;
    상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치하는 액정 캡슐층;
    상기 제2기판을 향하는 상기 제1기판의 일면 상에 위치하는 제1전기장 생성전극;
    상기 제1기판을 향하는 상기 제2기판의 일면 상에 위치하는 제2전기장 생성전극;
    상기 제1전기장 생성전극과 상기 액정캡슐층 사이 또는 상기 제2전기장 생성전극과 상기 액정캡슐층 사이에 위치하는 제1절연층; 을 포함하고,
    상기 액정 캡슐층은,
    전도성 버퍼층 및 상기 전도성 버퍼층 내에 분산된 복수의 액정 캡슐을 포함하고,
    상기 전도성 버퍼층은 유동성을 갖는 전해질 용액인 액정 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액정 캡슐은,
    액정 분자 및 상기 액정 분자를 수용하는 고분자층을 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액정 캡슐의 직경은, 10nm 내지 380nm인 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1절연층은, 상기 제2전기장 생성전극과 상기 액정캡슐층 사이에 위치하고,
    상기 제1전기장 생성전극과 상기 액정캡슐층 사이에 위치하는 제2절연층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1전기장 생성전극 및 상기 제2전기장 생성전극 중 적어도 어느 하나에는 슬릿이 형성된 액정 표시 장치.
  8. 제1기판;
    상기 제1기판과 대향하는 제2기판;
    상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치하는 액정 캡슐층;
    상기 제2기판을 향하는 상기 제1기판의 일면 상에 위치하는 제1전기장 생성전극;
    상기 제1기판의 일면 상에 위치하고 상기 제1전기장 생성전극과 이격 배치된 제2전기장 생성전극;
    상기 제1전기장 생성전극 및 상기 제2전기장 생성전극을 커버하는 절연층; 을 포함하고,
    상기 액정 캡슐층은,
    전도성 버퍼층 및 상기 전도성 버퍼층 내에 분산된 복수의 액정 캡슐을 포함하고,
    상기 전도성 버퍼층은 유동성을 갖는 전해질 용액인 액정 표시 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 액정 캡슐은,
    액정 분자 및 상기 액정 분자를 수용하는 고분자층을 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    제1항에 있어서,
    상기 액정 캡슐의 직경은, 10nm 내지 380nm인 액정 표시 장치.
  13. 제1기판;
    상기 제1기판과 대향하는 제2기판;
    상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 위치하는 액정 캡슐층;
    상기 제2기판을 향하는 상기 제1기판의 일면 상부에 위치하는 절연층;
    상기 절연층 상에 위치하는 제1전기장 생성전극;
    상기 제1기판과 상기 절연층 사이에 위치하는 제2전기장 생성전극; 을 포함하고,
    상기 액정 캡슐층은,
    전도성 버퍼층 및 상기 전도성 버퍼층 내에 분산된 복수의 액정 캡슐을 포함하고,
    상기 전도성 버퍼층은 유동성을 갖는 전해질 용액인 액정 표시 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 액정 캡슐은,
    액정 분자 및 상기 액정 분자를 수용하는 고분자층을 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 액정 캡슐의 직경은, 10nm 내지 380nm인 액정 표시 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제1전기장 생성전극에는 슬릿이 형성된 액정 표시 장치.
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