KR0149470B1 - 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

액정표시장치는, 서로 대향하는 한 쌍의 기판과 ; 표시를 행하는 복수의 화소 및 : 상기 기판사이에 끼워져 있고 그리고 상기 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 구비하되, 상기 액정영역이 폴리머벽(a polymer wall)에 의해 에워싸여져 있는 액정층을 포함한다.

상기 기판의 적어도 하나가 투명하고 그리고 그 위에 광투과율을 조정하는 광학요소를 가진다.

상기 광학요소가 상기 화소의 각각에 대응한다.

상기 광학요소가 250에서 400nm의 범위내의 적어도 하나의 파장의 광에 대하여 50%이하의 투과율을 갖고 그리고 400nm이상의 파장의 광에 대해서는 적어도 20%의 최대 투과율을 갖는다.

Description

액정표시 장치 및 그의 제조방법

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치의 단면도.

제2도는 상기 제1실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 칼러 필터와 블랙마스크사이의 위치관계를 예시하는 평면도.

제3도는 상기 제1실시예에 따른 액정표시장치내에 사용된 칼러 필터들의 광투과율대 파장관계를 예시하는 그래프.

제4a도 내지 제4e도는 상이한 시각(different viewing angles)에서 얻어진 상기 제1실시예에 따른 액정표시장치의 시각특성을 예시하는 그래프이고, 제4f도는 상기 시각을 예시하는 기하학적 도면.

제5a도는 상기 제1실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 보여주는 플로우 챠트이고, 제5b도는 종래의 액정표시장치의 제조공정을 보여주는 플로우 챠트.

제6도는 제2실시예에 사용된 칼러 필터와 블랙마스크의 평면도.

제7도는 상기 제2실시예에서 사용된 포토마스크의 평면도.

제8도는 스캐닝 전자 마이크로스코프(a scanning electron microscope)에 의해 측정된 상기 제2실시예에서의 액정을 제거한 후의 액정의 일부분을 예시하는 개략도.

제9도는 제3실시예에서 얻어진 액정층의 일부분을 보여주는 평면도.

제10도는 본 발명의 제4실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 포토마스크와 화소전극사이의 위치관계를 예시하는 평면도.

제11도는 제5실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 칼러필터와 블랙마스크사이의 위치관계를 예시하는 평면도.

제12도는 편광 마이크로스코프(a polarizing microscope)에 의해 얻어진 상기 제5실시예에 따른 액정표시장치의 액정영역을 예시하는 개략도.

제13a도 내지 제13e도는 상이한 시각에서 얻어진 상기 제5실시예에 따른 액정표시장치의 시각특성을 예시하는 그래프.

제13f도는 상기 시각을 예시하는 기하학적 도면.

제14도는 저율의 광중합반응(low-rate photopolymerization)에 의해 얻어진 액정영역의 개략도,

제15도는 광투과공(a light transmitting hole)을 갖는 칼러 필터를 사용하는 광중합반응에 의해 얻어진 액정영역의 개략도.

제16도는 본 발명에 의한 간단한 매트릭스 액정표시장치의 평면도.

제17도는 본 발명에 의한 액정표시장치에 있어서 액정영역과 폴리머벽(a polymer wall)을 예시하는 개략적 평면도.

제18도는 본 발명에 의한 제6실시예에 따른 액정표시장치의 단면도.

제19도는 상기 제6실시예에 따른 액정표시장치에 있어서 자외선 차폐층(a ultraviolet shielding layers)과 블랙마스크사이의 위치관계를 보여주는 평면도.

제20a도 내지 제20e도는 상이한 시각에서 얻어진 상기 제6실시예에 따른 액정표시장치의 시각특성을 예시하는 그리프이고,

제20f도는 상기 시각을 예시하는 기하학적 도면.

제21도는 본 발명의 제7실시예에 따른 액정표시장치의 단면도.

제22도는 본 발명의 제8실시예에 따른 액정표시장치의 단면도.

제23도는 상기 제8실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정들을 보여주는 개략도.

제24도는 본 발명의 제9실시예에 따른 액정표시자치의 단면도.

제25도는 상기 제9실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 보여주는 개략도.

본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 개선된 시각특성을 갖는 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

종래, 전기-광학 효과(an electro-optical effect)를 이용하는 액정표시장치(이하, LCD라 칭함)가 알려져 있다.

실제적으로 사용되어 왔던 여러 유형의 액정표시장치는, 예를 들어모두가 네마틱(nematic) 액정물질을 사용하는 트위스티드(twisted) 네마틱 LCD장치와 슈퍼(super)트위스티드 네마틱 LCD장치를 포함한다.

이하, 트위스티드 LCD장치를 TN LCD장치라 칭하고, 그리고 슈퍼 트위스티드 LCD장치를 STN LCD장치라 칭한다.

또한 강유전성 액정을 사용하는 LCD장치가 제안되었다.

상술한 LCD장치는 편광판과 몇몇의 배향처리가 요구된다.

초기상태에서는, 액정분자는 일정한 배향방향으로 프리-틸트각(a pre-tilt angle)에서 기울어지고, 반면에 액정층에서는 90°각도에서 꼬아진다.

상기 액정분자는, 규정된 레벨의 전압이 인가될 때 일정한 방향으로 곤두세우기 위하여 (직립하기 위하여), 배향충동을 사용하여 처리된다.

그러한 전압이 반명암 영상(a half-tone image)을 표시하기 위하여 인가될 때, 상기 액정분자는 일정한 방향으로 어떠한 각도로 기울어진다.

상기 액정물질의 일정한 방향으로의 기울어짐과 복굴절에 기인하여, 액정분자가 상이한 방향으로부터 보아질 때 상기 액정분자의 굴절율은 상이한 것이다.

상기 상이한 굴절율에 기인하여, 상기 영상의 콘트라스트는 그 영상이 보여지는 방향에 따라 상당히 상이한 것이다.

극단적인 경우에 있어서는, 표시된 영상의 콘트라스트가 역전되는 표시역전과 마찬가지로 결함이 있는 표시가 생길 수 있다.

그러므로, 종래의 LCD장치는 시각특성이 나쁜 결점이 있게 된다.

편광판이 필요치 않는 다른 유형의 LCD장치는 액정물질의 다이나믹 스캐터링 효과(a dynamic scattering effect) 또는 상변화효과(a phase change effect)를 이용한다.

일본특개소 61-502128호는 편광판을 구비하고 있지 않은 다른 유형의 LCD장치를 개시하고 있다.

이러한 유형의 LCD 장치는 배향처리도 필요하지 않고, 그리고 액정이 투명한 상태 또는 불투명한 상태로 있도록 제어하기 위하여 그 액정의 복굴절을 이용한다.

이러한 LCD 장치는 근본적으로 다음과 같은 방법으로 작동된다.

그 LCD 장치내의 액정 층은 액정과 폴리머(a polymer)를 구비한다.

상기 액정분자의 통상적인 굴절율과 에워싸는 물질로 사용된 폴리머의 굴절율이 매칭된다.

그러므로, 그 전계방향내에서 LCD 장치의 액정분자의 배향방향을 배향하기 위하여 전압이 인가될 때, 상기 액정층은 투명한 상태로 되어서 광을 투과한다.

어떠한 전압이 인가되지 않을 때에는, 상기 액정분자의 배향방향이 일정하지 않게 되고, 즉 그 액정층이 광의 스캐터링의 결과인 불투명한 상태로 있게 된다.

공지의 제조방법에 의하면, 그러한 LCD 장치는 광경화성수지 또는 열경화성수지를 액정물질과 혼합하는 공정과, 그 혼합물을 경화하여 액정상(a liquid crystal phase)을 폴리머상(a polymer phase)으로 부터 분리하므로서 그 수지내에 액정영역을 형성하는 공정에 의해 제조된다.

일본 특개평 4-338923호와 4-212928호는 박막트랜지스터( 이하, TFT라 칭함)을 구비한 TN LCD장치의 시각특성을 개선하는 방법을 개시하고 있다.

이러한 공개에 의하면, 광을 투명한 상태에서 투과하거나 똔느 불투명한 상태에서 비산하기(scatter) 위한 LCD 장치는 두 개의 편광판사이에 액정층을 구비하되, 그 편광판의 편광측이 서로 수직으로 되어 있다.

상기 언급된 공개에서 개시된 방법에 있어서는 , 그 편광판 중의 하나에 의해서 편광되는 광의 편광이 광스캐터링 상태에 있는 액정층에 의해서 소멸된다.

주로, 상기 LCD 장치상에 입사하는 광의 밝기(brightness)는 적어도 50%로 감소된다.

실질적으로는, 이러한 유형의 LCD 장치를 투과하는 광의 밝기는 보통의 TN LCD장치를 통과하는 광의 밝기의 1/3이 된다. (에이치, 요시다, 엠, 오하시 그리고 엠, 오카베서, 일본 디스플레이 1992, S-17, 631페이지).

일본 특개평 5-27242호는 액정층이 폴리머벽에 의해 서로로부터 떨어져 있는 복수의 액정영역을 구비하는 TN LCD장치의 시각특성을 개선하는 또다른 방법 개시하고 있다.

각 액정영역은 무작위적으로 배열된 복수의 액정계(liquid crystal domains)를 포함하고 있다.

상기 액정계의 일정한 배열은 상기 폴리머 벽에 의해 방해되고, 그리고 상기 액정계는 무작위 적인 상태로 놓여지게 되어서, 시각특성을 개선하는 것이다.

그러나, 이러한 방법 있어서는 상기 액정영역은 매트리스로 배열된 복수의 화소에 정확하게 대응하는 면적내에 형성될 수 없다.

이렇나 결점 때문에, 상기 LCD장치를 투과하는 광의 투과율이 더욱 나빠지게 된다.

게다가, 상기 액정계가 무작위 적으로 배열될 경우에, 시각특성에 있어서 역전과 같은 극단적인 악화가 발생되지 않는다.

그럼에도 불구하고, 이상적으로 광이 전혀 투과되지 않는 전압포화중에서 조차도 상기 LCD장치의 기판에 수직인 방향으로 옵셋되는 각에서 측정될 때 그 LCD장치에서는 실질적으로 광누설이 있게 된다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 이 발명의 발명자의 몇몇을 포함하는 연구원들이 일본특허출원 5-30996호에서 다른 유형의 LCD장치를 제안하였다. 이 특허출원에서 기술된 LCD장치는 서로 대향하는 한 쌍의 기판과, 이들 기판사이에 주입된 액정, 광경화성 수지 및 광-기폭제(a photo-initiator)의 혼합물을 구비하고 있다.

포토마스크는 복수의 화소에 대응하는 상기 혼합물의 면적으로부터 광을 실질적으로 차광하기 위하여 상기 두 기판 사이에 포함된 대향하는 기판상에 설치되어 있다.

자외선이 포토마스크 측으로부터 혼합물 위로 조사될 때, 액정영역은 화소에 대응하는 혼합물의 면적내에 형성되어 있되, 그 면적은 매우 낮은 세기의 자외선에 노출된다.

상기 폴리머는 기타의 면적, 즉 상기 화소 대응하지 않고 그리고 상기 높은 세기의 자외선에 노출되는 면적에서 모아진다.

이러한 LCD장치에 있어서, 액정영역은 그 포토마스크에 기인하여 화소에 대응하는 면적내에 형성될 수 있다.

예를 들어, 네마틱 액정이 그 액정영역내에서 방사상으로 또는 무작위 적으로 액정계를 배열하기 위하여 사용되는 경우에, 그 LCD 장치의 시각특성은 통상의 TN LCD장치의 시각특성과 비교하여 볼 때 상당히 개선된다.

그러나, 상기 대향하는 기판이 또한 그 화소에 대응하는 위치에서 광투과공(light transmitting holes)을 갖는 블랙마스크로 피복되어 되어 있는 경우에는, 그 자외선이 상기 광경화성수지를 용이하게 정화하기 위하여 상기 LCD장치의 충분히 큰 부분을 통하여 투과되지 않는다.

또한 상기 포토마스크를 갖는 대향기판이 칼라 필터로 피복되어 있는 경우에, 자외선은 그 칼러 필터를 투과되지 않아서, 그 광경화서수지를 경화하기가 더욱 어렵다.

그러한 문제를 피하기 위하여, 상기 포토마스크는 그 대향하는 기판에 대향하는 액티브기판 상에 설치되고, 그리고 그 자외선은 그 포토마스크를 통하여 상기 액티브기판 측으로부터 조사된다.

그러나, 상기 액티브기판 상에 설치된 소오스 라인과 게이트라인이 그 자외선을 투광하기 때문에, 액정영역은 화소에 대응하는 면적 내에서는 몰론 상기 소오스라인 및 게이트 라인 아래에서 형성된다.

상기 소오스라인과 게이트라인 아래에 역정영역을 형성하는 것은 그 액정층 내에서 액정물질과 폴리머의 혼합을 달성하게 한다.

특히, 상기 폴리머는 그 화소에 대응하는 면적내에 남아 있게 하는 경향이 있고, 그리고 상기 소오스 라인과 게이트라인 아래에서 형성된 액정영역은 그 화소에 대응하는 면적 내에 형성된 액정영역과 접촉한다.

그 결과, 그 화소에 대응하는 면적내에 형성된 액정영역내의 액정계의 배열이 반대로 영향을 받게 되어서, 상기 LCD장치의 시각특성을 감소시킨다.

본 발명에 의한 액정표시장치는, 서로 대향하는 한 쌍의 기판과 ; 표시를 구현하는 복수의 화소 및 ; 상기 기판 사이에 끼워져 있고 그리고 상기 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 구비하되, 상기 액정영역이 폴리머벽(a polymer wall)에 의해 에워싸여져 있는 액정층을 포함하고 있다.

상기 기판의 적어도 하나가 투명하고 그리고 그 위에 광투과율을 조정하는 공학요소를 가지며, 상기 광학요소가 상기 화소의 각각에 대응한다.

상기 광학요소는 250에서 400nm의 범위내의 적어도 하나의 파장의 광에 대하여 50%이하의 투과율을 갖고 그리고 400nm이상의 파장의 광에 대해서는 적어도 20%의 최대 투과율을 갖는다.

본 발명의 일실 시예에 있어서, 상기 광학요소를 갖는 투명기판에 구비된 다른 광학요소를 부가한다.

상기 다른 광학요소는 투광영역과 차광영역을 구비하고, 그리고 상기 차광영역은 상기 화소를 제외하는 상기 액정표시장치의 면적의 적어도 일부분을 차광한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광학요소는 칼러 필터이다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 기판의 적어도 하나의 기판의 표면상에 편광판을 부가하되, 상기 표면이 액정층을 향하는 표면에 반대측에 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 기판의 적어도 하나의 기판의 표면상에 배향막을 부가하되, 이 표면이 상기 액정층을 향한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 배향막은 다결정이다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 다른 광학요소를 갖는 투명기판에 대향하는 기판은 상기 다른 광학요소의 투광영역을 통하여 투과된 광을 차광하는 차광요소를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 차광요소는 신호선과 주사선의 적어도 하나를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광학요소는 가시광이 투과하도록 하는 폴리머물질로 형성되어 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광학요소는 250에서 400nm의 파장범위의 광을 실질적으로 차광하는 과학부분을 포함하는 박막으로 형성된다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 광학부분은 250에서 400nm의 파장범위의 광을 선택적으로 흡수하는 광흡수제를 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 액정표시장치는 서로 대향하는 한 쌍의 기판과 ; 표시를 구현하는 복수의 화소 및 ; 상기 기판사이에 끼워져 있고 그리고 상기 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 구비하되, 상기 액정영역이 폴리머벽(a polymer wall)에 의해 에워싸여져 있는 액정층을 포함한다.

상기 액정영역은 방사상으로 배열된 액정분자를 갖는 적어도 하나의 액정계(liquid crystal domain)를 구비한다.

상기 기판의 하나는 상기 화소를 제외하는 영역내에 차광요소를 구비하며, 상기 화소에 대응하는 다른 기판상의 영역은 투명하다.

본 발명의 이 실시예에 있어서, 상기 차광요소는 그 내부에 혼합된 스페이서를 포함하는 수지물질로 형성되어 있다.

본 발명의 이 실시예에 있어서, 상기 차광요소는 그 내부에 혼합된 블랙 필터를 포함하는 수지물질로 형성되어 있다.

본 발명의 이 실시예에 있어서, 상기 화소에 의해 구현된 표시를 조정하기 위한 스위칭조사를 부가한다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 서로 대향하고, 적어도 하나가 투명한 두 개의 기판과 ; 표시를 구현하는 복수의 화소 및 ; 상기 기판 사이에 끼워져 있고 그리고 상기 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 구비하되, 상기 액정영역이 폴리머벽(a polymer wall)에 의해 에워싸여져 있는 액정층을 포함하는 액정표시장치의 제조방법은 상기 투명한 기판의 표면상에 광투과율을 조정하되, 250에서 400nm의 범위내의 적어도 하나의 파장의 광에 대하여 50%이하의 투과율을 갖고 그리고 400nm이상의 파장의 광에 대해서는 적어도 20%의 최대 투과율을 갖는 광학요소를 형성하는 공정과 ; 상기 광학요소가 설치된 기판의 표면을 내측으로 되도록 하여, 상기 두 개의 기판을 함께 조립하는 공정과 ; 상기 두 개의 기판 사이에 액정물질과 광경화성 수지의 혼합물을 주입하여 상기 액정층을 형성하는 공정 및 ; 상기 광학요소가 설치된 투명기판측으로부터 상기 액정층을 구비한 조립의 상기 두 개의 기판을 향하여 상기 적어도 하나의 파장의 광을 조사하여, 상기 액정층 내의 폴리머벽에 의해 에워싸여져 있는 상기 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 형성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 이 실시예에 있어서, 상기 광학요소는 광흡수제를 포함한다.

또한, 서로 대항하고, 적어도 하나가 투명한 두 개의 기판과 ; 표시를 구현하는 복수의 화소 및 ; 상기 기판사이에 끼워져 있고 그리고 상기 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 구비하되, 상기 액정영역이 폴리며벽(polymer wall)에 의해 에워싸여져 있는 액정층을 포함하는 액정표시장치의 제조방법은, 상기 투명한 기판의 표면상에, 소정의 패턴으로 광투과율을 조정하되, 250에서 400nm의 범위내의 적어도 하나의 파장의 광에 대하여 50%이하의 투과율을 갖고 그리고 400nm이상의 파장의 광에 대해서는 적어도 20%의 최대 투과율을 갖는 광학요소를 형성하는 공정과 ; 상기 광학요소를 제외하는 기판의 표면과 상기 감광성수지층을 제외하는 기판의 표면을 내측으로 하여, 상기 두 개의 기판을 함께 조립하는 공정과 ; 상기 감광성 수지층을 소정의 패턴으로 형성하기 위하여 상기 광학요소를 포토마스크로 사용하여, 상기 광학요소를 포함하는 기판측으로부터 상기 감광성수지층으로 향하여 적어도 하나의 파장의 광을 조사하는 공정과 ; 상기 두 개의 기판사이에 액정물질과 광경화성수지의 혼합물을 주입하여 상기 액정층을 형성하는 공정 및 ; 상기 감광성수지층을 포함하는 기판축으로 부터 상기 액정층을 구비한 조립의 상기 두 개의 기판을 향하여 광을 조사하여, 상기 액정층내의 폴리머벽에 의해 에워싸여져 있는 상기 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 형성하는 공정을 포함한다.

본 발명에 의한 액정표시장치에 있어서, 두 개의 기판중 적어도 하나가 투명하고, 그리고 그 투명한 기판은 250에서 400nm의 범위내의 적어도 하나의 파장의 광에 대하여 50%이하의 투과율을 갖고 그리고 400nm이상의 범위의 파장의 광에 대해서는 적어도 20%의 최대 투과율을 갖는 광학요소를 포함한다.

상기 광학요소는 화소와 대응하면서 제공되어 있다.

상기 투명한 기판은 또한 투광영역과 상기 화소에 대응하는 면적이외의 면적의 적어도 일부분에 대해 광을 차광하는 차광영역을 구비한 다른 광학요소를 포함한다.

이러한 구조에 기인하여, 액정물질과 광경화성 수지를 포함하는 혼합물이 상기 두 개의 기판사이에 주입되어 액정층을 형성하고 그리고 예를 들어 400nm이하의 파장을 갖는 광이 광학요소를 포함하는 상기 투명한 기판측으로부터 조사될 때, 그 광은 상기 다른 광학요소의 투광영역을 통하여 투과되어 상기 혼합물에 도달하게 된다.

그러므로, 상기 광경화성수지의 광중합반응이 화소에 대응하는 면적이외의 면적에서 발생한다. 그 결과, 상기 광으로 노출되지 않았거나 겨우 노출된 화소에 대응하는 면적에서 상기 액정물질이 존재하게 되고, 그리고 높은 세기의 광에 노출된 상기 화소대응면적이외의 면적에는 폴리머물질이 존재하게 된다.

이 상태에서, 그 액정영역은 상기 액정층내에 있는 폴리머벽에 의해 에워 에워싸여 지게 된다.

상기 화소에 대응하여 제공된 광학요소가 400nm이상의 파장을 갖는 광의투과를 용이하게 하기 때문에, 만족스런 표시가 구현된다.

본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 액정물질과 광경화성 수지의 혼합물이 적어도 하나가 투명한 두개의 기판사이에 주입되고, 광학요소가 포토마스크로서 사용되어서 그 화소에 대응하는 면적내에 액정상(a liquid crystal phase)이 형성되고 그리고 기타의 면적에서는 폴리머상(apolymer phase)이 형성되도록 상분리(phase separation)를 실행한다.

따라서, 전압이 인가될 때, 그 액정분자는 방사상으로 곤두 세워지게 된다.

이러한 상태에서, 그 액정분자의 외견상의 굴절율은 어떠한 방향에서 보아질 때 굴절율이 거의 동일하여, 액정표시소자의 시각특성이 상당히 개선된다.

또한, 상기 혼합물을 주입하기 전에, 광투과율을 조정하기 위한 광학요소가 그 화소에 대응하지 않는 면적내에서 상기 기판중 하나의 기판상에 설치되고, 그리고 광경화성수지가 광학요소를 구비하고 있지 않은 그동일한 기판의 표면상에 형성된다.

이 상태에서, 광은 상기 광학요소를 마스크로 사용하여 다른 기판측으로부터 액정셀로 조사되어 그 광경화성수지층을 패터닝한다.

상기 혼합물을 주입하고 난 후에는, 상기 액정셀이 그 패터닝된 감광성수지층을 사용하여 노출된다.

그 결과, 상분리가 자기 정합에 의해 발생한다.

그러므로, 액정표시장치는 고도의 정밀한 위치잡이(positioning)를 갖는다. TFT를 구비한 액정표시장치내에 제공된 수지로 이루어진 액정 투광층이 일본 특개소 56-14032호와 H.Yamanaga, T.Fukunaka, T.Koseki, K.nagayama 그리고 T.Ueoki, SID 1992 DIGEST, 789-792페이지에서 개시되어 있더라도, 기판의 외부표면상에 형성된 막을 패터닝하는 차광층의 사용에 대해서는 개시하고 있지 않다.

그러므로, 본 발명은 화소에 대응하는 면적내에 액정영역을 가지고 있는 LCD장치와, 기판에 블랙마스크 도는 칼러 필터가 설치되어 있더라도, 포토마스크를 사용하지 않고 기판측으로부터의 광조사에 의해 LCD장치를 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 이점을 가능하게 한다.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

[실시예 1]

본 발명에 의한 제1실시예를 제1도내지 제4도를 참고하여 설명한다.

제1도는 제1실시예에 따라 LCD장치의 단면도이다.

제1도에 도시되어 있는 바와 같이, LCD장치(20)는 TFT기판(1)과 이 TFT기판(1)에 대향하여 위치된 대향기판(2)을 갖는다.

액정층(13)은 TFT기판(1)과 대향기판(2)사이에 위치하고 있다.

그 액정층(13)에 있어서, 복수의 액정영역(11)은 폴리머벽(12)에 의해 에워싸여져 있다.

상기 TFT기판(1)은 유리베이스판(1a)을 포함한다.

복수의 화소전극(3)은 상기 액정층(13)측상에 있는 상기 유리베이스판(1a)의 표면상에 매트릭스로 설치되어 있다.

복수의 버스라인(4)은 상기 베이스판(1a)의 표면상에 있는 두 개의 인접화소전전극(3)사이에 격자배열(a lattice arrangement)로 설치되어 있다.

상기 버스라인(4)은 가시광선과 자외선을 투광하는 것을 담당한다.

상기 버스라인(4)은 서로 평행하는 소오스버스라인과, 서로 평행하고 또한 이 소오스버스라인에 수직하는 게이트버스라인을 구비한다.

상기 화소전극(3)는 그 화소전극(3)의 각각에 대해서 설치된 TFT(미도시됨)를 경유하여 대응하는 소오스버스라인과 게이트버스라인에 접속되어 있다.

외부신호는 상기 화소전극(3)에 접속된 게이트버스라인으로 전달되는 게이트제어신호를 근거로 하여 상기 소오스버스라인을 경유하고 TFT를 통하여 상기 화소전극(3)으로 보내진다.

배향막(5)은 상기 화소전극(3), 상기 버스라인(4) 및 TFT를 덮으면서 상기 베이스판(1a)의 표면상에 제공되어 있다.

상기 배향판(5)은 생략될 수 있다.

상기 대향기판(2)은 유리베이스판(2a)을 포함한다.

상기 액정층(13)측상에 있는 상기 유리베이스판(2a)의 표면상에는, 블랙마스크(7)가 상기 화소전국(3)에 대응하지 않는 면적내에 (즉, 상기 화소전극(3)사이의 스페이서를 대향하는 면적내에) 제공되어 있다.

칼러 필터(6)는 블랙마스크(7)가 설치되어 있지 않은 면적내에 제공되어 있다.

상기 블랙마스크(7)는 상기 화소전극(3)에 대응하지 않은 면적뿐만 아니라 각 화소전극(3)에 대응하는 면적의 일부분내에 제공되어 있다.

상기 블랙마스크(7)가 필요하지 않더라도, 상기 TFT는 바람직하게도 왜곡을 방지하기 위하여 피복된다.

화소는 상기 칼러 필터(6)에 대응하는 각 호소전극(3)의 면적에 의해 규정된다.

제2도에 도시된 바와 같이, 상기 블랙 마스크(7)는 복수의 차광영역(7a)과 인접하는 두 개의 차광영역(7a)사이에 있는 투광영역(7b)을 구비한다.

차광영역((7d)은 각 칼러필터(6)를 포위한다.

상기 버스라인(4)과 TFT는 상기 투광영역과 관련하여 설치되어 상기 투광영역(7b)을 투과된 광을 차광한다.

상기 투광영역(7b)의 사이즈(size)와 위치는 상기 버스라인(4)과 TFT의 면적에 따라 적절하게 결정된다.

상기 투광영역(7b)을 투과한 광은 상기 버스라인(4)와 TFT이외의 요소들에 의해서 차광될 수 있다.

제1도에 의하면, 보호층(8)은 상기 블랙마스크(7)와 칼러 필터(6)를 덮으면서 상기 베이스판(2a)의 표면상에 설치된다.

상기 보호층(8)은 대향전극(9)으로 덮어져 있고, 그리고 그 대향전극(9)은 배향막(10)으로 덮어져 있다.

상기 배향막(10)은 생략될 수 있다.

상술한 구조를 갖는 상기 LCD장치(20)는 다음의 방법으로 제조된다.

1.1㎜의 두께를 갖는 상기 베이스판(2a)상에는, 상기 칼러 필터(6)와 블랙 마스크(7)가 형성된다.

상기 보호층(8)은 상기 표면상에 형성되어서 상기 칼러 필터(6)와 블랙마스크(7)를 덮는다.

인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide) ; 이하, ITO라 칭함)로 형성된 투명한 대향전극(9)은 상기 보호층(8)상에서 50nm의 두께로 적층된다.

그러므로, 상기 대향기판(2)이 제조되는 것이다.

상기 베이스판(1a)의 표면상에는, 화소전극(3)과 버스라인(4) 및 TFT가 설치되어서 예를 들어 4인치 표시판넬용 TFT기판(1)을 제조한다.

상술한 요소들을 그 위에서 갖는 TFT기판(1)의 표면은 스핀-코팅(spin-coting)에 의해서 폴리아미드(polyimide)물질로 도포되어서 배향막(5)을 형성한다.

또한, 상술한 요소들을 그 위에서 갖는 상기 대향기판(2)의 표면은 스핀-코팅에 의해 폴리아미드물질로 도포되어서 배향막(10)을 형성한다.

상기 배향막(5, 10)은 러빙(rubbing)등으로 처리되지 않는다.

상기 배향막(5, 10)은 필수적이지 않다.

다음은, 상기 TFT기판(1)과 대향기판(2)은 서로 대향하게 위치되어 있고 그리고 그들 사이에 5.5㎛의 직경을 갖는 스페이서를 삽입하므로서 떨어진 채로 간격을 유지하고 있어서, 액정셀을 형성한다.

이러한 스페이서에 기인하여, 상기 셀의 두께는 전체적으로 일정하다.

상기 TFT기판(1)과 대향기판(2)사이의 스페이서에 있어서, 액정물질로서 0.12g의 R-684(Nippon Kayaku Co. Ltd에 의해 생산됨), 0.05g의 p-페닐스틸렌(p-phenylstyrene), 0.75g의 이소보닐 메타크리레이트(isobornyl methacrylate), 0.08g의 퍼프루우룩틸 메타크리레이트(perfluorooctyl methacrylate), 4g ZLI-4792(E.merck TFT Co, Inc에 의해 생산됨 ; 0.3%의 S-811를 포함함), 그리고 포토-기폭제로서 0.0025g의 이루가큐어 651(Ciba- Geigy Corporation에 의해 생산됨)로 된 혼합물이 35℃의 온도에서 진공 주입된다.

R-684, p-페닐스틸렌, 이소보닐 메티크리레이트와 퍼프루우룩틸 메타크리레이트는 광경화성수지이다.

상기 액정물질을 제외한 상술한 물질은 폴리머벽(12)을 형성하는 데 사용된다.

상기 폴리머벽(12)에 대하여, 기타의 광경화성 물질이 또한 사용될 수 있다.

그러한 결과로 제조된 액정셀은 질소분위기하에서 40분동안 40℃의 온도에서 유지되며, 그리고 250내지 400nm의의 범위의 파장을 갖는 자외선이 동일한 온도에서 상기 액정셀상에 조사된다.

예를 들어, 평행한 광(collimated light)을 방출하는 고압수은등이 자외선조사용 광원으로서 사용된다.

상기 광은 화살표방향 L에 있어서 상기 대향기판(2)축으로부터 상기 액정셀상으로 조사된다.

상기 액정셀은 10mW/㎠의 광세기(365nm으로 측정됨)가 얻어지는 위치에서 상기 수은등아래에 놓여진다.

그 광은 일초동안 조사된 다음 30초동안 차단되고, 그리고 그러한 사이클이 20번 반복된다.

이때, 상기 자외선은 계속해서 10분동안 조사되고 10분동안 차단되고, 이어 또 10분동안 다시 조사된다.

이러한 공정은 광이 시작부터 계속해서 조사되는 경우보다도 폴리머의 공중합반응이 낮은 비율에서 일어나도록 하기 위하여 수행된다.

이러한 방법에서, 폴리머벽(12)을 형성하는데 사용된 폴리머들이 경화된다.

상기 칼러 필터(6)는 250내지 400nm의 범위내에서 적어도 하나의 파장의 광에 대하여 50%이하의 투과율을 갖고 그리고 400nm이상의 파장의 광에 대하여 적어도 20%의 최대투과율을 갖는 광학부분을 구비한다.

이러한 칼러 필터(5)에 의해, 400nm이하의 범위의 파장을 갖는 자외선이 상기 블랙마스크(7)의 차영역(7a)에 의해서도 거의 완전하게 차단된다.

그러므로, 상기 블랙마스크(7)의 투광영역(7b)을 주로 투과하는 광이 상기 혼합물에 도달한다.

그러한 폴리머의 광중합은 화소에 대응하는 영역으로부터 멀리 떨어져있는 영역내에서 시작하고 그리고 화소에 대응하는 상기 영역에 가까이 있는 영역으로 진행된다.

그 결과 액정영역(1)은 상기 화소에 대응하는 영역내에서 형성되고, 그리고 상기 폴리머벽(12)은 상기 액정영역(11)을 포위하는 기타의 영역내에 형성된다.

그러므로, 상기 액정층(13)이 구현된다.

제17도는 이러한 방법으로 형성된 액정영역(11)을 포위하는 폴리머벽(11)과 액정영역(11)을 보여주고 잇다.

상기에서 언급한 바와 같이, 광중합비율은 조사의 실행 및 정지의 사이클을 반복하는 것에 의해 감소되기 때문에, 각 액정영역(11)내의 액정계(11a)는 무작위적으로 배열된다.

상기 광-기폭제가 절대적으로 필요하지 않더라도, 그의 사용은 상기 광중합을 용이하게 한다.

상기 액정층(13)을 포함하는 액정셀은 이때 서로 수직하는 편광측을 갖는 두 개의 편광판(미도시됨)사이에 끼워져서 상기 LCD장치(20)를 제작하는 것이다.

상기 칼러 필터(6) 각각은 적(R), 녹(G) 청(B)영역을 갖는다.

제3도는 상기 칼러 필터(6)의 R, G, B영역을 투과하는 광을 예시하는 그래프이다.

제3도에서 자명한 바와같이, 365nm의 파장을 갖는 광의 투과율은 R, G, B영역의 모두에 있어서 50%이하이다.

400내지 800nm의 파장에 있어서의 최대광투과율은 R, G, B영역중 어느것에 있어서도 50%이상이다.

이러한 칼러 필터(6)의 특성에 기인하여, 자외선이 상기 LCD장치(20)의 제조공정에서 조사될 때, 그 칼러 필터(6)는 상기 수지를 정화하는 데 필요한 파장영역의 광(제3도의 해칭부분)을 차광하고, 그리하여 상기 자외선이 상기 투광영역(7b)을 주로 투과하여 상기 수지를 정화한다.

그 결과, 상기 액정영역(11)은 화소에 대응하는 영역내에서 형성되고 그리고 상기 폴리머벽(12)은 기타의 영역내에서 형성된다.

제4a도내지 제4e도는 상기 LCD장치(20)의 시각특성, 즉 LCD장치(20)에 인가되는 전압과 광투과율 사이의 관계를 각각 보여주는 그래프이다.

제4a도내지 제4e도는 상이한 시각에서의 측정에 의해 얻어진 결과를 보여주고 있다.

제4f도는 전기-광학 특성이 제4a도내지 제4e도에서 측정된 각 방향을 보여주고 있다.

제4a도는 상기 셀의 평면에 수직인 방향에서 측정된 전기-광학 특성을 보여주고 있다.

제4b도는 방향 a로부터 방향 b로 향하여 40°로 경사진 방향에서 측정된 전기-광학특성을 보여주고 있고, 상기 방향b는 상부편광기의 편광측에 대하여 45°의 각도를 갖는다.

제4c도는 방향a로부터 방향c로 향하여 40°로 경사진 방향에서 측정된 전기-광학특성을 보여주고 있고, 상기 방향c는 상기 상부편광기의 편광측에 대하여 45°의 각도를 갖는다.

제4d도는 방향a로부터 방향d로 향하여 40°로 경사진 방향에서 측정된 전기-광학 특성을 보여주고 있고, 상기 방향 d는 상부편광기의 편광축에 대하여 45°의 각도를 갖는다.

제4e도는 방향a로부터 방향e로 향하여 40°로경사진 방향에서 측정된 전기-광학특성을 보여주고 있고, 상기 방향e는 상부편광기의 편광측에 대하여 45°의 각도를 갖는다.

상기 방향 b, c, d, e는 서로로부터 90°로 시프트(shift)되어 있다.

비교를 위하여, 편광판의 편광축이 동일한 방향으로 배향되어 있고 그리고 상기 LCD장치에 존재하는 액정물질이 전혀 없는 경우 상기 LCD장치의 칼러 필터에 대응하는 영역만을 투과한 광의 세기로서 100%의 투과율이 이용되었다.

도면 제4a도내지 제4e도로부터 자명한 바와 같이, 제1실시예에서의 LCD장치(20)는 상이한 시각에 따라 역전(inversion) 또는 역변화(contrast change)가 거의 발생하지 않는 우수한 시각특성을 갖는다.

편광마이크로스코프를 사용하여 측정한 것에 의해 확인되는 바와 같이, 상기 액정영역(11)은 상기 화소에 대응하는 영역내에 형성되고 그리고 상기 액정계는 각 액정영역(11)내에서 무작위 적으로 배열되어 있다.

제5a도는 제1실시예의 LCD장치(20)를 제조하는 공정을 보여주고 있고, 제5b도는 LCD장치의 제조하기 위하여 포토마스크를 사용하는 공정을 보여주고 있다.

종래에는, 제5b도에 도시된 바와 같이, 액정셀이 제조된 다음, 액정물질과 광경화성수지의 혼합물이 상기 액정셀내에 주입된다.

이와 같이 주입후, 상기 액정셀은 외부의 포토마스크로 피복되어지고, 이어 자외선이 조사된다.

이와 대비하여, 본 발명의 제1실시예에 의하면, 포토마스크를 사용하지 않고 우수한 시각특성을 갖는 LCD장치가 제조될 수 있다.

그래서, 그러한 제조공정은 상당히 간단화된다.

게다가, 상기 자외선을 투광하는 포토마스크로서도 기능하는 칼러 필터는, 화소에 관련된 칼러 필터의 위치잡이가 필요하지 않으면서, 상기 화소에 대한 자기정합방식으로 조사된다.

상기 칼러 필터에 관한 그러한 효과가 또한 제3실시예내지 제5실시예에서도 달성된다.

이 명세서에서, 온은 두 개의 층의 직접 및 간접접촉을 모두 가리킨다.

[실시예 2]

본 발명에 의한 제2실시예에 따른 LCD장치는 다음과 같이 제조된다.

제1실시예에서 사용된것과 동일한 TFT기판과, 제6도에서 보여주는 블랙마스크(17)와 칼라 필터(16)을 구비한 대향기판은 제1 실시예에서와 동일한 방법으로 조립되어 액정셀을 제조한다.

이어, 제7도에서 현미경으로 본 도면에서 보여준 포토마스크(18)는 상기 칼러 필터(16)에 대응하여 상기 TFT기판의 외부표면상에 설치된다.

이때, 제1실시예에서 사용된 것과 동일한 혼합물이 상기 액정셀내에 주입되고, 그리고 자외선이 상기 TFT기판측으로부터 액정셀을 향하여 조사된다.

그러한 결과로 제조된 액정셀은 분해되었고 그리고 액정물질이 아세톤에 의해 세정되었다.

제8도는 스캐닝 전자 마이크로스코프에 의해 얻어진 폴리머벽(22)에 의해 에워싸여진 액정영역(21)을 보여주는 도면이다.

제8도에 도시되어 있는 바와같이, 액정영역(21)은 소오스버스라인과 게이트버스라인을 포함하는 버스라인A에 대응하는 영역내에서도 형성되고, 그리고 폴리머벽(22)은 상기 화소B에 대응하는 영역내에 침입되어 있다.

그러한 현상은 상기 소오스버스라인과 게이트버스라인이, 상기 자외선이 상기 TFT기판측으로부터 조사되는 것에 대항하는, 포토마스크로서도 기능하기 때문에 발생한다.

상기 자외선에 의해서 경화된 상술한 혼합물을 포함하는 액정셀은 서로에 수직인 편광축을 갖는 두 개의 편광판사이에 끼워져 있어, LCD장치를 제조한다.

테이블1은 전기-광학 특성, 즉 제1실시예와 제2실시예에따라 제조되고 그리고 다음에서 설명되는 제3실시예내지 제6실시예에 따라 제조된 LCD장치에 있어서 광투광을 보여주고 있다.

그 투과율은 전압이 LCD장치에 인가되지 않을 때 측정되었다.

비교하면, 상기 편광판의 편광축이 동일한 방향으로 배향되어 있고, 그리고 LCD장치에 존재하는 액정물질이 전혀 없는 경우, 100%의 투과율이 상기 LCD장치의 칼러 필터에 대응하는 영역만을 투과한 광의 세기로서 이용되었다.

테이블1에서 알 수 있듯이, 상기 제2실시예에 따른 LCD장치는 제1실시예에서 얻어진 40%보다 낮은 22%의 투과율을 갖는다.

[실시예 3]

본 발명에 의한 제3실시예에 있어서, LCD장치는, 상기 칼러 필터(6)의 R, G, B영역중 하나에 의해서 얻어진 365nm의 파장을 갖는 광의 가장 낮은 투과율이 54%가 되도록 충분히 얇은 칼러 필터가 사용되는 것을 제외하고는, 제1실시예에서와 같이 동일한 방법으로 제조된다.

제9도는 제3실시예에 따라 제조된 LCD장치의 화소에 대응하는 액정층의 면적을 보인 평면도이다.

상기 칼러 필터는 365nm의 파장을 갖는 광을 투과하도록 충분히 얇기 때문에, 폴리머 물질 F가 액정물질 E와 마찬가지로 상기 화소에 대응하는 영역D으로 침투된다.

테이블1로 부터, 제3실시예에 따른 LCD장치의 투과율은 제1실시예에 따른 LCD장치보다 충분히 낮다.

[실시예 4]

본 발명에 의한 제4실시예에 있어서, 스페르라이트(spherulites ; 다결정)를 갖는 배향막을 포함하는 LCD장치는 다음의 방법으로 제조된다.

제1실시예에서 이용된 것과 동일한 TFT기판은, 170℃에서 한시간동안 유지되면서 그리고 이어서 1℃/10min의 비율로 점진적으로 냉각되면서, 스핀-코팅에 의해 m-크레졸에서 용해된 나일론으로 피복된다.

그래서, 그 표면상에 스페르라이트를 갖는 배향막이 상기 TFT기판상에 형성된다.

제1실시예에서 이용된 것과 동일한 TET기판과 대향기판은 제1실시예에서와 마찬가지로 동일한 방법으로 조립되어 액정셀을 제조한다.

또한 제1실시예에서 이용된 것과 동일한 혼합물이 상기 액정셀내에 주입되고, 그리고 자외선이 제1실시예에서와 마찬가지로 동일한 방법으로 상기 액정셀을 향하여 조사되어 상기 수지를 경화한다.

그러한 결과로 제조된 액정셀은 서로에 수직인 편광축을 갖는 두 개의 편광판사이에 끼워져서 LCD장치를 제조한다.

테이블1에서 보인 바와같이, 전압이 인가되지 않을 때 39%의 만족할만한 광투과율이 얻어진다.

상기 배향막의 스페르라이트에 기인하여 상기 배향막과 접촉하고 있는 액정영역이 상기 스페르라이트를 따라서 방사상으로 배열된 액정계를 갖는 다는 것이 편광마이크로스코프를 사용하는 관측에 의해 알수 있었다.

따라서, 우수한 시각특성이 포토마스크를 사용하지 않고 얻어진다.

[실시예 5]

본 발명의 제5실시예에 있어서는, 방사상으로 배열된 액졍계를 갖는 액정영역을 포함하는 LCD장치가 다음의 방법으로 제조된다.

제1실시예에서 이용된 것과 동일한 TFT기판은 유기 결정-핵생성제(an organic crystal -nucleation agent)인 3wt%의 게롤(Gelol)을 포함하는 포토레지스트로 스핀-코딩에 의해 피복된다.

제10도에서 도시된 바와같이, 광투과공(23a)이 각 화소전극(3)의 중앙부에 놓여지도록 상기 TFT기판상에 15㎛의 직경을 갖는 환형 광투과공(23a)을 구비한 포토마스크(23)가 설치되어 있다.

이때, TFT기판은 광에 의해 노출 및 현상되어서, 배향막을 형성한다.

상기 배향막은 나일론을 사용하여 그 표면을 러빙하는 것에 의해 처리되어서, 상기 배향막의 표면상에 유기 핵생성제를 도포한다.

그러한 결과로 제조된 배향막의 배향방향은 광투과공(23a)을 통하여 광에 노출되는 화소에 대응하는 면적의 중앙부에서 유기 핵생성제로부터 방사상이다.

제11도는 상기 TFT기판상에 설치된 포토마스크(23)와 블랙마스크(24)사이의 위치관계를 보여주는 도면이다.

제1실시예에서 사용된 것과 동일한 TFT기판과 대향기판은 제1실시예에서와 마찬가지로 동일한 방법으로 액정셀을 형성하기 위해 조립된다.

제12도는 편광마이크로스코프에 의해 얻어진 액정셀의 액정영역(30)과 그 부근을 보여주는 도면이다.

상기 액정영역(30)은 대략 화소에 대응하는 영역의 중앙부에 형성되어 있고 그리고 제12도에 도시된 폴리머벽(31)에 의해 포위되어 있다.

상기 배향막의 방사상 배향에 따라서, 액정계(33)는 디스크리네이션 라인(32)으로부터 분리된 상태에서 방사상으로 배열되어 있다.

상기 액정셀은 LCD장치를 제조하기 위하여 제1실시예에서와 마찬가지로 동일한 방법으로 두 개의 평광판사이에 끼워져 있다.

제13a도내지 제13e도는 상기 LCD장치의 시각특성, 즉 상기 LCD장치에 인가되는 전압과 광투과율 사이의 관계를 각각 보여주는 그래프이다.

제13f도는 각기의 시각들을 보여주는 기하학적인 도면이다.

제13a도는 셀의 평면에 수직인 방향으로 측정된 전기-광학 특성을 보여주고 잇다.

제13b도는 방향a로부터 방향b로 향하여 40°로 경사진 방향에서 측정된 전기-광학특성을 보여주고 그리고 상기 방향b는 상기 편광기중 하나의 편광측에 평행하다.

제13c도는 방향a로부터 방향c로 향하여 40°로 경사진 방향에서 측정된 전기-광학특성을 보여주고 있고 그리고 상기 방향c는 상기 편광기중 하나의 편광측에 평행하다.

제13d도는 방향a로부터 방향b로 향하여 40°로 경사진 방향에서 측정된 전기-광학특성을 보여주고 그리고 상기 방향d는 상기 상부편광기중 하나의 편광측에 평행하다.

제13e도는 방향a로부터 방향b로 향하여 40°로 경사진 방향에서 측정된 전기-광학특성을 보여주고 상기 방향e는 상기 상부편광기중 하나의 편광축에 평행하다.

상기 방향 b, c, d, e는 서로로부터 90°로 시프트된다.

100%의 투과율이 제1실시예에서와 마찬가지로 동일한 방법으로 적용되었다.

제13a도에서 제13도로부터 알수 있듯이, 액정이 제5실시예에서와 마찬가지로 방사상으로 배열되는 상태에 있어서는, 상기 시각특성은 포화전압이 LCD장치에 인가될 때에도 저하되지 않고, 그리하여 높은 콘트라스트가 넓은 범위의 시각에서 얻어진다.

칼러필터가 사용되는 경우에, 투광영역(7b)은 화소에 대응하는 영역이외의 영역에서 5내지 100%를 점유한다.

만일 상기 투광영역(7b)이 5%이하인 경우에는, 노광이 생산성의 감소 등의 문제를 일으키는 오랜 시간동안 실행되어야 한다.

제1실시예에서 도시된 바와같이, 소오스버스라인(또는 신호선)과 게이트버스라인(또는 주사선) 또는 별개의 차광부재가 상기 투광영역(7b)에 대응하는 영역내에서 TFT기판(1)상에 설치되어 있는 경우에, 광이 상기 화소에 대응하는 영역이외의 영역으로부터 누설되는 것을 방지된다.

바람직하게는, 상기 블랙마스크(7)는 광조사로부터 상기 TFT를 보호하는것같은 방법으로 설치되어 있다.

그러한 경우에, 상기 TFT는 강한 세기를 갖는 광으로부터 보호되어서 상기 TFT의 특성이 거의 열화되지 않는다.

상기 LCD장치의 시각특성을 개선하기 위하여, 액정계가 제12도를 참조하여 제4 및 제5실시예에서 기술되는 바와같이 바람직하게는 방사상으로 배열되어 있다.

제3실시예에서 보다 더욱 낮은 비율로 광중합을 실행하는 것에 의해, 제14도에 도시된 액정영역(40)은 상기 배향막상에서 특별한 처리를 수행하지 않고 형성된다.

상기 액정영역(40)은 폴리머영역(43)에 의해 서로로부터 분리되어 있는 내부액정영역(41)고 외부액정영역(42)을 포함하고 있다.

상기 외부액정영역(42)은 폴리머벽(14)에 의해서 포위되어 있다.

상기 외부액정영역(42)에 있어서, 디스크리네이션 라인(45)에 의해 서로로부터 격리되어 있는 액정계(46)가 방사상으로 배열되어 있다.

상기 배향막상에서 특정한 처리를 실행하고 그리고 광중합비율을 감소시키는 것이 외에도, 상기 액정계는 다음의 방법에 의해 방사상으로 배열될수 있다.

광투과공이 칼러필터의 거의 중앙부에서 형성된다.

그 광중합은 상기 투과공과 상기 블랙마스크의 투과영역을 모두 통하여 투과된 광에 의해서 실행된다.

그러한 경우에, 제15도에서 예시된 바와같이, 폴리머 영역(34)은 액정영역(30)의 중앙부에 설치된다.

상기 액정영역(30)에 있어서, 디스크리네이션 라인(32)에 의해 서로로부터 격리된 액정계(33)는 방사상으로 배열된다.

상기 칼러필터가 자외선에 직접 노출되기 때문에, 상기 칼러필터의 칼러는 바람직하지 않게 변화될 수 있다.

그러한 현상은, 칼러필터와 대향기판사이의 자외선을 투광하는 층을 제공하므로서 또는 자외선흡수제를 상기 칼러필터에 가하므로서, 피할 수 있다.

[실시예 6]

제18도내지 제20도를 참고하여, 본 발명의 제6실시예를 설명한다.

제6실시예에서, 자외선차폐막(60)은 제1, 4, 5실시예에서 사용된 칼러필터(6)대신에 사용된다.

본 발명에 의하면, 기타의 광학요소들은 상기 칼러필터(6) 또는 자외선차폐막(60)을 대신에 사용될 수 있다.

제1실시예에서의 것과 동일한 요소들은 동일한 참조번호를 제공한다.

제18도는 제6실시예에서의 LCD장치의 단면도이다.

제18도에 도시되어 있는 바와 같이, LCD장치(25)는 TFT기판(1)과 이 TFT기판(1)에 대향하여 위치하는 대향기판(2b)을 포함한다.

액정층(13)은 상기 TFT기판(1)과 대향기판(2b)사이에 설치되어 있다.

상기 액정층(13)에 있어서, 복수의 액정영역(11)은 폴리머벽(12)에 의해 포위되어 있다.

상기 TFT기판(1)은 유리베이스판(1a)을 구비하고 있다.

복수의 화소전극(3)은 액정층(13)측상에 있는 상기 베이스판(1a)의 표면상에 매트릭스 상으로 제공되어 있다.

복수의 버스라인(4)은 상기 베이스판(1a)의 표면상에 두개의 인접하는 화소전극((3)사이에서 격자배열로 제공되어 있다.

상기 버스라인(4)은 가시광과 자외선을 투광하도록 기능한다.

상기 버스라인(4)은 서로 평행한 소오스버스라인과, 서로에 평행하고 그리고 상기 소오스버스라인에수직하는 게이트라인을 포함한다.

상기 화소전극(3)은 화소전극(3)의 각각에 제공된 TFT(미도시됨)를 경유하여 대응하는 소오스버스라인에 접속되어 있다.

외부신호는 화소전극(3)에 접속된 게이트버스라인으로 제공된 게이트제어신호에 의거한 소오스버스라인을 경유하여 상기 TFT를 통하여 화소로 전달된다.

배향막(5)은 화소전극(3)과 버스라인(4) 및 TFT를 덮으면서 상기 베이스판(1a)의 표면상에 제공되어 있다.

상기 대향기판(2b)은 유리베이스판(2a)을 포함한다.

상기 액정층(13)측상에 있는 베이스판(2a)의 표면상에는, 화소전극에 대응하지 않는 영역(즉, 화소전극들(3)사이에 있는 스페이서를 대향하는 영역)내에 설치되어 있다.

상기 자외선차폐층(60)은 상기 블랙마스크(7)를 구비하고 있지 않은 영역내에 설치되어 있다.

상기 블랙마스크(7)가 필요하지 아니하더라도, TFT의 반도체층은 바람직하게는 광조사에 의해 왜곡되는 것을 방지하기 위하여 피복된다.

상기 블랙마스크(7)는 상기 화소전극(3)에 대응하지 아니하는 영역과 각 화소전극(3)의 일부분에 대응하는 영역내에 제공되어 있다.

화소는 상기 자외선차폐층(60)에 대응하는 각 화소전극(3)의 영역에 의해 규정된다.

제19도는 블랙마스크(7)와 자외선차폐층(60)을 예시하는 LCD장치(25)의 관련부분에서의 평면도이다.

제19도에 도시된 바와같이, 상기 블랙마스크(7)는 복수의 투광영역(7a)과, 두 개의 인접하는 차광영역(7b)사이에 있는 투광영역(7b)을 포함한다.

차광영역(7a)은 각 자외선차폐층(60)을 포위한다.

상기 버스라인과 TFT는 투광영역(7b)과 관련하여 설치되어서 투광영역(7b)을 투과하는 광을 차광한다.

다시 제18도에 의하면, 보호층(8)은 상기 블랙마스크(7)와 자외선차폐층(60)을 덮으면서 상기 베이스판(2a)의 표면상에 제공되어 있다.

상기 보호층(8)은 대향전극(9)으로 덮여져 있고, 그리고 상기 대향전극(9)은 배향막(10)으로 덮여져 있다.

상술한 구조를 갖는 LCD장치는 다음의 방법으로 제조된다.

1.1㎜의 두께를 갖는 베이스판(2a)의 표면은 스핀-코팅 등에 의해 자외선흡수제로서 3%의 1-메틸안트라센(1-methyanthracene ; OMR500 ; Tokyo Ohka Co.,Ltd.에 의해 제조됨)을 함유하는 포토레지스트박막으로 도포된다.

상기 포토레지스트박막은 패턴화되어서 제19도에 예시된 자외선차폐층(60)이 된다.

상기 블랙마스크(7)은 또한 상기 베이스판(2a)의 표면상에 형성된다.

상기 보호층(8)은 상기 자외선차폐층(60)과 블랙마스크(7)를 피복하기 위하여 상기 표면상에 형성된다.

상기의 투명전극(9)은 상기 보호층(8)상에 50nm인 두께인 ITO로 형성된다.

그래서 대향기판(2a)이 제조된다.

상기 베이스판(1a)의 표면상에는, ITO로 형성된 화소전극(3)과 버스라인(4) 및 TFT가 상기 TFT(1)을 제조하기 위하여 제공되어 있다.

상술한 요소들을 갖는 TFT기판(1)의 표면은 배향막(5)을 형성하기 위하여 스핀-코팅에 의해 폴리이미드 물질(a polyimide material)로 도포되어 있다.

상술한 요소들을 갖는 상기 대향기판(2b)의 표면은 또한 배향막(10)을 형성하기 위하여 스핀-코팅에 의해 폴리이미드 물질로 도포되어 있다.

상기 배향막(5,10)은 러빙등으로 처리되지 않는다.

또한, 상기 배향먁(5,10)은 필요하지 않는다.

이때, 상기 TFT기판(1)과 대향기판(2b)의 적어도 하나의 위에, 예를 들어 5.5㎛의 직경을 갖는 스페이서(미도시됨)가 흩어져 있다.

상기 TFT기판(1)과 대향기판(2b)의 주변에는 봉지재(a sealing material)로 도포되어 있고, 그리고 상기 두 개의 기판은 함께 유지되어 액정셀을 형성한다.

상기 스페이서에 기인하여, 상기 액정셀의 두께는 전체적으로 일정하다.

상기 TFT기판(1)과 대향기판(2b)사이의 스페이서에 있어서, 액정물질로서 0.12g의 R-684(Nippon Kayaku Co., Ltd.에 의해 생산됨), 0.05g의 p-페닐스틸렌(p-phenylstyrene), 0.75g의 이소보닐 메타크리레이트(isobornyl methacrylate), 0.08의 퍼프루우륵틸 메타크리레이트(perfluoroocty methacrylate), 4g의 ZLI-4792(E.Merck TFT Co., Inc.에 의해 생단됨 ; 0.3%의 S-811를 포함함), 그리고 광-기폭제로서 0.0025g의 이루가튜어 651(Ciba-Geigy Corporation에 의해 생산됨)로 된 혼합물이 35℃의 온도에서 진공 주입된다.

그러한 결과로 제조된 액정셀은 질소분위기하에서 40분동안 40℃이 온도에서 유지되며, 그리고 자외선이 동일한 온도에서 상기 액정셀상에 조사된다.

예를 들어, 평행한 광(collimated light)을 방출하는 고압수은등에 자외선조사용 광원으로서 사용된다.

상기 광은 화살표방향 L에 있어서 상기 대향기판(2b)측으로부터 상기 액정셀상으로 조사된다.

상기 액정셀은 10mW/㎠의 공세기(365nm으로 측정됨)가 얻어지는 위치에서 상기 수은등아래에 놓여진다.

그 광은 일초동안 조사된 다음 30초동안 차단되고, 그리고 그러한 사이클이 20번 반복된다.

이때, 상기 자외선은 계속해서 10분동안 조사된다.

이어, 그 자외선의 조사는 상기TFT기판(1)측으로부터 또 10분동안 실행된다.

이러한 방법으로, 폴리머벽(12)을 형성하기 위해 사용된 폴리머가 경화된다.

그 결과로 얻어진 액정셀은 서로 수직하는 편광측을 가지는 두 개의 편광판사이에 끼워져 있다.

이러한 방법으로, 상기 폴리머벽(12)에 의해 포위된 상기 액정영역(11)을 갖는 액정층(13)을 구비한 LCD장치가 제조된다.

각 액정영역에 있어서, 하나이상의 액정계는 방사상으로 배열된다.

제20a도, 20b도, 제20c도, 제20d도, 제20e도는 LCD장치(25)의 시각특성을 ,즉 LCD장치에 인가된 전압과 광투사율사이의 관계를 각각 예시하는 그래프이다.

제20f도는 각각의 시각을 보여주는 기하학적인 도면이다.

제20a도내재 제20e도는 제13e도를 참고하여 제5실시예에서 기술된 시각에서의 측정에 의해 얻어진 결과를 보여주고 있다.

상기 편광판의 편광축이 동일한 방향으로 배열되어 있고 그리고 LCD장치에 존재하는 액정물질이 없는 경우에, 상기 LCD장치의 자외선차폐(60)에 대응하는 영역만을 투과한 광의 세기로서 1000%의 투과율이 적용된다.

테이블2는 4개의 시각에서 얻어진 투과율 값의 평균을 보여주고 있다.

제20a도내지 제20e도로부터 자명한 바와 같이, 제6실시예에 따른 LCD장치(25)는 상이한 시각에 따른 역전 또는 역변화가 거의 발생하지 않는 우수한 시각특성을 갖는다.

편광마이크로스코프를 사용하여 측정한 것에 의해 확인되는 바와같이, 상기 액정영역(11)은 상기 화소에 대응하는 영역내에 형성되고 그리고 제1실시예에 있어서 제17도에 따라 기술된 바와같이 상기 액정계(33)는 각 액정영역(11)내에서 무작위적으로 배열되어 있다.

제6실시예에 따르면, 포토마스크는 필요치 않아, 제조공정을 상당히 간단히 할 수 있다.

게다가, 자외선조사에 대한 위치잡이 정밀도가 개선될 수 있다. 제1실시예내지 제6실시예에 있어서, 액정셀의 두 개의 외부표면은 모두 편광판이 설치되어 있다.

그러나, 다른 실시예에 있어서는, 액정셀은 단지 하나의 편광판이 설치될 수 있다.

예를 들어, 다이크로믹 염료(a dechroic dye)가 첨가되는 강유전성 액정물질을 포함하는 LCD장치에 있어서는, 단지 하나의 편광판이 사용된다.

이러한 경우에, 초기상태에서는, 편광판의 편광축은 그 액정분자의 배향방향에 수직이고, 그리고 그 액정층은 블랙상태로있게 된다.

역전압을 가하므로서, 액정분자는 투명상태에 있게 된다.

제6실시예에서와 마찬가지로 모노크롬 표시(monochrome)를 실행하는 동안, 자외선을 부분적으로 차폐하고 그리고 전범위의 가시광이 투과하도록 하는 박막이 포토마스크로서 사용될 수 있다.

이러한 박막이 투명한 폴리머, 예를 들어 포토레지스트 물질, 스틸렌(styreme), PMMA, 나일론, 폴리에스테르(polyester), 또는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol) 등의 감광성수지로 형성될 수 있다.

이러한 물질에는, 안드라센 유도체(anthracene derivative), 나프탈렌 유도체, 디페닐(diphenyl)유도체, 또는 트리페닐(triphenyl)유도체 등의 자외선흡수제가 가해질 수 있다.

감광성수지의 박막은 포토리소그라피 기술을 인가하므로서 형성된다.

이러한 박막은 더욱 철저하게 상기 자외선을 투광하고 그리고 상기 가시광이 높은 투과율로 투과되도록 한다. 제1실시예에서 제5실시예에서 사용된 칼러필터는 250nm이상 400nm이하의 적어도 하나의 파장의 광에 대하여 50이하의 투과율을 갖는 각 화소의 광학부분을 갖는다.

상기 칼러필터의 광학부분은 또한 40nm이상의 파장의 광에 대하여 적어도 20% 최대투과율을 갖는다.

특히, 상기 칼러필터의 광학부분은 400nm이상 800nm이하의 적어도 하나의 파장의 가시광에 대하여 적어도 20%의 투과율을 갖는다.

이러한 필터가 다음의 이유로 사용된다.

(1)칼러필터가 적, 녹, 청색광의 파장범위내에 있는 최대광투과율을 가지고 있기 때문에, 충분한 칼러표시가 구현된다.

(2)칼러필터가 400nm이하의 범위내에 있는 파장을 갖는 자외선을 차단하려 하기 때문에, 화소에 대응하는 영역내에서 액정영역과 기타의 영역내에서 폴리머벽의 형성이 용이하게 실행된다.

(3)칼러필터가 250nm이상 400nm이하의 전범위의 파장의 광에 대해서 50%이상의 투과율을 갖는다면, 투광영역을 투과하는 광의 세기와 칼러필터를 투과하는 광의 세기는 서로 어느 정도의 차이를 갖는다.

따라서, 폴리머벽은 화소에 대응하는 면적에서도 형성되어 영상콘트라스트가 낮게 된다.

바람직하게는, 상기 필터는 250nm이상 40nm이하의 적어도 하나의 파장의 광에 대하여 10%이하의 투율을 갖는다.

이 경우에, 화소에 대응하는 영역내에 형성된 액정영역과 기타의 영역내에 형성된 폴리머벽이 더욱 분명하게 서로로부터 분리될 수 있다.

(4)상기 칼러필터를 투과하는 400nm이상 800nm이하의 파장 전체의 가시광의 투과율은 20%이하일 경우에는, 그 표시는 바람직하지 않을 정도로 어둡게 된다.

가시광의 투과율은 바람직하게는 50nm이상이어야 한다.

게다가, 상기 액정영역과 폴리머벽을 가능한한 분명하게 분리되도록 하기 위해서는, 상기 칼러필터는 바람직하게 365nm이하의 적어도 하나의 파장의 광에 대하여 50%이하의 투과율을 갖는 광학부분을 갖는다.

이 경우에도, 칼러필터의 상기 광학부분은 바람직하게 400nm이상의 파장의 광에 대하여 적어도 20%의 최대투과율을 갖는다.

[실시예 7]

제21도를 참고하여, 본 발명에 따른 제7실시예를 설명한다.

제21도는 제7실시예에 따른 LCD장치(70)의 단면도이다.

제21도에 도시되어 있는 바와 같이, LCD장치(70)는 TFT기판(71)과 이 TFT기판(71)을 대향하여 위치하고 있는 대향기판(72)을 포함한다.

액정층(83)은 상기 TFT기판(71)과 대향기판(72) 사이에 설치되어 있다.

상기 액정층(83)에 있어서는, 복수의 액정영역(81)이 폴리머벽(82)에 의해 포위되어 있다.

상기 TFT기판(71)은 유리베이스판(71a)을 구비한다.

복수의 화소전극(73)은 액정층(83)측상에 있는 상기 베이스판(71a)의 표면상에 매트릭스상으로 설치되어 있다.

복수의 버스라인(74)은 상기 베이스판(71a)의 표면상에 있는 두 개의 인접하는 화소전극(73)사이에서 격자배열로 설치되어 있다.

상기 버스라인(74)은 가시광과 자외선을 차단하도록 기능한다.

상기 버스라인(74)은 서로 평행하는 소오스버스라인과, 서로에 평행하고, 그리고 상기 소오스버스라인에 수직인 게이트버스라인을 구비한다.

상기 화소전극(73)은 대응하는 소오스버스라인과, 각 화소전극(73)에 제공된 TFT(미도시됨)를 경유하여 게이트버스라인에 접속된다.

외부신호는 화소전극(73)에 접속된 게이트버스라인으로 제공된 게이트제어신호에 의거한 소오스버스라인을 경유하여 상기 TFT를 농하여 화소로 전달된다.

투광층(85)은 상기 버스라인(74)과 이 버스라인에 접속된 TFT사이에서 상기 베이스판(71a)의 표면상에 설치되어 있다.

상기 투광층(85)은 염료와 혼합된 폴리머 등의 비도전성물질로 형성되어 있다.

배향막(75)은 화소전극(73), 버스라인(74), TFT 및 투광층(85)을 덮으면서 상기 베이스판(71a)의 표면상에 설치되어 있다.

상기 대향전극(72)은 유리베이스판(72a)을 구비하고 잇다.

액정층(83)측상의 베이스판(72a)상에는, 복수의 칼러필터(76)가 화소전극(73)과 대응하여 설치되어 있다.

상기 칼러필터(76)로 도포되어 있지 않은 베이스판(72a)의 표면상에 있는 영역은 투광영역(77)이다.

차광영역(85)은, 화소전극(73)에 대응하는 영역이외의 영역으로부터 광이 누설되는 것을 방지하기 위하여, 투광영역(77)과 대응하여 설치된다.

화소는 상기 칼러필터(76)에 대응하는 각 화소전극(73)의 면적에 의해 규정된다.

보호층(78)은 상기 칼러필터(76)와 투광영역(77)을 덮으면서 상기 베이스판(72a)의 표면상에 설치된다.

그 보호층(78)은 대항전극(79)으로 덮여져 있고, 그리고 대향전극(79)은 배향막(80)으로 덮여져 있다.

상기 투광층(85)은, 절연층이 상기 투광층(85) 및, 버스라인(74)과 TFT사이에서 설치되어 있는 경우에는, 폴리머물질 대신에 몰리브덴, 탄탈륨, 알루미늄 등의 금속으로 형성될 수 있다.

제7실시예에 따른 LCD장치(70)는 제1, 4, 5, 6실시예에서와 동일한 효과를 갖는다.

[실시예 8]

본 발명의 의한 제8실시예를 제22도 및 제23도를 참고하여 설명한다.

제22도는 제8실시예에 따른 TFT를 포함하는 LCD장치(100)의 단면도이다.

제23도는 상기 LCD장치(100)의 제조공정을 예시하는 개략도이다.

제22도 및 제23도를 참고하여, 상기 LCD장치(100)이 다음방법으로 제조된다.

전기적으로 절연하는 TFT기판(101)상에는 예를 들어 P-실리콘으로 형성된 반도체층이 25에서 200nm의 두께로, 바람직하게는 약 70에서 100nm의 두께로, 저압화학증착법(이하, LPCVD이라 칭함)에 의해 형성되고 그리고 패턴화되어 반도체층(102)을 형성한다.

상기 반도체층(102)상에서는, SiO₂층은 200에서 500nm의 두께로, 바람직하게는 약 200nm의 두께로, 플라즈마 화학증착법(이하, PCVD라 칭함)에 의해 형성되고 그리고 패턴화되어 게이트절연층(103)을 형성한다.

상기 게이트절연층(103)의 두 개의 종단영역(end areas)은 레지스트로 도포되어 있고, 그리고 상기 게이트절연층(103)의 중앙영역은 에칭되어서 바람직하게는 약 100nm의 두께만 남는다.

이때, 상기 레지스트를 제거한다.

그래서, 오목부분은 상기 게이트절연층(103)의 중앙영역에서 형성된다.

금속층은 200에서 400nm의 두께로 상기 게이트절연층(103)상에 형성되어서 게이트전극(104)을 형성한다.

인(phosphorus) 등의 V족원소, V족원소를 함유하는 화합물, 보론(boron) 등의 Ⅲ족원소, 또는 Ⅲ족원소를 포함하는 화합물의 이온이 불순물로서 50에서 100keV의 가속전압에서 채널영역으로 주입된다.

이때, SiNx층, 즉 SiO₂층은 300에서 500nm의 두께로 PCVD에 의해 형성된다.

이 층은 콘택홀을 형성하기 위하여 소정의 위치에서 에칭되어, 층간절연층(106)을 형성한다.

ITO층은, 상기 층간절연층(106)상에서, 화소전극(107)을 형성하기 위하여 50에서 100nm의 두께로 스퍼터링 등에 의해 형성된다.

도전층이, 상기 화소전극(107)상에서, 소오스전극(108)과 드레인전극(109)을 형성하기 위하여 200에서 700nm의 두께로 스퍼터링 등에 의해 형성되어, TFT를 형성한다.

상기 TFT상에는, 예를 들어 아미노 실란 결합제인 기본층은 스핀-코팅에 의해 형성되고 그리고 5분동안 100℃의 온도에서 경화된다.

블랙수지층(a black resin layer)은, 예를 들어 1에서 2㎛의 두께로, 바람직하게는 1㎛의 두께로, 스핀-코팅에 의해 상기 기본층상에 퍼져 있는 블랙안료를 포함하는 감광성수지로 형성되고, 그리고 15분동안 90℃의 온도에서 프리베이킹(prebaking)된다.

상기 블랙수지층상에는, 산소차폐층이 스핀-코팅에 의해 형성되고 그리고 5분동안 90℃의 온도에서 경화된다.

상기 산초차폐층은 화소전극(107)에 대응하는 위치에서 구멍을 갖는 마스크로 덮여져 있고, 그리고 그 결과로 생긴 적층은 노광된다.

그 적층은 세정되어서 상기 산소차폐층을 씻어내고, 그리고 현상되며, 또한 다시 세정된다.

그 적층은 30분동안 200℃의 온도에서 포스트-베이킹(post-baking)공정으로 제공된다.

따라서, 블랙마스크(100)가 제조된다.

또 다른 전기적으로 절연되는 대향기판(111)상에는, 그내부에 퍼져 있는 안료를 포함하는 칼러필터물질로 된 층이 프린팅, 전기증착(electrodeposition), 또는 스핀-코팅에 의해 형성되고 그리고 소정의 패턴으로 패턴닝되어 칼러필터(112)를 형성한다.

상기 대향기판(111)상에는, 투명전도전층이 상기 칼러필터(112)를 덮으면서 스퍼터링 등에 의해서 50에서 100nm의 두께의 ITO로 형성된다.

제23도의 (a)부분에서 보인 바와 같이, 상술한 요소를 갖는 TFT기판(101)과 대향기판(111)이 모두 배향막(114)으로 도포되어 있다.

상기 대향기판(111)상의 배향막(114)상에는, 3.5㎛의 직경을 갖는 플라스틱 비드(plastic beads)가 스페이서로서 스캐터링된다.

이때, 상기 TFT기판(101)과 대향기판(111)은 봉지용 수지로 함께 유지되어 있어 액정셀을 제조한다.

제23도의 (b)부분에서 도시된 바와같이, 상기 대향기판(111)의 외부표면은 네가티브 감광성 수지층(115)로 도포되어 있다.

그러한 결과로 제조된 액정셀은 상기 블랙매트릭스(110)를 마스크로 사용하여 상기 TFT기판(101)측으로부터 노광되어, 상기 네가티브 감광성수지층(115)을 패터닝한다.

이때, 0.1g의 R-684(Nippon Kayaku Co., Ltd.에 의해 생산됨), 0.05g의 스틸렌(styrene), 0.85g의 이소보닐 메타크리레이트(isobornyl methacrylate), 4g의 액정물질인 ZLI-4792(E.Merck TFT Co., Inc.에 의해 생단됨 ; 0.3%의 S-811를 포함함), 그리고 광-기폭제로서 0.0025g의 이루가큐어 651로 된 혼합물이 상기 투명한 상태에서 상기 액정셀내로 주입된다(35℃의 온도에서).

제23도이 (c)부분에서 도시된 바와같이, 자외선이 동일한 온도에서 상기 액정셀로 조사된다.

상세하게는, 평행한 광을 방출하는 고압수은등이 자외선의 조사용 광원으로 사용된다.

상기 광은 상기 감광성수지층(115)측으로부터 액정셀상에 조사된다.

상기 액정셀은 10mW/㎠의 광세기가 얻어지는 위치에서 상기 수은등아래에 놓여진다.

그 광은 일초동안 조사되고 그리고 30초동안 차단되며, 또한 이러한 사이클이 20회 반복된다.

그 다음, 자외선들이 10분동안 연속적으로 조사되어 상기 수지를 경화시키게 된다.

그 결과, 제23도의 (d)부분에 도시된 바와 같이, 혼합물(117)이 폴리머상 (118)과 액 정 상(119)로 나누어진다.

감광성수지층(115)은 제24도의 (e)부분에 도시된 바와 같은 LCD장치(100)를 형성하기 위해 제거기에 의해 제거된다.

편광현미경을 사용하여 관찰한 바에 의하면, 화소전극들(107)에 대응하는 영역들에는 액정상(119) 내의 액정계들이 형성된 것이 확인되었다.

제8예에서는 폴리머상(118)이 액정셀의 자기정합에 의해 액정상(119)으로 부터 분리된다.

따라서, 화소전극들(107)에 대응하는 영역들 내에 액정상(119)을 갖는 액정층이 자기정합으로 쉽게 형성된다.

[실시예 9]

제24도 및 제25도를 참조하면서 본 발명의 제9예에 대해 설명하겠다.

제24도는 제9예에서의 LCD장치(130)의 단면도이다.

제25도는 LCD장치(130)의 제조공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.

제8예에서의 구성요소들과 동일한 구성요소들은 동일한 참조번호들에 의해 인용된다.

제24도 및 제25도를 참조하여, LCD장치(130)는 다음과 같이 제조된다.

전기적으로 절연성인 TFT기판(101) 위에는, 예를 들어, p-Si이 LPCVD에 의해 25내지 200nm의 두께로, 바람직하게는 대략 70내지 100nm의 두께로 형성되고 패턴되어서 반도체층(102)을 형성하게 된다.

반도체층(102) 위에는, SiO₂층이 PCVD 등에 의해 200내지 500nm의 두께로, 바람직하게는 대략 200nm의 두께로 형성되고 패턴되어서 게이트 절연층(103)을 형성하게 된다.

게이트 절연층(103)의 두 끝 영역은 레지스트로 도포되고, 게이트 절연층(103)의 중앙영역은 바람직하게 대략 100nm정도 남기도록 식각된다.

그 후, 레지스트는 제거된다.

이렇게 하여, 게이트 절연층(103)의 중앙 영역에는 오목한 부분(recessed portion)이 형성된다.

게이트 절연층(103) 위에는 200 내지 400nm의 두께로 금속층이 형성된다.

채널 영역에는 불순물로서, 인(phosphorus)와 같은 5족 원소의 이온들, 5족원소를함유하는 화합물, 붕소(boron)과 같은 3족원소, 도는 3족원소를 함유하는 화합물이 50 내지 100keV의 가속전압으로 주입되어 접촉층(105)을 형성하게 된다.

그 후에는, SiNx층이나 SiO₂층이 PCVD등에의해 300 내지 500nm의 두께로 형성된다.

그 층의 특정 위치에 식각하여 접촉구멍을 형성함으로써, 층간절연층(interlayer isulation layer)(106)을 형성한다.

층간절연층(106) 위에는 스퍼터링 등에 의해 50 내지 100nm의 두께로 ITO층이 형성되어 화소전극들(107)을 형성하게 된다.

화소전극들(107) 위에는 스퍼터링 등에 의해 200 내지 700nm의 두께로 도전층이 소오스 전극(108)과 드레인 전극(109)까지 형성되도록 함으로써, TFT를 형성하게 된다.

TFT 위에는, 기본층(a layer of primer)으로서, 예를 들면, 아미노실란 결합체(amino silane coupling agent)가 스핀 코팅(spin-coating)에 의해 형성되어 100℃의 온도에서 5분동안 경화된다.

스핀 코팅에 의한 상기 층 위에는, 예를 들어, 그속에 분산되어 있는 블랙안료(black pigment)와 플라스틱 비드(plastic bead)들(121)을 함유하는 감광성수지로 블랙 수지층이 형성되어서, 90℃의 온도에서 15분 동안 프리베이킹(prebaking)된다.

블랙수지층 위에는, 산소차폐층이 스핀 코팅에 의해 형성되어 90℃의 온도에서 5분동안 경화된다.

산소차폐층은 화소전극들(107)에 대응하는 위치들에 구멍들을 갖는 마스크로 덮여지게 되며, 제조된 적층물(laminate)은 광에 노출된다.

제조된 적층물은 산소차폐층을 제거하도록 세척되고, 현상된 후, 다시 세척된다.

200℃의 온도에서 30분 동안 제조된 적충물에 대한 포스트베이킹(postbaking)이 수행된다.

이렇게 하여, 블랙 매트랙스(110)가 준비된다.

준비되는 액정셀의 두께는 플라스틱 비드들(121)의 직경을 조정하는 것에 의해 변화될수 있다.

플라스틱 비드들(121)은 화소전극(107)에 대응하는 블랙 매트릭스(110) 위에만 위치하기 때문에 LCD장치(130)의 표시 특성이 개선될 수 있다.

전기적으로 절연성인 다른 하나의 대향기판(111) 위에는, 속에 안료가 흩어져 있는 칼라 필터 재료(color filter material)로 이루어지는 층이 프린팅, 전기 증착(electrodeposition), 또는 스핀 코팅에 의해 형성되고, 특정의 패턴으로 패턴되어서 칼라 필터들(112)을 형성하게 된다.

대향기판(111) 위에는, 스퍼터링 등에 의해 50 내지 100nm의 두께를 갖는 ITO로 투명도전층이 칼라필터들(112)을 덮도록 형성되어서 대향전극(113)을 형성하게 된다.

제25도의 (a)부분에 도시된 바와 같이, TFT기판(101) 상의 화소전극들(제24도의 107) 위와 대향기판(111) 상의 칼라필터들(제24도의 112)위에는 배향막들(114)이 형성된다.

TFT기판(101)과 대향기판(111)은 액정셀을 준비하기 위해서 봉합수지로 접착된다.

제25도의 (b)부분에 도시된 바와 같이, 대향기판(111)의 요부표면은 네가티브 감광성수지층(115)으로 도포된다.

제조된 액정셀은 네가티브 감광성수지층(115)을 패턴하기 위한 마스크로서 블랙 매트릭스(110)를 사용하여 TFT기판(101)측으로 부터의 광에 노출된다.

다음, 0.1g의 R-684(일본 Kayaku 공업사의 제품), 0.05g의 스틸렌, 0.85g의 이소보닐 메타크릴레이트, 4g의 (0.4wt%의 S-811을 함유하는 액정물질 ZLI-4792(E.Merck TFT Co.,사의 제품)와, 광개시기로서의 0.0025g의 이루가큐어 651로 이루어지는 혼합물이 투명한 상태로 (35℃의 온도에서) 제조된 액정셀로 주입된다.

제25도의 (c)부분에 도시된 바와 같이, 자외선들이 동일한 온도에서 액정셀로 조사된다.

구체적으로 설명하면, 자외선들을 조사하기 위한 광원으로서는 평행광(collimated light)을 방출하는 고압수은등이 사용된다.

광은 감광성수지층(115)으로 부터 액정셀 위로 조사된다.

액정셀은 수은등 아래에서 광 강도가 10mW/㎠인 위치에 놓여진다.

광은 1초 동안 조사되다가 30초 동안 조사되지 않게 되며, 이와 같은 주기가 20회 반복된다.

그 후, 자외선들은 10분 동안 연속적으로 조사되어 수지를 경화시키게된다.

그 결과, 제25도의 (d)부분에 나타낸 바와 같이, 혼합물(117)은 폴리머상(polymer phase)(118)과 액정 상(119)으로 분리된다.

감광성수지층(115)은 제25도의 (e)부분에 도시된 바와 같은 LCD장치(130)를 형성하도록 제거기에 의해 제거된다.

편광현미경을 사용하여 관찰한 바에 의하면, 액정상 내의 액정계들이 화소전극들9107)에 대응하는 영역들 내에 형성된 것이 확인되었다.

제9예에서는, 액정분자들의 자기정합에 의해 폴리머상(118)이 액정 상(119)으로 부터 분리된다.

따라서, 화소전극을(107)에 대응하는 영역들 내에 액정상(119)을 갖는 액정층이 자기정합으로 쉽게 형성된다.

LCD장치의 사용도에 따라서는 다른 형의 배향막들이 사용된다.

배향막이 형성되지 않을 수도 있다.

LCD장치의 시각특성을 개선하기 위해 방사상으로나 무작위적으로 액정계들을 정렬시키기 위해서는, 다음과 같은 방법들이 주로 사용된다.

(1) 배향막은 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 또는 폴리옥시메틸렌과 같이 스페룰리트들을 갖는 박막 폴리머 물질로 형성된다.

(2)액정영역에 드스클리네이션 라인(disclination line)을 발생시키기 위한 핵(necleus)은 화소에 대응하는 영역의 중앙에 위치하게 된다.

이런 방법들을 사용함으로써, 액정계들은 화소에 대응하는 영역의 중앙에 폴리머물질을 위치시키지 않고서도 방사상으로 또는 무작위적으로 배열될 수 있으며, 이로써 고 이미지 콘트라스트를 실현하는 LCD장치가 제조될 수 있다.

본 발명은 TN, STN, FLC(ferielectric liquid crystal), ECB(electerically contrlled birefringence)와 같이 액티브 구동될 수 있는 대부분의 모드에서, 그리고 방사상으로나 무작위적으로 배열되는 액정계들이 폴리머 벽에 의해 에워싸여 지는 모드에서 사용되는 액정을 포함하는 LCD장치에 적용될 수 있다.

본 발명은 투과형 LCD장치와 반사형 LCD장치 모두에 적용될 수 있다.

더욱이 본 발명은 칼라 LCD장치와 단색표시용 LCD장치 모두에 적용될 수 있다.

단색표시에 있어서, 예를 들어, 블랙상태는 상호 수직하는 편광축들을 갖는 두개의 편광판이 이용됨으로써 실현된다.

본 발명은 TFT나 MIN(metal-insulator-metal)과 같은 액티브 장치를 포함하는 LCD장치의 액티브 구동과 단순 매트릭스 구동 모두에 적용될 수 있다.

제16도에는 단순 매트릭스 구동에 의해 구동되는 LCD장치가 도시되어 있다.

LCD장치는 상호 대항하는 두 개의 기판을 갖고 있다.

두 기판들 중에 하나는 제16도에 도시된 바와 같이 그위에 형성되는 투면전극들(51)을 갖는다.

다른 하나의 기판은 상기 투명전극들(51)에 교차하는 투명전극들(52)을 갖는다.

투면전극들(51,52)이 상호 겹쳐지는 영역들이 화소들이다.

본 발명에 따르면, 기판은, 예를 들어 광투과를 허용하는 투명고체로 형성된다.

예컨데, 두 기판 중 하나는 유리 또는 플라스틱 막으로 형성된다.

다른 하나의 기판은 예를 들어, 알루미늄, 탄탈륨, 또는 몰리비디늄과 같은 금속이나, 실리콘 또는 GaAs와 같은 반도체물질 등과 같은 광반사물질로 형성된다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 칼라필터나 블랙마스크가 설치된 기판 측으로부터의 광조사에 의해 액정영역이난 액정상이 쉽게 형성될 수 있다.

액정셀에는 자외선을 막기 위한 층이 형성된다.

따라서, LCD장치의 외부표면 위에는 포토마스크가 필요 없게 된다.

또, 광조사를 위한 위치정밀도가 개선되고 제조공정이 상당히 간단해진다.

또한, LCD장치의 구성요소가 포토마스크로서 작용됨에 따라 제조공정을 더욱 간단해 지게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 하나의 기판 위에 수지로 형성되는 불랙 매트릭스가 형성되고, 다른 기판 위에는 블랙 매트릭스를 사용하여 감광성 수지의 마스크패턴이 형성된다.

마스크 패턴을 사용하여 광을 조사하는 것에 의해, 액정물질과 액정셀로 주입된 폴리머의 혼합물이 자기정합으로 쉽게 액정상과 폴리머상으로 분리된다.

본 발명의 기술적인 사상 및 범위를 벗어남이 없이 이 기술분야의 통상적인 전문가들에 의해 본 발명의 다양한 다른 변형예들이 만들어 질 수 있다는 것이 자명하다.

따라서, 이후에 첨부되는 청구범위는 여기에 설명된 사항들에 한정하려는 것은 아니며, 오히려 청구범위는 더 넓게 해석된다.

Claims (22)

1. 서로 대향하는 한 쌍의 기판; 표시를 행하는 복수의 화소 ; 및 상기 기판사이에 끼워져 있고 상기 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 구비하되, 상기 액정영역이 폴리머벽( a polymer wall)에 의해 에워싸여져 있는 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 기판들 중의 적어도 한 기판이 투명하고, 그 위에 광투과율을 조정하는 광학수단을 가지며, 이 광학수단은 상기 화소의 각각에 대응하고 ; 상기 광학수단은 250nm∼400nm의 파장범위 내의 적어도 하나의 파장의 광에 대하여 50%이하의 투과율을 갖고, 400nm이상의 파장의 광에 대해서는 적어도 20%의 최대 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광학수단을 가지는 투명기판에 포함된 다른 광학수단을 더 구비하고 ; 그 다른 광학수단이 투광영역과 차광영역을 구비하고 ; 그 차광영역이 상기 화소 이외의 부분의 적어도 한 부분을 차광하며 ; 그 투광영역이 상기 화소와, 상기 화소 이외의 적어도 한 부분을 통하여 빛이 전송되도록 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 제1항에 있어서 상기 광학수단은 컬러 필터인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 기판들 중의 적어도 한 기판의 표면 상에 편광판을 더 포함하되, 상기 표면이 상기 액정층을 향하는 표면의 반대측에 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 기판들 중의 적어도 한 기판의 표면 상에 배향막을 더 포함하되, 이 표면이 상기 액정층을 향하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 배향막은 다결정인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
7. 제2항에 있어서, 상기 다른 광학수단을 갖는 투명기판에 대향하는 기판은 상기 다른 광학수단의 투광영역을 통하여 투과된 광을 차광하는 차광수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 차광수단은 신호선과 주사선 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 광학수단은 가시광이 실질적으로 투과하도록 하는 폴리머물질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 광학수단은 250nm∼400nm 파장범위의 광을 실질적으로 차광하는 광학부분을 포함하는 박막으로 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 광학부분은 250nm∼400nm 파장범위의 광을 선택적으로 흡수하는 광흡수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
12. 서로 대향하는 한 쌍의 기판 ; 표시를 행하는 복수의 화소 ; 및 상기 기판 사이에 끼워져 있고, 상기 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 구비하되, 상기 액정영역이 폴리머벽(a polymer wall)에 의해 에워싸여져 있는 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정영역은 방사상으로 배열된 액정분자를 갖는 적어도 하나의 액정계(liquid crystal domain)를 구비하고 ; 상기 기판들중의 한 기판은 상기 화소를 제외하는 영역내에 차광수단을 구비하며, 상기 화소에 대응하는 다른 기관 상의 영역은 투명한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 차광수단은 그 내부에 혼합된 스페이서를 포함하는 수지물질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 차광수단은 그 내부에 혼합된 블랙 필러를 포함하는 수지물질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
15. 제12항에 있어서, 상기 화소에 의해 구현된 표시를 조정하기 위한 스위칭 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
16. 서로 대향하고 둘 중의 적어도 하나가 투명한 두 개의 기판 ; 표시를 행하는 복수의 화소 ; 및 상기 기판 사이에 끼워져 있고, 상기 화소에 각각에 대응하는 액정 영역을 구비하되, 상기 액정영역이 폴리머벽(a polymer wall)에 의해 에워싸여져 있는 액정층을 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 광투과율을 조정하되, 250nm∼400nm 파장범위의 적어도 하나의 파장의 광에 대하여는 50% 이하의 투과율을 갖고 400nm이상의 파장의 광에 대해서는 적어도 20%의 최대 투과율을 갖는 광학수단을 상기 투명한 기판의 표면 상에 형성하는 공정과 ; 상기 광학수단이 설치된 기판의 표면이 내측으로 되도록 하여, 상기 두 개의 기판을 조립하는 공정과 ; 상기 두 개의 기판 사이에 액정물질과 광경화성 수지의 혼합물을 주입하여 상기 액정층을 형성하는 공정 ; 및 상기 광학수단이 설치된 투명기판 측으로부터 상기 액정층을 구비한 상기 두 개의 기판의 조립체를 향하여 상기 적어도 하나의 파장의 광을 조사하여, 상기 액정층 내의 폴리머벽에 의해 에워싸여져 있는 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 광학수단은 광흡수제를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
18. 서로 대향하고 적어도 하나가 투명한 두 개의 기판 ; 표시를 행하는 복수의 화소 ; 및 상기 기판 사이에 끼워져 있고 상기 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 구비하되, 상기 액정영역이 폴리머벽(a polymer wall)에 의해 에워싸여져 있는 액정층을 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 소정의 패턴으로 광투과율을 조정하되, 250nm∼400nm 파장범위의 적어도 하나의 파장의 광에 대하여는 50%이하의 투과율을 갖고 400nm이상의 파장의 광에 대해서는 적어도 20%의 최대 투과율을 갖는 광학수단을 상기 투명한 기판의 표면 상에, 형성하는 공정과 ; 상기 광학수단을 제외하는 기판의 표면 상에 감광성수지층을 형성하는 공정과 ; 상기 광학수단이 설치된 기판의 표면과 상기 감광성수지층을 제외하는 기판의 표면을 내측으로 되도록 하여, 상기 두 개의 기판을 조립하는 공정과 ; 상기 감광성수지층을 소정의 패턴으로 형성하기 위하여 상기 광학수단을 포토마스크로 사용하여, 상기 광학수단을 포함하는 기판측으로부터 상기 감광성수지층으로 향하여 상기 적어도 하나의 파장의 광을 조사하는 공정과; 상기 두 개의 기판 사이에 액정물질과 광경화성수지의 혼합물을 주입하여 상기 액정층을 형성하는 공정; 및 상기 감광성수지층을 포함하는 기판 측으로부터 상기 액정층을 구비한 상기 두 개의 기판의 조립체를 향하여 광을 조사하여, 상기 액정층 내의 폴리머벽에 의해 에워싸여져 있는 상기 화소의 각각에 대응하는 액정영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표지장치의 제조방법.
19. 제1항에 있어서, 상기 광학수단이, 액정층과 대항하는 투명기판의 일측 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
20. 제16항에 있어서, 상기 광학수단을 가지는 투명기판의 표면에 다른 광학수단을 형성하는 공정을 더 포함하고; 그 다른 광학수단이 투광영역과 차광영역과 차광영역을 구비하고; 그 차광영역이 상기 화소이외의 적어도 한 부분을 차광하며; 그 투광영역이 상기 화소와 상기 화소 이외의 적어도 한 부분을 통하여 빛이 투광되도록 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 다른 광학수단의 투광영역을 통하여 투광되는 빛을 차광하는 차광수단을 상기 투명기판에 대향하는 기판 상에 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 차광수단이 형성되어 신호선과 주사선 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.