KR100202225B1 - 액정셀 제조방법 - Google Patents

Abstract

간단한 공정으로 불규칙하게 배열된 수 많은 도메인이 형성되어 시야각이 개선된 액정셀의 제조방법을 제공하기 위한, 액정셀 제조방법은 적어도 하나의 기판에 배향막을 도포하는 단계; 상기한 배향막이 도포된 기판에 마주하는 다른 기판과 합착하여 액정패널을 형성하는 단계; 상기한 액정패널에 액정을 주입하여 액정셀을 형성하는 단계; 및 상기한 액정셀에 에너지를 가해서 상기한 배향막의 분자배열이 불규칙한 배열이 되도록 하는 단계로 이루어진다.

Description

액정셀 제조방법

본 발명은 광시야각을 가진 액정셀의 제조방법에 관한 것으로, 특히 배향막에 불규칙하게 배열된 수 많은 도메인을 형성하도록 처리하여 시야각 의존성이 없는 광시야각을 가진 액정셀의 제조방법에 관한 것이다.

현재, 액정표시장치(LCD)로 주로 사용되는 트위스트 네마틱(TN) 액정셀은 그 시야각 특성에서 많은 문제점을 가지고 있다. 특히, 좌우방향의 시야각에서는 광투과도가 대칭적으로 분포하지만, 상하방향에서의 시야각에서는 광투과도가 비대칭적으로 분포하기 때문에, 이미지가 반전되어 결국 시야각이 좁아지게 되어 대면적의 화상표시장치로 적용이 곤란하다.

상기한 문제를 해결하기 위해, 하나의 화소 내에 액정의 프리틸트가 다르게 형성된 영역을 나누어 멀티도메인 액정셀을 제시하여 모노도메인의 시야각 의존성을 해결하고자 하였다. 상기한 멀티도메인 액정셀을 얻기 위해서, 양 기판에 특정한 배향처리를 실시하게 되는데, 상기한 배향처리 방법 중 현재 가장 주목받는 방법이 광배향방법이다. 이 방법은 각 기판의 배향막에 도메인을 나누어, 각 도메인 마다 다른 프리틸트가 결정되도록 마스크를 사용하여 광의 조사방향이나 조사강도를 조절하는 것으로 멀티도메인 액정셀을 제조하는 방법이다.

그러나, 상기한 광배향 방법은 시야각 의존성을 완전히 해결하는 4도메인 이상의 멀티도메인 액정셀을 형성하기 위해서, 하나의 기판에 8회의 광조사를 실시해야 4개의 프리틸트를 결정하는 것이 가능하므로, 멀티도메인 형성공정이 복잡하여 공정시간의 지연과, 수율의 저하 등에 의해서 대량생산에 적용하기 곤란하다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 공정으로 불규칙하게 배열된 수 많은 도메인이 형성되어 시야각이 개선된 액정셀의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정셀 제조방법은 적어도 하나의 기판에 배향막을 도포하는 단계; 상기한 배향막이 도포된 기판에 마주하는 다른 기판과 합착하여 액정패널을 형성하는 단계; 상기한 액정패널에 액정을 주입하여 액정셀을 형성하는 단계; 및 상기한 액정셀에 에너지를 가해서 상기한 배향막의 분자배열이 불규칙한 배열이 되도록 하는 단계로 이루어진다.

상기한 배향막은 수직배향 특성을 가진 배향막으로 특히, 폴리실록산계 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 상기한 액정은 액정의 피치(pitch)가 1/4λ가 되도록 카리랄도판트를 첨가하여, 액정이 상하기판에서 π/2 트위스트되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 액정셀에 가해지는 에너지로는 열에너지 및 광에너지와 같은 모든 종류의 에너지가 모두 가능하며, 열에너지를 적용할 경우의 가열온도는 액정의 상전이온도(Tni) 이상, 200℃ 이하로 배향막 표면의 액정이 가열에 의해 불규칙한 경사구조를 가지도록 하는 것이 바람직하고, 광에너지를 적용할 경우 300㎚ 근처의 파장을 가진 자외선이 적당하고, 그 자외선은 하나의 편광축을 가지는 편광된 광, 모든 방향에 대해서 편광축을 가진 비편광된 광, 또는 둘 이상의 편광축을 가지는 부분편광된 광의 모든 자외선을 포함하나 비편광된 광이 특히 바람직하다.

도 1은, 본 발명의 액정셀 제조방법의 일 실시예를 나타내는 도면.

도 2는, 본 발명의 액정셀 제조방법에 다른 실시예를 나타내는 도면.

도 3은, 본 발명의 액정셀 제조방법에 또 다른 실시예를 나타내는 도면.

도 1은, 본 발명의 액정셀 제조방법에 관한 일 실시예를 나타내는 도면이다. 도 1(a)에서 도면부호 3은 어떠한 배향처리도 하지 않은 배향막(2)을 가진 제1기판(1)과 제2기판(4) 사이에 주입된 액정을 나타내는 것으로, 음의 유전율 이방성을 가진다. 상기한 배향막(2)은 배향처리를 실시하기 이전에는 기판면에 대해서 수직으로 배향되는 성질을 가지는 중합체로 이루어져 있으므로, 도 1(a)의 상태에서는 전 액정셀(5)에서 액정이 기판 표면에 대해서 수직으로 배열되어져 있다. 상기한 배향막은 수직으로 배향되어 있으므로, 액정의 주입에 따른 흔적효과가 없다. 상기한 수직 배향된 액정셀을 도 1(b)에 나타난 바와 같이, 모든 방향에 대해서 편광방향을 가지는 비편광된 광을 기판면에 대해서 수직으로 조사하면, 상기한 배향막(2)의 분자는 상기한 자외선의 에너지량에 따라서 일정한 각도로 경사진 배열은 가지게 되는데, 이때의 경사방향은 불규칙하게 분포되어 다수의 도메인이 형성된 액정셀을 얻을 수가 있다. 상기한 광의 조사시간을 1시간 이하로 하여 배향막의 경사각도가 60°이상인 수직배향성 멀티도메인 액정셀을 얻도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 수직배향성 멀티도메인 액정셀에 도 1(c)와 같이, 전압을 인가하면 음의 유전율 이방성을 가진 액정의 특성에 따라, 수직배향된 액정 분자들이 수평하게 재배열되어 각각의 도메인의 액정분자들이 종래의 트위스트 네마틱 액정셀과 같은 구조를 가진다. 광이 조사되는 제1기판에 마주한 제2기판은 어떠한 배향처리를 실시하지 않아도 제1기판의 배향막에 앵커링된 액정분자는 일정량 첨가된 카이랄 도판트에 의해서 π/2 트위스트 되어 각 도메인마다 트위스트 네막틱 액정셀을 얻을 수가 있게 된다.

본 발명에서 사용되는 배향막은 조사되는 에너지량에 따라 그 경사각도가 작아지는 특성을 가진 폴리실록산계 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 상기한 폴리실록산계 물질은 에너지를 부여하지 않으면, 수직배향성을 가지므로, 액정주입시 나타나는 흔적효과가 나타나지 않는다. 또한, 상기한 방법은 액정 주입전에 배향을 실시하는 배향공정을 제거하는 것이 가능하여 복잡한 장치의 배열이나 제조단계가 단순화되므로, 모든 방향에서 계조표시의 반전이 없는 광시야각의 멀티도메인 액정셀이 간단하게 제공된다.

도 2는, 본 발명의 액정셀 제조방법에 관한 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 2(a)에서 도면부호 3은 어떠한 배향처리도 하지 않은 배향막(2)을 가진 제1기판(1)과 제2기판(4) 사이에 주입된 액정을 나타내는 것으로, 음의 유전율 이방성을 가진다. 상기한 배향막(2)은 배향처리를 실시하기 이전에는 기판면에 대해서 수직으로 배향되는 성질을 가지는 중합체로 이루어져 있으므로, 도 2(a)의 상태에서는 전 액정셀에서 액정이 기판 표면에 대해서 수직으로 배열되어져 있다. 상기한 수직 배향된 액정셀을 도 2(b)에 나타난 바와 같이 열을 가하게 되면, 상기한 열에너지에 의해서 배향막의 분자배열이 흐트러져 경사진 구조를 가지게 된다. 상기한 경사구조는 각 분자에 흡수된 에너지에 따라서 불규칙하게 형성되므로, 상기한 배향막(2)에 인접한 액정분자는 불규칙한 분포의 배향막 분자에 의해서 앵커링되어 다수의 도메인이 형성된 액정셀을 얻을 수가 있다. 상기한 온도를 액정의 상전이온도 이상에서 가열하여 배향막의 경사각도가 60°이상인 수직배향성 멀티도메인 액정셀을 얻도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 수직배향성 멀티도메인 액정셀에 도 2(c)와 같이, 전압을 인가하면, 음의 유전율 액정셀의 특성에 따라, 수직배향된 액정분자들이 수평하게 배향되어 각각의 도메인의 액정분자들이 종래의 트위스트 네마틱 액정셀과 같은 구조를 가진다. 광이 조사되는 제1기판에 마주한 제2기판은 어떠한 배향처리를 실시하지 않아도 제1기판의 배향막에 앵커링된 액정분자가 일정량 첨가된 카이랄 도판트에 의해서 π/2 트위스트 되어 원하는 트위스트 네막틱 액정셀을 얻을 수가 있게 된다.

본 발명에서 사용되는 배향막은 수직배향성을 가진 폴리실록산계 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 상기한 폴리실록산계 물질은 조사되는 에너지량에 따라 그 경사각도가 작아지는 특성을 가지므로, 상기한 방법에 적당하다. 또한, 상기한 방법은 액정을 배향하기 위해서 액정의 주입 전에 배향을 실시하는 배향공정을 제거하는 것이 가능하여 복잡한 장치의 배열이나 단계가 단순화되므로, 모든 방향에서 계조표시의 반전이 없는 광시야각의 멀티도메인 액정셀이 간단한 방법으로 제공된다.

상기한 액정셀은 또한 제1실시예와 제2실시예를 통합한 다음과 같은 방법을 사용하여 수평배향 멀티도메인 액정셀을 얻는 것도 가능하다. 도 3(a)에서 참조부호 3은 어떠한 배향처리도 하지 않은 배향막(2)을 가진 제1기판(1)과 제2기판(4) 사이에 주입된 액정을 나타내는 것으로, 양의 유전율 이방성을 가진다. 상기한 배향막(2)은 배향처리를 실시하기 이전에는 기판면에 대해서 수직으로 배향되는 성질을 가지는 중합체로 이루어져 있으므로, 액정이 주입된 이후에도 도 3(a)와 같이 수직배향된 액정셀을 형성한다. 상기한 배향막의 특성으로 액정(3)의 주입시 주입된 흔적이 남는 흔적효과가 나타나지 않는다. 상기한 수직배향된 액정셀을 도 3(b)에 나타난 바와 같이, 열을 가하게 되면, 열에너지에 의해서 배향막의 분자배열이 흐트러져 경사진 구조를 가지게 된다. 상기한 경사구조는 각 분자에 흡수된 에너지에 따라서 불규칙하게 형성되므로, 상기한 배향막(2)에 인접한 액정분자는 불규칙한 분포의 배향막 분자에 의해서 앵커링되어 다수의 도메인이 형성된 액정셀을 얻을 수가 있다. 도 3(c)에서는 상기한 불규칙한 배향막 분자의 경사구조의 각도를 더 낮추기 위해서, 도 3(b)의 액정셀에 모든 방향에 대해서 편광방향을 가지는 비편광된 광을 기판면에 대해서 수직으로 조사하면, 상기한 배향막의 분자의 경사각도는 상기한 자외선의 에너지량에 따라서 점점 더 작아지게 되어, 광의 조사시간을 2시간 이상으로 할 경우, 배향막의 경사각도가 10°이하인 수평배향성 멀티도메인 액정셀을 얻게된다.

상기한 수직배향성 멀티도메인 액정셀에 도 3(d)와 같이, 전압을 인가하면, 음의 유전율 액정셀의 특성에 따라, 수직배향된 액정 분자들이 수평하게 배향되어 각각의 도메인의 액정분자들이 종래의 트위스트 네마틱 액정셀과 같은 구조를 가진다. 광이 조사되는 제1기판에 마주한 제2기판은 어떠한 배향처리를 실시하지 않아도 제1기판의 배향막에 앵커링된 액정분자가 일정량 첨가된 카이랄 도판트에 의해서 π/2트위스트 되어 원하는 트위스트 네막틱 액정셀을 얻을 수가 있게 된다.

본 발명에서 사용되는 배향막은 수직배향성을 가진 폴리실록산계 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 상기한 폴리실록산계 물질은 조사되는 에너지량에 따라 그 경사각도가 작아지는 특성을 가지므로, 상기한 방법에 적당하다. 또한, 상기한 방법은 액정주입 전에 배향을 실시하는 배향공정을 제거하는 것이 가능하여 복잡한 장치의 배열이나 단계가 단순화되므로, 모든 방향에서 계조표시의 반전이 없는 광시야각의 멀티도메인 액정셀이 제공된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 액정셀 제조방법은 액정을 액정패널에 주입한 후에, 에너지를 부여하여 배향막의 경사구조를 제공하는 것으로, 각 기판에 따른 멀티도메인의 배향공정을 실시하지 않아도 단순히 에너지를 배향분자에 제공하여 경사구조를 제공하는 것으로 광시야각을 가진 멀티도메인 액정셀을 얻을 수가 있다. 따라서, 제조공정이 단순하고, 시간이 단축되어 제조단가의 절감에도 기여하게 된다.

Claims (6)

1. 적어도 하나의 기판에 배향막을 도포하는 단계;

   상기한 배향막이 도포된 기판에 마주하는 다른 기판과 합착하여 액정패널을 형성하는 단계;

   상기한 액정패널에 액정을 주입하여 액정셀을 형성하는 단계;

   상기한 액정셀에 에너지를 가해서 상기한 배향막의 분자배열이 불규칙한 배열이 되도록 하는 단계로 이루어진 액정셀 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기한 배향막은 폴리실록산계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정셀 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기한 액정은 카이랄 도판트가 첨가된 액정인 것을 특징으로 하는 액정셀 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기한 에너지가 열에너지인 것을 특징으로 하는 액정셀 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기한 에너지가 광에너지인 것을 특징으로 하는 액정셀 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기한 광에너지가 비편광된 자외선에 의해서 발생되는 것을 특징으로 하는 액정셀 제조방법.

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