KR100211010B1 - 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정표시장치는 적어도 하나는 투명한 한쌍의 기판; 및, 복수의 폴리머벽을 포함하는 액정층 및 복수의 폴리머벽에 둘러싸여 있으며 상기 한쌍의 기판사이에 위치한 액정영역을 포함하는데, 각 기판은 액정층의 인접한 측에 표시를 위한 복수의 전극을 가진 표시부 및 상기 표시부의 둘레에 제공된 비표시부를 포함하며, 표시부의 주변영역에서의 폴리머벽 형성율이 90%이상인 액정표시장치이다.

Description

액정표시소자 및 그 제조방법

제1도는 본 발명의 실시예 1에 의한 액정표시소자의 구성을 보인 단면도이다.

제2도(a)는 실시예 2 및 3에 의한 액정표시소자의 구성을 보인 단면도이다.

제2도(b)는 실시예 3에 의한 액정표시소자의 제조에 있어서의 자외선 조사공정을 보인 도면이다.

제3도(a)는 본 발명의 실시예4에 의한 액정표시소자에 있어서의 시일재의 배치를 보인 평면도이다.

제3도(b)는 2중 시일 패턴을 갖는 기판의 평면도이다.

제3도(c)는 제3도(a)에 보인 코너부의 확대도이다.

제3도(d)는 제3도(a)에 보인 액정표시소자의 구성을 보인 단면도이다.

제4도는 본 발명의 실시예 5에 의한 액정표시소자의 구성을 보인 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a, 1b : 기판 2a, 2b : 투명전극

3a, 3b : 전기절연막 4a, 4b : 배향막

5 : 시일재 6 : 액정영역

7 : 폴리머벽 8 : 차광층

본 발명은 예컨대, 펜 입력을 갖는 휴대용 정보 단말기, 광시야각을 갖는 텔레비젼이나 디스플레이등의 OA기기에 사용될 수 있는 액정소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 TN(twisted nematic)모드, STN(super twisted nematic)모드, ECB(electrically controlled birefringence)모드, FLC(ferroelectric liquid crystal) 표시모드, 광산란 모드등을 이용하는, 폴리머벽으로 포위된 액정영역을 포함하는 액정표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

현재, 액정표시소자(LCD)에는 각종 표시모드가 채용되고 있다. 예컨대, 전기광학효과를 이용하여 표시를 행하는 LCD로서는 네마틱 액정분자를 사용한 TN모드 또는 STN모드의 액정표시소자가 실용화되어 있다. 최근에는 강유전성액정을 사용한 LCD도 실용화레벨에 달하고 있다.

최근, 액정재료의 복굴절율을 이용하여 투명 또는 백탁상태를 전기적으로 제어하는 방식이 일본 특표소 제58-501631호에 제안되어 있다. 이 방식의 LCD는 한쌍의 기판간극에 액정방울이 고분자중에 분산되어 이루어지는 표시매체가 협지된 구조를 가지며, 이 형태의 LCD를 소위 고분자 분산형 액정(PLDC) 표시소자라 칭한다. 이 PLDC 표시소자는 전압의 인가시 액정분자의 배향이 전계방향과 평행하게 되어 그 결과 액정분자의 정상광 굴절율과 액정을 지지하는 지지매체인 고분자의 굴절율이 일치하여 투명상태로 된다. 액정에 전압이 인가되지 않은 때에는 액정분자의 배향이 흩트러져 광산란상태가 발생하여 불투명상태로 된다. 이 투명상태와 불투명상태간의 액정분자의 배향을 제어함으로써 표시를 행할 수 있다.

상기 PLDC 표시소자의 제조는 고분자의 액정재료간의 상분리를 이용하여 액정방울을 형성함으로써 행해진다. 따라서, 액정방울의 형상과 크기가 균일하지 않으며, 기판표면을 따른 방향으로 액정방울을 정확히 배치하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 액정방울마다 구동전압이 다르게 되어 전기광학적 특성에 있어서의 임계치의 급준성이 떨어지고, 상대적으로 구동전압이 높아지는 문제가 있다.

이 문제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 일본 특허공개공보 제6-301015호에 PLDC 표시소자를 발전시킨 새로운 표시모드를 제안했다. 이 형태의 LCD에 있어서는, 액정재료와 광중합성 화합물과의 혼합물에 포토마스크등을 통해 자외선을 조사하여 어떤 영역에는 비교적 강한 광강도로 조사하고 다른 영역에는 비교적 약한 광강도로 조사한다. 그 결과, 고분자는 비교적 강한 광강도로 조사된 영역에 응집되어 폴리머벽을 형성하는 반면, 비교적 약한 광강도로 조사된 영역에는 액정재료가 응집되어 액정영역을 형성한다. 이 방법에 의하면, 액정방울의 형상 및 크기를 균일하게 형성할 수 있다. 또한, 기판표면을 따른 방향으로, 액정방울, 즉 화소의 배치를 정확히 제어할 수 있다.

상기 액정표시소자에 있어서, 기판은 ITO(Indium Tin Oxide)등의 자외선의 투과량을 감소시키는 재질로 이루어지는 투명전극이 형성된 표시부; 및 상기 표시부 주위에 설치된 단자부(비표시부)로 구성된다. 고분자영역은 인접하는 투명전극간 및 대향기판의 투명전극과 단자부간에 형성된다. 대향하는 기판들상에 형성된 전극의 중첩부분이 화소로 된다. 통상, 표시부에 있어서의 화소간의 간극보다도 표시부 주위에 있어서의 화소와 기판단부간의 간극이 넓게 되어 있기 때문에, 표시부와 비표시부의 경계부에서는 필연적으로 자외선의 조사면적이 다른 부분들이 존재하게 된다. 예컨대, 표시부의 코너에 있어서, 코너에 있는 화소와, 그 인접 화소의 간극은 이들 화소와 기판단부간의 간극보다 작게 된다. 따라서, 후자의 자외선의 조사면적이 전자보다 크게 된다.

통상적으로, 광중합성 화합물의 중합은 자외선의 조사면적이 넓은 쪽이 좁은 쪽에서 보다 용이하게 진행된다. 이에 따라. 중합은 상기 표시부와 비표시간의 경계부에 있어서의 화소들간의 영역보다도 기판 단부간의 영역에서 보다 신속히 진행된다. 광중합성 화합물의 중합에 따라, 화소와 기판단부간의 영역에서 많은 중합성 화합물이 고분자로 전환되기 때문에, 중합성 화합물은 화소간의 영역으로부터 화소와 기판단부사이로 이동하여, 화소간의 영역에 있어서의 중합성 화합물의 농도가 저하된다. 또한, 화소간의영역에서 생성된 어떤 고분자들도 상기 화소간의 영역으로부터 화소와 기판단부간의 영역으로 이동하여, 화소간의 영역에 있어서 폴리머벽의 형성을 불량하게 한다.

그 결과, 표시영역 주변부에 있어서의 고분자영역과 액정영역과의 비율이 표시부의 중앙부에 있어서의 비율과 다르게 된다. 상이한 굴절율을 갖는 액정영역과 폴리머벽을 통과하는 광의 양이 표시영역 주변부와 중앙부에서 다르게 된다. 이와 같이 표시영역 주변부와 중앙부에서 광의 투과량에 차가 생기기 때문에, 색조가 표시영역 주변부와 중앙부에서 다르게 된다. 따라서, 종래의 액정표시장치는 표시영역 전체에서 균일한 표시를 행하는 것이 곤란한 문제가 있다.

일본 특허공개공보 제61-215524호 및 제63-137123호에는 시일재를 2중구조로 하여 한쌍의 기판을 접합시킴으로써, 패널의 신뢰성을 높이고, 또한 패널강도를 높여 기판갭의 불균일을 감소시키는 방법을 기술하고 있다. 그러나, 상기 2중 구조를 갖는 시일재는 화소간의 영역에서 화소와 기판단부간의 영역으로의 고분자 및 광중합성 화합물의 유출을 방지하여 액정표시소자의 표시품위를 향상시킬 목적으로 사용되지는 않았다.

본 발명의 액정표시소자는, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판; 및 복수의 폴리머벽과 이 복수의 폴리머벽으로 포위된 액정영역을 포함하고 상기 한쌍의 기판간에 협지된 액정층;을 포함하며, 각 기판은 상기 액정층에 인접한 측에 복수의 표시용 전극이 형성된 표시부 및 이 표시부의 주위에 제공된 비표시부를 구비하고, 상기 표시부의 주변부에 있어서의 폴리머벽 형성율이 90%이상이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 비표시부의 적어도 일방 기판의 적어도 일면에 자외선의 투과광량을 감소시키는 차광층이 제공되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 시일재가 상기 표시부와 상기 비표시부간의 경계부에서 비표시부측에 제공되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 시일재가 내주 시일과 외주 시일의 2중 구조로 이루어지고, 상기 내주 시일이 상기 표시부의 상기 비표시부간의 경계부에 제공되며, 상기 외주 시일이 상기 비표시부에 제공되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 내주 시일과 외주 시일간에 액정재료가 주입되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 내주 시일의 폭이 50㎛ 내지 2㎜의 범위에 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 비표시부에 상기 표시부에 형성된 것들과 유사한 형상의 복수의 다른 전극들이 형성되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 전극들이 적어도 3화소열로 형성되어 있다.

본 발명의 액정표시소자의 제조방법은, 각각이 복수의 표시용전극을 구비하는 표시부 및 이 표시부의 주위에 제공된 비표시부를 갖고, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판을, 전극들이 그위에 각각 형성된 상기 기판면들이 서로 대향하도록 접합시키는 공정; 상기 한쌍의 기판간에 광중합성 화합물과 액정재료의 혼합물을 봉입하는 공정; 및 상기 표시부와 상기 비표시부에서 조사강도가 다르고, 또한 상기 표시부에 있어서 조사강도에 강약의 분포를 갖는 광을 상기 혼합물에 조사함으로써 상기 혼합물을 광중합시켜 폴리머벽과 액정영역을 형성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 비표시부의 적어도 일방 기판의 적어도 일면에 자외선의 투과광량을 감소시키는 차광층이 설치되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 시일재가 상기 표시부와 상기 비표시부간의 경계부의 비표시부측에 제공되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 시일재가 내주 시일과 외주 시일의 2중 구조로 이루어지고, 상기 내주 시일이 상기 표시부와 상기 비표시부간의 경계부에 제공되며, 상기 외주 시일이 상기 비표시부에 제공되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 내주 시일과 외주 시일간에 액정재료가 주입되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 내주 시일의 폭이 50㎛ 내지 2㎜의 범위에 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 표시부에 형성된 것들과 유사한 형상의 복수의 다른 전극들이 상기 비표시부에 형성되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 전극들이 적어도 3화소열로 형성되어 있다.

이에 따라, 상술한 본 발명은 (1) 전체 표시부에 걸쳐 폴리머벽의 불량한 형성을 감소시킴으로써 색조의 불균일을 감소시켜 표시품위를 향상시킨 액정표시소자를 제공하고; (2) 전체 표시부에 걸쳐 폴리머벽의 불량한 형성을 감소시켜 색조의 불균일을 감소시키고 표시품위를 향상시킬 수 있는 액정표시소자의 제조방법을 제공한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여, 제1도에서 제5도를 참조하여, 설명하고자 한다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에 있어서, 용어 액정영역은 액정을 포함하는 고분자 물질에 의해 둘러싸인 영역을 말한다.

용어 폴리머벽은 액정영역과 인접하는 하나의 액정영역을 분리하는 고분자물질을 말한다.

용어 폴리머벽 형성율은 하나의 화소를 둘러싼 4개의 연속하는 폴리머벽이 표시부 A의 주변영역에서 3개의 화소열의 모든 화소에 성공적으로 형성되는 율을 말한다.

용어 화소열은 표시부와 비표시부의 경계영역에 따르는 화소의 배열을 말한다. 제1 화소열은 경계부에 인접하고, 제2 화소열은 제1 화소열에 인접하며 제3 화소열은 제2 화소열에 인접한다. 표시부에 화소열이 존재할 때, 제3 화소열은 표시부의 대각선상에 있어서, 3개의 화소열의 화소중 표시부의 중앙에 가장 가까운 화소를 포함한다.

[실시예 1]

제1도는 본 발명의 실시예 1의 액정표시소자의 구성을 표시한 단면도이다. 제1도에 있어서, 그 액정표시소자는 한쌍의 기판(1a, 1b)이 대향하여 배치되고, 상분리에 의해 형성된 폴리머벽(7)과 그 폴리머벽의 주위에 액정영역(6)을 사이에 둔 표시매체를 포함한다. 한쌍의 기판(1a, 1b)의 표시매체측의 표면에는 각각 소정간격마다 띠모양의 표시용 전극으로된 투명전극(2a, 2b)이 형성되어 있다. 게다가, 단부의 기판(1a) 및 투명전극(2a)상에, 자외선의 투과광량을 감소시키는 차광층(8)이 형성되어 있다. 기판(1a), 투명전극(2a) 및 차광층(8)상에 덮여있는 전기절연막(3b)이 형성되며, 마찬가지로 기판(1b), 투명전극(2b) 및 차광층(8)상에 덮여있는 전기절연막(3b)이 형성되어 있다. 게다가, 그 위에 배향막(4a, 4b)이 각각 형성되어 있다. 투명전극(2a, 2b)의 대향하는 부분이 화소부(10)로 사용된다. 화소부(10)는 상기 액정영역(6)에 포함되어 있다. 게다가, 표시매체의 양 단부는, 한쌍의 기판(1a, 1b)이 시일재(5)에 의하여 소정간격을 갖도록 접합되어 있다. 스페이서(9)는 기판 간극을 제어하도록 그 기판들 사이에 분포한다.

본 실시예 1의 특징은, 차광층(8)이 표시매체측을 덮도록, 기판단부에 형성되는 것에 있다. 기판단부는 비표시부(B)라 부르며, 적어도 표시부(A)와 시일재(5) 사이에 있다. 표시부(A)에는 투명전극(2a, 2b)이 서로 교차하고 있는 복수의 영역, 즉, 화소(10)가 존재한다. 비표시부(B)는 표시부(A)의 외주의 주위영역에 해당되며, 한쌍의 기판을 접합시키는 시일재(5)가 설치되어 있는 영역을 포함한다.

상술한 바와 같이, 비표시부(B)에 자외선의 투과광량을 감소하기 위해 차광층(8)이 제공되어 있다. 그 결과로서, 비표시부(B)에 조사된 자외선의 양은 비표시부(B)에 의하여 광중합성 화합물이 중합하는 것을 억제하도록 감소될 수 있다. 그러므로, 표시부(A)에서 비표시부(B)로 폴리머 또는 광중합성 화합물이 유출하는 것을 방지할 수 있다.

상기 본 실시예 1의 액정표시소자는 예컨대, 다음과 같이 제작될 수 있다.

우선 기판(1a, 1b)의 위에 각각 스퍼터링법에 의하여 ITO막을 두께 2000 옹스트롱을 유지하도록 소정간격마다 띠모양의 투명전극(2a, 2b)을 형성한다. 다음 자외선의 투과광량을 감소시키는 Mo, Cr, Ni, Cu, Al 등의 금속막과 SiO₂, ITO 등의 무기막을 사용하여, 차광층(8)을 표시부(A)의 외주부[비표시부(B)]에 형성한다. 또한, 차광층(8)을 커버하도록 스퍼터링법에 의해 전기절연막(3a, 3b)을 차광층(8) 위에 각각 형성한다. 그 위에 배향막(4a, 4b)을 형성하고, 나일론포로 러빙처리한다.

상기 기판재료로서는, 적어도 한쪽의 기판이 광을 투과하는 투명재료로 되어있는 한 어느 재료도 사용가능하다. 예컨대 유리기판, 플라스틱 필름등을 사용할 수 있다. 또한, 한쪽의 기판이 투명한 한 다른 기판은 불투명해도 좋으며, 금속막등이 제공되어도 좋다. 차광층(8)은 적어도 시일재(5)와 표시부(A)와의 사이의 영역을 커버하도록 형성하는 것이면 충분하다. 그러나, 상기 차광층(8)은 시일재(5)가 제공된 영역을 포함하는 비표시부(B) 전체를 커버하도록 형성되어도 좋다. 게다가, 상기 배향막(4a, 4b)은 필요에 따라 형성된다. 불필요하면 형성하지 않아도 좋다.

이렇게 형성된 양기판부(1a, 1b)를 투명전극(2a, 2b)이 서로 직교하도록 대향배치하고, 스페이서(9)를 상기 기판부(1a, 1b)간의 간극에 분포시키며, 기판부의 양단부를 시일재(5)에 의해 접합시킴으로써, 액정셀을 제작한다.

이렇게 제작된 액정셀의 간극(표시부의 간극)에 적어도 액정재료, 광중합성 화합물 및 광중합개시제를 포함한 혼합재료(이하, 혼합액정재료라 한다)를 주입한다. 그 액정재료로서는 종래의 TN 모드, ST 모드, ECB 모드, 강유전성 액정 모드, 광산란 모드등의 액정표시소자에 사용되는 액정재료중에서 사용할 수 있다. 예컨대, STN 표시 모드의 경우, 키랄제(chiral agent:S-811)를 0.3% 첨가한 ZLI-4427(머크사 제품)등이 사용될 수 있다. 또한 광중합성 화합물로서는, p-페닐스티렌, 이소보르닐 메타크릴레이트, 퍼플로로알킬 메타크릴레이트 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다. 광중합개시제로서는 Irugacure 651(시바 가이기사 제품)등이 사용될 수 있다.

이 공정중에 주입구는 다음의 자외선 조사공정에서 표시부(A)에 광이 조사되지 않도록 자외선(UV) 경화수지로 밀봉된다.

다음, 액정셀의 외부에서 상기 혼합액정재료에 포토마스크등에 의해 표시부(A)에 걸쳐 강도분포를 갖는 자외선을 조사한다. 광원으로서는, 평행광선이 얻어지는 자외선 조사용 수은램프를 사용하고, 예컨대 조사강도는 10㎽/㎠으로 조사한다. 자외선 조사시의 기판온도는 상온이 적당하고, 기판간에서 액정 분자가 등방성 액정상태로 되는 온도로 하여도 좋다. 이 경우에 액정의 배향을 안정화시킬 수 있다. 혼합 액정 재료로의 자외선 조사에 의해, 폴리머와 액정 재료와의 상분리가 발생되고, 표시부(A)내의 조사강도가 약한 영역에는 액정영역(6)이 형성되며, 표시부(A)내의 조사강도가 강한 영역에는 폴리머벽(7)이 형성된다. 이때, 비표시부(B)를 조사하지 않도록 차광층(8)에 의해 자외선이 차광되므로 광중합성 화합물의 중합이 억제되어, 표시부(A)에서 비표시부(B)로의 폴리머 또는 광중합성 화합물의 유출을 방지할 수 있다. 그러므로, 액정 분자의 배향을 안정화시키기 위해 고온의 자외선 조사를 행하는 경우에는 조사후 냉각 오븐내에서 액정셀을 실온으로 냉각시키는 것이 바람직하다. 냉각의 속도는 3℃/h-20℃/h이며, 바람직하기로는 5℃/h-10℃/h이다. 이와 같은 상분리를 행한 후, 필요한 경우에는 다시 실온에서 자외선을 약한 조도로 기판전면에 조사하여 미반응의 광중합성 화합물을 경화시킬 수 있다. 이때, 표시부(A)외 영역[즉, 비표시부(B)]에 PDLC 형태의 벽 또는 폴리머벽이 형성되지만, 기존 상분리되어 있는 표시부내의 폴리머는 경화되어 있으므로 비표시부(B)로 유출되지 않는다. 그러므로, 표시부(A)의 액정영역(6) 및 폴리머벽(7)에는 영향을 주지 않는다.

이상과 같이 제작한 액정표시소자의 표시영역 주변부의 폴리머벽 형성율을 아래 표 1에 나타낸다. 또한, 비교예로서 차광층(8)을 형성하지 않은 종래의 액정표시소자에 대하여도 동시에 나타낸다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 1의 액정표시소자는 비표시부(B)에 인접한 표시부(A)의 주변부의 폴리머벽 형성불량을 감소시킬 수 있다.

[실시예 2]

실시예 2는 제2도(a)에 되시된 바와 같이, 자외선의 투과광량을 감소시키는 차광층(8)을 기판(1a, 1b)중 하나의 외부 표면측에 형성하는 것에서 실시예 1과 상이하다. 이때 사용되는 액정, 광중합성 화합물은 실시예 1과 마찬가지이며, 액정표시소자의 구성은 제2도(a)에 표시된 차광층(8)을 기판(1a, 1b)의 표시매체측의 면에 설치하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지이다.

본 실시예 2의 액정표시소자는 예컨대, 이하와 같이 제작될 수 있다.

우선, 차광층(8)을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지로 제작한 액정셀에 실시예 1과 마찬가지의 혼합액정재료를 주입하고 주입구를 밀봉한다.

다음으로 이 액정셀의 외주에서 상기 혼합액정재료에, 포토마스크등에 의해 표시부(A)에 강한 광도분포를 갖는 자외선을 조사한다. 광원 및 조사위치는 실시예 1과 마찬가지이며, 기판의 표시매체측과 반대면에 있는 비표시부(B)에 예컨대, 포토마스크[차광층(8)]등을 배치하고 자외선을 차광한다. 차광층(8)은 적어도 시일재(5)와 표시부(A)와 사이에 덮이도록 형성되는 것이 좋지만, 비표시부(B) 전체에 형성되어도 좋다. 이 자외선 조사시의 기판온도는 실시예 1과 마찬가지이며, 상온에서 행하여도 좋고 기판간에 있어 액정이 등방성 액정상태로 되는 온도이어도 좋다. 자외선 조사에 의해 폴리머와 액정간의 상분리가 발생하여, 표시부(A)내의 조사강도가 약한 영역에는 액정영역(6)이 형성되고, 표시부(A)내의 조사강도가 강한 영역에는 폴리머 벽(7)이 형성된다. 이때 포토마스크로 덮인 부분에는 상분리가 충분하지 않으므로, 액정과 광중합성 화합물과를 적어도 포함하는 혼합물이 잔존한다. 비표시부(B)는 포토마스크에 의해 자외선이 차광되어 있으므로 광중합성 화합물의 중합이 억제되며, 표시부(A)에서 비표시부(B)로의 폴리머 또는 광중합성 화합물의 유출을 방지할 수 있다.

액정의 배향을 안정화시키기 위해 고온으로 자외선조사를 행한 경우에는, 실시예 1과 마찬가지이며, 조사후 냉각 오븐내에서 실온으로 냉각을 행하는 것이 바람직하다. 냉각의 속도는 3℃/h-20℃/h이며, 바람직하기로는 5℃/h-10℃/h이다. 이와같은 상분리를 행한 후, 필요한 경우에는 다시 실온에서 자외선을 약한 조도로 기판 전면에 조사하여 미반응의 광중합성 화합물을 경화시키는 것이 좋다. 이때 표시부(A) 외부영역[비표시부(B)]에 PDLC 형태의 벽 또는 폴리머벽이 형성되지만, 기존 상분리되어 있는 표시부내의 폴리머는 경화되어 있으므로 비표시부(B)로 유출되지 않는다. 그러므로, 표시부(A)의 액정영역(6) 및 폴리머벽(7)에는 영향을 주지 않는다.

이와 같이 제작한 실시예 2의 액정표시소자의 표시영역 주변부에의 폴리머벽 형성율을 아래의 표 2에 나타낸다. 또한, 비교예로서 비표시부(B)에 포토마스크를 형성하지 않은 종래의 액정표시소자에 대하여도 동시에 나타낸다.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 2의 액정표시소자는 비표시부(B)에 인접한 표시부(A)의 주변부의 폴리머벽 형성불량을 감소시킬 수 있다.

[실시예 3]

본 실시예 3에서는 실시예 1의 액정표시소자와 달리 자외선의 투과광량을 감소시키는 차광층(8)을 액정셀의 외부에 설치한 경우이다. 이때 사용되는 액정, 광중합성 화합물은 실시예 1과 동일하며, 본 실시예3의 액정표시소자의 구성은 차광층(8)을 기판(1a, 1b)의 표시매체측의 면에 설치하지 않는 것을 제외하고는 제2도(a)에 도시된 바와 같은 실시예 1과 마찬가지이다.

본 실시예 3의 액정표시소자는 예컨대, 이하와 같이 제작될 수 있다.

우선 차광층(8)을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지로 제작한 액정셀에 실시예 1과 마찬가지의 혼합액정재료를 주입하고 주입구를 밀봉한다.

다음으로 이 액정셀의 외부에서 상기 혼합액정재료에, 포토마스크등에 의해 표시부(A)에 강도분포를 갖는 자외선을 조사한다. 광원 및 조사위치는 실시예 1과 마찬가지이지만, 제2도(b)에 나타낸 바와 같이 액정셀(11)의 비표시부(B)에 자외선(12)이 조사되지 않도록 자외선 조사라인(13)에 마스크(14)가 제공된다. 자외선 조사시의 기판온도는 실시예 1과 마찬가지이며, 상온에서 행하여도 좋고, 기판간에 있어 액정이 등방성 액정상태로 되는 온도이면 좋다. 자외선 조사에 의해 폴리머와 액정과의 상분리가 발생하여, 표시부(A)내의 조사강도가 약한 영역에는 액정영역(6)이 형성되고, 표시부(A)내의 조사강도가 강한 영역에는 폴리머벽(7)이 형성된다. 이때 액정셀(11)의 비표시부(B)는 마스크(14)에 의해 자외선(12)이 차광되어 있으므로, 광중합성 화합물의 중합이 억제되며, 액정과 광중합성 화합물을 적어도 포함하는 혼합물이 잔존하며, 표시부(A)에서 비표시부(B)로의 폴리머 또는 광중합성 화합물의 유출을 방지할 수 있다.

액정의 배향을 안정화시키기 위해 고온으로 자외선조사를 행한 경우에는, 실시예 1과 마찬가지이며, 조사후 냉각 오븐내에서 실온으로 냉각을 행하는 것이 바람직하다. 냉각의 속도는 3℃/h-20℃/h이며, 바람직하기로는 5℃/h-10℃/h이다. 이와같은 상분리를 행한 후, 필요한 경우에는 다시 실온으로 자외선(12)을 약한 조도로 기판 전면에 조사하여 미반응의 광중합성 화합물을 경화시키는 것이 좋다. 이때 표시부 외부 영역(비표시부)에 PDLC 형태의 벽 또는 폴리머벽이 형성되지만, 기존 상분리되어 있는 표시부(A)내의 폴리머는 경화되어 있으므로 비표시부(B)로 폴리머가 유출되지 않는다. 그러므로 실시예 1과 마찬가지로, 표시부(A)의 액정영역(6) 및 폴리머벽(7)에는 영향을 주지 않는다.

이와 같이 제작한 액정표시소자의 표시영역 주변부의 폴리머벽 형성율을 아래의 표 3에 나타낸다. 또한, 비교예로서 자외선 조사램프에 마스크를 형성하지 않은 종래의 액정표시소자에 대하여도 동시에 나타낸다.

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 3의 액정표시소자는 비표시부(B)에 인접한 표시부(A)의 주변부의 폴리머벽 형성불량을 감소시킬 수 있다.

[실시예 4]

본 실시예 4에서는 액정, 광중합성 화합물은 실시예 1과 마찬가지이며, 액정표시소자의 구성은 제3도(a)-3도(d)에 표시된 시일재(21)를 표시부(A)와 비표시부(B)와의 경계부에 설치하는 것을 제외하면 실시예 2와 마찬가지이다.

본 실시예 4의 액정표시소자는 예컨대 이하와 같이 제작될 수 있다.

우선 차광층(8)을 제외하고, 시일재(5) 대신에 시일재(21)가 표시부(A)와 비표시부(B)와의 경계부에 설치되어 있다. 필요한 경우 외주부의 비표시부(B)에 시일재(22)를 설치하여도 좋다. 시일재(22)가 더 제공되면, 2중 시일 구조가 되어 패널 강도를 높일 수 있고, 예를 들어 펜등으로 데이타를 입력하는 경우에서의 내압력을 높일 수 있다. 2중의 시일(21, 22)의 사이에 액정재료를 주입하고, 이것을 표시영역으로 사용하면 좋다. 이때 제3도(b)에 나타낸 시일 패턴을 가진 기판을 사용하면, 예컨대 광중합성 화합물을 포함하지 않는 액정재료를 2중의 시일 사이에 주입하는 것이 가능하며, 표시부와 2중 시일간에 다른 액정재료를 주입할 수 있다. 또한 내부 시일에 있는 시일재(21)의 폭을 50㎛-2㎜로 하면, 진공주입에 의해 패널이 파괴되지 않는 시일재 강도가 얻어지므로, 내부 시일의 시일재(21)가 표시시에 눈에 띠게 되지 않는 것이 가능하다. 그 외에는 실시예 1과 마찬가지로 액정셀을 제작한다. 이 액정셀에 실시예 1과 마찬가지의 혼합액정재료를 주입하고 주입구를 밀봉한다.

다음으로 이 액정셀의 외부에서 상기 혼합액정재료에, 포토마스크등에 의해 표시부(A)에 강도분포를 갖는 자외선을 조사한다. 광원 및 조사위치는 실시예 1과 마찬가지이며, 자외선 조사시의 기판온도는 실시예 1과 마찬가지로, 상온에서 행하여도 좋고, 기판간에 있어 액정이 등방성 액정상태로 되는 온도이면 좋다. 자외선 조사에 의해 폴리머와 액정간의 상분리가 발생하여, 표시부(A)내의 조사강도가 약한 영역에는 액정영역(6)이 형성되고, 표시부(A)내의 조사강도가 강한 영역에는 폴리머벽(7)이 형성된다. 상분리 과정에 있어서, 내부 시일재(21)가 표시부(A)와 비표시부(B)의 경계에 형성되어 있으므로, 표시부(A)에서 비표시부(B)로의 폴리머 또는 광중합성 화합물의 유출을 방지할 수 있다.

액정의 배향을 안정화시키기 위해 고온으로 자외선조사를 행한 경우에는, 실시예 1과 마찬가지로, 조사 후 냉각 오븐내에서 실온으로 냉각을 행하는 것이 바람직하다. 냉각의 속도는 3℃/h-20℃/h이며, 바람직하기로는 5℃/h-10℃/h이다. 이와같은 상분리를 행한 후, 필요한 경우에는 다시 실온으로 자외선을 약한 조도로 기판 전면에 조사하여 미반응의 광중합성 화합물을 경화시키는 것이 좋다.

이와 같이 제작한 실시예 2의 액정표시소자의 표시영역 주변부에의 폴리머벽 형성율을 아래의 표 4에 나타낸다. 또한 비교예로서 내주에 시일을 형성하지 않은 종래의 액정표시소자에 대하여도 동시에 나타낸다.

상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 4의 액정표시소자는 비표시부(B)에 인접한 표시부(A)의 주변부의 폴리머벽 형성불량을 감소시킬 수 있다.

[실시예 5]

본 실시예 5에서는 액정, 광중합성 화합물은 실시예 1과 마찬가지이며, 본 실시예 5의 액정표시소자의 구성은, 제4도에 표시된 나타낸 바와 같이, 비표시부(B)에 표시부(A)와 같은 형상의 전극을 형성하는 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지이다.

본 실시예 5의 액정표시소자는 예컨대 이하와 같이 제작될 수 있다.

우선 비표시부(B)에 표시부(A)와 같은 형상의 전극과 차광층(8)을 형성하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지로 제작한 액정셀을 실시예 1과 마찬가지의 혼합액정재료를 주입하고 주입구를 밀봉한다.

다음으로 이 액정셀의 외부에서 상기 혼합액정재료에, 포토마스크등에 의해 표시부(A)에 강도분포를 갖는 자외선을 조사한다. 광원 및 조사위치는 실시예 1과 마찬가지이며, 자외선 조사시의 기판온도는 실시예 1과 마찬가지이며, 상온에서 행하여도 좋고, 기판간에 있어 액정이 등방성 액정상태로 되는 온도이면 좋다. 자외선 조사에 의해 폴리머와 액정과의 상분리가 발생하여, 표시부(A)내의 조사강도가 약한 영역에는 액정영역(6)이 형성되고, 표시부(A)내의 조사강도가 강한 영역에는 폴리머벽(7)이 형성된다.

액정의 배향을 안정화시키기 위해 고온으로 자외선조사를 행한 경우에는, 실시예 1과 마찬가지이며, 조사후 냉각 오븐내에서 실온으로 냉각을 행하는 것이 바람직하다. 냉각의 속도는 3℃/h-20℃/h이며, 바람직하기로는 5℃/h-10℃/h이다. 이와같은 상분리를 행한 후, 필요한 경우에는 다시 실온에서 자외선을 약한 조도로 기판 전면에 조사하여 미반응의 광중합성 화합물을 경화시키는 것이 좋다.

이와 같이 제작한 액정표시소자의 각 행 및 열의 폴리머벽 형성율을 아래의 표 5에 나타낸다. 이하의 표 5에 있어서, 액정셀의 1/4만 측정하였지만, 기타의 3/4 영역에서도 마찬가지의 결과가 얻어질 수 있다.

상기 표 5에 보인 바와 같이 3행 및 3열의 화소(전극형성부 끝에서 3번째 행 및 3번째 열에서의 화소)에는 폴리머 형성율이 낮다. 그러므로, 표시부에 인접하며 적어도 3행×3열인 화소열이 비표시부(B)에 형성되면 표시부(A) 전역의 폴리머벽 형성불량을 감소시킬 수 있다.

상술한 실시예 1-5에 있어서, 단순 매트릭스 구동에 의한 표시가 행해지는 액정표시소자에 관해 설명하였지만, 상술한 결과는 TFT(박막트랜지스터), MIM(Metal Insulator Metal)등을 사용한 액티브 구동등에 의한 표시가 행해지는 액정표시소자에도 적용할 수 있으며, 구동법에 대하여는 특히 한정되지 않는다. 또한, 액정셀에 주입하는 액정의 종류 및 배향막의 종류등을 변경하는 것에 의해, TN 모드, STN 모드, FLC 모드 또는 ECB 모드등의 액정표시소자등과, 광산란 모드를 이용한 액정표시소자도 생산될 수 있다. 그리고 액정셀의 양면에 편광판과 반사판을 설치하는 것에 의하여 투과형 또는 반사형의 액정표시장치도 생산가능하며, 칼라 필터 또는 블랙 매트릭스를 형성하는 것에 의해 칼라 표시를 행할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 표시부와 비표시부 사이의 경계영역에 광중합성 화합물의 중합이 억제된다. 그러므로, 표시부에 있어서 안정된 중합반응이 일어나므로, 종래 발생하는 표시부에서 비표시부로의 폴리머 유출을 감소시킬 수 있다. 그 결과로서, 폴리머벽을 목적하는 위치에 형성시키는 것이 보장된다.

표시부와 비표시부 사이의 경계영역에 시일재를 설치함으로서, 표시부에서 비표시부에의 폴리머의 유출을 효과적으로 방지할 수 있으며, 표시매체(액정재료 및 폴리머)가 표시부에만 존재하게 되므로, 액정재료와 폴리머의 사용량을 삭감시킬 수 있다.

게다가, 시일재를 2중으로 함으로서, 외부에서의 압력에 대응하는 소자의 내충격성을 높일 수 있으므로 패널의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 2중 시일재 사이에 액정재료를 주입함으로서, 그 부분도 표시용으로 사용될 수 있으므로 기판을 효율적으로 활용할 수 있다.

게다가, 표시부에 인접한 비표시부에 조사면적을 같게 함으로서, 표시부에서 폴리머벽의 형성율을 높일 수 있다. 이 장치의 사용중에 펜등으로 인한 외부의 입력에 대응하는 내압치가 전면에 걸쳐 균일하게 확보될 수 있다.

상술한 바와 같이 표시부에서 폴리머벽의 형성율을 높일 수 있으므로, 액정분자와 폴리머 사이에 광의 굴절율이 서로 달라 종래 표시부 중앙부보다 주변부에서 자주 발생하는 폴리머벽 형성불량을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 색조의 불균일을 감소시킴과 동시에 액정재료와 폴리머의 사용량도 감소가능하고, 기판면을 효율적으로 활용할 수 있다. 그러므로, 공업용 또는 상용으로 유효한 액정표시소자를 생산할 수 있다.

본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자들에게는 명백하다. 따라서, 이하의 특허 청구의 범위는 여기에 한정되지 않고, 넓게 해석되어야 한다.

Claims (18)

1. 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판; 및 복수의 폴리머벽과 상기 복수의 폴리머벽으로 포위된 액정영역을 포함하고 상기 한쌍의 기판간에 협지된 액정층을 포함하며, 각 기판은 상기 액정층에 인접한 측에 복수의 표시용전극이 형성된 표시부 및 이 표시부의 주위에 제공된 비표시부를 구비하고, 상기 표시부의 주변부에 있어서의 폴리머벽 형성율이 90%이상인 액정표시소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 비표시부에 있어서의 적어도 일반 기판의 적어도 일면에 자외선의 투과광량을 감소시키는 차광층이 제공되어 있는 액정표시소자.
3. 제1항에 있어서, 시일재가 상기 표시부와 상기 비표시부간의 경계부의 비표시부측에 제공되어 있는 액정표시소자.
4. 제3항에 있어서, 상기 시일재가 내주 시일과 외주 시일의 2중 구조로 이루어지고, 상기 내주 시일이 상기 표시부와 상기 비표시부간의 경계부에 제공되며, 상기 외주 시일이 상기 비표시부에 제공되어 있는 액정표시소자.
5. 제4항에 있어서, 상기 내주 시일과 외주 시일간에 액정재료가 주입되어 있는 액정표시소자.
6. 제3항에 있어서, 상기 내주 시일의 폭이 50㎛ 내지 2㎜의 범위에 있는 액정표시소자.
7. 제4항에 있어서, 상기 내주 시일의 폭이 50㎛ 내지 2㎜의 범위에 있는 액정표시소자.
8. 제1항에 있어서, 상기 비표시부에 상기 표시부에 형성된 것들과 유사한 형상의 복수의 다른 전극들이 형성되어 있는 액정표시소자.
9. 제8항에 있어서, 상기 전극들이 적어도 3화소열로 형성되어 있는 액정표시소자.
10. 복수의 표시용전극을 구비하는 표시부 및 이 표시부의 주위에 제공된 비표시부를 갖고, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판을, 전극들이 그위에 각각 형성된 상기 기판면들이 서로 대향하도록 접합시키는 공정; 상기 한쌍의 기판간에 광중합성 화합물과 액정재료의 혼합물을 봉입하는 공정; 및 상기 혼합물에, 상기 표시부와 상기 비표시부에서 조사강도가 다르고, 또한 상기 표시부에 있어서 조사강도에 강약의 분포를 갖는 광을 조사함으로써 상기 혼합물을 광중합시켜 폴리머벽과 액정영역을 형성하는 공정;을 포함하는 액정표시소자의 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 비표시부에 있어서의 적어도 일방 기판의 적어도 일면에 자외선의 투과광량을 감소시키는 차광층이 설치되어 있는 액정표시소자의 제조방법.
12. 제10항에 있어서, 시일재가 상기 표시부와 상기 비표시부간의 경계부의 비표시부측에 제공되어 있는 액정표시소자의 제조방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 시일재가 내주 시일과 외주 시일의 2중 구조로 이루어지고, 상기 내주 시일이 상기 표시부와 상기 비표시부간의 경계부에 제공되며, 상기 외주 시일이 상기 비표시부에 제공되어 있는 액정표시소자의 제조방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 내주 시일과 외주 시일간에 액정재료가 주입되어 있는 액정표시소자의 제조방법.
15. 제13항에 있어서, 상기 내주 시일의 폭이 50㎛ 내지 2㎜의 범위에 있는 액정표시소자의 제조방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 내주 시일의 폭이 50㎛ 내지 2㎜의 범위에 있는 액정표시소자의 제조방법.
17. 제10항에 있어서, 상기 표시부에 형성된 것들과 유사한 형상의 복수의 다른 전극들이 상기 비표시부에 형성되어 있는 액정표시소자의 제조방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 전극들이 적어도 3화소열로 형성되어 있는 액정표시소자의 제조방법.