KR100227767B1 - 액정 표시 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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마찌다 가쯔히꼬
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Abstract

한 쌍의 기판 사이에 표시 매체로서 액정으로 된 액정 영역, 및 액정 영역을 둘러싸고 있는 고분자벽으로 이루어지며, 상이한 조사 강도를 갖는 광을 광중합성단량체를 함유하는 조사 강도 의존성 혼합물에 선택적으로 조사하여 고분자벽을 형성시킨 액정 표시 소자가 제공된다.

Description

액정 표시 소자 및 그의 제조방법
본 발명은 액정 표시 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 표시 매체로서 고분자벽에 의해 격리된 액정을 사용한 액정 표시 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
종래, 여러 표시 매체가 액정 표시 소자에 사용되어 왔다. 표시 매체에 사용되는 표시 모우드의 예에는 트위스티드 네마틱(TN) 모우드, 슈퍼 트위스티드 네마틱(STN) 모우드, 전계제어형 복굴절(ECB) 모우드, 강유전 액정(FLC) 모우드, 및 고분자 분산형 액정(PDLC) 모우드와 같은 산란 모우드가 포함된다.
최근에, 소자의 광 이용 효율을 높이기 위해서 상기 표시 모우드 중에서도 PDLC 모우드가 특별한 주목을 받고 있다. PDLC 모우드로서, 액정의 복굴절을 이용하여 투명 및 불투명 상태를 전기적으로 제어하는 계가 알려져 있다. 이러한 계에 따르면, 기본적으료 표시 매체중 액정 분자의 통상 굴절률이 표시 매체인 고분자의 굴절률과 같게 만들어지며, 액정 분자는 전압 인가하에 전기장 방향으로 배향되어 투명 상태를 표시한다. 이와는 대조적으로, 액정 분자의 배향은 전압을 인가하지 않을 시에는 산란되어 광 산란 상태를 표시한다.
그러나, PDLC 모우드는 액정을 구동하기 위한 역치 전압이 증가하는 문제점이 있다.
일본 특허 공개 제5-257135호는 한 쌍의 기판 사이에 액정 영역과 액정 영역 중 액정 분자의 배향이 중합성 액정의 중합에 의해 고정된 영역에 개재하는 표시매체로서, 망상 구조를 목적하는 패턴으로 갖는 고분자를 국소적으로 함유하는 액정 표시 소자를 개시하고 있다. 망상 구조를 갖는 고분자는 디아크릴레이트기와 같은 반응성기를 함유하는 중합성 액정 재료에 포토마스크를 통해 특정 파장의 빛을 조사하여 형성될 수 있다.
종래의 액정 표시 소자에 있어서, 전극 또는 전도성 트랙(track)이 서로 교차하는 위치에 불필요한 전압이 가해짐에 따라 이들 위치에서 목적하지 않는 화상이 형성된다. 대조적으로, 상기 액정 표시 소자중 망상 구조를 갖는 고분자는 이들 위치에서 중합성 액정 재료를 국소적으로 중합하여 형성된다. 따라서, 이들 위치의 액정 재료의 배향은 고정되며, 액정 재료의 스위칭 역치가 국소적으로 증가될 수 있다. 결과적으로, 전압 인가하에 화상이 이들 위치에 형성되지 않는 경향이 있다.
그러나, 전술한 액정 표시 소자는 스위칭 역치를 국소적으로 변화시킬 수 있는 반면 외압에 대한 내충격성은 충분하지 못하다. 더우기, 중합서 액정 재료는 일반적으로 매우 반응성이므로 그의 중합은 광으로 조사되지 않은 부분에서도 시간경과에 따라 일어날 것으로 여겨진다. 따라서, 이러한 액정 표시 소자에 있어서, 스위칭 역치, 액정 분자의 배향 등은 점차적으로 변할 수 있다.
일본 특허 공개 제6-301015호는 제8(b)도에 나타낸 액정 표시 소자(800)을 개시하고 있다. 액정 표시 소자(800)은 다음과 같이 제조된다: 제8(a)에 나타낸 바와 같이 액정 재료, 중합성 수지 및 광중합 개시제를 함유하는 혼합물(813)을 한쌍의 기판(801a) 및 (801b) 사이에 주입한다. 이어서, 광 차단 부분(810)과 광 통과 부분(811)을 갖는 포토마스크(814)를 광 차단 부분(810)이 화소 부분을 덮도록 기판(801a) 상에 놓는다. 이러한 조건하에 혼합물(813)에 포토마스크(814)를 통해 UV광(808)을 조사한다. 결과적으로, 제8(b)도에 나타난 바와 같이 광으로 조사되지 않은 화소 부분에 액정 영역(806)이 형성되고, 화소 부분이 아닌 광으로 조사된 부분에 고분자벽(807)이 형성된다. 액정 매체층을 갖는 액정 표시 소자가 제작된다.
그러나, 액정 표시 소자(800) 제조시 광 조사중에, 기판(801a)의 두께에 상응하는 광로차가 포토마스크(814)와 고분자벽이 형성되는 부분 사이에 형성된다. 따라서, 기판(801a)에 조사되는 광이 정확히 평행하지 않는 한 포토마스크(814)의 광 통과 부분 보다 넓은 고분자벽이 광 산란에 의해 형성된다. 더우기, 기판(801a)에 평행광이 조사되는 경우일지라도, 미반응 광중합성 수지 또는 생성된 고분자가 사용되는 광중합 수지의 형태에 따라 포토마스크(814)에 의해 광차단된 액정 표시 소자(800)의 부분에서 액정 중에 잔존할 수 있다. 이는 액정 표시 소자의 표시 특성을 감소시킨다.
일본 특허 공개 제7-287241호는 제9(b)도에 나타낸 바와 같은 액정 표시 소자(900)을 개시하고 있다. 액정 표시 소자(900)은 다음과 같이 제조된다. 제9(a)에 나타낸 바와 같이, 특정 파장의 빛을 통과시키지 않는 재료(예를 들어, ITO, 즉, 인듐 주석 옥사이드)로 된 투명 전극(902a)를 기판(901a)의 표면상에 형성시키고, 동일 재료로 된 투명 전극(902b)를 기판(901b)의 하나의 표면에 형성시킨다. 이어서, 기판(901a)와 (901b)를 투명 전극(902a) 및 (902b)가 서로 대향하도록 놓는다. 적어도 액정 재료, 광중합 수지 및 광중합 개시제를 함유하는 혼합물을 기판(902a) 및 (902b) 사이에 주입한다. 혼합물을 기판(901a) 및 (901b)를 통하여 특정 파장의 광(908)로 조사한다. 제9(b)도에 나타난 바와 같이, 광으로 도시되지 않는 화소 부분에 액정 영역(906)이 형성되며, 화소 부분이 아닌 광으로 조사된 부분에 고분자벽(907)이 형성된다. 이와 같이, 액정 매체층을 갖는 액정 표시 소자(900)이 제작된다. 따라서, 일본 특허 공개 제7-287241호에 기재된 액정 표시 소자(900)에서, 투명 전극은 특정 파장의 광을 감소시키거나 차단하는 포토마스크로 작용한다.
그러나, 액정 표시 소자(900)을 제조함에 있어서, 액정 영역(906)으로 된 화소 부분도 또한 광으로 조사된다. 따라서, 생성된 고분자가 화소 부분에 잔존하여 액정 분자의 배향을 저급화하고(하거나) 불충분한 화소 부분을 형성할 수 있다. 이는 액정 표시 장치의 표시 특성을 감소시킨다.
상기 문제점을 해결하기 위해 화소 부분에 조사되는 광의 강도를 감소시키는 경우, 화소 부분과 화소 부분이 아닌 부분 사이의 투과광 강도비는 감소된다. 결과적으로, 미반응된 광중합 수지가 상 분리 후에 액정에 잔존하게 되어 액정 분자의 배향 결함을 야기시킨다.
본 발명자들은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하고자 예의 검토한 결과, 상이한 조사 강도를 갖는 광을 광중합성 단량체를 함유하는 조사 강도 의존성 혼합물에 선택적으로 조사함으로써 액정 영역과 고분자벽 사이에 개선된 분리를 나타내고, 배향 상태가 우수하며, 외압에 대해 현저한 내충격성 및 개선된 내열성 등을 갖는 액정 표시 소자 및 이와 같은 액정 표시 소자를 제조하는 간단한 방법을 발견해 내었다.
제1도는 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 일례를 보여주는 개략적 단면도.
제2도는 광중합 단량체의 광중합 속도를 측정하는 도중 시간과 반응열의 관계를 나타낸 그래프.
제3도는 본 발명에 사용된 광중합성 단량체의 중합 속도를 측정하는 도중 시간 및 단량체 전환율 사이의 관계를 나타낸 그래프.
제4도는 실시예 13 및 14 및 비교예 15에서 제조된 액정 표시 소자의 전압-광투과 특성을 보여주는 그래프.
제5도는 비교예 16에서 제조된 액정 표시 소자에서 화소 부분을 보여주는 현미경 사진.
제6도는 비교예 18에서 제조된 액정 표시 소자에서 고분자벽에 액정 액적이 혼입되어 있는 상태를 보여주는 현미경 사진.
제7도는 조사 강도와 본 명세서에서 사용된 광중합성 단량체 중합 속도 사이의 관계를 보여주는 그래프.
제8(a)도 및 제8(b)도는 통상의 액정 표시 소자를 제조하는 방법을 나타낸 개략도(제8(a)는 UV광을 포토마스크를 통해 서로 대향되게 배치된 한쌍의 기판 사이의 액정 재료, 광중합 수지 및 광중합 개시제를 함유하는 혼합물에 조사하는 단계를 나타내는 도이고, 제8(b)도는 UV광 조사에 의해 생성된 액정 표시 소자의 개략도임).
제9(a)도 및 제9(b)도는 통상의 액정 표시 소자를 제조하는 방법을 나타낸 개략도(제9(a)도는 특정 파장의 광을 소정의 영역에 각각 투명 전극을 갖는 한 쌍의 기판 사이의, 액정 재료, 광중합 수지 및 광중합 개시제를 함유하는 혼합물에 조사하는 단계를 나타내고, 제9(b)도는 광으로 조사하여 제조한 액정 표시 소자의 개략도임).
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101a, 101b : 기판 102a, 102b : 투명 전극
103 : 액정 영역 104 : 고분자벽
107 : 화소부분
본 발명의 액정 표시 소자는 한 쌍의 기판 사이에 표시 매체로서 액정으로 된 액정 영역, 및 액정 영역을 둘러싸고 있는 고분자벽을 포함하며, 고분자벽은 상이한 조사 강도를 갖는 광을 광중합성 단량체를 함유하는 조사 강도 의존성 혼합물에 선택적으로 조사하여 형성된다.
본 발명의 한 태양에서, 비화소 부분중 조사 강도 의존성 혼합물에 함유된 광중합성 단량체의 중합 속도는 화소 부분에서의 속도에 비하여 1.1배 또는 그 이상이다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 상이한 조사 강도를 갖는 광을 선택적으로 조사하기 위한 요소가 파장에 있어서 투과 광량을 감소시키는 광 차단층을 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 상이한 조사 강도를 갖는 광을 선택적으로 조사하기 위한 요소가 ITO로 제조된 투명 전극이다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 조사 강도 의존성 혼합물에 함유된 광중합성 단량체는 적어도 이관능성 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체이다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 조사 강도-의존성 혼합물은 적어도 이관능성 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체 및 액정 분자와 유사한 구조를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체를 함유한다.
본 발명의 또 다른 국면에 따라서, 한 쌍의 기판 사이에 표시 매체로서 액정으로 된 액정 영역 및 액정 영역을 둘러싸고 있는 고분자벽을 포함하는 액정 표시 장치를 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은 부착된 한 쌍의 기판 사이에 액정 영역을 형성하기 위한 액정 재료, 고분자벽을 형성하기 위한 광중합성 단량체 및 광중합 개시제를 함유하는 조사 강도 의존성 혼합물을 주입하여 액정 셀을 형성하고, 상이한 조사 강도를 갖는 광을 고온에서 액정 셀의 소정의 부분에 선택적으로 조사하고, 광 조사 후에 액정 셀을 냉각시켜 고분자벽을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 한 태양에서, 상기한 방법은 광을 액정 셀의 소정의 위치에 조사하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 또다른 태양에서, 선택적 광 조사 단계에서 광 조사량이 1000mJ/
Figure kpo00002
내지 500mJ/
Figure kpo00003
이다.
본 발명의 또다른 태양에서, 선택적 광 조사 단계에서, 광 조사량이 1000mJ/
Figure kpo00004
내지 5000mJ/
Figure kpo00005
이다.
본 발명의 또다른 태양에서, 광 조사 후 액정 셀을 냉각시키는 단계에서 냉각 속도가 1.0
Figure kpo00006
/분 또는 그 이하이다.
따라서, 본 명세서에 기재된 발명은 (1) 상 분리에 의해 액정 영역이 화소 부분에 배치되며 고분자벽이 화소 부분이 아닌 부분에 배치된, 액정 영역과 고분자벽 사이에 개선된 분리를 나타내는 액정 표시 장치를 제공하고, (2) 액정 분자의 배향이 만족할 만한 액정 표시 소자를 제공하며, (3) 화소 부분에서의 개구 비율이 감소되지 않으며, 외부 압력에 대해 현저한 내충격성을 갖는 액정 표시 소자를 제공하고, (4) 고분자벽이 개선된 내열성을 나타내는 액정 표시 소자를 제공하며, (5) 위와 같은 액정 표시 소자를 간단한 방법으로 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 이들 및 기타 장점은 첨부된 도면에 관련하여 하기 상세한 설명을 볼 때 당 분야 숙련가에게 자명해질 것이다.
본 발명의 액정 표시 소자를 제1도를 참조하여 설명한다.
본 발명의 액정 표시 소자는 한 쌍의 기판(101a) 및 (101b) 사이에 개재된 표시 매체를 포함한다. 표시 매체는 화소(107)에 상응하는 부분에 액정 영역(103)을 포함한다. 액정 영역(103)은 고분자벽(104)에 의해 둘러 싸여져 있다.
기판(101a)는 ITO와 같은 재료로 만들어진, 표시 매체측 상에 서로 평행하게 형성된 밴드형 투명 전극(102a)를 복수개 갖는다. 기판(101b)는 또한 표시 매체측 상에 ITO와 같은 재료로 만들어진 복수 개의 투명 전극(102b)를 갖는다. 투명 전극(102a) 및 (102b)는 서로 교차하도록 표시 매체를 사이에 두고 있다.
또한, 투명 전극(102a) 및 표시 매체 사이 및 투명 전극(102b) 및 표시 매체 사이에 전기 절연층과 배향층(도시되지 않음)이 이 순서로 형성된다.
본 발명에 따라서 액정 표시 소자를 제조하는 바람직한 방법이 제공된다.
우선, 유리와 같은 재료로 된 기판(101a) 및 (101b)의 한 표면 각각에 소정의 간격(예, 약 20
Figure kpo00007
)을 두고 서로 평행하게 스퍼터링하여 복수 개의 밴드형 투명전극(102a) 및 (102b)를 형성시킨다. 형성될 투명 전극(102a) 및 (102b)의 폭은 특히 제한되지는 않으나, 약 280
Figure kpo00008
이다. 화소 부분은 투명 전극(102a) 및 (102b)의 폭의 증가에 따라 커진다. 형성될 투명 전극의 두께는 특히 제한되지는 않으나, 약 200
Figure kpo00009
이다. 투명 전극(102a) 및 (102b)는 파장 365
Figure kpo00010
의 빛에 대하여 투광률이 약 36
Figure kpo00011
이다. 기판(101a)의 비전극부는, 예를 들어 365
Figure kpo00012
파장의 빛에 대하여 약 90
Figure kpo00013
의 광 투과율을 갖는다.
투명 전극의 투광률은 투명 전극의 두께의 증가에 따라 감소하는 것으로 알려져 있다.
경우에 따라, 투명 전극(102a) 및 (102b)를 커버하도록 전기 절연층을 형성시킬 수 있다. 전기 절연층은 SiO2등으로 스퍼터링하여 형성시킨다. 형성될 전기 절연층의 두께는 바람직하게는 약 50
Figure kpo00014
내지 약 300
Figure kpo00015
이고, 보다 바람직하게는 약 70
Figure kpo00016
내지 약 100
Figure kpo00017
이다.
또한, 필요에 따라 폴리이미드와 같은 유기 물질로 된 배향층을 전기 절연층상에 형성시킬 수 있다. 형성될 배향층의 두께는 바람직하게는 30
Figure kpo00018
내지 약 200
Figure kpo00019
, 보다 바람직하게는 약 50
Figure kpo00020
내지 약 100
Figure kpo00021
이다. 이와 같이 형성된 배향층을 나일론 천 등으로 문지른다. 일반적으로, 그 위에 형성된 배향층을 갖는 기판은 액정 표시 장치를 TN 모우드, STN 모우드 등으로 생산하는데 사용될 수 있으며, 배향층이 형성되지 않은 기판은 축 대칭 배향 모우드 등으로 액정 표시 장치를 생산하는데 사용될 수 있다.
상기한 바와 같이 생산된 기판(101a) 및 (101b)는 공지된 재료로 된 스페이서(105)가 그들 사이에 개재되도록 밴드형 투명 전극(102a) 및 (102b)가 서로 교차하도록 서로 부착시킨다. 이어서, 기판(101a) 및 (101b)의 단부를 공지의 밀봉제(106)으로 서로 부착시킨다. 기판(101a) 및 (101b) 상에 형성된 투명 전극(102a) 및 (102b)는 서로 교차되도록 배치되어야 한다. 그들은 직각으로 교차되지 않을 수도 있다. 기판(101a) 및 (101b)가 서로 부착될 때, 기판(101a) 및 (101b)의 주변부에 주입 홀(도시되지 않음)이 형성된다.
액정 재료 및 광중합성 단량체를 함유하는 조사 강도 의존성 혼합물이 주입홀을 통하여 기판(101a) 및 (101b) 사이에 주입되며, 이에 의해 액정 셀이 형성된다. 본 명세서에서 "조사 강도 의존성 혼합물"이란 적어도 액정 재료 및 중합 속도가 광의 강도에 따라 변하는 광중합성 단량체를 함유하는 혼합물을 이른다.
본 발명에 사용되는 액정 재료는 TN 모우드, STN 모우드, ENB 모우드, FLC 모우드, 광 산란 모우드, 축 대칭 배향 모우드 등으로 통상의 액정 표시 장치에 사용되는 액정 재료일 수 있다. 그러한 액정 재료에는 0.3중량
Figure kpo00022
의 키랄화제(S-811, Merck & Co., Inc.)를 함유하는 ZLI-4427을 포함한다.
본 발명에 사용되는 광중합성 단량체는 후술하는 바와 같이 상이한 조사 강도를 갖는 광을 선택적으로 조사하여 고분자벽(104)를 형성한다.
본 발명에 사용되는 광중합성 단량체의 예에는 p-페닐스티렌과 같은 스티렌형 광중합성 단량체; 아다만틸 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 퍼플루오로메타크릴레이트, R-694(Nippon Kayaku Co., Ltd), 스테아릴 아크릴레이트 및 t-부틸메타크릴레이트와 같은 일관능성(메트)아크릴레이트; SR-2000(Nippon Kayaku Co., Ltd), R-684(Nippon Kayaku Co., Ltd), 및 헥산디올 디메타크릴레이트(HDDMA)와 같은 이관능성 (메트)아크릴레이트; 트리메틸롤 프로판 트리메타크릴레이트(TMPTMA)와 같은 이관능성 또는 그 이상의 관능성 (메트)아크릴레이트 및 그들의 혼합물이 포함된다. 특히, 적어도 이관능성 (메트)아크릴레이트 단량체가 바람직하다. 적어도 이관능성 (메트)아크릴레이트 단량체로부터 얻어진 고분자는 가교 결합을 갖는다. 고분자의 분자 구조는 중합된 단량체의 구조와는 다르다. 그러한 고분자는 액정에 용해될 수 없다. 따라서, 액정 영역과 고분자벽을 이러한 단량체에 의해 얻어질 액정 표시 소자 내에서 충분히 분리한다. 더우기, 단량체로부터 얻어진 고분자층의 가교 결합에 기인하여 액정 표시 소자 중 고분자벽은 내열성이 개선된다.
광중합성 단량체로서 상이한 이관능성 또는 그 이상의 관능성 (메트)아크릴레이트 단량체와 함께 액정 분자와 유사한 구조를 갖는 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다:
Figure kpo00023
상기 식에서,
A는
Figure kpo00024
또는
Figure kpo00025
이고, B는 없거나
Figure kpo00026
또는
Figure kpo00027
이고, X는 없거나,
Figure kpo00028
또는
Figure kpo00029
이고, R은 H 도는 메틸이고, n은 0 내지 9의 정수, 바람직하게는 3 내지 5이다.
화학식(I)로 표시되는 단량체는 당 분야에 공지되어 있다. 액정 분자와 유사한 구조를 갖는 광중합성 단량체는 액정 재료와 상용성이 높다. 따라서, 광 조사 중 광중합성 단량체의 중합 속도는 혼합물 중 액정 재료와 광중합성 단량체 함량을 변화시켜 조절할 수 있다. 중합성 단량체 중합 속도를 적절히 조절함으로써 액정영역과 고분자벽 사이의 상분리를 충분히 달성할 수 있다.
액정 재료와 광중합성 단량체는 비화소 부분 중 광중합성 단량체의 중합 속도가 화소 부분 중의 속도 보다 1.1배 이상이 되도록 조사 강도 의존성 혼합물에 함유된다. 비화소 부분중 광중합성 단량체의 중합 속도가 화소 부분에서의 속도 보다 1.1배 만큼 크지 않은 경우, 얻어질 액정 표시 소자중 액정 영역과 고분자벽 사이의 상분리가 충분히 얻어지지 않을 수 있다.
조사 강도-의존성 혼합물은 광중합 개시제를 함유할 수 있다. 혼합물에 함유될 수 있는 광중합 개시제의 예에는 이르가큐어 651(Irgacure 651, CIBA-GEIGY Corp.)이 포함된다. 사용될 광중합 개시제의 형태 및 양은 특히 제한되는 것은 아니다.
상기한 액정 재료, 광중합성 단량체 및 광중합 개시제를 함유하는 조사 강도-의존성 혼합물을 서로 부착되어 있는 한 쌍의 기판(101a) 및 (101b) 사이에 소정의 온도(예, 약 30
Figure kpo00030
)에서 주입 홀을 통해 주입시킨다. 주입 홀을 공지의 UV 경화성 수지로 UV광을 사용하거나 투 팩 접착제 및 순간 접착제와 같은 공지의 접착제로 밀봉할 수 있다. 주입 홀이 UV 경화성 수지로 밀봉되는 경우, 주입 홀에만 UV광을 조사하는 것이 바람직하다.
이어서, 액정 셀의 소정의 부분을 광으로 조사한다. 여기서, "소정의 부분"이란 목적에 따라 변화할 것이다. 그러나, 전형적으로는 기판(101a) 및 (101b)의 화소 부분 및 비화소 부분을 이른다. 광은 기판(101a) 및 (101b)를 통해 동시에 조사되거나, 한 기판을 먼저 그리고 다음에 다음 기판을 통해 조사된다. 별법으로는, 광을 하나의 기판으로만 조사시킨다. 예를 들어, 광이 하나의 기판(101a)만으로 조사되는 경우, 하나의 열로 배열된 다수의 액정 영역(103)이 서로 평행하게 배치된 투명 전극(102a)에 대하여 줄무늬 형상으로 배치된다.
예를 들어, 평행광을 방출할 수 있는 UV광 조사를 위한 고압 수은 등과 같은 광원을 전술한 조사시 광원으로 사용할 수 있다. 더우기, 예를 들어, 파장 365
Figure kpo00031
의 단색광을 사용하는 경우 광 조사량은 바람직하게는 100mJ/
Figure kpo00032
내지 5000mJ/
Figure kpo00033
, 보다 바람직하게는 1200mJ/
Figure kpo00034
내지 4000mJ/
Figure kpo00035
이다. 상이한 파장을 갖는 광이 조사되는 경우일지라도, 조사량은 이 범위 내인 것이 바람직하다. 조사광이 1000mJ/
Figure kpo00036
미만이거나, 5000mJ/
Figure kpo00037
를 초과하는 경우, 얻어질 액정 표시 소자는 현저한 표시 특성을 나타내지 않을 수 있다. 그러나, 광중합 속도가 매우 높은 광중합성 단량체가 사용되고(되거나) 아주 다량의 광중합 개시제가 사용되는 경우 조사량은 필요에 따라 상기 범위에 제한받지 않고 적절히 선택될 수 있다.
본 발명에 따라서, 상이한 조사 강도를 갖는 광을 선택적으로 조사하기 위하여, 특정 파장에 대하여 투과광의 양을 감소시킬 수 있는 무기 또는 유기층으로 된 광 차단층이 사용된다. ITO층이 투명 전극으로 사용되는 경우, 이 전극은 광 차단층으로 작용한다. ITO 이외의 물질이 투명 전극에 사용되고(되거나) 투과광의 양을 선택적으로 조정할 필요가 있는 경우, 선택적으로 상이한 양의 투과광을 갖는 영역을 갖는 포토마스크를 광 차단층으로 사용할 수 있다.
상기한 광 조사는 고온에서 수행된다. 고온에서의 광 조사는 기판(101a) 및 (101b) 사이의 액정이 이소트로픽 상태를 띠고 중합 반응이 균일하게 일어나도록 한다.
액정 셀이 상기한 바와 같이 조사될 때 조사될 광의 강도에 따라서 기판(101a) 및 (101b) 사이의 투명 전극(102a) 및 (102b) 및 중첩 부분에 상응하는 화소 부분에 액정 영역(103)이 형성되고, 화소 부분이 아닌 비화소 부분에 고분자벽(104)가 형성된다. 결과적으로, 액정 영역(103)이 고분자벽(104)에 의해 둘러싸여진다. 본 명세서에서 "둘러 싸여진"이란 액정 셀이 고분자벽(104)에 의해 구획되어진 상태 뿐 아니라 각 액정 영역(103)의 주변 전체가 고분자벽(104)에 의해 둘러싸여진 상태를 이른다.
다음, 액정 소자의 배향을 안정화시키기 위하여 냉각실에서 액정 셀을 실온으로 서서히 냉각시킨다. 이 단계에서 사용되는 냉각 속도는 바람직하게는 1.0
Figure kpo00038
/분 또는 그 이하, 보다 바람직하게는 0.05
Figure kpo00039
/분 내지 1.0
Figure kpo00040
/분이다.
냉각 속도가 1.0
Figure kpo00041
/분을 초과할 때, 얻어질 액정 표시 소자중 고분자벽은 펜 인풋(pen input)과 같은 외압에 대하여 충분한 힘을 갖지 못할 수 있다.
냉각 속도가 0.05
Figure kpo00042
/분 보다 작을 때, 냉각, 예를 들어, 100
Figure kpo00043
에서 20
Figure kpo00044
로 냉각시키는데 약 27시간 이상이 소요된다. 따라서, 액정 표시 소자를 제조하는데 장시간이 걸려 산업적으로 유효하지 않을 수 없다. 더우기, 그러한 늦은 냉각 속도를 얻을 수 있는 장치를 생산하는 것도 어렵다.
냉각 후, 필요에 따라, 액정 셀의 소정 부분을 광으로 조사할 수 있다. 냉각 후 광 조사 조건은 당 분야 숙련가에 의해 임으로 정해질 수 있다. 예를 들어, 상이한 조사 강도를 갖는 선택적 광 조사 단계에 사용되는 바람직한 광 조사 조건을 사용할 수 있다. 냉각 후 조사 중 광 조사량은 약 800mJ/
Figure kpo00045
내지 약 500mJ/
Figure kpo00046
인 것이 바람직하다. 광 조사량이 800mJ/
Figure kpo00047
보다 작을 때, 고분자벽은 충분히 형성되지 않을 수 있다. 광 조사량이 5000mJ/
Figure kpo00048
을 초과할 때, 액정은 배향층에 역영향을 줄 수도 있다. 냉각 후 추가로 광 조사함으로써, 고분자벽에 잔존하는 미반응 재료가 경화하여 충분히 가교 결합된 고분자벽(104)를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 소자가 제조될 수 있다.
필요에 따라서, 액정 표시 소자의 한쪽 기판에 위상차판이 제공되며, 이러한 위상차판 및 나머지 기판 둘다에 편광판이 제공되어 STN 모우드의 액정 표시 소자가 제조될 수 있다. 별법으로, 액정 표시 소자의 기판 중의 하나에 반사판을 제공하여 반사형 액정 표시 소자를 제조할 수 있다.
이와 같이 제조된 액정 표시 소자에서, 액정이 농축되어 있는 액정 영역(103)은 화소 부분에 형성되고, 고분자벽을 형성하기 위한 고분자 재료는 액정 영역(103)과 배향층 사이의 계면에 잔존하지 않는다. 따라서, 액정 표시 소자는 만족스러운 배향 상태를 갖는다. 더우기, 액정 표시 소자의 비화소 부분에서 고분자벽(104)는 액정을 혼입하지 않고 형성되며 액정 표시 소자의 화소 부분에서 투명 전극(102a) 및 (102b)의 중첩 부분과 형상 및 면적이 거의 일치하는 액정 영역(103)이 고분자벽(104)가 그 안에 형성됨이 없이 형성된다.
[실시예]
본 발명을 실시예를 통해 설명하고자 한다.
본 발명이 하기 실시예로 한정되지 않는다는 것을 알아야 한다. 얻어진 액정 표시 소자의 평가 항목은 다음과 같다. 도면 전체를 통하여 유사한 부호가 유사한 부분에 사용된다.
[조사 강도-의존성 혼합물에 함유된 광중합성 단량체의 중합 속도]
액정 재료, 광중합성 단량체 및 광중합 개시제를 함유하는 조사 강도-의존성 혼합물 용액을 UV광으로 조사하였다. 중합에 의해 생성된 반응열을 광화학 반응시차 열 칼로리메터(PDC, PDC 121, Seiko Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha)로 측정하였다. 중합에 의해 생성된 이러한 반응열은 반응될 분자 유형에 따라 변화하며 특정 반응 중 소정량의 분자에 의해 생성되는 반응열은 일정하다. 따라서, 액정 용액 중 광중합성 단량체의 중합 속도는 생성된 반응열 및 반응열로부터 단위 시간당 반응된 광중합성 단량체의 양에 있어서의 시간에 따른 변화를 측정하여 계산할 수 있다.
광 중합 속도를 이하 설명한다. 제2도는 통상의 광중합성 단량체의 중합 반응동안 생성된 반응열에 있어서 시간에 따른 변화를 보여준다.
제2도에서, 중합에 의해 생성된 반응열을 시간을 기준하여 적분하여서, 중합단계, 즉, 조사 강도 의존성 혼합물 중에 함유된 광중합성 단량체 전환율의 시간에 따른 변화를 얻는다(제3도 참조). 최대 반응 속도는 제3도에서 굴곡점 B의 탄젠트의 기울기에 상응하고, 굴곡점 B는 제2도에서 생성된 열량이 최대치인 시간 A에서의 점에 상응한다. 본 명세서에서, 단위 시간당의 양으로서 계산된 굴곡점 B까지의 단량체 전환률 수치를 중합 속도로 이용하였다.
[배향 상태]
액정 영역과 배향층 사이의 계면을 현미경으로 관찰하였다. 배향 상태를 다음과 같이 평가하였다.
◎ : 매우 만족스러움
○ : 만족스러움
△ : 불량
Figure kpo00049
: 매우 불량
[고분자 잔류량]
생성된 액정 표시 소자의 화소 중에 잔류하는 고분자 칩을 현미경으로 관찰하였다. 잔류량을 다음과 같이 평가하였다.
◎ : 매우 작음
○ : 작음
△ : 큼
Figure kpo00050
: 매우 큼
[전체적 평가]
상기한 액정 표시 소자 평가 파라미터의 기준하여 전체적 평가를 다음과 같이 내렸다.
◎ : 매우 우수함
○ : 우수함
△ : 불량함
Figure kpo00051
: 매우 불량함
[실시예 1]
7059유리(코닝사(Corning)제품)로 제조된 기판(101a) 및 (101b) 상에 두께가 200
Figure kpo00052
인 ITO층을 스퍼터링에 의해 각각 형성시켰다. ITO층을 사진 제판법(photolithography)에 의해 패턴화시켜 폭이 280
Figure kpo00053
이고 간격이 20
Figure kpo00054
인 복수개의 밴드형 투명 전극(102a) 및 (102b)를 기판(101a) 및 (101b) 상에 각각 형성시켰다. 이어서, SiO2로 제조된 두께 100
Figure kpo00055
의 전기 절연층을 투명 전극(102a) 및 (102b) 상에 스퍼터링에 의해 각각 형성시켰다. 또한, 두께가 80
Figure kpo00056
인 배향층(S-150; 니산 케미칼 인더스트리스사(Nissan Chemical Industries, Ltd.) 제품)을 각각의 전기 절연층 상에 형성시켰다. 이 배향층을 나일론 천으로 문지르기(러빙)처리하였다.
이와같이 하여 얻은 기판(101a)의 전극부 및 비전극부의 365
Figure kpo00057
에서의 광투과율을 표 1에 나타내었다.
Figure kpo00058
기판(101a) 및 (101b)를 러빙 방향이 트위스트각에 일치하도록 하여 서로 부착시켰다. 스페이서를 기판(101a) 및 (101b) 사이에 분산시켰다. 밀봉제를 사용하여 기판(101a) 및 (101b)의 단부를 서로 부착시켜 기판(101a) 및 (101b)의 주위에 주입 홀을 형성시켰다. 이어서, 키랄화제(S-811)(머크사(Merch & Co., Inc) 제품) 0.3중량
Figure kpo00059
를 함유하는 ZLI-4427 3g, 하기 화학식 2의 중합성 단량체 0.04g, 헥산디올 디메타크릴레이트(HDDMA) 0.4g 및 이르가큐어(Irgacure) 651(시바-가이기사 제품) 0.008g을 포함하는 혼합 용액을 공지의 방법에 의해 기판(101a)와 (101b) 사이에 주입하였다. 소자의 개구율이 약 87
Figure kpo00060
이기 때문에 액정 대 광중합성 단량체 및 광중합 개시제의 총량의 중량비는 87:13으로 설정하였다.
Figure kpo00061
혼합 용액을 주입한 후에 UV 램프에 의해 UV광을 7
Figure kpo00062
/
Figure kpo00063
(365
Figure kpo00064
)에서 4분 동안(조사량: 1680mJ/
Figure kpo00065
) 100
Figure kpo00066
에서 기판(101a) 및 (101b)의 양측에 조사하여 기판(101a) 및 (101b) 사이에 액정 재료를 이소트로픽 상태로 만들었다.
본 실시예에서 화소 부분은 한쌍의 기판 상에 각각 형성된 전극부의 중첩부에 형성되었다. 비화소 부분은 한 기판 상의 전극부와 다른 기판 상의 비전극부의 중첩부 및 양 기판 상의 비전극부의 중첩부에 형성되었다. 본 실시예의 화소 부분 및 비화소 부분에 조사되는 UV광의 강도는 표 2에 나타내었다.
Figure kpo00067
화소 부분 및 비화소 부분 내의 조사 강도 의존성 화합물에 포함된 광중합성 단량체의 중합 속도 및 중합 속도비는 표 3에 나타내었다.
Figure kpo00068
UV광 조사 후에 배향을 안정화시키기 위하여 액정 패널을 냉각 챔버에서 0.12
Figure kpo00069
/분(7
Figure kpo00070
/시간)의 냉각 속도로 100
Figure kpo00071
로부터 실온으로 서서히 냉각시켰다.
냉각 후에 기판(101a) 및 (101b)의 양측을 통하여 액정 패널에 UV광을 7
Figure kpo00072
/
Figure kpo00073
(365
Figure kpo00074
)로 실온에서 2분 동안(조사량: 840mJ/
Figure kpo00075
)조사하였다.
이와같이 하여 제조된 액정 표시 소자를 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 액정이 집중된 액정 영역(103)은 화소 부분(107)에 형성되었고 어떠한 잔류 고분자가 없이 액정 영역과 배향층 사이의 계면에서 만족스러운 배향 상태가 얻어졌음을 알 수 있었다. 또한, 비화소 부분에 고분자벽(104)가 액정의 혼입 없이 형성되었다. 화소 부분에 투명 전극(102a) 및 (102b)의 중첩부와 거의 동일한 형상 및 면적을 갖는 액정 영역(103)이 어떠한 고분자벽(104)이 없이 형성되었다.
이와같이 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 4에 나타내었다.
[실시예 2]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 혼합 용액의 주입 후 및 냉각 전의 UV광 조사를 5
Figure kpo00076
/
Figure kpo00077
(365
Figure kpo00078
)에서 4분 동안(조사량: 1200mJ/
Figure kpo00079
)실시하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 4에 나타내었다.
[비교예 1 및 2]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 혼합 용액의 주입 후 및 냉각 전의 UV광 조사를 표 4에 나타낸 조건 하에 실시하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 4에 나타내었다.
Figure kpo00080
표 4에서 알 수 있는 바와 같이 화소 부분과 비화소 부분 사이의 중합 속도비가 1.1 이상일 때 우수한 액정 표시 소자를 얻었다. 중합 속도비는 조사 강도에 따라 상이할 수 있음을 알 수 있다.
[실시예 3 및 4]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 표 5에 나타낸 함량을 갖는 액정 재료, 광중합성 단량체 및 광중합 개시제를 포함하는 혼합 용액을 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 5에 나타내었다.
[비교예 3 내지 6]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 표 5에 나타낸 함량을 갖는 액정 재료, 광중합성 단량체 및 광중합 개시제를 포함하는 혼합 용액을 사용하였다. 이와같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 5에 나타내었다.
Figure kpo00081
표 5에서 알 수 있는 바와 같이 중합 속도비는 액정 재료, 광중합 개시제 및 광중합성 단량체의 함량에 따라 상이하고 중합 속도비가 1.1 이상일 때 얻어지는 액정 표시 소자가 우수하였다.
[실시예 5]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 8 중량
Figure kpo00082
의 스테아릴 아크릴레이트, 4 중량
Figure kpo00083
의 R-684(일본 가야꾸사(Nippon Kayaku Co., Ltd.) 제품) 및 2 중량
Figure kpo00084
의 p-페닐스티렌을 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[비교예 7]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 10 중량
Figure kpo00085
의 스테아릴 아크릴레이트, 2 중량
Figure kpo00086
의 R-684(일본 가야꾸사 제품) 및 2 중량
Figure kpo00087
의 p-페닐스티렌을 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가결과를 표 6에 나타내었다.
[실시예 6]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 5 중량
Figure kpo00088
의 이소보르닐 아크릴레이트 및 5 중량
Figure kpo00089
의 HDDMA를 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[비교예 8]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 8 중량
Figure kpo00090
의 이소보르닐 아크릴레이트 및 2 중량
Figure kpo00091
의 HDDMA를 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[실시예 7]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 3 중량
Figure kpo00092
의 R-694(일본 가야꾸사 제품), 4 중량
Figure kpo00093
의 R-684(일본 가야꾸사 제품) 및 3 중량
Figure kpo00094
의 HDDMA를 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[비교예 9]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 1 중량
Figure kpo00095
의 R-694(일본 가야꾸사 제품), 4 중량
Figure kpo00096
의 R-684(일본 가야꾸사 제품) 및 5 중량
Figure kpo00097
의 HDDMA를 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[실시예 8]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 6 중량
Figure kpo00098
의 t-부틸메타크릴레이트 및 4 중량
Figure kpo00099
의 스테아릴 아크릴레이트를 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[비교예 10]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 2 중량
Figure kpo00100
의 t-부틸메타크릴레이트 및 8중량
Figure kpo00101
의 스테아릴 아크릴레이트를 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[실시예 9]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 5 중량
Figure kpo00102
의 SR-2000(일본 가야꾸사 제품) 및 5 중량
Figure kpo00103
의 상기 화학식 2의 화합물을 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[비교예 11]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 8 중량
Figure kpo00104
의 SR-2000(일본 가야꾸사 제품) 및 2 중량
Figure kpo00105
의 상기 화학식 2의 화합물을 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[실시예 10]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 4 중량
Figure kpo00106
의 R-684(일본 가야꾸사 제품) 및 5 중량
Figure kpo00107
의 상기 화학식 2의 화합물을 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[비교예 12]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 8 중량
Figure kpo00108
의 R-684(일본 가야꾸사 제품) 및 1 중량
Figure kpo00109
의 상기 화학식 2의 화합물을 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[실시예 11]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 4 중량
Figure kpo00110
의 TMPTMA 및 5 중량
Figure kpo00111
의 상기 화학식 2의 화합물을 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[비교예 13]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 8 중량
Figure kpo00112
의 TMPTMA 및 1 중량
Figure kpo00113
의 상기 화학식 2의 화합물을 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
[실시예 12]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 4 중량
Figure kpo00114
의 HDDMA, 3 중량
Figure kpo00115
의 상기 화학식 2의 화합물 및 3 중량
Figure kpo00116
의 하기 화학식 3의 화합물을 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
Figure kpo00117
[비교예 14]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 2 중량
Figure kpo00118
의 HDDMA, 4 중량
Figure kpo00119
의 상기 화학식 2의 화합물 및 4 중량
Figure kpo00120
의 상기 화학식 3의 화합물을 광중합성 단량체로서 사용하였다. 이와 같이 하여 제조된 액정 표시 소자에 대한 평가 결과를 표 6에 나타내었다.
Figure kpo00121
표 6에서 알 수 있는 바와 같이 중합 속도비는 광중합성 단량체의 함량에 따라 상이하고 중합 속도비가 1.1 이상일 때 얻어지는 액정 표시 소자가 우수하였다.
표 3 내지 6에 나타낸 결과를 중합 속도의 순서로 표 7에 요약하였다.
Figure kpo00122
상기 실시예 및 비교예에서 비화소 부분의 조사 강도 의존성 혼합물 중의 광중합성 단량체의 중합 속도가 화소 부분의 중합 속도의 1.1배 이상일 때 액정 영역과 고분자벽 사이의 상 분리를 충분히 달성할 수 있고, 액정이 집중되는 액정 영역이 화소 부분에 형성될 수 있고 고분자벽이 액정의 혼입이 없이 비화소 부분에 형성될 수 있음을 표 7로부터 알 수 있다.
[실시예 13]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 혼합 용액의 주입 후 및 냉각 전의 UV광 조사를 8
Figure kpo00123
/
Figure kpo00124
(365
Figure kpo00125
)에서 200초 동안(조사량 : 1600mJ/
Figure kpo00126
)실시하였다.
이어서, 상이한 전압(V)를 액정 표시 소자에 인가하고 액정 표시 소자의 광투과율(T)를 각각 측정하였다. 이와 같이 하여 구한 전압-투과율(V-T) 곡선(a)을 제4도에 나타내었다.
[실시예 14]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 혼합 용액의 주입 후 및 냉각 전의 UV광 조사를 8
Figure kpo00127
/
Figure kpo00128
(365
Figure kpo00129
)에서 400초 동안(조사량 : 3200mJ/
Figure kpo00130
)실시하였다.
이어서, 상이한 전압(V)를 액정 표시 소자에 인가하고 액정 표시 소자의 광투과율(T)를 각각 측정하였다. 이와 같이 하여 구한 전압-투과율(V-T) 곡선(b)을 제4도에 나타내었다.
[비교예 15]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 혼합 용액의 주입 후 및 냉각 전의 UV광 조사를 8
Figure kpo00131
/
Figure kpo00132
(365
Figure kpo00133
)에서 100초 동안(조사량 : 800mJ/
Figure kpo00134
)실시하였다.
이어서, 상이한 전압(V)를 액정 표시 소자에 인가하고 액정 표시 소자의 광투과율(T)를 각각 측정하였다. 이와 같이 하여 구한 전압-투과율(V-T) 곡선(c)을 제4도에 나타내었다.
제4도로부터 실시예 13 및 14에서 제조된 액정 표시 소자는 비교예 15에서 제조된 액정 표시 소자에 비해 곡선의 기울기가 액정 부분에서 보다 크고 역치 전압이 보다 높다. 따라서, 실시예 13 및 14에서 제조된 액정 표시 소자에서 액정 영역과 고분자벽 사이의 상분리를 충분히 달성할 수 있고 우수한 표시 성능을 얻을 수 있다.
[비교예 16]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 혼합 용액의 주입 후 및 냉각 전의 UV광 조사를 8
Figure kpo00135
/
Figure kpo00136
(365
Figure kpo00137
)에서 700초 동안(조사량 : 5600mJ/
Figure kpo00138
)실시하였다.
이와 같이 하여 제조한 액정 표시 소자를 관찰하였다. 그 결과, 고분자벽의 수지가 화소 부분으로 이동하여 배향층 상에 축적됨으로써 제5도에 나타낸 것과 같은 정상적인 배향 상태를 보이는 부분 P1및 저 트위스트(low twisted) 도메인의 부분 P2가 존재하여 균일한 배향 상태를 얻을 수 없음을 알았다.
[실시예 15]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 냉각 속도를 1.0
Figure kpo00139
/분으로 설정하였다.
1㎜φ의 펜 팁(pen tip)을 가진 푸쉬-풀(push-pull) 게이지를 사용하여 액정 표시 소자의 내압력치(g/㎜φ)를 측정하였다. 이와같이 하여 구한 내압력치를 표 8에 나타내었다.
[실시예 16]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 냉각 속도를 0.7
Figure kpo00140
/분으로 설정하였다. 이어서, 액정 표시 소자의 내압력치를 실시예 15와 동일한 방법으로 측정하였다. 이와같이 하여 구한 내압력치를 표 8에 나타내었다.
[실시예 17]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 냉각 속도를 0.3
Figure kpo00141
/분으로 설정하였다. 이어서, 액정 표시 소자의 내압력치를 실시예 15와 동일한 방법으로 측정하였다. 이와같이 하여 구한 내압력치를 표 8에 나타내었다.
[실시예 18]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 냉각 속도를 0.1
Figure kpo00142
/분으로 설정하였다. 이어서, 액정 표시 소자의 내압력치를 실시예 15와 동일한 방법으로 측정하였다. 이와같이 하여 구한 내압력치를 표 8에 나타내었다.
[실시예 19]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 냉각 속도를 0.05
Figure kpo00143
/분으로 설정하였다. 이어서, 액정 표시 소자의 내압력치를 실시예 15와 동일한 방법으로 측정하였다. 이와같이 하여 구한 내압력치를 표 8에 나타내었다.
[비교예 17]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 냉각 속도를 3.0
Figure kpo00144
/분으로 설정하였다. 이어서, 액정 표시 소자의 내압력치를 실시예 15와 동일한 방법으로 측정하였다. 이와같이 하여 구한 내압력치를 표 8에 나타내었다.
[비교예 18]
액정 표시 소자를 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 냉각 속도를 1.2
Figure kpo00145
/분으로 설정하였다. 이어서, 액정 표시 소자의 내압력치를 실시예 15와 동일한 방법으로 측정하였다. 이와같이 하여 구한 내압력치를 표 8에 나타내었다.
또한, 액정 표시 소자 내의 고분자벽을 관찰하였다. 관찰 결과, 제6도에 도시한 바와 같이 다수의 액정 소적(62)가 고분자벽(61)에 혼입되었음을 알 수 있었다.
Figure kpo00146
표 8에 나타낸 바와 같이, 냉각 속도가 보다 늦을수록 제조되는 액정 표시 소자의 내압력치가 증가하는 경향이 있다. 따라서, 고분자벽에 취입되는 액정의 양은 비교예 17 및 18에서 제조된 액정 표시 소자보다 실시예 15 내지 19에서 제조된 액정 표시 소자보다 실시예 15 내지 19에서 제조된 액정 표시 소자에서 보다 적다. 실시예 15 내지 19에서 제조된 액정 표시 소자는 펜 찌르기와 외부 압력에 대해서 충분한 강도를 갖는다.
상기 실시예로부터 분명한 바와 같은, 조사 강도 의존성 혼합물에 포함된 광중합성 단량체의 조사 강도에 대한 중합 속도의 변화는 제7도에 도시하였다.
일정한 조사 강도 하에서도 중합 속도는 광중합성 단량체, 사용되는 용매(본 발명에 있어서는 액정), 그의 농도, 광 조사 동안의 온도 및 사용되는 경우의 복수개의 수지의 혼합비에 따라 변화한다.
조사 강도가 일정치를 초과할 때 중합 속도는 거의 변하지 않는다. 본 발명에서는, 조사 강도가 상이한 광을 선택적으로 조사하였다. 보다 구체적으로는, 상기 반응 특성을 갖는 조사 강도 의존성 혼합물에 포함된 광중합성 단량체의 중합 속도의 차이를 야기하는 조사 강도의 범위에서 광을 조사하였다. 따라서, 고분자벽은 비화소 부분에 형성되고 액정 영역은 화소 부분에 형성된다.
당업계의 숙련가는 본 발명의 정신에서 벗어나지 않는 다른 다양한 변형을 분명하게 이해하여 용이하게 만들 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 첨부된 특허 청구의 범위는 명세서에 기술된 내용에 제한되지 않으며 특허 청구의 범위는 광범위하게 파악되어야 한다.
본 발명에 따라서, 상이한 조사 강도를 갖는 광을 광중합성 단량체를 함유하는 조사 강도 의존성 혼합물에 선택적으로 조사함으로써 액정 영역과 고분자벽 사이의 분리가 개선되고, 배향 상태가 우수하며, 외압에 대해 현저한 내충격성 및 개선된 내열성 등을 갖는 액정 표시 소자를 얻을 수 있다. 이와 같은 액정 표시 소자를 제조하는 방법 또한 간단하다.

Claims (12)

  1. 한 쌍의 기판 사이에 표시 매체로서 액정으로 된 액정 영역, 및 액정 영역을 둘러싸고 있는 고분자벽을 포함하며, 고분자벽은 상이한 조사 강도를 갖는 광을 광중합성 단량체를 함유하는 조사 강도 의존성 혼합물에 선택적으로 조사하여 형성된 것임을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. 제1항에 있어서, 비화소 부분중 조사 강도 의존성 혼합물에 함유된 광중합성 단량체의 중합 속도가 화소 부분에서의 속도에 비하여 1.1배 또는 그 이상인 액정 표시 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상이한 조사 강도를 갖는 광을 선택적으로 조사하기 위한 수단이 파장과 관련하여 투과광의 양을 감소시키는 광 차단층을 포함하는 액정 표시 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상이한 조사 강도를 갖는 광을 선택적으로 조사하기 위한 수단이 ITO로 제조된 투명 전극인 액정 표시 소자.
  5. 제1항에 있어서, 조사 강도 의존성 혼합물에 함유된 광중합성 단량체가 적어도 이관능성 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체인 액정 표시 소자.
  6. 제1항에 있어서, 조사 강도-의존성 혼합물이 적어도 이관능성 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체 및 액정 분자와 유사한 구조를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 단량체를 함유하는 액정 표시 소자.
  7. 한 쌍의 기판 사이에 액정 영역을 형성하기 위한 액정 재료, 고분자 벽을 형성하기 위한 광중합성 단량체 및 광중합 개시제를 함유하는 조사 강도 의존성 혼합물을 주입하여 액정 셀을 형성하는 단계; 상이한 조사 강도를 갖는 광을 고온에서 액정 셀을 소정의 부분에 선택적으로 조사하는 단계; 및 광 조사 후에 액정 셀을 냉각시켜 고분자 벽을 형성하는 단계로 이루어진, 한 쌍의 기판 사이에 표시 매체로서 액정으로 된 액정 영역 및 액정 영역을 둘러싸고 있는 고분자벽을 포함하는 액정표시 소자의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 광을 액정 셀의 소정의 위치에 조사하는 단계를 추가로 포함하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 선택적 광 조사 단계에서 광 조사량이 1000mJ/
    Figure kpo00147
    내지 5000mJ/
    Figure kpo00148
    인 액정 표시 소자의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 선택적 광 조사 단계에서 광 조사량이 1000mJ/
    Figure kpo00149
    내지 5000mJ/
    Figure kpo00150
    인 액정 표시 소자의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서, 광 조사 후 액정 셀을 냉각시키는 단계에서 냉각 속도가 1.0
    Figure kpo00151
    /분 또는 그 이하인 액정 표시 소자의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서, 광 조사 후 액정 셀을 냉각시키는 단계에서 냉각 속도가 1.0
    Figure kpo00152
    /분 또는 그 이하인 액정 표시 소자의 제조 방법.
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