KR100228521B1

KR100228521B1 - 강유전상 및/또는 반강유전상을 가진 액정을 이용한 액정표시소자

Info

Publication number: KR100228521B1
Application number: KR1019960019198A
Authority: KR
Inventors: 도미오 다나카; 쥰 오구라; 데츠시 요시다
Original assignee: 가시오 가즈오; 가시오게산키 가부시키가이샤
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1999-11-01
Also published as: CN1092342C; CN1164666A; TW325529B; US6151090A; KR960042183A

Abstract

액정셀이, 제1 전극(13)과 제1 배향막(18)이 형성된 제1 기판(11)과, 제2 전극(13)과 제2 배향막(19)이 형성된 제2 기판(19)을, 시일재(20)로 접합함에 의해 형성된다. 액정셀내에 액정(21)이 충전된다. 배향막(18)과 (19)는 10∼35의 두께로 설정되어 있다. 또한, 배향막(18)과 (19)는, 반대방향으로 2회 배향처리가 시행되어 있다. 1회째의 배향처리는 액정에 5의 프리틸트각을 주는 배향처리이고, 2회째의 배향처리는 6의 프리틸트각을 주는 배향처리이며, 총합적으로, 1이하의 프리틸트각을 액정(21)에 준다. 배향막(18,19)의 유리전이점 온도는 250

Description

강유전상 및/또는 반강유전상을 가진 액정을 이용한 액정표시소자

제1(a)도 및 1(b)도는 인가전압과 액정분자의 배향의 관계를 나타내는 도면으로,

제1(a)도는 정극성의 전압을 인가한때의 액정분자의 배향을 나타내고,

제1(b)도는 부극성의 전압을 인가한때의 액정 분자의 배향을 나타낸다.

제2도는 본 발명의 제1 실시예의 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도이다.

제3도는 제1도에 나타내는 액정표시소자의 하기판의 구성을 나타내는 평면도이다.

제4도는 배향처리의 방향과 상하 편광판의 투과축의 방향과 액정분자의 배향 방향의 관계를 나타내는 평면도이다.

제5도는 배향막(18)을 마찰(러빙)하는 방법을 설명하는 도면이다.

제6도는 제1실시예의 액정표시소자의 인가전압과 투과율의 관계를 나타내는 그래프이다.

제7도의(a),(b)는, 제1실시예의 액정표시소자의 구동방법의 일예를 설명하기 위한 파형도인데,

제7도(a)는 게이트 신호의 파형도이고,

제7도(b)는 데이터 신호의 파형도이다.

제8도는, 제7도(a),(b)도에 표시하는 구동파형을 이용하여 제1실시예의 액정표시소자를 구동한때의 투과율의 변화를 나타내는 그래프이다.

제9도는 제7도(a),(b)도에 표시하는 구동파형을 이용하여 비교예의 액정표시 소자를 구동한때의 투과율의 변화를 나타내는 그래프이다.

제10도는 제1실시예에서 사용가능한 반 강유전성 액정의 인가 전압과 투과율의 관계를 표시하는 그래프이다.

제11도∼제13도는 각각, 제1실시예에서 사용가능한 반 강유전성 액정의 인가 전압과 투과율의 관계를 나타내는 그래프이다.

제14(a),14(b)도는 프리틸트각(pretilt angle)과 액정의 배향상태의 관계를 성명하기 위한도면인데,

제14(a)도는 프리틸트각이 10인 경우의 배향 결함의 발생상태를 나타내는 도면,

제14(b)도는 프리틸트각이 0.8인 경우의 배향결함의 발생상태를 나타내는 도면이다.

제15(a),15(b)도는 배향막의 표면 에너지와 액정의 배향상태의 관계를 설명하기 위한 도면인데,

제15(a)도는 표면에너지가 큰 배향막을 사용한때의 배향 결함의 발생 상태를 나타내는 도면.

제15(b)도는 표면에너지가 작은 배향막을 사용한 때의 배향 결함의 발생상태를 나타내는 도면이다.

제16(a)도는 배향막의 두께를 60로 한때의 인가전압과 투과율의 관계를 나타내는 그래프.

제16(b)도는 배향막의 두께를 30로 한때의 인가 전압과 투과율의 관계를 나타내는 그래프도이다.

제17도는 배향막 두께와 포화 전압의 관계를 나타내는 그래프이다.

제18도는 대향기판에 시일재(20)를 도포한 상태를 나타내는 평면도이다.

제19(a)도는 배향막을 유리전이점 200℃의 폴리이미드로 형성한때의 AFLC의 배향결함의 발생상태를 나타내는 도면.

제19(b)도는 배향막을 유리전이점 250℃의 폴리이미드로 형성시킬때의 AFLC의 배향결함의 발생상태를 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11,12 : 투명기판 13 : 화소전극

14 : 액티브 소자 15 : 게이트라인(주사라인)

16 : 데이터라인(계조신호 라인) 17 : 대향전극

18,19 : 배향막 20 : 시일재

21 : 액정 23,24 : 편광판

25 : 액정주입구 26 : 봉지재

31 : 행드라이버 32 : 열드라이버

본 발명은, 강유전상 및/또는 반 강유전상을 가진 액정을 이용한 액정표시 소자에 관한 것이고, 특히, 안정한 계조 표시가 가능한 액정표시소자에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 배향 결함이 적고, 안정한 배향상태를 얻을 수 있는 강유전상 및/또는 반 강유전상을 가진 액정을 이용한 액정표시소자에 관한 것이다.

계조표시가 가능한 강유전성 액정표시소자로서, 카이랄스멕틱상의 나선피치가 표시소자의 기판 간격보다 작은 강유전성 액정을 사용할것이 제안되었다. 이종류의 강유전상 액정은, 메모리성을 가진 것이 SBF액정으로 호칭되고, 비 메모리성의 것이 DHF액정으로 호칭된다(「Liquid Crystals」, 1989, Vol.5,No4,의 1171페이지 내지 1177페이지 참조).

DHF액정은, 나선구조를 가진 상태에서 한쌍의 기판사이에 봉입되어 있다. DHF액정의 층을 사이에 끼우고 대향하는 전극 사이에 절대치가 충분히 큰 값의 전압을 인가한때, 인가 전압의 극성에 따라, 액정분자의 평균적인 배향방향이 제1 방향이 되는 제1 배향상태(제1 강유전상)와 액정분자의 평균적인 배향상태가 제2 방향이 되는 제2 배향 상태(제2 강유전상)중의 어느것이 되고; 인가 전압의 절대치가 상기 제1 배향상태 또는 제2 배향상태로 되는 전압보다 작은 경우에는, 분자배열의 나선의 변형에 의해, 액정분자의 평균적인 배향방향이 상기 제1 과 제2 방향의 사이(중간)가 되는 중간이 배향상태가 된다. 이 중간의 배향상태를 이용하여 중간조(中間調)를 표시할 수 있다.

또한, SBF액정을 사용한 액정표시소자에서는, 제1 배향의 액정분자로 이루어지는 영역과 제2 배향상태의 액정분자로 이루어지는 영역의 배율이 인가전압에 따라 변화한다. 이 비율의 변화를 이용하여 중간조를 표시할 수가 있다.

또한, 근년에 있어, 반 강유전성 액정도 이용되기 시작하고 있다. 반 강유전성 액정은, 2개의 강유전상과 1개의 반 강유전성상의 3개의 안정상태를 갖는 동시에 전구현상 등에 의해 중간의 배향상태로도 배향한다. 이 중간배향 상태를 이용하여 계조를 표시할 수가 있다.

강유전상 및/또는 반 강유전상을 가진 액정을 이용한 액정 표시소자에서는, 제1(a)도에 표시하는 정극성의 소정전압을 인가한 때의 액정분자의 스멕틱층의 법선방향에 대한 각도(틸트 각)( ₁)와, 제1(b)도에 표시하는 부극성의 소정전압을 인가한 때의 액정분자의 틸트각( ₂)은, 방향은 반대이고 값은 같은 것이 바람직하다. 환언하면, 인가전압-투과율 특성이 반대극성의 인가전압에 대해 동일한 것이 바람직하다.

그러나, 실제에는, 반대극성의 동일 전압이 인가된 때의 액정분자의 틸트각( ₁)과( ₂

또한, 강유전상을 가진 액정을 사용하는 액정표시소자에 관해서는, 액정이 쉐브런(갈매기표)구조로 되는 것을 방지하기 위해, 높은 프리틸트각의 배향막이 사용되고 있다. 또한 배향을 안정화시키기 위해, 비교적 두꺼운 배향막이 사용되고 있다.

그러나, 높은 프리틸트각의 배향막은 배향결함을 일으키기 쉽고, 표시품질을 저하시킨다는 문제가 있다. 또한, 두꺼운 배향막은, 액정에 인가되는 전압을 저하시키고, 구동전압을 상승시키고, 소비전력을 증대시킨다는 문제가 있다.

그위에, 액정표시소자를 형성할 때, 양 기판을 접합하는 처리는, 양기판을 미경화의 시일재를 사이에 끼워 접합하고, 그 시일재를 200℃이상의 고온에서 소성하여 행하고 있다. 이 고온 처리 때문에, 먼저 형성되어 있던 배향막의 특성이 열화하고, 완성된 액정표시소자에 배향결함이 생기는 경우가 있다는 문제가 있었다. 마찬가지의 문제는, 시일재에 형성된 액정주입구를 열경화성 수지에 의해 봉지할 때에도 생긴다.

강유전성 액정 및 반 강유전성 액정 등의 스멕틱 상의 액정을 이용하는 액정표시소자에 있어서는, 액정은 층구조를 가진채 기판사이에 배치되어 있고, 배향처리의 방향에 따르는 방향으로 층의 법선방향을 향해서 배향한다. 그러나, 상술한 것처럼, 제조공정중의 가열처리에 의해 배향막의 특성이 열화한 경우에는, 배향자체가 곤란해진다. 또한, 일부의 층의 결함이 다른 층에도 파급되어 버린다. 따라서, 배향막이 열에 의해 열화하는 문제는, 강유전성 액정, 반 강유전성 액정 등의 스멕틱상의 액정을 이용한 액정표시소자에 있어서 현저하다.

본 발명은, 상기 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 안정한 계조표시가 가능한, 강유전상 및/또는 반 강유전상을 가진 액정을 이용한 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 배향결함이 적고, 안정한 배향을 얻을 수 있는 액정 표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

더욱이, 본 발명은, 낮은 구동전압으로 구동할 수 있는, 강유전상 및/또는 반강유전상을 가진 액정을 이용한 액정표시소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 의한 액정표시소자는, 제1 전극(13)이 형성된 제1 기판(11)과, 상기 제1 전극(13)에 대향하는 제2 전극(17)이 형성된 제2 기판(12)과, 상기 제1 기판(11)과 제1 전극(13)의 위에 형성되고, 제1 방향(21D)으로 제1 배향처리가 시행되고, 상기 제1 방향(21D)과 반대의 제2 방향(21C)으로 제1 배향처리에 겹쳐서 제2 배향처리가 시행되어 있는 배향막(18)과, 상기 배향막(18)과 상기 제2 기판(12)사이에 배치된 스멕틱상의 액정(21)을 구비한 것을 특징으로 한다. 이러한 구성의 액정표시소자에 의하면, 배향막(18)에 서로 반대방향으로 복수회 배향처리가 시행되어 있다. 이처리에 의해, 극성이 다른 인가전압에 대한 액정분자의 틸트각이 같아진다. 이 때문에, 정극성의 인가전압과 부극성의 인가전압에서 실질적으로 동일한 표시특성을 얻는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 제2 관점에 의한 액정표시소자는, 제1 전극(13)이 형성된 제1 기판(11)과, 상기 제1 전극(13)에 대향하는 제2 전극(17)이 형성된 제2 기판(12)과 제1 과 제2 기판(11,12)의 사이에 배치되고, 스멕틱상의 층구조를 갖고, 상기 제1 전극(13)과 제2 전극(17)의 사이에 인가된 전압에 따라 액정분자가 제1 배향방향(21A)으로 대략 배열한 제1 배향상태와, 액정분자가 제2 배향방향(21B)으로 대략 배열한 제2 배향 상태와, 액정분자의 평균적인 배열방향이 상기 제1 배향방향(21A)과 상기 제2 배향방향(21B)의 사이의 임의의 방향이 되는 중간의 배향 상태로 각각 배향하는 중간배향 상태를 가진 액정(21)과, 상기 제1기판(11)과 제1전극(13)의 위에 형성되고, 상기 액정(21)이 가진 층구조의 층의 법선에 대해 우측으로 틸트하는 (경사하는)액정분자와 좌측으로 틸트하는 액정분자에 대해 실질적으로 동일한 탄성계수를 주고, 상이한 극성으로 동일한 값의 전압이 상기 액정에 인가된 때에, 실질적으로 동일한 틸트각을 액정분자에 주는 배향막(18)과, 상기 제1과 제2 기판(11,12)을 끼워서 배치되고, 상기 액정(21)의 층구조의 층의 법선과 실질적으로 평행한 방향으로 광학축(23A)이 설정된 한쪽의 편광판(23)과, 상기 한쪽의 편광판(23)의 광학축(23A)에 직교 또는 평행하게 광학축(24A)이 설정된 다른쪽의 편광판(24)을 구비한 것을 특징으로 한다.

이와같은 구성의 액정표시소자에 의하면, 극성이 반대이고 값이 동일한 전압이 인가된 때에, 배향막이 액정분자에 실질적으로 동일한 틸트각을 준다.

따라서, 인가 전압의 극성이 달라도, 인가 전압의 값이 같으면 액정분자의 각은 같아진다. 이 때문에, 정극성의 전압과 부극성의 전압에 의해 동일한 표시특성을 얻는 것이 가능해진다.

상기 목적은 달성하기 위해, 본 발명의 제3 관점에 의한 액정표시소자는, 제1 전극(13)이 형성된 제1 기판(11)과, 상기 제1 전극(13)에 대향하는 제2 전극(17)이 형성된 제2 기판(12)과, 상기 제1 과 제2 기판(11,12)의 사이에 봉지되고, 스멕틱상의 액정(21)과, 상기 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 대향면중의 적어도 한쪽에 형성되고, 상기 액정에 1이하의 프리틸트각을 주는 배향막(18)을 구비한 것을 특징으로 한다.

이와같은 구성에 의하면, 액정(21)의 배향이 안정하고, 배향 결함이 적은 액정표시장치를 제공할 수 있다. 일반으론, 배향 프리틸트각이 작은 배향막은, 표면 에너지가 큰, 즉, 액정분자와의 상호작용이 큰 배향막이다. 그러나, 배향막의 표면 에너지가 높으면, 안정한 배향이 얻어지지 않아, 배향 결함의 원인이 된다. 그래서, 예컨대 제1 발명과 마찬가지로, 배향막에 반대방향으로 복수회 배향처리를 시행함에 의해 표면 에너지가 작고 또한 작은 틸트각을 갖는 배향막을 형성할 수가 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제4 관점에 의한 액정 표시소자는, 제1 전극(13)이 형성된 제1 기판(11)과, 상기 제1 전극(13)에 대향하는 제2 전극(17)이 형성된 제2 기판(12)과, 상기 제1 기판(11)과 상기 제2 기판(12)의 대향면중의 적어도 한쪽에 형성되고, 70이하의 두께로 형성된 배향막(18,19)과, 상기 제1 과 제2 기판(11,12)의 사이에 봉지되고, 강유전상을 가진 액정(21)을 구비한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 한쪽의 기판만에 배향막을 형성한다. 강 유전상을 가진 액정은, 스멕틱상의 층 구조를 갖고 있고, 한쪽의 기판만에 배치한 경우에도 배향이 가능하다. 이와 같은 구성으로 함에 의해, 소자의 구조가 간략화되고, 또한 제조도 용이해진다. 더욱이, 배향막의 두께를 70이하로 하고 있으므로, 낮은 전압으로 액정표시소자를 구동할 수가 있다. 또한, 그 두께를 10이상으로 함으로써, 배향막면위에서 표면에너지를 억제하여, 배향 결함이 적은 액정표시소자를 얻을 수가 있다.

또한, 본 발명의 제5관점에 의한 액정표시소자는, 제1 전극(13)이 형성된 제1 기판(11)과, 상기 제1 전극(13)에 대향하는 제2 전극(17)이 형성된 제2 기판(12)과, 상기 제1 기판(11)과 상기 제2 기판(12)의 대향면에 각각 형성되고, 각각 35이하의 두께로 형성된 배향막(18,19)과, 상기 제1 과 제2 기판(11,12)의 사이에 봉지되고, 적어도 강유전상을 가진 스멕틱상의 액정을 구비한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 대향하는 기판에 배치된 각 배향막의 두께를 35이하로 하고 있으므로, 낮은 전압에서 액정표시소자를 구동할 수 있다. 또한, 각 배향막의 두께를 10이상으로 함에 의해, 배향막위에서의 표면에너지를 억제하여 배향 결함이 적은 액정표시소자를 얻을 수가 있다.

본 발명의 제6관점에 의한 액정표시소자는, 제1 전극(13)이 형성된 제1 기판(11)과, 상기 제1 전극(13)에 대향하는 제2 전극(17)이 형성된 제2 기판(12)과 상기 제1 과 제2 기판(11,12)의 사이를 봉지하고, 소성에 의해 구성된 시일재(20)와, 상기 제1 기판(11)과 상기 제2 기판(12)의 대향면중의 적어도 한쪽에 형성되고, 유리전이점의 온도가 상기 시일재(20)의 소성온도보다도 높은 물질로 구성된 배향막(18,19)과, 상기 제1 과 제2 기판(11,12)과 상기 시일재(20)에 의해 형성되는 영역에 배치된 액정(21)에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.

유기재료로 이루어지는 배향막은, 유기재료막의 표면을 마찰(러빙, 문질기)에 의해 연신하여, 그 표면에 이방성을 부여함에 의해 형성된다. 그러나, 배향막의 완성후, 이 배향막에 열이 가해지면, 배향막내의 주사슬의 이동 등에 의해 연신축이 어긋나던지(변위하던지)하여 배향불량이 발생한다. 본 발명의 액정표시소자에 의하면, 배향막의 유리전이점이 시일재의 소성온도보다도 높은 온도에 설정되어 있다. 따라서, 액정표시소자의 제조과정에서 소성 등의 가열처리가 행해져도, 배향막의 열화(연신축의 어긋남발생)등을 방지할 수가 있다. 따라서 제조시의 열처리에 관계없이 액정은 배향결함이 적고 안정하게 배향한다

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

[제1 실시예]

제1 실시예의 액정표시소자는, 액티브 매트릭스 방식의 것이고, 한쌍의 투명기판(예컨대 유리기판)(11,12)가운데, 제2도에 있어서 하측의 기판(이하, 하기판)(11)에는, 투명한 화소전극(13)과 : 화소전극(13)에 접속된 액티브 소자(14)가 매트릭스상으로 배열형성되어 있다.

액티브 소자(14)는, 예컨대 박막트랜지스터(이하, TFT)로 구성된다. TFT(14)는, 하기판(11)위에 형성된 게이트 전극과, 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막과, 게이트 절연막위에 형성된 반도체층과, 반도체층위에 형성된 소스 전극 및 드레인 전극으로 구성된다.

하기판(11)에는, 제3도에 표시된 것처럼, 화소전극(13)의 행 사이에 게이트 라인(주사라인)(15)이 배선되고, 화소전극(13)의 열사이에 데이터 라인(계조신호 라인)(16)이 배선되어 있다. 각 TFT(14)의 게이트 전극은 대응하는 게이트 라인(15)에 접속되고, 드레인 전극은 대응하는 데이터 라인(16)에 접속되어 있다.

게이트라인(15)은, 단부(15a)를 거쳐 행드라이버(행구동회로)(31)에 접속되고, 데이터 라인(16)은 단부(16a)를 거쳐 열드라이버(열구동회로)(32)에 접속되어 있다. 행드라이버(31)는, 후술하는 게이트 펄스를 인가하여, 게이트 라인(15)을 주사한다. 한편, 열드라이버(32)는, 표시데이터(계조데이터)를 받고, 데이터 라인(16)에 표시데이터에 대응하는 데이터 신호를 인가한다.

게이트 라인(15)은 단부(15a)를 제외하고 TFT(14)의 게이트 절연막(투명막)으로 덮여있고, 데이터 라인(16)은 상기 게이트 절연막위에 형성되어 있다. 화소전극(13)은 상기 게이트 절연막위에 형성되어 있고, 그 일단부에 있어서 TFT(14)의 소스전극에 접속되어 있다.

제2도에 있어서, 상측의 기판(이하, 상기판)(12)에는, 하기판(11)의 각 화소전극(13)과 대향하는 투명한 대향 전극(17)이 형성되어 있다. 대향 전극(17)은, 표시영역 전체에 걸치는 면적의 1매의 전극으로 구성되고, 기준전압(VO)이 인가되어 있다.

하기판(11)과 상기판(12)의 전극형성면에는, 각각 배향막(18,19)이 배설되어있다. 배향막(18,19)은 폴리이미드 등의 유기 고분자 화합물로 이루어진 수평 배향막이다. 배향막(18)의 표면에는, 제4도에 파선으로 표시하는 방향(21D)으로 배향처리가 시행되고, 이어서 같은 면에, 방향(21D)과 반대의 방향(21C)으로 마찰이 시행된다. 즉, 반대방향으로 이중으로 배향처리가 시행된다. 한편, 배향막(19)에는 배향처리가 시행되지 않는다. 또한, 배향막(19)은 보호막등이어도 좋다. 혹은, 배향막(19)을 배설하지 않고 대향전극(17)이 직접 액정(21)에 접하도록 해도 좋다.

하기판(11)과 상기판(12)은, 그 외주 연부(가장자리)에 있어서 틀상의 시일재(20)를 통해 접착되어 액정셀을 형성하고 있다. 시일재(20)에는 액정주입구가 형성되어 있고 이 액정주입구로부터 액정(21)이 진공주입법 등을 이용하여 액정셀내에 봉입된다. 액정주입구(25)는 봉지재(26)에 의해 봉지되어 있다.

액정(21)은, 카이랄스멕틱 C상의 나선피치가 양기판(11,12)의 간격보다 작고 또한 배향상태의 메모리성을 갖지않은 강유전성액정(DHF액정)이다. 액정(21)은, 나선피치가, 가시광 대역의 파장인 700∼400이하(예컨대, 400∼300)이고, 자발분극이 크고, 콘앵글이 약 27내지 45의 강유전성 액정조성물로 되어 있다. 액정(21)의 층의 두께, 즉, 갭길이는 갭재(22)에 의해 균일하게 유지되어 있다.

액정(21)은, 카이랄스멕틱 C상의 층구조의 층의 법선을 배향막(18)의 배향 처리의 방향(21C)으로 대략 향해서 균일한 층구조를 형성한다. 또한, 층구조의 층의 법선방향과 배향처리의 방향(21C)은 완전히는 일치하지 않는다.

액정(21)은, 그의 나선피치가 기판 간격보다 작기 때문에 나선구조를 가진 상태로 기판(11,12)사이에 봉입되어 있다. 화소 전극(13)과 대향전극(17)과의 사이에 절대치가 충분히 큰 전압을 인가한때에, 액정(21)은 인가전압의 극성에 따라 거의 액정분자의 배향방향이 제4도의 제1 배향방향(21A)이 되는 제1 배향 상태와, 거의 액정분자의 배향방향이 제4도의 제2 배향방향(21B)이 되는 제2 배향상태중의 어느 한 상태에 설정된다. 또한, 액정분자를 제1 또는 제2 배향상태에 배향시키는 전압보다 절대치가 낮은 전압을 화소전극(13)과 대향전극(17)사이에 인가했을 때, 액정(21)의 분자배열의 나선이 변형하여 액정(21)의 평균적인 배향방향이 제1 배향방향(21A)과 제2 배향방향(21B)의 사이의 방향이 되는 중간의 배향상태로 된다.

액정표시 소자의 상하에는, 한 쌍의 편광판(23,24)이 배치되어 있다. 제4도에 표시한 것처럼, 편광판(23)의 투과축(23A)은 배향처리의 방향(21C)에 대략 평행하게 설정되고, 편광판(24)의 투과축(24A)은 투과축(23A)에 직교하도록 설정되어 있다.

제4도에 도시한 것처럼 편광판(23,24)의 투과축(23A,24A)을 설정한 액정표시소자는, 액정(21)의 다이렉터(액정분자의 평균적 배향방향)를 제1 또는 제2 배향방향(21A,21B)으로 배향시킨 제1 또는 제2 배향상태의 경우 투과율이 가장 높아(표시가 가장 밝아)진다. 또한, 다이렉터를 상기 스멕틱상의 층의 법선 방향과 대략 평행한 중간방향(21C)으로 배향시킨 때에 투과율이 가장 낮아(표시가 가장 어두워)진다.

액정(21)의 다이렉터는, 인가 전압의 극성과 전압치(절대치)에 따라 배향방향(21A)과 (21B)의 사이에서 연속적으로 변화한다. 이 때문에, 이 강유전성 액정표시소자의 투과율은 연속적으로 변화가능하다.

이와같은 광학 배치를 채용한 액정표시소자에서는, 제1(a)도에 표시한 정극성의 소정 전압을 인가한 때의 액정분자의 스멕틱층의 법선 방향에 대한각도(틸트각)( ₁)와, 제1(b)도에 표시한 부극성의 소정전압을 인가한때의 액정분자의 틸트각( ₂)이 다르면, 정극성의 전압을 인가한때의 투과율과 부극성의 전압을 인가한 때의 투과율이 달라져 표시특성이 열화한다.

이 문제를 해결하기 위해, 이 실시예에서는, 배향막(18)에 반대의 방향(21C과21D)으로 1회씩 마찰을 행한다. 이 때문에, 1회째의 마찰에 의해 우측으로 틸트할때의 탄성계수(K_R)와 2회째의 마찰에 의해 좌측으로 틸트할때의 탄성계수(K_R')가 평균화된다. 또한, 1회째의 마찰에 의해 좌측으로 틸트할때의 탄성계수(K_L)와 2회째의 마찰에 의해 우측으로 틸트할때의 탄성계수 (KL')가 평균화된다. 이 때문에, 우틸트의 탄성계수와 좌틸트의 탄성계수가 평균화되어 대략 같아진다. 따라서, 정극성의 소정전압이 인가된 때의 액정 분자의 틸트각( ₁)과, 부극성의 소정전압이 인가될때의 액정분자의 틸트각( ₂)은 같아진다. 따라서, 절대치가 같은 전압을 인가할때의 투과율은, 인가전압의 극성에 관계없이 같아진다.

배향막(18)의 배향처리는, 예컨대 제5도에 표시한 것처럼, 러빙장치의 러빙드럼(41)에 감긴 러빙포(42)의 하단을 배향막(18)에 0.55mm정도 압입하여 러빙드럼을 500rpm회전 시키면서 5mm/초의 속도로 이동시켜 제1 마찰방향(21D)으로 마찰시키고, 이어서, 러빙포의 하단을 배향막(18)에 0.45mm정도 압입한 상태에서 반대방향으로 러빙드럼을 이동시켜 제2 마찰방향(21C)으로 마찰시킴으로써 실현할 수 있다.

이와같은 구성의 액정표시소자에 있어서, 임의의 계조를 안정적으로 표시하기 위해서는, 주기가 비교적 긴(0.1Hz정도)삼각파 전압을 인가한 때에, 그의 광학응답특성이 제6도에 표시한 것처럼 연속적으로 변화하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 역치(드레시홀드 값)가 없는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 광학응답특성의 히스테리시스는 작은 편이 바람직하다.

다음에 상기 구성의 액정표시소자의 실용적인 구동방법을 제7도(a),(b)를 참조하여 설명한다.

제7도(a)는 , 행드라이버(21)가 제1행의 TFT(14)에 접속된 게이트라인(15)에 인가하는 게이트신호의 파형을 표시한다. 또한 제7도(b)는 , 열드라이버(22)가 데이터 라인(16)에 인가하는 데이터 신호의 파형을 나타낸다. 또한, 이해를 용이케하기 위해, 제1 행의 화소용의 데이터 신호만을 나타내고, 타행용의 데이터 신호는 도시하지 않는다.

제7도(a),(b)도에 있어서, TF는 1프레임기간, TS는 제1행의 화소의 선택기간, TO는 비선택기간을 나타낸다. 각 선택기간(TS)은 예컨대 약 60μ초 이다.

이 실시예에 있어서는, 제7도(b)에 표시한 것처럼, 연속하는 2개의 프레임(TFodd)(기수번호의 프레임)과 (TFeven)(우수번호의 프레임)의 선택기간 (TS)에, 표시계조에 따라, 극성이 반대이고 절대치가 동일한 전압치(VD), (-VD)를 가진 구동펄스(기록펄스)를 데이터 라인(16)에 인가한다. 즉, 1개의 화상데이터(계조신호)에 대해, 전압의 절대치가 같고 극성이 정과 부인 2개의 구동펄스를 2개의 프레임(TFodd)와 (TFeven)의 선택기간(TS)에 각각 하나씩 인가한다.

이 구동방법에서는, 기록 전압(VD)의 최소치를 VO로 하고, 최대치 Vmax를 투과율의 포화가 일어나는 전압(제6도에서는, Vsat)보다도 약간 낮은 값으로하여, VO 내지 Vmax의 범위에서 기록전압(VD)을 제어한다.

상기와 같은 파형의 게이트 신호와 데이터 신호를 이용하여 상기 강유전성 액정 표시소자를 구동하면, 각 행의 선택기간(TS)에, 구동 펄스의 전압(기록전압)(VD) 또는 (-VD)가 게이트 신호에 의해 ON되어 있는 TFT(14)를 통해 화소전극(13)에 인가된다.

게이트 신호가 OFF되고, 비선택기간(TO)이 되면, TFT(14)가 OFF되고, 기록전압(VD) 또는 (-VD)에 따른 전압이 화소 전극(13)과 대향전극(17)과 그 사이의 액정(21)으로 형성되는 용량(화소용량)에 보유된다. 이 때문에, 비선택기간(TO)동안, 그 화소의 투과율은, 화소용량의 보유전압에 대응하는 값, 즉, 기록전압(VD) 또는 (-VD)에 대응한 값에 유지된다.

이 실시예에서는, 액정(21)으로서는 인가전압의 변화에 대한 투과율이 연속적으로 변화하는 것을 사용하고, 더욱이 제4도에 표시한 광학배치를 채용하고 있으므로, 기록전압(VD) 또는 (-VD)의 절대치에 대한 투과율이 임의적으로 정해지고, 기록전압(VD) 또는 (-VD)의 절대치에 의해 투과율을 제어하여 계조표시를 실현할 수 있다.

그리고, 배향막(18)이 반대방향으로 2회마찰되어 있다. 이 때문에, 제1(a)도에 표시한 기록전압(VD)을 인가한 때의 액정분자의 틸트각( ₁)과, 제10도에 표시한 기록전압(-VD)을 인가한 때의 액정분자의 틸트각( ₂)은 대략 같아진다. 따라서, 인가전압의 극성에 의해 투과율이 변동하는 사태를 방지할 수 있고, 극성에 관계없이 소망하는 표시계조를 얻을 수 있다.

이 실시예의 액정표시소자의 동작확인을 위한 실험을 행했다.

먼저, 이 실시예의 액정표시소자를 제7도(a),(b)의 구동방법에 의해 구동하고, 전압(VD)을 변화시킬때의 액정표시소자의 투과율의 변화를 제8도에 표시한다. 또한, 비교예로서, 방향(21C)으로 1회 배향처리가 행해진 배향막(18)을 구비한 액정표시소자의 전압과 투과율의 변화를 제9도에 표시한다.

제8도에 표시된 것과 같이, 이 실시예의 액정표시소자에서는, 정극성의 인가 전압(VD)에 대한 투과율과 부극성의 인가전압(-VD)에 대한 투과율과는 거의 차가 생기지 않는다. 제9도에 표시한 비교예의 액정표시소자에서는, 정극성의 인가전압(VD)에 대한 투과율과 부극성의 인가전압(-VD)에 대한 투과율과의 차가 크다. 이 실험으로부터도, 이 실시예에 의해 , 배향막과 액정분자 사이의 탄성에너지의 이방성이 작아 우수한 특성의 액정표시소자가 얻어질 수 있는 것이 확인되었다.

또한, 상기 실시예에서는, 액정(21)로서 강유전성액정인 DHF액정을 사용했으나, SBF액정 혹은 2개의 강유전상과 1개의 반강유전상을 가진 반 강유전성 액정(이하, AFLC)을 사용해도 좋다. AFLC로서는, 제10도 ∼제13도에 표시한 것처럼 인가전압의 변화에 대해 연속적으로 투과율이 변화하고 명확한 역치를 갖고 있지 않은 것을 사용한다. 이와같은 광학특성은, (1) 스멕틱CA'상의 액정이 그리는 이중나선이 인가전압에 따라 변형하는 AFLC, (2)액정분자의 장축주위의 회전이 전압의 인가에 의해 억제됨에 의해, 액정 분자가 전계와 수직 방향으로 경사하는 AFLC,(3) 인가 전압에 따른 각도만큼 액정분자가 콘에 따라 이동하는 AFLC, (4) 2개의 배향상태 중 한쪽의 상태에 있는 액정분자가 인가전압에 따라 다른쪽의 배향상태로 절환하고 그 비율이 인가 전압에 따라 변화하는 AFLC를 단독 또는 조합시켜 사용함으로써 얻을 수 있다.

상술한 (1)과(4)의 특성을 가진 AFLC는, 다음의 골격구조를 가진 액정재료 (I)∼(III)을 혼합함으로써 얻어진다.

Rf : 탄소수 1 또는 2의 플루오로알킬기

R1 : 탄소수 3∼20의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기

R2,R3,R4 : 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1∼15의 직쇄 또는 분기쇄 알킬기 또는 탄소수 2로부터 15의 알케닐기 또는 탄소수 7∼10의 아르알킬 기

X1 : 카르복실기 또는 에테르기 또는 단결합

X2 : 카르복실기 또는 에테르기 또는 메톡시기 또는 단결합

X3 : 카르복실기 또는 메톡시기 또는 에테르기 또는 단결합

X4 : 에테르기 또는 카르복실기 또는 단결합

A,B : 각각 독립적으로 치환되어도 좋은 6원환기

n : 0 또는 1

R6 : 치환기를 가져도 좋은 탄소수 1∼15의 알킬기 또는 알콕시기

R7 : 치환기를 가져도 좋은 탄소수 1∼15의 알킬기

Q : 에테르기 또는 카르복실기, 우레탄 기, 또는 단결합

E : 벤젠환 또는 피리미딘 환

상술한 (3)의 특성을 가진 반 강유전성 액정은, 다음의 골격구조를 가진 액정화합물(IV)과 (V)을 혼합함에 의해 얻을 수 있다.

상술한 (2)로부터 (4)의 특성을 가진 반 강유전성 액정은, 다음의 골격구조를 가진 액정화합물(VI)과 (VII)을 혼합함에 의해 얻을 수 있다.

상술한 (3)과 (4)의 특성을 가진 반 강유전성 액정은, 다음의 골격구조를 가진 액정 화합물(VIII)로부터 (X)를 혼합함에 의해 얻을 수 있다.

또한, 상기 실시예에 있어서는, 배향막(18)에 2회 배향처리(러빙)를 했지만, 마찰의 회수는 보다 많아도 상관없다. 단, 우수회 반대방향으로 마찰시키는 것이 바람직하다.

또한, 배향막(18)만에 배향처리를 시행했으나, 배향막(19)에도 배향처리를 시행해도 좋다. 이 경우에도, 배향막(19)에도 반대방향으로 복수회 배향처리를 행하는 것이 바람직하다.

또한, 제7도(a),(b)의 구동방법에서는, 각 표시데이터에 관해 정부 2개의 구동펄스를 액정(21)에 인가했지만, 1개의 표시데이터에 1개의 구동펄스를 인가하도록 해도 좋다. 예컨대, 표시 데이터가 I1,I2,I3,I4 …의 경우에, 인가전압을 VD1,-VD2,VD3,-VD4 …로 인가하도록 해도 좋다.

제4도에서는, 제1 배향방향(21A)과 제2 배향방향(21B)의 중간의 방향(21C)으로 한쪽의 평광판(23)의 투광축(23A)을 일치시키고, 다른쪽 편광판(24)의 투광축(24A)을 투광축(23A)에 평행하게 해도 좋다.

또, 제1배향방향(21A)과 제2배향방향(21B)의 중간의 방향(21C)에 한쪽의 편광판(23)의 흡수축을 일치시키고, 다른쪽 편광판(24)의 흡수축을 한쪽의 편광판(23)이 흡수축에 직교시키도록 해도 좋다.

더욱, 상기 실시예에서는, 액티브 매트릭스 타입의 액정 표시소자를 예로 본 발명을 설명했으나, 단순 매트릭스타입의 액정 표시소자에 마찬가지로 적용가능하다.

[제2 실시예]

다음에, 본 발명의 제2 실시예에 관계되는 액정표시소자를 설명한다.

이 액정표시소자의 기본적 구성은, 제2도 ∼ 제4도에 표시하는 제1 실시예의 액정표시소자와 동일하다.

한편, 액정(21)은, AFLC로 구성되어 있다. AFLC는, 제10도 ∼ 제13도에 표시한 것처럼, 인가전압의 변화에 대해 연속적으로 투과율이 변화하고 명확한 역치를 갖고 있지 않은 것이다.

먼저, 실시예의 액정표시소자의 배향막(18)과 (19)가 액정(21)에 부여하는 프리틸트각과 액정의 배향과의 관계를 설명한다. 또한 여기서 쓰이는 「프리틸트 각」은, 네마틱 액정을 이 배향막위에 배치했을 때 이 네마틱 액정의 프리틸트각으로서 정의한다.

제14(a)도는, 틸트각이 큰(10이상)경우의 전압 무인가 상태에서의 배향결함의 발생상태를 나타낸다. 제14(b)도는, 틸트각이 작은(1이하)경우의 전압무인가 상태에서의 배향결함의 발생상태를 나타낸다. 제14(a)도 및 제14(b)도로부터 분명한 것처럼, 높은 틸트각에서는, 액정분자의 배향이 흐트러져 인가 전압이 0인데도 불구하고 광이 투과하는 미소영역이 다수 형성되어 있다.

여기에 대해, 제14(b)도에서는, 배향이 안정해 있고 표시는 검어진다.

이들 측정으로부터, 배향막이 애정에 주는 프리틸트각은 1이하, 바람직하게는 0.8이하인 것이 바람직한 것을 이해할 수 있다.

프리틸트각을 작게 하기 위해서는, 배향막(18,19)자체를 표면 에너지(표면에너지의 극성힘성분)가 큰 배향재료로 형성하면 좋다. 혹은, 배향막(18,19)을 얇게 하고, 하지(바탕재료)가 되고 있는 높은 표면 에너지 물질(ITO등)의 영향을 배향막(18,19)의 표면에 미치게 하면 좋다. 그러나, 표면 에너지가 큰 배향막(18,19)을 사용하면, 배향막(18,19)과 액정분자의 상호작용이 커져, 이 상호작용에 의한 배향 결함이 생기기 쉽게 된다는 새로운 문제가 생긴다.

제15(a)도는, 표면에너지가 높은(8dyne/cm) 배향막(18,19)을 사용하고, 편광판(23,24)을 제4도에 표시한 것처럼 설정하고, 또한 인가전압이 0의 경우의 배향결함의 발생상태를 표시한다. 제15(b)도는, 표면 에너지가 낮은 (4dyne/cm)배향막(18,19)을 사용하고, 편광판(23,24)을 제4도에 표시한 것처럼 설정하고, 또한 인가 전압이 0의 경우의 배향결함의 발생상태를 나타낸다.

제15(a)도에서는, 배향이 흐트러져 인가전압이 0인데도 관계 없이 광이 투과하는 미소영역이 다수 형성되고 표시는 회색으로 되어 버린다. 이에 대해, 제15(b)도에서는, 배향이 안정해 있고 표시는 검어진다. 이 도면으로부터도 표면 에너지를 억제할 필요가 있는 것을 이해할 수 있다.

배향막(18,19)의 표면 에너지를 작게하기 위해, 제2 실시예에서는, 배향막(18,19)을 비교적 표면에너지가 작은 물질로 형성하고, 또한 두께를 10이상으로하여 하지 막의 영향을 저감하고 있다. 그리고 배향막(18,19)의 표면을 제1 실시예와 마찬가지로 2방향으로 마찰시킨다. 즉, 제5도에 표시한 것처럼, 러빙포(42)를 감은 러빙드럼(41)을 회전시키면서 이동함에 의해, 배향막(18,19)을 방향(21D)에 5의 프리틸트각이 얻어지는 강도로 마찰을 시행하고, 이어서 반대의 방향(21C)에 6의 프리틸트각이 얻어지는 강도로 배향처리를 시행한다. 이와 같은 배향처리를 시행함에 의해 방향(21C)에 프리틸트각 1의 배향처리를 행한 때와 동등하게 1의 프리틸트각을 얻을 수 있다. 더욱이, 각각 높은 프리틸트각 용의 배향처리를 시행하므로 그 표면에너지는 낮은 값을 유지한다.

따라서 , 틸트각에 관해서는 제14(b)도에 표시하는 균일한 배향상태를, 또한 표면 에너지의 관점으로부터는 제15(b)도에 표시하는 균일한 배향상태를 확보할 수가 있다. 따라서 배향결함이 적은 액정 표시소자를 얻을 수 있다.

또한, 제1 과 제2 마찰처리는 5와 6의 마찰에 한정되지 않고, 제1 방향으로 임의의 n의 프리틸트각 용의 마찰을 행하고, 제1 방향과 반대의 제2 방향으로 n±(1이하)의 프리틸트각 용의 마찰을 행할 수 있다.

또한, 마찰회수는 2회에 한정되지 않고 3회 이상이어도 좋다.

[제3 실시예]

다음에, 본 발명의 제3 실시예에 관한 액정표시소자를 설명한다.

이 액정표시소자의 기본적 구성은, 제2도 ∼ 제4도에 표시하는 제1 실시예의 액정표시소자와 동일하다. 또한, 액정(21)은, 제2 실시예와 마찬가지로, 제10도 ∼ 제13도에 나타내는 특성을 가진 AFLC이다.

단, 하기판(11)과 상기판(12)에 배설된 배향막(18,19)은, 예컨대 폴리이미드를 주성분으로 하는 유기 고분자 화합물등으로 구성되어 있다. 이 유기 고분자 화합물은 그 쌍극자 모멘트가 작은 것이 바람직하다. 배향막(18)과 (19)의 표면에는, 제4도에 표시하는 방향(21C)으로 마찰에 의한 배향처리가 시행되어 있다. 또한, 이 실시예에서는, 반대방향(21D)에는 배향처리가 행해져 있지 않다.

배향막(18)과 (19)는, 10∼ 35의 두께로 형성되어 있다.

다음에, 상기 구성의 액정표시소자의 배향막(18)과 (19)의 두께와, 화소전극(13)과 대향전극(17)의 사이에 인가하는 구동전압의 관계에 관해 설명한다.

제16(a)도는 배향막(18)과 (19) 각각의 두께를 60로 하고, 주기가 비교적 긴(0.1Hz정도) 삼각파전압을 화소전극(3)과 대향전극(17)사이에 인가했을때의 인가 전압과 투과율의 관계를 표시한다.

제16(b)도는, 배향막(18)과 (19)각각의 두께를 30로 하고, 주기가 비교적 긴 삼각파전압을 인가한 때의 인가전압과 투과율의 관계를 나타낸다.

실질적으로 투과율의 최대의 변화를 얻기 위한 인가전압의 폭(OV∼Vsat)은 제16(a)도에서는 20V이고, 제16(b)도에서는 10V이다. 즉, 배향막(18)과 (19)의 두께를 60로부터 30로 얇게 함에 의해 구동전압이 약 1/2로 감소할 수가 있다. 액정(21)의 층두께는 약 1.5㎛이고, 이 구동전압의 감소율은 배향막(18,19)의 박막화에 의한 인가전압의 감소율의 기대치 보다도 훨씬 크다.

제17도에, 배향막(18,19)의 막두께와 구동전압(Vsat+|-Vsat|)과의 관계를 표시한다. 도면으로부터 분명한 것처럼, 막두께가 40∼ 50의 범위에 구동전압이 급격히 변화하는 영역이 존재한다. 이 때문에, 이 실시예에서는 배향막(18,19)의 두께로서 35이하의 두께, 예컨대 30를 채용한다.

한편, 배향막(18,19)을 얇게 하면, 배향막(18,19)의 하층에 위치하는 부재, 특히 ITO 등의 표면 에너지가 높은 물질의 영향에 의해 배향막(18,19)의 외견상의 표면 에너지(r)(표면 에너지의 극성힘성분)가 높아진다. 외견상의 표면에너지가 높아지면, 배향막과 액정분자의 상호작용이 커져서, 액정분자의 배향이 흐트러지고 배향결함이 생기기 쉬워진다. 상술한 제15(a)도는, 배향막 면위에서의 표면 에너지가 높은(8dyne/cm) 경우 배향결함의 발생 상황을 나타내고, 제15(b)도는, 배향막면위에서의 표면에너지(4dyne/cm)가 낮은 경우의 배향결함의 발생 상황을 나타낸다. 제15(a)도에서는, 배향이 흐트러져 인가 전압이 0인데도 관계없이 빛이 투과하는 미소영역이 다수 형성되어 있다. 이 때문에, 표시는 회색으로 되어 버린다. 이에 대해, 제15(b)도 에서는, 안정해 있고 표시는 검어진다.

그래서, 하층에 형성된 막의 표면에너지의 영향을 제거하여 배향막면 위에서의 표면에너지의 극성힘 성분을 억제하기 위해, 본 발명에서는, 배향막(18,19)의 두께로서 10이상으로 하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 것처럼, 이 실시예의 액정 표시소자에 의하면, 배향막(18,19)의 두께를 10∼ 35로 했으므로, 낮은 구동전압으로 액정표시소자를 구동할 수가 있다. 또한, 액정을 균일하게 배향시키고 배향 결함을 저감할 수 있다.

또한, 액정(21)은, 강유전성 액정(DHF액정, SBF액정등), 네마틱액정등이어도 좋다.

제2도의 구성에 있어서는 기판(11)과 기판(12)의 양쪽에 배향막(18)과 (19)를 배치했지만, 예컨대 기판(11)과 기판(12)중의 어느 한쪽에만 배향막을 배치하는 것도 가능하다. 강유전성 액정 및 반 강유전성 액정은, 스멕틱상의 층구조를 갖고 있고, 이 배향막의 배향처리의 방향으로 층의 법선방향을 대략 일치시켜 배향한다.

이 경우에는, 이 배향막의 두께를 10∼ 70로 한다. 이와같은 두께로 함에 의해 상술한 바와 같이 낮은 전압구동이 가능해짐과 동시에 배향 결함이 적은 액정 표시소자가 얻어진다.

[제4 실시예]

제1 ∼ 제3 실시예에 있어서, 각각 소망하는 특성을 가진 배향막(18,19)을 형성해도, 그후 액정표시소자를 형성하는 단계에서, 배향막(18,19)이 고온에 노출되면, 그 특성이 열화해 버린다. 이 때문에, 액정 표시소자의 소망하는 특성이 얻어질수 없다.

이와 같은 사태를 방지할 수 있는 액정표시소자 및 그것의 제조방법을 이하에 설명한다.

이 실시예의 액정 표시소자의 기본구성은 제1 ∼ 제3 실시예의 액정 표시소자의 기본 구성과 동일하다. 다만, 배향막(18,19)을 구성하는 폴리이미드의 유리전이점은 250℃이상이다.

이에 대해, 시일재(10)와 봉지재(26)는, 모두 에폭시 수지 등의 열경화성 수지등으로 형성되고, 220℃정도의 소성처리에 의해 경화하여 구성되어 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 배향막(18,19)의 유리전이점이 250℃보다 높게 설정되어 있고, 시일재(20) 및 봉지재(26)의 소성시에도 배향막의 열화(예컨대, 배향막을 구성하는 폴리이미드의 주사슬의 이동이나 기울어짐)가 일어나지 않는다. 따라서, 배향 결함이 적고, 표시결함이 적은 높은 품질의 화상을 표시할 수 있다.

다음에, 상기 구성의 액정표시소자의 제조방법을 설명한다.

먼저, 하기판(11)위에 TFT(14)와 화소전극(13)의 매트릭스를 형성한다.

이어서, 예컨대, 폴리아믹산 용액 등을 도포하고, 이것을 가열처리하여 폴리이미드로된 배향막(18)을 형성한다. 이 폴리이미드는, 그 유리전이점이 250℃이상의 것이 이용되고 있다. 이어서, 배향막(18)의 표면에, 제5도에 표시한 것처럼, 마찰 등의 배향처리를 시행한다. 이상으로 하기판(11)측의 처리가 종료한다.

한편, 상기판(12)의 위에 ITO로 이루어진 대향전극(17)을 형성한다. 배향막(19)의 유리전이점도 250℃이상이다. 배향막(19)의 표면에도 마찰 등의 배향처리를 필요에 따라 행한다.

이어서, 배향막(18)위에 스페이서(22)를 살포하고, 또한 스크린 인쇄 등에 의해 제18도에 도시한 것처럼 열경화성의 에폭시수지등으로 된 시일재(20)를 상기판(12)의 단부에 틀상으로 도포한다. 시일재(20)에는, 액정주입구(25)를 형성해 둔다.

이어서, 하기판(11)과 상기판(12)을 접합하고, 프리베이킹을 행한 뒤, 220℃의 온도를 15분간 유지하여 시일재(20)를 소성하여 본경화한다. 그후, 진공 주입법 등을 이용하여 액정주입구(25)로부터 액정(21)을 주입한다. 주입종료후, 시일재(20)와 동일한 수지로된 봉지재(26)를 이용하여 액정주입구(25)를 봉지하고, 200℃이상의 온도를 10분간 유지하여 봉지재(26)를 경화하고 액정셀을 완성한다.

이어서, 편광판(23,24)을 배치하여 액정표시 소자를 완성한다.

이와같은 구성에 의하면, 배향막(18,19)의 유리전이점이 소성온도보다도 충분히 높으므로, 시일재(20) 및 봉지재(26)의 소성시에 배향막(18,19)이 악영향을 받는 일이 없다. 즉, 배향막(18,19)을 구성하는 고분자 수지의 주사슬이 움직여 연신축이 이탈한다던지 하는 일이 없다. 따라서, 배향결함이 적은 액정표시소자를 형성할 수가 있다.

제19(a)도는, 배향막(18,19)을, 유리전이점이 200℃의 폴리이미드로 형성하고, 배향처리 및 편광판의 배치를 제3도에 표시한 것처럼 설정한 때에 전압 무인가시의 배향결함의 발생상황을 나타내고 있다.

제19(b)도는, 배향막(18,19)으로서 유리전이점이 250℃의 폴리이미드로 형성하여 사용하고, 배향처리 및 편광판의 배치를 제4도에 도시한 것처럼 설정한 때에 전압 무인가시의 배향결함의 발생상황을 표시하고 있다. 단지, 방향(21D)으로의 배향처리는 행하고 있지 않다.

또한, 사용한 액정은 반 강유전성 액정이고, 시일재의 소성조건은 프리베이킹이 90℃에서 5분, 본 베이킹이 170℃에서 1시간이었다.

제19(a) , 19(b)도로부터 분명한것처럼, 유리전이점이 200℃의 배향막을 이용한 경우에는, 격자상의 배향겸함이 발생하고 있는데 대해, 유리전이점이 250℃의 배향막을 이용한 경우에는 배향결함은 거의 발생하고 있지 않다.

제19(a) 및 19(b)도로부터도, 이 실시예에 의해 배향 결함을 저감시킬수 있음을 확인할수 있다.

이 실시예는, 층구조를 가진 액정(21), 예컨대, 스멕틱상의 액정으로 구성되는 강유전성 액정, 반 강유전성 액정에 특히 효과적이다. 그러나, 통상의 네마틱액정등에도 마찬가지로 적용할 수 있는 것이다.

또한, 상기 실시예 있어서는, 배향막(18,19)의 유리전이점을 결정하는 요소로서, 시일재(20)와 봉지재(26)의 소성온도를 고려하였으나, 액정표시소자의 제조과정에 다른 가열프로세스가 존재하는 경우에는 그것들의 가열온도도 고려하는 것이 바람직하다. 예컨대, 컬러 필터를, 가열처리를 사용하여 형성하는 경우에는, 배향막(18,19)은 컬러필터 가공시의 가열온도보다도 높은 유리전이점을 가진 고분자재료를 사용하면 좋다.

또한, 시일재(20), 봉지재(26), 컬러필터 등의 소성온도는 임의로 선택가능 하고, 배향막(18,19)의 유리전이점의 온도를 그들 소성 온도보다 높게 선택하면 좋다.

더욱이, 진공 주입법을 사용하여 액정(21)을 액정셀에 충전했지만 다른 충전방법을 사용해도 좋다. 예컨대, 디스펜서 등을 이용하여 액정(21)을 액정셀에 충전해도 좋다.

본 발명은, 제1 ∼ 제4 실시예에 한정되지 않고, 여러 변형 및 응용이 가능하다. 또한, 제1 ∼ 제4 실시예는, 개별 및 임의로 조합하여 실시할 수 있다. 예컨대 양기판(11과 12)에 각각 10 ∼ 35의 두께로, 소성온도가 250℃의 배향막(18,19)을 배치하고, 양배향막(18,19)에 2회씩 배향처리를 시행하고 프리틸트각을 1이하로 해도 좋다.

Claims

제1 전극(13)이 형성된 제1 기판(11)과, 상기 제1 전극(13)에 대향하는 제2 전극(17)이 형성된 제2 기판(12)과, 상기 제1 기판(11)과 제1 전극(13)의 위에 형성되고, 제1 방향(21D)으로 제1 배향처리가 시행되고, 상기 제1 방향(21D)과 반대의 제2 방향(21C)으로 제1 배향처리에 겹쳐서 제2 배향처리가 시행되어 있는 배향막(18)과, 상기 배향막(18)과 상기 제2 기판(12)사이에 배치된 스멕틱상을 가진 액정(21)을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 배향막(18)은, 상기 스멕틱상의 액정(21)이 가진 층구조의 층의 법선에 실질적으로 평행하는 제1 방향(21D)으로 제1 배향 처리가 시행되고, 상기 제1 방향(21D)과 반대의 제2 방향(21C)으로 제1 배향처리에 겹쳐 제2 배향처리가 시행되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 제2 전극(17)과 상기 제2 기판(12)의 위에 형성된 제2 배향막(19)을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1 전극(13)이 형성된 제1 기판(11)과, 상기 제1 전극(13)에 대향하는 제2 전극(17)이 형성된 제2 기판(12)과, 제1 과 제2 기판(11,12)의 사이에 배치되고, 스멕틱상의 층구조를 갖고, 상기 제1 전극(13)과 제2 전극(17)의 사이에 인가된 전압에 따라 액정분자가 제1 배향방향(21A)으로 대략 배열한 제1 배향상태와, 액정분자가 제2 배향방향(21B)으로 대략 배열한 제2 배향 상태와, 액정분자의 평균적인 배열방향이 상기 제1 배향방향(21A)과 상기 제2 배향방향(21B)의 사이의 임의의 방향이 되는 중간의 배향 상태에 각각 배향하는 중간배향 상태를 가진 액정(21)과, 상기 제1 기판(11)과 제1 전극(13)의 위에 형성되고, 상기 액정(21)이 가진 층구조의 층의 법선에 대해 우측으로 틸트하는(경사하는) 액정분자와 좌측으로 틸트하는 액정분자에 대해 실질적으로 동일한 탄성계수를 주고, 상이한 극성으로 동일한 값의 전압이 상기 액정에 인가된 때에, 실질적으로 동일한 틸트각을 액정분자에 주는 배향막(18)과, 상기 제1 과 제2 기판(11,12)을 사이에 끼워 배치되고, 상기 액정(21)의 층구조의 층의 법선과 실질적으로 평행한 방향으로 광학축(23A)이 설정된 한쪽의 편광판(23)과, 상기 한쪽의 편광판(23)의 광학축(23A)에 직교 또는 평행하게 광학축(24A)이 설정된 다른쪽의 편광판(24)을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제4항에 있어서, 상기 배향막(18)은, 상기 스멕틱상의 층구조의 층의 법선에 실질적으로 평행하는 제1 방향(21D)으로 제1 배향처리가 시행되고, 상기 제1 방향과 반대의 제2 방향(21C)으로 제1 배향처리에 겹쳐 제2 배향처리가 시행되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제5항에 있어서 상기 제2 전극(17)의 위에 형성된 제2 배향막(19)을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1 전극(13)이 형성된 제1 기판(11)과, 상기 제1 전극(13)에 대향하는 제2 전극(17)이 형성된 제2 기판(12)과, 상기 제1 과 제2 기판(11,12)의 사이에 봉지되고, 스멕틱상을 가진 액정(21)과, 상기 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 대향면중의 적어도 한쪽에 형성되고, 상기 액정(21)에 1이하의 프리틸트각을 주는 배향막(18)을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제7항에 있어서, 상기 배향막(18)은, 서로 반대 방향으로 우수회 배향처리가 시행되어 있음으로써, 상기 액정(21)에 1이하의 프리틸트각을 주는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1 전극(13)이 형성된 제1 기판(11)과, 상기 제1 전극(13)에 대향하는 제2 전극(17)이 형성된 제2 기판(12)과, 상기 제1 기판(11)과 상기 제2 기판(12)의 대향면중의 적어도 한쪽에 형성되고, 두께가 70이하의 두께로 형성된 배향막(18)과, 상기 제1 과 제2 기판(11,12)의 사이에 봉지되고, 적어도 강유전상을 가진 스멕틱상을 가진 액정(21)을 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제9 항에 있어서, 상기 배향막(18)은 10이상의 두께로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제9항에 있어서, 상기 액정(21)은, 강유전 유전상과 함게 반 강유전상을 가진 액정으로구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제10항에 있어서, 상기 배향막은, 상기 제1 기판(11)과, 상기 제2 기판(12)의 대향면에 각각 형성되고, 각각 35이하의 두께로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제12항에 있어서, 상기 각 배향막(18)은, 각각, 10이상의 두께로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제12항에 있어서, 상기 액정(21)은, 강유전 유전상과 함께 반 강유전상을 가진 반 강유전성 액정으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항에 있어서, 상기 액정은, 상기 제1 과 제2 기판(11,12)의 사이에, 소성에 의해 구성된 봉지재(20)와, 상기 제1 기판(11)과 상기 제2 기판(12)의 대향면중의 적어도 한쪽에 형성되고, 유리전이점의 온도가 상기 시일재(20)의 소성온도보다도 높은 물질(21)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제15항에 있어서, 상기 시일재(20)는 액정 주입용의 개구(25)를 갖고, 상기 개구(25)는 상기 유리전이점의 온도보다도 낮은 온도로 소성되어 형성된 시일재(20)에 의해 봉지되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제15항에 있어서, 상기 액정(21)은, 강유전상 및/또는 반 강유전상을 가진 액정으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.