KR100228957B1 - 액정소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

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KR100228957B1
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나가에노부카즈
콘도마사히코
데라시타신이치
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마찌다 가쯔히꼬
샤프 가부시키가이샤
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract

본 발명의 액정소자는 대향배치된 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 간극에 고분자영역과 액정영역을 갖는 복합체가 협지되고, 상기 기판들간의 간극을 유지하기 위한 간극유지수단으로서의 절연체가 상기 고분자 영역에 형성되어 있다.

Description

액정소자 및 그의 제조방법
제 1도는 스페이서와 이를 포함하는 층과의 관계를 보인 도면이다.
제 2도는 스페이서, 이 스페이서를 포함하는 층 및 스페이서를 커버하는 층과의 관계를 보인 도면으로, (a)는 스페이서가 화소부에 석출한 경우, (b)는 스페이서가 절연체에 완전히 매몰된 경우를 나타낸다.
제 3도는 TFT등을 구비한 액티브매트릭스형 패널에 본 발명을 적용하여 셀 간극을 균일하게 유지하는 경우의 설명도이다.
제 4도는 표면장력이 다른 영역에 있어서의 액정재료와 중합성수지 재료와(액정의 표면장력중합성수지의 표면장력의 경우)의 상분리상태를 설명하기 위한 도면이다.
제 5도는 표면장력이 다른 영역에 있어서의 액정재료와 중합성수지 재료와(액정의 표면장력중합성수지의 표면장력의 경우)의 상분리상태를 설명하기 위한 도면이다.
제 6도는 본 발명의 1 실시형태인 액정소자의 편광현미경에 의한 관찰도로, (a)는 전원의 OFF시, (b)는 전원의 ON시이다.
제 7도는 본 발명의 다른 실시형태인 액정소자의 편광현미경에 의한 관찰도로, (a)는 화소에 액정영역이 두개 존재하는 경우, (b)는 화소에 액정영역이 다수 존재하는 경우이다.
제 8도(a)는 본 발명의 다른 실시형태인 화소의 중앙부에 철(凸)부를 설치한 액정소자의 일방의 기판을 도시한 평면도, (b)는 (a)의 8B-8B'선 단면도이다.
제 9도는 본 발명의 다른 실시형태인 화소의 중앙부에 철(凸)부를 설치한 액정소자의 편광현미경에 의한 관찰도이다.
제 10도(a)는 본 발명의 1실시형태(예컨대 실시형태 19등)에 보인 스페이서와, 이 스페이서를 혼재하는 층 및 이들을 커버하는 절연층으로 형성되는 기판의 개략 평면도, (b)는 (a)의 10B-10B'선 단면도이다.
제 11도는 실시형태 1의 액정소자의 제조에 사용된 포토마스크(14a)를 보인 평면도이다.
제 12도는 실시형태 1의 액정소자를 나타내며, (a)는 그의 평면도, (b)는 (a)의 12B-12B'선 단면도, (c)는 그의 편광현미경 관찰도이다.
제 13도는 실시형태 1의 액정소자의 제조에 사용된 포토마스크(14b)를 보인 평면도이다.
제 14도는 실시형태 1의 액정소자의 전기광학특성을 보인 도면이다.
제 15도는 비교예 1의 액정소자의 전기광학특성을 보인 도면이다.
제 16도는 비교예 2의 액정소자의 편광현미경에 의한 관찰도이다.
제 17도는 실시형태 8의 액정소자의 제조에 사용된 스크린인쇄판을 보인 평면도이다.
제 18도는 실시형태 9에 사용되는 드라이필름을 보인 단면도이다.
제 19도는 실시형태 9에서 제조된 기판상의 주(柱)형의 고분자필름을 보인 사시도이다.
제 20도는 실시형태 9에서 얻어진 절구모양의 요면(凹面)의 구조를 보인 단면도이다.
제 21도(a)는 실시형태 11의 액정소자의 일방의 기판을 보인 평면도, (b)는 (a)의 21B-21B'선 단면도이다.
제 22도(a)는 실시형태 12의 액정소자를 보인 단면도, (b)는 그의 평면도이다.
제 23도는 실시형태 12의 액정소자의 제조에 사용된 네가티브패턴 포토마스크(14c)를 보인 평면도이다.
제 24도는 실시형태 12의 액정소자의 제조에 사용된 네가티브패턴 포토마스크(14d)를 보인 평면도이다.
제 25도는 실시형태 12의 액정소자의 편광현미경에 의한 관찰도이다.
제 26도(a)는 실시형태 14의 액정소자의 일방의 기판을 보인 평면도, (b)는 (a)의 26B-26B'선 단면도이다.
제 27도는 실시형태 14의 액정소자의 편광현미경에 의한 관찰도이다.
제 28도는 실시형태 14의 전기광학특성을 보인 도면이다.
제 29도(a)는 실시형태 15 및 17의 액정소자의 일방의 기판에 형성된 절연체(1층째)를 보인 평면도, (b)는 (a)의 29B-29B'선 단면도이다.
제 30도(a)는 실시형태 15의 액정소자의 일방의 기판에 형성에 사용된 절연체(2층째)를 보인 평면도, (b)는 (a)의 30B-30B'선 단면도이다.
제 31도(a)는 실시형태 16의 액정소자의 제조에 사용된 마스크의 평면도, (b)는 (a)의 마스크의 31B-31B'에 대응하는 위치에 형성된 절연체의 단면도이다.
제 32도는 실시형태 18의 액정소자의 제조에 사용된 마스크(302)의 평면도이다.
제 33도는 실시형태 18의 액정소자의 제조에 사용된 마스크(304)의 평면도이다.
제 34도(a)는 실시형태 18의 액정소자의 일방 기판부(301)의 평면도, (b)는 (a)의 34B-34B'선 단면도이다.
제 35도는 실시형태 18의 액정소자의 편광현미경에 의한 관찰도이다.
제 36도는 실시형태 18의 전기광학특성을 보인 도면이다.
제 37도는 종래의 TN셀의 전기광학특성을 보인 도면이다.
제 38도는 비교예 4의 액정소자의 편광현미경에 의한 관찰도이다.
제 39도는 실시형태 19에 사용된 제 1단째의 포토마스크(14e)를 보인 도면이다.
제 40도(a)는 실시형태 19에 있어서의 제 1단계 패터닝 형성된 비드가 들어있는 절연체를 보인 평면도, (b)는 (a)의 40B-40B'선 단면도이다.
제 41도는 실시형태 19에 사용된 제 2단째의 포토마스크(14f)를 보인 도면이다.
제 42도는 실시형태 22에 사용된 스페이서인쇄용의 마스크(14g)를 보인 도면이다.
제 43도는 비교에 5에서 제조한 액정소자의 편광현미경에 의한 관찰상태를 보인 도면이다.
제 44도는 실시형태 23에 사용된 TFT 기판용의 제 1단계 째의 포토마스크(14h)를 보인 도면이다.
제 45도(a)는 실시형태 23에 사용한 TFT 기판용의 제 2단계 째의 포토마스크(14i)를 보인 평면도, (b)는 (a)의 마스크의 45B-45B'에 대응하는 위치에 형성된 절연체의 단면도이다.
제 46도는 실시형태 24에 사용된 게이트신호선만을 패터닝하기 위한 TFT 기판용의 제1단계의 포토마스크(14j)를 보인 도면이다.
제 47도(a)는 실시형태 24에 사용된 TFT 기판용의 제 2단계 째의 포토마스크(14k)를 보인 평면도, (b)는 (a)의 마스크의 47B-47B'에 대응하는 위치에 형성된 절연체의 단면도이다.
제 48도는 실시형태 25에 사용된 TFT 기판으로의 스페이서 인쇄용의 마스크(141)를 보인 도면이다.
제 49도는 본 발명의 방법을, 대향배치된 두개의 기판의 일방 기판에 화소전극이 매트릭스상태로 설치된 액정표시소자의 제조에 적용된 예를 보인 공정설명도이다.
제 50도는 본 발명에 있어서, 각 화소에 있어서의 액정분자를 축대칭 배향시킨 경우의 액정표시소자의 제조방법의 설명도이다.
제 51도는 실시형태 36, 37 및 비교예 11에 사용되는 포토마스크(31)를 보인 평면도이다.
제 52도(a)는 제 51도의 포토마스크(31)에 의해 패턴화된 레지스트를 보인 평면도이고, (b)는 (a)의 52B-52B'선 단면도이다.
제 53도는 실시형태 36,37 및 비교예 12에 사용되는 포토마스크(32)를 보인 평면도이다.
제 54도(a)는 제 53도의 포토마스크(32)에 의해 패턴화된 레지스트를 보인 평면도이고, (b)는 (a)의 54B-54B'선 단면도이다.
제 55도는 실시형태 36,37에서 얻어진 액정표시소자를 편광현미경에 의해 관찰한 경우에 있어서의 관찰도이다.
제 56도는 비교예 11에서 얻어진 액정표시소자를 편광현미경에 의해 관찰한 경우에 있어서의 관찰도이다.
제 57도는 비교예 12에서 얻어진 액정표시소자를 편광현미경에 의해 관찰한 경우에 있어서의 관찰도이다.
제 58도 (a)∼(c)는 TN모드의 액정소자의 시각에 의한 콘트라스트 변화를 설명하기 위한 도면이고, (d)∼(f)는 광시각 모드의 액정소자의 시각에 의한 콘트라스트변화를 설명하기 위한 도면이다.
제 59도는 종래의 고분자영역에 포위된 액정영역을 갖는 액정소자에 있어서, 액정영역내에서 기판상에 고분자가 부착한 상태를 보인 단면도이다.
제 60도는 화소내에 존재하는 입상스페이서(비드)가 액정영역의 배향상태를 산란시키는 상태를 보인 편광현미경의 관찰도이다.
제 61도는 액정분자의 배향에 비틀림이 존재하고 있는 경우의 배향 상태를 보인 개략도로, (b),(c) 및 (d)는 (a)에 보인 액정영역(613)을 기판에 평행으로 절단한 경우에 있어서의 상기판 표면 근방(Z=d), 중간층(Z=d/2), 하기판 표면 근방(Z=0)의 3층에 대해 액정분자의 배열을 각각 표시한 도면이다.
제 62도는 액정분자의 배향에 비틀림이 없는 경우의 배향상태를 보인 개략도로,(b), (c) 및 (d)는 (a)에 보인 액정영역(623)을 기판에 평행으로 절단한 경우에 있어서의 상기판 표면 근방(Z=d), 중간층(Z=d/2), 하기판 표면 근방(Z=⒯의 3층에 대해 액정분자의 배열을 각각 표시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 전극
3 : 액정영역 4 : 고분자영역
5 : 디스클리네이션라인 6 : 소광모양
7 : 스페이서 8 : 화소
10,10a,10b,20 : 절연체 10c,20c : 철부
11 : 표면장력이 적은 영역 12 : 차광영역
13 : 투광영역
14a,14b,14c,14d,14e,14f,14h,14i,14j,14k : 포토마스크
14g,141,15 : 스크린판 101 : 한쪽 유리기판
101a : 액티브매트릭스 기판
102 : 반도체층 103 : 게이트절연층
104 : 게이트전극 105 : 콘택트층
106 : 층간절연막 107 : 화소전극
108 : 소스전극 109 : 드레인전극
110 : BM층 111 : 대향기판
112 : 컬러필터 113 : 대향전극
114 : 대향측유리기판 115 : 제 2 절연체
116 : 비드스페이서 117 : 액정영역
118 : 고분자영역 202 : 게이트신호선
203 : 소스신호선 205 : TFT
301 : 제 1 기판부 302,304 : 마스크
303 : 섬 305 : 레지스트패턴
306 : 스페이서용 비드 307 : 소광부분
308 : 액정영역 309 : 고분자벽
본 발명은 예컨대 많은 사람이 보는 휴대정보단말이나, 퍼스널 컴퓨터 워드프로세서, 어뮤즈먼트먼트 기기, 텔레비젼 장치 등의 평면디스플레이를 갖는 액정표시소자, 및 셔터효과를 이용한 표시판, 창, 문, 벽등에 사용되는 액정소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
종래, 각종 표시모드를 이용한 액정표시소자가 실용화되어 있으며, 예컨대 네마틱액정을 사용한 복굴절모드의 전기광학효과를 이용하여 표시를 행하는 TN(트위스티드네마틱) 모드나 STN(수퍼트위스티드네마틱) 모드 등이 일반적으로 사용되고 있다. 이들은 편광판을 요하고, 배향 처리도 필요로 한다. 이 액정표시소자는 제 58도(a)에 도시한 것 같이 초기배향상태에서도 프리틸트를 갖고, 제 58도(b)에 도시한 것 같이 셀에 전압을 인가한 때에 액정분자(3a)가 동방향으로 기립된다. 이때문에, 상이한 시각 A 및 B로 부터 관찰자가 셀을 관찰한 경우, 겉보기 굴절율이 변화하여 표시의 콘트라스트가 변화한다. 또한, 제 58도(b)에 도시한 중간조 상태에서는 시각에 의해 반전형상이 일어나는 등, 표시 품위가 현저히 저하한다. 또한, 최근에는, 강유전성액정(FLC) 표시모드의 액정표시소자도 실용화되고 있다. 제 58도(c)는 포화전압인가의 경우이다.
최근, 편광판을 필요로 하지 않고, 또한 배향처리도 요하지 않는 것으로, 액정분자의 복굴절율을 이용하고, 투명 또는 백탁상태를 전기적으로 제어하는 방식의 소자가 제안되어 있다. 이 방법은 기본적으로는 액정분자의 상광굴절율과 지지매체의 굴절율을 일치시키고 전압을 인가하여 액정의 배향이 정돈될 때 투명상태를 표시하고, 전압무인가시에는 액정분자의 배향의 산란에 의한 광산란상태의 백탁상태를 표시하는 것이다.
이와 같은 방법으로, 일본 특표소 58-501631호 공보에는 액정을 폴리머 캡슐에 포함시키는 방법이 개시되고, 특표소 61-502128호 공보에는 액정과 광경화성수지 또는 열경화성수지를 혼합하여 수지를 경화시킴으로써 액정을 석출시켜 수지중에 액정방울을 형성시키는 방법이 개시되어 있다. 이들은 고분자분산형 액정표시소자로 칭한다.
또한, 편광판을 사용하여 액정셀의 시각특성을 개선하는 방법으로, 일본 특개평 4-338923호 공보 및 특개평 4-212928호 공보에는 상기 고분자분산형 액정표시소자를 직교편광판중에 협지한 소자가 개시되어 있다. 이 소자는 시야각 특성을 개선하는 효과는 크나, 원리적으로는 산란에 의한 탈편광을 이용하기 때문에 밝기가 TN모드에 비해 1/2로 낮고 이용가치가 낮다.
또한, 특개평 5-27242호 공보에는 액정의 배향상태를 고분자의 벽이나 돌기물로 산란시켜 랜덤도메인을 형성하고, 시야각을 개선하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 도메인이 랜덤하고, 또한 화소부분에도 고분자재료가 들어가므로 전압무인가시의 광투과율이 낮다. 또한, 액정도메인간의 디스클리네이션라인이 랜덤하게 발생하고, 전압인가시에 있어서도 소멸하지 않아 전압인가시의 흑레벨이 낮다. 이들 이유에 의해 이 액정표시소자는 콘트라스트가 낮게 된다.
본 출원인은 일본 특원평 5-30996호에 액정과 수지재료의 혼합물을 주입한 액정셀에 규칙적인 조도얼룩을 갖는 자외선을 조사하여 액정과 고분자를 규칙적으로 상분리시킴으로써, 고분자벽(4)중에 액정분자가 축대칭상으로 배열된 액정표시소자를 제안하였다. 이 액정표시소자에 있어서는 제 58도(d)에 보인 바와 같이 액정영역(3)내의 액정분자(3a)가 축대칭상으로 배열됨으로써 제 58도(e)에 보인 바와 같이 다른 시각 A 및 B로부터의 관찰자가 셀을 관찰하여도 표시의 콘트라스트가 변하지 않고 반전현상등도 일어나지 않아 시각특성을 현저히 개선시킬 수 있다. 또한, 제 58도(f)는 포화전압인가의 경우이다.
그러나, 액정표시소자, 특히 상기와 같은 액정재료의 선광성을 이용한 복굴절모드에 있어서는 셀갭(기판간극)의 불균일이 표시얼룩, 색얼룩, 간섭줄무늬등의 표시품위의 열화를 일으키는 원인으로 된다. 또한, 액정셀이 외력에 의해 양기판상의 전극이 접촉하면 표시불능으로 되거나, 구동회로의 손상이나 단락등이 생기기 때문에, 셀 간극의 균일 제어는 극히 중요한 과제이다.
이 셀 간극을 균일하게 유지하기 위해, 유리섬유, 유리비드등의 무기물이나 유기물등으로 이루어지는 입상의 입경제어재등의 LCD 스페이서가 일반적으로 사용된다. 이들 LCD 스페이서는 셀 간극을 균일하게 유지하기 위해, 통상 분포밀도 15에서 100개/mm2정도 사용되는 것이 필요하다.
그러나, 스페이서가 화소내에 존재하면 표시품위에 악영향을 미치게 된다. 예컨대, 노멀리화이트모드등의 액정표시소자에 있어서는 스페이서가 화소내에 존재하면 스페이서를 투과하는 광이 항시 차단되므로 실질개구율의 저하를 초래한다. 또한, 노멀리화이트모드등의 액정표시소자에 있어서는 흑표시시에 스페이서를 투과하는 광이 완전히 차단되지 않아 광이탈이 생긴다. 또한, 잔류한 스페이서등이 화소내에 불균일하게 응집하여 분포하고 있으면 균일한 액정분자의 배향에 영향을 미쳐 디스클리네이션이 발생하는 것이 확인되었다. 이들의 어느 경우도 콘트라스트가 저하하는 문제가 있다.
이를 방지하기 위해, 화소내에 스페이서를 배치하지 않고 셀 간극을 균일제어하는 방법으로서, 특개평 1-233421호 공보 및 특개평 1-239527호 공보에는, 스페이서로서 고분자수지를 사용하여 섬모양으로 패턴배치하는 것이 개시되어 있다. 이에 의해, 셀 간극의 균일성이 손상되지 않고 화소부에 스페이서가 존재하지 않아 광이탈방지 역할을 할 수 있다. 또한, 특개소 64-61729호 공보에는, 기판시일재중에 기판갭 제어재를 혼입시키고, 시일재 부분만을 눌러 액정기판을 접합하는 방법이 게시되어 있다.
또한, 특개소 61-173223호, 특개소 61-184518호, 및 특개소 62-240930호 공보등에는 기판상에 소정의 두께의 감광성수지나 고분자 수지를 패터닝하여 스트라이프상의 "패주(貝柱)"구조 등을 설치하여 스페이서로 하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특개소 63-33730호 공보에는 컬러필터의 3색의 화소간극에 흑색차광막을 설치하고, 그 흑색차광막에 돌기를 지지시킴으로써 스페이서로 하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 이들 방법에서는, 기판간격유지용의 스페이서로서의 기능을 가질수는 있으나, 대면적에 걸쳐 강도나 내충격성을 부여할수는 없다. 또한, 액정디바이스의 가공에 있어서도, 외압에 대한 배향변화를 적게하기 위해 고분자벽으로 완전히 포위된 구조로 한 액정셀에 있어서 액정재료의 주입이 불가능하게 되는 문제를 갖고 있다.
또한, 구형 스페이서등을 포함하는 감광성 재료의 노광, 형상, 박리등의 포토리소그라피공정을 거쳐 화소외의 영역에만 스페이서를 배치한 액정패널이나 이들의 제조방법에 관한 기술이 특개소 59-222817호 공보, 특개평 3-94203호 공보, 특개평 6-194672호 공보 및 특개평 6-175133호 공보에 개시되어 있다. 또한, 특개평 6-301040호 공보에는 복수의 전극간에 개구부를 갖는 차광막을 설치하고, 이 개구부를 통하여 광반응성수지를 배면노광하여 스페이서를 고정하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이들 기술에서는 신호배선을 포함한 차광막내에 개구부 또는 차광성이 낮은 영역이 가능하기 때문에 화상의 콘트라스트 특성이 저하하는 문제가 있다. 또한, 이들 기술은 어느 것도 액정층을 균일하게 배향시키는 베이크 러빙등의 배향처리공정을 거쳐 제조한 배향막을 구비하고 있고, 이 배향처리공정에 기인한 정전기발생등에 의해 액티브 매트릭스소자등에 있어서 절연파괴등이 일어나는 문제가 있다. 또한, 레지스트등의 형상, 박리공정에서 화소영역내에 배향처리공정을 거쳐 제조한 배향막이 형상액등의 약액에 직접 접촉되게 되어 액정의 분자배향이나 액정소자의 신뢰성등에 악영향을 미칠 가능성이 지적된다.
또한, 본 출원인은 액정영역의 표시품위를 개선하도록, 러빙처리등에 의해 액정분자가 균일하게 배향한 액정영역과 고분자영역을 중합상 분리의 적용에 의해 제조하는 액정디바이스에 대해, 기판갭제어재를 고분자영역인 벽에 편재시킨 구성체에 관해 특원평 6-49335호 공보에, 또한, 기판갭제어재가 편재된 고분자벽의 내압력치를 향상시키는 구조체에 관한 기술을 특원평 6-229946호 공보에 개시하고 있다.
본원 출원인이 특원평 5-30996호 공보에서 액정소자의 시각특성등을 개선하기 위해 제안한 방법은, 화소영역내의 액정도메인 또는 액정분자를 축대칭상으로 배향시킴으로써 소자의 전방위적인 시각특성을 실현하는 것이다. 이 액정소자에서는, 예컨대 58도(d) - (e)에 보인 바와 같이 전압인가시에 액정분자와 고분자벽의 상호작용에 의해 액정분자가 각 벽방향으로 기립되기 때문에 겉보기상의 굴절율이 A와 B의 위치에서 거의 같은 상태로 되어 시각특성의 개선에 큰 효과가 있다. 그러나, 시각특성개선에 가장 효과적이기 위해서는 화소내를 한결같이 축대칭상으로 배향시킬 필요가 있고, 이를 위해서는 액정도메인의 발생핵을 제어할 필요가 있다. 이 때문에, 고분자벽의 형성을 제어하는 것이나, 넌러빙프로세스등으로 액정핵을 발생시켜 액정분자의 축대칭상배향을 유기할수 있도록 한 구정핵을 갖는 배향막을 형성하는 것도 효과가 있다.
그러나, 본 출원인이 특원평 5-30996호 공보에서 제안한 방법에서도, 제 59도에 보인 바와 같이, 한쌍의 기판(591a,591b)에 헙지된 액정층에 있어서, 액정영역(3)과 전극(2a,2b) 간에 액정과 고분자가 혼재한 영역(16)이 존재하여 포화전압인가시에도 고분자영역(4)중에 취입된 액정분자의 복굴절성때문에 광누출이 생기거나, 액정과 고분자의 상분리가 불완전하게 된다. 이 때문에, 보다 고도한 상분리의 제어가 요구되고, 또한 종래의 광시각표시장치에서 문제로 되었던 화소내의 디스클리네이션이 제어된 고화질이면서 고품위의 액정표시소자의 창출이 요구되고 있다. 또한, 제 59도에 있어서, 15c는 패턴형성된 고분자, 영역16은 액정영역(3)내로의 고분자의 부착을 나타낸다. 또한, 화소내에 셀 간극을 유지하기 위해 비드리스등의 스페이서가 존재하는 경우에는, 이 비드등을 중심으로 배향상태의 산란이 관측된다. 이 경우, 액정분자의 축대칭상 배향의 축대칭이 경사지거나 또는 축위치가 어긋나, 제 60도의 편광현미경 사진과 같은 배향상태로 된다. 이 경우, 시각을 변화시켜 소자를 관찰하면 1화소내에서 시각방향으로 검게 보이는 부분(7)으로 되는 영역의 면적이 많아지고, 다른 화소와 평균적인 투과율에 차가 생겨 전체적으로 불규칙하게 관찰된다. 따라서, 이 소자에 있어서, 액정부자의 배향의 축대칭을 엄밀히 제어할 필요가 요구된다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하는 것으로, 화소내로의 스페이서의 혼입을 억제하여 고콘트라스트로 불균일을 없앨수 있으며, 또한 셀 간극을 균일하게 제어하고, 대면적에 걸쳐 강도나 내충격성을 향상시킬 수 있는 액정소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 스페이서에 의한 액정영역의 흐트러짐, 배향축의 위치 어긋남을 방지하여 불균일의 발생을 방지할 수 있는 액정소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
특허청구범위 제 1항의 본 발명의 액정소자는, 대향배치된 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 간극에 액정층이 협지된 액정소자에 있어서, 각 화소의 크기를 규정하도록 제공된, 차광층으로 덮힌 스페이서가 상기 기판들간의 간극을 유지하기 위한 간극유지수단을 형성하고, 상기 화소내에 있어서의 액정분자가 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되어 있는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 2항의 본 발명의 액정소자는, 상기 간극유지수단으로서의 절연체가 화소외측에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 3항의 본 발명의 액정소자는, 대향배치된 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 간극에 고분자영역과 액정영역을 갖는 복합체가 협지된 액정소자에 있어서, 스페이서들이 입자의 형태이고 상기 스페이서들은 오직 화소외측의 고분자영역에 존재하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 4항의 본 발명의 액정소자는, 상기 액정영역내에 있어서의 액정분자가 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되어 있는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 5항의 본 발명의 액정소자는, 대향배치된 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 간극에 고분자영역과 액정영역을 갖는 복합체가 협지된 액정소자에 있어서, 상기 기판들 간의 간극을 유지하기 위한 간극유지수단으로서의 절연체가 상기 고분자 영역에 형성되어 있고, 상기 간극유지수단으로서의 절연체는 적어도 2층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 6항의 본 발명의 액정소자는, 상기 액정영역내에 있어서의 액정분자가 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되어 있는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 8항의 본 발명의 액정소자는, 상기 절연체의 적어도 1 층이 감광성 수지층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 9항의 본 발명의 액정소자는, 상기 절연체의 적어도 1 층이 고분자 필름으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 10항의 본 발명의 액정소자는, 상기 고분자 필름이 감광성 수지 조성물로 이루어지는 드라이 필름 또는 감광성 폴리머로 구성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 11항의 본 발명의 액정소자는, 상기 화소들을 구획하기 위해 고분자필름 또는 고분자시트로 이루어진 고분자벽들이 화소외측에 제공되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 12항의 본 발명의 액정소자는, 상기 고분자필름이 노광 및 현상되고 매트릭스상태로 제공되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 13항의 본 발명의 액정소자는, 상기 간극유지수단으로서의 스페이서들이 고분자 필름에 포함되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 14항의 본 발명의 액정소자는, 적어도 하나의 화소가, 광경화성 수지와 액정의 혼합물의 상분리에 의해 경화된 수지 및 상기 고분자 필름으로 형성된 고분자 벽들로 둘러싸인 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 15항의 본 발명의 액정소자는, 상기 고분자 필름의 어느 면에 하나 또는 복수의 절연체가 형성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 16항의 본 발명의 액정소자는, 상기 절연체가 감광성 수지층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 17항의 본 발명의 액정소자는, 상기 고분자 필름은 색소를 함유하며 차광층으로 기능하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 18항의 본 발명의 액정소자는, 대향배치된 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 간극에 고분자영역과 액정영역을 갖는 복합체가 협지되고, 상기 액정영역이 화소를 형성하는 액정소자에 있어서, 적어도 2 층으로 구성된 절연체가 상기 고분자영역에 제공되고, 상기 적어도 2 층의 적어도 하나에 미리 혼재되어 있는 스페이서들이 상기 기판 들간의 간극을 유지하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 19항의 본 발명의 액정소자는, 상기 화소들이 액정분자가 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되어 있는 적어도 하나의 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 20항의 본 발명의 액정소자는, 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자들을 배향시키기 위한 수단으로, 양 기판에 달하는 고분자벽들이 액정분자가 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되어 있는 영역에 제공되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 21항의 본 발명의 액정소자는, 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자들을 배향시키기 위한 수단으로, 철부와 요부 중 어느 하나가, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 일방에 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자가 배향되어 있는 영역의 중앙부에 패턴형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 22항의 본 발명의 액정소자는, 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자들을 배향시키기 위한 수단으로, 상기 한 쌍의 기판 중 적어도 일방에 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자가 배향되어 있는 영역에 구정(球晶)이 제공되어 있는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 23항의 본 발명의 액정소자는, 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자가 배향되어 있는 영역의 중심부에 스페이서가 절연체로 커버되어 제공되어 있는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 24항의 본 발명의 액정소자는, 상기 스페이서들이, 이 스페이서들의 혼재된 수지를 패터닝하여 형성되는 수지층에 의해 고정되고, 이 스페이서들을 커버하는 차광층의 폭(D2)이 D1 + 4r2D2(단, D1은 수지층의 폭, r2는 수지층의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 25항의 본 발명의 액정소자는, 상기 스페이서들이 존재하는 고분자영역의 폭(D)이 r1AD/2(단, r1은 고분자영역의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2, A는 고분자영역의 폭방향에 있어서의 스페이서의 중심부에서 고분자영역의 단부까지의 거리)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 26항의 본 발명의 액정소자는, 상기 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 폭(D)이 r1AD/2(단, r1은 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2, A는 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서의 중심부에서 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 단부까지의 거리)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 27항의 본 발명의 액정소자는, 상기 절연체는 스페이서들을 포함하는 한 층과 스페이서들을 포함하지 않는 적어도 한 층으로 구성되며, 상기 스페이서들을 포함하지 않는 적어도 한 층의 폭(D2)이 D1 + 4r2D2(단, D1은 스페이서들을 포함하는 층의 폭, r2는 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서들의 길이의 1/2)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 28항의 본 발명의 액정소자는, 상기 절연체는 스페이서들을 포함하는 한 층과 스페이서들을 포함하지 않는 적어도 한 층으로 구성되며, 상기 스페이서들을 포함하는 층의 폭(D)이 r1AD/2(단, r1은 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2, A는 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서의 중심부에서 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 단부까지의 거리)의 관계를 만족하고, 상기 스페이서들을 포함하지 않는 적어도 한 층의 폭(D2)이 D1 + 4r2D2(단, D1은 스페이서들을 포함하는 층의 폭, r2는 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서들의 길이의 1/2)의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 29항의 본 발명의 액정소자의 제조방범은, 특허청구범위 제 1항의 액정소자의 제조방법으로서, 적어도 일방이 투명한 한 쌍의 기판 중 적어도 하나의 기판상에 액정층의 배향을 규제하기 위한 수단을 러빙리스 프로세스(rubbingless process)에 의해 형성하는 공정; 배향을 규제하기 위한 수단이 동일 또는 다른 기판상에 형성된 상태로 기판상에 화소의 크기를 규정하는 차광층을 패턴형성하고 상기 차광층상에 스페이서들을 포함하는 중합성 재료를 패턴형성하여, 상기 기판들 간의 간극을 유지하기 위한 간극유지수단을 형성하는 공정; 상기 한쌍의 기판을 대향배치시켜 부착하여 액정셀을 얻는 공정; 및 상기 액정셀에 액정을 충전하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 30항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 화소영역 외측의, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판중 하나의 기판상에, 제1 중합성재료를 패터닝하여 절연체를 형성하는 공정; 상기 한쌍의 기판을 대향배치시키고 또한 상기 절연체로 그 사이에 균일한 간극을 갖도록 부착하여 액정셀을 구성하는 공정; 및 적어도 액정재료 및 제2 중합성 재료를 함유하는 혼합물로 액정셀을 충전하고, 혼합물을 중합에 의해 상분리시켜 상기 절연체에 대응하는 부분을 포함하는 고분자영역을 제공하고 다른 부분들에 액정영역을 제공하도록 하는 공정;을 포함하고, 상기 액정재료의 표면장력은 상기 제2 중합성 재료의 표면장력보다 크고, 상기 절연체의 표면장력은 상기 한쌍의 기판상의 화소영역의 표면장력보다 적은 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 31항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판 중 하나의 기판상에 적어도 2층으로 구성되는 간극유지수단으로서의 절연체를 패턴형성하는 공정;상기 한쌍의 기판을 대향배치시키고 또한 절연체에 의해 그 사이에 균일한 간극을 갖도록 부착하여 액정셀을 구성하는 단계;및 적어도 액정재료 및 중합성 재료를 함유하는 혼합물로 액정셀을 충전하고, 혼합물을 중합에 의해 상분리시켜 절연체에 대응하는 부분을 포함하는 고분자영역을 제공하고 다른 부분들에 액정영역을 제공하도록 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 32항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 상기 간극유지수단으로서의 절연체의 적어도 1층에 감광성수지를 사용하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 33항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판상에, 그중 적어도 한층에 스페이서들을 혼재시킨 적어도 2개의 감광성 수지층으로 구성되는 절연체를 패턴형성하는 공정; 상기 한쌍의 기판을 대향배치시키고 또한 스페이서들에 의해 그 사이에 균일한 간극을 갖도록 부착하여 액정셀을 구성하는 공정; 및 적어도 액정재료 및 중합성재료를 함유하는 혼합물로 액정셀을 충전하고, 혼합물을 중합에 의해 상분리시켜 절연체에 대응하는 부분을 포함하는 고분자영역을 제공하고 다른 부분들에 액정영역을 제공하도록 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 34항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 상기 적어도 액정재료 및 중합성재료를 함유하는 혼합물이 중합에 의해 상분리되도록 하는 공정에 있어서, 상기 혼합물을 균일화온도 이상에서 중합시켜 액정재료와 중합성재료로 상분리시키고, 셀을 냉각하여 액정영역과 고분자영역을 규칙적으로 제공하도록 하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 35항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 상기 적어도 액정재료 및 중합성재료를 함유하는 혼합물이 중합에 의해 상분리되도록 하는 공정에 있어서, 상기 혼합물을 균일화온도로 부터 냉각하여, 상기 혼합물을 액정재료와 중합성재료로 중합에 의해 상분리시켜 액정영역과 고분자영역을 규칙적으로 제공하도록 하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 36항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 그중 적어도 일방이 투명한, 고분자영역들과 액정영역들을 갖는 복합체가 협지된 한쌍의 기판을 포함하는 액정소자에 있어서, 화소내에 있어서의 액정분자가 절연체로 이루어지는 축의 둘레에 축대칭상으로 배향되고 스페이서들이 축으로 커버되도록 제공되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 37항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 상기 절연체로 이루어진 축들이 고분자로 구성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 38항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 특허청구범위 제 37항의 액정소자의 제조방법으로서, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 하나 위에, 스페이서를 포함하는 고분자 섬을 형성하는 공정; 상기 한쌍의 기판을 그 사이의 간극이 균일하게 되도록 대향배치 시켜 액정셀을 구성하는 단계; 상기 액정셀에 적어도 액정재료와 중합성재료를 포함하는 혼합물을 주입하는 공정; 및 상기 혼합물을 균일화 온도 이상으로 중합하여 혼합물을 액정재료와 중합성재료로 상분리시켜, 이에 의해 상기 고분자 섬을 중심부로 하여 액정영역을 제공하고 다른 부분에 고분자영역을 제공하도록 하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 39항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 특허청구범위 제 37항의 액정소자의 제조방법으로서, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 일방 또는 양방 위에, 스페이서를 포함하는 고분자 섬을 형성하는 공정; 상기 한쌍의 기판을 그 사이의 간극이 균일하게 되도록 대향배치시켜 액정셀을 구성하는 공정; 상기 액정셀에 적어도 액정재료와 중합성재료를 포함하는 혼합물을 주입하는 공정; 및 상기 혼합물을 균일화온도로 부터 냉각시켜, 이에 의해 혼합물을 액정재료와 중합성재료로 상분리시키고 상기 고분자 섬을 중심부로 하여 액정영역을 제공하고 다른 부분에 고분자영역을 제공하도록 하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 40항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 상기 스페이서들을 포함하는 중합성재료를 패턴형성하는 공정에 있어서, 상기 중합성 재료가, 이 중합성 재료의 폭(D)이 r1AD/2(단, r1은 중합성 재료의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2, A는 중합성 재료의 폭방향에 있어서의 스페이서의 중심부에서 중합성 재료의 단부까지의 거리)의 관계를 만족하도록 패턴형성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 41항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 상기 스페이서들을 포함하는 중합성 재료를 패턴형성하는 공정의 전 또는 후에, 상기 중합성 재료와 상이한 적어도 한 층이, 그의 폭(D2)이 D1 + 4r2D2(단, D1은 스페이서들을 포함하는 중합성 재료의 폭, r2는 스페이서들을 포함하는 중합성 재료의 폭방향에 있어서의 스페이서들의 길이의 1/2)의 관계를 만족하도록 패턴형성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 42항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 상기 스페이서들을 포함하는 중합성재료를 패턴형성하는 공정에 있어서, 상기 중합성 재료가, 이 중합성 재료의 폭(D)이 r1AD/2(단, r1은 중합성 재료의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2, A는 스페이서의 중심부에서 중합성 재료의 단부까지의 거리)의 관계를 만족하도록 패턴형성되고, 상기 스페이서들을 포함하는 중합성 재료를 패턴형성하는 공정의 전 또는 후에, 상기 중합성 재료와 상이한 적어도 한 층이, 그의 폭(D2)ㅇl D1 + 4r2D2(단, D1은 스페이서들을 포함하는 중합성 재료의 폭, r2는 스페이서들을 포함하는 중합성 재료의 폭방향에 있어서의 스페이서들의 길이의 1/2)의 관계를 만족하도록 패턴형성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 43항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 상기 상분리 또는 중합시 상기 한쌍의 기판간에 제공된 혼합물에 전계와 자계 중 적어도 하나가 인가되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 44항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 특허청구범위 제 9항에 기재된 액정소자의 제조방법으로서, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판 중 어느 한 기판인, 고분자필름을 압착하는 기판을 예열하는 공정; 상기 고분자필름을 기판에 압착시키는 공정; 상기 고분자필름을 기판에 압착시키는 동안 상기 고분자필름과 기판을 가열하는 공정; 상기 고분자필름을 임의의 형상으로 패턴형성하는 공정; 상기 한쌍의 기판을 대향배치시켜 액정셀을 얻는 공정; 및 적어도 액정재료와 중합성재료를 포함하는 혼합물로 액정셀을 충전하고, 혼합물을 중합에 의해 상분리시켜 상기 패턴형성된 고분자필름에 대응하는 부분을 포함하는 고분자영역을 제공하고 다른 부분들에 액정영역을 제공하도록 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 45항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 특허청구범위 제 9항에 기재된 액정소자의 제조방법으로서, 일방이 투명한 한쌍의 기판 중 어느 하나 위의 화소외측에 고분자 드라이 필름을 패턴형성하는 공정; 상기 한쌍의 기판을 대향배치시켜 액정셀을 얻는 공정; 및 상기 액정셀에 액정을 충전시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 46항의 본 발명의 액정소자는, 상기 스페이서들을 포함하는 층상의 절연체는 중합성 수지로 구성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 47항의 본 발명의 액정소자는, 상기 중합성 수지의 중합후의 표면자유에너지가 70 mN/m이하인 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 48항의 본 발명의 액정소자는, 상기 중합성 수지의 중합후의 표면자유에너지의 극성성분이 5 mN/m 내지 40 mN/m의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 49항의 본 발명의 액정소자는, 상기 중합성 수지가 광중합성 수지인 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 50항의 본 발명의 액정소자는, 상기 중합성 수지가 열중합성 수지인 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 51항의 본 발명의 액정소자는, 상기 중합성 수지로 이루어진 적어도 하나의 층이 스페이서들을 포함하는 중합성 재료로 이루어진 층상에 형성되는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 52항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 대향배치된 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판간에 표시매체가 협지된 액정소자의 제조방법에 있어서, 적어도 일방의 기판상에 절연체를 도포하는 공정(제 1 절연막 도포공정); 상기 절연체상에 스페이서를 산포하여 그위에서 다른 절연체를 도포하거나 또는 스페이서를 함유시킨 절연체를 상기 절연체위에서 도포하는 공정(제 2 절연막 도포공정); 상기 스페이서를 포함하는 절연체를, 최종적인 패턴폭 D와 스페이서의 직경 또는 장축방향의 치수 S에 관해서, D'D -2S의 관계를 만족하는 패턴폭 D'로 패턴형성하는 공정(제 1 패턴형성 공정); 상기 제 1 패턴형성 공정이 행해진 기판상에 절연체를 도포하는 공정(제 3 절연막 도포공정); 상기 제 1 패턴형성 공정 후, 제 3 절연막 도포공정 전에 절연체의 단부로 부터 나오는 스페이서들이 절연체로 커버되도록 상기 제 3 절연막도포 공정에서 도포된 절연체를 패턴형성하여 상기 최종적인 패턴폭 D로 하는 공정(제 2 패턴형성 공정)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 53항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 상기표시매체를, 액정분자가 적어도 2 방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되는 액정영역과 고분자영역을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 54항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 상기 표시매체가, 액정분자가 1 방향으로 배향되는 액정영역과 고분자영역을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 55항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 제 1, 제 2 및 제 3 절연막 도포 공정에서 사용된 절연체의 적어도 1 층으로서 감광성 수지를 사용하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 56항의 본 발명의 액정소자는, 상기 화소가, 액정분자가 적어도 2 방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되는 적어도 하나의 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특허청구범위 제 57항의 본 발명의 액정소자의 제조방법은, 화소영역 외측의, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판중 하나의 기판상에, 제1 중합성재료를 패터닝하여 제1 절연체를 형성하는 공정; 상기 화소영역 내측의, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판중 하나의 기판상에, 제2 중합성재료를 패터닝하여 제2 절연체를 형성하는 공정;상기 한쌍의 기판을 대향배치시키고 또한 상기 제1 절연체로 그 사이에 균일한 간극을 갖도록 부착하여 액정셀을 구성하는 공정; 및 적어도 액정재료 및 제3중합성재료를 함유하는 혼합물로 액정셀을 충전하고, 상기 혼합물을 중합에 의해 상분리시켜 상기 제1 절연체에 대응하는 부분을 포함하는 고분자영역을 제공하고 상기 제2 절연체에 대응하는 부분을 포함하는 액정영역을 제공하도록 하는 공정; 을 포함하고, 상기 액정재료의 표면장력은 상기 제3 중합성 재료의 표면장력보다 적고, 상기 제2 절연체의 표면장력은 상기 한쌍의 기판상의 화소영역의 표면장력보다 적은 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 작용에 대해 설명한다.
본 발명에 있어서는 화소영역 바깥에 배치된 간격유지수단인 절연체에 의해 기판간격을 균일하게 유지한다. 본 발명의 절연체인 간격유지수단은 포토리소그래피 기술 등을 이용해 절연막을 패턴 형성하여 형성할 수 있다. 간격유지수단의 절연막으로는 감광성 폴리이미드 등의 감광성을 갖는 박막을 사용하거나, 또는 포토레지스트막도 사용할 수 있고, 패턴 형성된 포토레지스트막을 마스크로 하여 감광성을 갖지 않는 절연막을 패턴 형성하는 것도 좋다. 포토레지스트 재료로는 네가티브형이나 포지티브형 어떤 것도 좋다. 또, 레지스트 재료는 액상 타입이나 드라이필름 타입도 좋다. 간격유지수단을 복수의 절연체막을 이용해 형성해도 좋다. 또, 간격유지수단으로서의 절연막과 종래의 스페이서를 병용할 수도 있다. 절연막과 스페이서를 병용함으로써, 스페이서의 존재위치를 제어할 수 있음과 동시에 간격유지수단의 기계적 강도를 높일 수 있다.
따라서, 기판상에 산포된 스페이서(비드형 스페이서나 파이버형 스페이서 등)를 이용해 셀 간극을 유지하는 종래의 방법에서는, 스페이서의 존재위치를 제어할 수는 있지만, 간격유지수단을 형성하는 위치를 제어할 수가 없다. 본 발명에 의하면, 액정소자의 화소영역 바깥에 효과적으로 간격유지수단을 배치할 수 있고, 화소내의 액정분자의 배향을 스페이서를 이용해 산란 되는 것을 방지할 수 있음과 동시에, 대면적에 골고루 액정소자의 강도나 내충격성을 향상시키고, 외압(외력)에 의한 표시변화를 억제할 수 있다.
또, 액정분자의 배향방향이 서로 다른 복수의 액정영역을 갖는 액정층을 이용할 경우, 간격유지수단을 형성하는 위치를 제어함으로써 액정영역의 형성위치(액정영역 사이의 경계)를 제어할 수 있다. 즉, 배향 방향이 다른 액정영역 사이에 형성된 디스클리네이션(배향결함)의 위치를 제어할 수 있다. 예컨대, 광시야각 액정소자를 제공하기 위해 화소마다 배향방향이 다른(각 액정영역의 액정분자의 배향방향이 1방향인) TN형 액정층을 이용할 경우, 각 화소를 둘러싸게 간격유지수단을 형성함으로써 화소 바깥에 디스클리네이션 라인을 발생시킬 수 있다. 각 액정영역내의 액정분자의 배향은 TN형에 한하지 않고, STN형 등도 이용할 수 있다. 또, 배향막에 러빙처리를 하지 않는 논러빙프로세스로 액정분자가 축대칭 형태인 2방향 이상의 배향 또는 랜덤형 배향의 액정층을 이용할 수도 있다.
각 액정영역을 각 화소에 대응시켜 형성하지 않아도 좋고, 복수의 화소를 포함한 액정영역을 형성하는 것도 좋으며, 1개의 화소를 복수의 액정영역으로 분할하는 것도 좋다. 1개의 화소를 복수의 액정영역으로 분할할 경우, 화소내에 간격유지수단을 형성하는 것도 좋다. 이 경우, 간격유지수단에 의해 디스클리네이션 라인이 형성되는 위치가 제어되고, 대응하는 위치에 디스클리네이션 라인에 의한 표시결함을 보이지 않게 하기 위한 차광층(블랙마스크 (BM) 등)을 형성할 수도 있다.
또, 상분리반응을 이용해 고분자재료와 액정재료로 된 복합체 액정층(표시매체층)을 형성할 경우, 절연체와 액정재료와 고분자재료의 표면장력의 관계를 제어(재료를 선택)함으로써 고분자영역과 액정영역의 형성위치를 제어할 수 있다. 즉, 미리 화소 바깥에 형성된 절연체 위치에 고분자영역을 형성하고, 화소내에 액정영역을 형성할 수 있다. 절연체와 그 위치에 형성된 고분자영역이 간격유지수단으로 작용하여 외압에 대한 내성 및 내충격성을 향상시킬 수 있다.
상기 절연체는 화소에 대응하는 각 액정영역의 외주에 형성시켜도 좋고, 화소를 분단하는 복수의 액정영역 외주에 형성시켜도 좋다. 화소 내에서는 액정영역이 모노도메인으로 되는 방향이 디스클리네이션 라인이 화소내로 들어가지 않기 때문에 좋다.
상기 기판상의 화소의 중앙부에 요부와 철부중의 일방 또는 양방을 패턴형성하면 액정영역이 형성되는 위치를 제어할 수 있어서, 예컨대 축대칭배향하는 액정분자의 대칭축의 위치를 정할 수 있다.
상기 화소 바깥에 배치되는 절연체는 부분적 또는 전체적으로 1 또는 2 이상의 절연막을 이용해도 좋다. 이 경우, 액정재료와 수지재료의 혼합물로부터 상분리에 의해 액정영역을 성장시킬 경우 액정영역을 안정되게 형성하도록 재료를 선택할 수 있다. 또,1 이상의 절연막에 흑색 등의 유색 첨가제를 함유시키면 BM으로도 사용할 수 있고 디스클리네이션 라인이 보이지 않게 된다. 더욱이, 1 이상의 절연막에 무기재료나 유기재료로 된 스페이서를 포함시키면 사용온도 환경이나 외압 등에도 영향을 받지 않고 셀 간격을 균일하게 제어할 수 있다.
상기 절연체로는 적어도 1층이 감광성수지층으로 구성되도록 해도 좋다. 이 경우는 그 수지층을 포토공정으로 형성할 수 있다. 또, 절연체의 적어도 1층으로서 고분자필름을 이용해도 좋다. 이렇게 하면, 절연체를 레지스트재료로 제작할 경우의 스핀코팅 등에 의한 도포공정시의 재료의 낭비가 없고 재료의 이용효율이 높아진다. 따라서, 생산비 절감이 가능하다.
또, 상기 고분자필름은 열압착 등에 의해 대면적에 골고루 한번에 기판상에 점착될 수 있으므로, 밀착성과 균일성이 우수하며 편리성이 높다. 또, 대형표시소자 골고루 신뢰성이 특히 우수하고 생산효율을 높일 수 있다.
상기 절연체를 2 이상의 층으로 제작할 경우,1 이상의 층은 화소 내에 형성해도 좋다. 상기 1 이상의 층은 예컨대 철부나 요부중 적어도 일방으로 기능하도록 한다. 액정재료와 중합성수지재료의 표면장력의 관계에 의하면, 화소내의 절연체 형성영역에서 액정재료가 우선적으로 분리되거나, 화소 바깥의 절연체 영역에서 고분자재료가 우선적으로 분리되어 화소 바깥에 고분자영역이 형성된다.
액정과 중합성수지를 적게 포함한 혼합물은 중합성수지를 중합하여 액정과 중합수지(고분자)를 상분리시켜도 좋고, 온도를 제어하여 액정과 중합성수지로 상분리시켜 중합성수지를 중합시켜도 좋다.
상분리시 전계나 자계 또는 그 양방을 혼합물에 인가하면 대칭축을 기판에 대해 수직방향으로 배치할 수 있다.
고분자재료와 액정재료의 상분리를 이용하지 않는 경우에는 기판상에 액정분자의 배향을 제어하는 배향막을 배향처리하여 형성하도록 액정분자의 배향을 산란되지 않게 배향제어할 수 있다.
화소내에서 액정영역의 액정분자가 축대칭이 형태로 배향되고, 그 액정영역의 대칭축이나 그 부근에만 스페이서가 존재하도록 하면 액정분자의 배향축이 액정영역의 대칭축이나 그 부근에만 존재하게 되고, 액정분자의 배향축이 화소와 예컨대 고분자벽 사이 등에 존재하지 않게 된다. 따라서, 균일한 우수한 표시품위의 액정표시소자가 얻어진다.
제 1도는 스페이서(7)와, 이것을 혼재시킨 층과의 관계를 나타낸 도면이다. 이 도면에서, 스페이서(7)의 중심에서 스페이서를 혼재한 층의 단부까지의 거리 A가 이 층의 폭방향의 스페이서(7)의 길이의 1/2인 r1보다 작을 경우에는 그 층의 단부로 부터 스페이서(7)가 화소내로 돌출하여, 액정영역의 배향의 흐트러짐, 배향축의 위치의 증대 등, 표시특성에 악영향을 미치는 원인으로 된다. 한편, 상기 거리 A의 최대치는 상기 층의 폭 D의 1/2이다.
따라서, 스페이서(7)를 혼재하는 층의 폭 D에 있어서는 이하의 수식 1을 만족할 필요가 있다. 또, 스페이서(7)를 혼재하는 층으로서는 본 발명에서는 스페이서가 존재하는 고분자영역부분과 1 또는 복수의 층으로 된 절연체의 스페이서를 혼재하는 층이 해당된다.
제 2a 및 2b도는 스페이서(7), 스페이서를 혼재하는 층(9a), 스페이서를 덮는 층(9b)의 관계를 나타낸 도면이다. 제 2(a)도에 도시된 바와 같이, 스페이서를 혼재하는 층(9a)의 폭방향의 스페이서(7)의 길이의 1/2을 r2라 하면, 층(9a)의 폭 D1과 층(9b)의 폭 D2가 D1+4r2=D2 또는 D1+4r2D2를 만족할 경우에는 스페이서를 덮는 층(9b)의 단부로 부터 스페이서(7)가 돌출하고 화소내에서 스페이서(7)의 적어도 일부가 돌출하게 되어, 상술한 액정영역의 배향의 산란의 원인으로 된다.
또, 스페이서를 혼재하는 층(9a)의 폭 D1과 스페이서를 덮는 층(9b)의 폭 D2에 있어서는, 다음의 식2를 만족할 필요가 있다. 만족하는 경우에는1제 2(b)도와 같이 된다. 또, 스페이서를 덮는 층(9b)으로는 표시매체가 액정만으로 된 경우의 차광층이 해당한다. 또, 스페이서를 혼재하는 층(9a)으로는 절연체가 2 이상의 층으로 구성되는 경우에 있어서 그 층중 스페이서를 혼재하는 층이 해당하고 다른 층의 1 또는 2 이상이 스페이서를 덮는 층(9b)에 해당한다.
또, 상기 r1, r2는 스페이서가 구형일 경우에는 그 반경에 상당하지만, 파이버 등을 절단한 원주형일 경우에는 그 반경 또는 높이에 상당한다.
제 3도는 TFT 등을 구비한 액티브매트릭스형 패널에 본 발명을 적용하여 셀 두께를 균일하게 유지하는 경우의 설명도이다. 본 도면에 도시된 바와 같이, TFT(205)의 근방에는 금속층이나 절연층 등의 적층에 의해 주변보다도 높아지고, TFT(205) 근방에서의 다층막의 두께 분포차나, 게이트신호선(202)의 폭과 소스신호선(203)의 폭의 차이를 이용해 상기 스페이서를 다단계 패턴 형성하는 것이 좋다. 이렇게 하면 액정셀의 두께를 균일하게 유지할 수 있다. 또, 도면중의 107은 화소전극이다.
한편, 본 발명에 있어서, 노광, 현상 등의 포토공정을 이용해 절연체를 패턴 형성할 경우에는, 차광막이나 금속배선막 등의 차광층을 포토마스크로 하여 기판 배면으로 부터 노광하는 것도 극히 유효하다. 그리고, 이 경우에는 포토마스크의 제작과 엄밀한 얼라인먼트 공정을 생략할 수 있는 이점이 있다. 특히, TFT 등의 액티브매트릭스형 패널에 적용할 때는 공정의 간략화와 제조비 절감을 달성하기에 적합하다.
본 발명에 있어서는 화소전극 등, 상기 일방의 기판에 필요한 부재가 형성된 기판상에 화소전극 등을 덮도록 절연체를 도포하고 절연층을 형성한다. 이어서, 스페이서를 산포시킨 뒤 절연체를 도포한다. 그렇지않으면, 스페이서 산포 및 절연체 도포 대신에 스페이서를 포함한 절연체를 상기 절연층 위에 도포한다. 이어, 상기 화소전극 상방 및 그 부근으로 부터 절연체를 도포하고 패턴 형성한다. 이런 패턴 형성에 있어서 절연체의 나머지 부분의 패턴 형성은 매트릭스 형태로 배치된 화소전극의 주위를 둘러싸 격자상으로 형성한다. 또, 패턴 형성 폭 D'은 최종 패턴 형성 폭을 D로, 상기 스페이서 직경 또는 장축방향의 길이를 S로 할 경우, D'D-2S를 만족하는 값이다. 이 패턴 형성에 의해, 화소전극과 절연체 단부의 측벽과의 간격거리는 S 이상으로 되고, 절연체의 단부 측벽으로부터 스페이서가 돌출해도 스페이서는 화소전극 상방으로부터 외측에 위치한다(제 49도).
다음, 상술한 바와 같이 절연체가 패턴화된 기판상에 다시 절연체를 도포한다. 이어, 상기 최종적인 패턴폭 D로 패턴 형성한다. 이 패턴 형성은, 먼저 패턴 형성할 때의 센터 위치와 일치시킨다. 이것에 의해, 상술한 바와 같이, 절연체의 단부 측벽으로 부터 돌출된 스페이서가 최종적으로 절연체로 덮인다. 또, 스페이서의 상부는 후공정에서 행하는 액정재료를 함유한 혼합물의 주입시에 방해가 되지 않도록 절연체로 부터 외측으로만 돌출하는 상태로 한다.
상기와 같이 하여, 스페이서는 화소와 절연체 간의 계면에 존재하지 않으며, 스페이서는 화소에 잔류되지 않는다. 케다가 액정분자가 축대칭 상으로 배열되는 경우에 축대칭 배향은 상기 스페이서에 의하여 방해되지 않으므로, 불균일함이 방지된다.
그러므로 본 발명은 (1) 액정표시장치가 화소 내에 혼재되는 것을 방지 가능하여, 표시가 고 콘트라스트이며 불균일함이 없고 균일하게 제어된 셀 간극 및 대면적에서도 강도의 향상 및 내충격성을 가져오며, (2) 상기와 같은 생산방법을 제공하며, (3) 스페이서가 액정 영역을 방해하는 것을 방지 및 배향 축을 시프트시키는 것에 의해 표시 이미지 상에서 불균일함이 없는 액정표시장치를 제공하고, (4) 상기와 같은 생산방법을 제공한다.
본 발명 상기 장점 또는 기타 장점들이 다음의 설명 및 첨부된 도면을 참조하여 보면 당업자에게 나타나게 된다.
[발명의 실시의 형태]
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
본 발명의 액정소자는 예컨대 유리 등으로 되는 일방의 기판상에 ITO(indium tin oxide) 등으로 된 화소전극을 패턴형성하고, 각 화소를 둘러싸도록 레지스트 등으로 된 절연체를 형성하는 구성으로 할 수 있다. 대향전극이 형성된 타방의 기판과의 간격에는 액정층, 또는 고분자 영역으로 둘러싸인 액정영역으로 된 표시매체를 협지한다.
이와 같은 액정소자에 있어서는, 기판상에 논러빙프로세스에 의해 형성된 배향막에 의해 액정층내에 액정분자를 방사상, 동심원상, 와권형 등의 축대칭형, 또는 2방향 이상의 랜덤형으로 배향시킬 수 있으며, 또는 화소 바깥에 형성된 절연체에 의해 액정영역내에 액정분자를 2방향 이상, 축대칭형이나 랜덤형으로 배향할 수 있다. 또, 상기 화소 바깥에 형성된 간격유지수단으로서의 절연체에 의해 기판간격을 균일하게 유지할 수 있다.
[스페이서리스(spacerless), 비드리스(beadless) 액정셀의 제작방법]
상기 액정소자는 화소 바깥에 배치된 절연체에 의해 고분자영역으로 둘러싸인 액정영역내의 액정분자의 배향을 제어함과 동시에 셀 간극을 균일하게 유지하여 액정영역내 또는 고분자영역으로 둘러싸이지 않은 액정층 내로의 스페이서(비드형 스페이서)의 혼입을 억제하고 있다. 이 절연체는 화소 바깥에 배치되는 신호선상에 패턴 형성하면 액정셀로 사용하기에 실용적이다.
이 절연체의 패턴 형성 방법으로는 다음과 같은 8가지 방법을 이용할 수 있다.
① 제 1 방법은 절연성이 높은 유기막 등을 기판상에 균일하게 성막한 뒤, 포토레지스트를 도포하여 마스크노광, 현상, 레지스트전사 패턴 형성을 이용한 유기막 에칭, 레지스트 박리 등의 공정을 거쳐 절연체를 패턴형성하는 방법이다.
② 제 2 방법은 감광성을 갖는 절연성 유기막(예컨대 네가티브형 포토레지스트나 포지티브형 포토레지스트 또는 감광성 폴리이미드 등)을 기판상에 균일하게 성막한 뒤, 마스크노광, 현상 등의 공정을 거쳐 절연체를 패턴형성하는 방법이다. 이 방법으로는 상기 제 1 방법을 간략화 할 수 있다.
③ 제 2 방법은 볼록판 인쇄나 오목판인쇄. 또는 스크린인쇄 등의 인쇄법을 단독으로나 조합 이용하여 기판상에 소정 두께의 절연체를 기판 상에 패턴형성하는 방법이다.
이들 절연체는 2 이상의 절연막을 조합하여 패턴 형성할 수도 있다. 특히, 액정재료와 수지재료를 함유한 혼합물에서 상분리를 이용해 액정영역을 성장시킬 경우 절연막을 다층으로 하여 기판과 절연체 표면 에너지를 부분적으로 변화시킬 수 있고, 액정영역을 안정되게 제작하도록 재료를 선택할 수 있다.
또, 대면적에 골고루 사용온도환경이나 외압 등에 대한 영향을 받지 않고 셀 간격을 균일하게 유지하려면 상기 절연체중 1 이상의 절연막에 유리섬유, 유리비드, 무기물 또는 유기물 등으로 된 입상 입경제어재(비드형 스페이서)를 혼입하여 셀 간격의 제어를 행할 수 있다. 또, 비드형 스페이서를 혼입할 경우 절연체 재료에 균일하게 분산되어 도포될 수 있다. 또, 절연체 재료로서 자외선 경화수지를 이용할 경우 재료를 도포한 후 스페이서를 산포하고 마스크를 이용해 패턴 형성할 수 있다.
더욱이, 흑색안료나 카본블랙 등의 흑색재료나 유색재료를 감광성 재료중에 분산시켜 화소 바깥의 신호선상에 형성해도 좋다. 흑색수지층을 화소 바깥에 패턴형성하여 BM(블랙매트릭스)으로 기능시킬 수 있고, 종래의 금속 Cr 등으로 된 BM에 비해 표면반사율이 저감되어 액정패널의 저반사를 도모할 수 있다. 또, TFT 어레이 등을 형성한 기판측에 흑색수지층을 형성할 경우, 이것을 기판간격 유지용 스페이서 및 BM으로 기능하도록 하여, 컬러필터 등을 형성한 대향기판측에 BM을 배치한 액정패널에 비해 화소개구율을 향상시킬 수 있다.
또, 흑색수지층을 제 1 층 절연막으로 배치하고, 그 위에 다른 종류 또는 동종의 제 2 층 절연막을 배치하면, 제 2 층 절연막의 패턴 형성시의 정럴이 용이해져 대면적의 액정패널을 제작할 때 균일성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 화소 바깥에 절연체를 형성하면, 무기물이나 유기물 등으로 된 입상스페이서를 액정층이나 액정영역내에 배치하지 않고도 셀 간격을 균일하게 유지할 수 있다.
또, 액정재료와 수지재료를 포함한 혼합물로부터 상분리를 이용해 액정영역을 성장시킨 경우, 중합, 상분리 시에 고분자영역을 선택적으로 화소 바깥에 형성하여 화소 바깥에 배치된 절연체와 융합시킬 수 있다. 이 경우, 내충격성이나 외압에 대한 강도를 향상시킬 수 있다.
감광성을 갖는 절연성 유기막 대신에 고분자필름을 이용해도 좋다.
고분자필름은 감광성 폴리머로 구성되지만, 감광제와 이것을 보유하기 위한 고분자재료로 구성된다. 이들 고분자필름은 열압착이나 접착제나 광경화성수지, 열경화성수지 등을 이용해 기판에 부착된 후, 포토마스크나 레이저광을 이용해 부분적으로 광조사하여 그 광조사부의 고분자재료의 광분해반응으로 임의의 형상으로 패턴 형성할 수 있다. 또, 고분자필름을 임의의 형상으로 패턴 형성한 뒤, 기판에 부착해도 좋다.
상기 고분자필름의 기판에 대한 밀착성을 높이기 위해 고분자필름의 위나 아래에 예컨대 감광성을 갖는 절연성 유기막을 한층이나 다층으로 구성한 뒤, 임의의 형상으로 패턴 형성해도 좋다.
또, 고분자필름을 임의의 형상으로 패턴 형성한 뒤 감광성을 갖는 절연성 유기막을 적어도 1층 패턴 형성하여 다층구조로 해도 좋고, 그 역공정으로 제작해도 좋다.
[스페이서의 첨가량]
본원에서 절연체중에 혼재되는 스페이서의 첨가량은 간격유지수단으로서의 스페이서의 배치위치에 따라 약간의 차이가 있다. 예컨대, 간격유지수단을 레지스트재료 등의 절연재료에 스페이서를 혼합한 재료를 이용해 형성할 경우,
(1) 화소 바깥의 차광층에만 스페이서를 정착시킬 경우에는 스페이서의 첨가량은 약 0.1중량%∼약 0.9중량%의 범위가 좋다.
(2) 화소 바깥의 차광층 위와 화소내의 섬모양 철부에 정착시킬 경우에는 스페이서의 첨가량이 약 1.0중량%∼약 4.5중량% 범위가 좋다.
(3) 화소내의 중앙부의 액정영역의 배향축상에 스페이서를 배치할 경우에는 스페이서의 첨가량이 약 2.0중량%∼약 7.0 중량%가 바람직하다.
상기 (1) 내지 (3)의 경우 모두, 상기 소정의 범위보다도 스페이서의 첨가량이 적은 경우에는 스페이서를 이용한 액정패널의 균일한 간격유지기능에 문제가 생기고, 스페이서의 첨가량이 많은 경우에는 충분히 스페이서의 배치를 규정하기가 곤란하며, 액정영역의 축대칭배향을 충분히 제어하지 못할 수 있다.
레지스트재료를 도포한 뒤 스페이서를 산포할 경우의 스페이서 량의 바람직한 범위는, 충분한 간격유지기능을 얻도록, 패널면적에 대한 간격유지수단의 면적을 고려해 설정하는 것이 좋다. 경우에 따라서는, 간격유지수단을 절연체만으로 형성하고, 전적으로 스페이서를 이용하지 않는 구성도 좋다. 또, 스페이서를 포함한 절연체를 다시 절연층으로 덮는 구성을 이용하면, 스페이서에 의해 액정분자의 배향이 흐트러지지 않아 스페이서의 첨가량을 상기 범위보다 많게 할 수 있다.
[액정재료-수지재료 복합계로 부터의 상분리에 대한 기판상의 표면장력의 영향]
상기 액정소자에 있어서, 액정재료와 수지재료를 포함한 혼합물로부터 상분리를 이용해 액정영역을 성장시킬 경우에 대해 이하에 설명한다.
본 발명자들은, 자유에너지의 제어를 이용한 액정영역과 고분자영역의 위치제어에 대해 이미 제안한 바 있다. 이것은 혼합물이 단일상으로 있는 상태로부터 자유에너지의 제어하에 상분리를 진행시켜 목적하는 위치나 형상으로 분리한 2상을 발생시켜 고정화하여 액정영역과 고분자영역의 위치 및 형상제어를 행할 수 있다. 제어가능한 자유에너지로는 계면자유에너지 등이 있다. 예컨대 액정상과 등방상에 대한 계면 자유에너지가 다른 재료를 기판상에 도포하여 패턴 형성하면 그 패턴에 따라 액정상을 유기할 수 있다. 또, 소자를 구성하는 한쌍의 셀 간극을 제어하여 액정영역과 고분자영역의 위치제어를 행하는 방법도 고려된다. 이 방법에서는 기판사이의 공극의 차이에 따라 상분리된 2상의 계면에 [계면의 면적을 줄이려는 표면장력]을 작용시켜 액정영역과 고분자영역의 위치 및 형상을 제어한다.
상기 액정소자에 있어서도, 기판상에 표면장력이 다른 재료를 패턴형성하고, 셀 간격이 다른 영역을 형성하여, 중합성재료와 액정재료의 친화성 차이를 이용해 액정영역과 고분자영역의 위치와 형상을 제어하며, 액정분자를 2방향 이상, 축대칭이나 랜덤형으로 배향시킬 수 있다. 요컨대, 미리 기판상에 절연재료를 패턴 형성한 영역이 존재하면 이 영역과 그 외의 영역에서 액정상에 대한 계면자유에너지와 등방상에 대한 계면자유에너지를 제어할 수 있다. 또, 상기 화소 바깥에 스페이서로서 배치되는 절연체의 표면장력 등의 계면자유에너지를 조절하여 액정재료와 중합성재료의 상분리를 제어하여 진행시킬 수 있다.
특히, 비교적 중합반응이 느리고 상분리과정에서 중합성재료가 충분히 이동하지 않는 경우에는, 액정재료와 중합성재료의 내부에 표면장력이 큰 성분은 간격유지수단으로서의 절연체가 패턴형성된 영역과 형성되지 않은 영역의 내부에서 표면장력이 큰 영역으로 우선적으로 분리되고, 액정재료와 중합성재료의 내부에서 표면장력이 작은 성분은 상기 절연체가 패턴형성된 영역과 형성되지 않은 영역의 내부에서 표면장력이 작은 영역으로 우선적으로 분리된다.
① 액정재료의 표면장력 γLC중합성 수지재료의 표면장력 γM 인 경우
제 4도의 액정소자는 유리 등으로 된 기판(1a,1b) 및 그 위에 형성된 IT0 등으로 된 투명전극(2a,2b)을 갖는 한쌍의 기판(101a,10lb) 사이에 고분자영역(4)과 액정영역(3)을 갖는 액정층(표시매체층)을 갖는다. 이하에서도 동일 기능의 부재에는 동일한 참조부호를 사용한다. 제 4도와 같이 화소 바깥의 적어도 일부분에 기판(1)상의 화소영역보다 표면장력이 작은 영역(11)을 형성하면, 이 영역(11)에서 모노머 등의 중합성재료가 우선적으로 분리되어 화소 바깥에 고분자영역(4)이 형성된다. 또, 화소내에 액정영역(3)이 형성된다.
이 경우, 예컨대 중합성 수지재료중에 불소원자 등을 갖는 중합성 수지재료를 첨가하면 중합성수지의 표면장력 γM이 저하되어 좋다. 또, 불소원자를 갖는 중합성 수지재료와 액정재료는 일반적으로 상용성이 낮으므로, 상분리시에 액정재료와 수지 재료가 혼재하기 어렵고, 고분자 중에 존재하는 액정분자의 양을 적게 할 수 있다. 따라서, 전장에 응답하지 않는 액정의 비율이 저하되어 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 또, 액정영역과 고분자영역의 계면에 불소원자가 분포하여 액정과 고분자의 앵커링 강도가 저하되어 구동전압을 강하시킬 수 있다.
② 액정재료의 표면장력 γLC중합성 수지재료의 표면장력 γM 인 경우
제 5도와 같이, 화소내의 적어도 일부분에 다른 화소영역보다 표면장력이 작은 영역(11)을 형성하면 이 영역에 액정영역(3)이 우선적으로 분리되어 화소 외측에 고분자영역(4)이 형성된다.
따라서, 상기 절연체가 ①의 경우와 같이 화소 바깥에 패턴형성되는 경우에는 재료의 표면에너지를 조절하여 액정재료-수지재료 복합계의 상분리를 제어할 수 있으면서, 스페이서로서 셀 간격을 균일하게 제어하고, 또는 고분자영역과 융합하여 셀강도를 향상시킬 수 있다. 또, 상기 절연체가 ②의 경우와 같이 화소내에 패턴형성되어 있는 경우에는 화소 바깥에 다른 절연체를 패턴형성하여 셀 간격을 균일하게 제어할 수 있다.
[액정분자의 배향을 제어하는 배향막의 제작방법]
상기 고분자영역을 배치하지 않은 액정층에 있어서는 배향막에 의해 액정분자를 2방향 이상, 축대칭형 또는 랜덤형으로 배향시킨다. 이 배향막으로는 액정분자의 배향을 흐트리지 않도록 배향처리를 행하지않는 방법에 의해 제작된 것을 사용한다. 예컨대, 기판상에 직쇄형 결정성 고분자를 포함한 용액을 도포하여 냉각시켜 형성된 구정을 갖는 배향막 등을 이용할 수 있다.
[도메인내의 액정분자의 배향상태]
상기 액정소자를 편광현미경으로 관찰했더니, 전압 무인가시에는 예컨대 제 6(a)도와 같이 고분자벽(4)내에 형성된 액정영역(3)에 있어서 또는 액정층(도시 안됨)에 있어서 편광판의 편광축 방향으로 십자형 소광모양(6)이 관찰되었다. 이것은 액정분자가 각 액정도메인의 중앙부를 중심으로 방사상, 동심원형 또는 와권헝 등의 축대칭 형태로 배열되어 액정영역(3)이 모노도메인 상태로 되어 있는 것을 보여준다.
본 발명자들은 일본국 특개평 7-120728호 공보에서 액정영역(3)에 관한 입체적인 개념도를 제 61a 내지 61d도 및 제 62a 내지 62d도에 개시하고 있다. 또, 양 도면에서 액정영역(613)은 원반형을 예로 들고 있다.
제 61a 내지 61d도는 액정분자 배향에 흠이 존재하는 경우이다. 제 61(b), (c), (d)도는 제 61(a)도에 도시된 액정영역(613)을 기판에 평행하게 배치한 경우에 상기판 표면근방(Z=d), 중간층(Z=d/2), 하기판 표면근방(Z=0의 3층에서의 액정분자 배열을 각각 표시하고 있다. 이들 도면에서 알 수 있듯이, 액정분자는 중심부의 축에 대해 축대칭 배향되어 있다. 또, 셀을 위에서 보았을 때, 각각의 부분이 TN적인 배향상태로 되어있고, 이 TN 배향이 회전하므로 중심축에 대해 축대칭으로 된다고 추정된다.
제 62a내지 62d도는 액정영역(623)내의 액정분자 배향에 이상이 없는 경우이고, 제 61도와 마찬가지로 도시되어 있다. 제 62도에서 알수 있듯이, 액정분자의 배향상태는 액정분자의 배향에 흠이 존재하지 않기 때문에 상기판 표면근방(Z=d), 중간층(Z=d/2), 하기판 표면근방(Z=0)도 동일한 방향을 향한 배향상태로 되어있고, 도시된대로, 상기 제 61a 내지 61d도의 경우와 마찬가지로 중심축에 대해 축대칭으로 배향되어 있다고 추정된다.
이와 같이, 본 발명에 의한 액정 디바이스에서는 액정영역내의 액정분자가, 중앙의 극부를 중심으로 방사상, 동심원형 또는 와권형 등의 축대칭으로 배열되어 액정영역(3)이 모노도메인 상태로 되어있음을 보여준다.
이와 같은 배향상태의 액정소자에 의하면, 제 6(b)도와 같이, 전압인가시에 디스클리네이션 라인(5)이 액정영역(3)의 주위에 형성되고, 액정영역(3) 내부에 형성되지 않는다. 따라서, 액정영역(3)의 외연부를 BM으로 약간 덮으면 화소 외부에 의도적으로 디스클리네이션 라인을 형성할 수 있다. 더욱이, 상기 디스클리네이션 라인이나 중앙부에 생기는 디스클리네이션 점(도시 안됨)을 차광층 밑에 형성하면 액정소자의 흑레벨을 향상시켜 콘트라스트를 개선할 수 있다. 이 경우, 유색의 첨가제(예;흑색)를 절연체에 포함시켜도 좋다. 또, 고분자영역(4)에 액정성 중합재료를 첨가하면 디스클리네이션 라인이 전혀 발생하지 않는 배향상태로 할 수 있다.
이와 같은 배향상태를 갖는 액정소자에 표시전압을 인가하면 예컨대 제 58(d)∼(f)도에 도시된 바와 같이, 기판에 대해 수직방향으로 평행하도록 액정분자(3a)가 기립한다. 이때 액정분자(3a)는 초기배향인 축대칭형 방향으로 기립하여, 액정소자의 각 방향에서 보이는 겉보기 굴절률이 균질화되고 시각특성을 개선할 수 있다.
또, 축대칭형 배향은 이외에도 2방향 이상 또는 랜덤형 배향에서도 액정분자의 기립 방향을 2방향 이상 또는 랜덤형으로 할 수 있어서, 시각특성을 개선할 수 있다.
[화소내의 도메인수]
각 화소내의 액정도메인수는 가능한 한 적은 것이 좋다. 1화소내에 다수의 도메인이 존재하면, 도메인 사이에 디스클리네이션 라인이 발생하여 표시의 흑레벨이 저하한다. 그러므로, 액정영역내에서 액정분자가 2 방향 이상, 축대칭형 또는 랜덤형으로 배열된 단일 도메인으로 화소가 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우,1 화소에 1 도메인이 형성되어 BM에 의해 디스클리네이션 라인을 덮을 수 있다.
또, 제 7(a)도와 같이, 장방형 화소(8)를 갖는 액정소자의 경우, 액정분자가 축대칭 형태로 배열되어 있는 액정영역(3)이 2개 이상 모인 구성으로 될 수 있다. 이와 같은 액정소자에 있어서도, 액정영역(3)이 모노도메인인 액정소자와 마찬가지로 시각특성을 우수하게 할 수 있다. 이 경우, 고분자영역(4)이나 상기 절연체를 장방형의 화소(8)내에 형성하여 화소를 분단할 수도 있다.
또, 제7(b)도의 액정소자의 경우, 화소(8)내의 복수의 액정영역 (3,3)의 경계에 형성되는 디스클리네이션 라인의 방향을 편광판의 편광축과 일치시키면 전압인가시 디스클리네이션 라인을 보이지 않게 할 수 있다.
이와 같이 화소를 복수의 액정영역(도는 액정도메인)으로 분단하여 사용할 경우, 각 액정영역(또는 액정도메인)내에 액정분자의 배향축을 배치하는 수단을 배치할 필요가 있다.
[액정분자를 축대칭 형태로 균일 배향하는 방법]
이상 설명한 바와 같이, 기판상의 화소 바깥의 적어도 일부분에 절연체로서 레지스트재료 등의 표면장력이 다른 재료를 패턴화하여, 액정과 중합성수지재료의 혼합물을 중합, 상분리시키면, 액정과 고분자재료의 위치와 형상을 제어하여 액정분자가 화소내에서 축대칭형, 2방향 이상 또는 랜덤형으로 배향되어 있는 액정분자가 얻어진다. 이때 한쌍의 기판 중 적어도 일방에 요부나 철부 또는 그 둘 다를 패턴형성하면, 셀 간격이 다른 영역을 형성하여 액정재료와 중합성 수지재료의 상분리를 제어하고, 대칭축의 위치를 제어할 수 있다.
① 상분리시에 화소내에서 축대칭되는 영역의 셀 간격이 얇은 경우(철부가 형성되어 있는 경우)
중합반응이나 온도강하에 의해 액정과 중합성수지(또는 고분자)를 상분리시키는 경우, 제 8(a), (b)도에 도시된 바와 같이 기판(101a)상에 철부(10c)가 존재하면, 이 철부(10c)가 돌출핵 기능을 하여 철부(10c)부근을 둘러싸도록 액정영역(3)이 발달하여 대칭축과 철부(10c)를 일치시킬 수 있다. 따라서, 이 철부(10c)의 형성위치에 따라 액정분자의 배향의 대칭축위치를 제어할 수 있다. 또, 제 8(b)는 제 8(a)도의 8B-8B'선 단면도이다.
철부(10c)의 높이는 셀 간격의 1/2 이하로 되고, 액정영역(3)을 포위하도록 화소 주변에 배치되는 절연체(10) 보다도 낮은 것이 바람직하다. 철부(l0c)가 높아지면 철부(10c)상에 고분자 기둥이 형성되고, 이고분자기둥이 클 경우에는 배향상태를 흐트릴 수 있다.
또, 철부(10c)의 크기는 액정돌출핵 정도면 좋다. 작을수록 바람직하고, 예컨대 원주일 경우는 직경이 30μm 이하가 좋다. 철부(10c)가 커질수록 철부(10c)상에 고분자 기둥이 형성되어 전압강하가 발생하고 콘트라스트 저하의 원인이 된다.
철부(10c)의 재질은 본 발명에서 특히 한정하지 않지만, 레지스트등의 유기재료나 SiO2, Al203, ITO 등의 무기재료를 사용할 수 있다. 레지스트 재료를 이용하면, 철부(10c)의 형성을 간단히 행할 수 있다. 또, 투명도전막인 ITO는 철부(10c)를 갖는 기판상에 ITO막으로 되는 화소전극을 형성하여 철부(10c)로 할 수 있다. 또, 철부(10c)를 갖는 기판상에 배향막을 형성하여 배향막을 철부로 해도 좋다. 또, 이와 같은철부(철부 10c 및 화소전극, 배향막 등의 철부)를 액정배향축 중심에배치하려면 수직배향성을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이들재료로는 예컨대 F 또는 Si계 첨가제를 가한 레지스트 재료를 이용할수 있고, 특히 표면자유에너지가 35mN/m 이하인 것이 바람직하다. 또,화소 주변에 힝성하는 절연체(10)와 상기 철부(10c)를 다른 재료로 형성하면 배향안정성을 증가시킬 수도 있다.
철부(10c)의 형상은 본 발명에서 특별히 한정하지 않지만, 원형, 방형, 장방형, 타원형, 별모양, 십자형 등이 있을 수 있다. 또, 수직방향으로 동일한 형상일 필요는 없고, 경사를 갖는 것도 좋다.
② 상분리시에 화소내에서 대칭축으로 되는 영역의 셀 간격이 두꺼운 경우(요부가 형성되어 있는 경우)
중합반응이나 온도강하시에 액정과 중합성수지(또는 고분자)를 상분리시킬 경우(특히 온도강하시의 경우) 기판상에 요부가 존재하면 상분리되는 액정이 요부에서 표면장력이 최소인 구형으로 안정화된다. 그결과 요부에서 액정이 돌출하고, 요부 부근을 둘러싸도록 액정영역이 발달하여, 대칭축과 요부를 일치시킬 수 있다. 따라서, 요부의 형성위치에 따라, 액정분자의 배향 대칭축을 제어할 수 있다.
요부의 깊이는 본 발명에서 특히 제한하지 않지만, 유기재료를 이용할 경우 가능한 한 얕은 것이 전압강하가 적어지고 콘트라스트 저하의 원인으로 되어 바람직하다.
또, 요부의 크기는 화소의 크기에 따라 다르지만, 어느 정도 큰 영역, 예컨대 화소 면적의 40% 정도가 바람직하다.
요부의 형상은 특별히 제한되지는 않지만, 원형, 방형, 장방헝, 타원형, 별모양, 십자형 등이 있을 수 있다. 또, 수직방향으로 동일 형상일 필요는 없고, 경사를 갖는 것도 좋다.
상기 요부, 철부 및 상기 화소 바깥에 배치되어 있는 절연체는 일방의 기판상에서 화소 주변에 배치되는 절연체를 형성하고, 타방의 기판상에 있어서는 양 기판상에서 요부나 철부를 형성해도 좋다.
[고분자벽의 제작방법]
고분자벽으로 둘러싸인 액정영역은 다음 2가지 방법에 의해 제작될 수 있다.
① 제 1 방법은 적어도 액정과 중합성수지와 중합개시제를 함유한 혼합물을 셀 중에 주입하고, 혼합물의 균일화온도(Tiso) 이상의 온도에서 중합성수지를 중합시켜 액정과 고분자를 상분리시킨다. 상기 균일화온도는 액정재료 및 중합성 수지가 상호 균일하게 되는 온도이다. 그후 냉각에 의해 고분자벽으로 둘러싸인 액정영역을 제작하는 방법이다.
② 제 2 방법은 적어도 액정과 중합성수지와 중합개시제를 포함한 혼합물을 셀 중에 주입하고 혼합물의 균일화온도(Tiso) 이상에서 가열한 뒤 냉각시켜 액정과 중합성수지를 상분리시켜 중합성수지를 중합시켜 고분자벽으로 둘러싸인 액정영역을 제작하는 방법이다.
상기 제 1, 제 2 방법에 있어서, 중합성수지를 이용한 경우에는 자외선(또는 가시광)의 조사에 의해 수지를 경화시킬 수 있다. 또, 열경화성 수지를 이용한 경우에는 제 1 방법에 의해 중합, 상분리를 행할 수 있다.
[고분자재료의 배향제어방법]
① 중합성 액정재료의 첨가
고분자벽내의 고분자를 액정분자의 전압인가시의 배향방향으로 유효하게 배치하려면, 중합성 수지재료와 액정재료와 중합개시제의 혼합물에 액정성을 발현하는 관능기 또는 그것에 유사한 관능기를 분자내에 갖는 중합성 액정재료를 첨가하는 것이 바람직하다.
② 상분리시에 전압이나 자장을 인가하는 방법
액정의 축대칭 배치는 화소내에서 형성하는 것이 중요하고, 배향축이 기판에 대해 큰 배향상태의 발생을 억제할 필요가 있다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 적어도 액정과 중합성수지와 중합개시제를 함유한 혼합물에 전압이나 자장 또는 그 양방을 부여한 액정과 고분자(또는 중합성수지)를 상분리시켜 액정영역의 축대칭배향축을 기판에 대해 수직방향으로 배치할 수 있다. 특히, 액정이 균일상으로 출현할 때의 작은 드롭렛 상태일 때 효과가 크고, 액정영역이 화소전체를 덮을 때까지 성장하기 전에 전압이나 자장을 약하게 해도 좋다. 이 전압과 자장의 강도는 액정의 임계치(TN셀에서 평가한 값)보다 큰 것이 좋고, 주기적으로 강도변화하는 것을 이용해도 좋다. 제 9도는 화소 중앙부에 철부(10c)를 배치한 것이고, 상분리시에 전압(또는 자장)을 부여하여 제작된 액정소자의 편광현미경에 의한 관찰도이다.
[중합성 수지]
본 발명에 사용되는 중합성수지로는, 광경화성수지나 열경화수지등을 이용할 수 있다. 광경화성수지로는, 예컨대 C3 이상의 장쇄알킬기 또는 벤젠환을 갖는 아크릴산 및 아크릴산에스테르 등이 있다. 보다 구체적으로는, 아크릴산이소부틸, 아크릴산스테아릴, 아크릴산라우릴, 아크릴산이소아밀, n-부틸메타크릴레이트, n-라우릴메타크릴레이트, 트리데시르메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, n-스테아릴메타아크릴레이트,시크로헥실메타크릴레이트, 벤젤메타크릴레이트, 2-페녹시에틸메타크릴레이트, 이소보로닐아크릴레이트, 이소보로닐메타크릴레이트 등이 있다. 또 폴리머의 물리적 강도를 높이기 위해 2관능기 이상의 다관능성 수지가 바람직하고, 예컨대 비스페놀A시 메타크릴레이트, 비스페놀A시 아크릴레이트, 1.4-부틴시올메타크릴레이트, 1.6-헥산시올시메타크릴레이트, 트리메티롤프로탄트리메타크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 테트라메티롤메탄테트라아크릴레이트, 네오벤젤시아크릴레이트, R-684 등이 있다. 또, 액정과 경화성수지의 상분리를 명확히 하려면, 이와 같은 모노머를 할로겐화, 특히 염소화 및 불소화한 수지가 보다 바람직하고, 예컨대, 2.2.3.4.4.4-헥사클로로부틸메타크릴레이트, 2.2.3.4.4.4-헥사클로로부틸메타크릴레이트, 2.2.3.3-테트라클로로프로필메타크릴레이트, 2.2.3.3-테트라클로로프로필아크릴레이트, 퍼클로로옥틸에틸메타크릴레이트, 퍼클로로옥틸에틸메타크릴레이트, 퍼클로로옥틸에틸아크릴레이트, 퍼클로로옥틸에틸아크릴레이트 등이 있다.
열경화성 수지로는 비스페놀A시크릴시실에테르, 이소보로닐아크릴레이트, 퍼플루오로옥틸에틸레이트 등을 이용할 수 있다.
[중합억제제]
액정드롭렛, 즉 액정영역(3)의 형상을 크게하려면, 상기 혼합물에 중합성수지 이외 중합반응을 억제하는 광중합억제제 등의 화합물을 첨가하는 것이 좋다. 예컨대 라디칼 생성 후에 공명계에서 라디칼을 안정화하기 위한 모노머 및 화합물 등이 있고, 구체적으로는 스티렌, p-크롤스티렌, p-페닐스티렌 등이 있다.
[중합개시제]
상기 혼합물에는 중합개시제를 포함시키는 것이 좋다. 광중합개시제로는, 예컨대 Irgacure184, 651, 907, Darocure1173, 1116, 2959 등이 사용된다. 또, 전압유지율을 향상시키기 위해 낮은 에너지의 가시광에서 중합시킬 수 있는 중합개시제나 증감제 등을 사용해도 좋다.
또, 열중합개시제로서 t-푸틸퍼옥사이트 등을 이용할 수 있다.
이들 중합개시제의 첨가량은 각각의 화합물의 반응성에 따라 다르므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지는 않지만, 액정과 중합성수지(후술하는 액정성중합재료를 포함)의 혼합물에 대해 0.01∼5%가 바람직하다. 0.01% 이하에서는 중합반응이 충분히 일어나지 않는다. 또, 5% 이상에서는 액정과 고분자의 상분리속도가 빨라져 제어가 곤란하다. 따라서, 액정드롭렛이 작아져 구동전압이 높게 되고, 기판상의 배향억제력이 약해진다. 또, 화소내에서 액정영역이 작아져, 포토마스크 등을 이용해 조사강도분포를 둘 경우에는 차광부(화소 바깥)에 액정드롭렛이 형성되므로, 표시 콘트라스트가 저하한다.
[액정재료]
액정에 있어서는 상온 부근에서 액정상태를 보이는 유기물 혼합체로서 네마틱액정(2주파구동용 액정,ε0인 액정을 포함) 또는 코레스테릭액정(특히 가시광에 선택반응특성을 갖는 액정) 또는 스멕틱액정, 강유전성액정, 디스코틱액정 등이 있다. 이들 액정은 혼합해 이용해도 좋고, 특히 코레스테릭액정(키랄제)이 첨가된 네마틱액정이 특성상 바람직하다.
또, 가공시에 광중합반응을 수반하기 때문에, 내화학반응성에서 우수한 액정재료가 바람직하다. 예컨대 화합물 중 불소원자 등의 관능기를 갖는 액정재료가 있고, 구체적으로는 ZLI-4801-000, ZLI-4801-001, ZLI-4792, ZLI-442(머크사 제품) 등이 있다.
또, 액정재료에 2색성 색소를 첨가하여 색소분자의 배열방향을 변화시킨 경우에는 액정층을 통과하는 광의 흡수율변화를 이용한 표시방식인 게스트-호스트 표시모드에 적용하는 것도 가능하다. 액정과 고분자로 형성되는 고분자분산형 액정표시소자에 게스트-호스트 표시를 적용한 기술 등도 일본국 특개평 5-224191호 공보 등에 개시되어 있다. 본 발명의 액정소자에 있어서도 게스트-호스트 표시를 이용할 수 있고, 반사형 표시소자에의 응용이나 편광판의 사용매수저감 등을 거쳐 패널의 광선투과율의 향상 등이 기대된다. 이 목적으로 사용되는 2색성 색소는 다음 항목을 만족하는 것이 중요하다.
(1) 충분한 광학농도가 얻어질 정도로 호스트액정에 용해될 것
(2) 표시에서의 콘트라스트에 기여하는 2색성비가 클 것
(3) 내광성을 갖는 화합물의 안정성에 우수할 것 등이 있다.
일반적으로 내광성이 높거나, 액정에 대한 용해성이 우수하고, 광중합성수지의 경화반응을 저해하는 특성을 갖는 안트라키논계의 색소가 널리 적용되지만, 기타 안계, 벤조키논계 등의 2색성 색소를 사용할 수도 있고, 본 발명에서는 규정하지 않는다. 또, 이들 2색성 색소의 첨가비율로는 호스트 액정에 대해 0.05∼10중량%가 바람직하고, 보다 바람직한 것은 0.1∼5중량%이다. 첨가량이 10중량% 이상이면 충분히 호스트액정에 용해되지 않게되고, 액정층을 투과하는 광량이 저하되어 패널의 투과율이 저감하기 때문이다. 한편,0.05중량% 미만이면, 색소분자의 배열방향의 제어에 의한 흡광도의 변화를 충분히 실현하기가 곤란하다.
[중합성 액정재료]
상기 액정과 중합성수지의 혼합물에 중합성관능기를 갖는 액정성화합물(이하 중합성액정재료라 하고 단체에서 액정성을 발현할 필요는 없다)을 혼합하면 액정영역의 주변부에서 발생하는 디스클리네이션라인을 억제할 수 있다.
이들 액정재료와 중합성액정재료를 선택할 경우, 각각의 액정성을 발현하는 부분이 유사한 것이 바람직하다. 특히, 화학적환경이 특이한 C1계 액정재료에서는 중합성액정재료에 있어서도 F, C1계 액정재료로 하는 것이 바람직하다.
사용가능한 중합성액정재료는 호스트 액정분자의 액정성을 흐트리는 화합물로서, 예컨대 다음 화학식 (1)로 나타나는 화합물 등이 있다.
A-B-LC (1)
이 화학식(1)중의 A는 중합성관능기 이고, CH2=CH-, CH2=CH-COO-,CH2=C(CH2)-COO- 등의 불포화결합, 또는
등의 구부러짐을 갖는 헤테로환구조의 관능기이다. 또, 화학식(1)중의 B는 중합성관능기와 액정성화합물을 결합하는 연결기로서, 구체적으로는 알킬쇄(-(CH2)n-), 에스테르결합(-COO-), 에테르결합(-O-), 폴리에틸렌글리콜쇄(-CH2CH2O-) 및 이들 결합기를 조합한 결합기이다. 중합성 액정재료를 액정재료와 혼합할 때에 액정성을 보이는 것이 좋으며, 중합성관능기 A에서 액정성화합물 LC의 강직부까지의 6개소 이상의 결합을 갖는 길이의 연결기 B가 특히 바람직하다. 또, 화학식 (1)중의 LC는 액정성화합물이고, 다음 화학식 (2)에서 보이는 화합물 또는 콜레스테롤환과 그 유도체 등이다.
D-E-G (2)
상기 화학식 (2)중의 G는 액정의 유전율이방성 등을 발현시키는 극성기로서, -CN, -OCH3, -C1, -OCF3, -OCCl3, -H, -R(R은 알킬기) 등의 관능기를 갖는 벤젠환, 시크로헥산환, 페닐시크로헥산환 등이 있다. 또, 화학식 (2)중의 E는 D, G를 연결하는 관능기로서, 단결합, -CH2-, -CH2CH2-, -O-, -C≡C-, -CH=CH- 등이 있다. 또, 화학식 (2)중의 D는 화학식 (1)중의 B와 결합하는 관능기이고, 액정분자의 유전율이방성, 굴절율이방성의 크기를 좌우하는 부분으로, 구체적으로는 파라페닐환, 1.10-시페닐환, 1.4-시크로헥산환, 1.10-헤닐시클로헥산환 등이 있다.
[액정과 중합성재료의 혼합비]
액정과 중합성재료(중합성수지 및 중합성액정재료 포함)를 혼합하는 중량비는 화소사이즈에 따라 다르지만, 액정재료:중합성재료가 50:50∼97:3이 바람직하고, 더 바람직한 것은 70:30∼95:5이다. 액정재료가 50% 미만이면 고분자벽의 효과가 높아 셀의 구동전압이 약간 상승하여 실용성을 상실한다. 또, 액정재료가 97%를 넘으면 고분자벽의 물리적강도가 저하하여 안정된 성능을 얻지 못한다. 또, 중합성액정재료와 액정성을 갖지 않는 중합성재료의 중합비는 상기 중량비의 범위내에서 중합성액정재료가 0.5% 이상이면 좋다.
[구동방법]
제작된 셀은 단순매트릭스 구동, TFT 또는 MIM 등에 의한 액티브구동 등의 구동법으로 구동될 수 있고, 본발명에서는 특별히 한정하지 않는다.
[기판재료]
기판재료로는 가시광이 투과하는 투명고체을 이용할 수 있는바, 유리, 석영, 플라스틱, 고분자필름 등을 이용할 수 있다. 특히, 플라스틱기판의 경우 표면의 요철을 엠보스 가공 등에 의해 형성할 수 있는 것이 적당하다. 또, 이들 기판을 2종 조합하여 이종기판으로 셀을 제작할 수도 있고, 또는 동종이종을 불문하고 두께만이 다른 기판을 2개 조합하여 사용해도 좋다.
[화소의 중앙에 비드를 배치하는 구성]
액정도메인의 배향축이 형성되는 과정에 있어서, 스페이서용 비드가 화소와 절연체(예컨대 고분자벽 부분)의 경계면에 있는 경우 배향축이 비드가 있는 위치(예컨대 고분자벽 부분)에 형성된다. 이 문제를 해결하기 위해, 스페이서용 비드의 위치를 배향축을 제작한 장소에 고정시켜 배향축의 위치를 예컨대 화소의 중심부에 고정시킬 수 있다. 요컨대, 화소내에서 액정영역의 액정분자가 축대칭 헝태로 배향되고, 이 액정영역의 대칭축이나 그 부근에만 스페이서용 비드가 존재하도록 하면 스페이서용 비드가 화소와 레지스트(예컨대 고분자벽 부분)의 경계면에 존재하지 않으며, 액정분자의 배향축이 액정영역의 대칭축 또는 그 부근에만 존재하게 된다. 따라서, 균일하지 않을 수 없는 우수한 표시품 위의 액정표시소자가 얻어진다.
[스페이서 및 간격유지수단으로서의 절연막의 배치개소]
스페이서 및 간격유지수단으로서의 절연막은 본원에서 다음과 같은 배치를 제안한다.
① 화소 바깥에만 간격유지수단(스페이서, 절연체, 차광층 등을 포함)을 배치하는 기판구성
② 화소 바깥에 배치하는 간격유지수단과 함께, 화소내의 액정영역의 중앙부쯤에 배향축을 제어하는 섬모양 절연체를 형성하여 화소 내외 양방에 간격유지수단을 배치하는 기판구성
③ 화소내의 액정영역 중심부의 배향축을 규정하는 개소에만 스페이서용 비드 등의 간격유지수단을 배치하는 기판구성 등이 있다.
화소 바깥에 배치하는 경우에는 후술하는 차광층이나 고분자영역을 덮도록 형성한다. 한편, 이런 수단에서, 기판간격유지부재를 총분히 덮지 않으려면, 패턴의 외측을 간격유지수단으로서의 절연체 또는 중합상 분리를 거쳐 형성하는 고분자영역 등으로 둘러싸 고정하는 것도 가능하다.
한편, 상술한 구성중 화소내부에 스페이서 등의 간격유지부재를 배치한 경우에는, 그 부재의 외측을 간격유지수단으로서의 절연체나 중합상분리를 거쳐 형성된 고분자 등으로 덮는 것도 효과적이다.
한편, 화소내에 배치된 경우에는 스페이서의 외측을 간격유지수단인 절연체나 중합상분리에서 형성되는 고분자 등으로 둘러싸도록 구성한다.
이상과 같은 스페이서 및 절연체의 배치에 의해, 기판의 간격을 일정하게 유지하고, 제 10도(여기서는 화소 바깥의 패턴 형성에 의한 개략도를 도시)에서 예시한 것과 같은 기판간격유지부재(비드스페이서)를 형성하여 본 발명의 목적을 달성할 수도 있다.
[차광층]
차광층으로는, BM은 물론 금속배선 등의 금속박막도 해당한다. 특히, 액티브매트릭스 기판에서는 게이트신호선, 소스신호선, 층간절연막, 보조용량배선 등의 금속배선도 차광층으로 작용한다. 또, 차광층의 재료로는 광선차광능을 갖는 금속박막이나 합금박막이나 흑색안료 등의 유색안료를 포함한 유기막 등이 바람직하다.
이하, 본 발명의 각 실시형태와 비교예에 대해 설명한다.
[실시형태 1]
유리기판(1a,lb ; 두께 1.1mm)상에 ITO(산화인듐 및 산화스즈의 혼합물, 5 0nm)로 된 투명전극(2a,2b)가 형성된 한쌍의 기판(101a,101b)을 이용해, 일방의 기판(1Ola)상 흑색안료가 분산된 네가티브형 흑색레지스트 CFPR-BK51OS(도꾜 오카사 제품)를 스핀코팅법(500rpm, 20sec)으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성 후 제 11도에 도시된 차광부(12)와 투광부(13)를 갖는 포토마스크(14a)를 이용해 소정 강도(200mJ/cm2)로 노광하고, 현상, 린스 및 후소성가공을 거쳐, 제 12(a),(b)도에 도시된 막두께 2.4μm의 흑색수지층으로 되는 제 1 절연층(10a)을 화소 바깥에 패턴형성했다. 그후 이 기판상에 네가티브형 포토레지스트 OMR83(도꾜오카사 제품)중에 평균입경 3.4μm의 플라스틱비드(미크로펄 : 세끼스이파인케미칼사제품) 0.1 wt%를 혼입한 절연재료를 균일분포한 상태에서 스핀코팅법으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성한 뒤, 제 13도와 같은 차광부(12)와 투광부(13)를 갖는 포토마스크(14b)를 이용해 소정의 강도(240mJ/cm2)로 노광, 현상, 린스 및 후소성가공을 거쳐, 제 12(b),(c)도에 도시된 막두께 2.8μm의 주상절연층으로 되는 제 2 절연층(10b)을 화소 바깥에 패턴형성했다. 제 13도에서 파단선 부분은 포토마스크(14a)의 배치관계를 보여준다. 고분자영역(4)은 크로스니콜하에서는 흑색으로 보인다.
또, 타방의 기판(101b)상에는 시일재(스트락트본드 XN-21S, 소성온도 170℃/2h)를 인쇄법으로 패턴형성하고 양 기판을 가압, 소성하여 접합해 두께 5.0μm의 액정셀을 제작했다.
다음, 중합성수지재료로서 퍼플르오르옥틸에틸아크릴레이트 0.15g, 아우릴아크릴레이트 0.26g 및 R-684(일본화약제품) 0.1g, 광중합억제재로서 p-페닐스티렌 0.19g, 액정재료로서 ZLI-4792(머크사 제품 : S-811을 0.3중량% 함유) 4.25g, 광중합개시제 Irgacure651을 0.025g 혼합한 혼합물을 제작하고, 감압하에서 제작한 셀중에 진공주입했다.
그후, 온도를 혼합물의 균일화온도 이상인 110℃로 유지하고 투명전극(3,6)에 실효전압이 2.5V, 60Hz의 전압을 인가하면서 제 1기판(101a)측으로 부터 고압수은램프로 10mW/cm2로 5분간 자외선을 조사하여 수지를 경화시켰다. 또, UV노광의 조사방향은 101a측 및 101b측중 어느것도 좋고 본 실시형태에 의해 특별히 규정하지는 않는다. 그후, 전압을 인가한 상태를 유지하면서 5시간동안 40℃까지 냉각하고, 실온(25℃)까지 냉각하면서 자외선조사를 행하여 수지를 완전히 중합시켰다.
상기 일방의 기판(101a)의 ITO전극(2a)과 패턴 형성된 절연체 표면 자유에너지를 하기 표1에 표시하였고, 혼합물중의 액정재료와 중합성수지재료의 표면자유에너지를 하기 표2에 표시하였다.
[표 1] 기판 표면의 표면 자유에너지
[표 2] 액정재료와 중합성 수지재료의 표면 자유에너지
이 표2와 상기 표1로부터 중합성수지재료가 절연체상에서 우선적으로 분리되어 화소 바깥에 고분자영역이 형성되는 것이 이해된다.
이 상태의 셀을 편광현미경으로 관찰한 것을 제 12(c)도에 나타냈고, 고분자영역(4)으로 둘러싸인 액정영역(3)이 1화소마다 모노도메인 상태로, 또 화소내에서 스페이서에 의해 배향 흐트러짐이 없이 비교적 균일한 축대칭상태로 배향되었다. 또, 편광축이 서로 직행하는 2개의 편광판을 고정하고, 제작된 셀을 회전시켰을 때, 액정영역의 소광모양의 위치가 일정하여 주변의 고분자벽(4)만이 회전되는 것을 관찰했다. 이로부터, 대부분의 액정영역에 균일한 축대칭형의 배향이 얻어진다는 것이 분명했다.
그후, 제작된 셀의 양면에 편광축을 서로 직교시켜 2매의 편광판을 접합시켜 액정소자를 제작했다.
제작된 액정소자에 전압을 인가하여 편광현미경으로 관찰했더니, 전압인가시에도 디스클리네이션라인이 발생하지 않고, 전체가 흑색으로 확인되었다.
제작된 액정소자의 전기광학특성과 거칠기의 평가에 대해 표3과 제14도에 나타내었다. 또, 전기광학특성은 편광축과 서로 평행한 2매의 편광판을 블랭크(투과율 100%)로 표시하였다. 또, 표3에서 중간조에서의 반전현상은 ○; 반전현상이 일어나지 않은 상태 X; 용이하게 반전현상이 관찰되는 상태 △; 어렵게 반전현상이 관찰되는 상태로 표시했다.
[표 3] 액정 디바이스의 표시특성
제 14a 내지 14f도에서, 본 실시형태1의 액정소자는 후술하는 비교예1의 TN셀에서 보이는 것과같은 반전현상이 생기지 않았고, 전압포화시의 광시각방향으로의 투과율의 증가도 생기지 않았다. 역시, 표 3에서 알 수 있듯이, 본 실시형태 1의 액정소자는 중간조에서 거칠기가 관찰되지 않았다.
또, 화소 바깥에 절연체(10a,10b)가 배치되어 있어 스페이서가 화소내에 존재하지 않아도 기판간격을 균일하게 유지할 수 있었다. 더욱이, 고분자영역(4)이 화소 바깥에 형성되어 절연체(10a,10b)에 융합하는 상태로 배치되어 있고, 절연체(10a)에 스페이서가 포함되어 있어서, 내충격성과 강도가 우수한 액정소자를 얻었다.
[실시형태 2]
본 실시형태에서는 액정배향막을 논러빙프로세스로 형성하여 액정층내의 액정분자의 배향을 제어했다.
실시형태 1과 동일한 ITO 전극이 형성된 일방의 기판상에 직쇄상 결정성 고분자인 나일론(6,6)을 1wt% 함유한 m-크레졸용액을 스핀코팅법으로 도포하여 140℃에서 2시간 유지한 뒤, 질소분위기에서 냉각속도 6℃/min로 실온까지 냉각하고, 구정직경 30μm의 액정배향막을 논러빙프로세스로 제작했다.
다음, 이 기판상에 흑색안료가 분산된 네가티브형 흑색레지스트 CFPR-505S(도꾜 오카사 제품)를 스핀코팅법(500rpm, 20sec)으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성한 뒤, 화소영역을 차광부로 하고, 화소 이외의 영역을 투광부로 한 포토마스크를 이용해 실시형태 1과 동일한 공정을 거쳐 막두께 2.4μm의 흑색수지층으로 된 제 1 절연층을 화소 바깥에 패턴형성했다. 그후 이 기판상에 네가티브형 투명내열레지스트 V-259PA(신일철화학 제품)중에 평균입경 3.2μm의 플라스틱비드 0.1wt%를 혼입한 절연재료를 균일분포한 상태에서 스핀코팅법으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성한 뒤, 상기 포토마스크의 투광부내, 각 코너만을 투광부로 한 포토마스크를 이용해 소정의 노광, 현상, 린스 및 후소성가공을 거쳐, 제 2 절연층을 화소 바깥에 형성했다.
또, 타방의 기판상에는 시일재를 인쇄법으로 패턴형성하고 양 기판을 접합해 두께 5.2μm의 액정셀을 제작했다.
제작된 액정셀에 액정재료 ZLI-4792(머크사 제품: S-811을 0.3중량% 함유)을 진공주입법으로 주입했다.
제작된 액정셀의 전기광학특성을 직교니콜하에서 관찰했더니 화소 내에 스페이서가 없기 때문에 스페이서에 의한 광차단이나 액정분자배향의 흐트러짐이 생기지 않았고, 시각이 ±40도 범위내에서도 흑백반전이 생기지 않는 광시각액정패널을 얻을 수 있었다. 또, 이 실시태양의 액정소자는 제 1 절연층과 제 2 절연층이 배치되어 있어 스페이서가 화소내에 존재하지 않아도 기판간격을 균일하게 유지할 수 있었다.
[비교예 1]
실시형태 1과 동일한 ITO 전극이 형성된 한쌍의 기판에 배향막으로서 AL4552(일본합성고무사 제품)를 성막한 뒤, 나일론포를 이용해 러빙처리를 행했다. 양 기판에 평균입경 5μm의 플라스틱비드를 균일하게 산포시키고, 대향기판상에 시일재(스트락트본드 XN-21A, 소성 온도 170℃/2h)를 인쇄법으로 패턴 형성하며, 배향막이 서로 직쇄하도록 양 기판을 접합해 두께 5.0μm의 액정셀을 제작했다.
제작된 액정셀에 실시형태 2에서 사용한 액정재료 ZLI-4792(머크사제품: S-811을 0.3중량% 함유)을 주입하고, 셀 양면에 편광축을 서로 직교시킨 2매의 편광판을 접합해 종래의 TN형 액정표시소자를 제작했다.
제작된 액정셀의 전기광학특성 및 거칠기 평가에 대해서는 상기 표 3과 제 15도에 도시되었다. 제 15도에 도시된 바와같이, 비교예 1의 소자는 중간조에 있는 반전현상이 생겼으며, 전압포화시의 광시각방향으로의 투과율 증가가 생겼다. 역시, 표 3과 같이, 중간조에서 거칠기가 관찰되었다.
[비교예 2]
실시형태 1과 동일한 일방의 기판의 화소 바깥의 전체 영역에 네가티브형 포토레지스트 OMR83(도꾜 오카사 제품)을 패턴형성한 뒤, 시일재(스트락트본드 XN-21A, 소성온도 150℃/2h)를 인쇄법으로 패턴 형성했다.
타방의 기판에는 평균입경 5.3μm의 플라스틱비드를 균일하게 산포시키고 양 기판을 접합해 두께 5.0μm의 액정셀을 제작했다.
제작된 액정셀에 실시형태 1과 동일한 액정재료와 중합성수지재료를 포함한 혼합물을 주입하여 실시형태 1과 동일하게 액정소자를 제작했다.
제작된 액정소자를 편광현미경으로 관찰했더니, 제16도와 같이, 축대칭형태로 배향된 액정영역(3)의 일부분에 화소내에 존재하는 스페이서(7)에 의한 배향 흐트러짐이 생겼다. 이 배향 흐트러짐이 디스클리네이션 라인을 유발시켰다.
제작된 액정셀의 전기광학특성 및 거칠기의 평가에 대해서는 상기표 3에 표시하였다. 표 3에서 알 수 있듯이, 비교예 2의 소자는 디스클리네이션 라인의 발생이 많았다.
[실시형태 3]
본 실시예에서는 1층의 절연체를 이용해 완전히 비드리스 액정소자를 제작했다.
실시형태 1과 동일한 일방의 기판상에 감광성 폴리이미드(UR-3140; 도시바사제품)를 스핀코팅법(3000rpm, 20sec)으로 균일하게 도포했다. 이것을 성막한 뒤(두께 9.1μm), 제 13도와 같은 포토마스크(14b)를 이용해 소정의 강도(150mJ/cm2)로 노광한 뒤, 현상, 린스, 및 후소성가공을 거쳐 최종 두께 5.3μm의 절연체를 화소 바깥에 패턴형성했다.
또, 타방의 기판상에 시일재(스트락트본드 XN-21A, 소성온도 170℃/2h)를 인쇄법으로 패턴 형성하고, 상기 화소 바깥에 배치된 절연체만을 스페이서로 하여 양 기판을 접합해 두께 5.1μm의 액정셀을 제작했다.
제작된 액정셀에 실시형태 1과 동일한 액정재료와 중합성수지재료를 포함한 혼합물을 주입해 실시형태 1과 동일하게 중합, 상분리를 행하여 액정소자를 제작했다.
제작된 액정셀을 편광현미경으로 관찰했더니, 실시형태 1과 동일하게 액정영역이 축대칭 형태로 배향되어 있고, 화소 바깥에 패턴형성된 절연체를 덮게 중합상분리과정에 의해 생성된 고분자영역이 형성되어 있었다. 따라서, 이 절연체에 의해 기판간격을 균일하게 제어함과 동시에 내충격성을 향상시킬 수 있었다.
[실시형태 4]
본 실시형태에서는 열에 의한 상분리와 광중합에 의한 상분리를 조합해 액정소자를 제작했다.
실시형태 1과 동일한 일방의 기판상에 카본블랙이 분산된 내열네가티브형 흑색레지스트 V-259-BK(신일철화학 제품)을 스핀코팅법(500rpm, 20sec)으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성한 뒤, 제 11도와 같은 포토마스크(14a)를 이용해 소정의 강도(300mJ/cm2)로 노광한 뒤, 현상, 린스 및 후소성공정을 거쳐 두께 2.1μm의 흑색수지층으로 된 제 1 절연층을 화소 바깥에 패턴형성했다. 그후 이 기판상에 네가티브형 포토레지스트 OMR83(도꾜 오카사 제품)중에 평균입경 8.4μm의 플라스틱 비드 0.1 wt%를 혼입한 절연재료를 균일분포한 상태에서 스핀코팅법으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성한 뒤, 제 13도와 같은 포토마스크(14b)를 이용해 소정의 강도(240mJ/cm2)로 노광, 현상, 린스 및 후소성 가공을 거쳐, 막두께 2.8μm의 주상절연층으로 되는 제 2 절연층을 화소 바깥에 패턴형성했다.
또, 타방의 기판상에는 시일재(스트락트본드 XN-21S, 소성온도 170℃/2h)를 인쇄법으로 패턴 형성하고 양 기판을 접합해 두께 5.0μm의 액정셀을 제작했다.
다음, 혼합물의 균일 등방상 상태로 있는 110℃에서 액정상-등방성상 혼재상태로 있는 55℃까지의 온도범위를 5∼10 사이클 인쇄한 뒤, 53℃에서 액정재료와 중합성수지재료를 열적으로 상분리했다. 그후, 온도를 일정하게 유지하면서 투명전극 사이에 실효전압 2.5V, 60Hz의 전압을 인가하면서 고압수은램프로 10mW/cm2로 5분간 자외선을 조사하여 수지를 경화시켰다. 그뒤 전압을 인가한 상태로 실온(25℃)까지 냉각시킨 뒤, 자외선조사를 하여 수지를 완전히 중합시켰다.
이 상태의 셀을 편광현미경으로 관찰했더니, 고분자영역으로 둘러싸인 액정영역이 1 화소마다 모노도메인 상태로 화소내에서 스페이서에 의한 배향산란이 보이지 않아, 비교적 균일한 축대칭 상태로 배향되어 있었다.
그후, 실시형태 1과 동일하게 셀의 양면에 2매의 편광판을 접합하여 액정소자를 제작했다.
제작된 액정소자에 전압을 인가하면서 편광현미경으로 관찰했더니, 전압인가시에도 디스클리네이션 라인이 발생하지 않았고, 전체가 흑색임이 확인되었다.
제작된 액정소자의 전기광학특성과 거칠기의 평가에 대해 상기 표 3에 나타내었다. 표 3에서 보듯이, 실시형태 4의 액정소자는 비교예 1의 TN셀에서 보이는 것과같은 반전현상이 생기지 않았고, 전압포화시의 광시각방향으로의 투과율의 증가도 생기지 않았다. 따라서, 중간조에서도 거칠기가 관찰되지 않았다.
또, 절연체가 배치되어 있어 스페이서가 화소내에 존재하지 않아도 기판간격을 균일하게 유지할 수 있으므로, 고분자영역이 화소 바깥에 형성되어 절연체에 융합하는 상태로 배치되어 있고, 또, 절연체에 스페이서가 포함되어 있어서 내충격성에서 우수한 액정소자가 얻어졌다.
[실시형태 5]
이 실시형태에서는 비감광성수지층으로 된 절연체를 패턴형성했다.
실시형태 1과 동일한 일방의 기판상에 감광성 폴리이미드(SP-910; 도시바사 제품)를 스핀코팅법(3000rpm,20sec)으로 균일하게 도포했다. 이것을 성막한 뒤 포지티브형 포토레지스트 OFRP800(도꾜 오카사 제품)을 도포, 성막한 뒤, 제 13도와 같은 포토마스크(14b)를 이용해 소정 강도(240mJ/cm2)로 노광하고, 현상, 린스처리한 뒤, 에칭, 레지스트 박리 및 큐어공정을 거쳐 화소 바깥에 두께 5.1μm의 비감광성수지층으로 된 절연체를 패턴형성했다.
또, 타방의 기판상에는 시일재(스트락트본드 XN-21S, 소성온도170℃/2h)를 인쇄법으로 패턴 형성하고 양 기판을 접합해 두께 4.9μm의 액정셀을 제작했다.
제작된 액정셀 중에 실시형태 1과 동일한 액정재료-중합제 수지재료의 혼합물을 주입하고 실시형태 1과 동일하게 중합, 상분리를 행하여 액정소자를 제작했다.
제작된 액정셀을 편광현미경으로 관찰했더니, 고분자영역으로 둘러싸인 액정영역이 축대칭 형태로 배향되어 있고, 화소내에서 스페이서에 의한 배향 흐트러짐이 없었다. 또, 고분자영역이 화소 바깥에 형성되어 절연체에 융합하는 상태로 배치되어 있어서, 내충격성이 우수한 액정소자를 얻을 수 있었다.
[실시형태 6]
본 실시형태에서는 중합성수지재료로서 열경화성수지를 이용했다.
실시형태 1과 동일하게 제작된 액정셀중에 중합성수지재료로서 비스페놀A시크릴시실에테르 0.25g, 이소보로닐아크릴레이트 0.2g 및 퍼플루오로옥틸에틸레이트 0.1g, 액정재료로서 실시형태 1과 동일한 ZLI-4792(머크사 제품: S-811을 0.3중량% 함유), 열중합개시제 t-부틸퍼옥사이드 0.05g을 혼합한 혼합물을 주입했다.
그후, 투명전극에 실효전압 2.5V로 60Hz의 전압을 인가한 상태에서 150℃로 2시간 가열하여 계중의 중합상분리의 진행을 촉진시키면서, 150℃에서 30℃까지 12시간동안 냉각하여 액정영역의 배향상태를 제어, 정착시켰다.
제작된 셀을 편광현미경으로 관찰했더니, 실시형태 1과 동일한 배향상태가 확인되었고, 또 편광판을 직교니콜했을 때의 전기광학특성치도 양호했다. 따라서, 고분자영역이 화소 바깥에 형성되어 절연체에 융합하는 상태로 배치되어 있어서, 내충격성이 우수한 액정소자가 얻어졌다.
[실시형태 7]
실시형태 1과 동일하게 제작된 액정셀중에 중합성수지재료로서 R-684(일본화약사 제품) 0.1g, 광중합억제제로서 p-페닐스티렌 0.19g, 중합성 액정재료로서 하기 화합물(화 2)을 0.06g, 액정재료로서 ZLI-4792(머크사 제품: S-811을 0.3중량% 함유) 3.74g, 광개시제 Irgacurc651을 0.02g 혼합한 혼합물을 주입하고 실시형태 1과 동일하게 중합, 상분리를 행하여 액정소자를 제조했다.
[화합물 1]
제작된 셀을 직교니콜하에서 편광현미경으로 관찰했더니, 실시형태 1과 동일한 축대칭형의 배향상태가 확인되었고, 전압인가시에 있어서도 디스클리네이션라인이 발생하지 않았다. 따라서, 전압인가시의 흑상태에 있어서도 광누설이 적고, 시각특성이 양호했다. 또, 고분자영역이 화소 바깥에 형성되어 절연체에 융합하는 상태로 배치되어 있어서, 내충격성이 우수한 액정소자가 얻어졌다.
[실시형태 8]
본 실시형태에서는 인쇄법으로 절연성재료를 패턴 형성하여 액정소자를 제작했다.
실시형태 1과 동일한 일방의 기판상에 카본블랙이 분산된 내열네가티브형 흑색레지스트 V-259-BK(신일철화학 제품)을 스핀코팅법(1000rpm, 20sec)으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성한 뒤, 제 11도와 같은 포토마스크(14a)를 이용해 소정의 강도(300mJ/cm2)로 노광한 뒤, 현상, 린스 및 후소성공정을 거쳐 두께 1.2μm의 흑색수지층으로 된 제 1 절연층을 화소 바깥에 패턴형성했다. 그후 흑색 잉크 중에 평균입경 4.0μm의 플라스틱비드 1.2 wt%를 혼입한 절연재료를 제 17도의 스크린판(15)을 이용해 실선의 구형부분(15a)에 패턴화하고, 인쇄법에 의해 기판상에 정착시켰다. 이것을 150℃에서 2시간 소성하여, 스크린판(15)의 구형이 배치된 패턴으로 제 2 절연층을 화소 바깥에 형성했다.
또, 타방의 기판상에는 시일재(스트락트본드 XN-21S, 소성온도 170℃/2h)를 인쇄법으로 패턴 형성하고 양 기판을 접합해 두께 5.0μm의 액정셀을 제작했다.
제작된 액정셀중에 실시형태 1과 동일한 액정재료-중합성 수지재료의 혼합물을 주입하고, 실시형태 1과 동일하게 중합, 상분리하여 액정소자를 제작했다.
제작된 셀을 편광현미경으로 관찰했더니, 실시형태 1과 동일하게 균일한 축대칭형 배향이 얻어졌고, 중합상분리과정에서 생성된 고분자 영역이 화소 바깥에만 형성되어 절연체와 융합된 것이 확인되었다. 인쇄법으로 절연체가 형성된 본 실시형태의 액정소자는 절연체의 패턴피치의 정도가 감광성수지를 이용한 경우보다 약간 나쁘고, 간편한 프로세스에 의해 대형 기판의 패턴 형성에도 용이하게 적용될 수 있다.
[실시형태 9]
본 실시형태의 액정소자는 유리 등으로 된 일방의 기판상에 ITO 등으로 된 화소전극패턴을 형성하고, 각 화소를 둘러싸도록 스페이서를 함유한 고분자필름으로 된 절연체를 형성한 구성으로 한다. 액정층 또는 고분자영역으로 둘러싼 액정영역으로 된 표시매체를 협지한다(제 12도 참조).
이런 액정소자에 있어서는 전장이나 자장 등의 외장을 인가하면서 등방성상 상태로 부터 액정상태로 냉각하고, 액정영역내의 배향제어에 의해 액정층내에서 액정분자를 방사상, 동심원형, 와권형 등의 축대칭형이나 2방향 이상의 랜덤형으로 배향시킬 수 있다.
상기 액정소자는 상기 고분자필름을 화소전극이 배치되어 있는 기판상에 열압착한 뒤, 화소 바깥에 배치되어 있는 신호선상에 패턴 형성하기 위해 자외선을 마스크노광하고 현상처리를 행한다. 화소 바깥에 비치된 상기 고분자필름에 의해 고분자로 둘러싸인 액정영역내의 액정분자의 배향을 안정화시키면서 기판간격을 균일하게 유지하여 액정영역이나 고분자영역으로 둘러싸여 있는 액정층으로의 스페이서의 혼입을 제어할 수 있다.
이하, 본 실시형태를 구체적으로 설명한다.
본 실시예에서 사용한 드라이필름(180)을 제 18도를 참조해 설명한다. 이 드라이필름(180)은 지지체필름(181), 중간층(182), 포토레지스트층(183) 및 보호필름(184)을 순차적층한 구조의 고분자필름이다. 지지체필름(181)은 폴리에스테르,폴리이미드계의 베이스필름이고, 포토레지스트층(183)을 형성하기 위한 기재로 이용될 수 있다.
중간층(182)은 폴리비닐알콜, 셀룰로스류, 폴리비닐피롤리돈 및 폴리아크릴아미드 등의 친수성고분자로 되고, 접착되는 기판과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
포토레지스트층(183)으로는 통상의 광경화성 조성물을 이용하고, 광중합성 모노머, 바인더 수지, 광중합개시제 및 기타 조제, 또는 카본산 함유 열가소성 수지 등을 포함한다.
보호필름(184)은 포토레지스트필름(183)을 롤 형태로 이용할 경우에 점착성을 갖는 포토레지스트층(183)이 지지체필름(181)에 전착되는 것을 방지할 목적으로 포토레지스트층(183)에 적층된다.
상기 드라이필름(180)은 필요에 따라 박막화하도록 가열된 후에 연신처리를 행할 수도 있다.
다음, 본 실시형태의 액정소자의 구조내용에 대해 설명한다.
1.1mm 두께의 초자기판(1a)상에 두께 50nm의 ITO(산화인듐 및 산화스즈의 혼합물)를 투명전극(2a)으로 갖는 기판을 사용했다(제 19도).
기판(1a)상에 평균입경 4.5μm의 플라스틱비드를 혼입시켜 제작된 드라이필름(180)을 80℃로 가열하고, 4kg/cm2의 압력을 가하여 1.5m/min의 속도로 열압착했다.
또, 드라이필름(180)에 포토마스크를 통해 광조사강도분포를 발생시키고, 자외선을 조사한 뒤, 현상처리한다. 이것에 의해, 포토마스크 패턴에 따라 화소전극을 둘러싸도록, 제 19도와 같은 막압 3.0μm의 주형의 고분자필름(180)으로 된 절연체를 형성한 구조의 기판(190a)이 만들어졌다. 자외선노광량은 80∼160 mJ/cm2가 좋다. 또,1% 탄산나트륨 수용액으로 현상을 행했다.
또, 타방의 기판상에는 시일재(스트락트본드 XN-21S, 소성온도 170℃/2h)를 인쇄법으로 패턴 형성하고 양 기판을 접합해 두께 4.5μm의 액정셀을 제작했다.
다음, 제작된 액정셀중에 이하의 혼합물을 감압하에서 진공주입했다. 이 혼합물은, 중합성수지재료로 퍼플르오르옥틸에틸아크릴레이트 0.1g, 아우릴아크릴레이트 0.26g 및 R-684(일본화약제품) 0.1g, 광중합억제재로서 p-페닐스티렌 0.19g, 액정재료로서 ZLI-4792(머크사 제품: S-811을 0.3중량% 함유) 4.25g, 광중합개시제 Irgacure651을 0.025g을 혼합했다.
그후, 온도를 혼합물의 균일화온도 이상인 110℃로 유지하고 투명전극 사이에 실효전압이 2.5V,60Hz의 전압을 인가하면서 제 1 기판(190)으로부터 고압수은램프로 10mW/cm2로 5분간 자외선을 조사하여 수지를 경화시켰다.
그후, 전압을 인가한 상태를 유지하면서 5시간동안 40℃까지 냉각하고, 실온(25℃)까지 냉각하면서 자외선조사를 행하여 수지를 완전히 중합시켰다(제 12b도 참조).
제작된 액정셀의 전기광학특성을 직교니콜하에서 관찰했더니, 거의 모든 화소에 있어서 1 화소, 특히 제 12(c)도와 같이 모노도메인 상태에서 액정분자가 화소중앙을 중심으로 축대칭 형태로 배향되었다. 또, 화소내에 스페이서가 존재하지 않기 때문에 광차단이나 액정분자의 배향 흐트러짐이 없었다.
전기광학특성 및 거칠기의 평가에 대해서는 표 4에 표시하였다.
[표 4]
표 4중, 중간조에서의 반전현상의 항목에서, ○ ; 반전현상이 일어나지 않은 상태 X ; 용이하게 반전현상이 관찰되는 상태 △ ; 어렵게 반전현상이 관찰되는 상태로 표시했다.
표 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 셀은 TN셀에서 보이는 것과 같은 ±40도 반전현상이 보이지 않으며, 전압인가시의 광시각방향으로의 투과율 증가도 보이지 않았다. 또, 본 측정에서는 편광축을 서로 평행하게 한 2매의 편광판을 블랭크(투과율 100%)로 하여 측정했다. 따라서, 중간조에 있어서도 거칠기가 거의 관찰되지 않았다.
또, 매트릭스 형태로 패턴 형성된 고분자필름(180)상에 배향막(203a; AL4552 일본합성고무사 제품)를 도포하고, 50nm 적층시키면, 제 20도와 같이, 주발 모양의 오목면 구조체(205)가 형성되었다. 이 기판(201a)과 배향막(203b)을 갖는 타방의 기판(201b)을 상기와 같이 접합하고 액정재료를 주입했다. 각각의 화소에서 액정분자의 배향축이 보다 안정화되고, 각 화소내의 배향축의 위치가 정해져, 시각을 변화시킬 때 보이는 거칠기를 저감하는 효과를 보았다.
본 실시형태에서는 플라스틱비드(7)를 함유한 드라이필름(180)을 이용했지만, 드라이필름이 플라스틱비드를 포함하지 않아도으로 기능함은 말할 나위도 없다.
[실시형태 10]
본 실시형태는 고분자필름에 네가티브형 감광성필름을 사용한 경우이다.
네가티브형 감광성필름은 적어도 광경화형 폴리머와 광경화형 모노머와 광중합개시제를 포함한 혼합물로 이루어진다.
광경화형 폴리머로는 완전 경화 폴리비닐알코올이나 부분경화 폴리비닐알코올 등의 수산기 등의 반응성잔기를 갖는 폴리머에 광중합성 모노머를 도입한, 감광성을 갖는 재료가 있다. 반응성잔기를 갖는 폴리머에 (메타)아크릴산을 반응시켜 광경화성을 갖게했다. 필요하다면, 디소시아네트기 등의 2관능성을 갖는 화합물을 가교제로 이용해도 좋다. 디소시아네트기 등의 2관능성을 갖는 화합물을 이용한 경우에는 (메타)아크릴계 모노머를 반응시킨다.
또, 광중합성 모노머로는, 인보로닐메타아크릴레이트이나 헥사메틸렌지오로지아크릴레이트 등의 (메타)아크릴기 등의 광중합성기를 갖는 화합물이 좋다.
작동방법은 역시 폴리비닐알코올(중량평균분자량 100000)에 대해 등량의 m-키시리렌디소시아네트를 가하고, 이 혼합액을 60∼90℃에서 교반했다. 잔존 인시아네트기가 0.4중량% 잔존하는 시점에서 반응을 그쳤다.
상기와 같이 제작된 반응생성물에 대해, 감광성 모노머의 헥사메틸렌지올아크릴레이트와 광중합개시제 Irgacure651S를 반응생성물에 대해 각각 10중량%, 0.5중량% 가하고, 230℃에서 2시간 교반했다. 그후, 4.5μm의 스페이서를 2중량% 혼입하고, 230℃로 가열했다. 이 혼합액을 사용해, T 다이캐스트 성형법 등으로 원반필름을 제작했다. 역시, 필요하다면, 박막화하기 위해 연신처리를 해도 좋다.
상기 감광성 폴리머에 유리기판 등에 접착하기 위한 접착성이 있는 경우에는, 보호필름이나 종이 등으로-덮고 롤형으로 말도록 한다. 롤형으로 감광성필름을 말면, 기판상에 연속적으로 접착할 수 있고, 편리성이 향상된다.
상기와 같이 제작된 감광성 폴리머필름을 이용해, 액정셀을 다음과 같이 제작했다. 즉, 일방의 기판을 60℃로 예열하고, 보호필름이 접합되어 있는 경우에는 이 보호필름을 벗기면서 기판과 감광성 폴리머필름을 80℃로 가열하고, 4kg/cm2의 가압하에 1.5m/min의 속도로 열압착했다.
다음, 감광성폴리머에 자외선을 조사할 때, 포토마스크를 통해 광조사강도분포를 발생시키고, 자외선을 조사한 뒤 현상처리를 한다. 따라서, 포토마스크 패턴에 따라 화소전극을 둘러싸도록, 제 19도와 같은 막압 3.0μm의 주상 고분자필름(180)으로 된 절연체를 형성한 구성의 기판이 제작되었다. 자외선노광량은 120 mJ/cm2가 좋다. 또,1% 탄산나트륨수용액으로 현상을 행했다. 이후, 실시형태 9와 동일하게 제작된 액정셀의 전기광학적 특성과 거칠기의 평가에 대해 표 4에 나타낸다.
상기 실시형태에서는 네가티브형 감광성필름을 이용했지만, 감광성필름은 광분해성폴리머나 감광제와 바인더-수지를 포함한 조성물로 구성되어 있는 포지티브형도 좋다.
광분해성 폴리머의 예를 들면, 에틸렌/일산화탄소 공중합체(중량평균 분자량 1500000) 또는 염화비닐/일산화탄소 공중합체와 같은 케톤구조를 갖는 폴리머나 폴리부타디엔 등의 불포화결합을 갖는 폴리머의 광분해에 의한 저분자로의 변화를 수반하는 폴리머 조성물을 들 수 있다.
감광제와 바인더-수지를 포함한 조성의 예를 들면, 나프트키논아지트계 화합물이나 오니움염 등의 감광제와, 노볼락수지, 스티렌-말레이미드 공중합체나 폴리메틸메타크릴레이트-메타크릴산계 공중합체 등의 폴리머를 조합하고, 포토마스크를 통해 광조사하면, 광조사부의 폴리머가 용제에 대해 가용되어 패턴 형성을 행할 수 있다.
[실시형태 11]
본 실시형태에서는 제 21도와 같이, 화소내에 규칙적으로 패턴화한 철부(10c)가 형성된 액정소자를 제작했다. 제 21(a)도는 철부(10c)를 갖는 기판(210a)의 평면도,(b)는 (a)의 21B-21B' 단면도이다.
실시형태 1과 동일한 일방의 기판상에 카본블랙이 분산된 내열네가티브형 흑색레지스트 V-259-BK(신일철화학 제품)을 스핀코팅법(1000rpm, 20sec)으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성한 뒤, 화소 바깥의 투광부와 화소중앙부에 형성된 15μm의 섬모양 투광부를 갖는 네가티브패턴 포토마스크를 이용해 소정의 강도(400mJ/cm2)로 노광한 뒤, 현상, 린스 및 후소성공정을 거쳐 화소 바깥에 두께 1.3μm의 흑색수지층으로 된 제 1 절연층(10a)을 패턴형성함과 동시에 화소중앙부에 섬모양 철부(10c)를 형성했다. 그후 이 기판상에 네가티브형 내열포토레지스트 V-259PA(신일철화학 제품)중에 평균입경 4.0μm의 플라스틱비드 0.3 wt%를 혼입한 절연재료를 균일분포한 상태에서 스핀코팅법으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성한 뒤, 제 13도와 같은 포토마스크(14b)를 이용해 소정의 강도(300mJ/cm2)로 노광, 현상, 린스 및 후소성가공을 거쳐 제 2 절연층(10b)을 화소 바깥에 패턴형성했다.
또, 타방의 기판상에는 시일재(스트락트본드 XN-21S, 소성온도 170℃/2h)를 인쇄법으로 패턴 형성하고 양 기판을 접합해 두께 5.1μm의 액정셀을 제작했다.
제작된 액정셀중에 실시형태 1과 동일한 액정재료-중합성수지재료의 혼합물을 주입하고, 실시형태 1과 동일하게 중합, 상분리하여 액정소자를 제작했다.
이 상태의 셀을 편광현미경으로 관찰했더니, 고분자영역으로 둘러싸인 액정영역이 1 화소마다 모노도메인 상태로, 또 화소중심부에 제작된 섬모양 철부(10c)를 축대칭형 배향의 중심으로 한 균일한 축대칭형 배향이 보였다. 따라서, 화소내에 스페이서에 의한 배향산란이 보이지 않았다.
그후, 제작된 셀의 양면에 편광축을 서로 직교시켜 2매의 편광판을 접합하여 액정소자를 제작했다.
제작된 액정소자에 전압을 인가하면서 편광현미경으로 관찰했더니, 전압인가시에도 디스클리네이션 라인이 발생하지 않았고, 전체가 흑색임이 확인되었다.
제작된 액정소자의 전기광학특성과 거칠기의 평가에 대해서는 상기 표 3에 나타내었다. 표 3에서 보듯이, 실시형태 11의 액정소자는 비교예 1의 TN셀에서 보이는 것과같은 반전현상이 생기지 않았고, 전압포화시의 광시각방향으로의 투과율의 증가도 생기지 않았다. 따라서, 중간조에서도 거칠기가 관찰되지 않았다.
또, 절연체(10a,10b)가 배치되어 있는 스페이서가 화소내에 존재하지 않아도 기판간격을 균일하게 유지할 수 있으므로, 고분자영역이 화소 바깥에 형성되어 절연체(10a,10b)에 융합하는 상태로 배치되고, 절연체(10b)에 스페이서가 포함되어 있으므로 내충격성이 우수한 액정소자를 얻을 수 있다.
[실시형태 12]
본 실시형태에서는, 제 22도와 같이, 일방의 기판(101)상에 TFT소자와 화소전극을 제작해 액티브매트릭스 기판으로 했다. 또, 제 22도에 있어서, 101은 일방의 유리기판, 101a는 액티브매트릭스 기판, 102는 반도체층, 103은 게이트절연막, 104는 게이트전극, 105는 콘덕트층, 106은 층간절연막, 107은 화소전극, 108은 소스전극, 109는 드레인전극, 110은 BM층, 111은 대향기판, 112는 컬러필터, 113은 대향전극, 114는 대향측 유리기판, 115는 화소 바깥에 배치된 절연체, 116은 비드 스페이서, 117은 액정영역, 118은 고분자영역, 202는 게이트신호선, 203은 소스신호선, 205는 TFT이다.
제 22도에 도시된 바와같이, 투명유리기판(101)상에 TFT소자(205)와 화소전극(107)이 매트릭스 형태로 배치된 액티브매트릭스 기판(101a)상에 내열네가티브형 흑색레지스트 V-259-BK(신일철화학 제품)을 스핀코팅법(1000rpm,20sec)으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성한 뒤, 게이트신호선(202)과 소스신호선(203) 등의 화소 바깥에 형성된 금속배선상을 투광부(13), 화소부를 차광부(12)로 하여 BM층(110)을 형성하게 설계한 제 23도에 도시된 네가티브패턴 포토마스크(14c)를 이용해 소정의 강도(400mJ/cm2)로 노광한 뒤, 현상, 린스 및 후소성공정을 거쳐 제 1절연층을 패턴형성하여 차광층인 BM층(110)으로 했다. 이 제 1 절연층은 비접촉형 표면형상 분석장치로 분석하니 두께 1.0㎛이었다. 그후 이 기판상에 네가티브형 내열포토레지스트 V-259PA(신일철화학 제품)중에 평균입경 3.5μm의 플라스틱비드 1.2 wt%를 혼입한 절연재료를 균일분포한 상태에서 스핀코팅법으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성한 뒤, 상기 차광막층상의 게이트신호선(202)과 소스신호선(203)상의 소정 위치에 주상절연체(115)를 패턴형성하도록 투광부(13)와 차광부(12)가 설계된 제 24도에 도시된 네가티브패턴 포토마스크(14d)를 이용해 소정의 강도(400mJ/cm2)로 노광, 현상, 린스 및 후소성가공을 거쳐 주상의 제 2 절연층(115)을 화소 바깥에 형성했다. 제 24도에서 파단부는 포토마스크(14c)의 배치관계를 나타낸 것이다.
다음, 전기절연성 표면을 갖는 대향유리기판(111)상에 인쇄법, 전착법 또는 스핀코팅에 의해 안료분산형컬러필터(112)를 형성하고, 소정 형상으로 패턴 형성한다. 이 컬러필터(112)상에 ITO로 된 투명전극막을 예컨대 스핀코팅법으로 50∼100nm 퇴적시켜 대향전극(113)을 제작해 대향층 기판(114)으로 했다.
그후, 대향측 기판(114)상에 시일재(스트락트본드 XN-21S, 소성 온도 170℃/2h)를 인쇄법으로 패턴 형성하고, 액티브매트릭스 기판(101a)을 압압 접합하여 두께 5.0μm의 액티브매트릭스 액정셀을 제작했다.
제작된 액티브매트릭스 액정셀중에 실시형태 1과 동일한 액정재료-중합성수지재료의 혼합물을 감압하에 진공주입했다. 그후, 액정셀 온도를 100℃로 유지하고 셀 양측의 전극에 TFT를 통해 ±5V, 60Hz의 구형파를 인가하면서 고압수은램프로 표면조도 7mW/cm2(365nm)의 자외선을 10분간 조사하여, 광중합상분리를 행함으로써 액정영역과 고분자영역에 규칙적으로 형성된 액정셀을 제작했다.
이 액정셀을 편광현미경으로 관찰했더니, 제 25도와 같이, 액정영역(3)이 화소의 위치 및 형상으로 제어되어 형성되고, 화소내로의 스페이서의 혼입에 의한 액정영역의 배향산란이 보이지 않았다. 본 실시형태 12에서 제작된 TFT 기판에 의하면, BM층(110)은 물론 게이트신호선(202)과 소스신호선(203) 등의 화소전극 바깥에 형성된 금속배선막도 차광효과를 갖고 차광층으로 작용한다는 것이 확인되었다. 또, 제 25도에서 R은 적색 화소, G는 녹색 화소, B는 청색 화소이다.
그후, 제작된 셀의 양면에 편광축을 서로 직교시켜 2매의 편광판을 접합하여 액정소자를 제작했다.
제작된 액정소자에서는, 종래의 TN 모드의 액정소자에서 보이는 반전현상도 보이지 않았고, 양호한 표시가 얻어졌다. 또, 눈으로 관찰해도 투과율의 얼룩이 관찰되지 않았고, 액정셀에서 10cm 떨어져 관찰해도 거칠기가 보이지 않았다.
또, 절연체(110, 115)가 배치되어 있는 스페이서가 화소내에 존재하지 않아도 기판간격을 균일하게 유지할 수 있으므로, 고분자영역이 화소 바깥에 형성되어 절연체에 융합하는 상태로 배치되어 있으므로 내충격성이 우수한 액정소자를 얻을 수 있다.
[실시형태 13]
본 실시형태에서는 액정재료와 중합성수지재료의 표면자유에너지가 역전되어, 중합성수지재료의 표면자유에너지가 액정재료의 표면자유에너지보다 큰 재료를 사용했다.
실시형태 1과 동일한 일방의 기판상에 감광성 폴리이미드(UR-3140;도시바사 제품)를 스핀코팅법(3000rpm, 20sec)으로 균일하게 도포했다. 이것을 성막한 뒤(두께 9.1μm), 제 13도와 같은 포토마스크(14b)를 이용해 소정의 강도(150mJ/cm2)로 노광한 뒤, 현상, 린스, 및 후소성가공을 거쳐 최종 두께 5.3μm의 주상절연체를 화소 바깥에 패턴형성했다. 그후 이 기판상에 네가티브형 포토레지스트 0MR83(도꾜 오카사 제품; 표면장력 약 34mN/m)을 스핀코팅법으로 균일하게 도포했다. 이것을 소성한 뒤, 제 11도와 같은 포토마스크(14a)의 투광부(13)와 차광부(12)가 역패턴 형성되고, 화소영역이 투광부, 화소영역 바깥이 차광부인 포토마스크(도시안됨)를 이용해 소정 강도로 노광, 현상, 린스 및 후소성가공을 거쳐, 절연체를 화소내에 패턴형성했다.
또, 타방의 기판상에 시일재(스트락트본드 XN-21A, 소성온도 170℃/2h)를 인쇄법으로 패턴 형성하고, 상기 화소 바깥에 배치된 절연체만을 스페이서로 하여 양 기판을 접합해 두께 5.1μm의 액정셀을 제작했다.
제작된 액정셀에 중합성수지재료로서 R-684(일본화약제품) 0.4g과 p-t-부트키시스티렌 0.2g, 액정재료로서 ZLI-4792(머크사 제품:S-811을 0.3중량% 함유) 4.4g, 광중합개시제 Irgacure651을 0.025g 혼합한 혼합물을 주입하고, 실시형태 1과 동일하게 중합, 상분리하여 액정셀을 제작했다. 이 중합성수지재료의 표면자유에너지는 39.5mN/m이고, 액정재료의 표면자유에너지 32.2mN/m보다 커서, 실시형태 1과 반대였다. 따라서, 액정재료는 화소내의 저표면에너지를 갖는 절연체 부근에 응집된다.
제작된 액정셀을 편광현미경으로 관찰했더니, 화소 바깥의 ITO 전극상에 고분자영역이 형성되고, 화소내의 레지스트로 된 절연체상에 액정영역이 형성되었으며, 액정영역내에서 액정분자가 축대칭 형태로 배향되어 있다. 또, 고분자영역이 화소 바깥의 절연체와 융합한 상태로 형성되어 있었다. 이와같이 절연체를 형성하여 기판상의 표면자유에너지를 조정함으로써, 액정재료와 고분자재료의 상분리를 제어해 액정영역과 고분자영역을 선택적으로 배치할 수 있다.
[실시형태 14]
본 실시형태에서는 제 26도와 같이, 화소내에 규칙적으로 패턴화한 철부(10c)가 형성된 액정소자를 제작했다. 제 26(a)도는 철부(10c)를 갖는 기판(260a)의 평면도, (b)는 (a)의 26B-26B' 단면도이다.
실시형태 1과 동일한 일방의 기판상에 네가티브형 포토레지스트OMR83(도꾜 오카사 제품)중에 직경 5.6μm의 스페이서(플라스틱비드)를 0.05 wt% 혼입시킨 것을 이용해, 제 26도와 같이 화소 바깥의 절연체(10) 및 화소중앙부의 섬모양 철부(10c)를 페턴형성했다. 역시, 절연체(10)와 철부(10c)의 하부에는 Mo 박막으로 된 차광층(도시안됨)을 배치했다.
또, 타방의 기판상에는 배향막 AL4552(일본합성검 제품)를 도포하고, 러빙처리를 행했다. 양 기판을 입경 5.3μm의 스페이서(유리비드)를 2wt% 혼입한 시일재로 접합하여 액정셀을 제작했다.
다음, 중합성수지재료로서 R-684(일본화약제품) 0.1g, 광중합억제제 p-페닐스티렌 0.06g, 액정재료로서 ZLI-4792(머크사 제품:S-811을 0.3중량% 함유) 3.74g, 광중합개시제 Irgacure651을 0.02g 혼합한 혼합물을 제작된 셀중에 주입하고, 실시형태 1과 동일하게 중합, 상분리를 행했다.
이 상태의 셀을 편광현미경으로 관찰했더니, 제 27도와 같이, 고분자영역으로 둘러싸인 액정영역(3)이 1화소마다 모노도메인 상태로, 또 화소중심부에 제작된 섬모양 철부(10c)를 축대칭형 배향의 중심으로한 균일한 축대칭 배향이 보였다. 따라서, 화소내에 스페이서에 의한 배향산란이 보이지 않았다. 또, 편광축이 서로 직행하는 2매의 편광판을 고정하고, 제작된 셀을 회전시켰을 때, 액정영역의 소광모양의 위치가 일정하여 주위의 고분자벽(4)만이 회전되는 것이 관찰되었다. 이로부터, 대부분의 액정영역에 균일한 축대칭형의 배향이 얻어진다는 것이 분명했다.
그후, 제작된 셀의 양면에 편광축을 서로 직교시켜 2매의 편광판을 접합해 액정소자를 제작했다.
제작된 액정소자에 전압을 인가하면서 편광현미경으로 관찰했더니, 전압인가시에도 디스클리네이션 라인이 발생하지 않았고, 전체가 흑색임이 확인되었다.
제작된 액정소자의 전기광학특성과 거칠기의 평가에 대해서는 다음 표 5 및 제 28도에 나타내었다.
[표 5]
표 5 및 제 28도에서 보듯이, 실시형태 14의 액정소자는 비교예 1의 TN셀에서 보이는 것과같은 반전현상이 생기지 않았고, 전압포화시의 광시각방향으로의 투과율의 증가도 생기지 않았다. 따라서, 본 실시형태 14의 액정소자는 중간조에서도 거칠기가 관찰되지 않았다.
본 실시형태에서는 제 26도와 같은 절연체(10)를 형성할 때에만 플라스틱 비드 스페이서를 혼입하여 기판간격 유지수단으로 하므로 스페이서가 화소내에 존재하지 않아도 내충격성이 우수한 액정소자를 얻을 수 있다.
[비교예 3]
실시형태 1과 동일한 일방의 기판상에, 스페이서가 포함되지 않은 레지스트를 이용한 외에는 실시형태 14와 동일하게 제 26도와 같은 절연체(10) 및 섬모양 철부(10c)를 패턴형성하고, 셀 간격을 균일하게 하도록 입경 5.35μm의 플라스틱 비드로 된 스페이서를 산포시켰다. 이 기판과 대향기판을 실시형태 14와 동일하게 접합해 셀을 제작했다.
제작된 셀에 실시형태 14와 동일한 액정재료 ZLI-4792(머크사 제품 : S-811을 0.4중량% 함유)를 주입하여 액정셀로 했다.
제작된 셀을 편광현미경으로 관찰했더니, 액정분자가 축대칭 형태로 배향되었지만, 제 60도와 같이, 화소내에 존재하는 스페이서(7)의 영향을 받아 배향의 중심위치가 화소중심보다 큰 영역이 많았다. 또, 눈으로 보아도 거칠기가 현저하였다.
[실시형태 15]
실시형태 1과 유사한 기판들중 하나에, 네가티브형 포토레지스트 OMR83(도꾜 오카사 제품)에 입경 5.75μm의 스페이서(플라스틱 비드)를 0.1wt% 혼입한 것을 이용하여, 제 29a 도 및 29b 도에 도시된 기판(290a)을 얻도록 화소외측의 절연층(20) 및 화소중앙부의 섬모양 철부(20c)를 패턴형성한다. 상기 절연층(20)과 섬모양 철부(20c)는 제 26a도 및 26b 도에 도시된 것보다 폭이 좁게 되어있다. 또한, 절연층(20) 및 섬모양 철부(20c)의 하부에는 Mo박막으로 된 차광층(도시안됨)을 설치한다. 이 상태의 기판(290a)표면을 현미경으로 관찰하면, 절연층(20) 및 섬모양 철부(20c)와 화소(액정영역부분)의 경계면에 스페이서(7)가 존재하고 있는것이 관찰된다. 다음, 상기 절연층(20)과 섬모양 철부(20c)를 덮기위한 스페이서(7)를 혼입하지 않은 레지스트를 이용하여, 제 30a 도 및 30b 도에 도시된 기판(300a)을 얻도록 절연층(10) 및 섬모양 철부(10c)를 패턴형성한다. 이 상태의 기판 표면을 현미경으로 관찰하여, 절연층(10) 및 섬모양 철부(10c)와 화소(액정영역부분) 사이의 경계면에 스페이서가 존재하지 않는 것이 확인된다.
또한, 다른편 기판상에는 배향막 AL4552(일본 합성고무사 제품)를 도포하고, 러빙처리는 행하지 않는다. 양기판을 입경 5.3μm의 스페이서(유리비드)를 2wt% 혼입한 시일재에 의해 서로 접합하여 액정셀을 제조한다.
제조된 셀에 실시형태 14와 유사한 혼합물을 주입하고, 셀의 전극간에 실효전압이 2.5V, 60Hz인 전압을 인가하면서, 혼합물의 균일화 온도로 일단 가열하고 냉각시켜 액정상을 석출한다. 그후, 전압인가를 중지하고, 액정상이 화소의 대응하는 영역에 거의 확산된 때, 셀에 자외선을 조사하여 중합성재료를 경화시킨다.
제조된 액정소자에서는 액정영역내에 액정분자가 축대칭상으로 균일하게 배향되고, 액정영역내에 스페이서가 존재하지 않으므로, 중간조에서도 불균일함이 관찰되지 않는다. 또한, 절연층(20)에 스페이서가 혼합되어 있음으로써, 스페이서가 화소내에 존재하지 않아도 내충격성이 우수한 액정소자로 될 수 있다.
[실시형태 16]
TFT와 화소전극(2a)이 매트릭스상으로 형성된 유리기판(1a)상에 네가티브형 포토레지스트 0MR83(도꾜 오카사 제품)에 입경 5.5μm의 스페이서(7)(플라스틱 비드)를 0.75wt% 혼입한 재료를 이용하고, 제 31(a)도의 마스크를 사용하여, 제 31(b) 도에 도시한 바와같이 화소외측의 절연층(10) 및 화소중앙부의 섬모양 철부(10c)를 패턴형성한다. 제 31(a) 도는 제 31(a) 도의 31B-31B'선에 대응하는 위치에 형성된 절연체를 가진 기판(310a)의 단면도이다. 또한, 절연층(10) 및 섬모양 철부(10c)의 하부에는 Mo박막으로 된 차광층(도시안됨)을 설치한다.
또한, 공통전극이 형성된 상기 다른쪽기판상에는 배향막 AL4552(일본 합성고무사 제품)를 도포하고, 러빙처리는 행하지 않는다. 양기판을 입경 5.3μm의 스페이서(유리비드)를 2wt% 혼입한 시일재에 의해 서로 접합하여 셀갭 5.1μm의 액정셀을 제조한다.
제조된 셀에 실시형태 14와 유사한 혼합물을 주입하여, 120℃까지 승온시키고, 소스전극에 60Hz, ±2.5V의 단형파, 게이트 전극에 10V, 공통전극에 -1.5V의 전압을 인가하면서, 고압수은램프하에서 10mW/cm2(365nm)의 조도로 공통전극이 형성되어 있는 기판을 통해 자외선을 8분간 조사하여, 중합성 재료를 경화시킨다. 그후, 전압을 인가하면서 6시간에 걸쳐 실온(25℃)까지 냉각하여, 액정소자를 제조한다.
제조된 액정소자를 편광현미경으로 관찰하면, 액정영역내에 비드상 스페이서가 존재하지 않으며, 액정분자가 화소중심에 대해 축대칭으로 균일하게 배향되어 있음이 관찰된다. 또한, 전압인가시, 중간조에서 불균일함이 관찰되지 않는다. 또한, 절연층에 스페이서가 혼입되어 있음으로써, 스페이서가 화소내에 존재하지 않아도 내충격성이 우수한 액정소자가 얻어진다. 본 실시형태에서도, Mo박막으로 구성된 BM층과 함께 TFT기판에 형성된 금속배선막도 차광층으로 작용하게 되어, 그 차광층들의 효과때문에 고콘트라스트의 분명한 화상이 얻어진다.
[실시형태 17]
실시형태 1과 유사한 한쌍의 기판들중 하나의 기판상에 비드상 스페이서를 산포시키고, 그위에 네가티브형 포토레지스트 OMR83(도꾜 오카사 제품)을 코팅하여, 화소외의 절연층(20) 및 화소중앙부의 섬모양철부(20c)를 패턴형성하여, 제 29a 도 및 29b 도에 도시한 기판(290a)을 얻는다. 또한, 절연층(20) 및 섬모양 철부(20c)의 하부에는 Mo박막으로 된 차광층(도시안됨)을 설치한다. 다음에, 스페이서를 혼입하지 않은 상기 포토레지스트를 이용하여 제 30 도에 도시한 바와같이 화소외의 절연층(10) 및 화소중앙부의 섬모양 철부(10c)를 패턴형성한다.
또한, 다른편 기판상에는 배향막 AL4552(일본 합성고무사 제품)를 도포하고,러빙처리는 행하지 않는다. 양기판을 입경 5.3μ.m의 스페이서(유리비드)를 2wt% 혼입한 시일재에 의해 서로 접합하여 액정셀을 제조한다.
제조된 셀에 실시형태 14와 유사한 혼합물을 주입하고, 셀의 전극 간에 실효전압이 2.5V, 60Hz인 전압을 인가하면서, 혼합물의 균일화 온도로 일단 가열하고 냉각시켜 액정상을 석출한다. 그후, 전압인가를 중지하여 액정상이 화소의 대응하는 영역에 거의 확산된 때, 자외선을 조사하여 중합성재료를 경화시킨다.
제조된 액정소자를 편광현미경으로 관찰하면, 절연층(20)내에 스페이서(7)가 균일하게 분산되고, 절연층(10)과 화소영역 사이의 계면에서는 스페이서가 석출되지 않는다. 따라서, 액정영역내의 액정분자가 스페이서에 영향받지 않고 축대칭상으로 균일하게 배향되고, 전압인가시에 중간조에서 불균일함이 관찰되지 않는다. 또한, 화소외측에 형성된 절연층(20)에 스페이서가 혼입됨으로써, 스페이서가 화소내에 존재하지 않아도 내충격성이 우수한 액정소자가 얻어진다.
[실시형태 18]
화소의 중앙에 비드를 형성한 구성에 대해 설명한다.
두께 1.1mm의 유리기판상에 ITO로 된 두께 50mm의 투명전극이 형성된 기판부를 사용한다. 제 32 도에 도시된 바와같이, 그 기판부의 제 1 기판부(301)는 마스크(302)를 이용하여 입경 5.0μm의 스페이서용 비드를 5wt% 혼합한 레지스트 재료(OMR 83: 도꾜 오카사 제품)로써 요철부의 섬(303)을 형성한다. 또한, 그 요철부의 섬(303)은 화소중앙부에 섬모양의 레지스트로 형성된 절연체를 제조한다. 이 절연체의 아래에는 Mo박막으로 된 차광층을 설치한다. 또한, 그 기판위에 전술한 바와 유사한 레지스트 재료(스페이서용 비드를 포함하지 않음)로써 제 33 도에 사선으로 도시한 차광부를 가진 마스크(304)를 이용하여 요철부의 섬(303)의 형태로 패터닝을 실시한다. 이에따라, 제 34 도에 도시한 레지스트패턴(305)이 형성되며, 레지스트패턴(305)의 요철부로 된 섬(303)에만 스페이서용 비드(306)가 존재한다. 또한, 다른 편의 제 2 기판상에 배향막(AL4552 : 일본 합성고무사 제품)을 도포하고, 러빙처리는 행하지 않는다. 이와같이 제조된 제 1 기판부(301)와 제 2 기판부를 대향시켜 접합하여 셀을 구성한다. 그 셀중에, R-684(일본 카야쿠사제품) 0.1g, p-페닐스티렌 0.1g, 중합성 재료로서 하기의 식 2의 화합물 0.06g, 액정재료로서 ZLI-4792(머크사 제품 : S-811 0.4 중량%함유) 3.74g 및 광중합개시제 Irgacure 651 0.02g을 혼합한 혼합물을 제조하여, 그 셀에 주입한다.
[화합물 2]
그후, 상기 혼합물이 주입된 액정셀을 온도 110℃로 유지하고, 각 기판부의 투명전극 사이에 실효전압이 2.5V,60Hz인 전압을 인가하여, 고압수은램프하에서 10mW/cm2의 조도로 제 1 기판(301)측을 통해 5분간 자외선을 조사하여 중합성 재료를 경화시킨다. 냉각중에도 상기 전압인가 상태를 유지한다. 그후, 5시간에 걸쳐 40℃까지 냉각시키고, 다시 실온(25℃)으로 냉각시킨다. 다음, 전술한 바와 같은 방식으로 자외선으로써 중합성 재료가 경화된다.
이와같이 제조된 액정소자를 편광현미경으로 관찰하면, 각 화소에서, 액정영역은 제 35 도에 도시된 바와같이, 모노도메인 상태이고, 레지스트패턴(305)의 섬(303)을 둘러싸는 소광부분(307)이 보이며, 액정분자가 섬(303)을 중심으로 축대칭상으로 배향되어 있다. 현미경의 편광자와 검광자가 직교 니콜상태(crossed-Nicols state)로 고정된 조건 하에서, 제조된 셀을 회전시키면, 액정영역(308)의 슈리렌 패턴의 위치는 일정하게 되고, 슈리렌 패턴 주위의 고분자벽(309)만이 회전하는 것이 관찰된다. 이에따라, 대부분의 액정영역(308)에서 액정분자가 축대칭상 배향을 달성할 수 있게된다.
제조된 액정셀의 전후에 서로 직교하는 2매의 편광판을 접합시켜 고분자벽(309)으로 둘러싸인 액정영역(308)을 가진 액정소자를 제조한다.
그 액정소자에 전압을 인가하여, 편광현미경으로 관찰하면, 디스클리네이션라인이 발생하지 않고 전체가 검게 된 것이 관찰된다. 이 액정소자의 전기광학특성에 대해서는 제 36a 도 내지 36b 도에 도시한다. 본 측정에서는, 편광축이 서로 평행하여 광의 투과율이 100%로 되도록 2매의 편광판이 배치되었다고 가정하여 측정한다. 제 36a 도 내지 36b 도에서 본 실시예의 액정소자는, 제 37 도의 종래의 TN셀의 전기광학 특성에서 나타난 바와같은 반전현상이 일어나지 않는다. 또한, 중간조에서도 불균일함이 관찰되지 않는다.
[비교예 4]
상기 실시양태 18과 유사하게 ITO전극이 부착된 한쌍의 기판들중 하나의 기판부에, 제 32 도 및 제 33도에 도시된 마스크(302,304)를 이용하여 스페이서용 비드를 5wt% 함유한 레지스트 재료로써 패터닝을 실시한다. 실시형태 18에서는 레지스트 패턴(305)의 섬(303)에서만 스페이서용 비드가 존재하였지만, 비교예 4에서는 섬(303) 및 섬(303) 주위의 고분자벽 부분에도 스페이서용 비드가 존재한다. 다른쪽의 기판부에는 실시형태 18과 유사하게 배향막을 성막하고, 실시형태 18과 마찬가지 방식으로 양 기판부를 서로 접합한다. 이와같이 제조된 셀에 실시형태 18과 액정재료 ZLI-4792(머크사에서 제조됨, S-811 0.4중량%함유)를 주입하고, 실시형태 18과 동일한 방법에 의해 액정셀을 제조한다. 그 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 제 38 도의 레지스트 패턴(305')에 나타낸 바와같이, 화소와 레지스트 사이의 경계부분의 화소의 단부에 비드(310)가 석출되어 있고, 이 때문에, 그 비드(310)에 의해 액정배향이 영향받아서 액정도메인의 배향축이 화소중심에서 어긋나게 되어 소광부분(307')이 나타나게 되며, 전체적으로 볼때 강한 불균일함이 관찰된다.
본 비교예에서는, 스페이서의 첨가량이, 너무 많기 때문에, 절연체를 이용하여 스페이서를 충분히 피복하지 못하게 되고, 따라서 액정분자의 배향이 방해받기 때문에, 표시품위에 영향을 미치게 된다.
[실시형태 19]
유리기판(1.1mm 두께)상에 ITO로 된 두께 50nm의 투명전극이 형성된 한쌍의 기판을 이용하여, 제 1 기판상에 스핀코팅법으로 평균입경 5.5μm의 플라스틱 비드(미크로펄 : 세끼스이 파인케미칼사 제품)를 2wt%혼합시킨 네가티브형 포토레지스트 OMR83(도꼬 오카사 제품)을 균일하게 도포하여, 소성한다.
그후, 제 39 도에 도시된 포토마스크(14e)를 이용하여 소정강도로 노광, 현상공정등을 행하여 패터닝된 제 1 단계의 레지스트벽을 형성한다. 이때, 제 40 도에 도시된 바와같이 그 레지스트벽의 벽면에서 다수의 비드가 석출되어 있다.
다음, 동종의 레지스트를 기판상에 코팅하여, 제 39 도의 포토마스크(14e)보다 선폭을 20μm(좌우 10μm)크게 한 광 투과부분을 가진 제 41 도에 도시한 포토마스크(14f)를 이용하여 노광을 행하여, 제 1 단계의 레지스트벽 계면에서 석출되는 비드를 완전히 차폐한다. 본 실시형태에 의한 다단계의 패터닝공정을 거쳐 제조된 기판의 평면도로 제 10(a) 도에 나타내며, 스페이서(7)용 비드를 포함하는 절연층(10a, 10b)의 단면도를 제 10(b) 도에 나타낸다. 상기 도시된 상태는 다른 실시형태에서 비드등의 스페이서를 차단하는 경우에도 유사하게 나타난다.
다음에, 다른쪽의 제 2 기판상에 폴리이미드 배향막 AL4552(일본 합성고무사 제품)를 도포하고, 러빙처리는 행하지 않는다.
이어서, 배향막이 형성되어 있는 상기 제 2 기판상에 시일재(스트럭트본드 XN-21S)를 인쇄법으로 패터닝하고, 양자기판을 접합하여 액정셀을 구성한다. 배향막이 형성된 상기 제 2 기판의 제조는 제 1 기판의 제조보다 먼저 하여도 좋다.
다음에, 제조된 액정셀에 R-684(일본 카야쿠사제품) 0.1g, p-페닐스티렌 0.1g, 및 중합성 재료로서 상기 식 1의 화합물 0.06g, 또한 액정재료로서 ZLl-4792(머크사 제품 : S-811을 0.3g중량%함유) 3.74g 및 광중합개시제 Irgacure 651 0.02g을 혼합한 혼합물(실시형태 7과 동일)을 제조하여 상기 셀에 주입한다.
그후, 상기 혼합물이 주입된 액정셀을 110℃의 온도로 유지하고, 투명전극간에 실효전압 2.5V, 60Hz의 전압을 인가하여, 고압수은램프로써 10mW/cm2의 조도로 5분간 자외선을 조사하여, 혼합물을 상분리하여 중합성 재료를 중합시킨다.
그후, 상기 셀을 5시간에 걸쳐 25℃까지 냉각시키고, 그셀에 상기한 방식으로 자외선을 조사하여, 중합성 재료를 완전히 경화시킨다.
이와같이 제조된 셀을 편광현미경으로 관찰하면, 제 27 도에 도시된 바와같이, 매화소마다, 고분자영역(4)으로 둘러싸인 액정영역(3)이 각 화소에 대해 모노도메인상태로 되고, 또한 화소중심에 대해 액정분자가 축대칭상으로 배향되어 있다. 이 배향상태는 대부분의 액정영역에서 달성된다. 그 확인은 다음과 같이 행한다. 현미경의 편광자와 검광자가 직교-니콜 상태로 고정된 조건하에서, 셀을 회전시킨다. 그 결과, 액정영역의 슈리렌 패턴의 위치가 일정하게 되고, 그 패턴 주위의 고분자벽만이 회전하는 것이 관찰된다.
제조된 셀의 전후에 서로 직교하는 2매의 편광판을 접합시켜 액정영역이 고분자벽으로 둘러싸인 액정소자를 제조한다.
그 액정소자에 전압을 인가하여, 편광현미경으로 관찰하면, 디스클리네이션라인이 형성되지 않고 전체가 검게 된 것이 관찰된다. 한편, 전기광학특성은 100% 광투과를 허용하게끔 편광축이 서로 평행하도록 2매의 편광판이 배치된다고 가정하여 측정된다. 실시형태 18에서 얻어진 전압-투과율 특성을 표시하는 제 36a 도 내지 36f도와 마찬가지로 반전현상은 나타나지 않으며, 전압포화시의 광시각방향에서의 광투과율의 증가도 나타나지 않는다. 또한, 중간조에서도 불균일함이 관찰되지 않는다.
[실시형태 20]
본 실시형태는 게스트-호스트형(G-H형)의 액정을 사용하는 경우이다. 실시형태 19와 유사한 제조방법에 따라 제조된 액정셀에, 이하의 혼합물을 감압하에서 진공주입한다. 이 혼합물은, 중합성재료로서 R-684(일본 카야쿠사제품) 0.36g, 상기식 1의 화합물 0.09g 과 p-페닐스티렌 0.15g 으로 된 혼합물과, 광중합개시제 Irgacure184 0.03g 및 액정재료로서 ZLI-4792(머크사 제품 : S-811을 0.3중량%함유)에 첨가된 안트라키논계 2색성 흑색색소 LCD 465(일본 카야쿠사제품)를 1%첨가한 액정조성물 4.4g을 혼합시킨 것이다.
다음, 상기 재료를 충전한 액정셀을 등방성 액체상과 액정상에서 동시에 존재시키는 2상공존영역의 온도로 유지하고, 셀의 대향전극간에 실효전압이 1.5V,60Hz인 전압을 인가하여, 액정영역의 배향을 제어한다. 그후, 냉각에 의해 셀을 혼합물이 액정상으로 있는 온도범위내로 설정한 상태에서, 고압수은램프를 이용하여 조사강도 5mW/cm2(365nm)로 15분간 자외선을 조사하여, 광중합에 의해 상분리를 진행시킨다. 또한, 실온에서 혼합물에 동일한 방식으로 자외선을 조사하여, 중합성 재료를 완전하게 경화시킨다.
이 실시형태에서 제조된 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 본 발명의 다른 실시형태와 마찬가지로 고분자영역으로 둘러싸인 액정영역이 각 화소에 대해 모노도메인상태로 되며, 액정분자의 배향이 화소내의 스페이서에 의해 방해받지 않고, 액정영역중의 액정분자 및 색소분자가 축대칭상으로 배향된다. 게스트-호스트표시에도 적용될 수 있음이 확인된다.
[실시형태 21]
실시형태 19의 제조방법에 따라, 제 1 유리기판상에 스핀코팅법으로 평균입경 5.5μm의 플라스틱 비드(미크로펄 : 세끼스이 파인케미칼사 제품)를 2wt% 혼합한 네가티브형 흑색레지스트 CFPR-BK510S(도꾜 오카사 제품)을 균일하게 도포하여, 소성한다.
그후, 제 39 도의 포토마스크(14e)를 이용하여 소정강도의 노광, 현상공정등을 행하여 기판사에 패터닝된 제 1 단계의 레지스트벽을 형성한다.
이어서, 실시형태 19의 네가티브형 포토레지스트 OMR83을 기판상에 코팅하고, 제 39 도의 포토마스크(14e)보다 선폭이 20μm(좌우로 10μm) 크게된 광투과부분을 가진 제 41 도에 도시한 포토마스크(14f)를 이용하여 노광을 행하여, 제 1 단계의 레지스트벽 계면에 석출되는 비드를 완전히 차폐한다.
다음, 다른편의 제 2 기판상에도 폴리이미드 배향막 AL4552를 도포하고, 러빙처리는 행하지 않는다. 제 2 기판의 제조는 제 1 기판의 제조보다 먼저 행하여도 좋다.
다음에, 실시형태 19와 유사하게 액정재료와 중합성재료의 혼합물을 기판들 사이에 주입하고, 실시형태 19와 마찬가지의 제조법에 의해 액정셀을 제조한다.
제조된 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 각 화소가 모노도메인 상태로 되고, 각 화소에 대해 액정분자가 축대칭상으로 배향된다. 또한, 그 액정셀에 서로 직교하도록 2매의 편광판을 부착하여 액정소자를 제조하고, 전압을 인가하여, 광시각방향에서 관찰하면, 불균일함은 관찰되지 않는다. 제 1 단계에서 흑색절연체층이 형성되기 때문에, 차광 특성이 향상되고, 분명한 화질이 얻어진다.
[실시형태 22]
실시형태 19와 유사하게 스페이서를 10wt% 혼입한 바인더 재료(UV 경화성수지)를 제 42 도와 같이 스페이서 인쇄용 구멍(421)을 가진 포토마스크(14g)를 이용하여 ITO부착형 유리기판에 시일 인쇄를 행하고, 자외선조사에 의해 상기 재료에 포함된 비드를 유리기판상에 고정한다. 현미경으로 기판 표면을 관찰하면, 비드가 규척적으로 기판 표면에 배치되어 있다.
다음, 그 기판위에 네가티브형 포토레지스트 OMR83(도꾜 오카사 제품)을 코팅하고, 제 41 도에 도시한 포토마스크(14f)를 통해 노광, 현상, 린스공정등을 거쳐 포토레지스트를 패터닝한다. 제조된 기판의 표면을 현미경으로 관찰하면, 비드는 레지스트벽에 완전히 매몰된 상태로 되고, 레지스트 벽면으로는 석출되지 않는다.
다음, 다른 편의 기판에는 실시형태 19와 마찬가지로 배향막을 성막한후, 양기판을 접합시켜 액정셀을 제조한다.
다음에, 실시형태 19와 유사하게 동일한 액정재료와 중합성재료의 혼합물을 주입하고, 실시형태 19와 동일한 제조법에 의해 액정셀로 주입한다.
제조된 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 각 화소가 모노 도메인 상태로 되고, 화소중심에 대해 액정분자가 축대칭상으로 배향된다. 그 액정셀에 2매의 편광판을 부착하여 액정소자를 제조하고, 전압을 인가하여 광시각방향에서 관찰하여도 불균일함은 관찰되지 않는다.
[비교예 5]
비교예 5는 1단계와 2단계의 마스크 사이의 광투과 부분의 차가 비드입경보다 작은 경우이다.
실시형태 19와 유사한 한쌍의 기판들중 하나의 기판상에 상기 스페이서용 비드 2wt%를 혼합한 네가티브형포토레지스트 OMR83을 코팅하고, 그 기판상에 제 39 도의 차광부(12)보다 선폭이 10μm 정도 큰 포토마스크(도시안됨)를 통해 노광, 현상등의 공정을 거쳐 기판상에 포토레지스트를 패터닝한다.
다음, 그 기판위에 동종의 레지스트 재료를 도포하고, 제 41 도에 도시한 포토마스크(14f)를 통해 노광, 현상등의 공정을 거쳐 제 2 단계의 패터닝이 실시된 레지스트 벽을 기판상에 형성한다. 형성된 레지스트벽 근방을 현미경으로 관찰하면, 1단계로 패터닝되어 형성된 레지스트벽에서 석출되는 비드가 현저하게 존재하는 장소에서는, 그 비드 부분이 2단계에서도 석출되는 것이 관찰된다.
다음에, 실시형태 19에 따라, 패터닝된 레지스트벽이 형성된 기판에 배향막을 성막시킨 기판을 접합시켜 액정셀을 제조하고, 실시형태 19와 유사하게 액정재료와 중합성재료의 혼합물을 실시형태 19와 동일한 방법에 의해 셀에 주입한다.
제조된 셀에 서로 직교하는 2매의 펀광판을 접합시켜 액정소자를 제조한다.
제조된 액정소자에 전압을 인가하여 현미경으로 관찰하면, 제 43 도에 도시된 바와같이 화소(432)와 레지스트벽 사이의 계면에 비드중 일부가 나타나게 되며, 액정분자의 방향에 영향을 받는 부분이 다수 관찰된다. 이 때문에 액정 도메인의 배향축이 화소중심에서 어긋나게 되고, 시각방향이 다른 경우, 평균적인 기울기를 갖는 액정 도메인의 영역의 크기가 달라지기 때문에, 비교예 5에서 제조된 액정소자는 중간조에서 현저한 불균일함이 관찰된다.
[실시형태 23]
투명 유리기판(1a)상의 각 화소에 스위칭소자(TFT소자)와 화소전극(2a)이 설치된 액티브매트릭스 기판상에 실시형태 19와 동일한 방식으로 스페이서비드를 2wt% 혼합한 네가티브형 포토레지스트 OMR83(도꾜 오카사 제품)을 균일하게 도포하여 소성한다.
그후, 제 44 도에 도시한 포토마스크(14h)를 이용하여, 노광, 현상에 의해 비드가 내부에 분산된 제 1 단계의 레지스트벽(20)을 패터닝한다.
다음에, 비드가 분산되지 않은 포토 레지스트 OMR83을 상기 기판상에 도포하여, 제 44 도의 포토마스크(14h)보다 20μm(좌우로 10μm) 씩 선폭이 큰 관투과 부분을 가진 제 45 도에 도시한 포토마스크(14i)를 통해 노광, 현상함에 의해 2단계의 레지스트(10)를 기판(450a)상에 패터닝형성한다. 스페이서(7)용 비드는 패터닝된 레지스트중에 포함되며, 레지스트 표면으로 석출되지는 않는다.
다음, 대향측의 칼라필터 기판에 폴리이미드막을 성막한후, TFT기판(450a)과 접합시켜 TFT액정셀을 제조한다.
제조된 TFT 액정셀에, 실시형태 19와 유사하게 액정재료와 중합재료를 포함하는 혼합물을 진공주입한후, TFT액정셀의 소스전극에 실효전압 2.5V,:60Hz, 게이트 전극에 DC 10V의 전압을 인가하여, 셀을 혼합물의 균일화온도로 가열하고, 그후, 서냉하여 액정상이 석출된후, 전압인가를 중지하여 액정상이 화소에 대응하는 영역으로 거의 확산된때, 셀에 자외선을 조사하여 중합에 의한 상분리를 진행한다. 그 결과, 고분자영역으로 둘러싸인 액정영역을 갖는 TFT액정셀이 얻어진다.
제조된 TFT액정셀에 서로 직교하는 2매의 편광판을 접합시켜 TFT액정표시소자로 한다. 그 액정표시소자를 현미경하에서 관찰하면, 액정영역내에서 액정분자가 축대칭상배향을 하게되고, 중간조에서 불균일한 현상이 발견되지 않는다.
[실시형태 24]
본 실시형태는 TFT 게이트 신호선에만 스페이서를 실치한 경우이다.
먼저, 실시형태 23과 유사한 제조방법에 따라, 투명유리상의 각 화소에 스위칭소자(TFT 소자)와 화소전극이 배치된 액티브매트릭스기판상에 스페이서용 비드를 2wt% 혼합한 네가티브형 포토레지스트 OMR83(도꾜 오카사 제품)을 균일하게 도포하여, 소성한다.
그후, TFT 게이트 신호선상의 비교적 적층단차가 균일한 부위에 스페이서용 비드를 함유한 절연체가 패터닝되도록 설계된 제 46 도에 도시된 포토마스크(14j)를 이용하여, 노광, 현상에 의해 비드가 내부에 분산된 제 1 단계의 레지스트벽(20)을 패터닝한다.
다음, 비드가 혼재되지 않은 포토레지스트 OMR83을 상기 기판상에 도포하여, 제 47 도에 나타낸 포토마스크(14k)를 통해 노광, 현상에 의해 제 2 단계의 레지스트(10)를 패터닝형성한다. 상기 포토마스크(14k)는 제 46 도의 포토마스크(14j)의 투과부(13)보다 직교방향으로, 넓은 광투과 부분을 가지며, 화소들에 대응하는 부분은 섬모양 투과부를 가진다. 상기 공정을 거쳐 제조된 TFT기판(470a)상의 비드분산상황을 현미경으로 관찰하면, 게이트 신호선상에 비드가 분산되며, 소스 신호선 114에는 비드가 발견되지 않는다. 또한, 비드는 레지스트중에 완전히 매몰되는 것으로 확인된다.
다음, 대향측의 칼라필터기판에 폴리이미드막을 성막한후, TFT기판과 접합시켜 TFT액정셀을 제조한다.
제조된 TFT액정셀에 실시형태 19와 유사한 액정재료와 중합성재료의 혼합물을 진공주입한후, TFT액정셀의 소스전극에 실효전압 2.5V, 60Hz, 게이트전극에 DC10V의 전압을 인가하여, 셀을 110℃의 온도로 유지하며, 고압수은램프로써 10mW/cm2의 조도로 TFT 기판을 통해 5분간자외선을 조사하여 중합에 의해 상분리시킨다.(냉각중에도 전압을 인가하는 상태를 유지함)
그후, 셀을 5시간에 걸쳐 25℃까지 냉각하고, 전압을 제거한다. 또한, 동일한 방식으로 셀에 자외선을 조사하여, 중합성재료를 완전히 경화시킨다.
제조된 TFT액정셀에 서로 직교하는 2매의 편광판을 접합시켜 TFT액정소자로 한다. 이 액정소자를 현미경하에서 관찰하면, 액정영역내에서 중앙부에 형성된 절연체의 섬모양 절연체에 대해 축대칭상으로 배향을 하게되며, 중간조에서도 불균일한 현상이 발견되지 않는다.
[실시형태 25]
실시형태 23과 유사하게 투명유리상의 각 화소에 스위칭소자(TFT소자)와 화소전극이 설치된 액티브매트릭스 기판상에 10wt%의 스페이서용 비드를 혼재한 광경화성수지를 제 48 도에 도시한 스페이서 인쇄용 구멍(481)을 가진 마스크(141)를 이용하여 인쇄하고, 노광공정을 거쳐 기판상에서 경화, 정착시킨다. 현미경으로 TFT 기판 표면을 관찰하면, 소스신호선과 게이트신호선의 교점에 비드가 수지에 의해 고정되어 있는 비드가 관찰된다.
그 후, 포토레지스트 OMR83을 상기 기판상에 도포하여, 실시형태 23과 유사하게 제 45 도에 도시한 포토마스크(14i)를 이용하여 노광, 현상등의 공정을 거쳐 포토레지스트를 패터닝 형성한다.
다음에, 실시형태 23과 동일한 공겅을 거쳐, TFT기판과 칼라필터기판을 접합시켜 TFT액정셀을 제조후, 실시형태 19와 유사하게 액정재료와 중합성재료의 혼합물을 셀에 주입하여, 실시형태 23의 가공방법에 따라 TFT액정소자를 제조한다.
본 실시예에서 제조된 액정소자에서는, 액정영역내에서 액정분자가 축대칭상으로 배향되며, 전압인가시의 중간조에서도 불균일한 현상이 나타나지 않는다.
[실시형태 26]
실시형태 19와 유사하게 기판상에 평균입경 5.5μm의 플라스틱 스페이서용 비드(미크로펄:세끼스이 파인 케미칼사 제품)를 소정 건식산포법으로 산포시킨후, 그 기판상에 스핀코팅법으로 네가티브형 흑색 레지스트 CFPR-BK510S(도꾜 오카사 제품)을 균일하게 도포하여, 소성한다.
그후, 제 39도의 포토마스크(14e)를 이용하여 소정강도로 노광, 현상공정등을 거쳐, 화소외의 신호선상에만 스페이서용 비드가 고정되어 패턴화된 제 1 단계의 절연성 레지스트벽을 형성한다.
다음에, 실시형태 19의 네가티브형 포토레지스트 OMR83을 기판상에 코팅하여, 제 39도의 포토마스크(14e)보다 선폭이 20μm(좌우로 10μm) 크게 된 제 41도에 도시한 포토마스크(14f)를 이용하여 노광을 행하여, 제 1 단계의 레지스트벽 사이의 계면에 석출되는 비드를 완전히 차폐한다.
한편, 제 2 기판상에는 폴리이미드 배향막 AL4552를 도포하고, 러빙처리는 행하지 않는다.
다음, 실시형태 19와 유사하게 액정재료와 중합성재료의 혼합재료를 기판들 사이에 주입하고, 실시형태 19와 동일한 제조법에 의해 액정셀을 제조한다.
본 실시형태에서 제조된 액정셀은 상기 실시형태 21에서 제조된 액정셀과 유사한 특성이 얻어진다. 또한, 본 실시형태에서는, 플라스틱비드를 레지스트 용액에 분산시킨 후에 스핀코팅법으로 기판상에 도포하는 방법에 비해, 처음에 비드 산포공정을 행함에 의해, 비드의 균일산포 및 정착성이 향상됨이 확인된다.
비드산포의 방법은 휘발성용액에 스페이서용 비드를 분산시킨 것을 기판상에 분무산포하는 건식산포법으로도 구성될 수 있다.
[실시형태 27]
실시형태 23과 유사하게 투명유리상의 각 화소에 스위칭소자(TFT소자)와 화소전극이 설치된 액티브매트릭스기판상에 평균입경 5.5μm의 플라스틱비드(미크로펄 : 세끼스이 파인케미칼사 제품)을 소정의 건식산포법으로 산포시킨다.
그후, 기판상에 스핀코팅법으로 포지티브형 포토레지스트 0FPR800(도꾜 오카사 제품)을 균일하게 도포하여, 소성한다.
그후, TFT 신호선 또는 차광막으로 된 금속배선을 포토마스크로서 이용하여, TFT 기판배면에서 노광후, 현상등의 공정을 거쳐 스페이서용 비드가 내부에 분산된 제1 단계의 레지스트벽을 패터닝한다.
다음에, 네가티브형포토레지스트 OMR83(도꾜 오카사 제품)을 상기기판상에 도포하여, 제 45도의 포토마스크(14i)를 통해 TFT기판측에서 노광후, 현상 등의 공정을 거쳐 2단계의 레지스트를 패터닝형성한다. 상기 공정을 거쳐 제조된 절연체에서, 플라스틱비드는 레지스트중에 함유되며, 레지스트표면으로 석출되지 않는다.
다음, 대향측의 칼라필터 기판에 폴리이미드막을 성막한 후, TFT기판과 접합하여 TFT액정셀을 제조한다.
제조된 TFT액정셀에 실시형태 19와 유사하게 액정재료와 중합성재료의 혼합물을 진공주입한후, TFT액정셀의 소스전극에 실효전압 2.5V, 60Hz, 게이트 전극에 DC10V의 전압을 인가하여, 셀을 110℃의 온도로 유지하며, 고압수은램프로써 10mW/cm2의 조도로 TFT 기판측을 통해 5분간 자외선을 조사하여 중합에 의해 상분리시킨다.(냉각중에도 전압을 인가한 상태를 유지함)
그후, 5시간에 걸쳐 25℃까지 냉각하고, 전압을 제거한다. 또한, 전술한 바와 동일하게 셀을 자외선에 노출시켜, 중합성재료를 완전히 경화시킨다.
제조된 TFT액정셀에 서로 직교하는 2매의 편광판을 접합하여 TFT액정표시소자로 한다. 그 액정소자를 현미경으로 관찰하면, 액정영역내에서 중앙부에 형성된 섬모양 절연체에 대해 액정분자가 축대칭상배향을 하게되며, 중간조에서도 불균일한 현상은 나타나지 않는다.
본 실시형태는 제 1 단계의 포토마스크 공정에서 TFT기판의 금속배선막등의 차광층을 이용하여 마스크 얼라인먼트 공정의 간략화가 달성된다.
[실시형태 28]
실시형태 19와 유사한 ITO전극이 형성된 한쌍의 기판들중 하나의 기판상에, 직쇄상 결정성 고분자인 나일론6,6을 1wt% 함유한 m-클레졸 용액을 스핀코팅법으로 도포하여, 그 기판을 140℃에서 2시간 유지시킨 후, 질소분위기하에서 냉각속도 3℃/min로 실온까지 냉각하여, 구정입경 30μm의 액정배향막을 논러빙프로세스에 의해 형성한다.
다음, 평균입경 5.5μm의 스페이서용 플라스틱비드(미크로필 : 세끼스이 파인케미칼사 제품)를 소정의 건식산포법으로 산포시킨후, 그 기판상에 스핀코팅법으로 네가티브형 흑색레지스트 CFPR-BK510S(도꾜 오카사 제품)을 균일하게 도포하여 소성한다.
그후, 제 39도의 포토마스크(14e)를 이용하여 소정강도로 노광, 현상공정등을 거쳐, 화소외측의 신호선상에만 스페이서용 비드가 고정되어 패턴화된 제 1 단계의 절연성 레지스트벽을 형성한다.
다음, 실시형태 19의 네가티브형 포토레지스트 OMR83을 상기 기판상에 코팅하여, 제39도의 포토마스크(14e)보다 선폭이 20μm(좌우로 10μm) 크게 된 제 41도에 도시한 포토마스크(14f)를 이용하여 노광을 행하고, 제 1 단계의 례지스트벽과 화소 사이의 계면으로 석출되는 비드를 완전히 차폐한다.
다음, 다른쪽의 제 2 기판상에는 상기 구정입경 10μm의 액정배향막을 논러빙프로세스에 의해 형성한후, 양 기판을 접합시켜, 액정셀을 제조한다.
제조된 액정셀에 액정조성물 ZLI-4801-001(머크사 제품 : S-811을 0.3중량%함유)을 진공주입법에 의해 주입한다.
제조된 액정셀을 직교니콜하에서 전기광학특성을 관찰하면, 화소내에 스페이서가 없기 때문에 표시특성의 열화가 나타나지 않고, 셀을 ±40°에서 볼때에도 흑백반전이 발생되지 않는 광시각액정패널이 얻어진다.
[실시형태 29]
1.1mm 두께의 유리기판상에 ITO로 된 두께 50nm의 투명전극이 형성된 한쌍의 기판을 이용한다. 그 기판들중 제 1 기판상에는 스핀코팅법으로 평균입경 4.5μm의 플라스틱비드(미크로펄 : 세끼스이 파인케미칼사 제품)를 5wt% 혼합한 네가티브형 포토레지스트를 균일하게 도포한다. 이어서, 포토레지스트의 조건에 따라 프리베이크(prebake)를 행하고, 제 41도에 도시한 포토마스크(14f)를 이용하여 소정의 노광을 행하고, 다시 현상, 린스 및 포스트베이크(postbake)를 행하여 레지스트벽을 형성한다. 상기 네가티브형 포토레지스트에서, 경화후의 포토레지스트의 표면자유에너지를 표 6에 기재한다.
[표 6] 광중합성 절연물의 경화후의 표면 자유에너지
표 6의 표면자유에너지의 극성성분은 표면자유에너지의 수소결합성분(γs h)과 표면자유에너지의 쌍극자성분(γs p)의 합이다. 그 합과 표면자유에너지의 분산력성분(γs d)과의 3자의 총합이 고체의 표면자유에너지(γs)로 된다.
표 6에서 이해되는 바와같이, 상기 레지스트벽중의 플라스틱비드의 분산성은, 샘플A의 일부에서 레지스트 벽의 플라스틱 비드의 응집이 발견되며, 샘플 B-D에서는 레지스트벽의 플라스틱 비드의 응집은 관찰되지 않았다. 따라서, 이 실시형태의 레지스트벽의 플라스틱 비드의 분산성은 만족스럽다.
다른 한쪽의 제 2 기판상에는 시일재(스트럭트본드 XN-21S)에 유리섬유(4.5μm : 2wt%)를 혼합한 것을 인쇄법으로 패터닝한다.
그후, 양기판을 접합시켜 셀 A-D에 대한 샘플 A-D를 구성한다. 접합시킨 셀 A-D의 10개의 위치에서 셀갭을 측정하고, 그 평균과 표준편차를 구한 결과를 표 7에 나타낸다.
[표 7] 셀 갭 평균과 표준편차
제조된 셀에 액정 ZLl-4792(머크사 제품 : 키랄 S-811을 0.33wt% 첨가)을 진공주입하고, 얻어진 액정소자에서 색의 얼룩을 관찰한 결과를 표 7에 함께 나타낸다.
동일하게 제조된 별도의 셀에, 이하의 혼합물을 진공주입한다. 그 혼합물은 수지재료로서 β-(퍼클로로옥틸) 에틸아크릴레이트 0.15g, 라우릴아크릴레이트 0.25g, R-684(일본 카야쿠사제품)0.1g, 및 중합재료로서 p-페닐스티렌 0.2g을 혼합한 물질과, 액정재료로서 ZLI-4792(머크사 제품 : S-811을 0.33wt% 함유) 4.25g 및 중합개시제(Irgacure651) 0.025g을 혼합시킨 것이다.
그후, 셀의 온도를 상기 혼합물재료의 균일화온도 이상의 110℃로 유지하고, 투명전극간에 실효전압이 2.5V, 60Hz의 전압을 인가하여, 고압수은램프로써 10mW/cm2의 조도로 제 2 기판을 통해 10분간 자외선을 조사한다. 그후, 동일한 전압을 인가하면서,25℃까지 6시간에 걸쳐 서냉하며, 다시 자외선조사를 10분간 행하여, 셀내의 중합성물질을 완전히 경화시킨다.
그 상태의 셀을 편광현미경으로 관찰하면, 제 43 도에 도시한 바와 같이 레지스트벽의 가장자리에 존재하는/스페이서에 의해 액정분자의 배향흐트러짐이 발생됨으로써, 고분자영역으로 둘러싸인 액정영역이 모노도메인 상태로 되고, 비교적 축대칭상으로 배향된 모양이 관찰된다. 현미경의 편광자와 검광자가 직교-니콜 상태로 고정된 조건에서 셀을 회전시키면, 액정분자가 축대칭상으로 배향되어 있는 액정영역의 소광패턴은 거의 일정하게 되고, 그 패턴 주위의 고분자벽만이 회전하는 것이 관찰된다. 또한, 전압을 인가하면, 스페이서가 배향을 흐트러지게 하는 장소 이외에서는 디스클리네이션라인의 발생이 없고, 중간조에서의 반전현상도 발견되지 않으며, 비교적 균일한 축대칭상의 배향이 관찰된다.
[실시형태 30]
실시형태 29와 동일한 레지스트를 이용하여 셀을 제조하고, 동일한 액정재료와 중합성 재료의 혼합물을 진공주입한다. 재료를 주입한 셀을 오븐으로 이동시켜, 혼합물이 등방상 상태인 100℃에서 혼합물이 액정상으로 전이하는 52℃의 사이에서, ±1℃/min의 비율로 5사이클에 걸쳐 셀의 온도를 하강시킨다.
그후, 온도를 50℃로 유지하고, 액정재료와 중합성재료를 열적으로 상분리한다. 이 온도에서, 투명전극간에 실효전압이 2.5V, 60Hz 인 전압을 인가하여, 고압수은램프로서 10mW/cm2의 조도로 5분간 자외선을 조사하여 중합성재료를 경화시킨다. 이 경우에서도 스페이서가 배향흐트러짐을 발생시키는 장소 이외에서는 전압을 인가하여도 디스클리네이션라인의 발생이 없고, 중간조에서의 반전현상도 발견되지 않으며, 비교적 균일한 축대칭상의 배향이 관찰된다.
[비교예 6]
실시형태 29와 마찬가지로 1.1mm 두께의 유리기판상에 ITO로 된 두께 50nm의 투명전극이 형성된 한쌍의 기판을 이용한다. 이 제 1 기판상에는 스핀코팅법으로 평군입경 4.5μm의 플라스틱 비드(미크로펄 : 세끼스이 파인케미칼사 제품)를 5wt% 혼합한 네가티브형 포토레지스트를 균일하게 도포한다. 그후, 포토 레지스트의 조건에 따라 프리베이크를 행하고, 제 41 도에 도시한 포토마스크(14f)를 이용하여 소정 강도로 노광을 행하고, 다시 현상, 린스 및 후 소성을 행하여, 레지스트벽을 형성한다. 상기 경화후의 표면자유에너지를 표 8에 기재한다.
[표 8] 광중합성 절연물의 경화후의 표면 자유에너지
표면자유에너지의 극성성분은 표면자유에너지의 수소결합성분(γs h)과 표면자유에너지의 쌍극자성분(γs p)의 합이다. 그 합과 표면자유에너지의 분산력성분(γs d)과의 3자의 총합이 고체의 표면자유에너지(γs)로 된다.
표 8에서 이해되는 바와같이, 상기 레지스트벽중의 플라스틱비드의 분산성은 샘플 E에서는 몇및부분에서 레지스트벽의 플라스틱 비드의 응집이 발견되지만, 샘플 F에서는 비교적 많은 부분에서 3개-10개의 플라스틱 비드 응집이 발견되는 분산상태로 된다.
다른 한쪽의 제 2 기판상에는 시일재(스트럭트본드 XN-21S)에 유리섬유(4.5μm : 2wt%)를 혼합한 것을 인쇄법으로 패터닝한다. 그 후 양 기판을 접합하여 셀(E,F)을 구성한다. 접합시킨 셀의 10개의 위치에서 셀(E, F) 간극을 측정하고, 그 평균과 표준편차를 구한 결과를 표 9에 나타낸다.
[표 9] 셀 갭 평균과 그의 표준편차
제조된 셀에 액정 ZLl-4792(머크사 제품 : 키랄 S-811을 0.33wt% 첨가)을 진공주입하여 얻어진 액정소자에 대해 색의 얼룩을 관찰한 결과를 표 9에 함께 나타낸다.
이 경우에는, 실시형태 29와 마찬가지로 액정 ZLI-4792(머크사 제품 : 키랄 S-811을 0.33wt% 혼합)을 진공주입하였으나, 셀 간극이 평탄하지 못한것에 기인하여 슈리렌 패턴의 위치가 화소의 중심에서 어긋나있고, 레지스트벽 가장자리에 존재하는 스페이서가 전압인가시에 디스클리네이션을 발생시키는 요인이 된다.
[비교예 7]
비교예 6에서 제조된 것과 동일한 셀에 실시형태 29와 유사하게 액정재료와 중합성재료의 혼합불을 진공주입하고, 동일한 방법으로 전압을 인가하어 서냉하며, 자외선을 조사하여 액정소자를 제조한다.
얻어진 액정소자에서는, 화소내의 액정영역에서 배향흐트러짐이 발생되고, 액정분자가 축대칭으로 배향되어 있는 장소에서도 슈리렌 패턴이 화소의 중심에서 어긋나 있다.
[비교예 8]
비교예 6에서 제조된 셀에 실시형태 29와 유사하게 액정재료와 중합성 재료의 혼합물을 진공주입하여, 실시형태 30에 나타낸 방법으로 온도와 전압을 제어하면서 셀에 자외선을 조사한다. 그 결과, 비교예 7과 마찬가지로, 액정영 역중에서 배향흐트러짐이 발생되고, 액정분자가 축대칭상으로 배향되어 있는 영역에서도 슈리렌 패턴이 화소의 중심에서 어긋나 있고, 중간조에서 반전현상이 발생된다.
[실시형태 31]
1.1mm 두께의 유리기판상에 ITO로 된 50nm의 투명전극이 형성된 한쌍의 기판을 이용한다. 제 1 기판상에는 스핀코팅법으로 평균입경 4.3μm의 플라스틱 비드(미크로펄 : 세끼스이 파인케미칼사 제품)를 5wt% 혼합한 실시형태 26에서 사용한 4종류의 네가티브형 포토레지스트를 균일하게 도포한다. 그후, 포토 레지스트의 조건에 따라 프리베이크를 행하고 제 39 도에 도시한 포토마스크(14e)를 이용하여 소정의 노광을 행하고, 다시 현상, 린스 및 후 소성을 행하여 제 1 단계의 레지스트벽을 형성한다. 제 1 단계의 레지스트벽중의 플라스틱비드의 분산성은 샘플 A의 일부에서 플라스틱 비드의 응집이 발견되었고, 샘플 B-D에서는 플라스틱 비드의 응집은 전혀 발견되지 않았고 극히 양호한 분산상태로 되어 있었다.
다음, 네가티브형 포토레지스트 OMR83(도꾜 오카사 제품)을 기판상에 코팅하고, 소정의 프리베이크를 행하여, 제 39 도의 포토마스크(14e)보다 선폭이 20μm(좌우로 10μm) 더 큰 제 41 도에 도시한 포토마스크(14f)를 이용하여 소정의 노광을 행하며, 그후 현상, 린스 및 포스트 백을 행하여, 제 2단계의 레지스트벽을 형성한다.
다른 한편의 제 2 기판상에는 시일재(스트렉트본드 XN-21S)에 유리섬유(4.7μm,5wt%)를 혼합한 것을 인쇄법으로 인쇄한다.
그후, 제 1 기판과 제 2 기판을 접합시켜 액정셀 A1-D1에 대한 샘플 A-D를 구성한다. 접합된 셀 A1-D1에 있어서 10개의 위치에서 셀 간극을 측정하고, 그 평균과 표준편차를 구한 결과를 표 10에 나타낸다.
[표 10] 셀 갭 평균과 그의 표준편차
다음, 제조된 액정셀 A1-D1에, 이하의 혼합물을 진공주입한다. 그 혼합물은 수지재료로서 β(퍼클로로옥틸) 에틸아크릴레이트 0.15g, 라우릴아크릴레이트 0.25g, R-684(일본 화약사 제품)0.1g, 및 중합성 재료로서 p-페닐스티렌 0.2g을 혼합한 물질과, 액정재료로서 ZLI-4792(머크사 제품 : S-811을 0.33wt% 함유) 4.25g, 및 중합개시제(Irgacure651) 0.025g을 혼합시킨 것이다. 주입후의 셀의 색의 얼룩을 관찰한 결과를 표 10에 나타낸다.
셀 A1-D1의 온도를 상기 혼합물재료의 균일화온도 이상의 110℃로 유지하고, 투명전극간에 실효전압이 2.5V, 60Hz인 전압을 인가하여, 고압수은램프로서 10mW/cm2의 조도로 재 2 기판측을 투과 10분간 자외선을 조사하고, 전압을 인가하면서, 25℃까지 6시간에 걸쳐 서냉하며, 자외선조사를 10분간 행하여, 셀내의 중합성재료를 완전히 경화시킨다.
그 상태의 셀 A1-D1을 편광현미경으로 관찰하면, 실시형태 14와 마찬가지로 제 27 도에 도시한 바와같이, 고분자영역으로 둘러싸인 액정영역이 모노도메인 상태로 되고, 액정분자가 완전히 축대칭상으로 배향된 모양이 관찰된다. 현미경의 편광자와 검광자가 직교 니콜 상태로 고정된 조건에서 셀 A1-D1을 회전시키면, 액정영역의 소광 패턴의 위치는 일정하게 되고, 주위의 고분자벽만이 회전하는 것이 관찰된다. 또한, 전압을 인가하여도, 디스클리네 이션라인의 발생이 없고, 중간조에서의 반전현상도 발견되지 않으며, 균일한 축대칭상의 배향이 관찰되는 셀이 된다.
[실시형태 32]
실시형태 30과 동일하게 셀 A1-D1에 액정재료와 중합성 수지의 혼합물을 진공주입하고, 재료를 주입한 셀을 오븐으로 이동시켜, 혼합물이 등방상 상태인 100℃에서 혼합물이 액정상 상태로 전이하는 52℃의 사이에서, ±1℃/min의 비율로 5사이클 정도로 온도를 하강시킨다.
그후, 온도를 50℃로 유지하고, 액정재료와 중합성재료를 열적으로 상분리한다. 이 온도에서, 투명전극간에 실효전압이 2.5V, 60Hz 인 전압을 인가하고, 고압수은램프로서 10mW/cm2의 조도로 5분간 자외선을 조사하여 중합성재료를 경화시킨다.
이 경우에도, 실시형태 31과 마찬가지로, 고분자벽으로 둘러싸인 액정영역이 모노도메인 상태로 되고, 액정분자가 완전히 축대칭상으로 배향된 모양이 관찰된다. 또한, 셀 A1-D1을 회전시켜도, 슈리렌 패턴의 중심위치의 이동도 없고, 전압을 인가하여도 디스클리네이션라인이 발생하지 않으며, 중간조에서의 반전현상도 발견되지 않는 셀이 된다.
[비교예 9]
실시형태 32와 마찬가지의 방법으로 레지스트 재료가 표 8에 나타낸 E, F를 이용하여 제 1 단계의 레지스트벽을 형성한다.
다음, 실시형태 32와 마찬가지로 OMR83(도꾜 오카사 제품)을 이용하여 제 2 단계의 레지스트벽을 형성하고, 동일 재료를 동일 조건에서 셀로 진공주입하여, 실시형태 31의 조건(상분리시키고 노광을 행함) 및 실시형태 32의 조건(노광시켜 상분리를 행함)에서 자외선을 조사하여 중합성재료를 경화시킨다.
이 경우에는, 제 1 단계의 레지스트벽중에서 플라스틱 비드가 몇개씩 응집되어 있고, 셀화된후에도 플라스틱 비드가 응집되어 있는 부근에서 셀 간극의 불균일함이 발생된다. 또한 슈리렌 패턴의 중심축의 어긋남이 양쪽 셀 모두에서 관찰된다.
[실시형태 33]
실시형태 29에서 사용된 동일한 기판상에 소성후의 표면의 자유에너지가 표 11에 나타낸 값으로 되는 열중합성수지에 평균입경 4.5μm의 플라스틱 비드(미크로펄 : 세끼스이 파인케미칼사 제품)를 혼합하여 스핀코팅법으로 도포한다.
[표 11] 광중합성 절연물의 경화후의 표면 자유에너지
다음, 그것을 소정의 온도에서 소정시간 소성한후에, 포지티브형 레지스트OFPR 800(도꾜 오카사 제품)를 도포하고, 다시 소성한후, 제 41 도에 도시한 포토마스크(14f)를 이용하여 소정의 노광을 행하고, 다시 현상, 린스 및 후 소성을 행하여 열중합성 수지의 에칭을 행한다.
다음, 레지스트 OFPR800의 박리를 행하여 스페이서를 함유한 절연체에 의한 벽을 형성한다. 스페이서의 분산성은 모든 샘플에 있어서도 극히 양호하다.
다른 한편의 기판에는 시일재(스트렉트본드 XN-21S)에 유리섬유(4.5μm : 2wt%)를 혼합한 것을 인쇄법으로 패터닝한다. 그후, 양기판을 접합시켜 셀 G-J를 구성한다.
접합된 셀에 있어서 10개의 위치에서 셀 간극을 측정하여, 그 평균과 표준편차를 구한 결과를 표 12에 나타낸다.
[표 12] 셀 갭 평균과 그의 표준편차
제조된 셀에, 액정 ZLI-4792(머크사 제품 : 키랄 S-811을 0.33wt% 혼합)을 진공주입하고, 얻어진 액정소자에서의 색의 얼룩을 관찰하면, 어떤 셀 G-J에 있어서도 색의 얼룩은 발견되지 않는다.
또한, 마찬가지로 제조된 별도의 셀에, 이하의 혼합물을 진공주입한다. 그 혼합물은 수지재료로서 β-(퍼클로로옥틸) 에틸아크릴레이트 0.15g, 라우릴아크릴레이트 0.25g, R-684(일본 화약사 제품)0.1g, 및 중합성 재료로서 p-페닐스티렌 0.2g을 혼합한 물질과, 액정재료로서 ZLI-4792(머크사 제품 : S-811을 0.33wt% 함유) 4.25g, 중합개시제(Irgacure651) 0.025g을 혼합시킨 것이다.
그후, 이하와 같이 2종류의 셀을 얻는다.
제 1 셀은 셀의 온도를 상기 혼합물재료의 균일화온도 이상의 110℃로 유지하고, 투명전극간에 실효전압이 2.5V, 60Hz인 전압을 인가하여, 고압수은램프로써 10mW/cm2의 조도로 제 2 기판측을 통해 10분간 자외선을 조사하고, 전압을 인가하면서, 25℃까지 6시간에 걸쳐 서냉하며, 다시 자외선조사를 10분간 행하여, 셀내의 중합성재료를 완전히 경화시켜서 얻어진다.
제 2 셀은 재료를 주입한 셀을 오븐으로 이동시켜 혼합물이 등방상 상태인 100℃에서 혼합물이 액정상 상태로 전이하는 52℃의 사이에서, ±1℃/min의 비율로 5사이틀에 걸쳐 은도를 하강시킨다. 그후, 온도를 50℃로 유지하고, 액정재료와 중합성재료를 열적으로 상분리시킨다. 이 온도에서, 투명전극간에 실효전압이 2.5V, 60Hz인 전압을 인가하여, 고압수은램프로써 10mW/cm2의 조도로 5분간 자외선을 조사하여 수지를 경화시켜서 얻어진다.
상기 제 1, 제 2셀중 어느것을 편광현미경으로 관찰하더라도, 실시형태 14와 동일한 방식으로 제 27 도에 도시된 바와 같이, 고분자벽으로 둘러싸인 액정영역이 모노도메인 상태로 되고, 절연체벽의 가장자리에 존재하는 스페이서에 기인하는 액정분자의 배향흐트러짐이 확인되며, 액정분자가 비교적 축대칭상으로 배향된 모양이 관찰된다. 또한, 현미경의 편광자와 검광자를 직교 니콜성 조건에서 셀을 회전시키면, 액정영역의 소광 패턴의 위치는 거의 일정하게 되고, 주위의 고분자벽만이 회전하는 것이 관찰된다. 또한, 전압을 인가하면, 스페이서가 배향을 흐트러지게 하는 장소 이외에서는 디스클리네이션라인의 발생이 없고, 중간조에서의 반전현상도 발견되지 않으며, 비교적 균일한 축대칭상의 배향이 관찰된다.
[실시형태 34]
실시형태 33과 동일하게 열중합성수지(샘플 G-J)를 이용하여, 평균입경 4.3μm의 플라스틱 비드(미크로펄 : 세끼스이 파인케미칼사 제품)를 5wt% 혼합하여 동일한 방법으로 기판상에 도포한다. 이것을 소정의 온도에서 소정시간 소성한후에, 포지티브형 레지스트OFPR 800(도꾜 오카사 제품)을 상기 기판상에 도포하고, 프리베이크한다. 그후, 제 39 도에 도시한 포토마스크(14e)를 이용하여 소정의 노광, 현상, 린스 및 후 소성을 행하여 열중합성 수지의 에칭을 행하고, 그후에 포토 레지스트의 박리를 행하여 스페이서를 함유한 절연체에 의해 제 1 단계의 벽을 형성한다. 스페이서의 분산성은 모든 샘플에 있어서 극히 양호하다.
다음, 네가티브형 포토레지스트 0MR83(도꾜 오카사 제품)을 해당기판상에 코팅하고, 소정방식으로 프리베이크를 행하며, 제 39 도의 포토마스크(14e)보다 선폭이 20μm(좌우 10μm) 크게된, 제 41 도에 도시한 포토마스크(14f)를 이용하여 소정의 노광을 행하고, 다음에 현상, 린스 및 후 소성을 행하여, 제 2 단계의 레지스트벽을 형성한다.
다른 한편의 제 2 기판상에는 시일재(스트렉트본드 XN-21S)에 유리섬유(4.5μm ,5wt%)를 혼합한 것을 인쇄법으로 인쇄한다. 그후, 양기판을 접합시켜 셀 G1-J1를 구성한다.
접합된 셀에 있어서 10개의 위치에서 셀 간극을 측정하여, 그 평균과 표준편차를 구한 결과를 표 13에 나타낸다.
[표 13] 셀 갭 평균과 그의 표준편차
또한, 마찬가지로 제조된 셀에, 실시형태 33의 경우와 유사하게 액정재료와 중합성재료의 혼합물을 진공주입하고, 실시형태 33에서 설명한 제 1 셀과 제 2 셀을 얻는 경우와 동일한 조건에서 중합성재료를 경화시킨다.
그 결과 얻어진 셀을 편광현미경으로 관찰하면, 고분자영역으로 둘러싸인 액정영역이 모노도메인 상태로 되고, 액정분자가 축대칭상으로 배향된 모양이 관찰된다. 또한, 현미경의 편광자와 검광자를 직교 니콜상태의 조건에서 셀을 회전시키면, 액정영역의 소광 패턴의 위치는 거의 일정하고, 전압을 인가하여도 클리네이션라인이 발생하지 않고, 중간조에서 반전현상도 발견되지 않고, 균일한 축대칭상의 배향이 관찰된다.
[비교예 10]
표 14에 나타낸 절연막을 이용하여, 제 1 단계의 절연체벽과 제 2 단계의 레지스트벽을 가진 기판을 제조한다. 샘플 K 및 L시서 플라스틱 비드의 분산성이 그다지 양호하지 않고, 비교적 많은 부분에서 3-7개씩의 플라스틱 비드의 응집이 발견되었다.
[표14] 광중합성 절연물의 경화후의 표면 자유에너지
다른 기판은, 실시형태 34와 같은 모양으로 하여 얻었다. 그 후, 양 기판을 접합하여 셀 K 및 L을 구성하였다.
접합한 셀에 대하여 10개의 위치에서 셀 두께를 측정하고, 그 평균과 표준편차를 구한 결과를 표15에 나타낸다.
[표 15] 셀 갭 평균과 그의 표준편차
또한, 상기 같은 모양의 셀에, 실시형태 33의 경우와 같은 모양의 액정/수지의 혼합물을 진공주입하여, 실시형태 33에서 설명한 제1 셀과 제2 셀을 수득하는 경우와 같은 조건으로 수지재료를 경화시켰다.
수득한 셀 K 및 L은, 액정영역이 고분자영역으로 둘러싸여 있고, 모노도메인 상태로 축대칭 상으로 배향하고 있지만, 셀을 회전하여 관찰하면 슈리렌 모양의 중심이 움직이고 말았다. 또한, 전압을 인가하여도, 디스클리네이션 라인은 발생되지 않지만, 방향에 따라서는 중간조에서 반전현상이 조금 보였다.
이상과 같이, 스페이서를 혼재하는 절연체의 표면자유 에너지를 규정하는 것에 의해, 스페이서의 분산성이 극히 양호하게 되어, 그 결과론서 바람직한 셀 간격을 수득하게 된다. 그러므로 기판 상에 스페이서를 습식 또는 건식으로 산포할 필요도 없어지는 까닭에, 공정의 간소화, 공정의 크린화가 실현된다.
[실시형태 35]
제 49도는, 본 발명의 방법으로 대향배치한 2개의 기판의 일방의 기판에 화소전극이 매트릭스 상으로 설치된 액정표시소자 제조에 적용한 예를 나타낸 공정설명도이다.
우선, 제 49(a)도에 나타낸 것 같이, 상기 일방의 기판 (491a)에 화소전극(492a) 등의 필요한 부재가 형성된 기판 상에 제 49(b)도에 나타낸 것 같이 화소전극(492a) 등을 덮어 싸도록 레지스트(493a)를 도포하여 절연체를 형성한다.
그 다음에, 제 49(a)도에 나타낸 것 같이, 절연층(493a) 상에 스페이서(497a)를 산포하고, 그 후에 레지스트(494a)를 도포한다. 또는, 이 스페이서 산포 및 레지스트 도포에 대하여, 스페이서를 내포한 레지스트를 상기 절연층(493a)의 위에 도포하여도 좋다. 이 스페이서(497)로는, 구형의 것이던가, 혹은 원주상 또는 각주상 등의 형상의 것이 사용된다.
다음에, 제 49(a)도에 가리키는 것 같이, 상기 화소전극(409a)의 상방 및 그 근방부분에서 레지스트(493a, 494a)를 제거하도록 패턴 형성한다. 그 패턴 형성에 있어서 레지스트(493a,494a)의 잔여부분의 패턴은, 매트릭스 상에서 마련된 화소전극(492a)의 주위를 둘러싸는 듯한 격자상의 형식이다. 다시, 그 때의 패턴 폭 D'는, 최종적 패턴 폭을 D로 하고, 상기 스페이서(497)의 직경 또는 장축 방향의 길이를 S라 할 경우, D'D - 2 S를 만족한 값으로 한다. 상기 직경은 스페이서가 구형의 것을 고려한 경우이며, 장축방향의 길이는 스페이서가 원주상 또는 각주상 등의 형상의 것을 고려한 경우이다. 이 패턴 형성에 의하여, 화소전극(492a)과 레지스트(493a, 494a)의 끝과의 이격거리는 S이상이 되어, 레지스트(493a, 494a)의 측벽에서 스페이서(497)가 돌출 되어도, 스페이서(497)는 화소전극(492a)의 상방에서 외측으로 나간 위치가 된다.
다음에, 제 49(e)도에 나타낸 것 같이, 상술한 레지스트(493a,494a)가 패턴화된 기판상에 다시 레지스트(495a)를 도포한다. 이 때에, 먼저 형성된 레지스트(493a),(494a)가 없는 부분에 주로 하여 금회의 레지스트(495a)를 도포한다. 단, 스페이서(497)의 상부가 노출된다고 하면, 먼저 형성된 레지스트(493a, 494a)의 위에 금회의 레지스트(495a)를 도포해도 좋다.
다음에, 제 49(f)도에 나타낸 것 같이, 상기 패턴 폭 D로 패턴 형성한다. 이 때의 패턴 형성은, 제 49(d)도에 있는 패턴 형성 때의 중심위치와 일치하게 해 둔다. 이것에 의하여, 상술한 것과 같이, 레지스트(493a,494a)의 끝의 벽측에서 돌출된 스페이서(497)의 모두가, 최종적으로 레지스트(495a)로 덮어 싸여지고 만다. 스페이서(497)의 상부는, 다음 공정인 액정재료를 포함한 혼합물을 주입할 때에 지장이 없도록, 레지스트(494a)에서 외측에 돌출된 상태로 둔다. 그 돌출된 치수는, 예를 들면, 레지스트와 레지스트에 접촉하는 기판과의 간격이 1.5 ㎛이상이 되게 하는 것이 좋다.
이상과 같이 하여, 화소와 레지스트로 이루어지는 절연체와의 계면에 스페이서가 산포되던가, 또는, 화소 내에 스페이서가 잔존하는 것이 없어지고, 액정분자를 축 대칭배향으로 했을 경우에도, 그 축 대칭배향이 스페이서에 의해 방해되는 것이 방지되고, 불균일함의 관찰이 방지된다. 상기의 실시예에서는, 간격 유지수단으로서 절연체 레지스트를 이용하여 형성하였지만, 감광성이 없는 절연재료를 공지의 방법으로 패턴 형성해도 좋다.
다음에, 본 발명에 있어서, 각 화소에 있는 액정분자를 축 대칭배향으로할 경우에 대하여 설명한다.
제 50도는, 이 경우의 액정표시소자의 제조방법의 설명도이다.
우선, 제 50(a)도 및 제 50(b)도에 나타낸 것 같이, 상술한 스페이서(507) 등을 포함하는 레지스트(510)가 소정의 패턴으로 형성된 기판(501a)과, 또 일방의 기판(501b)과의 액정층(503)을 협지하도록 대향 배치하여 이루어지는 셀을 제작하였다.
다음에, 이런 셀 중에, 적어도 액정재료와 중합성 수지를 혼합한 혼합물을 주입한다. 실시형태 4와 같은 모양의 제조방법에 따라서 자외선조사에 의하여 액정표시소자를 제작하였다.
이 액정표시소자에서는, 스페이서가 화소 내에 존재하지 않으므로, 산란될 가능성이 전혀 없다. 따라서, 중간조에서 시각을 기울일 경우에도, 불균일함이 관찰되지는 아니할 것이다.
[실시형태 36]
우선, 유리 기판(두께 1.1mm) 위에 ITO(산화인듐 및 산화 주석의 혼합물)로 두께 50 nm의 투명전극이 형성된 한 쌍의 기판을 이용하여, 일방의 기판 위에, 네가티브 형 포토 레지스트 OMR 83 (도꾜 오카사 제품, 15 cp)를 스핀코트(3000 rpm, 20 sec)에 의해 균일하게 도포한다.
다음에, 이것을 80℃, 30min동안 소성한다. 그 후에, 평균 입경 4.5 Mm의 플라스틱 비드(미크로펄 : 세끼스이 파인 케미칼사 제품)를 평균 1000개/mm2산포하고, 그 위에 상기 네가티브 형 포토 레지스트 0MR 83을 같은 모양으로 도포하고 소성한다.
다음에, 이것을 제 51도에 표시하는 것 같은 차광부(512)와 차광부(514)가 있는 포트 마스크(31)를 이용하여 소정의 강도 (200 mJ/cm2)로 노광하고, 현상, 린스 및 소성(120℃, 1 hr)을 경유하여, 제 52(a)도, 제 50(b)도에 나타낸 것 같은 막 두께 0.5 ㎛ (패턴 폭 WLs, WL4가 10 ㎛) 의 절연체(521,522)를 화소 외측에 패턴 형성한다. 그 때에, 화소(526)와 레지스트(521,522)와의 계면에 스페이서(527)가 산포되어 있는 것이 관찰된다. 제 51도에 나타낸 포토 마스크(31)는 해칭한 부분인 차광부의 옆에 있는 것과의 이격거리를 10 ㎛로 하였다. 제 52(a)도는 수득한 기판의 평면도, 제 52(b)도는 그 단면도이다.
다음에, 상기 OMR 83 (60 CP)을 스핀코트(1500 rpm, 20sec)로서 도포, 80℃, 30 min동안 소성한다. 그 후에, 제 53도가 가리키는 것과 같은 차광부(532), 차광부(534)(패턴 폭 WL5, WL6이 20㎛)가 있는 포토 마스크(32)를 이용하여 노광하고, 현상, 린스 및 소성을 경유하고, 제 54(a)도 및 제 54(b)도에 가리키는 것 같은 막 두께 2.3㎛, 패턴 폭이 20㎛의 절연층을 패턴 형성하였다. 제 53도에 가리키는 포토 마스크(32)는 해칭 부분인 차광부(532)의 옆에 것의 이격 거리를 20 ㎛로 하였다. 제 54(a)도는 평면도, 제 54(b)도는 그 단면도이다.
다음에, 또 일방의 기판 상에 시일 재 (스트렉트본드 XN-2 I S. 소성온도 180℃, 1.5 hr)를 스크린 인쇄로 패턴 형성하였다. 이것의 또 일방의 기판과, 전술한 기판은 어느 것을 먼저 소정의 상태로 형성해도 좋다.
다음에, 양 기판을 접합하여, 셀 두께 5.0 ㎛의 액정 셀을 제작하였다. 계속하여, 이 셀 중에, 후술하는 혼합물을 감압하에서 진공 주입하았다. 그 혼합물은, 중합성 재료로서 β-(퍼클로로 옥틸) 에틸아크릴레이트 0.15g, 라우릴아크릴레이트 0.26g 및 R-684 (일본화약사제) 0.1g과, 광중합 억제제로서 p 페닐스티렌 0.19g과, 액정재료로서 ZLl-4792(머크사제 : S 811을 0.3 중량% 함유) 4.25g과, 광중합개시제 (Irgacure 651) 0.025g을 혼합한 것이다.
실시형태 4와 같은 모양의 제조방법에 따라서 자외선조사에 의해 액정표시 소자를 제작한다.
제 55도는, 이 상태의 셀을 편광 현미경으로 관찰한 결과이다. 이 도면에 의해 이해되는 것과 같이, 고분자 영역(309)에 싸여있는 액정영역(308)이 1화소마다 모노도메인 상태로, 또한, 화소 내에서 스페이서에 의한 배향 산란이 관찰되지 않으므로, 비교적 균일한 측 대칭상으로 배향하고 있었다. 편광축이 다르게 직교하는 2매의 편광판을 고정한 상태에서, 제작한 셀을 회전시켜 보았더니, 액정영역(308)의 소광모양(307)의 위치가 일정하게 주위의 고분자영역(309)만 회전하고 있는 것같이 관찰되었다. 더욱이, 제 55도 등의 (303a)는, 축대칭상이 된 액정영역(308)의 축심부를 나타낸다.
이것에서, 대부분의 액정영역에 있어서 균일한 축 대칭배향이 얻어지는 것을 알게 되었다.
다음에, 제작한 셀의 양면에 편광축을 서로 직교시킨 2매의 편광판을 접합하여 액정표시소자를 제작하였다.
이상과 같이 하여 제조한 액정표시소자에 전압을 인가하면서 편광 현미경으로 관찰한 결과, 디스클리네이션 라인이 발생하지 않고, 셀 전체가 흑색으로 되는 것이 확인되었다.
표 16은, 제작한 액정표시소자의 전기광학특성 및 불균일함의 평가에 대하여 나타낸다. 상기 전기광학특성은, 두개의 편광 축이 평행하여 광 투과 100%를 허용하도록 편광판이 위치한 것으로 측정되었다.
[표 16] 액정표시소자의 표시특성
[비교예 11]
비교예 11의 액정표시소자를 이하와 같이 제조하였다.
실시형태 36과 같은 모양의 기판에, 플라스틱 비드(직경 4.5 ㎛)를 1000개/mm2산포한 후에, OMR 83 (15cp)을 스핀 코팅법으로 도포, 80℃, 30 min동안 소성한다.
다음에, 실시형태 36과 같은 모양으로, 제 51도에 나타낸 포토 마스크(31)를 이용하여 노광, 현상, 린스 및 소성을 경유하여, 두께 0.3 ㎛의 절연층을 기판상에 형성하였다.
다음에, 상기 OMR 83 (60 cp)을 스핀 코팅법으로 도포, 80℃로, 30min동안 소성하였다.
제 53도에 표시하는 마스크(32)를 이용하여 노광, 현상, 린스 및 소성에 의해 실시형태 36과 같은 방법으로 패턴을 기판상에 형성하였다. 현미경으로 화소주변을 관찰한 결과, 레지스트와 화소의 계면에 산포한 스페이서는 레지스트에 덮어 싸여있었으며, 몇 개의 화소에 스페이서가 잔존하고 있는 것이 관찰되었다.
이 기판을 또 일방의 기판과 접합하여 셀 두께 5.0 ㎛의 액정 셀을 제작하였다.
실시형태 36과 같은 모양인 액정재료와 중합성수지재료를 포함한 혼합물을 제작한 셀 중에 감압하에서 진공주입한다.
다음에, 실시형태 36과 같은 방법에 따라서 액정 셀을 제작하고, 셀을 편광현미경으로 관찰하였다. 제 56도에 가리킨 것같이, 스페이서에 의하여 축대칭배향의 상태가 산란되어있는 다수의 화소(562)가 관찰되었다.
다음에, 이 셀에 편광축을 직교시킨 2매의 편광판을 접합하여 액정표시소자를 제작하였다. 이 액정표시소자에 전압을 인가하면서, 중간조에서, 사면으로 관찰한 결과, 좀 불균일함이 인정되었다. 이 셀의 전기광학특성을 표 16에서 나타낸다.
[비교예 12]
비교예 12의 액정소자를 이하와 같이 제조하였다.
우선, 실시형태 36과 같은 모양의 투명전극부 유리 기판상에 OMR 83(15cp)을 스핀 코팅 법으로 균일하게 도포하고, 80℃ 30min동안 소성하였다.
다음에, 플라스틱 비드(4.0 ㎛)를 평균 1000개/mm2산포하고, 그 위에 OMR 83(15cp)를 도포하고, 스핀코드에서 기판상에 도포하였다.
다음에, 제 53도에 나타낸 포토 마스크(32)를 이용하여 노광, 현상, 린스 및 소성을 경유하여 절연층을 기판상에 형성하였다. 이 때에, 화소상에 잔존하는 스페이서는 관찰되지 아니하였지만, 레지스트 벽과 화소의 계면에 스페이서가 산포되어 있는 것이 발견되었다.
다음에, 이 기판을 또 일방의 유리 기판과 접합하여, 셀 두께 4.5 ㎛의 액정 셀을 제작하였다.
다음에, 제작한 액정 셀에, 실시형태 36과 같은 모양의 액정재료와 중합성 수지재료를 포함한 혼합물을 주입하고, 실시형태 36과 같은 방법으로 하여 셀을 제작하였다.
이와 같이 하여 제작된 셀을 편광 현미경으로 관찰한 결과, 비교예 11과 비교하여, 화소내에 스페이서가 적기 때문에, 제 57도가 가리키는 것같이, 축대칭의 산란은 적었지만, 화소(572)와 레지스트 벽(10)의 계면에 스페이서(7)가 산포되어 있기 때문에, 그 장소에 배향이 의존하는 경향이 보여졌다.
다음에, 이 셀에 편광축을 직교시킨 2매의 편광판을 붙이고, 액정표시소자를 제작하였다. 제작된 액정소자의 전기광학특성 및 불균일함의 평가에 대하여는 표16에 가리키고 있다.
[실시형태 37]
실시형태 37의 액정소자를 이하와 같이 제조하였다.
우선, 실시형태 36과 같은 모양의 유리 기판에 OMR 83 (15cp)를 스핀 코팅법으로 균일하게 도포하고, 80℃, 30min 동안 소성하였다.
다음에, 그 위에 플라스틱 비드(입경 4.0 pm)를 0.05 중량% 혼합시킨 OMR 83 (60 cp)을 스핀코드로 도포하였다.
다음에, 제 51도에 가리키고 있는 포토 마스크(31)로서 노광, 현상, 린스 및 후 노광을 경유하여 절연층을 기판상에 패턴 형성하였다.
다음에, OMR 83 (60 cp)을 스핀 코팅법으로 도포하고, 80℃, 30 min 동안 소성하였다. 그 후에, 제 53도에 가리키고 있는 것과 같은 포토 마스크(32)를 이용하여 노광, 현상, 린스 및 소성 (120℃, 1시간) 을 행하였다. 이상의 패턴형성을 시행한 기판을 현미경으로 관찰한 결과, 화소내에 스페이서는 없고, 또한, 레지스트-화소 계면에도 스페이서 산포를 볼 수 없었다.
다음에, 이 기판을 또 일방의 기판과 접합하여, 셀을 제작하였다. 제작한 셀 중에, 후술의 혼합물을 진공 주입하였다. 그 혼합물은, 중합성수지재료로서, β- (파클로로 옥틸) 에틸아크릴레이트 0.2g, 이소보르닐아크틸레이트 0.3g 및 R-684 (일본화약사제) 0.1g과, 광중합 억제제로서 p-클로로스티렌 0.1g과, 액정재료로서 ZLI-4792(머크사제 : S-811을 0.3g 중량%함유) 4.25g과, 광중합개시제 (Irgacure 651) 0.025g를 혼합한 것이다.
다음에, 실시형태 36과 같은 방법에 따라서 액정 셀을 제작하고, 셀을 편광 현미경으로 관찰하였다. 실시형태 36과 같은 모양으로, 제 55도에 가리킨 것과 같이, 고분자영역에 둘러싸인 액정영역이 1화소마다 모노도메인 상태로, 또한, 화소내에 스페이서에 의한 배향산란이 관찰되지 아니하는, 비교적 균일한 축대칭상으로 배향하고 있었다. 게다가 편광축이 서로 직교하는 2매의 편광판을 고정항 상태에서, 제작한 셀을 회전시킨 결과, 액정영역의 소광 패턴이 일정하게 위치되고, 주위의 고분자 벽만이 회전하는 것같이 관찰되었다. 이것에서, 대부분의 액정영역에 있어서 균일한 축대칭배향이 얻어진 것을 알았다.
다음에, 실시형태 36과 같은 방법으로 액정표시소자를 제작하고, 전기광학 특성을 측정하고, 그 결과를 표16에 나타냈다. 다시, 전압을 인가하면서, 중간조에서 시각을 기울여 관찰하여도 불균일함이 없었다.
이상과 같이 본실시형태 35-37에 의하면, 화소 외측에 배치된 스페이서에 의하여 기판간격을 균일하게 유지하고, 또는 외압에 대한 표시변화를 억제하여 강도나 내충격성에 우수한 대면적으로 대응할 수 있는 액정표시소자를 얻을 수 있다. 또한 스페이서의 영향에 의한 화소 내에의 액정의 배향불량이던가 배향축의 불량, 또는 디크리네이션의 발생을 억제하여 고 콘트라스트로 표시의 불균일함, 특히 중간조에 있어서 불균일함이 없는 고품위의 표시를 얻을 수가 있었다.
[실시형태 38]
본 실시예에는, 러빙 프로세스를 적용하지 않고 액정재료를 측대칭 상으로 배향시킨 액정소자를 제작하였다.
실시예 1과 같은 모양의 ITO 전극이 설치된 한쌍의 유리 기판에, 배향막 재료로서 사용하고 있는 포리미드 재료 AL 4552(일본 합성고무 사제품)를 성막 후, 실시형태 19와 같은 모양의 절연막형성, 패턴 형성 공정을 경유하여, 제1 기판측에 스페이서가 혼재한 기둥 모양의 절연층으로 구성된 기판간격 유지수단을 형성하였다.
다시, 타방의 제2 기판에도, 포리미드재료 AL 4552를 성막후, 시일 재를 이용하여 양기판을 접합하여 액정 셀을 제작하였다.
제작한 액정 셀에, 액정조성물 ZLI-4801-000 (머크사제 : S-811을 0.3 중량%함유 d/p(셀 간격/카이랄 피치)=0.25)을 90도 비틀어진 배향을 갖는 액정층을 얻도록 진공 주입법에 의해 주입하였다.
계속하여, 이 액정 패널의 액정영역의 분자배향제어 공정으로서, 실서형태 4와 같은 방법의 가열공정과 전압인가공정을 경유하여, 실시형태 4 등과 같도록 액정영역이 1화소마다 균일한 축대칭상에 배향한 셀을 제작하였다.
본 실시형태로 제작한 액정 패널에서는, 종래의 액정 셀의 제작에 행하여지고 있는 러빙공정을 적용하지 않고, 더구나, 종래의 일축배향과는 다르게, 광시각 액정소자에 유효한 축대칭배향이 용이하게 실현되었다. 더욱이, 화소외의 차광층의 영역에 효과적으로 스페이서를 포함한 절연체에서 구성되어진 기판간격 유지수단이 형성된 결과로, 기판간격의 균일성의 향상과 패널의 강도 및 내충격성이 대폭으로 개선되었다는 특징이 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 화소 외측에 배치된 절연체에 의하여 기판간격을 균일하게 유지하는 것에 의해서, 또는 외압에 대한 표시변화를 억제하여 강도나 내충격성에 우수한 대면적에 대응되는 액정소자를 얻을 수 있다. 따라서, 액정층내 또는 액정영역내에 스페이서를 존재시킬 필요가 없고, 스페이서의 영향에 의한 화소내에의 액정의 배향불량이나 배향축의 불량 또는 디스클리네이션의 발생을 억제하여 고 콘트라스트로 표시의 불균일함 (특히 중간조에 있어서의 불균일함)이 없는 고품질의 표시를 얻을 수 있었다.
다시, 화소외 또는 화소내에 배치된 절연체의 재료 및 위치를 조정하는 것에 의하여 기판상의 표면장력을 다르게 하거나, 또한 셀 간격을 다르게 할 수가 있고, 고분자영역과 액정영역과의 형성위치 및 형상을 제어할 수가 있고, 또한 논 러빙 프로세스로 액정분자를 2방향이상, 축대칭상 또는 랜덤상으로 배향시킬 수가 있었다.
이 고분자영역을 화소 외에 선택적으로 형성하고, 화소 외에 형성된 절연체와 융합시키게 되므로, 외압에 대한 표시변화를 더욱 억제하고, 내충격성을 향상시킬 수가 있었다.
더욱이, 기판상의 중앙부에, 볼록 부 및 오목 부의 일방 또는 양방을 패턴 형성하는 것에 의하여, 축위치가 정돈된 균일한 축대칭상배향을 얻을 수가 있어, 다시 불균일함이 없는 양호한 표시로 할 수가 있다.
화소 외에 마련된 절연체는, 부분적으로 또는 전체적으로 1종류 이상의 절연막을 이용해도 좋다. 이 경우에, 액정재료와 수지재료와의 혼합물에서 상분리에 의해 액정영역을 성장시킬 때, 액정영역을 안정하게 형성하도록 재료를 선택할 수가 있다. 또한, 1종류 이상의 흑색 따위의 유색 첨가제를 포함시키면, 상기 절연체는 BM으로도 이용할 수가 있어, 디스클리네이션 라인을 볼 수 없게 된다. 더욱이, 1종류 이상에 무기재료 또는 유기재료로 이루어진 스페이서를 포함시킴으로서, 사용온도 환경이나 외압들에도 영향을 받기 어렵게 하여, 셀 간격을 균일하게 제어할 수가 있다.
상기 절연체를 2종류 이상의 재료에 의해서 제작할 경우, 액정과 중합성수지재료와의 표면장력의 관계에 의해, 화소 내에 액정재료가 우선적으로 분리되어, 화소 외에 고분자영역이 형성된다.
상분리시에 전압, 자장 또는 그 양방을 인가하면, 대칭축을 기판에 대하여 수직방향으로 정돈할 수 있으므로, 다시 균일한 배향제어를 행할 수가 있다.
고분자재료와 액정재료와의 상분리를 이용하지 않는 경우에는, 기판상에 액정분자의 배향을 제어하는 배향막 배향처리하지 않고도 형성되기 때문에, 액정분자의 배향을 산란시키지 않고 배향제어할 수가 있다.
화소내에서 액정영역의 액정분자가 축대칭상으로 배향하고, 이 액정영역의 대칭축 또는 그 부근에만 스페이서가 존재하게 하면, 액정분자의 배향축을 액정영역의 대칭축 또는 그 부근에 존재시키게 할 수 있기 때문에, 액정분자를 대칭축 또는 그 부근을 중심으로 한 대칭축상으로 배향시킬 수가 있어, 균일하게 불균일함이 없는 우수한 표시품위의 액정소자를 얻을 수가 있다.
다시, 본 발명에 의한 경우는, 화소내에서 액정분자가 방사상으로 배향한 액정소자에 있어서, 화소내에의 스페이서의 존재나 화소와 고분자벽의 경계면에 스페이서가 있는 경우에서의 액정영역의 배향의 산란, 배향측의 위치의 차이에 의한 불균일함의 증대 등의 표시특성에 미치는 악영향을 해소하여 표시특성을 개선 가능하다.
더욱 본 발명에 의한 경우에는, 스페이서에 혼재하는 절연체의 표면 에너지를 본 발명과 같이 규정하는 것에 의해, 스페이서의 분산성이 극히 양호하게 되어, 그 결과로서 바람직한 셀 간격이 얻어진다. 그러므로 기판상에 스페이서를 온식 또는 건식으로 산포할 필요도 없게 되므로, 공정의 간소화, 공겅의 크린화가 실현된다.
당업자라면 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고도 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 첨부된 청구범위에서의 양태는 여기에 설명한 것에 한정되지 않고 넓게 해석되어야 한다.

Claims (56)

  1. 대향배치된 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 간극에 액정층이 협지된 액정소자에 있어서,
    각 화소의 크기를 규정하도록 제공된, 차광층으로 덮힌 스페이서가 상기 기판들간의 간극을 유지하기 위한 간극유지수단을 형성하고, 상기 화소내에 있어서의 액정분자가 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되어 있는 액정소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 간극유지수단으로서의 절연체가 화소외측에 형성되어 있는 액정소자.
  3. 대향배치된 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 간극에 고분자영역과 액정영역을 갖는 복합체가 협지된 액정소자에 있어서,
    스페이서들이 입자의 형태이고 이 스페이서들은 오직 화소외측의 고분자영역에 존재하는 액정소자.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 액정영역내에 있어서의 액정분자가 적어도 2 방향, 축대칭또는 랜덤하게 배향되어 있는 액정소자.
  5. 대향배치된 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 간극에 고분자영역과 액정영역을 갖는 복합체가 협지된 액정소자에 있어서,
    상기 기판들간의 간극을 유지하기 위한 간극유지수단으로서의 절연체가 상기 고분자 영역에 형성되어 있고,
    상기 간극유지수단으로서의 절연체는 적어도 2층으로 구성되는,
    액정소자.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 액정영역내에 있어서의 액정분자가 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되어 있는 액정소자.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 절연체의 적어도 1 층이 감광성 수지층으로 구성되는 액정소자.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 절연체의 적어도 1 층이 고분자 필름으로 구성되는 액정소자.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 고분자 필름이 감광성 수지 조성물로 이루어지는 드라이 필름 또는 감광성 폴리머로 구성되는 액정소자.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 화소들을 구획하기 위해 고분자필름 또는 고분자시트로 이루어진 고분자벽들이 화소외측에 제공되는 액정소자.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 고분자필름이 노광 및 현상되고 매트릭스상태로 제공되는 액정소자.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 간극유지수단으로서의 스페이서들이 고분자필름에 포함되는 액정소자.
  13. 제 8항에 있어서, 적어도 하나의 화소가, 광경화성 수지와 액정의 혼합물의 상분리에 의해 경화된 수지 및 상기 고분자 필름으로 형성된 고분자 벽들로 둘러싸인 액정소자.
  14. 제 8항에 있어서, 상기 고분자 필름의 어느 면에 하나 또는 복수의 절연체가 형성되는 액정소자.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 절연체는 감광성 수지층으로 구성되는 액정소자.
  16. 제 8항에 있어서, 상기 고분자 필름은 색소를 함유하며 차광층으로 기능하는 액정소자.
  17. 대향배치된 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 간극에 고분자영역과 액정영역을 갖는 복합체가 협지되고, 상기 액정영역이 화소를 형성하는 액정소자에 있어서,
    적어도 2 층으로 구성되는 절연체가 상기 고분자영역에 제공되고, 상기 적어도 2층의 적어도 하나에 미리 혼재되어 있는 스페이서들이 상기 기판들간의 간극을 유지하는 액정소자.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 화소들이 액정분자가 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되어 있는 적어도 하나의 영역을 포함하는 액정소자.
  19. 제 17항에 있어서, 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자들을 배향시키기 위한 수단으로, 양 기판에 달하는 고분자벽들이 액정분자가 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되어 있는 영역에 제공되는 액정소자.
  20. 제17항에 있어서, 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자들을 배향시키기 위한 수단으로, 철부와 요부중 어느 하나가, 상기 한쌍의 기판중 적어도 일방에 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자가 배향되어 있는 영역의 중심부에 패턴형성되어 있는 액정소자.
  21. 제 1항에 있어서, 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자들을 배향시키기 위한 수단으로, 상기 한쌍의 기판중 적어도 일방에 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자가 배향되어 있는 영역에 구정(球晶)이 제공되어 있는 액정소자.
  22. 제17항에 있어서, 적어도 2방향, 축대칭 또는 랜덤하게 액정분자가 배향되어 있는 영역의 중심부에 스페이서가 절연체로 커버되어 제공되어 있는 액정소자.
  23. 제 2항에 있어서, 상기 스페이서들이, 이 스페이서들의 혼재된 수지를 패터닝하여 형성되는 수지층에 의해 고정되고, 이 스페이서들을 커버하는 차광층의 폭(D2)이 D1 + 4r2D2(단, D1은 수지층의 폭, r2는 수지층의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2)의 관계를 만족하는 액정소자.
  24. 제 3항에 있어서, 상기 스페이서들이 존재하는 고분자영역의 폭(D)이 r1AD/2(단, r1은 고분자영역의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2, A는 고분자영역의 폭방향에 있어서의 스페이서의 중심부에서 고분자영역의 단부까지의 거리)의 관계를 만족하는 액정소자.
  25. 제 17항에 있어서, 상기 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 폭 (D)이 r1 < A ≤D/2(단, r1은 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2, A는 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서의 중심부에서 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 단부까지의 거리)의 관계를 만족하는 액정소자.
  26. 제17항에 있어서, 상기 절연체는 스페이서들을 포함하는 한 층과 스페이서들을 포함하지 않는 적어도 한 층으로 구성되며, 상기 스페이서들을 포함하지 않는 적어도 한 층의 폭(D2)이 D1 + 4r2D2(단, D1은 스페이서들을 포함하는 층의 폭, r2는 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서들의 길이의 1/2)의 관계를 만족하는 액정소자.
  27. 제 17항에 있어서, 상기 절연체는 스페이서들을 포함하는 한 층과 스페이서들을 포함하지 않는 적어도 한 층으로 구성되며, 상기 스페이서들을 포함하는 층의 폭(D)이 r1AD/2(단, r1은 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2, A는 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서의 중심부에서 절연체의 스페이서들을 포함하는 층의 단부까지의 거리)의 관계를 만족하고, 상기 스페이서들을 포함하지 않는 적어도 한 층의 폭(D2)이 D1 + 4r2D2(단, D1은 스페이서들을 포함하는 층의 폭, r2는 스페이서들을 포함하는 층의 폭방향에 있어서의 스페이서들의 길이의 1/2)의 관계를 만족하는 액정소자.
  28. 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판중 적어도 하나의 기판상에 액정층의 배향을 규제하기 위한 수단을 러빙리스 프로세스(rubbingless process)에 의해 형성하는 공정;
    배향을 규제하기 위한 수단이 동일 또는 다른 기판상에 형성된 상대로 기판상에 화소의 크기를 규정하는 차광층을 패턴형성하고 상기 차광층상에 스페이서들을 포함하는 중합성 재료를 패턴형성하여, 상기 기판들간의 간극을 유지하기 위한 간극유지수단을 형성하는 공정;
    상기 한쌍의 기판을 대향배치시켜 부착하여 액정셀을 얻는 공정; 및
    상기 액정셀에 액정을 충전하는 공정을 포함하는, 제 1항의 액정소자의 제조방법.
  29. 화소영역 외측의, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판중 하나의 기판상에, 제 1 중합성재료를 패터닝하여 절연체를 형성하는 공정 ;
    상기 한쌍의 기판을 대향배치시키고 또한 상기 절연체로 그 사이에 균일한 간극을 갖도록 부착하여 액정셀을 구성하는 공정 ; 및
    적어도 액정재료 및 제2 중합성재료를 함유하는 혼합물로 액정셀을 충전하고, 혼합물을 중합에 의해 상분리시켜 상기 절연체에 대응하는 부분을 포함하는 고분자영역을 제공하고 다른 부분들에 액정영역을 제공하도록 하는 공정 ; 을 포함하고,
    상기 액정재료의 표면장력은 상기 제2 중합성 재료의 표면장력보다 크고, 상기 절연체의 표면장력은 상기 한쌍의 기판상에 화소영역의 표면장력보다 적은, 액정소자의 제조방법.
  30. 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판중 하나의 기판상에 적어도 2 층으로 구성되는 간극유지수단으로서의 절연체를 패턴형성하는 공정 ;
    상기 한쌍의 기판을 대향배치시키고 또한 절연체에 의해 그 사이에 균일한 간극을 갖도록 부착하여 액정셀을 구성하는 단계 ; 및
    적어도 액정재료 및 중합성재료를 함유하는 혼합물로 액정셀을 충전하고, 혼합물을 중합에 의해 상분리시켜 상기 절연체에 대응하는 부분을 포함하는 고분자영역을 제공하고 다른 부분들에 액정영역을 제공하도록 하는 공정 ; 을 포함하는 액정소자의 제조방법.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 간극유지수단으로서의 절연체의 적어도 1층에 감광성수지를 사용하는 액정소자의 제조방법.
  32. 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판상에, 그중 적어도 하나의 층에 스페이서들을 혼재시킨 적어도 2개의 감광성 수지층으로 구성되는 절연체를 패턴형성하는 공정 ;
    상기 한쌍의 기판을 대향배치시키고 또한 스페이서들에 의해 그 사이에 균일한 간극을 갖도록 부착하여 액정셀을 구성하는 공정 ; 및
    적어도 액정재료 및 중합성재료를 함유하는 혼합물로 액정셀을 충전하고, 혼합물을 중합에 의해 상분리시켜 절연체에 대응하는 부분을 포함하는 고분자영역을 제공하고 다른 부분들에 액정영역을 제공하도록 하는 공정 ; 을 포함하는 액정소자의 제조방법.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 적어도 액정재료 및 중합성재료를 함유하는 혼합물이 중합에 의해 상분리되도록 하는 공정에 있어서, 상기 혼합물을 균일화온도 이상에서 중합시켜 액정재료와 중합성재료로 상분리시키고, 셀을 냉각하여 액정영역과 고분자영역을 규칙적으로 제공하도록 하는 액정소자의 제조방법.
  34. 제 32항에 있어서, 상기 적어도 액정재료 및 중합성재료를 함유하는 혼합물이 중합에 의해 상분리되도록 하는 공정에 있어서, 상기 혼합물을 균일화온도로부터 냉각하여, 상기 혼합물을 액정재료와 중합성재료로 중합에 의해 상분리시켜 액정영역과 고분자영역을 규칙적으로 제 공하도록 하는 액정소자의 제조방법.
  35. 그중 적어도 일방이 투명한, 고분자영역들과 액정영역들을 갖는 복합체가 협지된 한쌍의 기판을 포함하는 액정소자에 있어서,
    화소내에 있어서의 액정분자가 절연체로 이루어지는 축의 둘레에 축대칭상으로 배향되고 스페이서들이 축으로 커버되도록 제공되는 액정소자.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 절연체로 이루어진 축들이 고분자로 구성되는 액정소자.
  37. 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 하나위에, 스페이서를 포함하는 고분자섬을 형성하는 공정 ;
    상기 한쌍의 기판을 그 사이의 간극이 균일하게 되도록 대향배치시켜 액정셀을 구성하는 단계 ;
    상기 액정셀에 적어도 액정재료와 중합성재료를 포함하는 혼합물을 주입하는 공정 ; 및
    상기 혼합물을 균일화온도 이상으로 중합하여 혼합물을 액정재료와 중합성재료로 상분리시켜, 이에 의해 상기 고분자섬 주위에 액정영역을 제공하고 다른 부분에 고분자영역을 제공하도록 하는, 제 37항의 액정소자의 제조방법.
  38. 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판의 일방 또는 양방위에, 스페이서를 포함하는 고분자섬을 형성하는 공정 ;
    상기 한쌍의 기판을 그 사이의 간극이 균일하게 되도록 대향배치시켜 액정셀을 구성하는 공정 ;
    상기 액정셀에 적어도 액정재료와 증합성재료를 포함하는 혼합물을 주입하는 공정 ; 및
    상기 혼합물을 균일화온도로부터 냉각시켜, 이에 의해 혼합물을 액정재료와 중합성재료로 상분리시키고 상기 고분자섬 주위에 액정영역을 제공하고 다른 부분에 고분자영역을 제공하도록 하는, 제 37항의 액정소자의 제조방법.
  39. 제 32항에 있어서, 상기 스페이서들을 포함하는 중합성재료를 패턴형성하는 공정에 있어서, 상기 중합성 재료가, 이 중합성 재료의 폭(D)이 r1AD/2(단, r1은 중합성 재료의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2, A는 중합성 재료의 폭방향에 있어서의 스페이서의 중심부에서 중합성 재료의 단부까지의 거리)의 관계를 만족하도록 패턴형성되는 액정소자의 제조방법.
  40. 제 32항에 있어서, 상기 스페이서들을 포함하는 중합성 재료를 패턴형성하는 공정의 전 또는 후에, 상기 중합성 재료와 상이한 적어도 한 층이, 그의 폭(D2)이 D1 + 4r2D2(단, D1은 스페이서들을 포함하는 중합성 재료의 폭, r2는 스페이서들을 포함하는 중합성 재료의 폭방향에 있어서의 스페이서들의 길이의 1/2)의 관계를 만족하도록 패턴형성되는 액정소자의 제조방법.
  41. 제 32항에 있어서, 상기 스페이서들을 포함하는 중합성재료를 패턴형성하는 공정에 있어서, 상기 중합성 재료가, 이 중합성 재료의 폭(D)이 r1AD/2(단, r1은 중합성 재료의 폭방향에 있어서의 스페이서의 길이의 1/2, A는 스페이서의 중심부에서 중합성 재료의 단부까지의 거리)의 관계를 만족하도록 패턴형성되고, 상기 스페이서들을 포함하는 중합성 재료를 패턴형성하는 공정의 전 또는 후에, 상기 중합성 재료와 상이한 적어도 한 층이, 그의 폭(D2)이 D1 + 4r2D2(단, D1은 스페이서들을 포함하는 중합성 재료의 폭, r2는 스페이서들을 포함하는 중합성 재료의 폭방향에 있어서의 스페이서들의 길이의 1/2)의 관계를 만족하도록 패턴형성되는 액정소자의 제조방법.
  42. 제 32항에 있어서, 상기 상분리 또는 중합시 상기 한쌍의 기판간에 제공된 혼합물에 전계와 자계중 적어도 하나가 인가되는 액정소자의 제조방법.
  43. 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판중 어느 한 기판인, 고분자필름을 압착하는 기판을 예열하는 공정 ;
    상기 고분자필름을 기판에 압착시키는 공정 ;
    상기 고분자필름을 기판에 압착시키는 동안 상기 고분자필름과 기판을 가열하는 공정 ;
    상기 고분자필름을 임의의 형상으로 패턴형성하는 공정 ;
    상기 한쌍의 기판을 대향배치시켜 액정셀을 얻는 공정 ; 및
    적어도 액정재료와 중합성재료를 포함하는 혼합물로 액정셀을 충전하고, 혼합물을 중합에 의해 상분리시켜 상기 패턴형성된 고분자필름에 대응하는 부분을 포함하는 고분자영역을 제공하고 다른 부분들에 액정영역을 제공하도록 하는 공정을 포함하는, 제 9항의 액정소자의 제조방법.
  44. 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판중 어느 하나위의 화소외측에 고분자 드라이 필름을 패턴형성하는 공정 ;
    상기 한쌍의 기판을 대향배치시켜 액정셀을 얻는 공정 ; 및
    상기 액정셀에 액정을 충전시키는 공정을 포함하는, 제 9항의 액정소자의 제조방법.
  45. 제 17항에 있어서, 상기 스페이서들을 포함하는 층상의 절연체는 중합성 수지로 구성되는 액정소자.
  46. 제 45항에 있어서, 상기 중합성 수지의 중합후의 표면자유에너지가 70 mN/m이하인 액정소자.
  47. 제 45항에 있어서, 상기 중합성 수지의 중합후의 표면자유에너지의 극성성분이 5 mN/m 내지 40 mN/m의 범위에 있는 액정소자.
  48. 제 46항에 있어서, 상기 중합성 수지가 광중합성 수지인 액정소자.
  49. 제 46항에 있어서, 상기 중합성 수지가 열중합성 수지인 액정소자.
  50. 제 17항에 있어서, 상기 중합성 수지로 이루어진 적어도 하나의 층이 스페이서들을 포함하는 중합성 재료로 이루어진 층상에 형성되는 액정소자.
  51. 대향배치된 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판간에 표시매체가 협지된 액정소자의 제조방법에 있어서,
    적어도 일방의 기판상에 절연체를 도포하는 공정(제 1 절연막 도포 공정) ;
    상기 절연체상에 스페이서를 산포하여 그 위에서 다른 절연체를 도포하거나 또는 스페이서를 함유시킨 절연체를 상기 절연체위에서 도포하는 공정(제 2 절연막 도포공정) ;
    상기 스페이서를 포함하는 절연체를, 최종적인 패턴폭 D와 스페이서의 직경 또는 장축방향의 치수 S에 관해서, D' ≤ D - 2S의 관계를 만족하는 패턴폭 D'로 패턴형성하는 공정(제 1 패턴형성 공정) ;
    상기 제 1패턴형성 공정이 행해진 기판상에 절연체를 도포하는 공정(제 3 절연막 도포공정) ;
    상기 제 1 패턴형성 공정 후, 제 3 절연막 도포공정 전에 절연체의 단부로 부터 나오는 스페이서들이 절연체로 커버되도록 상기 제 3 절연막 도포 공정에서 도포된 절연체를 패턴형성하여 상기 최종적인 패턴폭 D로 하는 공정(제 2 패턴형성 공정)을 포함하는 액정소자의 제조방법.
  52. 제 51항에 있어서, 상기 표시매체를, 액정분자가 적어도 2 방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되는 액정영역과 고분자영역을 갖도록 하는 액정소자의 제조방법.
  53. 제 51항에 있어서, 상기 표시매체가, 액정분자가 1 방향으로 배향되는 액정영역과 고분자영역을 갖도록 하는 액정소자의 제조방법.
  54. 제 51항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 절연막 도포 공정에서 사용된 절연체의 적어도 1 층으로서 감광성 재료를 사용하는 액정소자의 제조방법.
  55. 제 5항에 있어서, 상기 화소는, 액정분자가 적어도 2 방향, 축대칭 또는 랜덤하게 배향되는 적어도 하나의 영역을 포함하는 액정소자.
  56. 화소영역 외측의, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판중 하나의 기판상에, 제1 중합성재료를 패터닝하여 제1 절연체를 형성하는 공정 ;
    상기 화소영역 내측의, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판중 하나의 기판상에, 제2 중합성재료를 패터닝하여 제2 절연체를 형성하는 공정 ;
    상기 한쌍의 기판을 대향배치시키고 또한 상기 제1 절연체로 그 사이에 균일한 간극을 갖도록 부착하여 액정셀을 구성하는 공정 ; 및
    적어도 액정재료 및 제3 중합성재료를 함유하는 혼합물로 액정셀을 충전하고, 상기 혼합물을 중합에 의해 상분리시켜 상기 제1 절연체에 대응하는 부분을 포함하는 고분자영역을 제공하고 상기 제2 절연체에 대응하는 부분을 포함하는 액정영역을 제공하도록 하는 공정 ; 을 포함하고,
    상기 액정재료의 표면장력은 상기 제3 중합성 재료의 표면장력보다 적고, 상기 제2 절연체의 표면장력은 상기 한쌍의 기판상의 화소영역의 표면장력보다 적은, 액정소자의 제조방법.
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JP1960495 1995-02-07
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100380787B1 (ko) * 1999-11-15 2003-04-18 가부시끼가이샤 도시바 평면표시장치 및 그 제조방법
KR100720091B1 (ko) * 2000-10-31 2007-05-18 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법
KR101107700B1 (ko) * 2005-02-28 2012-01-25 엘지디스플레이 주식회사 금속배선 패턴 형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법
KR20120052885A (ko) * 2010-11-16 2012-05-24 엘지디스플레이 주식회사 액정표시소자 및 그 제조방법
KR101511476B1 (ko) * 2014-02-28 2015-04-10 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 감광성 수지 조성물

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729312A (en) * 1994-03-18 1998-03-17 Sharp Kabushiki Kaisha LCD and method for producing the same in which a larger number of substrate gap control materials is larger in the polymer walls than in the liquid crystal regions
US5673092A (en) * 1994-10-14 1997-09-30 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal device and method for fabricating the same
JP3167605B2 (ja) * 1995-12-25 2001-05-21 シャープ株式会社 液晶表示素子
JP3289819B2 (ja) * 1996-09-06 2002-06-10 シャープ株式会社 液晶表示素子
US6940566B1 (en) * 1996-11-26 2005-09-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Liquid crystal displays including organic passivation layer contacting a portion of the semiconductor layer between source and drain regions
FR2763145B1 (fr) * 1997-05-07 1999-07-30 Centre Nat Rech Scient Dispositif a cristaux liquides comprenant des moyens d'ancrage perfectionnes sur au moins une plaque de confinement donnant une orientation degeneree sans memoire
US6078378A (en) * 1997-11-24 2000-06-20 Industrial Technology Research Institute Liquid crystal display with pixels having an opening formed from a photosensitive resin with spacers attached
JP3384964B2 (ja) 1998-01-26 2003-03-10 シャープ株式会社 液晶表示装置およびその製造方法
JP3335578B2 (ja) * 1998-06-30 2002-10-21 シャープ株式会社 液晶表示装置およびその製造方法
JP2000066213A (ja) * 1998-08-20 2000-03-03 Sharp Corp 液晶表示装置
TW535025B (en) * 1998-12-03 2003-06-01 Hitachi Ltd Liquid crystal display device
JP4094759B2 (ja) * 1999-02-05 2008-06-04 株式会社日立製作所 液晶表示装置
JP3285011B2 (ja) * 1999-07-14 2002-05-27 日本電気株式会社 液晶表示装置
JP2001305561A (ja) * 2000-04-21 2001-10-31 Hitachi Ltd 液晶表示装置
KR100372579B1 (ko) 2000-06-21 2003-02-17 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법
TW573190B (en) * 2000-08-14 2004-01-21 Samsung Electronics Co Ltd Liquid crystal display and fabricating method thereof
US6897915B1 (en) * 2000-09-27 2005-05-24 Kent State University Non-lithographic photo-induced patterning of polymers from liquid crystal solvents with spatially modulated director fields
JP4640864B2 (ja) * 2001-10-02 2011-03-02 シャープ株式会社 液晶表示装置の製造方法
JP4640862B2 (ja) * 2001-10-02 2011-03-02 シャープ株式会社 液晶表示装置の製造方法
JP4197404B2 (ja) 2001-10-02 2008-12-17 シャープ株式会社 液晶表示装置およびその製造方法
US6903787B2 (en) 2002-02-20 2005-06-07 Fujitsu Display Technologies Corporation Liquid crystal display device's substrate, liquid crystal display device including the same, and manufacturing method of the same
US7179512B2 (en) * 2002-05-14 2007-02-20 Fujitsu Limited Liquid crystal display and manufacturing method of same
JP3750640B2 (ja) 2002-08-22 2006-03-01 セイコーエプソン株式会社 素子基板、電子装置、光学装置、及び電子機器
JP2004145101A (ja) * 2002-10-25 2004-05-20 Seiko Epson Corp スペーサ定点配置装置、液晶装置の製造方法、液晶装置、電子機器
KR100916604B1 (ko) * 2002-12-27 2009-09-14 엘지디스플레이 주식회사 최적 선폭의 블랙 매트릭스를 포함하는 액정 표시 장치
US7253438B2 (en) 2003-03-20 2007-08-07 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display apparatus and manufacturing method therefor
KR20040086195A (ko) * 2003-03-31 2004-10-08 후지쯔 디스플레이 테크놀로지스 코포레이션 액정 표시 장치의 제조 방법
US20060044241A1 (en) * 2004-08-31 2006-03-02 Vast View Technology Inc. Driving device for quickly changing the gray level of the liquid crystal display and its driving method
KR20070015314A (ko) * 2005-07-30 2007-02-02 삼성전자주식회사 액정표시장치 및 그의 제조 방법
CN101676777B (zh) * 2005-09-22 2012-04-25 夏普株式会社 液晶显示装置
TWI319101B (en) * 2005-09-22 2010-01-01 Ind Tech Res Inst Polymer liquid crystal device and fabrication method thereof
TWI319102B (en) * 2005-11-15 2010-01-01 Ind Tech Res Inst Manufacturing method for color cholesteric liquid crystal layer
US20090215346A1 (en) * 2005-12-02 2009-08-27 Han-Sik Kim Method for Fabricating Micro Pixel Liquid Crystal Display
US8111368B2 (en) * 2006-02-28 2012-02-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Liquid crystal display
US8035777B2 (en) * 2006-03-30 2011-10-11 Ube Industries, Ltd. Optical filter
JP2007322485A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Nippon Sheet Glass Co Ltd 遮光隔壁形成用のアルカリ現像型黒色感光性樹脂組成物
JP2008170633A (ja) * 2007-01-10 2008-07-24 Brother Ind Ltd 電気泳動表示パネルの隔壁の製造方法及び、電気泳動表示パネル
CN102687069A (zh) * 2009-12-15 2012-09-19 夏普株式会社 显示元件和使用该显示元件的电气设备
WO2011152010A1 (ja) * 2010-06-02 2011-12-08 シャープ株式会社 液晶表示装置
TWI477384B (zh) * 2012-01-17 2015-03-21 Chin Yi Tsai 連續式光學結構陣列的製造方法與製造設備
KR101703985B1 (ko) 2012-08-22 2017-02-08 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
DE102013104195A1 (de) * 2013-04-25 2014-10-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
JP6164072B2 (ja) * 2013-12-06 2017-07-19 東芝ライテック株式会社 液晶パネルの製造装置及び液晶パネルの製造方法
JP6528517B2 (ja) 2015-04-06 2019-06-12 三菱電機株式会社 配向膜の塗布方法
JP7283651B2 (ja) * 2018-05-22 2023-05-30 国立大学法人東北大学 液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法
TWI678596B (zh) * 2018-09-13 2019-12-01 新應材股份有限公司 正型光阻組成物及圖案化聚醯亞胺層之形成方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4435047A (en) * 1981-09-16 1984-03-06 Manchester R & D Partnership Encapsulated liquid crystal and method
JPS59222817A (ja) * 1983-06-02 1984-12-14 Asahi Glass Co Ltd 液晶表示装置
KR0130554B1 (ko) * 1984-03-19 1998-04-11 유젠 웬닝거 합성수지 매트릭스 및 이에 분산된 액정으로 이루어진 광변조제와 그 제조방법
JPS61173223A (ja) * 1985-01-28 1986-08-04 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶表示装置作成方法
JPS61184518A (ja) * 1985-02-12 1986-08-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶表示装置作成方法
JPS62240930A (ja) * 1986-04-14 1987-10-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示パネルの製造法
JPS6333730A (ja) * 1986-07-29 1988-02-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示体用カラ−フイルタ
JPS6350817A (ja) * 1986-08-20 1988-03-03 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶電気光学装置作製方法
JPH01233421A (ja) * 1988-03-15 1989-09-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置およびその製造方法
JPH01239527A (ja) * 1988-03-22 1989-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置の製造方法
JPH0394230A (ja) * 1989-09-07 1991-04-19 Sharp Corp 液晶パネル
JP2945143B2 (ja) * 1990-12-07 1999-09-06 富士通株式会社 液晶表示装置
JP2801102B2 (ja) * 1991-02-01 1998-09-21 富士通株式会社 液晶表示装置
JP2565014B2 (ja) * 1991-03-12 1996-12-18 富士通株式会社 液晶表示装置
JPH05224919A (ja) * 1992-02-17 1993-09-03 Nec Corp マイクロプロセッサのプログラム実行方式
JP3391485B2 (ja) * 1992-12-10 2003-03-31 セイコーエプソン株式会社 液晶素子の製造方法
JPH06194672A (ja) * 1992-12-24 1994-07-15 Nippondenso Co Ltd 液晶表示素子の製造方法
DE69405451T2 (de) * 1993-03-16 1998-03-12 Koninkl Philips Electronics Nv Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines strukturierten Reliefbildes aus vernetztem Photoresist auf einer flachen Substratoberfläche
JP3285411B2 (ja) * 1993-04-16 2002-05-27 シチズン時計株式会社 液晶表示パネルおよびその製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100380787B1 (ko) * 1999-11-15 2003-04-18 가부시끼가이샤 도시바 평면표시장치 및 그 제조방법
KR100720091B1 (ko) * 2000-10-31 2007-05-18 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법
KR101107700B1 (ko) * 2005-02-28 2012-01-25 엘지디스플레이 주식회사 금속배선 패턴 형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법
KR20120052885A (ko) * 2010-11-16 2012-05-24 엘지디스플레이 주식회사 액정표시소자 및 그 제조방법
KR101992881B1 (ko) * 2010-11-16 2019-09-30 엘지디스플레이 주식회사 액정표시소자
KR101511476B1 (ko) * 2014-02-28 2015-04-10 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 감광성 수지 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
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KR960018694A (ko) 1996-06-17
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