KR100253948B1

KR100253948B1 - 액정표시소자 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100253948B1
Application number: KR1019970051771A
Authority: KR
Inventors: 신이찌 테라시타; 슈이찌 고자끼; 노부카즈 나가에; 노부아끼 야마다
Original assignee: 마찌다 가쯔히꼬; 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 2000-05-01
Also published as: CN1183574A; KR19980041931A; CN1105326C; TW464779B

Abstract

본 발명의 액정표시소자는 한쌍의 기판간에, 적어도 액정을 포함하는 표시매체를 구비한다. 상기 한쌍의 기판의 적어도 일방의 기판이 상기 표시매체측에 요부(凹部)를 갖는 막을 구비하고, 상기 요부는 상기 기판의 법선방향에서 보았을때 중심부근에 저부를 갖는다. 상기 표시매체에 포함되는 액정분자는 상기 저부 부근을 축으로 하여 축대칭으로 배향되어 있다.

Description

액정표시소자 및 그의 제조방법

본 발명은 액정표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 저렴하고 표시품위가 높은 액정표시소자 및 그의 간편한 제조방법에 관한 것이다.

종래, 트위스티드네마틱(TN) 모드의 액정표시소자가 광범위하게(예컨대, 퍼스널 컴퓨터, 워드프로세서, 어뮤즈먼트 기기 및 TV 세트 등의 평면 디스플레이, 또는 셔터효과를 이용한 표시판, 창, 도어 또는 벽) 사용되고 있다. TN 모드의 액정표시소자의 시각 특성에 대해 도 32a∼32c를 참조하여 이하에 설명한다. 도 32a∼32c는 TN모드의 액정표시소자에 있어서 액정분자의 배향상태를 보인 개략 단면도이다. 도32a는 액정에 전압을 인가하지 않은 상태를 나타내고, 도 32b는 액정에 전압을 인가하여 중간조를 표시하고 있는 상태를 나타내며, 도 32c는 액정에 포화전압을 인가한 상태를 나타낸다.

TN 모드의 액정표시소자에 있어서는, 도 32a∼32c에 보인 바와 같이, 기판(1,2)사이에 개재된 액정층에 전압이 인가될때, 액정층의 액정분자가 배향된다. TN모드에서 액정분자가 배향되는 경우에는 도 32b에 보인 중간조 상태에 있어서, 방향 A에서 본 액정분자의 겉보기 광투과율과 방향 B에서 본 액정분자의 겉보기 광투과율이 다르게 된다. 그 결과, 시각특성에 방향의존성이 발생한다(예컨대, 관찰자가 다른 방향 A 및 B에서 보아 관찰한 경우에, 표시콘트라스트가 크게 다르게 된다). 시각특성의 방향의존성을 개선하기 위해는, 화소내에서 적어도 두개이상의 방향으로 액정분자를 배향시키는, 광시각(廣視角) 모드의 액정표시소자가 제안되었다. 광시각 모드에 있어서의 액정표시소자의 시각(視角) 특성의 개선을 도 32d∼32f를 참조하여 이하에 설명한다.

도 32d∼32f는 광시각 모드 액정표시소자에 있어서의 액정분자의 배향상태를 보인 개략 단면도이다. 도 32d는 액정에 전압을 인가하지 않은 상태를 나타내고, 도 32e는 액정에 전압을 인가하여 중간조를 표시하고 있는 상태를 나타내며, 도 32f는 액정에 포화전압을 인가한 상태를 나타낸다.

광시각 모드 액정표시소자에 있어서는 도 32d에 보인 바와 같이, 액정층(3)은 액정영역(8)과 이 액정영역(8)을 둘러싸는 고분자영역(7)을 갖는다. 이 형태의 액정표시소자에 있어서는, 도 32e에 보인 중간조 표시상태에 있어서, 액정영역(8)의 액정분자(9)가 축(10)을 중심으로 하여 축대칭상(예컨대, 동심원상, 방사상 또는 와권상)으로 배향된다. 따라서, 방향 A에서 관찰시의 액정분자의 겉보기 광투과율과 방향 B에서 관찰시의 액정분자의 겉보기 광투과율이 평균화되어 실질적으로 같게 된다. 그 결과, 시각특성의 방향의존성이 TN모드의 액정표시소자에 비해 개선된다.

광시각 모드의 액정표시소자의 구체예로서는 이하의 7개 형태의 액정표시소자가 알려져 있다.

제 1 형태의 액정표시소자는, 도 32d∼32f에 보인 형태이다. 이 형태의 액정표시소자는, 액정셀내에 고분자영역(예컨대, 고분자벽)으로 둘러싸인 액정영역을 갖는다. 또한, 이 액정표시소자는 편광판을 필요로 하지 않으며, 배향처리도 필요하지 않다. 이 액정표시소자에 있어서는, 액정의 복굴절을 이용하여 투명 또는 백탁상태가 전기적으로 제어된다. 이 액정표시소자는 액정분자의 상광굴절율과 지지매체(고분자영역의 고분자)의 굴절율을 일치시킴으로써, 전압인가시에는 액정의 배향을 균일하게 하여 투명상태를 표시하고, 전압 무인가시에는 액정분자의 배향산란에 의해 광산란상태를 표시한다. 이 형태의 액정표시소자의 제조방법으로서는, 광경화성 또는 열경화성 수지와 액정과의 혼합물을 액정셀간에 주입한 후, 혼합물의 수지를 경화시킴으로써, 액정을 석출시켜 수지(고분자벽)중에 액정영역을 형성하는 방법이 제안되이 있다(일본 특표소 61-502128호). 또한, 이 액정표시소자의 양측에 서로 편광축이 직교하도록 편광판을 설치하여 광시각 모드를 얻는 기술도 제안되어 있다(일본 특허공개공보, 4-338923호 및 동 4-212928호).

제 2 형태의 액정표시소자는 비산란형으로, 평광판을 사용하는 형태이다. 이 액정표시소자는 액정과 광경화성 수지와의 혼합물로 부터의 상분리에 의해 형성된, 고분자로 둘러싸인 복수의 도메인으로 이루어지는 액정영역을 갖는다(일본 특허공개공보 5-27242호). 이 액정표시소자에 있어서는, 상분리에 의해 형성된 고분자에 의해 액정영역의 각 도메인의 배향상태가 산란되어 랜덤상태로 된다. 그 결과, 전압인가시에 개개의 도메인으로 액정분자의 기립 방향이 다르게 되기 때문에 Δn·d가 평균화되어, 각 방향에서 본 겉보기 투과율이 같게된다. 따라서, 중간조 상태에서의 시각특성이 개선된다.

제 3 형태의 액정표시소자는, 기판 표면에 결정성 고분자로 이루어지고 구정(球晶) 구조를 갖는 막을 갖는다. 이 액정표시소자에 있어서는, 막의 구정구조에 의한 축대칭의 배향규제력을 이용하여 액정영역의 액정분자를 배향시켜 광시각 표시모드를 실현한다(일본 특허공개공보 6-308496호).

제 4 형태의 액정표시소자에 있어서는, 기판상에 배향막을 도포하고, 러빙 등의 배향처리를 행하지 않고 액정분자를 랜덤하게 배향시킨다(일본 특허공개공보 6-194655호) .

제 3 및 제 4 형테의 액정표시소자는 모두, 화소내의 액정분자가 다른 방향으로 배향하기 때문에, 디스클리네이션 라인이 발생하고, 콘트라스트가 저하하는 경우가 많다.

화소내에서의 디스클리네이션 라인의 발생을 방지하기 위해, 제 5 형태의 액정표시소자가 제안되었다. 이 액정표시소자에 있어서는, 화소내의 액정분자를 축대칭으로 배향시킨다. 예컨데, 본 출원인은, 액정재료와 광경화성 수지를 갖는 액정셀에 조사량을 제어하여(예컨대, 포토마스크를 통해 액정셀에 광조사함으로써) 제조되는 액정표시소자를 제안하였다(일본 특허공개공보 7-120728호). 이 액정표시소자에 있어서는, 전압의 무인가시에는 액정분자가 화소영역내에서 축대칭상(예컨대, 와권상)으로 배향되고, 액정분자에 전압을 인가함으로써 와권상 배향이 호메오트로픽(homeotropic) 상태로 변화한다. 그 결과, 시각특성이 현저히 개선된다.

제 6 형태의 액정표시소자에 있어서는, 액정분자의 축대칭상의 배향이 배향처리에 의해 [예컨데, 기판에 축대칭상의 미세홈을 형성함으로써) 실현된다(일본 특허공개공보 6-265902호 및 동 6-324337호).

제 5 형태의 액정표시소자는, 개념적으로 실용성이 결핍되어 있다. 제 6 형태의 액정표시소자에 있어서는 액정분자의 프리틸트를 제어하는 것이 곤란하다. 이때문에, 디스클리네이션 라인이 발생하는 경우가 많다. 또한, 축대칭배향의 안정성이 불충분하다.

제 7 형태의 액정표시소자는, 소위 ASM구조를 갖는다. 이 액정표시소자에 있어서는, 액정재료와 광경화성 수지를 갖는 액정셀에, 특정 규칙에 따라 온도 및 인가 전압을 변화시키면서 광조사함으로써, 화소내의 액정분자의 축대칭 배향이 실현된다. (일본 특허공개공보 6-301015호 및 동 7-120728호 등).

그러나, 상기와 같은 기술에 의해 액정분자를 배향시키는 경우에는, 축대칭배향의 축의 위치가 충분히 제어될 수 없다. 따라서, 액정분자의 축대칭 배향의 배향축이 경사지거나, 또는 배향축의 위치가 어긋나게 된다. 축 어긋남에 의한 문제점에 대해, 도 33a 및 33b를 참조하여 설명한다. 도 33a 및 33b는, 직교 니콜 상태로 액정셀을 경사지게 했을때 편광현미경에 의해 관찰한 결과를 보인 개략도로서, 도 33a는 축의 어긋남이 없는 경우를 나타내고, 도 33b는 축의 어긋남이 있는 경우를 나타낸다. 도 33a과 33b의 비교로 부터 알수 있는 바와 같이, 축의 어긋남이 있는 화소의 평균적인 투과율은 다른 화소와 다르기 때문에, 표시 전체로 보면, 거친 것이 관찰된다. 또한, 시각을 변화시켜 관찰하면 하나의 화소내에서 검게 보이는 부분의 면적이 많아진다.

이상과 같이, 종래의 액정표시소자에 있어서는, 액정분자 배향의 배향축의 위치제어가 불충분하다. 또한, 종래의 액정표시소자에 있어서는 배향축의 위치제어가 불충분한 액정분자의 축대칭배향을 실현시키기 위한 것에 있어서도 복잡한 제조공정을 필요로 한다(예컨대, 특정 규칙에 따라 온도 및 인가전압을 변화시키면서 광조사할 필요가 있다). 즉, 종래의 액정표시소자는 제조가가 높고, 또한 배향축의 위치제어가 불충분한 문제점이 있다.

따라서, 복잡한 제조공정을 필요로 하지 않고(따라서, 액정표시소자가 저렴한), 액정분자 배향의 배향축의 위치가 정확히 제어될 수 있는(따라서, 시각특성이 우수하고 거칠기가 없는 등의 표시품위가 우수한) 액정표시소자가 요망되고 있다.

본 발명의 액정표시소자는, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판간에, 적어도 액정을 포함하는 표시매체를 포함하며, 상기 한쌍의 기판의 적어도 일방의 기판이 상기 표시매체측에 요부를 갖는 막을 구비하고, 상기 요부는 상기 기판의 법선방향에서 본 요부의 중심부근에 저부를 갖고, 상기 표시매체에 포함되는 액정분자가 상기 저부 또는 그 부근올 축으로 하여 축대칭으로 배향되어 있다.

본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 저부를 통하는 수직면에 있어서의 상기 요부를 규정하는 윤곽이 곡선이고, 상기 곡선의 2차 미분의 부호가 정(正)이다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 저부를 통하는 수직면에 있어서의 상기 요부를 규정하는 윤곽이 직선이다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 저부를 통하는 수직면에 있어서의 상기 요부를 규정하는 윤곽이 곡선이고, 상기 곡선의 2차 미분의 부호가 부(負)이다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 저부를 통하는 수직면에 있어서의 상기 요부를 규정하는 윤곽이 곡선이고, 상기 곡선은 이 곡선의 2차 미분의 부호가 정(正)인 부분 및 이 곡선의 2차 미분의 부호가 부(負)인 부분을 갖는다.

본 발명의 또다른 실시에에 있어서, 상기 요부를 갖는 막을 구비한 기판과, 철부(凸部)를 갖는 막을 구비한 기판이, 상기 요부의 저부와 상기 철부의 상부가 대응하도록 대향하여 배치되고, 상기 표시매체에 포함되는 상기 액정분자가, 상기 저부 및 상부 또는 그 부근을 축으로 하여 축대칭으로 배향되어 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 표시매체가, 주로 액정을 포함하는 액정영역과, 상기 액정영역을 포위하는 고분자영역을 갖는다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부가, 상기 액정영역의 중심에서 셀갭을 최대로 하고, 상기 액정영역의 단부에서 셀갭을 최소로 하도록 하여 형성되며, 엑정분자의 축대칭배향축이 상기 액정영역의 중심에 위치한다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부를 갖는 막의 표면의 기울기가, 상기 액정영역이 존재하는 화소부와, 비화소간의 경계에서 연속적으로 변화한다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부를 갖는 막이 열가소성 절연재료 또는 열경화성 절연재료에 의해 형성된다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부를 갖는 막이 감광성 절연재료에 의해 형성된다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부를 갖는 막을 구비한 기판상에 투명전극이 형성되어 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 소자는, 착색층, 차광층 및 상기 착색층과 치광층을 커버하는 오버코트층을 포함하는 컬러 필터를 더 포함하며, 상기 컬러 필터에 상기 요부가 형성되어 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부는 화소부에 대응하여 제공되며, 비화소부에 대응하는 걸러 필터의 일부는 평탄하다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 오버코트층상에 투명전극이 형성된다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 오버코트층은, 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 광경화성 수지로 구성되는 그룹에서 선택되는 재료로 형성된다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 착색층은, 컬러 레지스트를 사용하는 포토리소그라피에 의헤 형성되고 직경이 10μm이하인 개구를 갖는 요부를 구비하며, 상기 차광층은 상기 착색층보다 높게 형성되고, 상기 오버코트층은 무기재료 또는 유기재료로 형성된다.

본 발명은 또한, 액정표시소자의 제조방법을 제공한다. 이 방법은, 한쌍의 기판의 적어도 일방에 요부를 형성하기 위한 막을 형성하는 공정; 및 소정의 요철 표면을 갖는 몰드로 막을 가압하여 상기 막의 소정 위치에 소정 형상의 요부를 형성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 몰드의 요철 표면은 원추형 또는 타원추형을 갖는다.

또한, 본 발명의 방법은, 한쌍의 기판의 적어도 일방에, 기판의 법선방향에서 보아 원형 또는 타원형이고 상기 기판에 가까운 막일수록 큰 면적을 갖도록 복수의 막을 적층하여, 그의 주연부가 계단상으로 되는 철부를 형성하는 공정; 및 상기 철부를 커버하도록 막을 형성하여 매끈한 표면을 갖고, 또한 인접하는 철부들간에 저부를 갖는 요부를 형성하는 공정을 포함한다.

또한, 본 발명의 방법은, 한쌍의 기판의 적어도 일방에 감광성 재료로 이루어진 막을 형성하는 공정;및 광투과율이 계조적으로 변화하는 계조 마스크를 통해 패터닝하기 위해 상기 막을 노광하여, 상기 막에 요부를 형성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 1실시예에 있어서, 상기 방법은, 상기 한쌍의 기판간에 액정과 광중합성 화합물과의 혼합물을 주입하는 공정;및 자외선을 상기 혼합물에 조사하여 상기 광중합성 화합물을 경화시키는 공정을 더 포함한다.

또한, 본 발명의 방법은, 기판의 소정 위치에 착색층과 차광층을 형성한 다음, 상기 착색층과 차광층을 커버하는 오버코트층을 형성하여, 컬러 필터를 형성하는 공정; 및 소정의 요철 표면을 갖는 몰드로 상기 오버코트층을 가압하여 상기 오버코트층의 소정 위치에 소정 형상의 요부를 형성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 오버코트층은 오버코트제로 도포한 다음, 상기 오버코트제에 포함된 용제를 제거하여 형성된다.

본 발명의 다른 실시에에 있어서, 상기 몰드는 화소에 대응하는 위치에 철부 또는 돌기를 갖는다.

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 몰드는 그의 일부에 평탄한 면을 갖는다.

또한, 본 발명의 방법은, 컬러 레지스트를 사용하는 포토리소그라피에 의해 컬러 필터의 착색층을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 컬러 레지스트의 화소 중앙부에 대응하는 부분을 경화시키지 않도록 포토마스크를 통해 광조사를 행하여, 상기 착색층의 화소 중앙부에 소정의 요부를 형성하기 위해 리세스(recess)를 형성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 요부의 개구의 직경은 10μm이하이다.

따라서 상기 본 발명은, (1) 액정 분자의 배향축의 위치가 정확히 콘트롤될 수 있는(즉, 우수한 시야각 특성 및 거칠기가 없는) 액정표시소자를 제공하고, (2) 이와 같은 액정표시소자의 간편하고 저렴한 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1a∼1d도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 기판상에 제공된 요(凹)부의 상이한 실시예들을 도시한 개략도이다.

제2a도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 바람직한 실시예를 제조하기 위한 공정에 있어서의 기판을 보인 개략도이다.

제2b는 제2a도의 B-B선에 따른 기판의 단면도이다.

제3a도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 바람직한 실시예를 제조하기 위한 공정에 사용되는 몰드(mold)의 개략평면도이다.

제3b도는 제3a도의 B-B선에 따른 몰드의 단면도이다.

제4a도는 제3a 및 제3b도의 몰드에 의해 기판상에 형성된 역원추형의 요부를 보인 개략 평면도이다.

제4b도는 제4a도의 B-B선에 따른 요부의 단면도이다.

제5도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 바람직한 실시에에 있어서 액정셀의 편광현미경에 의한 관찰결과를 보인 개략도이다.

제6a∼6f도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 바람직한 실시예에 있어서 액정셀의 전기광학특성을 보인 그래프 및 개략도이다.

제7a∼7f도는 TN모드 액정표시소자의 전기광학특성을 보인 그래프 및 개략도이다.

제 8a도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 다른 실시예에 있어서의 액정셀의 단면도이다.

제8b도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시에에 있어서의 액정셀의 단면도이다.

제9a도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는 상측 기판용 몰드의 개략 평면도이다.

제9b도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는 하측 기판용 몰드의 개략 평면도이다.

제10a∼10c도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는 네가티브 패턴 포토마스크의 개략 평면도이다.

제11도는 제10a,10b 및 10c도의 포토마스크에 이어 사용되는 네가티브 패턴 포토마스크의 개략 평면도이다.

제12a도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예에 있어서의 기판을 보인 개략평면도이다.

제12b도는 제12a도의 B-B선에 따른 기판의 단면도이다.

제13도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예에 있어서의 액정셀을 보인 개략 단면도이다.

제14도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는 네가티브 패턴 포토마스크의 개략 평면도이다.

제15도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는, 투과율이 단계적으로 변화하는 부분을 갖는 네가티브 패턴 포토마스크의 개략평면도이다.

제16a도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예에 있어서 기판상의 화소를 보인 개략 평면도이다.

제16b도는 제16a도의 B-B선에 따른 화소의 단면도이다.

제16c도는 제16a도의 C-C선에 따른 화소의 단면도이다.

제17도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는, 투과율이 단계적으로 변화하는 부분을 갖는 네가티브 패턴 포토마스크의 개략 평면도이다.

제18도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예에 있어서 액정셀의 편광현미경에 의한 관찰결과를 보인 개략도이다.

제19a도 및 제19b도는 본 발명에 의한 액정표시소자에 사용되는 컬러 필터를 제조하기 위한 공정의 1예를 보인 개략 단면도이다.

제20a도는 몰드에 의해 프레싱한 가압하에 제19a도 및 제19b도의 컬러 필터에 요부를 형성하기 위한 공정을 보인 개략 단면도이다.

제20b는 몰드를 해제한 상태에서 제 19a도 및 제19b도의 컬러 필터에 요부를 형성하기 위한 공정을 보인 개략 단면도이다.

제21도는 제20a도 및 제20b도에 보인 공정에 의해 얻어진 컬러 필터의 개략 단면도이다.

제22도는 비교예 2에서 제조된 컬러 필터의 표면 형상을 보인 개략도이다.

제23도는 본 발명에 의한 액정표시소자에 사용되는 다른 컬러 필터의 개략 단면도이다.

제24도는 블랙매트릭스(BM) 부분이 오목하게 된 종래 컬러 필터의 개략 단면도이다.

제25도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예에 있어서 액정셀의 편광현미경에 의한 관찰결과를 보인 개략도이다.

제26도는 본 발명에 의한 액정표시소자의 기판상에 형성된 요부가 배향축의 위치를 효과적으로 제어하는 것을 도시한 개략도이다.

제27a∼27d도는 본 발명에 의한 액정표시소자에 사용되는 다른 컬러 필터에 요부를 형성하기 위한 공정을 보인 개략도이다.

제28도는 제27a∼27d도에 보인 공정에 사용되는 포토마스크에 대응하는 종래 포토마스크의 개략도이다.

제29a도 및 제29b도는 본 발명에 적용가능한 요부 형성의 1예를 보인 개락 단면도이다.

제30a도 및 제30b도는 본 발명에 직용가능한 요부 형성의 다른 예를 보인 개략 단면도이다.

제31도는 제29a도 및 제29b도에 보인 기판을 사용하여 제조된 액정셀의 개략 단면도이다.

제32a∼32f도는 광시각 모드의 시각 특성의 개선효과를 보인 개략도이다.

제33a도는 축이 어긋나지 않는 경우에, 액정표시소자에 있어서의 액정셀의 편광헌미경에 의한 관찰결과를 보인 개략도이다.

제33b도는 축이 어긋난 경우에, 액정표시소자에 있어서의 액정셀의 편광현미경에 의한 관찰결과를 보인 개략도이다.

요부(凹部)

본 명세서에 있어서, "요부를 갖는 기판"이란, 요부를 갖는 기판, 요부를 갖는 막을 갖는 기판, 및 요부를 갖는 컬러 필터를 갖는 기판을 포함한다. "요부를 갖는 컬러 필터"란, 착색층에 요부를 갖는 컬러 필터, 및 오버코트층을 더 구비하고, 이 오버코트층에 요부를 갖는 컬러 필터를 포함한다. 또한, "요부"는 다른 명시가 없는 한, 기판의 법선방향에서 보았을때 요부의 중심 부근에 저부를 갖는 요부를 의미한다.

본 발명에 의하면, 요부를 갖는 기판을 사용함으로써, 다음과 같은 이점을 얻을수 있다. 요부의 저부 근방에서 액정분자를 기판면에 대해 평행하게 배향시킨 경우, 액정분자가 요부의 형상을 따라 축대칭상으로 배향되고, 또한 그의 저부 근방이 축대칭 배향의 중심축으로 된다. 그 결과, 복잡한 제조공정(예컨대, 특정 규칙에 따라 온도 및 인가전압을 변화시키면서 광조사하는 것)을 필요로 하지 않고, 액정분자의 축대칭 배향이 용이하게 얻어질수 있다. 또한, 요부의 저부 근방이 축대칭배향의 중심축으로 되기 때문에, 화소마다 일정 형상의 요부를 소정의 위치에 형성함으로써, 화면 전체에서 균일한 축대칭배향을 용이하게 얻을수 있다. 이와 같이, 요부를 갖는기판을 사용함으로써, 저렴하고, 균일하고 거칠기가 없는 우수한 표시품위의 액정표시소자를 얻을수 있다.

[요부의 단면 형상]

기판에 형성되는 요부는, 기판의 법선방향에서 보았을때 중심부근에 저부를갖는 요부이다. 즉, 요부는, 실질적으로 저부를 중심으로 하는 회전대칭체이다. 이요부의 단면형상은, 저부를 통하는 수직단면에 있어서의 요부를 규정하는 윤곽을 표시하는 곡선의 2차 미분의 부호로 규정될 수 있다. 본 발명의 기판에 형성되는 요부의 단면형상은, 예컨대, 이하에 기술된 형상중 하나, 또는 이들의 조합으로 얻어질수있다.

1. 부호가 정(正)인 경우, 도 1a에 보인 바와 같이, 저부를 통하는 수직단면에 있어서의 요부를 규정하는 윤곽을 나타내는 곡선이 하방으로 볼록한(즉, U자형)인 곡선인 구조를 갖는다.

2. 부호가 0인 경우, 도 1b에 보인 바와 같이, 저부를 통하는 수직단면에 있어서의 요부를 규정하는 윤곽을 나타내는 곡선이 직선(즉, V자형)인 구조를 갖는다.

3. 부호가 부(負)인 경우, 도 1c에 보인 바와 같이, 저부를 통하는 수직단면에 있어서의 요부를 규정하는 윤곽을 나타내는 곡선이 상방으로 볼록한 곡선인 구조를 갖는다.

4. 부호가 정(正) 및 부(負)의 양방을 갖는 경우, 도 1d에 보인 바와 같이, 저부를 통하는 수직단면에 있어서의 요부를 규정하는 윤곽을 나타내는 곡선이 상방으로 볼록한 부분과 하방으로 볼록한 부분을 아울러 갖는 구조를 갖는다.

[요부의 갯수 및 저부의 형상]

요부는, 각 화소에 대해 하나 형성되어도 좋고, 두개 이상 형성되어도 좋다. 또한, 두개 이상의 화소에 대해 하나의 요부를 기판상에 형성해도 좋다.

요부의 저부는, 원으로 환산하여 직경이 5μm인 것이 바람직하며, 점으로 되는 것이 좋다. 원으로 환산된 직경이 5μm를 넘는 경우에는, 축대칭배향의 배향축의 위치가 화소의 중심에서 벗어나고, 표시면이 거칠게 보이는 경우가 많아진다.

본 발명에 있어서는, 요부는, 기판에 제공된 막에 형성될 수 있다. 요부가 형성되는 막에는, 투명하고, 또한 요부형성이 가능한 재료이면 어떤 재료도 사용가능하다. 막 및 요부의 형성이 공히 용이하다는 이유로, 감광성 레지스트가 대표적으로 사용될 수 있다. 또는, 후술하는 바와 같이, 요부는 컬러 필터에도 형성될 수 있다.

[요부의 형성 방법]

요부는 대표적으로 이하의 제 1 내지 제 4 방법중 적어도 하나에 의해 형성된다.

제 1 방법은, 기판상에 요부형성용의 막을 형성하는 공정과, 소정의 요철 표면을 갖는 몰드(예컨대, 원추형 또는 타원추형의 철부를 갖는 몰드)로 막을 가압하여, 막의 소정 위치에 소정 형상의 요부를 형성하는 공정을 포함한다. 요부형성용의 막은 열가소성 절연재료, 열경화성 절연재료 또는 감광성 절연재료로 형성된다. 요부형성용의 막은 임의의 공지 방법에 의해 형성될 수 있다. 막의 두께는 바람직하게는 약 1∼3μm, 보다 바람직하게는 약 2μm이다.

가압은 가열하면서 행하는 것이 바람직하다. 가열온도는, 요부를 형성하는 막의 재료 등에 따라 변화할 수 있으나, 바람직하게는 180∼220℃, 보다 바람직하게 약 200℃이다.

제 2 방법은, 기판상에, 기판의 법선방향으로 부터 보아 원형 또는 원추형으로, 기판에 가까운 막이 큰 면적을 갖도록 복수의 막을 적층하여, 그의 주연부가 계단상으로 되는 철부를 형성하는 공정; 및 상기 철부를 커버하도록 막을 형성하여, 매끈한 표면을 갖고, 또한 인접하는 철부들간에 저부를 갖는 (예컨대, 역원추헝 또는 역타원추형)의 요부를 형성하는 공정을 포함한다.

제 3 방법은, 기판상에, 감광성 재료로 이루어지는 막을 형성하는 공정; 및 광투과율이 계조적으로 변화하는 계조 마스크를 통해 패터닝하기 위해 상기 막을 노광하여, 상기 막에 (예컨대, 역원추형 또는 역타원추형)의 요부를 형성하는 공정을 포함한다.

제 4 방법은, 컬러 레지스트를 사용하는 포토리소그라피에 의해 컬러 필터의 착색층을 형성하는 공정을 포함한다. 이 방법에 있어서는, 컬러 레지스트의 화소 중앙부에 대응하는 부분을 경화시키지 않도록 포토마스크를 통해 광조사를 행하여, 상기 착색층의 화소 중앙부에 소정의 요부를 형성하기 위헤 V자형 단면의 리세스(recess)를 형성한다. 이 경우, 착색층을 포위하도록 제공되는 차광층(예컨대, 블랙 매트릭스(BM))을 착색층 보다 높게 형성하고, 그 위에 오버코트층을 형성하면, 상기 리세스에 상당하는 부분에 저부를 갖는 요부가 오버코트층에 의헤 형성된다. 상기 리세스의 개구의 크기는 10μm이하의 직경인 것이 바람직하다. 개구의 직경이 10μm를 초과하면, 리세스가 착색층을 관통하여 착색층에 빛이 들어올 염려가 있다. 그결과, 색 순도가 저하할 수도 있다.

이와 같은 방법에 의해 형성되는 요부는, 매끈한 표면을 갖는다. 따라서, 요부를 규정하는 윤곽을, 화소부와 비화소부의 경계에서 기울기가 연속적으로 변화하는 곡선으로 할 수 있다. 그 결과, 화소부와 비화소부의 경계에서 액정분자의 배향결함이 없어지기 때문에, 전압인가시의 디스클리네이션 라인에 의한 콘트라스트의 저하를 방지할 수 있다.

[구동법]

본 발명의 액정표시소자는 특별히 한정되지 않는다. 본 액정표시소자는, 예컨데 단순매트릭스 구동방식, 및 a-Si TFT, p-Si TFT 및 MIM과 같은 액티브매트릭스 구동방식으로 구동될 수 있다. 이들 구동방식은 액정표시소자의 소망 특성에 따라, 적절히 선택될 수 있다.

[기판 재료]

기판재료로서는 가시광이 투과하는 투명고체인, 유리기판, 석영기판, 고분자 필름으로 이루어지는 플라스틱기판 등이 사용될 수 있다.

플라스틱 기판을 형성하기 위해, 예컨대 폴리(에틸렌 텔레프탈레이트)(PET), 아크릴계 폴리머, 스틸렌 또는 폴리카보네이트 등이 사용될 수 있다. 이와 같은 플라스틱 기판을 사용하는 경우에는, 기판 자체에 요부를 직접 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 플라스틱 기판의 경우, 기판 자신에 편광성을 부여함으로써, 기판 자신이 편광판으로 기능하여 부가적인 편광판을 필요로 하지 않는 액정표시소자를 제조할 수 있게 된다.

이들 기판은, 액정표시소자의 한쌍의 기판으로, 상이한 형태의 기판들을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 동종이종을 불문하고 두께가 다른 2매 이상의 기판을 조합한 적층기판이 사용될 수 있다.

[액정 및 중합성 재료]

본 발명의 액정표시소자의 표시매체에 포함되는 액정은, 상온 부근에서 액정 거동을 나타내는 유기혼합물로서 특별히 한정되지 않으미, 당해 분야에서 공지인 어떤 재료도 사용될 수 있다. 액정의 형태로서는, 네마틱 액정, 콜레스테릭 액정, 스멕틱 액정, 강유전성 액정, 디스코틱 액정 등을 들수 있다. 액정재료는, 필요에 따라, 카이럴제를 포함할 수 있다. 이들 액정은, 단독으로, 또는 조합하여 사용될 수 있다.

본 발명의 액정표시소자의 표시매체는, 필요에 따라 고분자영역을 포함한다. 고분자영역을 형성하는 중합성 재료로서는, 임의의 공지의 광경화성 수지 및 열경화성 수지가 사용될 수 있다. 또한, 중합성 재료는, 단독으로, 또는 조합하여 사용될 수 있다. 중합성 재료는 필요에 따라 중합개시제를 함유할 수 있다. 중합성 재료를 사용하는 경우에는, 중합성 재료는 용도에 따른 적절한 비율로 액정재료와 조합되어 사용할 수 있다.

[컬러 필터]

필요에 따라, 본 발명의 액정표시소자는 컬러 필터를 포함하며, 컬러 필터에 요부가 형성될 수 있다. 컬리필터는, 착색층과 차광층을 갖고, 필요에 따라 오버코트층을 갖는다. 컬러 필터는, 기판상에 형성되는 것이 바람직하다.

착색층은, 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러 잉크, 또는 R, G, B에 대응하는 컬러레지스트 등으로 형성된다. 착색층의 형성방법은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 전착법, 필름 접착법, 인쇄법 또는 컬러레지스트법 등이 사용될 수 있다.

차광층(소위, 블랙매트릭스(BM))로서는, Mo, Al, Ta 등의 금속재료, 블렉레지스트 등의 유기재료가 사용될 수 있다. BM의 형성방법은, 특별히 한정되지 않으며, 예컨대, 전착법, 필름 접착법, 인쇄법 또는 컬러레지스트법 등이 사용될 수 있다.

요부는, 컬러 필터에 형성되는 경우에는, 대표적으로는 오버코트층에 형성되나, 필료에 따라 착색층에 형성될 수 있다. 또는, 요부형성용의 리세스가 착색층에 형성될 수 있다.

[오버코트층]

요부가 형성되는 오버코트층은 광경화성 수지(3개이상의 탄소원자를 갖는 알킬기 또는 페닐기(예컨대, 이소부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트)로 치환된 (메트)아크릴산 또는 (메트)아크릴레이트), 열경화성 수지(예컨대, 에폭시 아크릴레이트), 또는 열가소성 수지(예컨대, 폴리이미드, 폴리페닐렌 옥시드)를 사용하여 형성된다. 우수한 내열성을 갖는 폴리이미드, 에폭시 아크릴레이트 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 그 이유는, 본 발명에 있어서, 오버커트층은 액정표시소자가 완성될때 까지 액정셀내에 존재하고, 오버코트층상에 다시 투명전극이 형성되기 때문이다. 또는, 오버코트층은 무기재료(예컨대, 실록산 화합물)를 사용하여 형성된다.

[컬러 필터의 제조방법]

기판상의 소정의 위치에 소정의 방법으로 착색층 및 BM을 형성한다. 착색층 및 BM의 형성 순서는, 문제가 되지 않는다. 컬러 필터의 소망 특성에 따른 제조방법에 따라, 착색층 및 BM중 어느 것이 먼저 형성되어도 좋다.

다음, 착색층 및 BM이 형성된 기판상에, 오버코트제(예컨대, 오버코트재료를 소정 농도로 함유하는 용액)을 도포한다. 필요에 따라, 함유된 용제를 공지의 방법으로 제거한다.

다음, 오버코트제로 이루어지는 막의 위에, 소정 형상의 철부를 갖는 몰드를 프레스한다. 오버코트제가 광경화성 수지인 경우에, 광을 조사함으로써 몰드로 형성된 형상대로 수지를 경화시켜 형상을 고정한다. 오버코트제가 열경화성 수지인 경우에는, 가열함으로써 몰드로 형성된 형상대로 수지를 경화시켜 형상을 고정한다. 오버코트제가 열가소성 수지인 경우에는, 가소화되는 온도까지 가열하고, 가압상태에서 냉각함으로써, 몰드로 형성된 형상대로 수지를 고화시켜 형상을 고정한다. 이와 같이 하여, 소망 형상의 요부를 갖는 컬러 필터가 형성된다. 따라서, 적절한 몰드를 선택함으로써 소망의 요부를 갖는 컬러 필터를 양호한 재현성으로 형성할 수 있다.

예컨대, 축대칭 배향에 필요한 사발(bowl) 모양의 요부를 형성하는 경우에는, 역 사발 구조를 갖는 모드를 소정 위치에 프레스한다. 원추형 요부를 형성하기 위해서는, 원추형 돌기를 갖는 몰드를 소정 위치에 프레스한다. 이에 따라, 각각의 소망요부를 형성할 수 있다.

필요에 따라서는, 컬러 필터가 제공된 기판상에 투명전극을 형성할 수 있으며, 다시 그위에 절연막을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.

[발명의 구성 및 작용]

[실시예 1]

소정의 요철 표면을 가진 몰드로써 막을 가압함에 의해 막의 소정의 위치에 소정 형상의 요부를 형성하는 경우(즉, 제 1 방법에 의해 요부를 형성하는 경우)에 대해 설명한다.

이 실시예의 액정표시소자는 다음과 같이 제조된다.

1.1mm 두께의 유리기판상에 500Å 두께의 ITO(산화 인듐 및 산화 주석의 혼합물)의 투명전극이 형성된다. 이 기판이 한쌍의 기판으로서 사용된다.

한쌍의 기판들중 하나의 기판상에 셀갭을 보유하기 위한 스페이서(직경 4.5μm)를 0.5 중량% 함유한 감광성 레지스트(신일철 화학주식회사에서 제조된 V-259PA)가 도포되고, 도 2a 및 2b에 도시된 바와같이 포토마스크를 이용하여 상기 기판상에 패터닝을 실시한다. 다음, 패터닝을 실시한 기판상에 감광성 레지스트(동경 응화사에서 제조된 0MR83)가 약 2.0μm의 두께를 가진 막으로 형성된후, 그 기판이 200℃의 오븐 내에 배치되어 막을 연화시킨다. 다음, 도 3a 및 3b에 도시된 몰드가 연화된 막상으로 가압되어 도 4a 및 4b에 도시된 바와같이 모든 화소에 대해 역원추형요부를 형성한다. 그후, ITO막이 스피티링에 의해 형성되어 목적 기판을 얻는다.

투명전극으로서 ITO를 갖는 다른 기판상에 그라스 파이비(직경 4.5μml)를 함유한 실링제(스트럭트-본드 XN-21S)가 인쇄된다. 이 공정은 상기한 요부 형성 공정보다 민저 실헹될 수 있다.

다음, 상기한 바와같이 제조된 두 개의 기판들이 서로 부착된다.

다음, 부착된 기판들 사이에 다음의 균일한 혼합물이 주입되어 액정셀을 제조한다 : R-684(일본 화약사 제품) 0.1g; p-페닐스티렌 0.1g; 식(I)에 의해 나타내지는 화합물 10.06g; 액정재료 ZLI-4792(매르크사 제품; S-811을 0.4중량% 함유) 3.74g; 광중합개시제(Irgacure 651 시바-가이기사 제품) 0.02g.

다음, 액정셀을 혼합물이 용융상태(균일상태)를 나타내는 온도에서 25℃로 냉각하여 액정영역과 고분자영역(고분자벽)을 형성한다. 바람직하게는, 액정셀을, 혼합물이 이소트로픽상을 나타낸는 온도(이소트로픽 온도 이상의 온도)에서 서냉함에의해, 액정분자의 축대칭 배향을 더욱 개선시킬 수 있다. 특히, 주입구 부근으로의 흐름에 의한 배향결함을 시정할 수 있다.

다음, 셀의 온도를 25℃로 유지하고, 2.5mW/㎠의 강도로 자외선을 20분간 조사하여, 배향을 안정시킨다.

도 5는 이상과 같이 제조된 액정셀을, 편광현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 개략도이다. 하나의 액정영역이 하나의 파소(50)에 배열(모노도메인 상태)되고, 액정분자는 축대칭상으로 배향된다. 또한, 축대칭배향의 중심이 역원추형상의 중심에 위치하기 때문에, 시각적으로 전화면에서 거칠기가 관찰되지 않는다. 즉, 전 액정영역에서 양호한 축대칭상 배향이 얻어진다. 이는, 직교하는 편광축을 가진 2매의 편광판이, 셀을 사이에 둔채 고정되고, 셀이 회전할 수 있도록 허용될때, 액정영역(8)의 슈리렌패턴(6)의 위치가 일정하여, 액정영역(8) 주위의 고분자벽(7)만이 회전하는 것으로 관찰되는 사실에 의해 이해될 수 있다.

다음, 이와같이 제조된 액정셀의 양측에, 편광판의 편광축이 서로 직교하도록 2매의 편광판을 부착하여 액정표시소자를 제조한다.

이와같이 제조된 액정표시소자를 전압 인가한 상태에서 편광현미경으로 관찰한다. 그 결과, 전압인가시에도 디스클리네이션이 발생하지 않고 양호한 흑표시가 얻어지는 것이 관찰되었다.

도 6a 내지 6f는 이 실시예에서 제조된 액정셀의 전기광학특성을 나타낸 그래프 및 개략도이고, 도 7a 내지 7f는 종래의 TN모드의 액정셀의 전기광학 특성을 나타낸 그레프 및 개략도이다. 이 전기광학특성의 측정시에는, 편광축이 서로 평행한 2매의 편광판을 블랭크(투과율 100%)로서 사용한다. 도 6a-6f 및 7a-7f를 비교하면 명백해지는 바와같이, 이 실시예의 액정셀에서는, 종래의 TN모드의 액정셀에서 관찰되는 반전현상이 발견되지 않고, 전압 포화시의 고시각방향애서의 투과율의 증가도 발견되지 않는다. 또한, 중간조에서도 거칠기가 발견되지 않는다.

[실시예 2]

한쌍의 기판이 모두 요부를 갖는 경우에 대해 설명한다.

실시예 1과 마찬가지로, 역원추형상의 요부를 가진 기판을 2매 제조한다. 그 2매의 기판을 도 8a에 도시된 바와같이 서로 최하부가 대향하도록 부착시킨다.

부착된 기판들 사이에 실시예 1과 마찬가지의 혼합물을 주입하어 액정셀을 제조하고, 다음에, 50℃에서 365nm의 자외선을 3.2mW/㎠의 강도로 20분간 조사하여, 모노머를 경화시킴으로써, 액정영역과 고분자영역(고분자벽)을 형성한다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로 액정표시소자를 제조한다.

이와같이 얻어진 액정표시소자에서는, 요부가 액정영역의 중심에 가장 큰 셀갭을 가지도록 형성되어, 액정영역의 단부들에서 가장 작은 셀갭을 가지게 된다. 그결과, 액정분자의 축대칭배향축이 액정영역의 중심에 위치하게 된다.

상기 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 화소의 중심 둘레에 하나의 축대칭 배향이 모든 화소에 대해 형성되어 있는 것이 확인된다. 또한, 얻어진 액정표시소자는 양호한 축대칭배향을 갖게 됨으로써, 시야각이 종래의 액정표시소자보다 훨씬 넓어지게 된다. 시야각은 수직방향으로 60°이상, 수평방향으로 60°이상으로 되고, 콘트라스트비는 10으로 된다.

이 실시예에서는, 도 8a에 도시된 바와같이, 요부의 최하부가 기판의 수직방향에서 볼때 일치하도록 2매의 기판이 서로 대향하는 것이 바람직하지만, 다소의 변위는 허용될 수 있다. 즉, 일방의 요부의 최하부가 타방의 요부의 최하부에 대해 기판표면을 따른 방향으로 약간 변위되어 있더라도, 축대칭배향을 얻을 수 있게된다.

[실시예 3]

한쌍의 기판이 모두 요부를 갖는 다른 경우에 대해 설명한다.

이 실시예에서는, 도 8b에 도시된 바와같이, 일방의 기판의 요부의 최하부와 타방의 기판의 철부의 최상부가 대향하게 된, 한쌍의 기판을 갖는 액정표시소자에 관한 것이다. 이러한 액정표시소자는 다음과 같이 제조된다.

실시예 1과 마찬가지로, 역원추형의 요부를 갖는 기판을 제조한다. 한편, 실시예 1에서 이용한 것과는 요철이 역전된 형태를 갖는 몰드를 이용하여, 원추형의 철부를 가진 기판을 제조한다.

다음, 양기판을, 도 8b에 도시된 바와같이, 대향시켜 부착한다. 더 구체적으로, 일방의 기판의 요부의 최하부와 타방의 기판의 철부의 최상부가 대향하도록 하여 기판들을 부착시킨다. 이하의 순서는 실시예 2와 마찬가지로 하여 액정셀을 제조한다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로 액정표시소자를 제조한다.

이와같이 제조된 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 화소의 중심 들레에 하나의 축대칭 배향이 모든 화소에 대해 형성되어 있음을 알수 있다. 또한, 제조된 액정표시소자의 전기광학특성은 실시예 1과 마찬가지로 도 6a-6f에 도시된 타입의 것으로 된다. 즉, 도 7a-7f에 도시된 바와 같은 표시화상의 반전현상은 관찰되지 않고, 전압포화시의 광시각방향에서의 투과율의 상승도 관찰되지 않는다.

[실시예 4]

모든 요부에 방사상의 미세홈이 형성된 기판과, 모든 요부에 동심원상의 미세홈이 형성된 기판을 이용하는 경우에 대해 설명한다.

실시예 1에서 이용한 몰드 대신에 도 9a 및 9b에 도시된 몰드를 이용하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 요부를 갖는 기판을 제조한다. 도 9a에 도시된 몰드는 상부 기판의 몰드이고 도 9b에 도시된 몰드는 하부 기판의 몰드이다. 따라서, 이실시예에서는, 상하기판에 형성된 미세 홈들이 서로 직교한다.

다음, 제조된 기판을 서로 부착시키고, 부착된 기판들 사이에 액정 재료 ZLI-4792(메르크사 제품 : S-811을 0.4 중량% 함유)를 주입한다. 이하의 순서는 자외선을 조사하지 않는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지이다.

이와같이 제조된 액정셀에서는 모든 화소에 액정분자가 축대칭으로 배향되고, TN모드의 액정셀과 다르게, 반전현상이 발견되지 않고 전화면에서 거칠기가 관찰되지 않는다.

이 실시예에서는, 모든 요부에 방사상의 미세 홈이 형성된 기판을 상부 기판으로 하고, 모든 요부에 동심원상의 미세 홈이 형성된 기판을 하부 기판으로 이용하지만, 상하부 기판들은 다른 방식으로 사용될 수 있다. 또한, 액정분자의 축대칭배향을 실현할 수 있다면 요부에 형성된 미세 홈의 형상은 특히 제한되지 않는다. 예컨대, 방사상 및 동심원상 이외에, 나선상의 미세 홈이 형성될 수 있다. 형성된 미세홈의 형상에 대응하여, 액정 분자는 액정영역에서, 예컨데 방사상, 동심원상 또는 나선상으로 배향될 수 있다. 또한, 모든 요부에 홈이 형성된 기판은 한쌍의 기판의 일방에만 이용될 수 있다.

[실시예 5]

제 2 의 방법으로 요부를 형성하는 경우에 대해 설명한다. 즉, 기판상에, 기판의 법선방향에서 볼 때 원형 또는 타원형을 가진 다수의 막들이 기판에 근접할수록 큰 면적을 갖도록 적층되어 그의 원주부에 계단형의 철부를 형성한다. 그후, 상기 철부를 피복하도록 막을 형성한다. 따라서, 이 실시예에서는 부드러운 표면을 가지며 인접한 철부들 사이에 최하부를 갖는(예컨대, 역원추형 또는 역타원형) 요부가 형성된다.

이 실시예의 액정표시소자는 다음과 같이 제조된다.

TFT(박막 트랜지스터)가 형성된 기판(이하, TFT기판이라 함)과, 컬러 필터가 형성된 대향기판을 준비한다. 대향기판상에, 직경 약 4.0㎛의 스페이서를 0.5중량% 함유한 감광성 레지스트를 도포하고, 포토마스크를 이용하여 도 2a 및 2b에 도시된 바와같이 기판상에 패터닝을 실시한다.

다음에, 패터닝이 실시된 기판상에, 실시예 1과 동일한 레지스트 재료를 이용하여 레지스트막을 형성한다. 다음에, 레지스트막상에, 도 10a-10c에 나타낸 바와같이 직경이 다른 원형의 차광부(사선부분)를 갖는 포토마스크를 이용하여 패터닝한다. 그 포토마스크들 중에 차광부의 직경이 작은 포토마스크로부터 순서대로 사용하여 패터닝을 실시한다. 다음에, 도 11a에 도시된 바와같은 포토마스크로써 패터닝하여, 도12a 및 12b에 도시된 바와같이 원주부가 계단형으로 된 철부를 갖는 기판을 얻는다.

이 철부의 상부는 비화소부에 대응하며 화소부의 중심 또는 그 부근에 대응하는 최하부를 갖는다. 또한, 포토마스크를 사용하여 페터닝함에 의해, 스페이서가 비화소부에만 존재하게 된다.

그후, 철부 형성에 이용한 것과 마찬가지의 레지스트를 사용하여, 도 12b에 도시된 바와같이, 계단상의 철부를 가진 기판상에 막을 형성한다. 그 막을 형성함에 의해, 계단상의 철부를 평활화하고, 화소부와 비화소부 사이의 경계를 평활화하여, 완만한 역원추형의 요부를 가진 기판을 얻는다. 화소부와 비화소부의 경계에서 요부를 규정하는 완만한 곡선을 형성하는 것이 바람직하다. 이는 화소부와 비화소부 사이의 경계에서 요부를 규정하는 곡선이 연속으로 변화함에 의해 경계에서의 액정분자의 배향각도가 연속적으로 변화하게 되기 때문이다.

다음, TFT기판 및 상기한 바와같이 요부가 형성된 기판을 실시예 1과 마찬가지로 부착시킨다.

다음, 부착된 기판사이에 실시예 1과 동일한 혼합물을 주입하고, 이어서 3.2mW/㎠의 강도로 자외선을 40분간 조사하여, 광중합성화합물을 중합시켜 배향상태를 안정화한다.

이와같이 제조된 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 실시예 1과 마찬가지로, 액정영역이 모든 화소에 대해 배치되어(모노도메인 상태), 액정분자가 축대칭상으로 배향된다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로 액정표시소자를 제조하면, 시각적으로 전화면에서 거칠기가 관찰되지 않는다. 또한, 전압인가시에도 디스클리네이션이 발생하지않고, 고콘트라스트가 얻어진다.

[실시예 6]

다음의 혼합물을 이용하는 것 이외에는 실시예 5와 마찬가지의 액정셀을 제조한다 : R-684(일본화약사 제품) 0.05g; 액정재료 ZLI-4792(메르크사 제품 : S-811을 0.4중량% 함유) 1.9g; 광중합개시제(Irgacure651, 시바-가이기사 제품) 0.0025g. 즉, 중합성 재료의 함유량이 5중량% 미만인 혼합물을 이용하여 액정셀을 제조한다.

다음, 실시예 2와 동일하게 액정셀에 자외선을 조사한다.

이와같이 제조된 액정셀에서는, 중합성재료의 함유량이 낮은 혼합물을 이용하기 때문에, 고분자벽이 실질적으로 형성되지 않고, 도 13에 도시된 바와같이 기판표면상에 고분자막이 형성되고, 또한 액정분자가 모든 화소에 대해 축대칭상으로 배향된다. 또한, 시각적으로 전화면에서 거칠기가 관찰되지 않으며, 전압인가시의 콘트라스트도 만족스럽게 된다.

[실시예 7]

제 3의 방법으로서 요부를 형성하는 경우에 대해 설명한다. 더 구체적으로, 기판상에, 감광성재료로 된 막을 형성하고, 그 막을 광투과율이 계조적으로 변화하는 계조 마스크를 통해 노광 및 패터닝함에 의해, 그 막에(에컨대, 역원추형 또는 역타원형의) 요부를 형성하는 경우에 대해 설명한다.

이 실시예의 액정표시소자는 다음과 같이 제조된다.

ITO가 설치된 유리기판에 셀갭 보유용 스페이서(직경 : 4.5μm)를 약 40개/㎟의 밀도로 산포시킨후, 감광성레지스트(OMR83 : 동경응화사 제품)를 도포한다. 다음, 도 14에 도시된 포토마스크를 통해 15mW/㎠의 강도로 레지스트를 노광 및 현상하여, 장방형의 화소패턴을 얻는다.

다음에, 네가티브헝 감광성레지스트(V-259PA : 신일철화학주식회사제품)를 두께 2μm로 도포하고, 도 15에 도시된 바와같이 투과율이 다른 계조패턴을 가진 포토마스크를 통해 노광 및 현상함에 의해, 도 16a-16c에 도시된 바와같은 타원형상의 요부를 갖는 기판을 제조한다. 상기 계조패턴을 가진 포토마스크에서는 중심부분이 투과율 100%이고, 화소단에 대응하는 부분이 투과율 0%로 되어, 중간부에서는 단계적으로 투과율이 변화한다. 이 포토마스크는 에칭에 의해 단계적으로 제조된다.

다음에, 요부가 형성된 기판상에 ITO를 성막함에 의해 목적하는 기판을 얻는다.

다음, 상기한 기판 제조 전후에 제조된 것중 타방의 기판상에 배향막을 도포한다. 그 배향막을 가진 기판과 상기한 바대로 얻어진 기판을 부착시킨다.

다음, 부착된 기판사이에, 실시예 1과 동일한 혼합물을 주입하고, 3.0mW/㎠의 자외선을 조사하여, 중합성재료(모노머)을 중합시킨다.

이와같이 제조된 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 액정분자가 축대칭배향 상태로 된 것이 관찰된다. 또한, 배향축의 위치는 화소의 중심에 고정되어, 어느 화소에서도, 위치의 커다란 변위가 관찰되지 않는다. 시각적으로도, 거칠기는 관찰되지 않는다.

[비교예 1]

기판에 요부를 형성하지 않는 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 액정셀을 제조한다.

이와같이 제조된 액정셀을 편광현미경에 의해 관찰하면, 액정분자의 축대칭배향이 형성되지 않는 것이 관찰된다. 또한, 시각적으로도, 화면의 거칠기가 상당히 관찰된다.

[실시예 8]

1화소중에 요부를 2개이상(이 실시에에서는 2개) 설치한 경우에 대해 설명한다.

이 실시예의 액정표시소자는 다음과 같이 제조된다.

실시예 7과 마찬가지로, IT0가 설치된 유리기판에 셀갭 보유용 스페이서(직경 4.5μm)를 산포시킨후, 감광성레지스트(OMR83 : 동경응화사제품)를 도포하며, 감광 및 패터닝한다.

다음, 그 기판에 감광성레지스트(V-259PA, 신일철 화학사 제품)를 도포하고,도 17에 도시된 계조 포토마스크를 이용하여 노광하여, 1화소중에 2개의 역원추형의 요부를 갖는 (1화소중에 2개의 축대칭중심을 갖는) 기판을 얻는다.

다음, 이와같이 얻어진 기판과, 상기한 기판 제조 전후에 제조된 대향기판을 부착시킨다.

다음으로, 부착된 기판 사이에 실시예 1과 동일한 혼합물을 주입하고, 가열 및 서냉함에 의해 균일한 축대칭배향을 갖는 액정셀을 얻는다.

이와같이 얻어진 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 도 18에 도시된 바와같이 1화소내에 2개의 축대칭배향이 균일하게 형성되어 있음이 확인된다.

[실시예 9]

이 실시예는 이하의 실시예 10-12, 및 비교예 2 및 3에서, 컬러필터상에 요부를 형성하는 경우에 대해 설명한다.

이 실시예의 컬러필터(A)는 다음과 같이 제조된다.

도 19a에 도시된 바와같이, 유리기판(두께 1.1mm)상에 컬러레지스트를 사용하여 R, G, B에 대응하는 착색층을 소정 화소상에 형성한다. 또한, 블랙레지스트를 이용하여 비화소부에 BM을 형성한다.

다음, 도 19b에 도시된 바와같이, 상기 기판에 열경화성수지(이 실시예에서는 에폭시 메타크릴레이트)를 함유한 오버코트제를 도포하여 오버코트층을 형성하고, 열경화성수지의 경화온도보다 낮은 온도(이 실시예에서는 90℃)에서 오버코트제에 함유된 용제를 제거한다.

다음, 도 20a에 도시된 바와같이, 오버코트층이 형성된 기판상에 모든 화소에 대해 원추형의 돌기를 갖는 몰드를 가압하여, 가압상태에서 경화온도(이 실시예에서는 180℃)까지 가열한다. 이어서, 도 20b에 도시된 바와같이, 몰드를 해제한다. 그결과, 원추상의 오목부가 오버코트층에 형성된다. 본 발명에서는, 몰드에 박리성이 우수한 재료를 도포함으로써, 작업성이 더욱 개선된다. 이 실시예에서는, 몰드에 박리성재료(아사히 유리사 제품, 사이톱)를 도포 및 고화시켜 사용한다.

다음, 도 21에 도시된 바와같이, 얻어진 기판상에 ITO(산화인듐 및 산화주석의 혼합물, 두께 1000Å)로 된 투명전극을 형성한다. 또한, 그 위에 절연층(Si0₂)을 형성한다(도시안됨 ).

[비교예 2]

비교예 2의 컬러필터(B)는 다음과 같이 제조된다.

실시예 9에서 사용된 몰드 대신에, 평활한 표면을 가진 유리기판(코닝사 제품 : 7059)를 몰드로서 이용함에 의해, 평활한 표면을 가진 컬러필터를 얻는다. 이러한 컬러필터는 평활성이 요구되는 STN-LCD 등에 사용할 수 있다. 이 실시예의 컬러필터의 표면형상의 측정예를 도 22에 나타낸다.

[실시예 10]

비화소부는 평탄하며, 화소부에 원추상돌기를 갖는 몰드를 이용한 것 이외에실시예 9와 동일하며, 비회소부가 평탄하고, 화소부에 요부를 갖는 컬러필터(C)를 얻는다(도 23).

[비교예 3]

도 24에 나타낸 종래의 컬러필터(D)(화소부가 평탄하고, 비화소부(BM부분)에 리세스가 있는 것)을 사용한다.

[실시예 11]

실시예 8에서 사용한 감광성레지스트(V-259PA, 신일철 화학사 제품)를 광경화성 오버코트제로서 사용하고, 소정의 몰드를 가압함에 의해 가압하에 자외선을 조사함으로써 오버코트제를 경화시키는 것 이외에는 실시예 9와 마찬가지로 컬러필터(E)를 제조한다.

[실시예 12]

실시예 12의 컬러필터(E)는 다음과 같이 제조된다.

오버코트제(폴리페닐렌옥시드(PPO)의 소정농도의 용액)를 도포하고, 소정의 몰드를 가압함에 의해 가압하에 오버코트층을 열가소화한 다음, 냉각에 의해 고화시키는 것 이외는 실시예 9와 동일하게 컬러필터(F)를 제조한다.

한편, TFT기판(G)은 다음과 같이 제조된다. TFT가 형성된 기판상에 레지스트 재료(OMR83 : 동경 응화사 제품)을 이용하여 화소 주변부에 레지스트벽을 형성한다. 이 레지스트벽내에는, 셀두께를 일정하게 유지하도록 비드가, 그의 표면이 레지스트 밖으로 튀어나오지 않도록 내장된다.

상기 실시예 9-11에서 얻어진 컬러필터(A),(C) 및 (E), 비교예 3에서 얻어진 컬러필터(D), 또는 이 실시예에서 얻어진 컬러필터(F)를 가진 기판과, TFT기판(G)을 부착시킨다. 컬러필터를 포함하는 기판 및 TFT기판의 조합을 표 1에 나타낸다.

[표 1]

다음, 상기 5조의 부착된 기판들 사이에, 다음의 혼합물을 주입하여 5조의 액정셀을 제조한다 : R-684(일본 화약사 제품) 0.1g, p-페닐스티렌 0.1g, 다음의 화학식(Ⅰ)으로 나타내지는 화합물 10.06g, 액정재료 ZLI-4792(메르크사 제품 : S-811을 0.4중량% 함유) 3.74g, 광중합개시제(Irgacure 651) 0.02g.

다음, 셀을 자외선으로 조사하고 화소영역은 자외선으로부터 차광하여 광경화성수지로 주입구를 봉입한다.

이와같이 얻어진 액정셀을 관찰하면, 실시예 9-12의 컬러필터를 이용한 액정셀에서는 액정분자의 축대칭배향이 실현됨이 관찰된다. 그러나, 비교에 3의 킬러필터를 이용한 액정셀에서는 축대칭성이 없는 랜덤한 배향상태가 관찰된다.

또한, TFT기판측에서 고압 수은 램프에 의해 강도 2mW/㎠로 30분간 자외선을 조사하여 수지를 경화시킨다.

이와같이 제조된 액정셀을 편광현미경에 의해 관찰하면, 실시예 9-12의 컬러필터를 이용힌 액정셀에서는 도 25에 도시된 바와같이 모든 섹션의 배향축의 위치가 완전히 제어된다. 즉, 화소내에서 축대칭배향의 배향축이 크게 변위되이 있지 않으며, 거칠기도 관찰되지 않는다. 그러나, 비교예 3의 컬러필터를 이용한 액정셀에서는 축대칭배향이 실현된 화소가 전혀 없고 상당한 거칠기가 나타내진다. 특히, 중간조상태에서는, 경사각으로 볼 때, 상당한 거칠기가 관찰된다.

이와같이, 실시예 9-12의 킬러필터와 같이 요부를 가진 컬러필터를 이용할때, 액정재료와 중합재료(광경화성 모노머)의 혼합물을 주입함으로써, 종래 사용되던 전압 인가의 필요없이 자동적으로 축대칭배향상태가 얻어진다.

또한, 이 실시에에 기재된 조작외에, 통상의 축대칭배향을 얻기위한 조작을 행함에 의헤, 보다 양호한 축대칭배향이 얻어질 수 있다. 예컨대, 이 실시예에 기재된 조작이외에, 혼합물 주입후에 혼합물이 이소트로픽상을 나타내는 온도까지 액정셀을 가열함에 의해, 또는 소정의 전압을 액정셀에 인가함에 의해, 더욱 양호한 축대칭 배향이 얻어질 수 있다. 통상의 축대칭배향을 얻기위한 통상의 조작의 메카니즘, 장점 및 문제점을 이하 상세하게 설명한다.

혼합물이 이소트로픽상을 나타내는 온도까지 가열하는 경우(혼합물을 액정상에서 이소트로픽상으로 열상전이시키는 경우), 도 26에 도시된 바와같이, 액정상(19)이 이소트로픽상(18)으로 둘러싸인 상태로 화소중앙부에 잔존한다. 이 상태에서 축대칭을 얻기 위한 조작을 행하면, 축대칭배향의 축이 액정영역의 중심으로 되는 것이 열역학적으로 가장 안정적이기 때문에, 축대칭배향의 축이 화소의 중심부에로 이동함이 바람직하다. 이 상태에서 냉각하면, 상기 축이 화소의 중심부에 위치한 상태로 액정영역이 성장함으로써, 축대칭배향의 축이 화소의 중심부로 배열되기 쉽게 된다. 이와같이, 통상의 축대칭을 얻기위한 조작에서는, 축대칭배향축의 위치를 중심부 근방에 위치시킬 수 있지만, 축의 위치를 정밀하게 제어하기 어렵다. 이 때문에, 축대칭배향의 축의 위치를 정밀하게 소정의 위치로 제어하기 위해서는, 특이점이 필요하게 된다. 따라서, 화소중앙부의 소정위치에 요부를 제조하는 것이 상당히 효과적이다.

[실시예 13]

제 4 의 방법으로서 요부를 걸러필터에 형성하는 경우에 대해 설명한다. 이 실시예의 방법에서는 컬러레지스트를 이용한 포토리소그라피기술에 의해 컬러필터의 착색을 형성하는 공정을 포함한다. 이 공정에서는, 컬러레지스트의, 화소중앙부에 대응하는 부분을 경화시키지 않도록 하여 포토마스크를 통해 광조사를 행하여, 착색층의 화소중앙부에 소정의 요부를 형성하기 위한 V자상 단면의 리세스를 형성한다. 도 27a-27d를 참조하여, 리세스를 형성하는 방법에 대해 설명한다. 비교를 위해, 도 28에 종래의 제조 프로세스에서 이용되는 마스크를 도시한다.

먼저, 도 27a에 도시된 바와같이, 컬러레지스트를 이용하여 기판상에 착색층을 형성한다. 다음, 도 27b에 도시된 바와같이, 포토마스크를 통해 광조사를 행하여, 착색층의 상부에 V자상의 리세스를 형성한다. 착색층에 포지티브형 레지스트를 사용하는 경우에, 포토마스크는 화소의 외측과 화소의 중심부(V자상의 리세스를 형성하기 위한 부분)에 상당하는 부분이 수광부로 되고, 그 이외의 부분이 차광부로 사용된다. 한편, 착색층에 네가티브형 레지스트를 사용하는 경우, 포토마스크는 화소의 외측과 화소의 중심부에 상당하는 부분이 차광부로 되고, 그 이외의 부분이 수광부로 되는것이 사용된다. 이러한 포토마스크는 필름부착법 및 컬러레지스트법등에 적용된다.

포토마스크의 화소중심부(V자상 리세스를 형성하기 위한 부분)에 상당하는 부분의 형상은 특히 제한되지 않으며, 여러 종류의 형상이 채용된다. 바람직하게는, 그 부분의 형상은 원 또는 원에 가까운 형상(예컨대, 각이 날카롭지 않은 6각형 또는 8각형 등의 다각형)등이다. 그 부분의 크기는, 예컨대 형상이 거의 원의 경우에는 그의 최대 구멍이 10μm이하가 바람직하다. 크기가 10μm보다 크면, 착색층을 통해 리세스가 관통하여 착색층으로 광이 통과함으로써, 색순도가 저하될 우려가 있다. 이러한 포토마스크를 이용하는 경우에, 포토마스크가 착색층에 가깝게 제공되어 리세스의 크기 및 구멍형상을 화소 중앙부에 대응하는 포토마스크의 부분과 일치시킬 수 있다. 리세스의 깊이는 착색층을 관통하지 않고, 착색층의 두께보다 작은 치수로 형성하는것이 바람직하다.

다음에, 도 27c에 도시된 바와같이, 차광층으로서 BM을 형성한다. BM은 그의 표면이 착색층보다 높게 되도록 형성된다. 이러한 상대로 BM을 형성하기 위해서는, BM의 재료로서 블랙레지스트 등의 유기재료를 사용하는 것이 바람직하다. BM 및 착색층은 어느 것을 먼저 형성해도 된다. 착색층 형성후에 BM을 형성하는 경우에는, 먼저 형성된 착색층을 마스크로 하여, 배면노광법에 의해 BM을 형성할 수 있음으로써, 포토마스크의 매수를 감소시킬 수 있다.

다음, 도 27d에 도시된 바와같이, 오버코트제를 도포하여 요부를 갖는 오버코트층을 형성하고, 필요에 따라 함유한 용제를 제거한다. 이어서, 상기 오버코트층상에 투명전극을 형성한다. 필요에 따라, 절연층이 형성된다. 오버코트층은 상기한 바와 같다.

이와같이 형성된 오버코트층의 형상은 착색층 상방의 부분보다 BM상방의 부분쪽이 높고, 착색층에 형성된 리세스의 상방부분이 보울형상의 하부부분에 대응하게 되는 것이 바람직하다. 상기 하부 부분은 특이점으로서 작용한다.

도 28에 도시된 포토마스크를 사용하는 종래의 방법에 의하면, 착색층을 형성하여 그의 상부에 리세스를 형성하는 2개의 공정이 필요하게 된다. 이에 대해, 이 실시예에서는, 착색층의 형성과 리세스의 형성을 동시에 행할 수 있다. 따라서, 공정수를 증가시키지 않고, 원하는 형상의 포토마스크를 이용함에 의해, 원하는 단면형상의 리세스를 얻을 수 있음으로써, 이 실시예의 방법은 공업적 이용가치가 높다.

본 발명은 하나의 축대칭배향의 배향축을 정밀하게 위치시키기 위해 필요한 구조를 제공하는 것으로, 1화소에 하나의 축대칭배향을 형성하는 것을 목적으로 하는것은 아니다. 즉, 실시예 8에서 기판의 1화소에 복수의 축대칭배향을 형성하는 것과 마찬가지로, 컬러필터의 1회소중에 복수의 축대칭배향을 형성할 수도 있다. 이 경우, 착색층 형성을 위한 포토마스크는 1화소중에 복수의 요부를 형성하기 위헤 필히 차광부 및 수광부를 가진 것을 사용해야 한다.

[실시예 14]

실시예 13을 더 구체적으로 설명한다.

먼저, 컬러필터를 다음과 같이 제조한다.

유리기판(1.1mm 두께)상에 네가티브형 컬러레지스트(CG2000, CR2000, CB2000 : 후지 헌트 일렉트로닉스 테크놀로지사 제품)를 사용하여 R, G, B의 착색층을 각 화소에 대응하게 형성한다. 착색층을 형성할 때, 포토마스크가 비화소부와 화소중앙부에 차광부를 가지도록 하고, 화소중앙부의 차광부가 직경 5μm인 포토마스크를 사용한다. 이와같이 얻어진 착색층의 상부에는 V자형 단면의 리세스가 형성된다.

다음, 그 기판상의 비화소부에, 네가티브형 블랙레지스트(CKS142 : 후지 헌트 일렉트로닉스 테크놀로지사 제품)를 사용하여 BM을 형성한다. BM은 착색층보다 0.4μm 높게 되도록 형성한다.

착색층 및 BM이 형성된 기판상에 오비코트제(V259PA : 신일철 화학사 제품)를 도포한다. 이어서, 그 위에, ITO(산화인듐 및 산화주석의 혼합물)로 된 두께 1000Å의 투명전극을 형성한다. 이와같이 하여 요부를 가진 컬러필터를 구비한 기판을 제조한다.

한편, 대향기판을 다음과 같이 제조한다. 유리기판상에, 레지스트재료(OMR83 : 동경 응화사 제품)로 화소 주변에 레지스트벽을 형성한다. 그 레지스트벽내에는 셀 두께를 일정하게 보유하기 위한 비드가, 레지스트벽 밖으로 비드 표면이 나오지 않도록 내장되어 있다.

그 대향기판과 상기 컬러필터를 갖는 기판을 부착시켜서, 부착된 기판사이에 다음의 혼합물을 주입하여 액정셀을 제조한다. : R-684(일본 화약사 제품) 0.1g; p-페닐스티렌 0.1g; 다음 화학식(Ⅰ)으로 나타내지는 화합물 0.06g; 액정재료 ZLI-4792(메르크사 제품 : S-811 0.4중량% 함유) 3.74g; 광중합개시제(Irgacure 651) 0.02g.

다음, 셀네의 혼합물에, 소정의 온도조작 및 진압조작을 행하여 축대칭배향 상태를 형성한다. 또한, 액정상이 화소의 전영역으로로 확산되는 은도까지 혼합물을 냉각하고, 그후 고압수은램프하에서 3mW/cm²의 자외선으로 40분간 조사하여 수지를 경화시킨다.

[실시예 15]

화소중앙부의 차광부의 직겅이 10μm인 포토마스크를 사용하는 것 이외에는 실시예 14와 동일하게 액정셀을 제조한다.

[비교예 4]

화소중앙부에 차광부를 갖지않는 포토마스크를 사용하는 것 이외에는 실시예 14와 동일하게 액정셀을 제조한다.

[비교예 5]

화소중앙부의 차광부의 직경이 12μm인 포토마스크를 사용하는 것 이외에는 실시예 14와 동일하게 액정셀을 제조한다.

[비교예 6]

화소중앙부의 차광부의 직경이 15μm인 포토마스크를 사용하는 것 이외에는 실시예 14와 동일하게 액정셀을 제조한다.

실시예 14 및 15, 비교예 4-6의 액정셀을 편광현미경으로 관찰한다. 그 결과, 실시예 14 및 15의 액정셀에서는, 모든 화소에 대한 축위치가 완전하게 제어되어, 축대칭배향의 배향축이 크게 변위된 화소는 관찰되지 않는다. 이에 대해, 비교예 4의 액정셀에서는 축대칭배향의 축위치가 제어되지 않아서, 디스플레이에 상당한 거칠기가 관찰되었다. 또한, 비교예 5 및 6의 액정셀에서는 화소중앙부의 리세스가 착색층을 관통하게 되어, 색순도가 저하된다.

이와같이, 실시에 14 및 15에 의하면, 축대칭배향의 축의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다. 그 결과, 시각을 번화시킬 때 관찰되는 거칠기를 감소시킬 수 있어서, 균일하게 콘트라스트가 높은 광시각모드의 액정표시소자를 제공할 수 있다. 이와같은 액정표시소자는 종래의 제조공정을 증가시키지 않고 간단하게 제조될 수 있음으로써, 가격비 성능이 매우 우수하다.

컬러필터에 형성된 요부의 형상은 기판에 대해 상기한 바와같은 형상으로 얻어진다. 따라서, 예킨대, 도 29a, 29b, 30a 및 30b에 도시된 형상을 포함한다. 또한, 요부의 형성방법에서도, 기판에 대해 상기한 바와같은 방법으로 얻어진다. 예컨대, 실시예 14에서는 제 4의 방법에 대해 나타내고 있으며, 도 29a, 29b, 30a 및 30b에서는 제 2의 방법에 대해 나타내고 있지만, 제 1의 방법 및 제 3의 방법도 또한 이용될 수 있다.

요부의 단면형상에 대해 상세하게 설명한다. 도 29a 및 29b는 최하부를 통한 수직단면에서의 요부를 규정하는 윤곽을 나타낸 곡선의 2차미분의 부호가 부인 경우를 나타낸다. 도 30a 및 30b는 최하부를 통한 수직단면에서의 요부를 규정하는 윤곽을 나타낸 곡선에서 2차미분의 부호가 정인 부분과 부인 부분을 갖는 경우를 나타낸다. 도 29b에 도시된 요부를 형성하기 위해서는, 예컨대 도 29a에 나타낸 바와같이, 계단상의 철부의 최상부의 높이를 낮게함이 좋다. 한편, 도 30b에 나타낸 요부를 형성하기 위해서는, 예컨대 도 30a에 나타낸 바와같이, 계단상의 철부의 최상부의 높이를 높게함이 좋다.

도 31은 도 29b에 도시된 요부를 가진 기판을 일방에 사용하고, 타방의 기판으로서 투명전극의 윗쪽에, 액정과 광경화성수지의 상분리에 이용되는 레지스트 철부를 형성한 기판을 사용하여 제조한 셀을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

이와같이 제조된 셀에서도, 상기한 각 실시예와 마찬가지로, 축대칭배향의 축위치가 정밀하게 제어되어, 거칠기 또는 콘트라스트가 없는 양호한 배향상태가 얻어진다.

도 29a, 29b, 30a 및 30b는 2차미분의 부호가 부인 경우, 및 정부의 양방을 포함한 경우를 나타내고 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고 2차미분의 부호가 정인 경우 및 0의 경우에도 작용될 수 있다.

또한, 상기한 경우와 마찬가지로, 레벨4 및 15에 기재된 조작외에, 통상의 축대칭배향을 얻기 위한 조작을 행함에 의해, 보다 양호한 축대칭배향이 얻어질 수 있음은 물론이다. 예컨대, 레벨4 및 15에 기재된 조작외에, 혼합물 주입후에, 혼합물이 이소트로픽상을 나타내는 온도까지 혼합물을 포함하는 액정셀을 가열함에 의헤, 또는 소정의 전압을 액정셀에 인가함에 의해, 보다 양호한 축대칭배향이 얻어진다.

상기한 바와같이, 본 발명에 의하면, 축대칭배향의 축위치가 정확하게 제어되어, 거칠기가 없는, 균일한 표시상태의 액정표시소자가 얻어진다. 또한, 전압을 인가하지 않고 축대칭배향을 형성할 수 있으므로, 공업적 생산시에, 비용을 대폭 감소시킬 수 있다.

상기한 액정표시소자는, 예컨대 퍼스널 컴퓨터, 워드프로세서, 어뮤즈먼트 기기 및 텔레비젼 세트 등의 평면 디스플레이에 사용되며, 또한 셔터링효과를 이용한 표시판, 창, 도어 또는 벽 등에 적용하여 이용된다.

당업자라면 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 여러 가지 개조를 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본명세서에서 설명된 내용으로 제한되지 않고, 더 넓게 해석되어야 한다.

내용 없음.

Claims

적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판간에, 적어도 액정을 포함하는 표시매체를 포함하며,

상기 한쌍의 기판의 적어도 일방의 기판이, 상기 표시매체측에 요부를 갖는 막을 구비하고, 상기 요부는 상기 기판의 법선방향에서 본 요부의 중심부근에 저부를 갖고, 상기 표시매체에 포함되는 액정분자가 상기 저부 부근을 축으로 하여 축대칭으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1항에 있어서,

상기 저부를 통하는 수직면에 있어서의 상기 요부를 규정히는 윤곽이 곡선이고, 상기 곡선의 2차 미분의 부호가 정(正)것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1항에 있어서,

상기 저부를 통하는 수직면에 있어서의 상기 요부를 규정하는 윤곽이 직선인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1항에 있어서,상기 저부를 통하는 수직면에 있어서의 상기 요부를 규정하는 윤곽이 곡선이고, 상기 곡선의 2차 미분의 부호가 부(負)것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1항에 있어서,

상기 저부를 통하는 수직 단면에 있어서의 상기 요부를 규정하는 윤곽이 곡선이고, 상기 곡선은 이 곡선의 2차 미분의 부호가 정(正)인 부분 및 이 곡선의 2차 미분의 번호가 부(負)인 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1항에 있어서,

상기 요부를 갖는 막을 구비한 기판과, 철(凸)부를 갖는 막을 구비한 기판이, 상기 요부의 저부와 상기 철부의 상부가 대응하도록 대향하여 배치되고,

상기 표시매체에 포함되는 상기 액정분자가, 상기 저부 및 상부 또는 그 부근을 축으로 하여 축대칭으로 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1항에 있어서,

상기 표시매체가, 주로 액정을 포함하는 액정영역과, 상기 액정영역을 포위하는 고분자영역을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 7항에 있어서,

상기 요부가, 상기 액정영역의 중심에서 셀갭을 최대로 하고, 상기 액정영역의 단부에서 셀갭을 최소로 하도록 하여 형성되며, 액정분자의 축대칭배향축이 상기 액정영역의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 7항에 있어서,

상기 요부를 갖는 막의 표면의 기울기가, 상기 액정영역이 존재하는 화소부와, 비화소간의 경계에서 연속적으로 변화하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1항에 있어서,

상기 요부를 갖는 막이 열가소성 절연재료 또는 열경화성 절연재료에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1항에 있어서,

상기 요부를 갖는 막이 감광성 절연재료에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 1항에 있어서,

상기 요부를 갖는 막을 구비한 기판상에 투명전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
한쌍의 기판의 적어도 일방에 요부를 형성하기 위한 막을 형성하는 공정; 및

소정의 요철 표면을 갖는 몰드로 막을 가압하여 상기 막의 소정 위치에 소정 형상의 요부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 13항에 있어서,

상기 몰드의 요철 표면은 원추형 또는 타원추형을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
한쌍의 기판의 적어도 일방에, 기판의 법선방향에서 보아 원형 또는 타원형이고 상기 기판에 가까운 막일수록 큰 면적을 갖도록 복수의 막을 적층하여, 그의 주연부가 계단상으로 되는 철부를 형성하는 공정; 및

상기 철부를 커버하도록 막을 형성하여 매끈한 표면을 갖고, 또한 인접하는 철부들간에 저부를 갖는 요부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시소자의 제조방법.
한쌍의 기판의 적어도 일방에 감광성 재료로 이루어진 막을 형성하는 공정; 및

광투과율이 계조적으로 변화하는 계조 마스크를 통해 패터닝하기 위해 상기 막을 노광하여, 상기 막에 요부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 한쌍의 기판간에 액정과 광중합성 화합물과의 혼합물을 주입하는 공정; 및

자외선을 상기 혼합물에 조사하여 상기 광중합성 화합물을 경화시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 1항에 있어서,

착색층, 차광층 및 상기 착색층과 차광층을 커버하는 오버코트층을 포함하는 컬러 필터를 포함하며, 상기 컬러 필터에 상기 요부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 18항에 있어서,

상기 요부는 화소부에 대응하여 제공되며, 비화소부에 대응하는 컬러 필터의 일부는 평탄한 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 18항에 있어서,

상기 오버코트층상에 투명전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 18항에 있어서,

상기 오버코트층은, 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 광경화성 수지로 구성되는 그룹에서 선택되는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제 18항에 있어서,

상기 착색층은, 컬러 레지스트를 사용하는 포토리소그라피에 의해 형성되고 직경이 10μm이하인 개구를 갖는 요부를 구비하며, 상기 차광층은 상기 착색층보다 높게 형성되고, 상기 오버코트층은 무기재료 또는 유기재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
기판의 소정 위치에 착색층과 차광층을 형성한 다음, 상기 착색층과 차광층을 커버하는 오버코트층을 형성하여, 컬러 필터를 형성하는 공정; 및

소정의 요철 표면을 갖는 몰드로 상기 오버코트층을 가압하여 상기 오버코트층의 소정 위치에 소정 형상의 요부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 23항에 있어서,

상기 오버코트층은 오버코트제로 도포한 다음, 상기 오버코트제에 포함된 용제를 제거하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 23항에 있어서,

상기 몰드는 화소에 대응하는위치에 철부(凸部) 또는 돌기를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 23항에 있어서,

상기 몰드는 그의 일부에 평탄한 면을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
컬러 레지스트를 사용하는 포토리소그라피에 의해 컬러 필터의 착색층을 형성하는 공정을 포함하고, 상기 컬러 레지스트의 화소 중앙부에 대응하는 부분을 경화시키지 않도록 포토마스크를 통해 광조사를 행하여, 상기 착색층의 화소 중앙부에 소정의 요부를 형성하기 위해 리세스(recess)를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 27항에 있어서,

상기 요부의 리세스의 직경이 10μm이하인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.