KR100262239B1 - 전기광학장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 한쌍의 기판 사이에 시일부를 거쳐 액정이 협지되고, 적어도 한쪽 기판상에 컬러필터를 가지며, 상기 컬러필터상에 투명 전극이 형성되어 이루어지는 전기광학장치에 관한 것으로서, 상기 컬러필터를 갖는 기판상에 적어도 한층 이상의 무기층이나 유기 수지층 또는 무기층 및 유기 수지층의 적층을 형성한 후에 투명 전극을 형성하며, 적어도 상기 컬러 필터를 갖는 기판의 배향막 영역을 대향하는 기판과 겹치는 영역보다 외측으로 연장하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
Description
제1도는 본 발명의 제1실시예에 설명되는 컬러필터부착 기판의 단면도.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 설명되는 전기광학장치의 구조를 나타내는 도면.
제3도는 본 발명의 제2실시예에 설명되는 컬러필터부착 기판의 단면도.
제4도는 본 발명의 제2실시예에 설명되는 전기광학장치의 구조를 나타내는 도면.
제5도는 본 발명의 제3실시예에 설명되는 전기광학장치의 구조를 나타내는 도면.
제6도는 본 발명의 제4실시예에 설명되는 전기광학장치의 구조를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 6 : 유리 기판 2, 12 : 컬러 필터
3, 13 : 보호층 4 : 투명 전극
5, 8 : 배향막 7 : 대향 전극
9 : 시일부 10 : 갭 부재
11 : 액정 14, 15 : 편광체
[발명의 분야]
본 발명은 전기광학장치에 관한 것으로 상세하게는 컬러필터층을 갖는 전기광학장치의 구조에 관한 것이다.
[종래 기술]
컬러필터상에 투명전극을 형성하는 종래의 방법으로서 특개소 61-233720호 공보, 특개소 61-260224호 공보나 특개소 61-198131호 공보 또는 특개소 62-153826 호 공보 등에 제안된 바와 같이 컬러 필터 및 보호층 등의 형상, 재질에 대하여 여러가지가 제안되어 있다.
[본 발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나, 상기 종래기술에서는 상기 컬러필터 및 보호층을 세밀한 패턴으로 용이하게 형성하기 위해 유기 수지로 형성하는데, 실제로 투명전극을 컬러필터상에 직접 형성하거나 상기 종래기술에 제안되어 있는 바와 같이 보호층을 거쳐 형성하는 경우에는, 상기 유기 수지의 내열성이 낮고 높아 봤자 220 내지 230℃이기 때문에, 막을 형성할 때 온도가 상승되지 않아 투명전극의 막질이 약해지며, 그래서 예를들면 표면 경도가 낮아 물리적 강도가 만족할 만큼 보장되지 않고, 물 등의 전계질이 존재하고 있는 환경하에서 전계를 인가하면, 전기 부식(electric corrosion) 반응이 일어나서 화학적 강도가 손실되는 등의 문제를 가지고 있다. 이 문제는 전기 광학장치의 신뢰성이 낮다는 큰 문제와 연관된다. 그래서 컬러필터 자체의 내열성을 향상시키기 위해, 종래 염색법에 의하여 형성되어 있던 컬러필터를 안료로 하는 것이 행하여지고 있지만, 유지하는 수지자체의 내열성에 문제가 있어 비약적인 향상은 없다. 또한 수지의 내열성을 향상시키는 시험이 이루어지고 있지만, 내열성을 향상시키면 단파장측에서의 광의 흡수가 있어 황색으로 변하여 버리고, 알칼리에 대하여 내성이 떨어지는 등의 문제를 가지고 있어 충분히 만족스럽지 않다.
다른 방법으로서 다공질의 무기층(porous inorganic layer)에 안료와 같이 내열성이 높은 물질을 승화시켜 컬러 필터를 형성하는 방법 등이 제안되어 있지만, 패턴의 정밀도나 색 순도 등에서 여전히 문제가 있으며 검토할 필요가 있다.
그래서, 상기 종래기술의 문제점을 감안하여, 본 발명의 목적은 투명 전극을 컬러필터상에 직접 형성하거나 한층 이상의 유기층 또는 무기층을 거쳐 형성하여, 전기광학장치의 화학적 내성, 특히 전기부식반응에 대한 내성을 향상시켜 전기광학 장치의 신뢰성을 용이하게 높이는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명의 전기광학장치는,
1) 한쌍의 기판사이에 시일부를 거쳐 액정이 협지되고, 적어도 한쪽의 기판상에 컬러필터를 가지며, 상기 컬러필터상에 투명 전극이 형성되어 구성되는 전기광학장치에 있어서, 적어도 상기 컬러필터를 갖는 기판의 배향(orientation)막의 영역을 대향하는 기판과 겹치는 영역보다 외측으로 연장하여 형성한 것을 특징으로 한다.
2) 컬러필터를 갖는 기판상에 적어도 한층 이상의 무기층이나, 유기 수지층 또는 무기층 및 유기 수지층의 적층을 형성한 후에 투명 전극을 형성한 것을 특징으로 한다.
3) 컬러필터를 갖는 조광용 셀과 상기 조광용 셀의 양측에 한쌍의 편광체를 가지고, 상기 조광용 셀과 상기 편광체 사이에 적어도 하나 이상의 광학적 이방체를 형성한 것을 특징으로 한다.
[작용]
본 발명의 상기 구성에 의하면, 적어도 컬러 필터를 갗는 기판의 배향막의 영역을 대향하는 기판과 겹치는 영역보다 외측으로 연장하여 형성함으로써, 세척처리를 실시할 때 부착되는 이온성 오염물이 가장 잔류하기 쉬운 상기 두 기판이 서로 겹치는 위치에, 상기 배향막으로 구성되는 보호층을 형성한 것이 되어, 상기 이온성 오염물에 흡착되는 수분 및 전계에 의한 전기 부식반응에 대하여 투명전극을 접촉시키지 않고 내성을 향상시키는 작용을 한다.
[실시예]
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조해서 보다 상세하게 설명한다.
컬러필터의 형성방법에 따라 보호층의 형성 방법은 다양하므로, 아래 실시예마다 컬러필터의 형성방법을 개별적으로 설명한다. 단, 본 발명의 전기광학장치는 본 실시예 이외의 컬러필터 형성방법이나, 보호층의 형성방법에 적용할 수 있다는 것은 물론이고, 재료 등에도 한정되지 않는다는 것은 물론이다. 배향막의 두께는 바깥공기와의 접촉을 차단하기 위해 두꺼울수록 좋으며, 바람직한 두께는 50Å 이상, 보다 나은 효과를 위해서는 200Å 이상으로 하는 것이 좋다.
제1도, 제2도를 이용하여 설명한다. 제1도에 본 발명의 컬러필터부착 기판의 단면도를 나타낸다. 유리기판(1)상에, 적, 녹, 청의 각 안료를 분산시킨 잉크를 옵셋법에 의하여 스트라이프 형상으로 두께 1.5㎛로서 인쇄함으로써, 컬러필터(2)를 형성한다. 그 후 아크릴계의 수지를 스크린 인쇄법으로 10㎛ 두께로 형성하고, 연마하며, 평탄화시킨 후, 180℃에서 2시간 건조시켜 유리기판(1)의 전체면에 대해 보호층(3)을 형성한다. 상기 유리기판(1)의 상기 보호층(3)상에 저온 마그네트론 스퍼터링법에 의하여 180℃의 성막 온도에서 산화 인듐 산화 주석(이하 IT0로 칭함)으로 형성되는 투명 도전성 막을 2000Å으로 형성하고, 포토 리소그래피법을 이용해서 컬러필터(2)와 직교하는 형태로 투명전극(4)을 형성한다. 다음에 제2도를 이용하여 본 발명의 전기광학장치의 구조를 설명한다. 제1도에 도시된 유리 기판(1)의 경우에서와 같이, 유리기판(6)상에 IT0에 의해 대향 전극(7)을 매트릭스 형태로 형성한다. 이후 폴리이미드를 사용하여 배향막(5 및 8)을 300 내지 400Å으로 각각 형성하여 시일부(seal)(9) 및 갭 부재(gap material)(1O)를 거쳐 액정(11)을 봉입한다. 본 실시예에서 비틀림 각(angle of torsion)은 좌로 230°로 하고, 셀 갭은 6㎛로 한다. 이때, 컬러필터부착 기판(1)의 배향막(5)은 제2도에 도시된 바와 같이, 신호 입력부 B가 없는 상태에서 대향하는 기판(6)과 겹치는 위치 A로부터 치수 a만큼 연장하여 형성한다. 본 실시예에서 a의 길이를 비교하여 아래에 나타낸다. 우선, 액정을 봉입한 전기광학장치를 트리에탄(triethane) 등의 유기 용제에서 세척하고, 그 다음 신호 입력부 등에 붙어 있는 오염물을 제거하기 위하여 알카리 수(alkali water)(2 내지 4wt %)에서 브러싱을 행한다. 그후, 시분할 구동에 의한 구동 파형을 1/200 내지 1/400 듀티(duty)로 인가하여 50℃-90RH%하의 환경하에서 200시간 연속 통전 시험을 행하는 단선(disconnection)등의 발생을 조사한다. 50시간마다 추출하여 단선수와 그 내용을 검사한다. 결과가 표 1에 정리되어 있다. 이때 라인수는 200개로 통일한다. 전기광학장치의 세척방법과 관련해서는, 알카리성의 계면 활성제중에서 초음파 세척을 해도 좋고, 신호 입력부등에 손상이 발생하는 등의 물리적인 손상이나, 시일부 및 보호층 등에 세척제로 인한 화학적 손상이 없는 한, 그 방법의 선택에는 제한이 없다. 본 실시예에서는 알카리 수(2 내지 4wt%)에서 나일론 회전 브러시에 의한 브러싱을 행한다. 회전 브러시에 의한 손상을 고려하여 브러시의 털이 가볍게 접촉하는 정도로 한다.
통전 시험 결과
[표 1]
표 1의 결과로부터, 배향막의 위치가 A부보다 적어도 외측에 있으면, 본 발명의 효과가 나온다는 것을 알 수 있다. 본 실시예에서는 배향막으로서 폴리이미드를 사용하였지만, 다른 배향제 예를들면 프리이미드, 폴리아믹산, 폴리아미드이미드 등을 사용할 수 있으며 제한되지 않는다.
[실시예 2]
제3도 및 제4도를 참조하여 설명한다. 제3도에 본 발명의 컬러필터부착 기판의 단면도를 나타낸다. 유리기판(1)상에 제1실시예와 마찬가지로 옵셋 인쇄법에 의하여 컬러필터를 스트라이프 형상으로 인쇄한 후 프레스 가압하여 컬러필터(12)를 평탄화하여 형성한다. 다음에 에폭시 아크릴레이트 수지에 자외선 감광성을 부여하여 스핀 코팅법에 의해 1.2㎛ 두께로 코팅한 후, 자외선을 조사하여 보호층(13)을 선택적으로 형성한다. 그후, 투명전극(4)을 제1실시예와 마찬가지로 형성한다. 다음에, 제4도를 참조하여 전기광학장치의 구성을 설명한다. 본 실시예에서는 제1실시예와 마찬가지로 컬러필터부착 기판측의 배향막(5)의 위치 A와 보호층(13)의 단부 위치 C 모두를 고려하여 실시된다. 전기광학장치의 그 외의 구성은 제1실시예와 동일하게 형성된다. 전기광학장치의 세척방법이나 시험방법에 대하여는 제1실시예와 동일하게 행하여 비교하기 쉽도록 하였다. 결과가 표 2에 정리되어 있다. C부 위치에 대하여는 시일부(seal)(9)의 내측을 (내), 외측을 (외)로 하였다.
통전 시험 결과
[표 2]
표 2의 결과로부터, 보호층(13)이 있는 경계부가 외부 공기(open air)와 접촉하기 쉬울 때(시일부(9)보다 외측), IT0의 강도가 약하고 전기부식반응이 발생하기 쉽다는 것을 알 수 있다. 이 경우에도 배향막(5)이 적어도 A부보다 외측에 있으면 효과를 발휘함을 알 수 있다. 시일부(9)의 아래까지 보호층(13)을 형성하는 것이 액정의 두께를 제어하기 쉽고, 본 발명의 방법에 의하여 보호층(13)의 형성 위치의 자유도가 증가함을 알 수 있다.
제1실시예 및 제2실시예를 설명하였지만, 본 발명의 구조는 다른 컬러필터 형성방법(예를들면 전착법(electordeposition), 폴리이미드계 기판등에 안료를 분산시키는 방법, 안료를 자외선 광감광성을 갖는 기판에 분산시켜 포토처리법에 의해 패터닝하는 방법 등)이나 보호층으로서 다른 재료(예를들면 열 경화성 멜라민 수지, 에폭시수지, 실리콘계수지 등)에 의해 제약받지 않는다. 컬러필터부착 기판의 양측에 신호입력부를 형성하는 경우는 마찬가지로 양측에 배향막을 형성할 수 있으며, 한쪽에 갖는 경우, 신호입력부에 대한 반대측은 특히 제약되지 않으며 시일부보다 외측으로 나와도 되고, 나오지 않아도 된다. 대향 기판은 어떠한 제한도 받지 않는다.
[실시예 3]
제5도를 참조하여 설명한다. 제1 및 제2실시예에서 설명한 전기광학장치를 조광용 셀 ①로 하고, 상기 조광용 셀 ①과 같은 광학특성(셀 갭 d와 액정 또는 광학적 이방체의 굴절율 이방성 Δn의 곱 d × Δn 의 값이 같음)을 가지도록 한 광학적 이방체 ②를 편광체(14 및 15) 사이에 설치한다. 본 실시예에서는 조광용 셀①과 같은 액정을 역 비틀림(오른쪽)으로서 같은 셀 갭에 형성하고, 조광용 셀 ①과 광학적 이방체 ②가 서로 접하는 면의 배향 방향을 이루는 각을 90°하며, 각각의 편광체의 편광축과 전기광학장치 ①와 광학적 이방체 ② 각각의 배향 방향이 이루는 각을 20 내지 50°로 조정해서 전체 점등시에 백(white)으로 되도록 하면, 콘트라스트가 높고, 백 과 흑을 표시할 수 있는 전기광학장치를 형성할 수 있다. 이와 관련해서 광학적 이방체와 같은 막을 사용해도 유사한 결과를 얻을 수 있다.
[실시예 4]
제6도를 이용하여 설명한다. 제1실시예와 마찬가지로, 컬러필터부착 기판을 형성한 후, 제1실시예와 마찬가지로, 유리기판(6)상에 ITO에 의해 대향전극(7)을 매트릭스 형태로 형성한다. 이후 시일부(9) 이외의 영역, 즉 컬러필터부착 기판측 및 대향하는 기판측 각각의 단자측 영역에, 폴리이미드를 사용하여 배향막(5 및 8)을 300 내지 400Å으로 형성하고, 시일부(9) 및 갭 부재(10)를 거쳐 액정을 봉입하여 전기광학장치를 형성한다.
제1실시예와 마찬가지로, a부의 길이를 변화시켜, 상기 전기광학장치를 트리에탄 등의 유기용제에서 세척한 후, 신호 입력부 등에 붙어 있는 오염을 제거하기 위해 알칼리 수(2 내지 4wt%)에서 브러싱을 행하여, 신뢰성 확인을 행한 바, 양호한 결과를 얻을 수 있었다.
본 실시예에서도 설명한 바와 같이, 적어도 상하 2매의 기판이 겹치는 영역을 중심으로, 시일부측과 단자부측에 배향막을 동시에 형성하여 전기부식반응이 일어나기 쉬운 부분을 보호함으로써 제1실시예와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한 제 2, 및 제3실시예로서 나타낸 내용에 대해서도 적응 가능한 것은 물론이다.
본 실시예중에서는 배향막으로서 폴리이미드를 예로 설명하였지만, 예를들면 폴리아미드이미드, 사방(rhombic) SiO2등, 배향재료로서의 특성을 가지고, 절연성이 있는 재료의 재질에 의한 제약은 받지 않는다.
[발명의 효과]
이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 컬러필터부착 기판의 배향막의 영역을 대향하는 기판과 겹치는 영역보다 외측으로 연장하여 형성함으로써, 상기 배향막의 영역이 신호입력부의 투명전극을 위한 보호층 역할을 하고, 그래서 전기광학장치를 형성할 때 부착되는 이온성 부착물, 수분, 및 구동시에 인가되는 전계효과에 의한 전기 부식 반응을 차단하여 투명전극의 단선을 방지하고, 신뢰성이 높은 고품위의 전기광학장치를 용이하게 제공할 수 있다는 큰 효과를 가지고 있다.
Claims (4)
- 시일부를 거쳐 한쌍의 기판 사이에 액정층이 협지되고, 한쪽 기판상에 컬러필터를 가지며, 상기 컬러필터위에 전극이 형성되어 구성되는 전기광학장치에 있어서, 상기 컬러필터가 형성된 한쪽 기판상에 배치되는 배향막 층의 단부가, 그 한쪽 기판과 다른쪽 기판이 겹치는 영역보다 외측으로 연장하여 형성되며, 상기 한쪽 기판에 형성된 상기 컬러필터상에 적어도 한층 이상의 무기층으로 이루어지는 보호층이 형성되고, 그 보호층 위에 전극이 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 광학장치.
- 시일부를 거쳐 한쌍의 기판사이에 액정층이 협지되고, 한쪽 기판상에 컬러필터를 가지며, 상기 컬러필터위에 전극이 형성되어 이루어지는 전기광학장치에 있어서, 상기 컬러필터가 형성된 한쪽 기판상에 배치되는 배향막층의 단부가, 그 한쪽 기판과 다른쪽 기판이 겹치는 영역보다 외측으로 연장하여 형성되며, 상기 한쪽 기판에 형성된 상기 컬러필터상에 적어도 한층 이상의 유기 수지층으로 이루어지는 보호층이 형성되고, 그 보호층 위에 전극이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
- 시일부를 거쳐 한쌍의 기판사이에 액정층이 협지되고, 한쪽 기판상에 컬러필터를 가지며, 상기 컬러필터위에 전극이 형성되어 이루어지는 전기광학장치에 있어서, 상기 컬러필터가 형성된 한쪽 기판상에 배치되는 배향막 층의 단부가, 그 한쪽 기판과 다른쪽 기판이 겹치는 영역보다 외측으로 연장하여 형성되며, 상기 한쪽 기판에 형성된 상기 컬러필터상에 적어도 한층 이상의 무기층과 유기 수지층으로 적층된 보호층이 형성되고, 그 보호층 위에 전극이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
- 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 기재된 전기광학장치로 구성되는 조광용 액정셀과, 상기 액정셀의 양측에 배치된 한쌍의 편광체와, 상기 조광용 액정셀과 상기 편광체 사이에 배치된 광학적 이방체를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
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