KR100321255B1 - Method for fabricating polymer-dispersed liquid crystal display - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for fabricating a polymer-dispersed liquid crystal display is provided to allow light to be inputted even to the portion under a TFT line to improve reliability and contrast of the liquid crystal display. CONSTITUTION: Polymer-dispersed liquid crystal layer(4) is formed between two substrates(1,1') that respectively have a TFT layer(3) and a black matrix(2) and hardened with ultraviolet rays, so as to fabricate a polymer-dispersed liquid crystal display. A quartz block(11) having at least two faces is located on the substrate having the TFT layer and ultraviolet rays are incident on each face of the quartz block to form the polymer-dispersed liquid crystal. The bottom face of the quartz block has uneven surface.

Description

고분자분산형 액정표시소자의 제조방법Manufacturing method of polymer dispersed liquid crystal display device

본 발명은 고분자분산형 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기적인 조작에 의해 광의 투과 및 차단을 조절하는 조광기능 및 장기 사용에 따른 신뢰성이 매우 우수하여 문자, 도형 및 동적화면의 표시가 가능한 고분자분산형 액정표시소자의 제조방법에 관계한다.The present invention relates to a method for manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display device, and more particularly, the light control function for controlling the transmission and blocking of light by electrical manipulation, and the reliability of long-term use are very excellent. A method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display device capable of displaying.

본 발명에 의해 제조되는 고분자분산형 액정표시소자는 빌딩의 창 또는 쇼우윈도우에서의 시야차단용 스크린 또는 조광용 커텐으로 유용하고, 그 위에 문자 또는 도형이 표시되고 빠른 응답시간내에 전기적으로 변화될 수 있는 광고판, 안내판, 장식전시판등과 같은 각종 디스플레이로 응용될 수 있다.The polymer dispersed liquid crystal display device manufactured according to the present invention is useful as a screen for screen blocking or dimming curtain in a building window or a show window, and a character or figure is displayed thereon and can be electrically changed within a quick response time. It can be applied to various displays such as billboards, guide boards, decorative displays, and the like.

액정을 전자 탁상시계에 응용하면서 시작된 액정제품사업은 활발한 연구개발에 힘입어 급속도로 발전되어, 급기야는 1970년대말에 액정이 디스플레이에까지 응용되게 되었으며 TN(트위스티드 네마틱), STN(수퍼트위스티드 네마틱)등 단순 매트릭스 구동방식에서 점차 발달하여 고정세 화면을 제공하고자 최근에 활발히 개발되어지고 있는 TFT(Thin Film Transistor) 구동소자를 이용한 액티브 매트릭스 구동방식이 각광을 받고 있다. 고정세화, 낮은 구동전압, 자연색에 가까운 색상표현, 넓은 시야각등 인간의 눈으로 보아서 양질의 화면을 표현할 수 있는 디스플레이를 구현하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.The liquid crystal product business, which began with the application of liquid crystals to electronic desk clocks, developed rapidly due to active research and development.In the late 1970s, liquid crystals were applied to displays, and TN (twisted nematic) and STN (super twisted nematic) Active matrix driving method using TFT (Thin Film Transistor) driving device, which has been actively developed in recent years to provide a high-definition screen, has been in the spotlight. High resolution, low driving voltage, color expression close to natural color, wide viewing angle, etc. are being actively researched to realize a display capable of expressing a high quality screen with the human eye.

현재 디스플레이 분야에서 주류를 이루고 있는 TN형(Twisted Nematic Liquid Crystal Display)이나 STN(Super Twisted Nematic Liquid Crystal Display)형의 액정표시소자는 저소비전력 및 저구동 전압등의 장점을 지니고 있어 전기전자 분야에서 표시소자로서 광범위하게 이용되고 있으나, 편광판을 사용함에 따라 광의 이용 효율이 적어 콘트라스트가 나쁘고, 표면 배향이 필요하여 화소 밀도가 높아지면 TFT(Thin Film Transistor)소자 주위의 배향처리가 어려워지게 되며, 시야각이 20°내외로 좁다. 따라서 편광을 이용하지 않고 광의 투과 산란 모드를 이용하여 디스플레이에 이용하려는 많은 노력들이 시도되어 왔다. 즉, 최근 고분자에 액정을 분산시킨 광산란 모드의 고분자분산형 액정표시소자(PDLCD : Polymer Dispersed Liquid Crystal Display)나 고분자망형 액정표시소자(PNLCD : Polymer Network Liquid Crystal Display)의 액정표시가 등장하게 되었다.TN type (Twisted Nematic Liquid Crystal Display) or STN (Super Twisted Nematic Liquid Crystal Display) type liquid crystal display devices, which are mainstream in the field of display, have advantages such as low power consumption and low driving voltage. Although it is widely used as a device, the use of a polarizing plate reduces the light utilization efficiency, resulting in poor contrast, surface orientation is required, and as the pixel density increases, it becomes difficult to align the TFT around the thin film transistor (TFT) device. It is narrow around 20 degrees. Therefore, many efforts have been attempted to use a display using a transmission scattering mode of light without using polarization. That is, recently, liquid crystal displays of a light scattering mode polymer dispersed liquid crystal display (PDLCD) or a polymer network liquid crystal display (PNLCD) in which a liquid crystal is dispersed in a polymer have appeared.

이러한 고분자분산형 액정표시소자(PDLCD : Polymer Dispersed Liquid Crystal Display)는 전압 인가시와 전압 비인가시의 액정과 고분자의 굴절률의 차이를 이용하는 원리로서, 보다 상세하게는 투명 고분자수지의 굴절율을 np, 액정의 상광 굴절율을 no, 이상광 굴절율을 ne라고 할 때, 전계를 인가하지 않는 경우 액정분자는 무질서하게 되어 ne와 np의 굴절율이 다르게 되어 입사광이 산란되므로 셀(Cell)은 불투명하게 나타나고, 전계를 인가하면 액정은 전계 방향으로 배열되므로 no와 np가 일치하게 되어 입사광이 투과되므로 셀(Cell)은 투명하게 나타난다. 이와 같이 고분자분산형 액정표시소자는 광의 산란 및 투과를 이용하는 원리에 의해 편광판을 사용하지 않기 때문에 종전의 액정표시소자보다 광의 이용효율이 높아 고휘도의 화상을 표현할 수 있고, 시야각이 우수하여 조광표시가 가능해진다.The polymer dispersed liquid crystal display (PDLCD) is a principle that uses the difference between the refractive index of the liquid crystal and the polymer when the voltage is applied or the voltage is not applied, and more specifically, the refractive index of the transparent polymer resin is n p , When the normal light refractive index of the liquid crystal is n o and the ideal light refractive index is n e , when no electric field is applied, the liquid crystal molecules become disordered and the refractive indexes of n e and n p are different so that incident light is scattered, so that the cell is opaque. When the electric field is applied, since the liquid crystals are arranged in the electric field direction, n o and n p coincide with each other, and incident light is transmitted, so that the cell is transparent. In this way, the polymer dispersed liquid crystal display device does not use a polarizing plate based on the principle of scattering and transmission of light, so that the use efficiency of light is higher than that of the conventional liquid crystal display device, and thus, it is possible to express images of high brightness, and the illumination angle is excellent. It becomes possible.

이러한 고분자분산형 액정표시소자(PDLCD : Polymer Dispersed Liquid Crystal Display) 기술로서 가장 먼저 발표된 것은 제이엘 페가슨등의 액정구적을 마이크로 캡슐화하여 투명 고분자수지 사이에 기계적이고 물리적인 방법으로 분산시킨 NCAP(Nematic Curveliner Aligned Phase )(미국특허 4,435,047 호)이다. 이 방식은 젤라틴이나 아라비아 고무, 또는 폴리비닐알코올 수용액 중에서 액정을 고르게 분산시킨 후, 투명도전성 지지체상에 5-20㎛ 두께로 균일하게 코팅한 뒤, 물을 증발시켜 또 다른 투명도전성 지지체를 접착시켜 고분자액정 복합체를 제조하는 것이다. 이 밖에도 제이 도안등이 에폭시수지등의 고분자수지연속상에 액정을 분산시켜 경화시킨 방식(일본 특개소 61-502128 호)이 잘 알려져 있다.The first to be released as PDLCD (Polymer Dispersed Liquid Crystal Display) technology is NCAP (Microcapsule liquid crystal sphere such as J. Pegason, which is dispersed between transparent polymer resin by mechanical and physical method). Nematic Curveliner Aligned Phase) (US Pat. No. 4,435,047). This method evenly disperses the liquid crystal in gelatin, gum arabic, or polyvinyl alcohol aqueous solution, and then uniformly coated to a thickness of 5-20㎛ on the transparent conductive support, and then evaporated water to bond another transparent conductive support It is to prepare a polymer liquid crystal complex. In addition, the method by which J-Dan et al. Disperse | distributed and hardened | cured liquid crystal on the polymer resin continuum, such as an epoxy resin, is well known (Japanese Patent Laid-Open No. 61-502128).

한편 쿠마이 등은 일본 특개평 3-107819 호에서 모노머, 올리고머계의 자외선경화 고분자 구성요소를 사용하여 액정과의 혼합물로부터 스피노달 상분리방법에 의한 정밀한 모폴로지 조절에 의해 고분자수지 상에 액정이 균일하게 분산되어 있는 액정 고분자수지 복합체의 제조 방법을 소개하고 있다. 이와 같은 방식에 의해 수득된 액정고분자수지 복합체는 구동전압 및 콘트라스트 특성이 매우 양호한 것으로 알려져 있다. 이와는 달리 타카쯔 등(유럽특허 제 313,053 호)은 액정이 연속상을 이루며 자외선 경화수지로부터 형성된 고분자수지가 3차원 상의 그물상 구조를 갖는 구동전압이 낮고 응답속도가 빠른 액정소자를 제안하고 있다. 이와 같이 고분자액정복합체의 수준이 높아짐에 따라 액티브 매트릭스 표시소자 방식의 구동이 가능하게 되어 이를 상업화하기 위한 시도가 활발하게 이루어지고 있다.Kumai et al., In Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-107819, use a monomer and oligomer-based UV-curable polymer component to control liquid crystals uniformly on polymer resin by precise morphology control by spinodal phase separation from a mixture with liquid crystal. A method for preparing a dispersed liquid crystal polymer resin composite is introduced. The liquid crystal polymer composite obtained by this method is known to have very good driving voltage and contrast characteristics. On the other hand, Takatsu et al. (European Patent No. 313,053) propose a liquid crystal device having a low driving voltage and fast response speed in which a liquid crystal forms a continuous phase and a polymer resin formed from an ultraviolet curable resin has a three-dimensional network structure. As the level of the polymer liquid crystal complex is increased, an active matrix display device can be driven, and efforts have been actively made to commercialize it.

종래의 액정/고분자 복합막의 표시소자는 제 3도에 도시된 바와 같이, 일방의 ITO 기판(1)에 백라이트(back light)에 의해 TFT 소자(3)의 오프전류(off current)가 증가되어 PDLCD의 콘트라스트가 저하되는 것을 방지하기 위해 화소간 차폐층을 이루는 블랙 매트릭스(2)를 설장하고 칼라화를 위해 칼라필터(6)를 설치하고, 블랙 매트릭스(2)에 대향하는 타방의 ITO기판(1') 내면에 능동회로부를 이루는 TFT소자층(3)을 적층한 후, 양 ITO기판(1, 1') 사이에 액정고분자수지복합체(4)를 주입하여 자외선(UV)에 의해 경화함으로써 제조된다.In the conventional display device of the liquid crystal / polymer composite film, as shown in FIG. 3, the off current of the TFT device 3 is increased by back light on one of the ITO substrates 1, thereby increasing the PDLCD. In order to prevent the contrast of the film from being lowered, a black matrix 2 that forms an inter-pixel shielding layer is provided, and a color filter 6 is provided for colorization, and the other ITO substrate 1 facing the black matrix 2 is provided. ') Is manufactured by stacking the TFT element layer 3 forming the active circuit portion on the inner surface, and then injecting the liquid crystal polymer resin composite 4 between the two ITO substrates 1 and 1' and curing them with ultraviolet (UV) light. .

상술한 액정/고분자 복합막의 표시소자를 판넬에 수직인 방향으로 자외선(UV)을 조사하는 기존의 자외선조사 방식에 의해 제조할 경우 칼라필터(6)측에서는 자외선 투과율이 적어 경화가 불가능하므로 TFT 방향에서 자외선을 조사해야 하는데, 이 경우에 TFT소자층(3) 및 블랙 매트릭스(2) 하부의 화소부분에는 자외선(UV)이 도달하지 않기 때문에 이 부분의 자외선경화수지가 미경화된 채 남는 문제점이 있다. 미경화된 부분의 액정, 자외선 경화수지 조성물은 시간의 경과에 따라 인근의 경화된 액정고분자수지복합체에 침투하여 전체적인 특성을 변화시킨다.When the display device of the liquid crystal / polymer composite film described above is manufactured by a conventional ultraviolet irradiation method that irradiates ultraviolet rays (UV) in a direction perpendicular to the panel, the ultraviolet ray transmittance is small on the color filter 6 side, and thus hardening is impossible. Ultraviolet rays should be irradiated. In this case, since ultraviolet rays (UV) do not reach the pixel portions below the TFT element layer 3 and the black matrix 2, there is a problem that the ultraviolet curable resin of this portion remains uncured. . The uncured portion of the liquid crystal and ultraviolet curable resin composition penetrates into the neighboring cured liquid crystal polymer composite over time to change the overall characteristics.

이에 따라 블랙 매트릭스 하부의 조성물을 경화시키는 방법들이 개발되었는바, 이러한 방법으로는 블랙 매트릭스 중간에 작은 구멍을 만드는 방법(일본 특개평 4-251220 호), 제 4도에 도시된 바와 같이 자외선을 경사진 방향으로부터 조사하는 방법(요시다 외, '93 EURODISPLAY 자료집, FRANCE, 1993)등이 알려져 있다.Accordingly, methods for curing the composition under the black matrix have been developed, such as a method for making a small hole in the middle of the black matrix (Japanese Patent Laid-Open No. 4-251220), as shown in FIG. There are known methods for investigating from the photographic direction (Yoshida et al., '93 EURODISPLAY Data Collection, FRANCE, 1993).

그러나, 이러한 방법들 역시 자외선 조사 장지의 제작이 용이하지 않고 완전한 경화가 곤란한 단점을 여전히 갖는다. 즉, 상술한 방법들에 의해 액정고분자 복합막의 표시소자를 제조하면 자외선이 많이 닿는 화소의 중앙 부분에는 액정구적이 작게 형성되어 광산란이 크나 자외선의 양이 상대적으로 부족한 화소의 가장자리에는 액정구적이 크게(약 7∼10mm이상) 형성되어 빛의 산란이 급격히 감소된다. 이에 따라 표시소자의 구동시 콘트라스트의 국부적 차이와 불균일성이 초래되어 화질이 현격하게 저하되며 장시간 사용시 미경화 부분의 잔류물에 의해 순도가 저하되어물성이 열화되는 문제점이 발생한다.However, these methods still have the disadvantage that the manufacture of ultraviolet irradiation paper is not easy and complete curing is difficult. That is, when the display device of the liquid crystal polymer composite film is manufactured by the above-described methods, the liquid crystal quadrature is formed in the center portion of the pixel that is exposed to a lot of ultraviolet rays, so that the liquid crystal quadrature is large at the edge of the pixel where the light scattering is large but the amount of ultraviolet rays is relatively low. (Approximately 7 to 10 mm or more) formed, so that light scattering is drastically reduced. As a result, when the display device is driven, local differences and non-uniformity of contrast are caused, resulting in a sharp deterioration in image quality, and deterioration in purity due to residues of uncured parts.

본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, TFT 라인 하부의 재료까지 광이 입사되도록 하여 고분자의 미경화를 해소함으로써 액정/고분자 복합막의 상분리 정도가 균일하고 안정하여 판넬의 장기사용성등의 신뢰성 및 콘트라스트가 향상된 고분자분산형 액정표시소자의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the problems as described above, by allowing light to enter the material below the TFT line to eliminate the uncured polymer, the degree of phase separation of the liquid crystal / polymer composite film is uniform and stable, the long-term usability of the panel The present invention provides a method for manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display device having improved reliability and contrast.

상술한 목적은 2 매의 ITO(Indium Tin Oxide) 기판 사이에 주입되어 있는 액정, 자외선경화수지 혼합물을 자외선으로 경화시킬 때, TFT소자층이 패턴된 ITO 기판의 상부에 자외선의 광로를 변경하여 광을 발산시킬 수 있도록 하부면에 요철이 형성된 다면의 석영블록를 안착하여, 상부에서 다면으로 자외선을 조사할 수 있게 함으로써 ITO 기판의 상부로부터 다면의 자외선이 TFT소자의 하부에까지 효과적으로 전달되어 액정 셀 내부의 액정고분자수지 복합체 재료가 전체적으로 균일한 상분리형태를 얻게하는 본 발명에 의하여 달성된다.The above object is to change the optical path of the ultraviolet light on the upper surface of the ITO substrate where the TFT element layer is patterned when curing the liquid crystal and ultraviolet curing resin mixture injected between two indium tin oxide (ITO) substrates with ultraviolet rays. By mounting a quartz block of a multi-sided surface formed with irregularities on the lower surface so as to emit light, the ultraviolet light can be irradiated from the upper side to the multi-sided surface. The liquid crystal polymer composite material is achieved by the present invention which results in an overall uniform phase separation form.

즉 본 발명은 각각 TFT 소자층과 블랙 매트릭스를 포함하는 대향된 ITO(Indium Tin Oxide) 양전극층을 갖는 기판 사이에 액정과 광경화성수지 혼합물을 주입하고 자외선으로 경화시켜 고분자 분산형 액정표시소자를 제조함에 있어서, TFT소자층을 갖는 상부 ITO전극 기판의 상부에 하부면에 요철이 형성된 2 개 이상의 다면을 갖는 석영 블록을 위치시키고, 각 면으로부터 자외선을 조사하여 액정고분자수지 복합체를 형성케 함을 특징으로 하는, 고분자 분산형 액정표시 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.That is, the present invention injects a liquid crystal and a photocurable resin mixture between a substrate having opposite ITO (Indium Tin Oxide) positive electrode layers each including a TFT device layer and a black matrix, and hardens them with ultraviolet rays to produce a polymer dispersed liquid crystal display device. The method further comprises placing a quartz block having two or more multi-sided surfaces having irregularities formed on the lower surface of the upper ITO electrode substrate having the TFT device layer, and irradiating ultraviolet rays from each surface to form a liquid crystal polymer resin composite. It is to provide a method for producing a polymer dispersed liquid crystal display device.

이하 본 발명을 제 1 도의 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings of FIG. 1.

본 발명에서는 상부의 ITO 기판(1')의 위에 하부면에 요철이 형성된 다면의 석영블록(12)을 안치시켜 각 면으로부터 자외선을 조사하여 자외선 강도의 증가 및 보다 효율적인 자외선 조사 방향을 설정하게 함으로써 전체적으로 상분리 정도가 균일한 고분자액정 복합막(4)를 얻을 수 있게 된다. 이와 같은 고분자액정 복합막(4)은 콘트라스트 값이 높으며 장기 사용시의 경시 변화에 안정한 액정고분자수지 복합체의 액정표시소자를 제조할 수 있다.In the present invention, by placing the quartz block 12 of the multi-sided surface formed with irregularities on the lower surface of the upper ITO substrate (1 ') by irradiating ultraviolet rays from each surface to increase the ultraviolet intensity and to set the more efficient ultraviolet irradiation direction It is possible to obtain a polymer liquid crystal composite membrane 4 having a uniform degree of phase separation as a whole. Such a polymer liquid crystal composite film 4 has a high contrast value and can produce a liquid crystal display device of a liquid crystal polymer resin composite which is stable to aging change over time.

본 발명에서 액정표시소자의 개구부 직경은 표시소자 판넬의 크기 및 용도에 따라 다르지만 통상적으로 50㎛에서 300㎛정도의 크기를 지니며, ITO기판(1')의 상부에는 2면 이상의 다면을 갖는 석영 블록(12)을 안치시켜 각 면으로부터 자외선(UV)을 조사하면 액정과 자외선 경화수지의 혼합용액이 주입되어진 액정 표시소자용 판넬 내부에 자외선(UV)이 TFT 소자(3)의 하부에까지 균일하게 조사되어 액정구적(droplet)의 상분리 정도가 매우 균일하고 장시간 사용에 따른 경시 변화에 안정한 액정고분자 수지 복합체의 액정 표시소자를 제조하게 된다.In the present invention, the opening diameter of the liquid crystal display device varies depending on the size and use of the display device panel, but generally has a size of about 50 μm to 300 μm, and quartz having two or more faces on the ITO substrate 1 ′. When the block 12 is placed and irradiated with ultraviolet (UV) light from each side, the ultraviolet (UV) light is uniformly lowered to the bottom of the TFT element 3 inside the panel for the liquid crystal display device into which a mixed solution of liquid crystal and ultraviolet curable resin is injected. Irradiation produces a liquid crystal display device of a liquid crystal polymer resin composite having a liquid crystal droplet phase separation degree is very uniform and stable to aging change over time.

본 발명에서 사용되는 액정에는 네마틱 액정, 스메틱 액정, 강유전성 액정, 콜레스테릭 액정등이 있고 단독 또는 혼합상태로 쓰여질 수 있다.The liquid crystals used in the present invention include nematic liquid crystals, smectic liquid crystals, ferroelectric liquid crystals, cholesteric liquid crystals, and the like, and may be used alone or in a mixed state.

특히 네마틱 액정 중에 콜레스테릭 액정, 강유전성 액정/콜레스테릭 액정등의 혼합 액정이 도판트(dopant)로서 첨가되어 비틀림 력(twisting power)이 작용되어 포칼코닉 구조등 콜레스테릭 액정상으로 유도될 경우 액정 고분자수지 복합체의산란성이 강해질 수 있다. 액정 선정 시에는 정(+)의 유전이방성을 갖는 것이 좋으며 동작온도범위, 동작전압등 각종의 요구 특성을 충족하는 조성물을 쓸 필요가 있다.In particular, mixed liquid crystals such as cholesteric liquid crystals and ferroelectric liquid crystals / cholesteric liquid crystals are added as dopants in the nematic liquid crystals, and twisting power is applied to the cholesteric liquid crystal phases such as focal conic structures. If so, the scattering properties of the liquid crystal polymer resin composite can be enhanced. When selecting a liquid crystal, it is desirable to have positive dielectric anisotropy, and it is necessary to use a composition that satisfies various required characteristics such as operating temperature range and operating voltage.

본 발명에 사용되는 광경화성수지로서는 미경화 상태에서 액정 조성물과 상용성이 좋아 잘 혼합되고 경화후에는 액정과 상용성이 없어 액정/고분자의 2성분으로 완전히 상분리되는 광경화성수지가 이용된다. 이러한 광경화성수지로서는 그 자신이 광반응성을 지니거나, 광조사에 의해 생성된 물질에 의해 경화가 유기되는 일반적인 광경화성수지가 이용될 수 있으며 그중 광경화성 비닐계 수지가 적합하다.As the photocurable resin used in the present invention, a photocurable resin which is well mixed with a liquid crystal composition in an uncured state and mixed well, and which is not compatible with a liquid crystal after curing, is completely phase-separated into two components of a liquid crystal / polymer. As such a photocurable resin, a general photocurable resin which itself has a photoreactive property or where curing is induced by a material produced by light irradiation may be used, and a photocurable vinyl resin is suitable.

광경화성수지가 액정과의 혼합물 상태에서 광중합되어 적절한 형태의 상분리 구조 및 접착성등의 안정성을 갖기 위해서는 고분자 성분은 광경화성 비닐기를 갖는 단량체와 올리고머 화합물의 복수의 혼합물로서 이용하는 것이 좋다.In order for the photocurable resin to be photopolymerized in a mixture state with the liquid crystal and to have stability such as phase separation structure and adhesiveness in an appropriate form, the polymer component is preferably used as a plurality of mixtures of monomers and oligomer compounds having a photocurable vinyl group.

고분자 조성물 중의 광경화성 비닐기를 갖는 단량체로서는 N-비닐피를리돈, 스타이렌 및 그 유도체등의 비닐 벤젠계 화합물, 비닐클로라이드등의 비닐 할로겐 화합물, 단일관능기(mono functional) 아크릴레이트 화합물 및 다관능기 아크릴레이트 화합물등이 이용된다. 이 때 아크릴레이트 화합물은 불소등의 할로겐족 화합물, 하이드록시기나 지방족기 혹은 방향족기등의 치환기를 갖는 탄화수소 화합물의 아크릴 혹은 메타아크릴레이트 화합물을 말한다. 이들 단량체 화합물들은 일반적으로 고점도인 올리고머 화합물의 점도를 저하시켜주는 희석제 및 액정과의 상용성을 향상시켜 주는 역할을 하며 액정의 종류 및 조성비에 따라 적절한 상용성을 나타내는 단량체 화합물을 단독으로 혹은 이성분계 이상의 혼합 상태로 사용할 수가 있다.Examples of the monomer having a photocurable vinyl group in the polymer composition include vinyl benzene-based compounds such as N-vinylpyridone, styrene and derivatives thereof, vinyl halide compounds such as vinyl chloride, monofunctional acrylate compounds, and polyfunctional acryl. Rate compounds and the like are used. In this case, the acrylate compound refers to an acryl or methacrylate compound of a hydrocarbon compound having a substituent such as a halogen group compound such as fluorine, a hydroxyl group or an aliphatic group or an aromatic group. These monomer compounds generally serve to improve compatibility with diluents and liquid crystals that reduce the viscosity of high viscosity oligomer compounds, and monomer compounds that exhibit appropriate compatibility according to the type and composition ratio of liquid crystals alone or in binary systems. It can be used in the above mixed state.

올리고머 화합물로서는 폴리에스테르아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 폴리올아크릴레이트, 실리콘아크릴레이트등의 화합물이 이용되며 이관능기 이상의 다관능기 화합물들이다.As the oligomeric compound, compounds such as polyester acrylate, epoxy acrylate, polyol acrylate, silicone acrylate and the like are used and are polyfunctional compounds having a bifunctional group or more.

광경화수지를 중합시키기 위한 광경화 개시제는 벤조인에테르계, 벤조페논계, 아세토페논계등이 이용되어질 수 있으며 중합체 성분의 0.01 에서 5중량% 정도로 이용될 수 있다. 개시제 함량이 많을 경우 광조사 전에 광경화수지가 중합되어 버리므로 좋지 않다.A photocuring initiator for polymerizing the photocurable resin may be used such as benzoin ether, benzophenone, acetophenone, and the like, and may be used in an amount of 0.01 to 5% by weight of the polymer component. If the initiator content is high, the photocurable resin is polymerized before light irradiation, which is not good.

액정 재료는 전체 조광층 구성 재료의 10중량% 이상, 99중량% 이하의 비율, 바람직하기로는 30중량%에서 90중량% 이하의 조성비를 갖는 것이 액정고분자 수지 복합체의 제조에 유리하다. 액정재료의 배율이 너무 적으면 액정과 고분자수지의 연속상을 형성하기 곤란한 경향이 있다.It is advantageous for the preparation of the liquid crystal polymer resin composite that the liquid crystal material has a composition ratio of 10% by weight or more and 99% by weight or less, preferably 30% by weight to 90% by weight of the total light control layer constituent material. If the magnification of the liquid crystal material is too small, it tends to be difficult to form a continuous phase of the liquid crystal and the polymer resin.

상기와 같은 조건으로 조성된 액정고분자 수지 복합체를 In2O3-SnO2(ITO), SnO2등의 투명전극이 처리된 기판 사이에 도입시켜 액정 표시소자를 구성하게 한다. 사용되는 기판의 재질은 유리나 투명한 폴리에스테르 필름과 같은 플라스틱 등이 이용될 수 있다. 두 매의 기판중의 편면 혹은 양면에 폴리이미드등의 액정배향막이 코팅되어질 수도 있다. 이 때 기판간의 간격은 5~50㎛ 정도의 직경을 갖는 스페이서(제 1 도에서는 그 도시를 생략함)에 의해 조정되며 전압인가, 비인가 시의 콘트라스트를 고려하면 7~15㎛로 조절하는 것이 적당하다.The liquid crystal polymer resin composite prepared under the above conditions is introduced between substrates in which transparent electrodes, such as In 2 O 3 -SnO 2 (ITO) and SnO 2 , are treated to form a liquid crystal display device. As the material of the substrate used, plastic such as glass or transparent polyester film may be used. A liquid crystal alignment film such as polyimide may be coated on one or both surfaces of the two substrates. At this time, the distance between the substrates is adjusted by a spacer having a diameter of about 5 to 50 μm (not shown in FIG. 1), and appropriately adjusted to 7 to 15 μm in consideration of contrast when voltage is applied or not applied. Do.

이와 같이 액정고분자 수지조성물을 두 매의 기판 사이에 도입시킨 후, 제 1 도에 나타낸 바와 같은 방식으로 상부의 하부면에 요철이 형성된 다면석영 블럭(유리)(11)을 통하여 2 면 이상의 방향으로 부터 자외선(UV)을 조사시킨다. 자외선 경화시에는 기판의 표면을 일정한 세기를 갖는 자외선으로 균일하게 조사하는 것이 바람직하고, 자외선 조사는 1회로 실시하거나 여러차례로 나누어 실시할 수도 있다. 이 때 석영블럭(11)과 ITO 기판(1')사이의 계면에서의 표면 반사정도를 저감시키기 위해 세다오일(ceda oil)등의 오일류를 계면에 도포하여 사용하는 것이 바람직하다.After introducing the liquid crystal polymer composition between the two substrates in this way, in the direction of two or more surfaces through the multi-faceted quartz block (glass) 11 having irregularities formed on the lower surface of the upper portion in the manner as shown in FIG. Irradiate ultraviolet (UV) light. At the time of ultraviolet curing, it is preferable to irradiate the surface of a board | substrate uniformly with the ultraviolet-ray which has a certain intensity, and ultraviolet irradiation can also be performed once or divided into several times. In this case, in order to reduce the degree of surface reflection at the interface between the quartz block 11 and the ITO substrate 1 ', oils such as ceda oil are preferably applied to the interface.

결국 기존의 액정고분자 수지 복합체의 액정표시소자는 제조시 자외선을 조사해도 TFT소자부분 및 블랙 매트릭스 사이 부분의 광경화수지가 미경화된 채로 남아 콘트라스트비의 저하 및 장기 사용에 따른 액정고분자수지 복합체의 물성변화등의 문제가 있었으나, 본 발명에 의해 제조되어진 액정표시소자는 액정고분자수지복합체의 상분리 정도가 균일하고 안정하여 판넬의 장기 사용성등의 신뢰성 향상 및 콘트라스트의 향상 효과를 얻을 수 있다.As a result, the liquid crystal display device of the conventional liquid crystal polymer resin composite remains uncured in the photocurable resin between the TFT element portion and the black matrix even when irradiated with ultraviolet rays in the manufacturing process. Although there is a problem such as a change in physical properties, the liquid crystal display device manufactured according to the present invention has a uniform and stable degree of phase separation of the liquid crystal polymer composite, so that the effect of improving the reliability and the contrast, such as long-term usability of the panel, can be obtained.

이와 같은 우수한 특성으로 인해 기존의 액정표시 소자의 단점인 편광판에 의한 투과광 손실을 해결할 수 있는 액정표시 소자의 제조가 가능하며, 한편으로 배향처리 공정등의 제조공정이 단축되어 비용 절감 및 수율증대 효과를 기대할 수 있게 되었다.Due to such excellent characteristics, it is possible to manufacture a liquid crystal display device that can solve the transmission light loss caused by the polarizing plate, which is a disadvantage of the conventional liquid crystal display device. Meanwhile, the manufacturing process such as the alignment treatment process is shortened, thereby reducing the cost and increasing the yield. You can expect.

이하 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, but the present invention is not limited by the following examples.

실시예 1Example 1

한 쌍의 ITO부착 TFT 유리기판(1, 1')에 미쯔이도아쯔 사의 마이크로퍼얼 10㎛스페이서를 산포시켜 두께를 균일하게 하였다. 액정으로서 BDH사의 불소계 액정 TL-205 80중량%, 광경화성수지 조성물로서는 단량체 2-에틸헥실아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 올리고머로서 사토머사제 CN-972, 다관능기단량체로서 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(TMPTA)가 7/2/1의 비율로서 이루어진 화합물을 19.8중량%, 광중합 개시제로서 시바가이기사의 다로큐어-1173 0.2중량%를 균일하게 혼합하여 두 기판 사이에 상온에서 등방성 액체 상태로 주입하였다. 주입 후 상부기판(1')위에 세다(Cedar)오일을 바르고 제 2도에 도시된 바와 같은 삼각형 프리즘 형태의 석영블록(11)을 위치시킨 다음 다면에서 365nm의 자외선(UV) 램프를 3분간 조사하였다.A pair of ITO-attached TFT glass substrates (1, 1 ') were spread to make uniform thickness of the microfuel 10 占 퐉 spacer manufactured by Mitsui Doatsu Corporation. As a liquid crystal, 80 weight% of fluorine-type liquid-crystal TL-205 of BDH company, a photocurable resin composition are monomer 2-ethylhexyl acrylate, a urethane acrylate, CN-972 by Satomer Corporation as an oligomer, trimethylol propane triacrylate as a polyfunctional monomer ( TMPTA) was uniformly mixed with 19.8% by weight of a compound having a ratio of 7/2/1 and 0.2% by weight of Tarocure-1173 from Ciba-Geigyisa Inc. as a photopolymerization initiator, and injected into an isotropic liquid state at room temperature between the two substrates. After injection, apply Cedar oil on the upper substrate 1 'and place the quartz block 11 in the form of a triangular prism as shown in FIG. It was.

이와 같이 하여 수득된 액정셀은 편광 현미경에 의한 관찰시 개구부중의 액정고분자수지 복합체 재료의 상분리 정도 및 TFT소자층(3)과 블랙 매트릭스(2) 사이의 재료의 상분리 정도가 거의 차이가 없이 균일하게 형성 되었다. 이와 같은 셀은 전압유지율(Voltage Holding Ratio)이 95%이상에다 7V의 인가 전압하에서 80%의 광투과율, 스크린 위에 투사시 100이상의 높은 콘트라스트비를 나타내었으며 판넬 전체적으로 매우 균일한 특성을 나타내었다. 응답속도의 경우 액정의 라이징(rising) 시간 및 디케잉(decaying) 시간을 합한 값이 50ms전의 값을 나타내었다. 신뢰성 평가에 있어 80℃에서 1000시간 이상 경과하거나, -40℃~80℃ 영역의 열 이력 테스트(heat cycle test)에 있어서도 500회 반복 후에 100이상의 콘트라스트비 및 기타 구동특성을 유지하였다.The liquid crystal cell obtained in this manner is uniform in the degree of phase separation of the liquid crystal polymer composite material in the opening and the degree of phase separation of the material between the TFT element layer 3 and the black matrix 2 as observed under a polarization microscope. Was formed. Such a cell has a voltage holding ratio of more than 95%, a light transmittance of 80% under an applied voltage of 7V, a high contrast ratio of more than 100 when projected on a screen, and a very uniform characteristic of the entire panel. In the case of the response speed, the sum of the rising time and the decaying time of the liquid crystal was 50 ms before. In the reliability evaluation, the contrast ratio and other driving characteristics of 100 or more were maintained after 500 repetitions even after 1000 hours at 80 ° C or in a heat cycle test in the range of -40 ° C to 80 ° C.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에 있어 자외선 조사시 석영 블록을 사용하지 않고 3분간 자외선을 조사한 것을 제외한 모든 조건을 실시예 1과 동일하게 하여 액정셀을 제조하였다.In Example 1, the liquid crystal cell was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet ray was irradiated for 3 minutes without using the quartz block during the ultraviolet irradiation.

수득된 액정셀은 콘트라스트 비가 10 이하로 떨어지는 등 현저한 물성의 열화가 발생하였다.The obtained liquid crystal cell exhibited a significant deterioration in physical properties such as a contrast ratio falling below 10.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1에 있어 자외선 조사시 제 4도에 도시된 하부면에 요철이 형성되지 않은 단순한 형태의 석영 블록을 사용하여 3분간 자외선을 조사한 것을 제외한 모든 조건을 실시예 1과 동일하게 하여 액정셀을 제조하였다.In Example 1, the liquid crystal cell was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the ultraviolet rays were irradiated with ultraviolet rays for 3 minutes using a simple quartz block having no irregularities formed on the lower surface shown in FIG. Was prepared.

수득된 액정셀은 콘트라스트 비가 80 이하로 저하되었으며 스크린상의 각 화소에 광의 누출현상이 발생하는등 물성의 저하가 발생하였다.In the obtained liquid crystal cell, the contrast ratio was lowered to 80 or less, and the physical properties such as light leakage occurred in each pixel on the screen.

제 1도는 본 발명의 고분자분산형 액정표시소자의 제조원리도,1 is a manufacturing principle of the polymer dispersed liquid crystal display device of the present invention,

제 2도는 본 발명에 사용되는 석영블록의 구조도,2 is a structural diagram of a quartz block used in the present invention,

제 3도는 종래의 고분자분산형 액정표시소자의 제조원리도,3 is a manufacturing principle of a conventional polymer dispersed liquid crystal display device,

제 4도는 종래의 자외선을 경사진 방향으로 조사하는 고분자분산형 액정표시소자의 제조원리도이다.4 is a manufacturing principle of a polymer dispersed liquid crystal display device for irradiating a conventional ultraviolet ray in an inclined direction.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1,1' : ITO 기판 2 : 블랙 매트릭스1,1 ': ITO substrate 2: Black matrix

3 : TFT 4 : 고분자/액정복합막3: TFT 4: polymer / liquid crystal composite film

5 : 세다오일 6 : 칼라필터5: Cedar oil 6: color filter

10 : 기재 11 : 석영블록10 substrate 11 quartz block

Claims (1)

TFT 소자층과 블랙 매트릭스가 각각 있는 대향된 ITO(Indium Tin Oxide) 양전극층을 포함하는 두 매의 기판 사이에 액정과 광경화성수지 혼합물을 주입하고 자외선으로 경화시켜 고분자 분산형 액정표시소자를 제조함에 있어서, TFT소자층를 갖는 상부 ITO전극 기판의 상부에 하부면에 요철이 형성된 2 개 이상의 다면을 갖는 석영 블록을 위치시키고, 각 면으로부터 자외선을 조사하여 액정고분자수지 복합체를 형성케 함을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정표시 소자의 제조방법.A polymer dispersed liquid crystal display device is manufactured by injecting a liquid crystal and a photocurable resin mixture between two substrates including a TFT device layer and opposing indium tin oxide (ITO) positive electrode layers each having a black matrix, and curing them with ultraviolet rays. A quartz block having at least two facets with irregularities formed on the lower surface of the upper ITO electrode substrate having the TFT device layer is disposed, and the liquid crystal polymer composite is formed by irradiating ultraviolet rays from each surface. Method of manufacturing a polymer dispersed liquid crystal display device.
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