KR100477132B1 - 강유전성 액정 물질을 사용하는 액정 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

우선, 마주하는 두 기판, 각각 액정 분자를 구동하기 위한 전극 및 액정 분자를 배향하기 위한 배향막을 포함하는 액정 표시 장치용 액정 셀을 제작한다. 이어, 완성된 액정 셀을 액정 분자를 배향하기 위해 마주하며 배치되어 있는 배향용 제1 및 제2 전극 사이에 두고 배향용 제1 및 제2 전극에 전압을 인가하여 액정 분자의 쌍극자 모멘트가 임의 방향을 가지도록 액정 분자를 배향한다. 이렇게 하면, 두 기판 전체에 균일하게 전기장을 인가함으로써 액정 분자를 균일하게 배향할 수 있다.

Description

강유전성 액정 물질을 사용하는 액정 표시 장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY OF USING FEROELECTRIC LIQUID CRYSTAL MATERIAL}

본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 강유전성 액정 물질을 사용하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 액정 표시 장치는 비틀린 네마틱 상의 액정을 사용하여 제작하는 것이 일반적이나 응답 속도가 느려 동화상 표현에 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 자발 분극(spontaneous polarization)을 가지는 액정을 이용하는 액정 표시 장치가 제안되고 있다. 이러한 액정은 영구 전기 쌍극자 모멘트(permanent electrical dipole moment)를 갖고 있어서 자발 분극(spontaneous polarization)이 존재하며, 강유전성 액정(FLC:Ferroelectric Liquid Crystal) 또는 카이랄(chiral) 스멕틱(smectic) C 액정이라 한다.

이러한 강유전성 액정 표시 장치에서 액정 물질의 분자층은 기판 면에 대하여 수직이 되도록 배치하며, 각 분자층의 액정 방향자는 분자층에 대하여 일정한 각도를 유지함과 동시에 분자층을 따라 나선 운동을 하므로 분자층에 수직한 축에 대칭인 원뿔의 표면을 따라 회전한다.

이러한 강유전성 액정 표시 장치 중에서 두 기판 사이의 간격을 나선의 주기보다 작게 하면, 표면 안정화(surface stabilized) 강유전성 액정 구조가 되며, 이러한 구조는 온 또는 오프의 두 상태만이 있는 쌍안정성(bistability) 구조를 취한다. 이러한 쌍안정성 강유전성 액정을 이용한 액정 표시 장치는 고속응답성과 준안정성으로 인하여 상당한 주목을 받고 있으며 메모리 특성을 가지고 있다.

그러나, 강유전성 액정 표시 장치를 제조하는 공정에서 초기에 액정 분자가 임의 방향으로 쌍극자 모멘트를 가지도록 위해서는 두 기판 내에 형성되어 있는 전극에 전압을 인가하여 액정 분자를 전계 배향을 해야하는데, 각각의 화소를 단위로 형성되어 있는 전극을 이용하는 경우에는 액정 분자들을 균일하게 배향하기가 어려운 단점을 가지고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 분자를 균일하게 배향하기 위한 강유전성 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 액정 분자를 배향하기 위한 배향용 제1 및 제2 전극 사이에 액정 셀을 두고 배향용 두 전극에 전압을 인가하여 강유전성 액정 분자를 전계 배향한다.

그러면 본 발명에 따른 한 실시예인 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 액정 물질을 사용하는 액정 표시 장치의 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치는 상하 두 장의 기판(11, 12), 두 기판(11, 12) 사이에 주입되어 있는 강유전성 액정층(50)으로 이루어져 있다.

도 1에서 보는 바와 같이, 유리 등의 투명한 상부 기판(12)과 하부 기판(11)이 평행하게 마주하고 있으며, 두 기판(11, 12)의 바깥면에는 편광판(21, 22)이 부착되어 각각 부착되어 있다. 상부 기판(12)의 아랫면에는 전계 형성을 위한 제1 전극(32)이 형성되어 있고, 제1 전극(32)의 아래에는 액정 분자의 배향을 위한 상부 배향막(42)이 형성되어 있다. 하부 기판(11)의 윗면에는 제1 전극(32)과 함께 전계를 형성하기 위한 제2 전극(31)이 형성되어 있고, 제2 전극(31)의 위에는 하부 배향막(41)이 형성되어 있다.

이 때, 제1 및 제2 전극(31, 32)은 ITO와 같은 투명한 도전 물질로 형성할 수도 있으며, 하나의 전극만은 알루미늄 등과 같이 빛을 잘 반사하는 도전 물질로 형성할 수도 있다.

또, 상하부 배향막(41, 42)은 일반적으로 알킬페놀(alkylphenol), 헥사데실트리메틸암모늄 브로마이드(hexadecyltrimethylammonium bromide) 따위의 계면 활성제나 폴리이미드(polyimide) 수지 따위를 도포하거나, 산화규소(SiOx)를 사방 증착하거나 랑뮈에-블로젯 필름 적층 방법(Langmuir-Blodgett film deposition method)으로 배향 흡착제를 도포한 다음 원하는 방향으로 러빙(rubbing)하여 양 기판(11, 12)의 표면에 존재하는 액정 분자들이 기판(11, 12)에 수평으로 배향되도록 한다. 또한 상부 배향막(42)과 하부 배향막(41)은 서로 반대 또는 수직한 방향으로 러빙될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 서로 반대 방향으로 러빙되어 있다.

또한, 편광판(21, 22)은 각각의 편광 방향이 서로 수직하거나 평행하게 되도록 배치할 수 있다.

이상에서 언급된 사항들 이외에도 색상을 나타내기 위한 컬러 필터, 빛이 새는 것을 방지하기 위한 블랙 매트릭스, 두 전극(31, 32) 중 하나에 신호를 인가하거나 차단하기 위한 박막 트랜지스터 등 다른 요소들이 다수 포함될 것이나 이는 액정 표시 장치 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 쉽게 알 수 있는 사항이다.

상하 기판(11, 12) 사이의 공간에는 강유전성 액정 물질이 주입되어 액정층(50)을 형성하고 있다. 이 때, 액정층(50)은 분자층(51, 실선으로 경계를 표시함)을 형성하고 있는데, 분자층(51)의 경계면은 상하 기판(11, 12)에 대하여 수직을 이루고 있다. 또 상부 배향막(42) 또는 하부 배향막(41)과 인접한 액정 분자는 편광판(22, 21)의 편광축과 평행하게 되도록 배향하는 것이 바람직하다.

이러한 강유전성 액정 표시 장치는 제조 공정 중에 전기장을 인가하여 초기에 액정 분자(52)의 쌍극자 모멘트를 기판(11, 12)에 대하여 상부 또는 하부로 향하도록 전계 배향한 상태이며, 구동하기 위해 액정 분자에 전기장을 걸어주면 액정 분자의 길이 방향에 대하여 수직을 이루고 있는 액정 분자의 분극 벡터(polarization vector)가 전기장에 대하여 나란하게 되려는 성질로 인해 액정 분자는 전기장에 대하여 수직으로 배열하려 할 것이다. 한편, 스멕틱 액정의 성질에 따라 액정 방향자는 계속하여 일정한 경사각을 유지하고자 할 것이다. 따라서, 액정 분자는 유도된 원추의 표면을 따라 전기장에 수직한 방향으로 배열하며, 이 때 경로가 가까운 쪽을 택하여 배열할 것이다. 예를 들면, 도 1에서 A는 초기에 전기장을 인가하지 않은 상태에서 쌍극자 모멘트가 하부 기판(11)을 향하도록 전계 배향된 경우이며, B는 화상을 표시하기 위해 액정 분자(52)를 구동하기 위한 충분한 전압이 인가되고, 가해진 전기장의 영향으로 쌍극자 모멘트는 상부 기판(12)을 향하도록 액정 분자(52)가 재배열된 경우를 나타낸 것이다.

다음은 앞에서 설명한 바와 같이 초기에 전기장을 인가하지 않은 상태에서 액정 분자의 쌍극자 모멘트가 임의 방향을 가지도록 하는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 개략도이다.

도 2에서 보는 바와 같이 마주하는 두 기판(11, 12, 도 1 참조), 각각 액정 분자(도 1 참조)를 구동하기 위한 전극(31, 32, 도 1 참조) 및 액정 분자를 배향하기 위한 배향막(41, 42, 도 1 참조)을 포함하는 하부 및 상부 패널(101, 102)로 이루어진 액정 표시 장치용 액정 셀(120)을 제작한다. 이어, 완성된 액정 셀(120)을 액정 분자를 배향하기 위해 마주하며 배치되어 있는 배향용 제1 및 제2 전극(100, 200) 사이에 두고 배향용 제1 및 제2 전극(100, 200)에 전압을 인가하여 액정 분자의 쌍극자 모멘트가 임의 방향을 가지도록 액정 분자를 배향한다. 이렇게 액정 셀의 외부에 배치되어 있는 배향용 제1 및 제2 전극(100, 200)을 이용하면 액정 세(120) 전체에 균일하게 전기장을 인가할 수 있어 액정 분자를 균일하게 배향할 수 있다.

본 발명에 따르면 강유전성 액정 물질을 사용한 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 두 기판의 밖에 배치되어 잇는 배향용 전극을 이용하여 액정 분자를 전계 배향함으로써 액정 분자를 전체적으로 균일하게 배향할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 액정 물질을 사용하는 액정 표시 장치의 구성도이고,

도 2은 본 발명의 실시예에 따른 강유전성 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 개략도이다.

Claims (1)

1. (2차 정정) 서로 마주하는 두 기판, 상기 두 기판 사이에 주입되어 있는 강유전성 액정층, 상기 두 기판에 각각 형성되어 있으며 상기 액정층의 액정 분자를 구동하기 위한 제1 및 제2 전극, 상기 두 기판에 각각 형성되어 있으며 상기 액정 분자를 배향하기 위한 배향막을 포함하는 액정 셀을 제조하는 단계,

   상기 두 기판 밖에 서로 마주 배치되어 있는 배향용 제1 및 제2 전극 사이에 상기 액정 셀을 두는 단계, 및

   상기 배향용 제1 및 제2 전극에 전압을 인가하여 상기 액정층의 액정 분자의 쌍극자 모멘트가 임의 방향을 가지도록 상기 액정 분자를 배향하는 단계

   를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.