KR101274650B1 - 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

액정표시소자 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101274650B1
KR101274650B1 KR1020100113214A KR20100113214A KR101274650B1 KR 101274650 B1 KR101274650 B1 KR 101274650B1 KR 1020100113214 A KR1020100113214 A KR 1020100113214A KR 20100113214 A KR20100113214 A KR 20100113214A KR 101274650 B1 KR101274650 B1 KR 101274650B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
substrate
crystal display
display device
alignment film
Prior art date
Application number
KR1020100113214A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110088357A (ko
Inventor
오사무 사토
이사오 아다치
조동욱
카츠요시 히라키
켄토 오코시
마사토시 토키타
준지 와타나베
Original Assignee
국립대학법인 동경공업대학
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국립대학법인 동경공업대학, 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 국립대학법인 동경공업대학
Publication of KR20110088357A publication Critical patent/KR20110088357A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101274650B1 publication Critical patent/KR101274650B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • 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
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/141—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • 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
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133784—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by rubbing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 동등의 표시특성을 갖으면서도, 연속 계조 표시를 행하면서 연속 계조 메모리성을 실현할 수 있는 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 서로 대향하는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 대향하는 면에 각각 형성되고 러빙법에 의해 배향 처리된 제 1 배향막 및 제 2 배향막과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 고분자 강유전성 액정과 저분자 액정의 혼합물로 이루어진 액정 재료가 봉입되어 형성된 액정층을 구비하고, 상기 액정층은 하기의 화학식으로
Figure 112012046048829-pat00018

으로 이루어진 것이다.

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display Device and Fabrication Method Thereof}
본 발명은 액정재료로서 고분자 강유전성 액정을 이용한 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 경량, 박형 및 저소비전력의 영상표시소자로서 액정표시소자가 실용화되어 넓게 보급되고 있다. 실용화된 일반적인 액정표시소자는 네마틱(Nematic) 액정을 이용한다.
네마틱 액정을 이용한 액정표시소자는 도 8에 나타낸 바와 같이, 서로 대향하는 2매의 기판(51)과, 각 기판(51)의 대향하는 면에 형성된 투명 전극(52)과, 각 기판(51)의 투명 전극(52)상에 형성되고 러빙법에 의해 배향 처리된 배향막(53)과, 각 기판(51) 사이에 주입된 네마틱 액정으로 이루어진 액정층(54)을 갖는다.
TN(Twisted Nematic), ECB(Electrically Controlled Birefringence), STN(Super Twisted Nematic), IPS(In－Plane Switching) 및 VA(Virtical Alignment) 등, 네마틱 액정을 이용한 다수의 LCD 모드가 현재 실용화되고 있지만, 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자는 연속 계조 표시는 가능하지만, 원리적으로 쌍안정성(메모리성)을 갖지 않는다.
또한, 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자는 배향 균일성이 높아 고(高)콘트라스트를 실현할 수 있다. 또한, 네마틱 액정을 배향시키는 것으로 러빙법에 의해 배향 처리된 배향막을 이용하는 것, 즉 러빙법을 적용할 수 있다.
한편, 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자는 가정용 TV 등에 적용 가능(동영상 응답 가능)한 응답 속도를 실현할 수 있지만, 네마틱 액정의 원리로부터 1ms 자르는 고속 응답화로의 대응은 용이하지 않다.
그래서, 액정표시소자의 응답 속도를 향상시키기 위해서 네마틱 액정 대신에 저분자 강유전성 액정을 이용한 표면 안정화(SS－FLC： Surface Stabilized－Ferroelectric Liquid Crystal) 모드의 액정표시소자가 제안되고 있다.
저분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자는 도 8에 나타낸 액정층(54)의 네마틱 액정이 저분자 강유전성 액정으로 치환된 구조를 갖는다.
저분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자는, 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 비교하여 응답 속도를 향상시킬 수 있지만, 원리적으로 쌍안정성을 갖으므로 연속 계조 표시를 실시할 수 없다.
저분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자에 대해 연속 계조 표시를 실시하려면 면적 계조, 도메인 계조, 프레임 계조 등의 기술을 적용할 필요가 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
그러나 이와 같이 액정표시소자에 대해 연속 계조 표시를 실시하기 위해 다른 기술을 적용하는 경우에 그 구조가 복잡하게 되거나 코스트가 상승하는 문제가 생긴다.
또한, 저분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자는 저분자 강유전성 액정이 층 구조를 가지므로 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 비교해서 배향 안정성이 저하한다. 또한, 균일한 배향이 어렵고, 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자에 비해 콘트라스트가 저하한다.
한편, 저분자 강유전성 액정을 배향시키는 것으로 러빙법에 의해 배향 처리된 배향막을 이용하는 것, 즉 러빙법을 적용할 수 있다.
또한, 저분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자의 쌍안정성을 희생하고, 연속 계조 표시를 실시하는 H－V(Half－V) 모드, V모드의 액정표시소자가 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
이 저분자 강유전성 액정을 이용한 H－V모드, V모드의 액정표시소자는 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자의 고속 응답을 목표로 한 것이다.
저분자 강유전성 액정을 이용한 H－V모드, V모드의 액정표시소자는 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 비교해서 응답 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 저분자 강유전성 액정을 이용한 H－V모드, V모드의 액정표시소자는 쌍안정성을 희생하여 연속 계조 표시를 행한다.
또한, 저분자 강유전성 액정을 이용한 H－V모드, V모드의 액정표시소자는 저분자 강유전성 액정이 층 구조를 갖으므로 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 비교해서 배향 안정성이 저하한다. 또한, 균일한 배향이 어렵고 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자에 비해 콘트라스트가 저하한다.
한편, 저분자 강유전성 액정을 배향시키는 것으로, 러빙법에 의해 배향 처리된 배향막을 이용하는 것, 즉 러빙법을 적용할 수 있다.
또한, 저분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자에 있어서, 배향 안정성을 향상시키기 위해서 고분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자가 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 3~7 참조).
고분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자는 도 9에 나타낸 바와 같이, 서로 대향하는 2매의 기판(61)과, 각 기판(61)의 대향하는 면에 형성된 투명 전극(62)과, 각 기판(61) 사이에 주입된 고분자 강유전성 액정에 의해 형성된 액정층(63)을 가지고 있다.
여기서, 액정층(63)은 기판(61) 사이에 전압을 인가하면서 기판(61)에 전단응력(剪斷應力) 걸쳐 고분자 강유전성 액정을 배향시키는 전단법(즈리법)에 의해 배향 처리되고 있다.
고분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자는 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 동등의 응답 속도를 실현할 수 있지만, 분자량이 크고 점도가 높기 때문에 저분자 강유전성 액정을 이용한 액정표시소자보다 응답 속도는 늦어진다.
또한, 고분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자는 원리적으로 쌍안정성을 갖으므로 연속 계조 표시를 실시하지 못하고, 연속 계조 표시를 실시하려면, 상술한 면적 계조, 도메인 계조, 프레임 계조 등의 기술을 적용할 필요가 있다. 이 경우에는 구조가 복잡하게 되거나 코스트가 상승한다고 하는 문제가 있다.
또한, 고분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자는 고분자 강유전성 액정이 층 구조를 취하므로 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 비교해서 배향 안정성은 낮지만, 분자량이 크기 때문에 저분자 강유전성 액정을 이용한 액정표시소자보다 배향 안정성은 높아진다.
또한, 고분자 강유전성 액정이 층 구조를 취해, 균일한 배향이 어려워 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 같은 콘트라스트를 얻을 수 없다. 또한, 분자량이 크기 때문에 러빙법으로 균일 배향이 어렵고, 공정이 복잡한 전단법(즈리법)에 의해 배향 처리되고 있다.
한편, 상술한 종래의 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자, 저분자 강유전성 액정을 이용한 액정표시소자(SS－FLC 모드, H－V모드, V모드) 및 고분자 강유전성 액정을 이용한 액정표시소자(SS－FLC(전단법))의 어느 쪽도, 연속 계조 표시를 실시하면서 전압이 오프가 되었을 경우에 그 계조 상태를 보지(메모리)하는 연속 계조 메모리성은 가지고 있지 않다. 여기서, 종래의 각 액정표시소자의 표시 특성을 일람표로서 도 10에 나타낸다.
연속 계조 표시가 가능한 액정표시소자(예를 들면, 네마틱 액정, H-V모드, V모드)에 있어서 배향 각도(전압 인가에 의해 배향 각도가 변화한다)와 포텐셜(potential)과의 관계(포텐셜 커브)를 도 11에 나타낸다. 이러한 포텐셜 커브는 배향막에의 러빙법에 의한 배향 처리의 영향을 강하게 받아 결정된다.
또한, 쌍안정성을 갖는 저분자 강유전성 액정 또는 고분자 강유전성 액정을 이용한 SSFLC 모드의 액정표시소자에서는, 전압의 인가에 의해서 액정 분자가 쌍안정 위치로 이동한다. 저분자 강유전성 액정 또는 고분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드에 있어서 배향 각도와 포텐셜과의 관계(포텐셜 커브)를 도 12에 나타낸다.
이들의 것으로부터 종래의 액정표시소자의 원리에서는 중간 계조로 계조 상태를 메모리 할 수 없다.
그 때문에 종래의 액정표시소자에서는 연속 계조 표시를 실시하면서, 전압이 오프가 되었을 경우에, 그 계조 상태를 보지(메모리)하는 연속 계조 메모리성을 실현할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 도메인 계조를 적용하여 연속 계조 메모리성을 실현하는 것이 제안되고 있다(예를 들면, 비특허 문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본공개특허 특개소 62-131225호 공보
특허문헌 2: 일본공개특허 특개 2004-86116호 공보
특허문헌 3: 일본공개특허 특개소 56-107216호 공보
특허문헌 4: 일본공개특허 특개평 2-240192호 공보
특허문헌 5: 일본공개특허 특개평 2-271326호 공보
특허문헌 6: 일본공개특허 특개평 3-42622호 공보
특허문헌 7: 일본공개특허 특개평 6-281966호 공보
비특허문헌 1: Hideo Fujikake et al, “Polymer－Stabilized Ferroeletric Liquid Crystal Devices with Grayscale Memory”, Jpn. J. Appl. Phys, Vol. 36, pp. 6449－6454, 1997
그러나 종래 기술의 액정표시소자는 다음과 같은 문제가 있다.
즉, 도메인 계조를 적용하여 연속 계조 메모리성을 실현하는 경우에는 구조나 생산 프로세스가 복잡하여 코스트가 상승하거나 생산성이 저하한다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 일반적으로 보급되어 있는 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 동등의 표시 특성을 가지면서도, 연속 계조 표시가 가능하고, 한편 연속 계조 메모리성을 실현할 수 있는 액정표시소자를 복잡한 구조나 생산 프로세스를 채용하지 않고 얻을 수 있도록 한 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시소자는 서로 대향하는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 대향하는 면에 각각 형성되고 러빙법에 의해 배향 처리된 제 1 배향막 및 제 2 배향막과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 고분자 강유전성 액정과 저분자 액정의 혼합물로 이루어진 액정 재료가 봉입되어 형성된 액정층을 구비하고, 상기 액정층의 상기 고분자 강유전성 액정은 하기의 화학식으로
Figure 112013004511391-pat00014

이다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시소자의 제조방법은 서로 대향하는 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 대향하는 면에 러빙법에 의해 배향처리된 제 1 배향막 및 제 2 배향막을 각각 형성하는 단계와, 상기 제 1 배향막이 형성된 상기 제 1 기판과 상기 제 2 배향막이 형성된 상기 제 2 기판 사이에 고분자 강유전성 액정과 저분자 액정을 포함하는 액정재료를 봉입하여 액정층을 형성하는 단계를 구비하고, 상기 액정층의 상기 고분자 강유전성 액정은 하기의 화학식으로
Figure 112013004511391-pat00015

이다.
본 발명에 의한 액정표시소자 및 그 제조 방법에 의하면, 제 1 기판 및 제 2 기판의 대향하는 면에는, 러빙법에 의해 배향 처리된 제 1 배향막 및 제 2 배향막이 각각 형성되고, 제 1 기판과 제 2 기판과의 사이에는 고분자 강유전성 액정을 포함한 액정 재료가 봉입된 액정층이 형성되어 있다. 또한, 구조 및 생산 프로세스는 액정의 종류가 다른 것을 제외하면 네마틱 액정과 같다.
여기서, 러빙법에 의해 배향 처리된 배향막과 고분자 강유전성 액정을 조합하는 것으로 배향의 균일성을 향상시켜 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 동등의 콘트라스트가 실현된다. 또한, 러빙법에 의해 배향 처리된 배향막과 고분자 강유전성 액정을 조합하는 것으로 액정표시소자의 포텐셜 커브에 평탄한 영역이 생성된다.
그 때문에 일반적으로 보급되어 있는 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 동등의 표시 특성을 가지면서도, 연속 계조 표시가 가능하고, 그리고 연속 계조 메모리성을 실현할 수 있는 액정표시소자를 복잡한 구조나 생산 프로세스를 채용하지 않고 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자의 구성을 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자의 포텐셜 커브를 나타낸 설명도
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자에 전압인가 시간일정으로, 인가전압을 변화시킨 경우의 인가전압과 계조 메모리성의 관계를 나타낸 설명도
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자에 인가전압 일정에서, 전압인가 시간을 변화시킨 경우의 전압인가 시간과 계조 메모리성의 관계를 나타낸 설명도
도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자의 흑, 백 및 중간조의 배향상태를 나타낸 편광 현미경 사진
도 6은 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자의 다른 포텐셜 커브를 나타낸 설명도
도 7은 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자의 표시특성을 종래의 각 액정표시소자의 표시특성과 나열하여 나타낸 설명도
도 8은 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자의 구성을 나타낸 단면도
도 9는 고분자 강유전성 액정을 이용한 SS-FLC 모드의 액정표시소자의 구성을 나타낸 단면도
도 10은 종래의 각 액정표시소자의 표시특성을 나타낸 설명도
도 11은 연속 계소 표시가 가능한 액정표시소자에서 포텐셜 커브를 나타낸 설명도
도 12는 저분자 강유전성 액정 또는 고분자 강유전성 액정에 관해서 포텐셜 커브를 나타낸 설명도
이하, 본 발명에 의한 액정표시소자의 적합한 실시형태에 대해 도면을 이용해 설명하지만, 각 도에서 동일, 또는 해당하는 부분에 대해서는 동일 부호를 붙여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1에서, 본 발명의 액정표시소자는 제 1 기판(1), 제 2 기판(2), 제 1 투명 전극(3), 제 2 투명 전극(4), 제 1 배향막(5), 제 2 배향막(6) 및 액정층(7)을 구비하고 있다.
서로 대향하는 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)은 각각 유리 기판이며, 액정층(7)은 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에 고분자 강유전성 액정을 포함한 액정 재료가 봉입되어 형성되고 있다. 여기서, 액정 재료는, 고분자 강유전성 액정과 저분자 액정의 혼합물이다. 제 1 기판(1)에는, 제 1 기판(1)의 액정층(7)과는 반대 측에 설치되어 광원으로서 기능하는 백 라이트(도시하지 않음)로부터의 빛이 입사 한다.
제 1 투명 전극(3)은 제 1 기판(1)의 제 2 기판(2)과 대향하는 면에 형성되어 있다. 제 2 투명 전극(4)은 제 2 기판(2)의 제 1 기판(1)과 대향하는 면에 형성되어 있다. 제 1 투명 전극(3) 및 제 2 투명 전극(4)은 각각 화소 전극 및 대향 전극을 구성하여 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)에 대해서 수직 방향의 전계를 발생시킨다.
제 1 배향막(5)은 제 1 기판(1)의 제 1 투명 전극(3)상에 형성되어 러빙법에 의해 배향 처리되어 있다. 제 2 배향막(6)은 제 2 기판(2)의 제 2 투명 전극(4)상에 형성되어 러빙법에 의해 배향 처리되어 있다. 액정층(7)의 수선(垂線) 방향이 러빙 방향으로 향하도록 배향한다.
다음에, 본 발명의 실시형태과 관련되는 액정표시소자의 제조순서에 대해 설명한다.
먼저, 제 1 기판(1)에 스퍼터링법 등을 이용하여 제 1 투명 전극(3) 및 TFT(Thin Film Transistor, 도시하지 않음)를 형성한다. 또한, 제 2 기판(2)에 칼라 필터(도시하지 않음)를 형성함과 함께 칼라 필터상에 제 2 투명 전극(4)을 형성한다.
이어서, 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)을 세정한 후, 제 1 기판(1)의 제 1 투명 전극(3) 및 TFT, 및 제 2 기판(2)의 제 2 투명 전극(4)상에 각각 폴리이미드를 도포한다.
다음에, 폴리이미드를 도포한 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)에 대해 프리베이크 처리 및 메인 큐어 처리를 실시하고, 그 후 러빙법에 의해 배향 처리를 실시하여 제 1 배향막(5) 및 제 2 배향막(6)을 형성한다.
이어서, 제 1 기판(1) 및 제2 기판(2)을 세정한 후, 제 1 기판(1)의 주변부에 씰재를 도포하고, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)을 합착한다.
다음에, 합착된 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2) 사이에, 고분자 강유전성 액정과 저분자 액정을 혼합한 액정 재료를 주입하여 봉지하고, 어닐 처리를 거쳐 액정층(7)을 형성한다. 일 예로, 고분자 강유전성 액정은 이하의 화학식 1과 같다.
여기서, 고분자 강유전성 액정과 저분자 액정을 혼합하는 것은 액정 재료의 점도를 내려 응답 속도를 향상시키는 것과 동시에 동작 가능한 온도 범위를 넓게 하기 위해서이다. 이때, 액정 재료를 고분자 강유전성 액정만으로 해도 좋다.
Figure 112010074277440-pat00001
한편, 합착된 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)의 사이에 액정 재료를 주입하는 대신에, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)을 합착하기 전에 씰재가 도포된 제 1 기판(1)상에 액정 재료를 물방울 형태로 적하해도 좋다. 이와 같이 액정 재료를 적하하는 것으로 액정의 충전 시간을 단축할 수 있다.
이어서, 액정층(7)이 형성된 액정표시소자에 대해서, 전압을 인가하면서 실온까지 서서히 냉각하는 에이징 처리를 실시하여 강유전성 액정을 어느 쪽인가의 쌍안정 위치로 배향시킨다.
한편, 상술한 바와 같이, 종래의 고분자 강유전성 액정을 이용한 SS－FLC 모드의 액정표시소자에서는 에이징시에 액정표시소자에 전압을 인가하면서 전단응력을 걸쳐 고분자 강유전성 액정을 배향시킨다고 하는 복잡한 공정이 필요했지만, 본 발명의 실시형태과 관련되는 액정표시소자에서는 그럴 필요는 없다.
다음에, 본 발명의 발명자는 상술한 제조 순서에 의해서 제조된 액정표시소자의 각 표시 특성에 대해 평가를 실시했다.
1) 연속 계조 표시, 연속 계조 메모리성 및 쌍안정성에 관해서,
러빙법에 의해 배향 처리된 제 1 배향막(5) 및 제 2 배향막(6)과 고분자 강유전성 액정을 포함한 액정 재료를 조합시키는 것에 의해, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 액정표시소자의 포텐셜 커브는 상술한 도 11 및 도 12의 포텐셜 커브를 합성한 커브가 된다.
본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자의 포텐셜 커브를 도 2에 나타낸다. 이 포텐셜 커브는 이상적인 상태를 나타내고 있다.
도 2에서, 액정표시소자의 포텐셜 커브에는 평탄한 영역이 존재하고 있다. 그 때문에 포텐셜 커브의 평탄한 영역에서 전압의 인가 또는 전압 인가 시간에 의해서 계조 제어를 할 수 있음과 함께 전압을 오프했을 때에 그 계조 상태를 메모리 할 수 있다.
본 발명의 액정표시소자에, 일정 시간(1ms) 전압을 인가한 후, 회로를 오프 한 상태에서 휘도의 변화의 형태를 인가 전압을 바꾸면서 측정한 결과를 도 3에 나타낸다. 또한, 이 액정표시소자에, 일정 강도의 전압을 인가한 후, 회로를 오프 한 상태에서 휘도의 변화의 형태를 전압 인가 시간을 바꾸면서 측정한 결과를 도 4에 나타낸다.
한편, 도 3 및 도 4에서는 회로를 오프한 시점을 시간 0으로 하고 있다. 도 3, 도 4로부터 전압의 강도 또는 전압 인가 시간에 의해서 계조를 제어할 수 있고, 그리고 계조 상태인 채 메모리 되고 있는 형태를 이해할 수 있다.
또한, 도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자의 흑(黑), 백(白) 및 중간조의 배향 상태를 나타낸 편광 현미경 사진이다. 도 5로부터, 중간조 상태에서도 배향은 균일하고, 도메인이 전혀 존재하지 않는 것을 확인할 수 있다. 이것으로부터 본 발명의 연속 계조 메모리성은 도메인 계조가 아니고, 화소내의 전영역에서 분자의 배향 방향이 변화하는 본질적인 계조 메모리성인 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자는 면적 계조, 도메인 계조, 프레임 계조 등의 기술을 이용하지 않고, 연속 계조 표시를 실시함과 동시에 전압이 오프가 되었을 경우에 그 계조 상태를 보관 유지하는 연속 계조 메모리성을 실현할 수 있다.
한편, 도 2에 나타낸 포텐셜 커브가 이상적인 상태로부터 어긋나서 도 6에 나타낸 바와 같이, 포텐셜 커브의 중앙 부근이 부풀었을 경우에는 이 액정표시소자는 쌍안정성을 갖는다. 그러나, 이 경우에서도 고분자 강유전성 액정의 점탄성(粘彈性) 영향에 의해 연속 계조 표시가 가능함과 동시에, 연속 계조 메모리성이 유지된다. 즉, 쌍안정성과 연속 계조 표시를 양립시킬 수 있다.
(2） 응답 속도에 관해서,
본 발명의 실시 형태 1에 관한 액정표시소자의 응답 속도에 관해서 LCD 평가 장치를 이용하여 측정했다.
측정결과, 인가 전압이 10V인 경우에 흑(투과율 10%)으로부터 백(투과율 90%)까지 변화하는 변화 시간 tr는 1.90ms, 백(투과율 90%)으로부터 흑(투과율 10%)까지 변화하는 변화 시간 tf는 1.67ms가 되었다.
또한, 인가 전압이 20V인 경우에, 흑(투과율 10%)으로부터 백(투과율 90%)까지 변화하는 변화 시간 tr는 0.79ms, 백(투과율 90%)으로부터 흑(투과율 10%)까지 변화하는 변화 시간 tf는 0.73ms가 되었다.
이 측정 결과로부터 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자는 강유전성 액정의 특징에 의해 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자의 응답 속도와 비교해서 동등 이상의 응답 속도를 실현할 수 있다. 또한, 인가 전압이 2 V인 경우에는 1 ms를 자르는 고속 응답을 실현할 수 있다.
(3) 콘트라스트에 관해서,
본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자의 콘트라스트에 관해서 LCD 평가 장치를 이용하여 측정했다.
측정 결과, 인가 전압이 10V인 경우에, 투과 콘트라스트가 약 1400이 되었다.
이 측정 결과로부터 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자는 네마틱 액정을 이용한 IPS 모드의 액정표시소자의 콘트라스트와 동등의 콘트라스트를 실현할 수 있다. 이것은 러빙법에 의해 배향 처리된 제 1 배향막(5) 및 제 2 배향막(6)과 고분자 강유전성 액정을 포함한 액정 재료를 조합하는 것으로, 배향의 균일성이 향상했기 때문이라고 생각할 수 있다.
(4) 배향 안정성(내충격성)에 관해서,
본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자의 안정성은 강유전성 액정이 층 구조를 취하므로, 배향 안정성은 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자에 약간 미치지 않지만, 고분자 강유전성 액정은 분자량이 크기 때문에 저분자 강유전성 액정을 이용한 액정표시소자보다 배향 안정성은 큰폭으로 높아진다. 즉, 상술한 고분자 강유전성 액정을 이용한 액정표시소자(SS－FLC(전단법))와 동등의 배향 안정성을 갖는다.
(5) 러빙법 적용 여부에 관해서,
상술한 액정표시소자의 제조 순서에 대해도 설명한 것처럼, 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자는 고분자 강유전성 액정을 이용한 액정표시소자(SS－FLC(전단법))와 달리 러빙법을 적용할 수 있다. 그 때문에 현 상태의 LCD 제조 라인을 활용할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자의 표시 특성을 종래의 각 액정표시소자의 표시 특성과 아울러 일람표로서 도 7에 나타낸다.
도 7에서, 본 발명의 실시형태에 관한 액정표시소자는 모든 표시 특성을 ○로 할 수 있다. 또한, 연속 계조 메모리성을 실현하는 것과 동시에 쌍안정성과 연속 계조 표시를 양립할 수 있는 LCD 모드가 실현 가능하다.
이상과 같이, 실시형태에 의하면 제 1 기판 및 제 2 기판의 대향하는 면에는 러빙법에 의해 배향 처리된 제 1 배향막 및 제 2 배향막이 각각 형성되고, 제 1 기판과 제 2 기판의 사이에는 고분자 강유전성 액정을 포함한 액정 재료가 봉입된 액정층이 형성되어 있다. 또한, 구조 및 생산 프로세스는 액정의 종류가 다른 것을 제외하면 네마틱 액정과 동일하다.
여기서, 러빙법에 의해 배향 처리된 배향막과 고분자 강유전성 액정을 조합하는 것으로 배향의 균일성이 향상하여 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 동등의 콘트라스트가 실현된다. 또한, 러빙법에 따라 배향 처리된 배향막과 고분자 강유전성 액정을 조합하는 것으로 액정표시소자의 포텐셜 커브에 평탄한 영역이 생성된다.
그 때문에 일반적으로 보급되어 있는 네마틱 액정을 이용한 액정표시소자와 동등의 표시 특성을 가지면서도 연속 계조 표시가 가능하고, 한편 연속 계조 메모리성을 실현할 수 있는 액정표시소자를 복잡한 구조나 생산 프로세스를 채용하지 않고 얻을 수 있다.
또한, 연속 계조 표시를 실시하면서 연속 계조 메모리성을 실현할 수 있으므로 동영상 응답이 가능하고, 그리고 정지화면 표시시에는 전압을 오프하여 계조 상태를 메모리 할 수 있는 전자 페이퍼를 실현할 수 있다.
한편, 쌍안정성과 연속 계조 표시를 양립시킬 수 있으므로 전압을 오프하여 완전 2 계조로 정지화면을 표시할 수도 있다. 정지화면 표시시에 전압을 오프하여 계조 상태를 메모리 시키는 것으로 소비 전력을 줄일 수 있다.
또한, 면적 계조, 도메인 계조, 프레임 계조 등의 기술을 이용하지 않고 연속 계조 표시를 실시할 수 있으므로 구조가 복잡하게 되거나 코스트가 상승하지 않는다. 더구나 도메인 계조가 아니므로 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다.
또한, 러빙법을 적용할 수 있으므로 현 상태의 LCD 제조 라인을 그대로 활용할 수 있다.
1 : 제 1 기판 2 : 제 2 기판
3 : 제 1 투명전극 4 : 제 2 투명전극
5 : 제 1 배향막 6 : 제 2 배향막
7 : 액정층

Claims (10)

  1. 서로 대향하는 제 1 기판 및 제 2 기판과,
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 대향하는 면에 각각 형성되고 러빙법에 의해 배향 처리된 제 1 배향막 및 제 2 배향막과,
    상기 제 1 배향막과 제 2 배향막 사이에 고분자 강유전성 액정과 저분자 액정의 혼합물로 이루어진 액정 재료가 봉입되어 형성된 액정층을 구비하고,
    상기 액정층의 상기 고분자 강유전성 액정은 하기의 화학식과 같은
    Figure 112013004511391-pat00016

    인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 서로 대향하는 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와,
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 대향하는 면에 러빙법에 의해 배향처리된 제 1 배향막 및 제 2 배향막을 각각 형성하는 단계와,
    상기 제 1 기판의 상기 제 1 배향막, 및 상기 제 2 기판의 상기 제 2 배향막 사이에, 고분자 강유전성 액정과 저분자 액정을 포함하는 액정재료를 봉입하여 액정층을 형성하는 단계를 구비하고,
    상기 액정층의 상기 고분자 강유전성 액정은 하기의 화학식과 같은
    Figure 112013004511391-pat00017

    인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 고분자 강유전성 액정을 포함하는 액정재료를 주입하여 봉지하고 어닐 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 액정재료를 봉입하기 전에 상기 제 1 기판의 주변부에 씰재를 도포하고, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 액정층은 씰재가 도포된 제 1 기판상에 액정 재료를 물방울 형태로 적하하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 액정층이 형성된 제 1 기판 및 제 2 기판에 전압을 인가하면서 실온까지 서서히 냉각하는 에이징 처리를 실시하여 강유전성 액정을 어느 쪽인가의 쌍안정 위치로 배향시키는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
KR1020100113214A 2010-01-28 2010-11-15 액정표시소자 및 그 제조방법 KR101274650B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010016705A JP2011154269A (ja) 2010-01-28 2010-01-28 液晶表示素子およびその製造方法
JPJP-P-2010-016705 2010-01-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110088357A KR20110088357A (ko) 2011-08-03
KR101274650B1 true KR101274650B1 (ko) 2013-06-12

Family

ID=44308719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100113214A KR101274650B1 (ko) 2010-01-28 2010-11-15 액정표시소자 및 그 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8648994B2 (ko)
JP (1) JP2011154269A (ko)
KR (1) KR101274650B1 (ko)
CN (1) CN102141704B (ko)
DE (1) DE102010054758B4 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130025057A (ko) 2011-09-01 2013-03-11 삼성전자주식회사 디스플레이 드라이버용 전원 회로

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06148643A (ja) * 1992-11-06 1994-05-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 強誘電性液晶素子及びその製造方法
JPH0748572A (ja) * 1993-08-04 1995-02-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 高分子強誘電性液晶組成物
JPH1138361A (ja) * 1997-07-18 1999-02-12 Idemitsu Kosan Co Ltd 立体表示装置
JP2004094227A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Lg Phillips Lcd Co Ltd 強誘電性液晶表示パネルの駆動方法及び装置とこれに適用される電界配向方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4367924A (en) 1980-01-08 1983-01-11 Clark Noel A Chiral smectic C or H liquid crystal electro-optical device
JPS62131225A (ja) 1985-12-02 1987-06-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶装置
US4995705A (en) * 1986-12-17 1991-02-26 Canon Kabushiki Kaisha Device, method and apparatus for optical modulation using ferroelectric polymer liquid crystals
JP2729074B2 (ja) 1989-03-14 1998-03-18 出光興産株式会社 強誘電性液晶組成物及びそれを用いた液晶光学素子
JP2849112B2 (ja) 1989-04-12 1999-01-20 出光興産株式会社 液晶光学素子及びその駆動方法
JPH0816754B2 (ja) 1989-07-10 1996-02-21 出光興産株式会社 ドットマトリクス液晶素子及びその製造方法
US5372745A (en) * 1990-11-09 1994-12-13 Canon Kabushiki Kaisha Liquid crystal device, display apparatus using same and display method using same
JPH05264977A (ja) * 1992-03-19 1993-10-15 Idemitsu Kosan Co Ltd 案内板装置
JP3187197B2 (ja) 1993-03-25 2001-07-11 出光興産株式会社 強誘電性高分子液晶を用いた液晶光学素子及びその階調表示方法
JPH06281964A (ja) * 1993-03-25 1994-10-07 Idemitsu Kosan Co Ltd 強誘電性高分子液晶を用いた液晶光学素子の製造方法及び液晶光学素子の階調表示方法
US5818548A (en) * 1995-11-07 1998-10-06 Rolic Ag Ferroelectric liquid crystal display in which the switching angle does not exceed ± 22.5°
US20020050966A1 (en) * 2000-07-31 2002-05-02 Yasufumi Asao Process for producing liquid crystal device and driving method of the device
JP2004086116A (ja) 2002-08-26 2004-03-18 Science Univ Of Tokyo 高コントラスト比液晶表示素子の製造方法
JP2008191569A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Nano Loa Inc 液晶デバイス
US8591694B2 (en) * 2007-03-23 2013-11-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing liquid crystal display device
JP2010016705A (ja) 2008-07-04 2010-01-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 伝送システムおよび伝送方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06148643A (ja) * 1992-11-06 1994-05-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 強誘電性液晶素子及びその製造方法
JPH0748572A (ja) * 1993-08-04 1995-02-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 高分子強誘電性液晶組成物
JPH1138361A (ja) * 1997-07-18 1999-02-12 Idemitsu Kosan Co Ltd 立体表示装置
JP2004094227A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Lg Phillips Lcd Co Ltd 強誘電性液晶表示パネルの駆動方法及び装置とこれに適用される電界配向方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010054758A1 (de) 2011-08-25
DE102010054758B4 (de) 2018-01-25
US8648994B2 (en) 2014-02-11
US20110181821A1 (en) 2011-07-28
CN102141704A (zh) 2011-08-03
CN102141704B (zh) 2013-08-07
KR20110088357A (ko) 2011-08-03
JP2011154269A (ja) 2011-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH07181439A (ja) アクティブマトリクス型液晶表示装置
JP2008545161A (ja) 液晶表示素子の駆動方法
KR20100071877A (ko) 액정 표시 장치, 그 제조 방법 및 구동 방법
US20060146251A1 (en) In-plane switching mode liquid crystal display device and fabrication method thereof
KR101274650B1 (ko) 액정표시소자 및 그 제조방법
KR20160069935A (ko) 수평스위칭 액정 표시장치 및 그 제조 방법
KR101675936B1 (ko) 양친성 블록공중합체를 포함하는 액정 배향층, 이를 이용한 액정표시소자 및 이의 제조방법
KR101992881B1 (ko) 액정표시소자
JP2011099909A (ja) 液晶表示装置
KR20010065169A (ko) 액정 표시장치
KR20060083643A (ko) 액정 표시 장치
JP2007094020A (ja) 液晶表示装置
KR20050068175A (ko) 면내 스위칭 모드의 액정표시장치와 그 제조방법
US7307678B2 (en) Liquid crystal display and fabricating method thereof
KR100915487B1 (ko) 액정 표시 장치
JP2012108249A (ja) 液晶表示素子の製造方法及び液晶表示素子
KR101868475B1 (ko) 액정표시소자의 제조방법 및 액정표시소자
JP5822984B2 (ja) 液晶表示装置の駆動方法
JP2012108248A (ja) 液晶表示素子の製造方法及び液晶表示素子
KR102187149B1 (ko) 액정표시장치
KR100346375B1 (ko) 액정표시소자
KR101216988B1 (ko) 강유전성 액정표시소자 및 그 제조방법
JP2012108250A (ja) 液晶表示素子の製造方法
JP2012108251A (ja) 液晶表示素子およびその製造方法
US20040131798A1 (en) Liquid crystal display device and method of producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160530

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180515

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190515

Year of fee payment: 7