KR19980041931A - LCD and its manufacturing method - Google Patents
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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 보았을 때 중심 부근에저부를 갖는다. 상기 표시매체에 포함되는 액정분자는 상기 저부 부근을 축으로 하여 축대칭으로 배향되어 있다.The liquid crystal display device of the present invention includes a display medium including at least liquid crystal between a pair of substrates. At least one substrate of the pair of substrates includes a film having recesses on the display medium side, and the recesses have a bottom near the center when viewed in the normal direction of the substrate. Liquid crystal molecules contained in the display medium are axially symmetrically aligned with the vicinity of the bottom portion as an axis.
Description
도 1A~1D는 본 발명에 의한 액정표시소자의 기판상에 제공된 요(凹)부의 상이한 실시예들을 도시한 개략도이다.1A to 1D are schematic diagrams showing different embodiments of recesses provided on a substrate of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 2A는 본 발명에 의한 액정표시소자의 바람직한 실시예를 제조하기 위한 공정에 있어서의 기판을 보인 개략도이다.Fig. 2A is a schematic view showing a substrate in a process for producing a preferred embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 2B는 도 2A의 B-B선에 따른 기판의 단면도이다.FIG. 2B is a cross-sectional view of the substrate along the line B-B in FIG. 2A.
도 3A는 본 발명에 의한 액정표시소자의 바람직한 실시예를 제조하기 위한 공정에 사용되는 몰드(mold)의 개략평면도이다.3A is a schematic plan view of a mold used in a process for producing a preferred embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 3B는 도 3A의 B-B선에 따른 몰드의 단면도이다.3B is a cross-sectional view of the mold along line B-B in FIG. 3A.
도 4A는 도 3A 및 3B의 몰드에 의해 기판상에 형성된 역원추형의 요부를 보인 개략 평면도이다.4A is a schematic plan view showing an inverted concave portion formed on a substrate by the molds of FIGS. 3A and 3B.
도 4B는 도 4A의 B-B선에 따른 요부의 단면도이다.4B is a cross-sectional view of the main portion taken along the line B-B in FIG. 4A.
도 5는 본 발명에 의한 액정표시소자의 바람직한 실시예에 있어서 액정셀의 편광현미경에 의한 관찰결과를 보인 개략도이다.5 is a schematic view showing an observation result by a polarizing microscope of a liquid crystal cell in a preferred embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
도 6A~6F는 본 발명에 의한 액정표시소자의 바람직한 실시예에 있어서 액정셀의 전기광학특성을 보인 그래프 및 개략도이다.6A to 6F are graphs and schematics showing electro-optical characteristics of liquid crystal cells in a preferred embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
도 7A~7F는 TN모드 액정표시소자의 전기광학특성을 보인 그래프 및 개략도이다.7A to 7F are graphs and schematic diagrams showing the electro-optical characteristics of the TN mode liquid crystal display device.
도 8A는 본 발명에 의한 액정표시소자의 다른 실시예에 있어서의 액정셀의 단면도이다.8A is a cross-sectional view of a liquid crystal cell in another embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 8B는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예에 있어서의 액정셀의 단면도이다.8B is a cross-sectional view of a liquid crystal cell in another embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 9A는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는 상측 기판용 몰드의 개략 평면도이다.9A is a schematic plan view of a mold for an upper substrate used to manufacture another embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 9B는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는 하측 기판용 몰드의 개략평면도이다.Fig. 9B is a schematic plan view of a lower substrate mold used for manufacturing another embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 10A~10C는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는 네가티브 패턴 포토마스크의 개략 평면도이다.10A to 10C are schematic plan views of a negative pattern photomask used to manufacture another embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 11은 도 10A, 10B 및 10C의 포토마스크에 이어 사용되는 네가티브 패턴 포토마스크의 개략 평면도이다.FIG. 11 is a schematic plan view of a negative pattern photomask used following the photomasks of FIGS. 10A, 10B, and 10C.
도 12A는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예에 있어서의 기판을 보인 개략평면도이다.Fig. 12A is a schematic plan view showing a substrate in still another embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 12B는 도 12A의 B-B선에 따른 기판의 단면도이다.12B is a cross-sectional view of the substrate along the line B-B in FIG. 12A.
도 13은 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예에 있어서의 액정셀을 보인 개략 단면도이다.13 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal cell in another embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 14는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는 네가티브 패턴 포토마스크의 개략 평면도이다.14 is a schematic plan view of a negative pattern photomask used to manufacture another embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 15는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또 다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는, 투과율이 단계적으로 변화하는 부분을 갖는 네가티브 패턴 포토마스크의 개략 평며도이다.Fig. 15 is a schematic plan view of a negative pattern photomask having a portion where the transmittance is gradually changed, which is used to manufacture another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
도 16A는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예에 있어서 기판상의 화소를 보인 개략 평면도이다.16A is a schematic plan view showing a pixel on a substrate in another embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 16B는 도 16A의 B-B선에 따른 화소의 단면도이다.16B is a cross-sectional view of the pixel taken along the line B-B in FIG. 16A.
도 16C는 도 16A의 C-C선에 따른 화소의 단면도이다.16C is a cross-sectional view of the pixel taken along the line C-C in FIG. 16A.
도 17은 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예를 제조하기 위해 사용되는, 투과율이 단계적으로 변화하는 부분을 갖는 네가티브 패턴 포토마스크의 개략평면도이다.Fig. 17 is a schematic plan view of a negative pattern photomask having a portion where the transmittance is gradually changed, which is used to manufacture another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
도 18은 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예에 있어서 액정셀의 편광현미경에 의한 관찰결과를 보인 개략도이다.18 is a schematic view showing an observation result by a polarization microscope of a liquid crystal cell in another embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 19A 및 19B는 본 발명에 의한 액정표시소자에 사용되는 컬러 필터를 제조하기 위한 공정의 1예를 보인 개략 단면도이다.19A and 19B are schematic cross-sectional views showing one example of a process for producing a color filter used in a liquid crystal display device according to the present invention.
도 20A는 몰드에 의해 프레싱한 가압하에 도 19A 및 19B의 컬러 필터에 요부를 형성하기 위한 공정을 보인 개략 단면도이다.20A is a schematic cross-sectional view showing a process for forming recesses in the color filters of FIGS. 19A and 19B under pressure pressed by a mold.
도 20B는 몰드를 해제한 상태에서 도 19A 및 19B의 컬러 필터에 요부를 형성하기 위한 공정을 보인 개략 단면도이다.20B is a schematic cross-sectional view showing a process for forming recesses in the color filters of FIGS. 19A and 19B with the mold released.
도 21은 도 20A 및 20B에 보인 공정에 의해 얻어진 컬러 필터의 개략 단면도이다.21 is a schematic cross-sectional view of the color filter obtained by the process shown in FIGS. 20A and 20B.
도 22는 비교예 2에서 제조된 컬러 필터의 표면 형상을 보인 개략도이다.22 is a schematic view showing the surface shape of the color filter manufactured in Comparative Example 2. FIG.
도 23은 본 발명에 의한 액정표시소자에 사용되는 다른 컬러 필터의 개략 단면도이다.Fig. 23 is a schematic sectional view of another color filter used in the liquid crystal display device according to the present invention.
도 24는 블랙매트릭스(BM) 부분이 오목하게 된 종래 컬러 필터의 개략 단면도이다.Fig. 24 is a schematic cross-sectional view of a conventional color filter in which a black matrix BM portion is concave.
도 25는 본 발명에 의한 액정표시소자의 또다른 실시예에 있어서 액정셀의 편광현미경에 의한 관찰결과를 보인 개략도이다.25 is a schematic view showing an observation result by a polarization microscope of a liquid crystal cell in another embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 26은 본 발명에 의한 액정표시소자의 기판상에 형성된 요부가 배향축의 위치를 효과적으로 제어하는 것을 도시한 개략도이다.Fig. 26 is a schematic view showing that the recesses formed on the substrate of the liquid crystal display device according to the present invention effectively control the position of the alignment axis.
도 27A~27D는 본 발명에 의한 액정표시소자에 사용되는 다른 컬러 필터에 요부를 형성하기 위한 공정을 보인 개략도이다.27A to 27D are schematic diagrams showing a step for forming recesses in other color filters used in the liquid crystal display device according to the present invention.
도 28은 도 27A~27D에 보인 공정에 사용되는 포토마스크에 대응하는 종래 포토마스크의 개략도이다.28 is a schematic diagram of a conventional photomask corresponding to the photomask used in the process shown in FIGS. 27A to 27D.
도 29A 및 29B는 본 발명에 적용가능한 요부 형성의 1예를 보인 개략 단면도이다.29A and 29B are schematic cross-sectional views showing one example of recessed portions applicable to the present invention.
도 30A 및 30B는 본 발명에 적용가능한 요부 형성의 다른 예를 보인 개략 단면도이다.30A and 30B are schematic cross-sectional views showing another example of recessed portions applicable to the present invention.
도 31은 도 29A 및 29B에 보인 기판을 사용하여 제조된 액정셀의 개략단면도이다.FIG. 31 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal cell manufactured using the substrate shown in FIGS. 29A and 29B.
도 32A~32F는 광시각 모드의 시각 특성의 개선효과를 보인 개략도이다.32A to 32F are schematic diagrams showing an effect of improving visual characteristics in the wide visual mode.
도 33A는 축이 어긋나지 않는 경우에, 액정표시소자에 있어서의 액정셀의 편광현미경에 의한 관찰결과를 보인 개략도이다.Fig. 33A is a schematic diagram showing the observation result by the polarization microscope of the liquid crystal cell in a liquid crystal display element, when an axis does not shift.
도 33B는 축이 어긋난 경우에, 액정표시소자에 있어서의 액정셀의 편광현미경에 의한 관찰결과를 보인 개략도이다.Fig. 33B is a schematic diagram showing the observation result by the polarization microscope of the liquid crystal cell in the liquid crystal display element when the axis is shifted.
[발명의 목적][Purpose of invention]
본 발명은 액정표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 저렴하고 표시 품위가 높은 액정표시소자 및 그의 간편한 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof. In particular, the present invention relates to an inexpensive and high display quality liquid crystal display device and a simple manufacturing method thereof.
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술][Technical Field to which the Invention belongs and Prior Art in the Field]
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. 도 32A는 액정에 전압을 인가하지 않은 상태를 나타내고, 도 32B는 액정에 전압을 인가하여 중간조를 표시하고 있는 상태를 나타내며, 도 32C는 액정에 포화전압을 인가한 상태를 나타낸다.Background Art Conventionally, liquid crystal display devices in twisted nematic (TN) mode have been widely used (for example, flat panel displays such as personal computers, word processors, amusement equipment and TV sets, or display panels, windows, doors or walls using a shutter effect). . The visual characteristics of the TN mode liquid crystal display device will be described below with reference to FIGS. 32A to 32C. 32A to 32C are schematic cross sectional views showing alignment states of liquid crystal molecules in a liquid crystal display device in TN mode. 32A shows a state in which no voltage is applied to the liquid crystal, FIG. 32B shows a state in which halftone is displayed by applying a voltage to the liquid crystal, and FIG. 32C shows a state in which a saturation voltage is applied to the liquid crystal.
TN 모드의 액정표시소자에 있어서는, 도 32A~32C에 보인 바와 같이, 기판(1, 2)사이에 개재된 액정층에 전압이 인가될 때, 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 위해서는, 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.In the TN mode liquid crystal display device, as shown in FIGS. 32A to 32C, when voltage is applied to the liquid crystal layer interposed between the substrates 1 and 2, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are aligned. When the liquid crystal molecules are aligned in the TN mode, in the halftone state shown in Fig. 32B, the apparent light transmittance of the liquid crystal molecules seen in the direction A and the apparent light transmittance of the liquid crystal molecules seen in the direction B are different. As a result, direction dependence occurs in the visual characteristics (for example, when the observer observes from different directions A and B, the display contrast is significantly different). In order to improve the direction dependence of the visual characteristics, a liquid crystal display device of a wide viewing mode has been proposed in which liquid crystal molecules are oriented in at least two directions in a pixel. The improvement of the visual characteristic of the liquid crystal display element in the wide visual mode is demonstrated below with reference to FIGS. 32D-32F.
도 32D~32F는 광시각 모드 액정표시소자에 있어서의 액정분자의 배향상태를 보인 개략단면도이다. 도 32D는 액정에 전압을 인가하지 않은 상태를 나타내고, 도 32E는 액정에 전압을 인가하여 중간조를 표시하고 있는 상태를 나타내며, 도 32F는 액정에 전압을 인가하여 중간조를 표시하고 있는 상태를 나타내며, 도 32F는 액정에 포화전압을 인가한 상태를 나타낸다.32D to 32F are schematic cross sectional views showing alignment states of liquid crystal molecules in a wide viewing mode liquid crystal display device. 32D shows a state in which no voltage is applied to the liquid crystal, and FIG. 32E shows a state in which halftone is displayed by applying a voltage to the liquid crystal, and FIG. 32F shows a state in which halftone is displayed by applying a voltage to the liquid crystal. 32F shows a state where a saturation voltage is applied to the liquid crystal.
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 액정 표시소자에 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.In the wide-view mode liquid crystal display device, as shown in FIG. 32D, the liquid crystal layer 3 has a liquid crystal region 8 and a polymer region 7 surrounding the liquid crystal region 8. In this type of liquid crystal display element, in the halftone display state shown in Fig. 32E, the liquid crystal molecules 9 of the liquid crystal region 8 are axially symmetrical (e.g., concentric, radial or Spirally wound). Therefore, the apparent light transmittance of the liquid crystal molecules observed in the direction A and the apparent light transmittance of the liquid crystal molecules observed in the direction B are averaged to be substantially the same. As a result, the direction dependence of visual characteristics is improved as compared with the liquid crystal display element of TN mode.
광시각 모드의 액정표시소자의 구체예로서는 이하의 7개 형태의 액정표시소자가 알려져 있다.As a specific example of the liquid crystal display element in the wide viewing mode, the following seven types of liquid crystal display elements are known.
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 제안되어 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).The liquid crystal display element of a 1st form is a form shown in FIGS. 32D-32F. This type of liquid crystal display device has a liquid crystal region surrounded by a polymer region (for example, a polymer wall) in the liquid crystal cell. In addition, this liquid crystal display element does not require a polarizing plate, and does not require alignment treatment. In this liquid crystal display element, the transparent or cloudy state is electrically controlled using the birefringence of the liquid crystal. The liquid crystal display device matches the phase refractive index of the liquid crystal molecules with the refractive index of the support medium (polymer in the polymer region), thereby making the alignment of the liquid crystal uniform when voltage is applied, and displaying the transparent state. The light scattering state is indicated by scattering. In this method of manufacturing a liquid crystal display device, a mixture of a photocurable or thermosetting resin and a liquid crystal is injected between liquid crystal cells, and then the resin of the mixture is cured to precipitate a liquid crystal to form a liquid crystal region in the resin (polymer wall). How to do this is proposed (Japanese Patent Office No. 61-502128). Moreover, the technique which obtains a wide viewing mode by providing a polarizing plate so that a polarization axis orthogonally crosses on both sides of this liquid crystal display element is also proposed (Japanese Unexamined-Japanese-Patent No. 4-338923 and 4-212928).
제 2 형태의 액정표시소자는 비산란형으로, 편광판을 사용하는 형태이다. 이 액정표시소자는 액정과 광경화성 수지와의 혼합물로부터의 상분리에 의해 형성된 고분자로 둘러싸인 복수의 도메인으로 이루어지는 액정영역을 갖는다(일본 특허공개 공보 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.The liquid crystal display device of the second aspect is a non-scattering type, in which a polarizing plate is used. This liquid crystal display element has a liquid crystal region comprising a plurality of domains surrounded by a polymer formed by phase separation from a mixture of liquid crystal and photocurable resin (Japanese Patent Laid-Open No. 5-27242). In this liquid crystal display device, the alignment state of each domain of the liquid crystal region is scattered by the polymer formed by phase separation, and the liquid crystal display device is random. As a result, when the voltage is applied, the standing directions of the liquid crystal molecules are different in individual domains, so that Δn · d is averaged, and the apparent transmittance seen in each direction is the same. Therefore, the visual characteristic in the halftone state is improved.
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).The liquid crystal display device of the third aspect has a film made of a crystalline polymer on the surface of a substrate and having a spherical structure. In this liquid crystal display element, the liquid crystal molecules in the liquid crystal region are oriented using the axisymmetric alignment control force of the film spherical structure to realize a wide viewing angle display mode (Japanese Patent Laid-Open No. 6-308496).
제 4 형태의 액정표시소자에 있어서는, 기판상에 배향막을 도포하고, 러빙등의 배향처리를 행하지 않고 액정분자를 랜덤하게 배향시킨다(일본 특허공개공보 6-194655호).In the liquid crystal display device of the fourth aspect, an alignment film is coated on a substrate, and the liquid crystal molecules are randomly oriented without performing an alignment process such as rubbing or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 6-194655).
제 3 및 제 4 형태의 액정표시소자는 모두, 화소내의 액정분자가 다른 방향으로 배향하기 때문에, 디스클리네이션 라인이 발생하고, 콘트라스트가 저하하는 경우가 많다.In the liquid crystal display elements of the third and fourth aspects, since the liquid crystal molecules in the pixels are oriented in different directions, disclination lines are generated, and contrast is often lowered.
화소내에서의 디스클리네이션 라인의 발생을 방지하기 위해, 제 5 형태의 액정표시소자가 제안되었다. 이 액정표시소자에 있어서는, 화소내의 액정분자를 축대칭으로 배향시킨다. 예컨대, 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.In order to prevent the occurrence of the disclination line in the pixel, a fifth type liquid crystal display device has been proposed. In this liquid crystal display element, the liquid crystal molecules in the pixel are aligned in axisymmetry. For example, the present applicant has proposed a liquid crystal display device which is manufactured by controlling an irradiation amount to a liquid crystal cell having a liquid crystal material and a photocurable resin (for example, by irradiating a liquid crystal cell through a photomask) (Japanese Patent Laid-Open No. 7-A). No. 120728). In this liquid crystal display device, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned in an axisymmetric phase (for example, vortex phase) in the pixel region, and the vortex winding orientation is brought to a homeotropic state by applying a voltage to the liquid crystal molecules. Change. As a result, the visual characteristic is remarkably improved.
제 6 형태의 액정표시소자에 있어서는, 액정분자의 축대칭상의 배향이 배향처리에 의해 (예컨대, 기판에 축대칭상의 미세홈을 형성함으로써) 실현된다(일본 특허 공개공보 6-265902호 및 동 6-324337호).In the liquid crystal display device of the sixth aspect, the axisymmetric alignment of liquid crystal molecules is realized by an alignment process (for example, by forming an axisymmetric fine groove in a substrate) (Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-265902 and 6). -324337).
제 5 형태의 액정표시소자는, 개념적으로 실용성이 결핍되어 잇다. 제 6 형태의 액정표시소자에 있어서는 액정분자의 프리틸트를 제어하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 디스클리네이션 라인이 발생하는 경우가 많다. 또한, 축대칭배향의 안정성이 불충분하다.The liquid crystal display device of the fifth aspect conceptually lacks practicality. In the liquid crystal display device of the sixth aspect, it is difficult to control the pretilt of the liquid crystal molecules. For this reason, a disclination line often occurs. In addition, the stability of the axisymmetric orientation is insufficient.
제 7 형태의 액정표시소자는, 소위 ASM구조를 갖는다. 이 액정표시소자에 있어서는, 액정재료와 광경화성 수지를 갖는 액정셀에, 특정 규칙에 따라 온도 및 인가전압을 변화시키면서 광조사함으로써, 화소내의 액정분자의 축대칭 배향이 실현된다(일본 특허공개공보 6-301015호 및 동 7-120728호 등).The liquid crystal display device of the seventh aspect has a so-called ASM structure. In this liquid crystal display element, the axisymmetric orientation of liquid crystal molecules in a pixel is realized by irradiating light to a liquid crystal cell having a liquid crystal material and a photocurable resin while varying the temperature and applied voltage according to a specific rule. 6-301015 and 7-120728, etc.).
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 했을 때 편광현미경에 의해 관찰한 결과를 보인 개략도로서, 도 33A는 축의 어긋남이 없는 경우를 나타내고, 도 33B는 축의 어긋남이 있는 경우를 나타낸다. 도 33A과 33B의 비교로부터 알 수 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.However, in the case of aligning the liquid crystal molecules by the above technique, the position of the axis of axisymmetric alignment cannot be sufficiently controlled. Therefore, the alignment axis of the axisymmetric alignment of the liquid crystal molecules is inclined or the position of the alignment axis is shifted. Problems caused by axial shift will be described with reference to FIGS. 33A and 33B. 33A and 33B are schematic views showing the results of observation with a polarization microscope when the liquid crystal cell is inclined in an orthogonal nicotine state. As can be seen from the comparison of Figs. 33A and 33B, since the average transmittance of the pixel with the deviation of the axis is different from that of the other pixels, roughness is observed in the whole display. In addition, when the vision is changed and observed, the area of the black-looking part in one pixel increases.
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.As mentioned above, in the conventional liquid crystal display element, the position control of the orientation axis | shaft of liquid crystal molecule orientation is inadequate. In addition, in the conventional liquid crystal display device, a complicated manufacturing process is also required to realize axisymmetric alignment of liquid crystal molecules having insufficient position control of the alignment axis (e.g., by changing the temperature and applied voltage in accordance with a specific rule, Need to be investigated). That is, the conventional liquid crystal display device has a problem of high manufacturing cost and insufficient position control of the alignment axis.
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.Therefore, it does not require a complicated manufacturing process (hence inexpensive liquid crystal display device), and the position of the alignment axis of the liquid crystal molecule alignment can be precisely controlled (thus, excellent in display characteristics such as excellent visual characteristics and no roughness). A liquid crystal display device is desired.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제][Technical problem to be achieved]
본 발명의 액정표시소자는, 적어도 일방이 투명한 한쌍의 기판간에, 적어도 액정을 포함하는 표시매체를 포함하며, 상기 한쌍의 기판의 적어도 일방의 기판이 상기 표시메체측에 요부를 갖는 막을 구비하고, 상기 요부는 상기 기판의 법선방향에서 본 요부의 중심부근에 저부를 갖고, 상기 표시매체에 포함되는 액정분자가 상기 저부 또는 그 부근을 축으로 하여 축대칭으로 배향되어 있다.The liquid crystal display device of the present invention comprises a display medium including at least liquid crystal between at least one pair of transparent substrates, wherein at least one substrate of the pair of substrates includes a film having recesses on the display medium side, The recessed portion has a bottom portion near the central portion of the recessed portion viewed from the normal direction of the substrate, and liquid crystal molecules contained in the display medium are axially symmetrically aligned with the bottom portion or its vicinity.
본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 저부를 통하는 수직면에 있어서의 상기 요부를 규정하는 윤곽이 곡선이고, 상기 곡선의 2차 미분의 부호가 정(正)이다.In one embodiment of the present invention, the outline defining the recessed portion in the vertical plane through the bottom portion is a curve, and the sign of the second derivative of the curve is positive.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 저부를 통하는 수직면에 있어서의 상기 요부를 규정하는 윤곽이 직선이다.In another embodiment of the present invention, the outline defining the recessed portion in the vertical plane through the bottom portion is a straight line.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 저부를 통하는 수직면에 있어서의 상기 요부를 규정하는 윤곽이 곡선이고, 상기 곡선의 2차 미분의 부호가 부(負)이다.In still another embodiment of the present invention, the contour defining the recessed portion in the vertical plane through the bottom portion is a curve, and the sign of the second derivative of the curve is negative.
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.In still another embodiment of the present invention, the contour defining the recessed portion in the vertical plane through the bottom is a curve, and the curve is a portion having a positive sign of the second derivative of the curve and the curve of the curve. The sign of the second derivative has a negative part.
본 발명의 또다른 실시예에 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.In still another embodiment of the present invention, a substrate having a film having recesses and a substrate having a film having convex portions are disposed to face each other such that a bottom portion of the recess and an upper portion of the convex portion correspond to each other. The liquid crystal molecules contained in the display medium are axially symmetrical with the bottom and the top or the vicinity thereof as axes.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 표시매체가, 주로 액정을 포함하는 액정영역과, 상기 액정영역을 포위하는 고분자영역을 갖는다.In another embodiment of the present invention, the display medium has a liquid crystal region mainly containing a liquid crystal and a polymer region surrounding the liquid crystal region.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부가, 상기 액정영역의 중심에서 셀갭을 최대로 하고, 상기 액정영역의 단부에서 셀갭을 최소로 하도록 하여 형성되며, 액정분자의 축대칭배향축이 상기 액정영역의 중심에 위치한다.In another embodiment of the present invention, the recess is formed to maximize the cell gap at the center of the liquid crystal region and to minimize the cell gap at the end of the liquid crystal region, wherein the axisymmetric alignment axis of the liquid crystal molecules is Located in the center of the liquid crystal region.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부를 갖는 막의 표면의 기울기가, 상기 액정영역이 존재하는 화소부와, 비화소간의 경계에서 연속적으로 변화한다.In another embodiment of the present invention, the inclination of the surface of the film having the recess portion is continuously changed at the boundary between the pixel portion where the liquid crystal region exists and the non-pixel.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부를 갖는 막이 열가소성 절연재료 또는 열경화성 절연재료에 의해 형성된다.In another embodiment of the present invention, the film having the recessed portion is formed of a thermoplastic insulating material or a thermosetting insulating material.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부를 갖는 막이 감광성 절연재료에 의해 형성된다.In another embodiment of the present invention, the film having the recessed portion is formed of a photosensitive insulating material.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부를 갖는 막을 구비한 기판상에 투명전극이 형성되어 있다.In another embodiment of the present invention, a transparent electrode is formed on a substrate having a film having the recessed portion.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 소자는, 착색층, 차광층 및 상기 착색층과 차광층을 커버하는 오버코트층을 포함하는 컬러 필터를 더 포함하며, 상기 컬러 필터에 상기 요부가 형성되어 있다.In another embodiment of the present invention, the device further comprises a color filter including a colored layer, a light shielding layer, and an overcoat layer covering the colored layer and the light shielding layer, wherein the recess is formed in the color filter. have.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 요부는 화소부에 대응하여 제공되며, 비화소부에 대응하는 컬러 필터의 일부는 평탄하다.In another embodiment of the present invention, the main portion is provided corresponding to the pixel portion, and a part of the color filter corresponding to the non-pixel portion is flat.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 오버코트층상에 투명전극이 형성된다.In another embodiment of the present invention, a transparent electrode is formed on the overcoat layer.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 오버코트층은, 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 광경화성 수지로 구성되는 그룹에서 선택되는 재료로 형성된다.In another embodiment of the present invention, the overcoat layer is formed of a material selected from the group consisting of thermoplastic resin, thermosetting resin and photocurable resin.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 착색층은, 컬러 레지스트를 사용하는 포토리소그라피에 의해 형성되고 직경이 10㎛이하인 개구를 갖는 요부를 구비하며, 상기 차광층은 상기 착색층보다 높게 형성되고, 상기 오버코트층은 무기재료 또는 유기재료로 형성된다.In another embodiment of the present invention, the colored layer has a recess formed by photolithography using a color resist and having an opening having a diameter of 10 µm or less, and the light shielding layer is formed higher than the colored layer. The overcoat layer is formed of an inorganic material or an organic material.
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.The present invention also provides a method of manufacturing a liquid crystal display device. This method includes forming a film for forming recesses in at least one of the pair of substrates; And pressing the film with a mold having a predetermined concave-convex surface to form recesses of a predetermined shape at predetermined positions of the film.
본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 몰드의 요철 표면은 원추형 또는 타원추형을 갖는다.In one embodiment of the present invention, the uneven surface of the mold has a conical or elliptical cone.
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.In addition, in the method of the present invention, a convex portion in which a plurality of films are laminated on at least one of the pair of substrates so as to have a circular or oval shape in the normal direction of the substrate and have a larger area as the film is closer to the substrate, and the peripheral portion thereof is stepped. Forming a; And forming a film to cover the convex portion to form a recess having a smooth surface and having a bottom portion between adjacent convex portions.
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.Moreover, the method of this invention is the process of forming the film | membrane which consists of a photosensitive material in at least one of a pair of board | substrate; And exposing the film to form a recessed portion in the film for patterning through a gradation mask in which light transmittance is changed gradationally.
본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 방법은, 상기 한쌍의 기판간에 액정과 광중합성 화합물과의 혼합물을 주입하는 공정; 및 자외선을 상기 혼합물에 조사하여 상기 광중합성 화합물을 경화시키는 공정을 더 포함한다.In one embodiment of the present invention, the method comprises: injecting a mixture of a liquid crystal and a photopolymerizable compound between the pair of substrates; And irradiating the mixture with ultraviolet rays to cure the photopolymerizable compound.
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.In addition, the method of the present invention comprises the steps of forming a color filter and a light shielding layer at a predetermined position on the substrate, and then forming an overcoat layer covering the colored layer and the light shielding layer to form a color filter; And pressing the overcoat layer with a mold having a predetermined uneven surface to form recesses of a predetermined shape at a predetermined position of the overcoat layer.
본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 오버코트층은 오버코트제로 도포한 다음, 상기 오버코트제에 포함된 용제를 제거하여 형성된다.In one embodiment of the present invention, the overcoat layer is formed by applying an overcoat agent, and then removing the solvent contained in the overcoat agent.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 몰드는 화소에 대응하는 위치에 철부 또는 돌기를 갖는다.In another embodiment of the present invention, the mold has a convex portion or protrusion at a position corresponding to the pixel.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 상기 몰드는 그의 일부에 평탄한 면을 갖는다.In another embodiment of the invention, the mold has a flat surface on a portion thereof.
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.Further, the method of the present invention includes a step of forming a colored layer of a color filter by photolithography using a color resist, and irradiating light through a photomask so as not to cure a portion corresponding to the pixel center portion of the color resist. And forming a recess to form a predetermined recess in the pixel center portion of the colored layer.
본 발명의 1 실시예에 있어서, 상기 요부의 개구의 직경은 10㎛이하이다.In one embodiment of the present invention, the diameter of the opening of the recess is 10 m or less.
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.Accordingly, the present invention provides (1) a liquid crystal display device in which the position of the alignment axis of the liquid crystal molecules can be precisely controlled (i.e., excellent viewing angle characteristics and roughness), and (2) the simplicity of such a liquid crystal display device. And provides an inexpensive manufacturing method.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[발명의 구성 및 작용][Configuration and Function of Invention]
요부(凹部)Lumbar
본 명세서에 있어서, 요부를 갖는 기판이란, 요부를 갖는 기판, 요부를 갖는 막을 갖는 기판, 및 요부를 갖는 컬러 필터를 갖는 기판을 포함한다. 요부를 갖는 컬러 필터란, 착색층에 요부를 갖는 컬러 필터, 및 오버코트층을 더 구비하고, 이 오버코트층에 요부를 갖는 컬러 필터를 포함한다. 또한, 요부는 다른 명시가 없는 한, 기판의 법선방향에서 보았을 때 요부의 중심 부근에 저부를 갖는 요부를 의미한다.In the present specification, a substrate having recesses includes a substrate having recesses, a substrate having a film having recesses, and a substrate having a color filter having recesses. The color filter having recesses further includes a color filter having recesses in the colored layer and an overcoat layer, and includes a color filter having recesses in the overcoat layer. In addition, unless otherwise indicated, a recess means a recess which has a bottom near the center of a recess when it sees from the normal direction of a board | substrate.
본 발명에 의하면, 요부를 갖는 기판을 사용함으로써, 다음과 같은 이점을 얻을 수 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 얻어질 수 있다. 또한, 요부의 저부 근방이 축대칭배향의 중심축으로 되기 때문에, 화소마다 일정 형상의 요부를 소정의 위치에 형성함으로써, 화면 전체에서 균일한 축대칭배향을 용이하게 얻을 수 있다. 이와 같이, 요부를 갖는 기판을 사용함으로써, 저렴하고, 균일하고 거칠기가 없는 우수한 표시품위의 액정표시소자를 얻을 수 있다.According to this invention, the following advantages can be acquired by using the board | substrate which has recessed part. When the liquid crystal molecules are aligned parallel to the substrate surface in the vicinity of the bottom of the recess, the liquid crystal molecules are axially symmetrically aligned along the shape of the recess, and the vicinity of the bottom thereof becomes the central axis of the axisymmetric orientation. As a result, the axisymmetric orientation of the liquid crystal molecules can be easily obtained without requiring complicated manufacturing processes (e.g., irradiating light with varying temperature and applied voltage in accordance with specific rules). In addition, since the vicinity of the bottom of the recessed portion serves as the central axis of the axisymmetric alignment, uniform axisymmetric alignment can be easily obtained in the entire screen by forming a recessed portion having a predetermined shape in each pixel at a predetermined position. Thus, by using the board | substrate which has recessed part, the liquid crystal display element of the outstanding display quality which is inexpensive, uniform, and does not have roughness can be obtained.
요부의 단면 형상Cross-sectional shape of the main part
기판에 형성되는 요부는, 기판의 법선방향에서 보았을 때 중심부근에 저부를 갖는 요부이다. 즉, 요부는, 실질적으로 저부를 중심으로 하는 회전대칭체이다. 이 요부의 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 얻어질수 있다.The recessed part formed in a board | substrate is a recessed part which has a bottom part near a center part when seen from the normal line direction of a board | substrate. That is, the recessed portion is a rotationally symmetrical body substantially centered on the bottom portion. The cross-sectional shape of the recessed portion can be defined by the sign of the second derivative of the curve indicating the outline defining the recessed portion in the vertical section through the bottom portion. The cross-sectional shape of the recess formed in the substrate of the present invention can be obtained, for example, by one of the shapes described below, or a combination thereof.
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.1. If the sign is positive, as shown in Fig. 1A, the curve showing the outline defining the recesses in the vertical section through the bottom has a structure in which the curve is downwardly convex (i.e., U-shaped). .
2. 부호가 0인 경우, 도 1B에 보인 바와 같이,저부를 통하는 수직단면에 있어서의 요부를 규정하는 윤곽을 나타내는 곡선이 직선(즉, V자형)인 구조를 갖는다.2. When the sign is 0, as shown in Fig. 1B, the curve showing the outline defining the main portion in the vertical section through the bottom has a straight line (i.e., V-shape).
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.3. In the case where the sign is negative, as shown in Fig. 1C, the curve showing the outline defining the recesses in the vertical section through the bottom has a structure in which the curve is upwardly convex.
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.4. When the sign has both positive and negative signs, as shown in Fig. 1D, the curve showing the outline defining the main part in the vertical section through the bottom part is upwardly convex and downwardly. It has a structure having both convex portions.
요부의 갯수 및 저부의 형상Number of recesses and shape of bottom
요부는, 각 화소에 대해 하나 형성되어도 좋고, 두개 이상 형성되어도 좋다. 또한, 두개 이상의 화소에 대해 하나의 요부를 기판상에 형성해도 좋다.One main part may be formed with respect to each pixel, and two or more main parts may be formed. In addition, one recessed portion may be formed on the substrate for two or more pixels.
요부의 저부는, 원으로 환산하여 직경이 5㎛인 것이 바람직하며, 점으로 되는 것이 좋다. 원으로 환산된 직경이 5㎛를 넘는 경우에는, 축대칭배향의 배향축의 위치가 화소의 중심에서 벗어나고, 표시면이 거칠게 보이는 경우가 많아진다.It is preferable that the bottom part of a recessed part is 5 micrometers in diameter in conversion to a circle, and becomes a point. When the diameter converted into a circle exceeds 5 micrometers, the position of the axis of axial symmetry alignment is out of the center of the pixel, and the display surface becomes rough in many cases.
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.In the present invention, the recessed portion can be formed in a film provided on the substrate. Any material may be used for the film on which the recess is formed, as long as it is a transparent and capable of forming recesses. Since the formation of the film and the recesses is both easy, a photosensitive resist can be used representatively. Alternatively, as will be described later, the recessed portion may also be formed in the color filter.
요부의 형성 방법How to form a recess
요부는 대표적으로 이하의 제 1 내지 제 4 방법중 적어도 하나에 의해 형성된다.The recess is typically formed by at least one of the following first to fourth methods.
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 1~3㎛, 보다 바람직하게는 약 2㎛이다.The first method is a step of forming a film for forming recesses on a substrate, and pressing the film with a mold having a predetermined concave-convex surface (for example, a mold having conical or elliptical convex convex portions) to form a predetermined shape at a predetermined position of the film. Forming a recess. The film for forming recesses is formed of a thermoplastic insulating material, a thermosetting insulating material or a photosensitive insulating material. The film for forming recesses can be formed by any known method. The thickness of the film is preferably about 1 to 3 mu m, more preferably about 2 mu m.
가압은 가열하면서 행하는 것이 바람직하다. 가열온도는, 요부를 형성하는 막의 재료 등에 따라 변화할 수 있으나, 바람직하게는 180~220℃, 보다 바람직하게는 약 200℃이다.It is preferable to perform pressurization, heating. The heating temperature may vary depending on the material of the film forming the recessed portion, but is preferably 180 to 220 ° C, more preferably about 200 ° C.
제 2 방법은, 기판상에, 기판의 법선방향으로 부터 보아 원형 또는 원추형으로, 기판에 가까운 막이 큰 면적을 갖도록 복수의 막을 적층하여, 그 주연부가 계단상으로 되는 철부를 형성하는 공정; 및 상기 철부를 커버하도록 막을 형성하여, 매끈한 표면을 갖고, 또한 인접하는 철부들간에 저부를 갖는 (예컨대, 역원추형 또는 역타원추형)의 요부를 형성하는 공정을 포함한다.The second method comprises the steps of: laminating a plurality of films on a substrate such that the film close to the substrate has a large area in a circular or conical shape as viewed from the normal direction of the substrate, and forming convex portions whose peripheral edges are stepped; And forming a film to cover the convex portion, thereby forming a concave portion having a smooth surface and having a bottom portion between adjacent convex portions (eg, inverted conical or inverted conical).
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.The third method includes forming a film made of a photosensitive material on a substrate; And exposing the film to pattern through a gradation mask in which light transmittance changes gradation to form recesses (eg, inverted or inverted conical) in the film.
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 위해 V자형 단면의 리세스(recess)를 형성한다. 이 경우, 착색층을 포위하도록 제공되는 차광층(예컨대, 블랙 매트릭스(BM))을 착색층보다 높게 형성하고, 그 위에 오버코트층을 형성하면, 상기 리세스에 상당하는 부분에 저부를 갖는 요부가 오버코트층에 의해 형성된다. 상기 리세스의 개구의 크기는 10㎛이하의 직경인 것이 바람직하다. 개구의 직경이 10㎛를 초과하면, 리세스가 착색층을 관통하여 착색층에 빛이 들어올 염려가 있다. 그 결과, 색 순도가 저하할 수도 있다.The fourth method includes a step of forming a colored layer of a color filter by photolithography using a color resist. In this method, light is irradiated through a photomask so as not to harden a portion corresponding to the pixel center portion of the color resist, and a recess of the V-shaped cross section is formed to form a predetermined recessed portion in the pixel center portion of the colored layer. To form. In this case, when a light shielding layer (e.g., a black matrix (BM)) provided to surround the colored layer is formed higher than the colored layer, and an overcoat layer is formed thereon, recesses having bottoms in portions corresponding to the recesses are formed. It is formed by an overcoat layer. The size of the opening of the recess is preferably a diameter of 10 mu m or less. When the diameter of an opening exceeds 10 micrometers, a recess may penetrate a colored layer and light may enter a colored layer. As a result, color purity may decrease.
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.The recessed portion formed by such a method has a smooth surface. Therefore, the outline defining the recessed portion can be a curve in which the slope continuously changes at the boundary between the pixel portion and the non-pixel portion. As a result, since the alignment defect of the liquid crystal molecules is eliminated at the boundary between the pixel portion and the non-pixel portion, it is possible to prevent the decrease in contrast due to the disclination line at the time of voltage application.
구동법Driving method
본 발명의 액정표시소자는 특별히 한정되지 않는다. 본 액정표시소자는, 예컨대 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.The liquid crystal display element of this invention is not specifically limited. The present liquid crystal display device can be driven by, for example, a simple matrix driving method and an active matrix driving method such as a-Si TFT, p-Si TFT and MIM. These driving methods can be appropriately selected according to desired characteristics of the liquid crystal display element.
기판 재료Substrate material
기판재료로서는 가시광이 투과하는 투명고체인, 유리기판, 석영기판, 고분자 필름으로 이루어지는 플라스틱기판 등이 사용될 수 있다.As the substrate material, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate made of a polymer film, or the like, which is a transparent solid through which visible light is transmitted, can be used.
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.To form a plastic substrate, for example, poly (ethylene terephthalate) (PET), acrylic polymer, styrene or polycarbonate and the like can be used. When using such a plastic substrate, it becomes possible to form a recessed portion directly on the substrate itself. In addition, in the case of a plastic substrate, by providing polarization property to the substrate itself, the substrate itself can function as a polarizing plate, thereby producing a liquid crystal display device that does not require an additional polarizing plate.
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.These substrates are a pair of substrates of the liquid crystal display element, and may be used in combination of different types of substrates. In addition, a laminated substrate combining two or more substrates of different thicknesses regardless of the same type of heterogeneous substrate may be used.
액정 및 중합성 재료Liquid Crystal and Polymerizable Materials
본 발명의 액정표시소자의 표시매체에 포함되는 액정은, 상온 부근에서 액정거동을 나타내는 유기혼합물로서 특별히 한정되지 않으며, 당해 분야에서 공지인 어떤 재로도 사용될 수 있다. 액정의 형태로서는, 네마틱 액정, 콜레스테릭 액정, 스멕틱 액정, 강유전성 액정, 디스코틱 액정 등을 들 수 있다. 액정재료는, 필요에 따라, 카이럴제를 포함할 수 있다. 이들 액정은, 단독으로, 또는 조합하여 사용될 수 있다.The liquid crystal included in the display medium of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited as an organic mixture exhibiting liquid crystal behavior in the vicinity of room temperature, and may be used as any material known in the art. As a form of a liquid crystal, a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, a smectic liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, a discotic liquid crystal, etc. are mentioned. The liquid crystal material may contain a chiral agent if necessary. These liquid crystals may be used alone or in combination.
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.The display medium of the liquid crystal display device of the present invention includes a polymer region as necessary. As the polymerizable material for forming the polymer region, any known photocurable resin and thermosetting resin can be used. In addition, the polymerizable materials may be used alone or in combination. The polymerizable material may contain a polymerization initiator if necessary. In the case of using the polymerizable material, the polymerizable material can be used in combination with the liquid crystal material at an appropriate ratio according to the use.
컬러 필터Color filter
필요에 따라, 본 발명의 액정표시소자는 컬러 필터를 포함하며, 컬러 필터에 요부가 형성될 수 있다. 컬러필터는, 착색층과 차광층을 갖고, 필요에 따라 오버코트층을 갖는다. 컬러 필터는, 기판상에 형성되는 것이 바람직하다.If necessary, the liquid crystal display of the present invention may include a color filter, and recesses may be formed in the color filter. The color filter has a colored layer and a light shielding layer, and has an overcoat layer as needed. It is preferable that a color filter is formed on a board | substrate.
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.The colored layer is formed of a color ink of red (R), green (G), blue (B), or a color resist corresponding to R, G, B, or the like. The formation method of a colored layer is not specifically limited. For example, an electrodeposition method, a film adhesion method, a printing method, a color resist method, or the like can be used.
차광층(소위, 블랙매트릭스(BM))로서는, Mo, Al, Ta 등의 금속재료, 블랙레지스트 등의 유기재료가 사용될 수 있다. BM의 형성방법은, 특별히 한정되지 않으며, 예컨대, 전착법, 필름 접착법, 인쇄법 또는 컬러레지스트법 등이 사용될 수 있다.As the light shielding layer (so-called black matrix (BM)), metal materials such as Mo, Al, Ta, and organic materials such as black resist can be used. The formation method of BM is not specifically limited, For example, the electrodeposition method, the film adhesion method, the printing method, the color resist method, etc. can be used.
요부는, 컬러 필터에 형성되는 경우에는, 대표적으로는 오버코트층에 형성되나, 필요에 따라 착색층에 형성될 수 있다. 또는, 요부형성용의 리세스가 착색층에 형성될 수 있다.The recessed part is typically formed in the overcoat layer when formed in the color filter, but may be formed in the colored layer as necessary. Alternatively, recesses for forming recesses may be formed in the colored layer.
오버코트층Overcoat layer
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 완성될 때까지 액정셀내에 존재하고, 오버코트층상에 다시 투명전극이 형성되기 때문이다. 또는, 오버코트층은 무기재료(예컨대, 실록산 화합물)를 사용하여 형성된다.The overcoat layer in which the recess is formed is (meth) acrylic acid or (meth) acrylate substituted with a photocurable resin (alkyl group having 3 or more carbon atoms or phenyl group (e.g. isobutyl acrylate, n-butyl methacrylate)), It is formed using a thermosetting resin (eg epoxy acrylate), or a thermoplastic resin (eg polyimide, polyphenylene oxide). Polyimide, epoxy acrylate and the like having excellent heat resistance can be preferably used. This is because, in the present invention, the overcut layer exists in the liquid crystal cell until the liquid crystal display element is completed, and the transparent electrode is formed again on the overcoat layer. Alternatively, the overcoat layer is formed using an inorganic material (eg, siloxane compound).
컬러 필터의 제조방법Manufacturing method of color filter
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.The colored layer and the BM are formed at a predetermined position on the substrate by a predetermined method. The formation order of a colored layer and BM does not become a problem. According to the manufacturing method according to the desired characteristic of a color filter, any of a colored layer and BM may be formed first.
다음, 착색층 및 BM이 형성된 기판상에, 오버코트제(예컨대, 오버코트재료를 소정 농도로 함유하는 용액)을 도포한다. 필요에 따라, 함유된 용제를 공지의 방법으로 제거한다.Next, an overcoat agent (for example, a solution containing an overcoat material at a predetermined concentration) is applied onto the substrate on which the colored layer and the BM are formed. If necessary, the contained solvent is removed by a known method.
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.Next, the mold which has the convex part of a predetermined shape is pressed on the film | membrane which consists of an overcoat agent. In the case where the overcoat agent is a photocurable resin, the resin is cured in a shape formed by a mold by irradiating light to fix the shape. When the overcoat agent is a thermosetting resin, the resin is cured in the shape formed in the mold by heating to fix the shape. When the overcoat agent is a thermoplastic resin, it is heated to the temperature to be plasticized and cooled in a pressurized state, thereby solidifying the resin in the shape formed in the mold to fix the shape. In this way, the color filter which has a recessed part of a desired shape is formed. Therefore, by selecting an appropriate mold, a color filter having desired recesses can be formed with good reproducibility.
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.For example, in the case of forming a bowl-shaped recess necessary for the axisymmetric orientation, the mode having the inverse bowl structure is pressed to a predetermined position. In order to form a conical recess, a mold having a conical protrusion is pressed at a predetermined position. Thereby, each desired part can be formed.
필요에 따라서는, 컬러 필터가 제공된 기판상에 투명전극을 형성할 수 있으며, 다시 그위에 절연막을 형성할 수 있다.If necessary, a transparent electrode can be formed on a substrate provided with a color filter, and an insulating film can be formed thereon again.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 안는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to these examples.
[실시예 1]Example 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.The case where recesses of a predetermined shape are formed (that is, when recesses are formed by the first method) by pressing the membrane with a mold having a predetermined recessed and projecting surface will be described.
이 실시예의 액정표시소자는 다음과 같이 제조된다.The liquid crystal display element of this embodiment is manufactured as follows.
1.1mm 두께의 유리기판상에 500Å 두께의 ITO(산화 인듐 및 산화 주석의 혼합물)의 투명전극이 형성된다. 이 기판이 한쌍의 기판으로서 사용된다.A 500 mm thick ITO (a mixture of indium oxide and tin oxide) was formed on a 1.1 mm thick glass substrate. This substrate is used as a pair of substrates.
한쌍의 기판들중 하나의 기판상에 셀갭을 보유하기 위한 스페이서(직경 4.5㎛)를 0.5 중량% 함유한 감광성 레지스트(신일철 화학(주)에서 제조된 V-259PA)가 도포되고, 도 2A 및 2B에 도시된 바와 같이 포토마스크를 이용하여 상기 기판상에 패터닝을 실시한다. 다음, 패터닝을 실시한 기판상에 감광성 레지스트(동경 응화사에서 제조된 OMR83)가 약 2.0㎛의 두께를 가진 막으로 형성된 후, 그 기판이 200℃의 오븐내에 배치되어 막을 연화시킨다. 다음, 도 3A 및 3B에 도시된 몰드가 연화된 막상으로 가입되어 도 4A 및 4B에 도시된 바와 같이 모든 화소에 대해 역원추형요부를 형성한다. 그후, ITO막이 스퍼터링에 의해 형성되어 목적 기판을 얻는다.On one of the pair of substrates, a photosensitive resist (V-259PA manufactured by Shinil Iron Chemical Co., Ltd.) containing 0.5% by weight of a spacer (4.5 탆 in diameter) for holding a cell gap was applied, and FIGS. 2A and 2B. Patterning is performed on the substrate using a photomask as shown in FIG. Next, after the photosensitive resist (OMR83 manufactured by Tokyo Inc.) was formed into a film having a thickness of about 2.0 mu m on the patterned substrate, the substrate was placed in an oven at 200 deg. C to soften the film. Next, the molds shown in FIGS. 3A and 3B are joined into a soft film to form inverted conical recesses for all the pixels as shown in FIGS. 4A and 4B. Thereafter, an ITO film is formed by sputtering to obtain a target substrate.
투명전극으로서 ITO를 갖는 다른 기판상에 그라스 파이버(직경 4.5㎛)를 함유한 실링제(스트럭트-본드 XN-21S)가 인쇄된다. 이 공정은 상기한 요부 형성 공정보다 먼저 실행될 수 있다.A sealing agent (struct-bond XN-21S) containing glass fiber (4.5 탆 in diameter) is printed on another substrate having ITO as a transparent electrode. This process may be performed before the above-mentioned recess forming process.
다음, 상기한 바와 같이 제조된 두 개의 기판들이 서로 부착된다.Next, two substrates prepared as described above are attached to each other.
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(메르크사 제품; S-811을 0.4중량% 함유) 3.74g; 광중합개시제(Irgacure 651 시바-가이기사 제품) 0.02gNext, the following uniform mixture was injected between the attached substrates to prepare a liquid crystal cell: 0.1 g of R-684 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.); 0.1 g p-phenylstyrene; 10.06 g of the compound represented by formula (I); 3.74 g of liquid crystal material ZLI-4792 (manufactured by Merck; 0.4 wt% of S-811); Photopolymerization initiator (Irgacure 651 Ciba-Geigy Co., Ltd.) 0.02 g
다음, 액성젤을 혼합물이 용융산태(균일상태)를 나타내는 온도에서 25℃로 냉각하여 액정영역과 고분자영역(고분자벽)을 형성한다. 바람직하게는, 액정셀을, 혼합물이 이소트로픽상을 나타내는 온도(이소트로픽 온도 이상의 온도)에서 서냉함에 의해, 액정분자의 축대칭 배향을 더욱 개선시킬 수 있다. 특히, 주입구 부근으로의 흐름에 의한 배향결함을 시정할 수 있다.Next, the liquid gel is cooled to 25 ° C. at a temperature at which the mixture exhibits a melting state (uniform state) to form a liquid crystal region and a polymer region (polymer wall). Preferably, the axially symmetrical orientation of the liquid crystal molecules can be further improved by slow cooling the liquid crystal cell at a temperature at which the mixture exhibits an isotropic phase (temperature above the isotropic temperature). In particular, the orientation defect by the flow to the vicinity of the injection port can be corrected.
다음, 셀의 온도를 25℃로 유지하고, 2.5mW/㎠의 강도로 자외선을 20분간 조사하여, 배향의 안정시킨다.Next, the cell temperature is maintained at 25 ° C., and ultraviolet rays are irradiated for 20 minutes at an intensity of 2.5 mW / cm 2 to stabilize the orientation.
도 5는 이상과 같이 제조된 액정셀을, 편광현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 개략도이다. 하나의 액정영역이 하나의 화소(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 둔체 고정되고, 셀이 회전할 수 있도록 허용될 때, 액정영역(8)의 슈리렌패턴(6)의 위치가 일정하여, 액정영역(8) 주위의 고분자벽(7)만이 회전하는 것으로 관찰되는 사실에 의해 이해될 수 있다.5 is a schematic view showing the results of observing the liquid crystal cell produced as described above with a polarizing microscope. One liquid crystal region is arranged in one pixel 50 (monodomain state), and the liquid crystal molecules are axially symmetrically aligned. In addition, since the center of the axisymmetric alignment is located at the center of the inverted cone shape, the roughness is not visually observed in full screen. That is, good axisymmetric orientation is obtained in all liquid crystal regions. This is because when the two polarizing plates having the orthogonal polarization axes are fixed with the cells interposed therebetween and the cells are allowed to rotate, the position of the shuriren pattern 6 in the liquid crystal region 8 is constant so that the liquid crystal It can be understood by the fact that only the polymer wall 7 around the region 8 is observed to rotate.
다음, 이와 같이 제조된 액정셀의 양측에, 편광판의 편광축이 서로 직교하도록 2매의 편광판을 부착하여 액정표시소자를 제조한다.Next, two polarizing plates are attached to both sides of the liquid crystal cell thus manufactured so that the polarization axes of the polarizing plates are perpendicular to each other, thereby manufacturing a liquid crystal display device.
이와 같이 제조된 액정표시소자를 전압 인가한 상태에서 편광현미경으로 관찰한다. 그 결과, 전압인가시에도 디스클리네이션이 발생하지 않고 양호한 흑표시가 얻어지는 것이 관찰되었다.The liquid crystal display device manufactured as described above was observed with a polarizing microscope in the state where voltage was applied. As a result, it was observed that no disclination occurred even when voltage was applied and good black display was obtained.
도 6A 내지 6F는 이 실시예에서 제조된 액정셀의 전기광학특성을 나타낸 그래프 및 개략도이고, 도 7A 내지 7F는 종래의 TN모드의 액정셀의 전기광학 특성을 나타낸 그래프 및 개략도이다. 이 전기광학특성의 측정시에는, 편광축이 서로 평행 한 2매의 편광판을 블랭크(투과율 100%)로서 사용한다. 또 도 6A-6F 및 7A-7F를 비교하면 명백해지는 바와 같이, 이 실시예의 액정셀에서는, 종래의 TN모드의 액정셀에서 관찰되는 반전형상이 발견되지 않고, 전압 포화시의 고시각방향에서의 투과율의 증가도 발견되지 않는다. 또한, 중간조에서도 거칠기가 발견되지 않는다.6A to 6F are graphs and schematic diagrams showing the electro-optic characteristics of the liquid crystal cell manufactured in this embodiment, and FIGS. 7A to 7F are graphs and schematic diagrams showing the electro-optical characteristics of the liquid crystal cell of the conventional TN mode. In the measurement of this electro-optical characteristic, two polarizing plates in which the polarization axes are parallel to each other are used as a blank (transmittance 100%). 6A-6F and 7A-7F, as will be apparent, in the liquid crystal cell of this embodiment, no inverted shape observed in the liquid crystal cell of the conventional TN mode is found, and transmittance in the high visual direction at the time of voltage saturation. No increase is found. In addition, roughness is not found even in the intermediate bath.
[실시예 2]Example 2
한쌍의 기판이 모두 요부를 갖는 경우에 대해 설명한다.The case where all of a pair of board | substrate has a recessed part is demonstrated.
실시예 1과 마찬가지로, 역원추형상의 요부를 가진 기판을 2매 제조한다. 그 2매의 기판을 도 8A에 도시된 바와 같이 서로 최하부가 대향하도록 부착시킨다.In the same manner as in Example 1, two substrates having recesses having an inverted cone shape were produced. The two substrates are attached so that their bottoms face each other as shown in Fig. 8A.
부착된 기판들 사이에 실시예 1과 마찬가지의 혼합물을 주입하여 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.A liquid crystal cell was prepared by injecting the same mixture as in Example 1 between the substrates attached thereto, and then irradiating the UV light at 365 nm at 50 ° C. with an intensity of 3.2 mW / cm 2 for 20 minutes to cure the monomers. Area and polymer area (polymer wall) are formed. In addition, a liquid crystal display device is manufactured in the same manner as in Example 1.
이와 같이 얻어진 액정표시소자에서는, 요부가 액정영역의 중심에 가장 큰 셀갭을 가지도록 형성되어, 액정영역의 단부들에서 가장 작은 셀갭을 가지게 된다. 그 결과, 액정분자의 축대칭배향축이 액정영역의 중심에 위치하게 된다.In the liquid crystal display device thus obtained, the recessed portion is formed to have the largest cell gap in the center of the liquid crystal region, and thus has the smallest cell gap at the ends of the liquid crystal region. As a result, the axisymmetric alignment axis of the liquid crystal molecules is located at the center of the liquid crystal region.
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.When the liquid crystal cell is observed with a polarizing microscope, it is confirmed that one axisymmetric orientation is formed for all pixels around the center of the pixel. Further, the obtained liquid crystal display element has a good axisymmetric orientation, whereby the viewing angle is much wider than that of the conventional liquid crystal display element. The viewing angle is 60 degrees or more in the vertical direction and 60 degrees or more in the horizontal direction, and the contrast ratio is 10.
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 있게 된다.In this embodiment, as shown in Fig. 8A, it is preferable that the two substrates face each other so that the lowermost portion of the recess coincides when viewed in the vertical direction of the substrate, but some displacement can be allowed. In other words, even if the lowermost part of one recess part is slightly displaced in the direction along the substrate surface with respect to the lowermost part of the other recess part, the axisymmetric orientation can be obtained.
[실시예 3]Example 3
한쌍의 기판이 모두 요부를 갖는 다른 경우에 대해 설명한다.The other case where a pair of board | substrates all have a recessed part is demonstrated.
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.In this embodiment, as shown in Fig. 8B, a liquid crystal display device having a pair of substrates in which the lowermost part of the recessed part of one substrate and the uppermost part of the convex part of the other substrate face each other. Such a liquid crystal display device is manufactured as follows.
실시예 1과 마찬가지로, 역원추형의 요부를 갖는 기판을 제조한다. 한편, 실시예 1에서 이용한 것과는 요처이 역전된 형태를 갖는 몰드를 이용하여, 원추형의 철부를 가진 기판을 제조한다.In the same manner as in Example 1, a substrate having recesses of inverse cone shape was produced. On the other hand, the board | substrate which has a conical convex part is manufactured using the mold which has the form reversed from what was used in Example 1.
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.Next, both substrates are attached to each other as shown in Fig. 8B. More specifically, the substrates are attached so that the lowermost part of the recessed part of one substrate and the uppermost part of the convex part of the other substrate face each other. The following procedure was performed in the same manner as in Example 2 to produce a liquid crystal cell. In addition, a liquid crystal display device is manufactured in the same manner as in Example 1.
이와 같이 제조된 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 화소의 중심 둘레에 하나의 축대칭 배향이 모든 화소에 대해 형성되어 있음을 알 수 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.When the liquid crystal cell thus manufactured is observed with a polarizing microscope, it can be seen that one axisymmetric orientation is formed for all pixels around the center of the pixel. In addition, the electro-optical characteristics of the manufactured liquid crystal display device are of the type shown in Figs. 6A-6F as in the first embodiment. That is, the inversion phenomenon of the display image as shown in Figs. 7A-7F is not observed, and no increase in transmittance in the wide viewing direction at the time of voltage saturation is also observed.
[실시예 4]Example 4
모든 요부에 방사상의 미세홈이 형성된 기판과, 모든 요부에 동심원상의 미세홈이 형성된 기판을 이용하는 경우에 대해 설명한다.The case where the board | substrate with which radial microgrooves were formed in all the recessed parts, and the board | substrate with which concave microgrooves were formed in all recesses are demonstrated.
실시예 1에서 이용한 몰드 대신에 도 9A 및 9B에 도시된 몰드를 이용하는 것이외에는 실시예 1과 마찬가지로 요부를 갖는 기판을 제조한다. 도 9A에 도시된 몰드는 상부 기판의 몰드이고 도 9B에 도시된 몰드는 하부 기판의 몰드이다. 따라서, 이 실시예에서는, 상하기판에 형성된 미세 홈들이 서로 직교한다.A substrate having recessed portions was prepared in the same manner as in Example 1 except that the molds shown in FIGS. 9A and 9B were used instead of the mold used in Example 1. FIG. The mold shown in FIG. 9A is the mold of the upper substrate and the mold shown in FIG. 9B is the mold of the lower substrate. Therefore, in this embodiment, the fine grooves formed in the upper and lower substrates are perpendicular to each other.
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.Next, the prepared substrates were attached to each other, and the liquid crystal material ZLI-4792 (Merck S-811 containing 0.4 wt%) was injected between the attached substrates. The following procedure is the same as that of Example 1 except not irradiating an ultraviolet-ray.
이와 같이 제조된 액정셀에서는 모든 화소에 액정분자가 축대칭으로 배향되고, TN모드의 액정셀과 다르게, 반전현상이 발견되지 않고 전화면에서 거칠기가 관찰되지 않는다.In the liquid crystal cell manufactured as described above, liquid crystal molecules are axially symmetrically aligned in all pixels, and unlike the liquid crystal cell of the TN mode, no inversion phenomenon is found and roughness is not observed in the full screen.
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, 액정부자의 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, 예컨대 방사상, 동심원상 또는 나선상으로 배향될 수 있다. 또한, 모든 요부에 홈이 형성된 기판은 한쌍의 기판의 일방에만 이용될 수 있다.In this embodiment, the substrate having the radial microgrooves formed in all the recesses is used as the upper substrate, and the substrate having the concave microgrooves formed in all the recesses is used as the lower substrate, but the upper and lower substrates may be used in other ways. In addition, the shape of the fine grooves formed in the recesses is not particularly limited as long as the axisymmetric alignment of the liquid crystal parts can be realized. For example, in addition to radial and concentric circles, spiral fine grooves can be formed. Corresponding to the shape of the formed microgrooves, the liquid crystal molecules may be aligned in the liquid crystal region, for example radially, concentrically or helically. Moreover, the board | substrate with the groove | channel in all the recessed parts can be used only for one side of a pair of board | substrate.
[실시예 5]Example 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.The case where a recess is formed by a 2nd method is demonstrated. That is, on the substrate, a plurality of films having a circular or elliptical shape as viewed in the normal direction of the substrate are stacked to have a larger area as they approach the substrate, thereby forming stepped convex portions on the circumference thereof. Thereafter, a film is formed to cover the convex portion. Thus, in this embodiment, recesses are formed that have a smooth surface and have the lowest (eg, inverted or inverted) between adjacent convex portions.
이 실시예의 액정표시소자는 다음과 같이 제조된다.The liquid crystal display element of this embodiment is manufactured as follows.
TFT(박막 트랜지스터)가 형성된 기판(이하, TFT 기판이라 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.A substrate (hereinafter referred to as a TFT substrate) on which a TFT (thin film transistor) is formed and an opposing substrate on which a color filter is formed are prepared. On the opposing substrate, a photosensitive resist containing 0.5 wt% of a spacer having a diameter of about 4.0 탆 is applied, and patterning is performed on the substrate as shown in Figs. 2A and 2B using a photomask.
다음에, 패터닝이 실시된 기판상에, 실시예 1과 동일한 레지스트 재료를 이용하여 레지스트막을 형성한다. 다음에, 레지스트막상에, 도 10A-10C에 나타낸 바와 같이 직경이 다른 원형의 차광부(사선부분)를 갖는 포토마스크를 이용하여 패터닝한다.Next, a resist film is formed on the patterned substrate using the same resist material as in Example 1. FIG. Next, the resist film is patterned by using a photomask having circular light shielding portions (diagonal portions) having different diameters as shown in Figs. 10A-10C.
그 포토마스크들 중에 차광부의 직경이 작은 포토마스크로부터 순서대로 사용하여 패터닝을 실시한다. 다음에, 도 11A에 도시된 바와 같은 포토마스크로써 패터닝하여, 도 12A 및 12B에 도시된 바와 같이 원주부가 계단형으로 된 철부를 갖는 기판을 얻는다. 이 철부의 상부는 비화소부에 대응하며 화소부의 중심 또는 그 부근에 대응하는 최하부를 갖는다. 또한, 포토마스크를 사용하여 패터닝함에 의해, 스페이서가 비화소부에만 존재하게 된다.Among the photomasks, patterning is performed using sequentially from photomasks having a small diameter of the light shielding portion. Next, patterning is performed with a photomask as shown in FIG. 11A to obtain a substrate having convex portions with circumferential portions stepped as shown in FIGS. 12A and 12B. The upper portion of the convex portion corresponds to the non-pixel portion and has a lower portion corresponding to the center or the vicinity of the pixel portion. In addition, by patterning using a photomask, the spacer is present only in the non-pixel portion.
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 바림직하다. 이는 화소부와 비화소부 사이의 경계에서 요부를 규정하는 곡선이 연속으로 변화함에 의해 경계에서의 액정분자의 배향각도가 연속적으로 변화하게 되기 때문이다.Thereafter, using a resist similar to that used for forming the convex portions, a film is formed on the substrate having the stepped convex portions as shown in Fig. 12B. By forming the film, the stepped convex portions are smoothed, and the boundary between the pixel portion and the non-pixel portion is smoothed to obtain a substrate having a recessed portion having a gentle inverted cone shape. It is desirable to form a gentle curve defining the main portion at the boundary between the pixel portion and the non-pixel portion. This is because the alignment angles of the liquid crystal molecules at the boundary change continuously as the curve defining the recesses at the boundary between the pixel portion and the non-pixel portion continuously changes.
다음, TFT기판 및 상기한 바와 같이 요부가 형성된 기판을 실시예 1과 마찬가지로 부착시킨다.Next, a TFT substrate and a substrate on which recesses are formed as described above are attached in the same manner as in Example 1.
다음, 부착된 기판사이에 실시예 1과 동일한 혼합물을 주입하고, 이어서 3.2mW/㎠의 강도로 자외선을 40분간 조사하여, 광중합성화합물을 중합시켜 배향상태를 안정화한다.Next, the same mixture as in Example 1 was injected between the substrates attached thereto, followed by irradiation of ultraviolet rays for 40 minutes at an intensity of 3.2 mW / cm 2 to polymerize the photopolymerizable compound to stabilize the alignment state.
이와 같이 제조된 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 실시예 1과 마찬가지로, 액정영역이 모드 화소에 대해 배치되어(모노도메인 상태), 액정분자가 축대칭상으로 배향된다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로 액정표시소자를 제조하면, 시각적으로 전화면에서 거칠기가 관찰되지 않는다. 또한, 전압인가시에도 디스클리네이션이 발생하지 않고, 고콘트라스트가 얻어진다.When the liquid crystal cell thus produced is observed with a polarizing microscope, the liquid crystal region is arranged with respect to the mode pixel as in Example 1 (monodomain state), so that the liquid crystal molecules are axially symmetrically aligned. In addition, when the liquid crystal display device is manufactured in the same manner as in Example 1, the roughness is not visually observed in full screen. In addition, even when voltage is applied, no disclination occurs, and high contrast is obtained.
[실시예 6]Example 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.A liquid crystal cell similar to that in Example 5 was prepared except that the following mixture was used: 0.05 g of R-684 (manufactured by Nippon Chemical Co., Ltd.); 1.9 g of liquid crystal material ZLI-4792 (manufactured by Merck: 0.4 wt% of S-811); Photopolymerization initiator (Irgacure651, Ciba-Geigy Co.) 0.0025 g. That is, a liquid crystal cell is manufactured using the mixture whose content of polymeric material is less than 5 weight%.
다음, 실시예 2와 동일하게 액정셀에 자외선을 조사한다.Next, ultraviolet rays are irradiated to the liquid crystal cell as in Example 2.
이와 같이 제조된 액정셀에서는, 중합성재료의 함유량이 낮은 혼합물을 이용하기 때문에, 고분자벽이 실질적으로 형성되지 않고, 도 13에 도시된 바와 같이 기판표면상에 고분자막이 형성되고, 또한 액정분자가 모든 화소에 대해 축대칭상으로 배향된다. 또한, 시각적으로 전화면에서 거칠기가 관찰되지 않으며, 전압인가시의 콘트라스트도 만족스럽게 된다.In the liquid crystal cell manufactured as described above, since a mixture having a low content of the polymerizable material is used, the polymer wall is not substantially formed, and as shown in FIG. 13, a polymer film is formed on the substrate surface, and the liquid crystal molecules are It is axially oriented with respect to all the pixels. In addition, the roughness is not visually observed at full screen, and the contrast at the time of voltage application is also satisfactory.
[실시예 7]Example 7
제 3 의 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(예컨대, 역원추형 또는 역타원형의) 요부를 형성하는 경우에 대해 설명한다.The case where a recessed part is formed as a 3rd method is demonstrated. More specifically, by forming a film of photosensitive material on the substrate and exposing and patterning the film through a gradation mask in which the light transmittance is gradually changed, the main portion of the film (e.g., an inverted cone or an inverted ellipse) is formed. A case of forming a will be described.
이 실시예의 액정표시소자는 다음과 같이 제조된다.The liquid crystal display element of this embodiment is manufactured as follows.
ITO가 설치된 유리기판에 셀갭 보유용 스페이서(직경 : 4.5㎛)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.After dispersing the cell gap holding spacer (diameter: 4.5 mu m) at a density of about 40 pieces / mm 2 on the glass substrate provided with ITO, a photosensitive resist (OMR83: manufactured by Tokyo Chemical Co., Ltd.) is applied. Next, the resist is exposed and developed at an intensity of 15 mW / cm 2 through the photomask shown in FIG. 14 to obtain a rectangular pixel pattern.
다음에, 네가티브형 감광성레지스트(V-259PA : 신일철화학(주) 제품)를 두께 2㎛로 도포하고, 도 15에 도시된 바와 같이 투과율이 다른 계조패턴을 가진 포토마스크를 통해 노광 및 현상함에 의해, 도 16A-16C에 도시된 바와 같은 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.Next, a negative photosensitive resist (V-259PA: manufactured by Shinil Iron Chemical Co., Ltd.) was applied to a thickness of 2 μm, and exposed and developed through a photomask having a gradation pattern having different transmittances as shown in FIG. 15. A substrate having elliptical recesses as shown in FIGS. 16A-16C is prepared. In the photomask having the gradation pattern, the central portion has a transmittance of 100%, and the portion corresponding to the pixel end has a transmittance of 0%, and the transmittance changes step by step in the middle portion. This photomask is produced step by step by etching.
다음에, 요부가 형성된 기판상에 ITO를 성막함에 의해 목적하는 기판을 얻는다.Next, a target substrate is obtained by depositing ITO on the substrate on which the recess is formed.
다음, 상기한 기판 제조 전후에 제조된 것중 타방의 기판상에 배향막을 도포한다. 그 배향막을 가진 기판과 상기한 바대로 얻어진 기판을 부착시킨다.Next, an alignment film is coated on the other substrate among the ones prepared before and after the above substrate production. The board | substrate which has this alignment film, and the board | substrate obtained as mentioned above are stuck.
다음, 부착된 기판사이에, 실시예 1과 동일한 혼합물을 주입하고, 3.0mW/㎠의 자외선을 조사하여, 중합성재료(모노머)을 중합시킨다.Next, the same mixture as in Example 1 is injected between the attached substrates, and an ultraviolet ray of 3.0 mW / cm 2 is irradiated to polymerize the polymerizable material (monomer).
이와 같이 제조된 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 액정분자가 축대칭배향상태로 된 것이 관찰된다. 또한, 배향축의 위치는 화소의 중심에 고정되어, 어느 화소에서도, 위치의 커다란 변위가 관찰되지 않는다. 시각적으로도, 거칠기는 관찰되지 않는다.When the liquid crystal cell thus prepared is observed with a polarizing microscope, it is observed that the liquid crystal molecules are in an axisymmetric alignment state. In addition, the position of the alignment axis is fixed to the center of the pixel, and no large displacement of the position is observed in any pixel. Visually, roughness is not observed.
[비교예 1]Comparative Example 1
기판에 요부를 형성하지 않는 것이외에는 실시예 1과 동일하게 액정셀을 제조한다.A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 1 except that no recess was formed in the substrate.
이와 같이 제조된 액정셀을 편광현미경에 의해 관찰하면, 액정분자의 축대칭배향이 형성되지 않는 것이 관찰된다. 또한, 시각적으로도, 화면의 거칠기가 상당히 관찰된다.When the liquid crystal cell thus produced is observed with a polarizing microscope, it is observed that no axisymmetric alignment of liquid crystal molecules is formed. In addition, visually, the roughness of the screen is considerably observed.
[실시예 8]Example 8
1화소중에 요부를 2개이상(이 실시예에서는 2개) 설치한 경우에 대해 설명한다.The case where two or more main parts (two in this embodiment) are provided in one pixel is demonstrated.
이 실시예의 액정표시소자는 다음과 같이 제조된다.The liquid crystal display element of this embodiment is manufactured as follows.
실시예 7과 마찬가지로, ITO가 설치된 유리기판에 셀갭 보유용 스페이서(직경 : 4.5㎛)를 산포시킨후, 감광성레지스트(OMR83 : 동경응화사제품)를 도포하며, 감광 및 패터닝한다.In the same manner as in Example 7, a cell gap holding spacer (diameter: 4.5 mu m) was scattered on the glass substrate provided with ITO, and then a photosensitive resist (OMR83: manufactured by Tokyo Chemical Co., Ltd.) was applied to the photo substrate and subjected to photosensitive and patterning.
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.Next, a photosensitive resist (V-259PA, manufactured by Shin-Il Cheol Chemical Co., Ltd.) was applied to the substrate and exposed using a gradation photomask shown in FIG. 17 to have two inverted concave portions in one pixel (two in one pixel). Substrates having two axisymmetric centers.
다음, 이와 같이 얻어진 기판과, 상기한 기판 제조 전후에 제조된 대향기판을 부착시킨다.Next, the substrate thus obtained and the counter substrate prepared before and after the above substrate production are attached.
다음으로, 부착된 기판 사이에 실시예 1과 동일한 혼합물을 주입하고, 가열 및 서냉함에 의해 균일한 축대칭배향을 갖는 액정셀을 얻는다.Next, a liquid crystal cell having a uniform axisymmetric orientation is obtained by injecting the same mixture as in Example 1 between the attached substrates and heating and slow cooling.
이와 같이 얻어진 액정셀을 편광현미경으로 관찰하면, 도 18에 도시된 바와 같이 1화소내에 2개의 축대칭배향이 균일하게 형성되어 있음이 확인된다.When the liquid crystal cell thus obtained is observed with a polarizing microscope, it is confirmed that two axisymmetric alignments are uniformly formed in one pixel as shown in FIG.
[실시예 9]Example 9
이 실시예는 이하의 실시예 10-12, 및 비교예 2 및 3에서 컬러필터상에 요부를 형성하는 경우에 대해 설명한다.This embodiment describes the case where recesses are formed on the color filters in Examples 10-12 and Comparative Examples 2 and 3 below.
이 실시예의 컬러필터(A)는 다음과 같이 제조된다.The color filter A of this embodiment is manufactured as follows.
도 19A에 도시된 바와같이, 유리기판(두께 1.1mm)상에 컬러레지스트를 사용하여 R, G, B에 대응하는 착색층을 소정 화소상에 형성한다. 또한, 블랙레지스트를 이용하여 비화수부에 BM을 형성한다.As shown in Fig. 19A, a color layer corresponding to R, G, and B is formed on a predetermined pixel by using a color resist on a glass substrate (thickness of 1.1 mm). In addition, BM is formed in the nonaqueous water portion using the black resist.
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.Next, as shown in Fig. 19B, an overcoat agent containing a thermosetting resin (epoxy methacrylate in this embodiment) is applied to the substrate to form an overcoat layer, and a temperature lower than the curing temperature of the thermosetting resin (this embodiment In the example, the solvent contained in the overcoat agent is removed at 90 占 폚.
다음, 도 20A에 도시된 바와같이, 오버코트 층이 형성된 기판상에 모든 화소에 대해 원추형의 돌기를 갖는 몰드를 가압하여, 가압상태에서 경화온도(이 실시예에서는 180℃)까지 가열한다. 이어서, 도 20B에 도시된 바와같이, 몰드를 해제한다. 그 결과, 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.Next, as shown in Fig. 20A, a mold having conical protrusions is pressed against all the pixels on the substrate on which the overcoat layer is formed, and heated to a curing temperature (180 DEG C in this embodiment) in the pressurized state. Then, as shown in Fig. 20B, the mold is released. As a result, conical recesses are formed in the overcoat layer. In the present invention, workability is further improved by applying a material excellent in peelability to the mold. In this embodiment, a peelable material (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Saito) is applied to the mold and solidified.
다음, 도 21에 도시된 바와같이, 얻어진 기판상에 ITO(산화인듐 및 산화주석의 혼합물, 두께 1000Å)로 된 투명전극을 형성한다. 또한, 그 위에 절연층(SiO2)을 형성한다(도시안됨).Next, as shown in Fig. 21, a transparent electrode made of ITO (a mixture of indium oxide and tin oxide, thickness 1000Å) is formed on the obtained substrate. Further, an insulating layer SiO 2 is formed thereon (not shown).
[비교예 2]Comparative Example 2
비교예 2의 컬러필터(B)는 다음과 같이 제조된다.The color filter B of the comparative example 2 is manufactured as follows.
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.Instead of the mold used in Example 9, by using a glass substrate having a smooth surface (manufactured by Corning Corp .: 7059) as a mold, a color filter having a smooth surface was obtained. Such a color filter can be used for STN-LCD and the like which require smoothness. 22 shows a measurement example of the surface shape of the color filter of this embodiment.
[실시예 10]Example 10
비화소부는 평탄하며, 화소부에 원추상돌기를 갖는 몰드를 이용한 것 이외에는 실시예 9와 동일하며, 비화소부가 평탄하고, 화소부에 요부를 갖는 컬러필터(C)를 얻는다(도 23).The non-pixel portion is the same as in Example 9 except that the mold having conical projections in the pixel portion is used, and the non-pixel portion is flat and the color filter C having the recessed portion in the pixel portion is obtained (Fig. 23).
[비교예 3]Comparative Example 3
도 24에 나타낸 종래의 컬러필터(D)(화소부가 평탄하고, 비화소부(BM부분)에 리세스가 있는 것)을 사용한다.The conventional color filter D shown in Fig. 24 (where the pixel portion is flat and has a recess in the non-pixel portion (BM portion)) is used.
[실시예 11]Example 11
실시예 8에서 사용한 감광성레지스트(V-259PA, 신일철 화학사 제품)을 광경화성 오버코트제로서 사용하고, 소정의 몰드를 가압함에 의해 가압함에 자외선을 조사함으로써 오버코트제를 경화시키는 것이외에는 실시예 9와 마찬가지로 컬러필터(E)를 제조한다.A photosensitive resist (V-259PA, manufactured by Shin-Ilchul Chemical Co., Ltd.) used in Example 8 was used as the photocurable overcoat agent, and the same as in Example 9 except that the overcoat agent was cured by irradiating ultraviolet light by pressing a predetermined mold. The color filter E is manufactured.
[실시예 12]Example 12
실시예 12의 컬러필터(E)는 다음과 같이 제조된다.The color filter E of Example 12 was manufactured as follows.
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.The same as in Example 9 except that the overcoat agent (a solution of a predetermined concentration of polyphenylene oxide (PPO)) was applied and the overcoat layer was plasticized under pressure by pressing a predetermined mold and then solidified by cooling. To prepare the color filter (F).
한편, TFT기판(G)은 다음과 같이 제조된다. TFT가 형성된 기판상에 레지스트재료(OMR83 : 동경 응화사 제품)을 이용하여 화소 주변부에 레지스트벽을 형성한다. 이 레지스트벽내에는, 셀두께를 일정하게 유지하도록 비드가, 그의 표면이 레지스트밖으로 튀어나오지 않도록 내장된다.On the other hand, TFT substrate G is manufactured as follows. A resist wall is formed on the periphery of the pixel using a resist material (OMR83: manufactured by Tokyo Chemical Co., Ltd.) on the substrate on which the TFT is formed. In this resist wall, beads are embedded so that the surface thereof does not protrude out of the resist so as to keep the cell thickness constant.
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.A substrate having the color filters (A), (C) and (E) obtained in Example 9-11, the color filter (D) obtained in Comparative Example 3, or the color filter (F) obtained in this example, and a TFT The substrate G is attached. Table 1 shows a combination of a substrate including a color filter and a TFT substrate.
[표 1]TABLE 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.Next, between the five sets of attached substrates, the following mixture is injected to prepare five sets of liquid crystal cells: 0.1 g of R-684 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), 0.1 g of p-phenylstyrene, and the following formula (I). 10.06 g of the compound represented by the above), 3.74 g of a liquid crystal material ZLI-4792 (manufactured by Merck, Inc .: 0.4 wt%), and 0.02 g of a photopolymerization initiator (Irgacure 651).
다음, 셀을 자외선으로 조사하고 화소영역은 자외선으로부터 차광하여 광경화성수지로 주입구를 봉입한다.Next, the cell is irradiated with ultraviolet rays, and the pixel region is shielded from the ultraviolet rays, and the injection hole is sealed with the photocurable resin.
이와 같이 얻어진 액정셀을 관찰하면, 실시예 9-12의 컬러필터를 이용한 액정셀에서는 액정분자의 축대칭배향이 설현됨이 관찰된다. 그러나, 비교예 3의 컬러필터를 이용한 액정셀에서는 축대칭성이 없는 랜덤한 배향상태가 관찰된다.Observing the thus obtained liquid crystal cell, it is observed that the axisymmetric alignment of the liquid crystal molecules is observed in the liquid crystal cell using the color filter of Example 9-12. However, in the liquid crystal cell using the color filter of Comparative Example 3, a random alignment state without axis symmetry is observed.
또한, TFT기판측에서 고압 수은 램프에 의해 강도 2mW/㎠로 30분간 자외선을 조사하여 수지를 경화시킨다.In addition, ultraviolet rays are irradiated for 30 minutes at an intensity of 2 mW / cm 2 by a high-pressure mercury lamp on the TFT substrate side to cure the resin.
이와 같이 제조된 액정셀을 편광현미경에 의해 관찰하면, 실시예 9-12의 컬러필터를 이용한 액정셀에서는 도 25에 도시된 바와 같이 모든 섹션의 배향축의 위치가 완전히 제어된다. 즉, 화소내에서 축대칭배향의 배향축이 크게 변위되어 있지 않으며, 거칠기도 관찰되지 않는다. 그러나, 비교예 3의 컬러필터를 이용한 액정셀에서는 축대칭배향이 설현된 화소가 전혀 없고 상당한 거칠기가 나타내진다. 특히, 중간조상태에서는, 경사각으로 볼 때, 상당한 거칠기가 관찰된다.When the liquid crystal cell manufactured as described above is observed with a polarization microscope, in the liquid crystal cell using the color filter of Example 9-12, the positions of the alignment axes of all sections are completely controlled as shown in FIG. That is, the alignment axis of axisymmetrical alignment in a pixel is not largely displaced, and roughness is not observed. However, in the liquid crystal cell using the color filter of the comparative example 3, there is no pixel in which axisymmetric orientation was demonstrated, and considerable roughness is shown. In particular, in the halftone state, considerable roughness is observed from the inclination angle.
이와같이, 실시예 9-12의 컬러필터와 같이 요부를 가진 컬러필터를 이용할 때, 액정재료와 중합재료(광경화성 모노머)의 혼합물을 주입함으로써, 종래 사용되던 전압 인가의 필요없이 자동적으로 축대칭배향상태가 얻어진다.Thus, when using a color filter having recesses as in the color filter of Example 9-12, by injecting a mixture of a liquid crystal material and a polymerized material (photocurable monomer), the axisymmetrical alignment is automatically performed without the need for voltage application. The state is obtained.
또한, 이 실시예에 기재된 조작외에, 통상의 축대칭배향을 얻기위한 조작을 행함에 의해, 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 얻기 위한 통상의 조작의 메카니즘, 장점 및 문제점을 이하 상세하게 설명한다.Further, in addition to the operation described in this embodiment, by performing an operation for obtaining a normal axis symmetry, a better axis symmetry can be obtained. For example, in addition to the operations described in this embodiment, better axisymmetric orientation can be obtained by heating the liquid crystal cell to a temperature at which the mixture exhibits an isotropic phase after the injection of the mixture, or by applying a predetermined voltage to the liquid crystal cell. have. The mechanisms, advantages, and problems of normal operation for obtaining a conventional axisymmetric orientation will be described in detail below.
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, 축대칭 배향의 축의 위치를 정밀하게 소정의 위치로 제어하기 위해서는, 특이점이 필요하게 된다. 따라서, 화소중앙부의 소정위치에 요부를 제조하는 것이 상당히 효과적이다.When the mixture is heated to a temperature representing an isotropic phase (in which the mixture is thermally transferred from the liquid crystal phase to the isotropic phase), as shown in FIG. 26, the liquid crystal phase 19 is surrounded by the isotropic phase 18. This remains in the center of the pixel. When the operation for obtaining the axis symmetry is performed in this state, it is preferable that the axis of the axis symmetry alignment moves to the center of the pixel because it is most thermodynamically stable that the axis of the axis symmetry alignment becomes the center of the liquid crystal region. When cooled in this state, the liquid crystal region grows with the axis located at the center of the pixel, whereby the axis of axisymmetric alignment is easily arranged in the center of the pixel. As described above, in the operation for obtaining the normal axis symmetry, the position of the axis symmetry alignment axis can be positioned near the center portion, but it is difficult to precisely control the position of the axis. For this reason, in order to precisely control the position of the axis | shaft of an axisymmetric orientation to a predetermined position, a singular point is needed. Therefore, it is quite effective to manufacture the recessed portion at the predetermined position of the pixel center portion.
[실시예 13]Example 13
제 4 의 방법으로서 요부를 컬러필터에 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 V자상의 단면의 리세스를 형성한다. 도 27A~27D를 참조하여, 리세스를 형성하는 방법에 대해 설명한다. 비교를 위해, 도 28에 종래의 제조 프로세스에서 이용되는 마스크를 도시한다.As a fourth method, the case where the recess is formed in the color filter will be described. The method of this embodiment includes a step of forming a color filter color by photolithography technique using a color resist. In this step, the light resist is irradiated through the photomask so as not to harden the portion corresponding to the pixel center portion of the color resist, thereby forming a V-shaped recess for forming a predetermined recessed portion in the pixel center portion of the colored layer. do. With reference to FIGS. 27A-27D, the method of forming a recess is demonstrated. For comparison, FIG. 28 shows a mask used in a conventional manufacturing process.
먼저, 도 27A에 도시된 바와같이, 컬러레지스트를 이용하여 기판상에 착색층을 형성한다. 다음, 도 27B에 도시된 바와 같이, 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 되는 것이 사용된다. 이러한 포토마스크는 필름부착법 및 컬러레지스트법등에 적용된다.First, as shown in Fig. 27A, a colored layer is formed on a substrate using a color resist. Next, as shown in FIG. 27B, light irradiation is performed through a photomask to form a V-shaped recess on the colored layer. In the case where a positive resist is used for the colored layer, the portion of the photomask corresponding to the outside of the pixel and the center of the pixel (the portion for forming the V-shaped recess) becomes the light receiving portion, and the other portion is the light shielding portion. Used. On the other hand, when a negative resist is used for the colored layer, a portion corresponding to the outside of the pixel and the center of the pixel is used as the light shielding portion, and the other portion is used as the light receiving portion. Such a photomask is applied to a film adhesion method, a color resist method, and the like.
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 10㎛이하가 바람직하다. 크기가 10㎛보다 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 형성하는 것이 바람직하다.The shape of the portion corresponding to the pixel center portion (the portion for forming the V-shaped recess) of the photomask is not particularly limited, and various types of shapes are employed. Preferably, the shape of the portion is a circle or a shape close to a circle (for example, a polygon such as a hexagon or an octagon whose angle is not sharp) or the like. As for the size of the part, for example, when the shape is almost circular, its maximum hole is preferably 10 µm or less. If the size is larger than 10 mu m, there is a fear that the color purity is lowered because the recess penetrates through the colored layer and light passes through the colored layer. In the case of using such a photomask, a photomask can be provided close to the colored layer to match the size of the recess and the shape of the hole with the portion of the photomask corresponding to the pixel center portion. It is preferable that the depth of the recess does not penetrate the colored layer and is formed in a dimension smaller than the thickness of the colored layer.
다음에, 도 27C에 도시된 바와 같이, 차광층으로서 BM을 형성한다. BM은 그의 표면이 착색층보다 높게 되도록 형성된다. 이러한 상태로 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.Next, as shown in Fig. 27C, BM is formed as a light shielding layer. The BM is formed so that its surface is higher than the colored layer. In order to form BM in such a state, it is preferable to use organic materials, such as black resist, as a material of BM. You may form any of BM and a colored layer first. In the case of forming the BM after the colored layer is formed, the number of the photomasks can be reduced by forming the BM by the back exposure method using the first formed colored layer as a mask.
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.Next, as shown in FIG. 27D, an overcoat agent is applied to form an overcoat layer having recesses, and the contained solvent is removed as necessary. Subsequently, a transparent electrode is formed on the overcoat layer. If necessary, an insulating layer is formed. The overcoat layer is as described above.
이와 같이 형성된 오버코트층의 형상은 착색층 상방의 부분보다 BM상방의 부분쪽이 높고, 착색층에 형상된 리세스의 상방부분이 보울형상의 하부부분에 대응하게 되는 것이 바람직하다. 상기 하부 부분은 특이점으로서 작용한다.It is preferable that the shape of the overcoat layer formed in this way is higher in the portion above BM than in the portion above the colored layer, and the upper portion of the recess formed in the colored layer corresponds to the bowl-shaped lower portion. The lower part acts as a singularity.
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.According to the conventional method using the photomask shown in FIG. 28, two processes of forming a colored layer and forming a recess thereon are required. On the other hand, in this Example, formation of a colored layer and formation of a recess can be performed simultaneously. Therefore, by using a photomask having a desired shape without increasing the number of steps, a desired cross-sectional recess can be obtained, whereby the method of this embodiment has high industrial use value.
본 발명은 하나의 축대칭배향의 배향축을 정밀하게 위치시키기 위해 필요한 구조를 제공하는 것으로, 1화소에 하나의 축대칭배향을 형성하는 것을 목적으로 하는 것은 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 위해 필히 차광부 및 수광부를 가진 것을 사용해야 한다.The present invention provides a structure necessary for precisely positioning the alignment axis of one axisymmetric alignment, and is not intended to form one axisymmetric alignment in one pixel. That is, as in the eighth embodiment, a plurality of axisymmetric alignments may be formed in one pixel of the substrate, and a plurality of axisymmetric alignments may be formed in one pixel of the color filter. In this case, the photomask for forming the colored layer must use a light shielding part and a light receiving part to form a plurality of recesses in one pixel.
[실시예 14]Example 14
실시예 13을 더 구체적으로 설명한다.Example 13 will be described in more detail.
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 5㎛인 포토마스크를 사용한다. 이와 같이 얻어진 착색층의 상부에는 V자형 단면의 리세스가 형성된다.Color layers of R, G, and B are formed on the glass substrate (1.1 mm thickness) by using negative color resists (CG2000, CR2000, CB2000: manufactured by Fuji Hunt Electronics Technology Co., Ltd.) corresponding to each pixel. When the colored layer is formed, the photomask has a light shielding portion at the non-pixel portion and the pixel center portion, and a photomask having a diameter of 5 mu m is used for the light shielding portion at the pixel center portion. The recess of a V-shaped cross section is formed in the upper part of the colored layer obtained in this way.
다음, 그 기판상의 비화소부에, 네가티브형 블랙레지스트(CKS142 : 후지 헌트 일렉트로닉스 테크놀로지사 제품)를 사용하여 BM을 형성한다. BM은 착색층보다 0.4㎛높게 되도록 형성한다.Next, BM is formed in a non-pixel portion on the substrate by using a negative black resist (CKS142: manufactured by Fuji Hunt Electronics Co., Ltd.). The BM is formed to be 0.4 µm higher than the colored layer.
착색층 및 BM이 형성된 기판상에 오버코트제(V259PA : 신일철 화학사 제품)를 도포한다. 이이서, 그위에 ITO(산화인듐 및 산화주석의 혼합물)로 된 두께 1000Å의 투명전극을 형성한다. 이와 같이 하여 요부를 가진 컬러필터를 구비한 기판을 제조한다.An overcoat agent (V259PA: manufactured by Shin-Ilchul Chemical Co., Ltd.) is applied onto the substrate on which the colored layer and the BM are formed. Next, a transparent electrode having a thickness of 1000 m 3 was formed thereon of ITO (a mixture of indium oxide and tin oxide). Thus, the board | substrate with a color filter which has recessed part is manufactured.
한편, 대향기판을 다음과 같이 제조한다. 유리기판상에, 레지스트재료(OMR83 : 동경 응화사 제품)로 화소 주변에 레지스트벽을 형성한다. 그 레지스트벽내에는 셀두께를 일정하게 보유하기 위한 비드가, 레지스트벽 밖으로 비드 표면이 나오지 않도록 내장되어 있다.On the other hand, the counter substrate is manufactured as follows. On the glass substrate, a resist wall is formed around the pixel with a resist material (OMR83: manufactured by Tokyo Co., Ltd.). In the resist wall, beads for keeping the cell thickness constant are embedded so that the bead surface does not come out of the resist wall.
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.A liquid crystal cell was prepared by adhering the opposite substrate to the substrate having the color filter and injecting the following mixture between the attached substrates: 0.1 g of R-684 (manufactured by Nippon Kayaku); 0.1 g p-phenylstyrene; 0.06 g of the compound represented by the following formula (I); 3.74 g of liquid crystal material ZLI-4792 (manufactured by Merck, containing 0.4 wt% of S-811); 0.02 g photopolymerization initiator (Irgacure 651).
다음, 셀내의 혼합물에, 소정의 온도조작 및 전압조작을 행하여 축대칭배향 상태를 형성한다. 또한, 액정상이 화소의 전영역으로 확산되는 온도까지 혼합물을 냉각하고, 그후 고압수은램프하에서 3mW/㎠의 자외선으로 40분간 조사하여 수지를 경화시킨다.Next, a predetermined temperature operation and a voltage operation are performed on the mixture in the cell to form an axisymmetric alignment state. Further, the mixture is cooled to a temperature at which the liquid crystal phase is diffused to the entire region of the pixel, and then irradiated with ultraviolet light of 3 mW / cm 2 for 40 minutes under a high pressure mercury lamp to cure the resin.
[실시예 15]Example 15
화소중앙부의 차광부의 직경이 10㎛인 포토마스크를 사용하는 것 이외에는 실시예 14와 동일하게 액정셀을 제조한다.A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 14 except that the photomask having the diameter of the light blocking portion of the pixel center portion was 10 mu m.
[비교예 4][Comparative Example 4]
화소중앙부에 차광부를 갖지않는 포토 마스크를 사용하는 것 이외에는 실시예 14와 동일하게 액정셀을 제조한다.A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 14 except that a photo mask having no light shielding portion was used in the pixel center portion.
[비교예 5][Comparative Example 5]
화소중앙부의 차광부의 직경이 12㎛인 포토마스크를 사용하는 것 이외에는 실시예 14와 동일하게 액정셀을 제조한다.A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 14 except that a photomask having a diameter of the light shielding portion of the pixel center portion of 12 mu m was used.
[비교예 6]Comparative Example 6
화소중앙부의 차광부의 직경이 15㎛인 포토마스크를 사용하는 것이외에는 실시예 14와 동일하게 액정셀을 제조한다.A liquid crystal cell was produced in the same manner as in Example 14 except that a photomask having a diameter of the light shielding portion of the pixel center portion of 15 µm was used.
실시예 14 및 15, 비교예 4-6의 액정셀을 편광현미경으로 관찰한다. 그 결과, 실시예 14 및 15의 의 액정셀에서는, 모든 화소에 대한 축위치가 완전하게 제어되어, 축 대칭배향의 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.The liquid crystal cells of Examples 14 and 15 and Comparative Examples 4-6 were observed with a polarizing microscope. As a result, in the liquid crystal cells of Examples 14 and 15, the axial position with respect to all the pixels is completely controlled, and the pixel in which the orientation axis of axial symmetry is largely displaced is not observed. On the other hand, in the liquid crystal cell of the comparative example 4, the axis position of axisymmetric orientation was not controlled, and considerable roughness was observed in the display. In addition, in the liquid crystal cells of Comparative Examples 5 and 6, recesses in the central pixel portion penetrate the colored layer, thereby decreasing color purity.
이와같이, 실시예 14 및 15에 의하면, 축대칭배향의 축의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다. 그 결과, 시각을 변화시킬 때 관찰되는 거칠기를 감소시킬 수 있어서, 균일하게 콘트라스트가 높은 광시각모드의 액정표시소자를 제공할 수 있다. 이와 같은 액정표시소자는 종래의 제조공정을 증가시키지 않고 간단하게 제조될 수 있음으로써, 가격비 성능이 매우 우수하다.In this way, according to the fourteenth embodiments and the fifteenth embodiments, it is possible to precisely control the position of the axes in the axisymmetric orientation. As a result, the roughness observed when changing the vision can be reduced, and it is possible to provide the liquid crystal display device of the wide viewing mode with high contrast uniformly. Such a liquid crystal display device can be simply manufactured without increasing the conventional manufacturing process, so the cost ratio performance is very excellent.
컬러필터에 형성된 요부의 형상은 기판에 대해 상기한 바와같은 형상으로 얻어진다. 따라서, 예컨대, 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 1 의 방법 및 제 3 의 방법도 또한 이용될 수 있다.The shape of the recess formed in the color filter is obtained in the shape as described above for the substrate. Thus, for example, the shapes shown in FIGS. 29A, 29B, 30A, and 30B are included. Moreover, also in the formation method of a recessed part, it is obtained by the method as mentioned above with respect to a board | substrate. For example, in Example 14, the fourth method is shown. In FIGS. 29A, 29B, 30A, and 30B, the second method is shown, but the first method and the third method may also be used.
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.The cross-sectional shape of the recess is described in detail. 29A and 29B show the case where the sign of the second derivative of the curved line denoting the main part in the vertical section through the lowermost part is denied. 30A and 30B show a case in which the quadratic derivative has a positive part and a negative part in the outlined curve defining the main part in the vertical section through the lowermost part. In order to form the recessed portion shown in Fig. 29B, for example, as shown in Fig. 29A, it is preferable to lower the height of the top of the stepped convex portion. On the other hand, in order to form the recessed part shown in FIG. 30B, as shown, for example in FIG.
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.FIG. 31 shows a cell manufactured by using a substrate having recesses shown in FIG. 29B on one side and a substrate having a resist convex portion used for phase separation of a liquid crystal and a photocurable resin on top of a transparent electrode as the other substrate. Is a cross-sectional view schematically.
이와 같이 제조된 셀에서도, 상기한 각 실시예와 마찬가지로, 축대칭배향의 축위치가 정밀하게 제어되어, 거칠기 또는 콘트라스트가 없는 양호한 배향상태가 얻어진다.In the cells thus produced, as in each of the embodiments described above, the axis position of the axisymmetrical alignment is precisely controlled to obtain a favorable alignment state without roughness or contrast.
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 적용될 수 있다.29A, 29B, 30A, and 30B show the case where the sign of the second derivative is denied, and both cases of the government are included, but the present invention is not limited thereto and is applicable to the case where the sign of the second derivative is positive and zero. Can be.
또한, 상기한 경우와 마찬가지로, 레벨 4 및 15에 기재된 조작외에, 통상의 축대칭배향을 얻기 위한 조작을 행함에 의해, 보다 양호한 축대칭배향이 얻어질 수 있음은 물론이다. 예컨대, 레벨 4 및 15에 기재된 조작외에, 혼합물 주입후에, 혼합물이 이소트로픽상을 나타내는 온도까지 혼합물을 포함하는 액정셀을 가열함에 의해, 또는 소정의 전압을 액정셀에 인가항에 의해, 보다 양호한 축대칭배향이 얻어진다.In addition, as in the case described above, of course, in addition to the operations described in Levels 4 and 15, by performing an operation for obtaining an ordinary axisymmetric alignment, a better axisymmetric alignment can be obtained. For example, in addition to the operations described in Levels 4 and 15, after the mixture is injected, by heating the liquid crystal cell containing the mixture to a temperature at which the mixture exhibits an isotropic phase, or by applying a predetermined voltage to the liquid crystal cell, Axisymmetric orientation is obtained.
상기한 바와같이, 본 발명에 의하면, 축대칭배향의 축위치가 정확하게 제어되어, 거칠기가 없는, 균일 표시상태의 액정표시소자가 얻어진다. 또한, 전압을 인가하지 않고 축대칭배향을 형성할 수 있으므로, 공업적 생산시에, 비용을 대폭 감소시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the axis position of the axisymmetric alignment is precisely controlled to obtain a liquid crystal display element in a uniform display state without roughness. Further, since the axisymmetric orientation can be formed without applying a voltage, the cost can be greatly reduced in industrial production.
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.The above-mentioned liquid crystal display element is used for flat panel displays, such as a personal computer, a word processor, amusement equipment, a television set, etc., and is applied to a display board, a window, a door, a wall, etc. using a shuttering effect.
당업자라면 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 여러 가지 개조를 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 명세서에서 설명된 내용으로 제한되지 않고, 더 넓게 해석되어야 한다.Those skilled in the art will be able to readily make various modifications without departing from the scope and spirit of the invention. Accordingly, the scope of the appended claims should not be limited to what is described herein, but rather should be construed broadly.
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