KR19980057653A - 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

액정 표시소자 및 그의 제조방법을 개시한다. 이 방법은 제1,2기판의 상호 대향되는 면에 광폴리머를 이용하여 배향막을 각각형성하고, 상기 배향막을 러빙하고, 상기 배향막이 형성된 제1,2기판을 봉착하여 액이 주입되는 공간부를형성하고 이 공간부에 액정을 주입하고, 상기 액정이 주입된 셀을 소정의 온도로 가열하고, 가열된 셀에 특정파장의 자외선을 소정시간 조사하여 된 것에 그 특징이 있으며, 이는 프리틸트각을 높일 수 있는 이점을 가진다.

Description

액정표시소자 및 그 제조방법

본 발명은 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 제작시 프리 틸트각의 설정에 따른 콘트롤이 가능한 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시소자는 초소형에서 대형까지 다양한 크기로 생산이 가능하며 표시패턴을 다양화할 수 있는 잇점이 있어 표시장치 분야에서 널리 응용되고 있다.

이러한 액정표시소자의 하나로 그 비틀림 각이 90°내지 270°인 액정표시소자의 일 예를 도 1에 나타내 보였다.

도시한 바와 같이, 상호 이격되어 평행하게 배치된 투명한 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 상호 대향하는 내면상에는 스트라이프 상의 제1 투명전극(13)과 제2 투명전극(14)이 서로 교차되게 형성되어 있다. 그리고 상기 제1 및 제2 투명전극(13)(14)이 형성된 상기 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 상면에는 배향막(16)(17)이 각각 형성되어 있으며, 상기 제1,2기판의 가장자리는 프리트 그래스나 유기 접착재 등 실런트(sealant;18)에 의해 봉착되어 액정(19)이 주입되는 폐쇄공간이 형성된다.

여기에서 상기 두 배향막(16)(17)은 액정(19)을 일정한 방향으로 배향시키기 위한 것으로서, 액정(19)과 접촉되는 면은 상기 액정(19)의 배향방향이 결정되도록 배향처리되어 있다. 또한 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 외측면에는 편광판(21)(22)이 각각 형성되어 있다. 이 두 편광판(21)(22)의 편광방향은 상기 액정(19)의 비틀림각에 대응한다. 따라서, 광원(미도시)으로부터 상기 편광판(21)으로 조사되는 광중 상기 편광판(21)의 주축 방향으로 진동하는 광만이 편광판(21)을 투과하고, 이 투과한 광은 제1 및 제2 투명전극(13)(14)을 각각 통해 인가된 전압의 크기에 따라 액정의 광학지연(optical retardation)(Δn·d)을 변화시키며, 상기 제2 투명전극(14)을 투과한 후, 상기 제2 편광판(22)의 편광방향에 따라 부분적으로 상기 제2 편광판(22)을 투과한다.

이와 같은 액정표시소자에 있어서, 요청되는 가장 중요한 특성의 한가지로 액정의 프리틸트각을 높이는 것이 필요한다.

이러한 프리틸트각은 액정을 배향하기 위한 배향막의 배향처리에 따라 달라질 수 있는데, 통상적인 배향처리는 러밍천을 이용하여 배향막(16)(17)을 일정 방향으로 문지르는 러빙(rubbing)법, SiO 사방 증착법이나 자외선광을 이용한 광고분자화에 의한 광배향을 통해 수행된다.

상술한 배향처리중 러빙에 의한 방법은 러빙천을 배향막에 문질러 미세한 홈(groove)형성하는 방법인데, 이 방법은 미세한 홈의 결함으로 위상 왜곡과 광산란을 야기시키는 문제점을 가지고 있으며, 특히 러빙천에 의한 러빙 압력이 커지면 프리틸트각이 저하되므로 프리 틸트각이 클수록 압력에 따른 의존도가 커져 배향막의 전면에 대해 균일한 프리 틸트각을 얻을 수 없을 뿐만아니라 프리틸트각을 높일 수 없는 문제점을 가지고 있다. 그리고 상기 광고분자화에 의한 광배향은 배향막의 상면에 감광막을 도포하고, 이 감광막을 노광 및 현상하여 배향처리하는 것으로, 배향방향을 임의로 조정할 수 있다는 이점을 가지고 있으나 액정분자와의 결합력이 약하다.

상술한 TN,STN 액정표시소자의 프리틸트각은 8도 내지 10도 이어야 하는데,고분자 화합물인 폴리이미드(polyimide)을 상술한 바와 같은 방법으로 배향처리 하는 경우 6°이상의 높은 프리 틸트각은 재현성 있게 콘트롤하기 어려다. 특히 배향되는 액정이 260°의 높은 트위스트각을 갖는 경우 액정분자의 도우메인(domain)이 발생되어 화질이 떨어지는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 엘지 전자 주식회사의 특허(US 5,464,669호)에 광폴리머 배향막 형성방법이 제시되었다.

이 배향막 형성방법은, 두 개의 기판에 각각 PCVN-F(polyvinyl fluorocinnamate)폴리머층을 형성하고, 조사되는 빛의 에너지 양 차이를 두어 선편광된 자외선 빛을 각 기판의 PVCN-F폴리머에 조사하여 프리 틸트각을 얻는 것이다.

그러나 상술한 바와 같은 방법은 PVCN-F폴리머를 이용하게 되므로 제조단가가 상대적으로 높고, 조사되는 선편광된 에너지의 차에 의해 프리 틸트각이 좌우되므로 배향을 위해 조사되는 광량의 제어가 어렵다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 엘지 전자 주식회사에서 출원( 출원번호 제1993-18950호)된 광폴리머 배향막 형성방법이 제시되었다.

이 배향막 형성방법은, 두 개의 기판에 각각 PCVN-F(polyvinyl fluorocinnamate)폴리머를 형성하고, 조사되는 빛의 에너지 양 차이를 두어 선편광된 자외선 빛을 각 기판의 PVCN-F폴리머에 조사하여 프리 틸트각을 얻는 것이다.

그러나 상술한 바와 같은 방법은 PVCN-F폴리머를 이용하게 되므로 제조단가가 상대적으로 높고, 조사되는 선편광된 에너지의 차에 의해 프리 틸트각이 좌우되므로 배향처리를 위해 조사되는 광량의 제어가 어렵다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 배향막의 프리틸트각을 크게 하여 액정분자가 반대방향으로 회전되는 도우메인(doamin) 발생을 줄일 수 있는 액정표시소자 및 이의 제조방법을 제공함에 목적이 있다.

도 1은 일반적인 액정 소자의 일부 확대 단면도,

도 2는 배향막에 자외선 조사량과 틸트각의 관계를 나타내 보인 그래프.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11; 제1기판12; 제2기판

13; 제1투명전극14; 제2투명전극

16,17; 배향막

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제1,2기판의 상호 대향되는 면에 광폴리머를 이용하여 배향막을 각각형성하는 1단계와, 상기 배향막을 러빙하는 제2단계와, 상기 배향막이 형성된 제1,2기판을 봉착하여 액정이 주입되는 공간부를 형성하고 이 공간부에 액정을 주입하는 제3단계와, 상기 액정이 주입된 셀을 가열하는 제4단계와, 가열된 셀에 특정파장의 자외선을 200J/㎠ 이하로 조사하는 제5단계를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 자외선의 조사량은 10 내지 100 J/㎤로 바람직하고, 함이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징은, 제1,2기판의 상호 대향되는 면에 광폴리머를 이용하여 배향막을 각각형성하는 1단계와, 상기 배향막을 러빙하는 제2단계와, 상기 배향막이 형성된 제1,2기판을 봉착하여 액정이 주입되는 공간부를 형성하고 이 공간부에 액정을 주입하는 제3단계와, 상기 액정이 주입된 셀을 가열함과 동시에 200J/㎠로 조사하는 제4단계를 포함하여 된 것이다.

본 발명의 또다른 특징은, 제1,2기판의 상호 대향되는 면에 광폴리머를 이용하여 배향막을 각각형성하고, 상기 배향막을 러빙하고, 상기 배향막이 형성된 제1,2기판을 봉착하여 액정이 주입되는 공간부를 형성하고 이 공간부에 액정을 주입하며, 상기 액정이 주입된 셀을 가열하고, 가열된 셀에 자외선을 200J/㎠ 이하로 조사하여 제조된 액정표시소자를 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시소자 및 이의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 액정 표시소자의 구조는 제1도에 도시된 바와 같은 통상적인 구조를 가진다. 다만, 상기 액정 표시소자를 제조함에 있어서, 제1,2기판(11)(12)의 상호 대향되는 면에 형성된 배향막(16)(17)의 배향 방법이 차별화 된다.

이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저 상기 액정 표시소자를 제조하기 위해서는 세정이 완료된 제1기판(11)과 제2기판(12)의 상호 대향되는 면에 소정패턴의 제1,2투명전극층(13)(14)을 각각 형성하는 공정을 수행한다. 그리고 이 투명전극층이 형성된 제1,2기판(11)(12)의 상호 대향되는 면에 알킬측쇄를 갖는 폴리이미드를 이용하여 배향막(16)(17)을 형성하고, 이 배향막(16)(17)의 표면을 배향처리 한다. 이때에 상기 배향막의 두께는 300 내지 1000Å으로 형성함이 바람직한데, 더욱 바람직하게는 350 내지 700Å의 두께로 형성하는 것이다. 그리고 상기 상기 배향처리는 러빙천을 이용한 러빙 방법에 의해 이루어진다. 상술한 바와 같이 배향막(16)(17)의 형성공정이 완료되면 상기 제1,2기판(11)(12)의 가장자리를 실런트(18)를 이용하여 봉착함으로써 액정이 주입되는 공간부을 형성하고, 상기 공간부에 액정(19)을 주입한 후 주입구를 밀폐한다. 상기와 같이 액정의 주입이 완료되면 프리틸트각을 높이기 위한 공정이 수행되는데, 이 공정은 다음과 같이 이루어진다.

먼저 상기 액정이 주입된 액정표시소자( 이하 셀이라 약칭함) 즉, 제1,2기판의 봉입되어 액정이 주입된 셀을 소정의 온도로 가열하는 가열하는 제1단계와, 가열된 셀에 특정 파장의 자외선을 소정시간 조사하는 제2단계를 포함한다. 여기에서 상기 애정 셀의 가열과 자외선의 조사는 동시에 수행하여도 무방하다.

상기 제1단계를 수행함에 있어서, 상기 셀의 가열온도는 90도 내지 180도 범위내에서 가열함이 바람직한데, 최적의 온도는 100도 내지 120도이다. 상기 가열온도가 180도 이상인 경우에는 액정이 손상되어 정상적인 화상이 형성되지 않는다.

그리고 상기 제2단계를 수행함에 있어서, 상기 셀의 자외선 조사량은 200J/㎠ 이하로 함이 바람직한데, 최적의 자외선 조사량은 10 내지 100 J/㎠이다. 상기 조사량이 200J/㎠ 이상인 경우에는 액정의 배열구조가 붕괴되어 액정의 특성이 변화하게 된다. 특히 제2단계를 수행함에 있어서는 200 내지 500㎚ 의 자외선 파장을 이용하여 30 내지 15분동안 셀에 조사한다. 상기 자외선 파장의 범위에 있어서, 틸트각을 크게하기 위한 최상의 파장범위는 300 내지 440㎚로 함이 바람직하다.

도 2는 자외선의 조사량과 프리틸트각의 관계를 나타내 보인 그래프이다.

이 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 A종류의 액정(K33/K11:1.69)의 경우 자외선 조사량이 10 내지 90 J/㎠에서 프리틸트각이 급격히 증가하는 것을 알 수 있으며, B종류의 액정((K33/K11:1.57))에 있어서는 자외선의 조사량에 따라 200 J/㎠ 까지 증가하는 것을 알 수 있다.

본 발명은 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술이 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 제조방법에 따른 액정표시소자는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째; 액정의 프리 틸트각을 크게 형성할 수 있으므로 액정분자의 도우메인( revelse domain)을 방지할 수 있다.

둘째; 배항막의 각 부위에서 프리틸트각을 일정하게 할 수 있다.

셋째; 액정표시소자의 제작시 액정분자의 프리틸트각을 자외선의 조사량에 따라 조절가능하다.

Claims (15)

1. 제1,2기판의 상호 대향되는 면에 광폴리머를 이용하여 배향막을 각각형성하는 1단계와,

   상기 배향막을 러빙하는 제2단계와,

   상기 배향막이 형성된 제1,2기판을 봉착하여 액이 주입되는 공간부를형성하고 이 공간부에 액정을 주입하는 제3단계와,

   상기 액정이 주입된 셀에 자외선을 200 J/㎠ 이하로 조사하는 제 4단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 셀의 자외선 조사량이 10 내지 100 J/㎠ 인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 배향막이 알킬측쇄를 가지는 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
4. 상기 제1항 내지 제3항에 있어서, 상기 배향막의 두께가 350 내지 700Å 인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
5. 제1,2기판의 상호 대향되는 면에 광폴리머를 이용하여 배향막을 각각형성하는 1단계와,

   상기 배향막을 러빙하는 제2단계와,

   상기 배향막이 형성된 제1,2기판을 봉착하여 액이 주입되는 공간부를형성하고 이 공간부에 액정을 주입하는 제3단계와,

   상기 액정을 소정의 온도로 가열하는 제4단계와,

   상기 액정이 주입된 셀에 자외선을 200 J/㎠ 이하로 조사하는 제 5단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 셀의 자외선 조사량이 10 내지 100 J/㎠ 인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 배향막이 알킬측쇄를 가지는 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
8. 제 5항 내지 제8항에 있어서, 상기 배향막의 두께가 350 내지 700Å 인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
9. 제1,2기판의 상호 대향되는 면에 광폴리머를 이용하여 배향막을 각각형성하는 1단계와,

   상기 배향막을 러빙하는 제2단계와,

   상기 배향막이 형성된 제1,2기판을 봉착하여 액이 주입되는 공간부를형성하고 이 공간부에 액정을 주입하는 제3단계와,

   상기 액정이 주입된 셀에 자외선을 200 J/㎠ 이하로 조사하면서 상기 셀을 강려하는 제 4단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 셀의 자외선 조사량이 10 내지 100 J/㎠ 인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 배향막이 알킬측쇄를 가지는 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
12. 제 5항 내지 제8항중 어느 한항에 있어서, 상기 배향막의 두께가 350 내지 700Å 인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
13. 제1,2기판의 상호 대향되는 면에 광폴리머를 이용하여 배향막이 형성되고, 상기 배향막이 러빙되며, 상기 배향막이 형성된 제1,2기판을 봉착하여 액이 주입되는 공간부가 형성되어 액정이 주입되고, 상기 액정이 주입된 셀에 자외선을 200 J/㎠ 이하로 조사하여 제조된 것을 특징으로 하는 액정 표시소자
14. 제13항에 있어서, 상기 배향막이 알킬측쇄를 가지는 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
15. 상기 제13항 내지 제14항에 있어서, 상기 배향막의 두께가 350 내지 700Å 인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.