KR19990047446A

KR19990047446A - Liquid Crystal Display and Manufacturing Method Thereof

Info

Publication number: KR19990047446A
Application number: KR1019970065863A
Authority: KR
Inventors: 사공동식
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1999-07-05

Abstract

박막 트랜지스터를 포함하는 기판과 컬러 필터를 포함하는 두 기판 사이에 액정과 이온 교환체를 혼합하여 주입하거나 스페이서와 혼합하여 분사하는 방법으로 액정 사이에 이온 교환체를 위치시켜 액정 표시 장치가 장기간 사용될 경우 배향막이나 액정에서 발생하는 불순물들을 교환하여 제거하도록 한다. 이 때, 사용되는 이온 교환체의 크기는 스페이서의 크기와 같거나 작은 5.3μm 이하이고, 음이온 교환체, 양(陽)이온 교환체 및 양(兩)이온 교환체가 사용될 수 있다.When a liquid crystal display device is used for a long time by placing an ion exchanger between liquid crystals by injecting a liquid crystal and an ion exchanger by mixing or injecting a liquid crystal and an ion exchanger between a substrate including a thin film transistor and a substrate including a color filter. Impurities generated in the alignment layer or the liquid crystal are exchanged and removed. At this time, the size of the ion exchanger used is less than or equal to 5.3μm or less than the size of the spacer, an anion exchanger, a cationic exchanger and a cationic exchanger can be used.

이와 같이, 이온 교환체를 이용하여 액정 표시 장치가 노화됨에 따라 발생하는 불순물들을 제거하여 액정의 전압 유지율 강하를 방지할 수 있으며, 따라서, 액정 표시 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.As such, by using the ion exchanger, impurities generated as the liquid crystal display device ages may be removed to prevent voltage drop of the liquid crystal from being lowered, thereby extending the life of the liquid crystal display device.

Description

Liquid Crystal Display and Manufacturing Method Thereof

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이온 교환체(ion exchanger)를 포함하고 있는 액정 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device including an ion exchanger.

액정 표시 장치에 사용되는 액정 분자는 복굴절에 의한 굴절율 이방성과 배향 방향이 전기장, 자기장 등과 같은 외부장과 작용하여 쉽사리 변화하는 성질을 가지고 있으며, 액정 표시 장치는 이러한 성질들을 이용하여 액정 분자의 배열 방향을 변화시켜 빛의 투과와 차단을 조절한다.The liquid crystal molecules used in the liquid crystal display have a property in which refractive index anisotropy due to birefringence and an orientation direction easily change by interacting with an external field such as an electric field or a magnetic field. To change the transmission and blocking of light.

또한, 액정 표시 장치에 사용되는 액정 분자는 매우 큰 비저항을 가지고 있어 액정 용량에 축적된 전자가 급속하게 방전되는 것을 방지한다. 따라서, 액정의 비저항은 10¹²∼10¹³Ω·cm 정도이어야 하며, 그러기 위해서는 액정과 함께 존재하는 불순물의 양을 최소화해야 한다.In addition, the liquid crystal molecules used in the liquid crystal display have a very large specific resistance to prevent the electrons accumulated in the liquid crystal capacitance from being rapidly discharged. Therefore, the specific resistance of the liquid crystal should be about 10 ¹² to 10 ¹³ Ω · cm, in order to minimize the amount of impurities present with the liquid crystal.

그러나, 액정 표시 장치를 장기간 사용하거나 고온에서 사용할 경우, 액정 분자와 배향막 물질들이 노화하여 이온 불순물이 발생하고, 이러한 불순물은 액정의 비저항을 떨어뜨린다. 액정의 비저항이 작아지면 액정 용량의 전압 유지율(voltage holding ratio)이 낮아져 유효 전압이 떨어지므로 그로 인한 휘도의 저하 및 응답 속도의 증가 등의 문제점이 발생하여 액정 표시 장치의 수명의 단축된다.However, when the liquid crystal display device is used for a long time or at a high temperature, the liquid crystal molecules and the alignment layer materials are aged to generate ionic impurities, and these impurities lower the resistivity of the liquid crystal. If the specific resistance of the liquid crystal is small, the voltage holding ratio of the liquid crystal capacitor is lowered, and thus the effective voltage is lowered, thereby causing problems such as a decrease in luminance and an increase in response speed, thereby shortening the lifespan of the liquid crystal display.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 표시 장치를 오랜 기간 사용할 경우 발생하는 액정과 배향막의 노화로 인한 불순물들을 제거하여 액정 표시 장치의 수명을 연장하는 것을 그 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to extend the life of the liquid crystal display by removing impurities due to aging of the liquid crystal and the alignment layer generated when the liquid crystal display is used for a long time.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.

이러한 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 이온 교환체를 사용하여 흡착, 교환하는 방법으로 액정 내의 불순물들을 제거하여 액정의 비저항 강하를 방지하거나 강하 속도를 감소시킨다.In order to achieve this problem, the present invention removes impurities in the liquid crystal by a method of adsorption and exchange using an ion exchanger to prevent the resistivity drop of the liquid crystal or to reduce the drop speed.

이온 교환체는 해리기를 갖는 불용성의 물질로서, 이온 교환체의 해리기와 교환하고자 하는 가용성 이온과의 가역적인 결합, 해리에 의해 이온을 교환한다.The ion exchanger is an insoluble substance having a dissociation group, and exchanges ions by reversible bonding and dissociation with soluble ions to be exchanged with dissociation groups of the ion exchanger.

이러한 이온 교환체로는 무기 이온 교환체와 유기 이온 교환체가 있는데, 유기 이온 교환체는 내열성이 좋지 않아서 일반적으로 100℃ 이하에서만 사용이 가능하고, 유기 용제에 대한 내성이 약하여 수용액에서만 사용이 가능하다는 단점이 있다. 따라서, 소수성 물질이며 전압 유지율 유지를 위하여 수분이 완전히 제거되어야 하는 유기 물질인 액정과 함께 사용하는 데는 어려움이 있다Such ion exchangers include inorganic ion exchangers and organic ion exchangers. Organic ion exchangers have poor heat resistance and thus can only be used at temperatures below 100 ° C., and they can be used only in aqueous solutions due to their low resistance to organic solvents. There is this. Therefore, it is difficult to use with liquid crystal which is a hydrophobic material and an organic material in which moisture must be completely removed to maintain voltage retention.

따라서, 본 발명에서는 내열성이 우수하여 100℃ 이상의 고온에서 사용이 가능하며 쉽게 이온 교환을 일으켜 액정 내에서 발생하는 이온과 가능한 한 많이 교환할 수 있으며 수분이 거의 없는 조건에서도 효과가 우수한 무기 이온 교환체를 사용한다.Therefore, in the present invention, it is excellent in heat resistance and can be used at a high temperature of 100 ° C. or higher, and can easily exchange ion with ions generated in the liquid crystal as easily as possible. Use

무기 이온 교환체 중 양(陽)이온 교환체, 음이온 교환체 또는 양(兩)이온 교환체 모두 사용할 수 있고, 입자의 크기는 수 옹스트롱(Å)에서 수십 μm까지 가능하다.In the inorganic ion exchanger, either a cationic exchanger, an anion exchanger or a cationic exchanger can be used, and the particle size can be from several angstroms to several tens of micrometers.

그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Then, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 패널의 단면도로서, 이온 교환체가 액정과 함께 혼합되어 주입된 액정 표시 장치 패널을 도시한 것이다.1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display panel according to an exemplary embodiment of the present invention, in which an ion exchanger is mixed with a liquid crystal and injected into the liquid crystal display panel.

먼저, 도 1을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 설명한다.First, the structure of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

투명한 두 절연 기판(10, 110) 위에 배향막(20, 120)이 형성되어 있고, 두 기판(10, 110)은 접착제에 의해 서로 고정되어 결합하고 있으며, 두 기판(100, 200) 사이에는 액정(50)과 액정(50) 내의 불순물을 포획 또는 교환하기 위한 이온 교환체(70)가 두 기판(100, 200) 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서(spacer)(60)와 함께 두 기판(100, 200) 사이에 주입되어 있다.The alignment layers 20 and 120 are formed on the two transparent insulating substrates 10 and 110, and the two substrates 10 and 110 are fixed to and bonded to each other by an adhesive, and a liquid crystal ( 50 and an ion exchanger 70 for trapping or exchanging impurities in the liquid crystal 50 are provided with two substrates 100, together with a spacer 60 for maintaining a gap between the two substrates 100, 200. Injected between 200).

여기에서, 액정(50)과 함께 존재하는 이온 교환체는 배향막이나 액정이 노화 또는 파괴되어 발생하는 불순물들을 포획, 교환하는 형태로 액정(50) 내로부터 제거하여 액정의 비저항 강하를 방지하는 역할을 한다.Here, the ion exchanger present with the liquid crystal 50 serves to prevent the resistivity drop of the liquid crystal by removing from the inside of the liquid crystal 50 in the form of trapping and exchanging impurities generated by the alignment film or the liquid crystal aging or breakage. do.

이 때, 액정(50)과 함께 주입되는 이온 교환체(70)의 혼합량은 액정 표시 장치의 디스플레이에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 즉, 이온 교환체 입자들의 유동에 의해서 액정 배향이 불량해지는 현상이 일어나지 않도록 적은 양을 주입하고, 사용되는 이온 교환체(40)는 스페이서(60)의 크기를 넘지 않는 5.3μm 이하의 모든 크기가 사용 가능하며, 분말(粉末), 입상(粒狀) 형태로 구상, 각상, 표면 굴곡형등 다양한 형상을 사용할 수 있다.At this time, the mixing amount of the ion exchanger 70 injected with the liquid crystal 50 is within a range that does not affect the display of the liquid crystal display, that is, the phenomenon that the liquid crystal alignment is poor due to the flow of the ion exchanger particles A small amount is injected so as not to occur, and the ion exchanger 40 used may have any size of 5.3 μm or less, which does not exceed the size of the spacer 60, and is spherical in the form of powder or granules. Various shapes such as square, curved surface can be used.

또한, 본 발명에서 사용되는 이온 교환체는 액정과 함께 혼합되어 존재하므로, 액정에 입사되는 광 및 외부 광에 대해서 강한 내광성을 갖고 있어야 하며, 액정에 대한 반응성도 매우 작아야 한다.In addition, since the ion exchanger used in the present invention is mixed with the liquid crystal, the ion exchanger must have strong light resistance against light incident to the liquid crystal and external light, and must also have very low reactivity with the liquid crystal.

구체적으로 사용될 수 있는 이온 교환체는 현재 일본의 동아 합성 화학에서 생산중인 IXE(inorganic ion exchanger)로, 양이온형으로는 지르코늄계, 주석계, 티탄계가 있고, 음이온형으로는 비스무스계, 마그네슘·알루미늄계, 납등이 있으며 양(兩)이온 교환체로는 안티몬·비스무스계가 있다.The ion exchangers that can be used specifically are IXE (inorganic ion exchanger) currently produced by Dong-A Synthetic Chemical in Japan, and the cation type includes zirconium, tin and titanium, and the anion type is bismuth, magnesium and aluminum. And lead, and cationic exchangers include antimony and bismuth.

이러한 구조의 액정 표시 장치를 제조하는 한 방법은 다음과 같다.One method of manufacturing a liquid crystal display device having such a structure is as follows.

액정 표시 장치용 두 기판(100, 200)을 스페이서(60)를 이용하여 적절한 간격을 유지하면서 접착제를 이용하여 결합시킨다. 다음, 액정 주입구를 통하여 이온 교환체(70)와 혼합된 액정(50)을 진공 주입 방법으로 주입한 후, 주입구를 봉합한다.The two substrates 100 and 200 for the liquid crystal display device are bonded using an adhesive while maintaining an appropriate interval using the spacers 60. Next, the liquid crystal 50 mixed with the ion exchanger 70 is injected through the liquid crystal injection hole by a vacuum injection method, and then the injection hole is sealed.

이러한 액정 표시 장치를 제조하는 또 다른 방법에서는 두 기판(100, 200) 중 하나 위에 스페이서(60)를 분산할 때 분산 용액에 스페이서(60)와 동일한 크기의 이온 교환체(70)를 일정량 혼합하여 동시에 분사하고 두 기판(100, 200)을 접착제로 결합시킨 후, 주입구를 통해 두 기판(100, 200) 사이에 액정을 주입한다.In another method of manufacturing the liquid crystal display, when the spacer 60 is dispersed on one of the two substrates 100 and 200, a predetermined amount of the ion exchanger 70 having the same size as the spacer 60 is mixed in the dispersion solution. After spraying at the same time and bonding the two substrates (100, 200) with an adhesive, the liquid crystal is injected between the two substrates (100, 200) through the injection hole.

이 때, 이온 교환체로는 스페이서의 크기와 유사한 4.7∼5.3μm 크기의 경도가 강한 물질을 사용하여 스페이서의 기능을 함께 하도록 하지만 간격 조절 기능은 약하므로, 스페이서와 혼합되는 양은 두 기판 사이의 간격 균일성에 영향을 주지 않을 정도로 소량이어야 한다.At this time, the ion exchanger is made of a material having a hardness of 4.7 to 5.3 μm similar to that of the spacer so that the spacer functions together, but the spacing adjustment is weak, so that the amount of the mixture with the spacer is uniform between the two substrates. It should be small enough to not affect sex.

본 발명의 실시예에 따라, 액정 또는 스페이서와 공존하는 이온 교환체는 액정과 배향막이 노화함에 따라 발생하는 자유 전자 또는 미립자들을 포획하거나 이온 교환을 함으로써, 이온의 이동도를 감소시키거나 이온을 제거한다. 따라서, 불순물에 의한 액정의 비저항 감소를 억제하여 액정 표시 소자의 전압 유지율 감소를 방지할 수 있으므로 액정 표시 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ion exchanger coexisting with the liquid crystal or spacer captures or ion exchanges free electrons or fine particles generated as the liquid crystal and the alignment layer age, thereby reducing the mobility of the ions or removing the ions. do. Therefore, the reduction of the specific resistance of the liquid crystal due to impurities can be suppressed, thereby reducing the voltage retention of the liquid crystal display device, thereby extending the life of the liquid crystal display device.

Claims

Two substrates joined at intervals,

Liquid crystal injected between the two substrates,

And an ion exchanger mixed with the liquid crystal between the two substrates.

In claim 1,

And a spacer positioned between the two substrates and maintaining a gap between the two substrates.

In claim 2,

The ion exchanger has a size of 5.3 μm or less.

In claim 3,

The ion exchanger has a size of 4.7 μm to 5.3 μm.

The method according to any one of claims 1 to 4,

Wherein the ion exchanger is one of an anion exchanger, a cationic ion exchanger and a cationic ion exchanger.

In claim 5,

The anion exchanger is bismuth-based, an alloy of magnesium and aluminum, aluminum-based, lead-based liquid crystal display device.

In claim 5,

The positive ion exchanger is one of zirconium-based, tin-based, and titanium-based liquid crystal display device.

In claim 5,

The cation exchanger is an alloy of antimony and bismuth.

Bonding two substrates for a liquid crystal display with an adhesive;

Mixing a liquid crystal and an ion exchanger and injecting the same between the two substrates

Method of manufacturing a liquid crystal display comprising a.

In claim 9,

The size of the said ion exchanger is 5.3 micrometers or less, The manufacturing method of the liquid crystal display device.

Spraying a spacer and an ion exchanger on the first substrate for the liquid crystal display device;

Bonding the first substrate and the second substrate for a liquid crystal display with an adhesive;

Injecting a liquid crystal between the first and second substrates

Method of manufacturing a liquid crystal display comprising a.

In claim 11,

And the size of the spacer and the ion exchanger are the same.

In claim 12,

The ion exchanger has a size of 4.7 μm to 5.3 μm.