KR19990068236A - 액정표시장치 - Google Patents

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아라타니스케카즈
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마쯔야마시게루
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가나이 쓰도무
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은, 정상 폐쇄형 가로전계방식액정표시장치에 있어서의 스페이서비드유래의 광누설을 해소한 콘트라스트비가 높은 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한 것이며, 그 해결수단으로서, 가로전계방식을 채용하고, 배향제어막과 액정과의 프리틸트각이 4°이하로 설정된 액티브매트릭스형 액정표시장치로서, 스페이서를 중심으로 한 광누설이 4분할된 형상이 되도록 제어하는 구성으로 하고 있다. 또, 가로전계방식을 채용한 액티브매트릭스형 액정표시장치에 있어서, 1쌍의 기판의 사이에 스페이서를 가지고, 이 스페이서와 액정층과의 사이에는 편향조사에 의해 액정배향능을 부여가능한 재료를 편광조사해서 형성된 막을 가진 구조로 하고 있는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

액정표시장치{Liquid Crystal display Apparatus}
액정표시장치에 있어서, 암(暗)표시의 가라앉음(sink)의 레벨은, 거의 액정표시장치의 콘트라스트비를 지배하는 주인자이다. 또, 이 암표시의 가라 앉음의 레벨을 악화시키는 요인으로서, 화소의 단부, 전극의 단부, 프레임리스폰스, 및 스페이서주변 등의 광누설등이다.
액정표시장치에 있어서, 액정층의 두께가 변동하면, 콘트라스트저하, 휘도얼룩, 색얼룩 등, 표시품질이 현저하게 저하하므로, 액정층의 두께를 일정하게 유지하기 위하여, 스페이서가 필요하다.
그러나, 스페이서는 그 표면근처에서 액정분자의 배향을 혼란하게 하기 때문에 상기와 같이, 광누설을 발생시킨다. 이 액정층의 두께 변동억제에 대해서는, 스페이서의 면내 살포밀도가 높을수록 효과가 있으나, 콘트라스트비 저하는 현저해져버린다고 하는 상반 되는 성질을 가지고 있다. 또, 스페이서 주변의 광누설은, 암표시로부터 중간조(調)인 때에 화면이 균일한 흑(黑)으로 보이지 않는 번쩍이는 감, 스페이서가 국소적으로 집중해서 배설되는 것에 기인되는 휘도얼룩 등의 발생원인으로도 된다.
종래, 전계를 기판면에 수직방향으로 인가해서 액정을 동작시키는 방식(이하, 세로전계방식이라 부름)인 세로전계방식정상폐쇄(normally closed)형 액정표시장치에 있어서, 스페이서표면에 액정분자를 수직배향시키는 기능을 도입해서 스페이서주변의 광누설을 저감하는 방법(일본국 특개평 4-177324호 등)이 제안되어있다. 이 방법은 세로전계방식정상폐쇄형 액정표시장치에 있어서는 유효하나, 본 발명이 대상으로 하는 가로전계방식의 정상 폐쇄형 액정표시장치에 있어서 발생하는 특유의 스페이서 광누설을 저감하는 방법에 대해서는 언급되어 있지 않다.
종래의 세로 전계 TN방식 정상개방형 액정표시장치에서는, 암표시가 고전압을 인가한 상태에서 얻게된다. 이 경우, 고전압에서는 액정분자의 대부분이 기판면에 수직인 일방향인 전게방향에 일치해 있으며, 그 액정분자의 배열과 편광판의 배치와의 상대적인 관계에 의해 흑레벨이 얻어지고 있다. 따라서, 흑레벨의 균일성은 원리상 저전압시의 초기 배향상태에는 그다지 의존하지 않는다.
또, 사람의 눈은, 휘도얼룩을 휘도의 상대적인 비율로서 인식하고, 또한 대수스케일에 가까운 반응을 하기 때문에, 흑레벨의 변동에는 민감하다. 이 관점으로도 고전압으로 강제적으로 일방향으로 액정분자를 배열시키는 종래의 TN방식정상개방형 액정표시장치에서는, 초기배향상태에 둔감해지고 유리하다.
한편, 가로전계방식정상폐쇄형 액정표시장치에서는, 저전압, 또는 전압제로에 있어서 흑레벨의 표시를 하기 때문에, 초기배향상태의 혼란에 대해서 매우 민감하다. 특히, 액정분자배향을 상하기판에서 서로 평행으로 하는 균질배열로 하고, 또한 한쪽의 편광판의 투과축을 그 액정분자 배향방향으로 평행, 다른쪽의 편광판을 직교로 하는 복굴절모드의 배치에서는, 액정층의 입사한 편광은 직선편광을 거의 혼란시키지 않고 전파한다. 이것은 흑레벨을 가라앉히는데 유효하며, 원리적으로 이상적인 흑표시가 가능해진다.
그런데, 원리적으로는 이상적인 흑표시가 가능해지나, 반대로, 약간의 초기 배향혼란이 그대로 광누설로 이어져버리게 되어, 암표시때의 가라앉음을 저해하고, 흑레벨을 악화시켜 버리는 것이다.
가로전계방식의 액정표시장치에 있어서의 복굴절모드의 투과율 T는, 일반적으로 다음의 (1)식으로 표시할 수 있다.
T=TO·Sin2{2θ(E)]·Sin2{π·deff·△n)/λ} … (1)
여기서, TO는 계수로서, 주로 액정패널에 사용되는 편광판의 투과율에 의해 결정되는 수치, θ(E)는 액정층의 실효적인 광축과 편광투광축이 이루는 각도, E는 전계강도, deff는 액정층의 실효적인 두께, △n은 액정의 굴절률의 이방성, λ는 광의 파장을 표시한다. 또, 여기서, 액정층의 실효적인 두께 deff와 액정의 굴절률의 이방성 △n의 적, 즉 deff·△n을 리타데이션이라 한다. 또한, 여기서의 액정층의 두께 deff는, 액정층전체의 두께는 아니고, 전압이 인가되었을 때, 실제로 배향 방향을 바꾸는 액정층의 두께만을 가리킨다. 왜냐하면, 액정층의 계면근처의 액정분자는, 계면에서의 앵커링의 영향에 의해, 전압이 인가되어도 그 배향 방향을 바꾸지 않기 때문이다. 따라서, 기판에 의해서 사이에 끼워유지된 액정층 전체의 두께를 dLC라 하면, 이 두께 dLC와 deff의 사이에는 항상 deff＜dLC의 관계가 있으며, 그차는 액정패널에 사용하는 재료와, 액정층과 접하는 계면, 예를 들면 배향막재료의 종류에 따라서 다르나, 대략 20∼40㎚정도라고 어림잡을 수 있다.
상기의 식(1)로부터 명백한 바와 같이, 전계강도에 의존하는 것은 Sin2{2θ(E)}의 항이며, 각도θ를 전계강도 E에 따라서 바꿈으로써 휘도를 조정할 수 있다. 정상폐쇄형으로 하려면 전압 무인가시에 θ=0°가 되도록 편광판을 설정하기 때문에, 초기배향방향의 혼란에 민감하게 되도록 작용하는 것이다.
이와 같이 초기배향방향의 혼란에 민감하게 작용하는 가로전계방식의 정상폐쇄형 액정표시장치에 있어서는, 암표시의 가라앉음을 저해하는 주된요인은, 스페이서주변의 광누설이다. 왜냐하면, 스페이서와 액정의 계면에 있어서, 소정의 방향으로 배향시키기 위한 배향제어막에 반해서, 스페이서표면에서 액정을 배향시켜 버리기 때문이다.
이 스페이서계면이 배향제어막 처럼 기능하여, 액정을 배향시켜버리는 것은, 가로전계방식에 한한 것은 아니다. 그러나, 상기한 바와 같이, 세로 전계방식정상개방형의 TN방식에서는, 초기 배향방향의 혼란에 의한 광누설은 그다지 영향은 없다. 또, 세로전계방식정상페쇄형인 STN방식에 있어서는, 종래, 스페이서비드표면에서 액정분자가 수직방향하게 되는 기능을 가지게 하는 방법을 취해왔다. 이것은 이하의 이유에 의한다.
액정분자가 스페이서비드표면에 대해서 평행배향하는 경우, 기판에 대해서 평행이되는지 수직이 되는지에 대해서는 등가(等價)이다. 세로전계방식정상폐쇄형 액정표시장치에 있어서는, 기판에 대해서 수직방향으로 전계가 인가되고, 액정분자가 전계방향으로 평행하게 되도록 동작해서 표시를 행하는 것 때문에, 극각(極角)방향으로의 배향혼란이 치명적인 광누설증대를 야기한다. 즉, 세로전계방식은, 구동시에 액정분자가 극각방향으로 동작개시하는 방식이기 때문에, 그 극각방향으로 동작개시한 상태는, 스페이서비드와 액정의 계면에서보면 평행배향이고, 안정상태로 되어 버린다. 따라서, 극각방향으로 동작개시하는 것을 방지하는 평행배향으로 제어하는 것은 불가능에 가깝다. 그래서, 종래는 수직배향기능을 스페이서비드에 가지게 함으로써 개선하는 방법이 취해져 왔다. 즉, 광누설이 현저한 극각 방향으로의 액정분자의 동작개시를 불안정상태로 하기 위해서이다.
그러나, 가로전계방식의 경우, 극각방향으로의 동작개시는 광누설에 영향을 주지 않으나, 방위각방향의 배향혼란은 치명적인 광누설증대를 야기해버린다. 수직배향성의 스페이서비드는, 방위각방향의 배향의 편차를 발생시키므로, 세로전계방식액정표시장치에서 사용한 수직배향성의 스페이서비드를 가로전계방식액정표시장치에 적용하였으면, 광누설증대를 초래한다. 이 때문에, 종래방법에서는 가로전계방식정상폐쇄형 액정표시장치에 있어서의 스페이서비드의 광누설을 저감할 수 없다.
즉, 동일한 복굴절모드를 채요하고 있는 STN방식에서는 발생하지 않는 과제이며, 가로 방향으로 전계를 발생시키는 가로전계방식을 채용하는 액정표시장치독자의 해결수단이 필요로 하게 되는 것이다.
또, 본 발명자는 스페이서비드의 광누설의 원인을 연구하여, 스페이서비드의 광누설이 문제가 되는 사상(事象)에는 이하의 종류가 있다는 것을 발견했다.
그 사상의 하나는 1개 1개의 스페이서비드의 광누설이 크기 때문에 암표시의 가라앉음을 저해하여, 흑레벨을 악화시키고 있다는 것, 또 하나는, 이들 스페이서비드의 광누설의 정도가 각각 다르다는 것, 및 이들 스페이서비드중 광누설이 큰 스페이서비드가 국소적으로 밀집하면 휘도얼룩불량을 유발하는 것에 있다.
따라서, 스페이서 비드의 광누설량자체를 저감하는 것이 과제인 것은 물론이지만, 그것을 면내에서 균일하게 존재시키는 것이 중요한 과제이다.
또, 가로전계방식의 액정표시장치에 있어서는, 배향제어막과 액정의 프리틸트각이 높아지면, 가로전계방식의 액정표시장치의 특징인 광시야각을 저해해버린다고 하는 문제가 있다. 특히 프리틸트각이 4°를 초과하면 급격히 시야각특성이 좁아지고, 특히 광시야각에는, 프리틸트각을 3°이하로 하는 것이 바람직한 것을 알고 있다(일본국, 오오에등, Liquid crystals, 22권, 4호, p391, 1997).
본 발명의 목적은, 이와 같은 가로전계방식정상폐쇄형에 있어서의 스페이서비드유래의 광누설을 해소한 콘트라스트비가 높은 액정표시장치를 제공하는 것에 있다.
도 1은 본 발명의 액정표시장치에 있어서의 스페이서주변의 배향의 모식도
도 2은 본 발명의 액정표시장치에 있어서의 스페이서주변의 배향의 모식도
도 3은 본 발명의 액정표시장치의 패널의 모식단면도
도 4는 전계방향에 대한 액정분자장축배향방향과 편광판편광투과축이 각각 이루는 각도를 표시한 도면
도 5는 가로전계방식의 액정표시장치에 있어서의 액정의 동작원리를 표시한 도면
도 6은 본 발명의 일실시예인 단위 화소부의 전극군, 절연막, 배향제어마그이 배치를 표시한 평면 및 단면을 표시한 모식도
도 7은 본 발명의 액정표시장치에 있어서의 회로시스템구성의 일예를 표시한 도면
도 8은 본 발명의 액정표시장치에 있어서 광학계시스템구성의 일예를 표시한 도면
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 액정표시장치의 패널의 모식단면도
도 10은 본 발명의 액정표시장치의 분해구성사시도
도 11은 본 발명의 액정표시장치에 있어서의 특성을 설명하는 도면
도 12는 본 발명을 실시하는 하나의 형태에 있어서의 액정표시장치의 모식단면도
도 13은 본 발명을 실시하는 하나의 형태에 있어서의 액정표시장치의 배향방향 및 편광방법의 설정도
도 14는 본 발명을 가진 하나의 형태에 있어서의 액정표시장치의 스위칭원리도
도 15는 본 발명을 가진 일실시예의 액정표시장치의 측단면도
도 16은 본 발명을 가진 하나의 형태에 있어서의 액정표시장치의 회로시스템구성을 표시한 도면
도 17은 본 발명을 가진 하나의 형태에 있어서의 액정표시장치의 광학계 시스템구성을 표시한 도면
도 18은 본 발명을 실시하는 하나의 형태에 있어서의 액정표시장치의 스페이서비드주변의 모식정면도
도 19은 본 발명을 실시하는 하나의 형태에 있어서의 액정표시장치의 전극군(전극구조)주변의 막구조를 표시한 도면
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1,1': 기판2: 공통전극
3: 화소전극4,4': 절연막(층)
5: 컬러필터6: 액정분자
7: 유기고분자막8,8': 배향제어막
9,9': 평광판10: 영상신호전극(신호배선)
11: 초기배향방향(장축방향)12,12': 평광투과축
13: 전계방향14: 주사전극
15: 박막트랜지스터16: 비정질실리콘
17: 수직주사신호회로18: 영상신호회로
19: 공통전극구동용 회로20: 제어기
21: 광원22: 라이트커버
23: 도광체24: 확산판
25: 프리즘시트26: 백라이트유닛
30: 액정층31: 표시영역
40: 스페이서비드42: 배향제어층
48: 영역
본 발명의 구체적인 실시태양으로서는, 정상폐쇄형 액정표시장치, 특히 가로전계방식을 채용하고, 배향제어막과 액정과의 프리틸트각이 4°이하로 설정된 액티브매트릭스형 액정표시장치로서, 스페이서를 중심으로한 광누설이 4분할된 형상이 되도록 제어하는 구성으로 하고 있다.
연구를 행한 결과, 스페이서와 액정과의 접촉각을 60°이하로 함으로써, 스페이서표면위의 액정분자가 대략 평행배향으로 되고, 4분할된 형상의 스페이서를 우선적으로 발현할 수 있는 것을 알았다.
도 1은 액정표시장치의 어느 한층의 단면도를 표시한 도면이다. 도 1의 영역(48)은, 스페이서비드표면의 평행배향방향과, 배향제어막의 배향방향이 거의 90°가 되기 때문에, 액정분자에 대해서 가장 스트레스가 걸리는 영역이다. 그래서, 영역(48)을 보다 안정되게 발현하기 위해서는, 배향제어막의 배향제어방향과 그 직교방향에 대한 저즘성, 즉 접촉각에 이방성을 부여여, 배향제어방향에 대한 접촉각을 작게하는 것이 바람직하다.
특히, 프리틸트각을 매우 낮게 하고, 넓은 시야각을 유지시킨 액정표시장치의 경우에 있어서도, 액정과 스페이서의 접촉각을, 배향제어막의 배향제어방향과 액정의 접촉각보다 크고, 배향제어방향과 직교방향에 대한 접촉각보다 작게 함으로써, 4분할 형을 매우 안정시킬 수 있다.
또, 액정과 스페이서비드의 접촉각이 90°이하인때, 스페이서비드의 표면을 조면화(祖面化)함으로써 접촉각을 작게하는 일이 가능하다.
스페이서비드표면의 조면화는, 표면층을 도입했을 때에 발생하는 극히 미소한 조면으로도 효과를 기대할 수 있다.
스페이서와 액정의 접촉각을 60°이하로 하려면, 구체적으로는, 스페이서의 표면에 액정과의 습윤제가 되게 하는 작용기를 도입하면 된다. 이들 작용기를 도입하는 방법으로서는, 실란커플링제, 스페이서비드본체의 비닐기나 수산기를 이용해서, 아크릴기를 가진 표면수식제에 의해 화학수식하는 등이 있다. 예를 들면 다가수산기를 가진 긴사슬알킬기, 말단에 아미노기를 가진 알킬기 등을, 실란커플링제 등을 개재해서 스페이서비드 표면에 도입하는, 혹은 아크릴기나 비닐기를 다른쪽의 말단에 가진 다가수산기를 가진 긴사슬알킬기, 말단에 아미노기를 가진 알칼기 등을 화학수식에 의해서 도입하는 등이다. 실란커플링제를 사용하는 경우에는, 스페이서비드는 실리카등, 무기재료로도 가능하다.
또, 액정에, 스페이서 표면과의 저즘성을 좋게 하는 작용기를 도입해도 좋다. 액정에 대해서는, 그 표면장력을 저하시키게 되는 작용기를 도입하면 효과를 기대할 수 있다. 예를 들면, 불소기는, 그 임계표면장력을 현저하게 감소시킨다. 고체표면장력을 직접구하는 방법은 아직 확립되어 있지느 않으나, 스페이서가 고분자화합물로 구성되는 경우, 대략 30mN/m이상이므로, 액정의 표면장력을 25mN/m이하로 하면, 접촉각저하에 유효하다.
배향제어막과 액정의 접촉각의 이방성은, 러빙강도를 올린다. 배향제어방향으로 강직한 분자구조로 한다. 액정과의 분자간인력을 강하게 하는 분자구조로 한다. 등을 들 수 있다.
또, 이와 같은 스페이서비드유래의 광누설을 해소하기 위한 다른 실시태양으로서는, 적어도 한쪽이 투명한 1쌍의 기판과, 1쌍의 기판사이에 배치된 액정층과, 1쌍의 기판의 한쪽의 기판위에 형성된 기판면에 거의 평행의 전계를 액정층에 인가하기 위한 전극군, 및 이들 전극에 접속된 복수의 액티브소자와, 1쌍의 기판과 액정층과의 사이에 형성된 배향제어막을 가진 액정표시장치로서, 1쌍의 기판의 사이에는 스페이서를 가지고, 이 스페이서와 액정층과의 사이에는 편광조사에 의해 액정배향능을 부여 가능한 재료를 편광조사해서 형성된 막을 가진 구조가 있다.
이와 같이, 스페이서비드의 표면에 편광조사함으로써 배향제어기능을 부여하면, 상기한 바와 같은 배향의 분할이 발생하지 않기 때문에, 많은 스페이서비드자체에 기인하는 광누설이 해소된다. 또, 편광조사에 의해 스페이서비드표면에 액정배향능을 부여하기 때문에, 액정분자가 수평배향하거나, 수직배향하거나가 아니고, 배향막과 동일한 배향방향으로의 제어가, 스페이서비드의 형상에 의하지 않고 가능하게 되는 것이다.
또, 이 배향제어막을 편광조사에 의해 액정배향능을 부여가능한 재료를 편광조사해서 형성된 막으로 하면, 러빙처리를 행할 필요가 없어지는 동시에, 배향제어막과 동일정도의 배향규제력을 가진 배향제어기능을 부여할 수 있다.
또, 스페이서와 액정층과의 사이에 편광조사해서 형성된 막은 배향제어막의 일부를 구성하도록 형성하면, 배향제어막에도 동일한 배향규제력을 부여할 수 있는 동시에, 스페이서비드표면을 위한 편광조사를 생략할 수 있다.
또, 상기의 배향제어막과 1쌍의 기판과의 사이에 투명한 유기고분자층을 형성하고, 스페이서를 이 투명한 유기고분자층과 배향제어막과의 사이에 배설하면, 배향제어막과 기판과의 접착을 보다 강하게 할 수 있는 동시에, 기판표면을 평탄화 할 수 있으므로 화질을 향상할 수 있다.
또, 다른 실시태양에 의하면, 적어도 한쪽이 투명한 1쌍의 기판과, 1쌍의 기판사이에 배치된 액정층과, 1쌍의 기판의 한쪽의 기판위에 형성된 기판면에 거의 평행의 전계를 액정층에 인가하기 위한 전극군, 및 이들 전극에 접속된 복수의 액티브소자와, 1쌍의 기판과 액정층과의 사이에 형성된 배향제어막을 가지고, 상기 1쌍의 기판의 사이에는 스페이서를 가지고, 이 스페이서와 액정층과의 사이에 편광조자에 의해 액정배향능을 부여가능한 재료를 화학적으로 처리한 막을 가진다.
이들 편광조사에 의해 액정배향능을 부여가능한 재료는 광이성화반응성을 가진 재료로 한다.
또, 편광조사에 의해 액정배향능을 부여 가능한 재료의 편광조사에 의한 광이성화 반응에 기여하는 구조부는 상기 배향제어막의 편광조사에 의한 광이성화반응에 기여하는 구조부는 상기 배향제어막의 편광조사에 의한 광이성화반응에 기여하는 구조부와 동등하게 하면, 동일한 광에 의해 동시에 배향처리 할 수 있다.
스페이서와 액정층과의 사이에 형성된 상기 편광조사에 의해 액정배향능을 부여가능한 재료의 광이성화반응을 발생하는 파장영역과 상기 배향제어막의 편광조사에 의한 광이성화반응을 발생하는 파장영역에 거의 일치시키는 것도, 마찬가지로 동일한 광에 의해 동시에 동일방향의 배향처리할 수 있게 된다.
반대로, 배향제어막을 스페이서비드와 액정층과의 사이의 편광조사에 의해 액정배향능을 부여 가능한 재료가 광이성화반응을 발생하는 파장영역의 광에 의해 광이성화반응을 일으키지 않게 하는 재료에 의해 구성되어 있으면, 스페이서비드표면의 배향처리를 자유롭게 행할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에서는 편광조사에 의해 스페이서비드표면에 액정배향능을 부여하기 때문에, 액정분자가 수평배향하거나, 수직배향하거나가 아니고, 배향막과 동일한 배향 방향으로의 제어가, 스페이서비드의 형상에 의하지 않고 가능하게 되는 것이다.
또, 본 발명에 의하면, 스페이서비드표면근처의 액정층의 초기 배향혼란에 의한 광누설을 저감할 수 있고, 높은 콘트라스트의 액정표시장치를 제공하는 일이 가능하게 된다.
상기한 본 발명의 기타목적, 특징 등은 이하의 상세한 설명과 이에 관련된 첨부도면들로부터 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에서는, 먼저 첫째로 가로 전계방식액정표시장치에 있어서, 스페이서비드를 중심으로 한 광누설을 4개로 분할된 형상으로 함으로써, 그 광누설량을 저감할 수 있다.
이하, 실시예의 태양에 대해서 설명한다.
(실시예 1)
도 3에 본 실시에인 액정표시장치의 패널의 모식단면도를 표시한다. 투명한 1쌍의 기판(1),(1')의 사이에 복수의 화합물을 조성화한 액정층(30)이 끼워져 유지되어있다. 도 3에서는 막대형상의 액정분자(6)에 의해 모식적으로 도시하였다. 1쌍의 기판(1),(1')의 양바깥쪽에는 편광판(9),(9')이 배치되어 있다. 한쪽의 기판(1)의 셀안쪽의 면위에는 스트라이프형상의 전극(2),(3)이 형성되고, 또 그위에 배향제어막(8)이 형성되어 있다. 전극(2)은 화상신호에 의하지 않는 정해진 파형의 전압을 인가하는 공통전극이고, 전극(3)은 화상신호에 따라서 파형이 변하는 화소전극이다. 또, 화소전극(3)과 동일한 높이로 영상신호전극(10)이 배치되어 있다. 절연층(4)은 2층있으나, 모두 질화실리콘막으로 이루어진다. 대향하는 다른쪽의 기판에는 컬러표시를 행하기 위한 컬러필터(5)가 형성되어 있다.
배향제어막(8)의 전구체인 폴리아미드산의 농도 3%의 용액을 도포하고, 200℃, 30분의 소성, 이미드화를 행한다. 구체적으로는 산무수물로서, 1,2,3,4-시클로펜텐테트라카르복시산 2무수물, 1,2,4,5-시클로헥산테트라카르복시산2무수물, 3,3',4,4'-비스시클로헥산테트라카르복시산2무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복시산2무수물 등, 디아민으로서, 4,4'-디아미노페닐술피드, 3,3'-디아미노디페닐술피드, 1,4-디아미노시클로헥산, 3,3'-디아미노디페닐술폰 등을 사용해서 폴리아미드산을 작성하고, 그 용액을 기판에 도포하고, 건조·소성시켜서 배향제어막(8)을 형성하여, 액정을 배향시키기 위한 러빙처리를 한다. 얻게된 배향상태에 있어서의 액정분자장축방향, 즉 초기배향방향(11)은 도 4에서 정의한 각도 ΦLC가 75°로 했다. 또한, 산무수물, 디아민화합물은 단체로 사용할 필요는 없고, 2종류이상 혼합해서 사용해도 된다.
다음에, 입자직경 4㎛의 고분자스페이서비드(40)를 건식살포방법에 의해 기판위에 분산시켰다. 건식살포방법이란, 압축기체공급파이프로부터 불활성기체등을 토출시킴으로써 노즐부에서 부압을 발생시켜서 액정표시장치용 스페이서비드의 공급파이프로부터 액정표시장치용 스페이서비드를 흡인하여 살포하는 방법이며, 스페이서비드의 분산매로서 용매를 사용하지 않는 방법이다. 스페이서비드는, 디비닐벤젠을 구성원료로 해서, 그 표면에는 실란커플링제를 개재해서 탄소수 5의 알킬기와 수산기가 도입되어 있으며, 액정과의 상호작용이 평행배향이 되도록 배향제어층(42)을 부여하고 있다. 그후, 상하기판을 맞포개어, 주변부의 시일제에 의해 공(空)셀 상태로 조립했다. 이 액정표시장치의 모식단면도를 도 9에 표시한다. 참조번호는 도 3과 마찬가지이다.
액정조성물로서는 유전율이방성이 포지티브의 네마틱액정이다. 유전율이방성 △ε의 값은 10.2. 굴절률이방성 △n은 0.073이다. 도 5는 이와 같이 해서 얻게된 액정패널내에서의 액정분자의 스위칭원리를 표시한 것이다. 본 실시예에서는, 액정분자(6)는 전계무인가시에는 스트라이프형상의 전극의 긴쪽방향으로 수직인 방향에 대해서 ΦLC=75°가 되게 하고 있으나, 액정의 유전율이방성이 포지티브인 경우는, 45°≤｜ΦLC｜＜90°가 되게 하면 된다. 도 5에 있어서의 액정조성물로서는, 유전율이방성이 네거티브의 것이어도 상관없다. 그 경우에는 초기배향상태를 스트라이프형상전극의 수직방향으로부터 0°≤｜ΦLC｜＜45°로 배향시키면 좋다. 도 5에서는 배향방향(11)을 화살표시로 표시한다. 다음에, 도 5(b),(d)에 표시한 바와 같이, 전극(2), (3)의 사이에 전계(13)를 인가하면, 전계(13)의 방향으로 분자장축이 평행으로 되도록 액정분자(6)가 그 방향을 바꾼다. 이 때, 식(1)의 θ가 전계강도 E에 따라서 변화하고, 투과율이 변화한다.
본 실시예에서는, 복굴절모드의 표시방식을 채용했기 때문에, 직교한 편광판의 사이에 액정을 끼우고 있다. 또, 저전압으로 암표시가 되는 정상폐쇄특성으로 하기 위해, 도 4에서 정의한 øP=øLC=75°, 즉, 한쪽의 편광판의 편광투과축(12)을 초기 배향방향과 평행으로 하고, 다른 쪽의 편광판의 편광투과축(12')을 직교시켰다. 관측되는 투과광강도는, 식(1)에 의해 정해진다.
도 6에 본 실시예에 있어서의 단위 화소부의 전극군, 공통전극(2), 화소전극(3), 영상신호전극(10), 주사전극(14), 비정질실리콘(16), 박막트랜지스터(15), 절연막(4), 배향제어막(8)의 배치를 표시한다. 도 6(a)는 패널면에 수직의 방향에서 본 정면도이고, 도 6(b),(c)는 측단면을 표시한 도면이다. 도 7은 본 실시예의 액정표시장치에 있어서의 회로시스템구성을 표시한다. 수직주사신호회로(17), 영상신호회로(18), 공통전극구동용회로(19), 전원회로 및 제어기(20)에 의해 구성되나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이 해서 형성한 액정표시장치에 있어서의 광학계시스템의 구성의 일예를 도 8에 표시한다. 액정패널(27)의 배면에, 광원(21), 라이트커버(22), 도광체(23), 확산판(24)으로 이루어진 백라이트유닛(26)이 배설되어있다. 여기서는 정면휘도를 증대시키기 위한 프리즘시트(25)가 도시되어 있으나, 없어도 문제없다. 이와 같이 형성한 액정표시장치의 분해구성사시도의 일예를 도 10에 표시한다.
본 실시예에 있어서의 액정재료의 표면장력은 28mN/m이고, 스페이서비드와의 접촉각은 48.6°이다. 배향막의 배향방향에 대한 접촉각은 10°이므로, 거의 전체면에 걸쳐서, 스페이서비드기인의 광누설은 도 1에 표시한 4분할형을 얻을 수 있다. 스페이서비드 1개의 광누설량이 8.2×10-5(%·㎟/개)이다.
광누설량의 측정법을 설명한다. 먼저, 액정패널에 있어서, 스페이서비드를 포함하지 않는 어떤 영역에 대해서 암표시의 휘도를 측정한다. 다음에, 조금전 측정한 영역과 동일한 면적이고 스페이서비드가 포함되는 영역에 대한 휘도를 측정한다. 그리고, 양자의 휘도의 차를 측정한 스페이서드의 밀도로 나누고, 이 값을 스페이서비드1개당의 광누설량으로 한다. 이와 같이 해서 측정하면, 광누설량을 정량적으로 측정할 수 있다.
또한, 여기서 사용한 투과율의 정의는, 표시화송영역의 투과율로 하고 있다. 즉, 실제의 액정표시장치의 투과율(휘도)은, 컬러필터나 표시영역의 개구율, 기타 화소의 에지부 등 스페이서비드 이외의 요인에 의한 광누설의 영향을 받은 결과이다. 그 때문에, 이들 영향을 제거하고, 스페이서의 영향만을 정량적으로 평가할 수 있는 상태에서의 투과율에 의해 표시하고 있다.
도 11에, 본 실시예의 스페이서의 광누설과, 후술하는 비교예의 스페이서가 주는 콘트라스트비저하의 영향에 대해서, 스페이서분산밀도와의 관계를 표시한다. 콘트라스트비저하를 현저하게 억제하고 있다는 것을 알 수 있다. 스페이서분산밀도의 최대치로서, 500개/㎟로 했다. 액정층의 두께를 일정하게 유지하기 위하여 필요한 분산밀도는, 액정표시장치제조 프로세스의 마진에 의존하나, 실용상, 500개/㎟이상의 밀도는 화질에 주는 영향 때문에 바람직하지 않기 때문이다.
도 11로부터, 스페이서의 광누설에 대한 허용치를 어림잡을 수 있다. 즉, 광누설이 1.0×10-4(%·㎟/개)를 초과하면, 스페이서의 영향만으로 콘트라스트비를 반감시켜 버린다. 상기한 바와 같이, 콘트라스트비를 저하시키는 요인은 스페이서이외에도 있기 때문에, 스페이서의 광누설의 영향만으로, 이 이상의 콘트라스트비저하는 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 목적인 양호한 화질을 가진 가로 전계방식액정표시장치를 실현하려면, 스페이서의 광누설을 1.0×10-4(%·㎟/개)이하로 할 필요가 있다.
이상의 구성을, 대각이 13.3인치, 화소수가 1,024×RGB×768, 스페이서비드분산밀도가 약 120(개/㎟)인 가로전계방식 TFT액정표시장치에 적용하면, 매우 양호한 레벨의 흑표시를 표시한다. 콘트라스트비 300으로 되어 높은 콘트라스트의 액정표시장치를 얻을 수 있다.
콘트라스트비는, 명(明)표시의 투과율(휘도), 혹은 휘도와 암표시의 투과율(휘도)을 측정하고, 전자(前者)의 상대를 후자의 값으로 나눔으로써 구한다. 투과율은, 광원의 밝기를 100으로 했을 때의 투과율을 포토멀(photomultiplier) 등에 의해 측정할 수 있고, 휘도는 휘도계에 의해 액정표시장치의 밝기를 측정할 수 있다. 어느 쪽을 사용해도, 콘트라스트비를 구할 수 있다.
(실시예 2)
디비닐벤젠-스티렌공중합체수지로 이루어진 입체직경이 4.0㎛인 고분자스페이서비드 10g을 2%염산수 70g이소프로필알콜 30g의 액에 침지하고, 교반하에 7-히드록시옥틸카르복시알테히드 3g을 이소프로필알콜 10g에 용해한 액을 적하(滴下)한다. 50℃ 2시간반응시켜 여과한 후, 70g의 순수와 30g의 이소프로필알콜 30g의 액에 처리한 스페이서비드를 침지해서 여과한다. 이 작업을 10회 반복한 후, 70g의 톨루엔에 침지하고, 여과하는 작업을 5회 반복해서 건조한다.
배향막의 모노머성분으로서는, 디아민성분으로서 4-옥타데실옥시-1,3-디아미노시클로헥산, P-페닐렌디아민을 1대 4의 몰비로 혼합한 것을 사용하고, 1,2,3,4-부탄테트라카르복시산 2무수물, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 2무수물을 동등몰비로 혼합한 것을 산무수물로서 폴리아미드산을 작성하고, 그 용액을 기판에 도포하여, 건조·소성시켜서 배향제어막(8)을 형성하고, 액정을 배향시키기 위한 러빙처리를 한다. 또한, 이들 산무수물, 디아민화합물은 단체로 사용할 필요는 없으며, 2종류이상 혼합해서 사용해도 된다.
실시예 1과 마찬가지로 해서, 대각이 13.3인치, 화소수가 1,024×RGB×768, 평균스페이서비드 분산밀도가 약 100(개/㎟)인 가로전계방식 TFT액정표시장치에 적용하면, 거의 전체면에 걸쳐서, 도 1에 표시한 4분할형, 광누설량이 7.8×10-5(%·㎟/개)인 스페이서비드를 얻을 수 있다. 본 실시예에 있어서의 액정과 스페이서비드와의 접촉각은 38.2°, 배향막의 배향방향과의 접촉각은 8°이다. 이에 의해, 매우 양호한 레벨의 흑표시를 표시하고, 콘트라스트비 320으로 되는 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(비교예 1)
배향제어막(8)으로서 일본국 히타치카세이회사제 PIQ-1800의 폴리아미드산용액을 농도 4°로 도포하고, 200℃, 30분의 소성, 이미드화를 행한 후 러빙처리 한다.
그후, 입자직경 4㎛이고, 액정의 수평배향을 촉진시키는 작용이 강한 실리카스페이서비드를 건식살포방법에 의해 기판위에 분산시킨다.
실시예 1과 마찬가지로 액정표시장치를 구성하면, 도 2에 표시한 2분할형, 광누설기여율이 28×10-5(%·㎟/개)인 스페이서비드가 약 60%의 존재비율로 발현한다. 본 비교예에 있어서의 액정과 스페이서비드와의 접촉각은 7.8°, 배향막의 배향방향과의 접촉각은 8.9°, 콘트라스트는 200으로 된다.
(비교예 2)
배향제어막(8)으로서 일본국 히타치카세이회사제 PIQ-1800의 폴리아미드산용액을 농도 4°로 도포하고, 200℃, 30분의 소성, 이미드화를 행한 후 러빙처리 한다.
입자직경 4㎛이고, 액정의 수직배향을 촉진시키기 위하여, 표면이 탄소수 18의 긴사슬알킬기로 피복되도록 수식인 고분자스페이서비드를 건식살포방법에 의해 기파판위에 분산시켰다. 그후, 상하기판을 맞포개고, 주변부의 실일제에 의해 공셀상태로 조립하여, 실시예 1과 마찬가지로 액정표시장치를 구성한다.
이 경우, 스페이서를 중심으로 한 광누설은 4분할형이 약 70%와 2분할형이 약 30%의 비율로 출현한다. 본 비교예에 의한 4분할형의 광누설량은 42×10-5(%·㎟/개), 2분할형의 광누설량은 94×10-5(%·㎟/개)이다. 본 비교예에 있어서의 액정과 스페이서비드의 접촉각은 83°이고, 거의 수직배향성을 표시한다. 수직배향성의 스페이서비드의 경우, (도 1, 도 2에 표시한)4분할형, 2분할형 다같이, 배향제어막의 배향방향에 대해서 방위각 방향으로 배향이 혼라되고, 광누설량이 현저하게 증대한다. 이 때문에, 흑레벨의 부상(浮上)이 현저하고, 콘트라스트비는 150으로 된다.
(실시예 3)
입자직경이 38㎛인 고분자스페이서비드 10g을, 3-아미노프로필디에톡시메틸실란, 7-히드록시옥틸카르보닐클로라이드, 트리에틸아민이 동등몰존재하는 TFT용액 100g속에 침지하고, 50℃ 2시간 교반한 후, 여과, THF로 세정하여, 건조한다.
배향막의 모노머성분으로서는, 디아민성분으로서 P-페닐렌디아민, 산무수물성분으로서 피로멜리트산 2무수물을 사용해서 폴리아미드산을 작성하고, 그 용액을 기판에 도포하여, 건조·소성시켜서 배향제어막(8)을 형성하여, 액정을 배향시키기 위한 러빙처리를 한다. 이때, 프리틸트각이 3.3°가 되도록 러빙밀도를 조정한다.
실시예 1과 마찬가지로해서, 대각이 13.3인치, 화소수가 1,024×RGB×768, 평균 스페이서비드분산밀도가 약 120(개/㎟)인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성한다. 본 실시예에 있어서의 액정과 스페이서비드의 접촉각은 41°, 배향막의 배향방향과의 접촉각은 6.7°이다. 이와 같이 구성한 액정표시장치는, 거의 전체면에 걸쳐서, 도 1에 표시한 4분할형, 광누설기여율이 7.8×10-5(%·㎟/개)인 스페이서비드가 발현하여, 매우 양호한 암레벨을 표시하고, 콘트라스트 295를 가진 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 4)
입자직경이 3.8㎛인 고분자스페이서비드 10g을, 3-아미노프로필디에톡시메틸실란, 트리플루오르메톡시옥틸카르보닐클로라이드, 트리에틸아민의 동등몰존재하는 THF용액 100g속에 침지하고, 50℃ 2시간 교반한 후, 여과, THF로 세정하여, 건조한다.
배향막의 모노머성분으로서는, 디아민성분으로서 4,4-디아미노디페닐메탄, 산무수물성분으로서 1,2,3,4-시클로펜탄 테트로카르복시산 2무수물을 사용해서 폴리아미드산을 작성하고, 그 용액을 기판에 도포하여, 건조·소성시켜서 배향제어막(8)을 형성하고, 액정을 배향시키기 위한 러빙처리를 한다.
실시예 1과 마찬가지로 해서, 대각이 13.3인치, 화소수가 1,024×RGB×768, 평균스페이서비드 분산밀도가 약 90(개/㎟)인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성한다. 본 실시예에 있어서의 액정과 스페이서비드의 접촉각은 28.9°, 배향막의 배향방향과의 접촉각은 9.8°이다. 이와 같이 구성한 액정표시장치는, 거의 전체면에 걸쳐서, 도 1에 표시한 4분할형, 광누설기여율이 7×10-5(%·㎟/개)인 스페이서비드가 발현한다. 이에 의해, 매우 양호한 암레벨을 표시하고, 콘트라스트비 310을 가진 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 5)
디에톡시-3-글리시독시프로필메틸실란, 디히드록시옥틸아민을 동등몰혼합, 교반하여, 증발(evaporation)시켜서 뽑아낸 화합물을 에탄올에 용해한다. 입자직경이 4.0㎛인 고분자스페이서비드를 용액속에 침지하고, 50℃2시간교반한 후, 여과, 에탄올에 의해 세정, 건조한다.
배향막의 모노머 성분으로서는, 디아민성분으로서 4-옥타데실옥시-1,3-디아미노시클로헥산, P-페닐렌디아민을 1:4의 몰비로 혼합한 것을 사용하고, 1,2,3,4-부탄테트라카르복시산 2무수물, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복시산 2무수물을 동등몰비로 혼합한 것을 산무수물로서 폴리아미드산을 작성하여, 그 용액을 기판에 도포하고, 건조·소성시켜서 배향제어막(8)을 형성하여, 액정을 배향시키기 위한 러빙처리를 한다. 이때, 프리틸트각이 2.8°가 되는 러빙밀도로 한다.
또한, 이들 산무수물, 디아민화합물은 단체로 사용할 필요는 없으며, 2종류이상 혼합해서 사용해도 된다.
실시예 1과 마찬가지로 해서, 대각이 13.3인치, 화소수가 1,024×RGB×768, 평균스페이서비드 분산밀도가 약 100(개/㎟)인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성한다. 본 실시예에 있어서의 액정과 스페이서비드의 접촉각은 18°, 배향막의 배향방향과의 접촉각은 9.3°이다. 이와 같이 구성한 액정표시장치는, 거의 전체면에 걸쳐서, 도 1에 표시한 4분할형, 광누설기여율이 8.0×10-5(%·㎟/개)인 스페이서비드가 발현한다. 이에 의해, 매우 양호한 암레벨을 표시하고, 콘트라스트비 310을 가진 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 6)
입자직경이 3.8㎛인 고분자스페이서비드 10g을, 3-아미노프로필디에톡시메틸실란, 4-히드록시펜틸벤조일클로라이드, 트리에틸아민이 동등몰존재하는 THF용액 100g속에 침지하고, 50℃ 2시간 교반한 후, 여과, THF로 세정하여, 건조한다.
배향막의 모노머성분으로서는, 디아민성분으로서 4-옥타데실옥시-1,3-디아미노시클로헥산, P-페닐렌디아민을 1:4의 몰비로 혼합한 것을 사용하고, 1,2,3,4-부탄테트라카르복시산 2무수물, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복시산 2무수물을 동등몰비로 혼합한 것을 산무수물로서 폴리아미드산을 작성하여, 그용액을 기판에 도포하고, 건조·소성시켜서 배향제어막(8)을 형성하여, 액정을 배향시키기 위한 러빙처리를 한다.
또한, 이들 산무수물, 디아민화합물은 단체로 사용할 필요는 없으며, 2종류이상 혼합해서 사용해도 된다.
실시예 1과 마찬가지로해서, 대각이 13.3인치, 화소수가 1,024×RGB×768, 평균스페이서비드분산밀도가 80개/㎟인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성한다. 본 실시예에 있어서의 액정과 스페이서비드의 접촉각은 32°, 배향막의 배향방향과의 접촉각은 10°이다. 이와 같이 구성한 액정표시장치는, 거의 전체면에 걸쳐서, 도 1에 표시한 4분할형, 광누설기여율이 7.1×10-5(%·㎟/개)인 스페이서비드가 발현한다. 이에 의해, 매우 양호한 흑레벨을 표시하고, 콘트라스트 290을 가진 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 7)
디에톡시-3-글리시독시프로필메틸실란, 디히드록시펜틸아민을 동등몰혼합, 교반하여, 증발(evaporation)시켜서 뽑아낸 화합물을 에탄올에 용해한다. 입자직경이 4.0㎛인 고분자스페이서비드를 용액속에 침지하고, 50℃ 2시간교반한 후, 여과, 에탄올에 의해 세정, 건조한다.
배향막의 모노머 성분으로서는, 디아민성분으로서 4-옥타데실옥시-1,3-디아미노시클로헥산, P-페닐렌디아민을 1:4의 몰비로 혼합한 것을 사용하고, 1,2,3,4-부탄테트라카르복시산 2무수물, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복시산 2무수물을 동등몰비로 혼합한 것을 산무수물로서 폴리아미드산을 작성하여, 그 용액을 기판에 도포하고, 건조·소성시켜서 배향제어막(8)을 형성하여, 액정을 배향시키기 위한 러빙처리를 한다. 이때, 프리틸트각이 1°가 되는 러빙밀도로 한다. 또한, 이들 산무수물, 디아민화합물은 단체로 사용할 필요는 없으며, 2종류이상혼합해서 사용해도 된다.
실시예 1과 마찬가지로해서, 대각이 13.3인치, 화소수가 1.024×RGB×768, 평균스페이서비드분산밀도가 100개/㎟인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성한다. 본 실시예에 있어서의 액정표시장치를 구성한다. 본 실시예에 있어서의 액정과 스페이서비드의 접촉각은 8°, 배향막의 배향방향과의 접촉각은 6°, 배향방향과 직교방향의 접촉각은 9.8°이다. 이와 같이 구성한 액정표시장치는, 거의 전체면에 걸쳐서, 도 1에 표시한 4분할형, 광누설기여율이 7.9×10-5(%·㎟/개)인 스페이서비드가 발현한다. 이에 의해, 매우 양호한 혹레벨을 표시하고, 콘트라스트비 310을 가진 액정표시장치를 얻을 수 있다.
본 실시예에 있어서는, 프리틸트각이 대단히 작기 때문에, 가로전계방식액정표시장치중에서도 특히 광시야각 특성을 가진다. 이와 같이 프리틸트각이 낮은 경우, 도 1에 표시한 영역(48)의 액정분자는, 스페이서에 대해서 상당히 엄밀하게 수직배향이 되지 않으면 안된다. 방위각 방향으로 수평배향이 되면 4분할형이 되지 않으며, 또, 극각(極角)방향으로의 수평배향을 취할 수 없기 때문이다. 이때, 배향제어막의 배향제어방향에 대한 접촉각이 액정과 스페이서의 접촉각 보다 작으면, 배향제어방향에 대해서 젖기 쉬운 특성을 부여할 수 있고, 또한, 배향제어방향과 직교방향에 대한 접촉각이 액정과 스페이서의 접촉각보다 크면, 이 방향에 대해서는 젖기 어렵다. 즉, 액정분자는, 배향제어방향으로 제어되기 쉬워진다. 이 효과에 의해, 프리틸트각이 낮고, 스페이서와 액정의 접촉각이 작은 경우에 있어서도, 4분할형을 우선적으로 발현시키는 것을 가능하게 할 수 있는 것이다. 특히 스페이서와 액정의 접촉각이 10°를 하회하면, 수평배향성이 매우 강하게 되므로, 본 실시예의 효과를 사용하는 것이 바람직하다.
(실시예 8)
입자직경이 4.0㎛인 고분자스페이서비드 10g을, 3-아미노프로필디에톡시메틸실란, 7-히드록시옥틸카르보닐클로라이드, 트리에틸아민이 동등몰존재하는 THF용액 100g속에 침지하고, 50℃ 2시간 교반한 후, 여과, THF로 세정하여, 건조한다. 다음에, 4㎛직경의 유리파이버를 20%의 비율로 혼동하고, 2-프로판올과 물 1:1용매속에서 초음파세정기에 의해 10분분산시키고, 원심분리기에 의해 스페이서를 뽑아낸다. 이 처리에 의해, 스페이서 표면에는 미소한 움패임이 발생한다.
배향막의 모노머성분으로서는, 디아민성분으로서 p-페닐렌디아민, 산무수물성분으로서 피로멜리트산 2무수물을 사용해서 폴리아미드산을 작성하고, 그 용액을 기판에 도포하여, 건조·소성시켜서 배향제어막(8)을 형성하여, 액정을 배향시키기 위한 러빙처리를 한다. 이 때, 프리틸트각이 3.3°가 되도록 러빙밀도를 조정한다.
실시예 3과 마찬가지로 해서, 대각이 13.3인치, 화소수가 1.024×RGB×768, 평균스페이서비드분산밀도가 120개/㎟인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성한다. 본 실시예에 있어서의 액정표시장치를 구성한다. 본 실시예에 있어서의 액정과 스페이서비드의 접촉각은 20°가 되어 저하한다. 배향막의 배향방향과의 접촉각은 6.7°이다. 이와 같이 구성한 액정표시장치는 거의 전체면에 걸쳐서, 도 1에 표시한 4분할형, 광누설기여율이 7.3×10-5(%·㎟/개)인 스페이서비드가 발현한다. 이에 의해, 매우 양호한 혹레벨을 표시하고, 콘트라스트비 305을 가진 액정표시장치를 얻을 수 있다.
액정과 스페이서의 접촉각이 90°이하면, 액정은 스페이서비드의 표면의 움패임을 채울수 있기 때문에, 어떤 부분이 스페이서비드표면의 고체, 어떤 부분이 액정인 평활한 표면을 만든다. 액정과 액정의 사이에서는 접촉각이 0°이기 때문에, 외관의 접촉각이 감소해간다. 본 실시예에 있어서, 41°를 20°로 저하시키는 효과는 이 때문에 얻어 지고 있다. 따라서, 액정과 스페이서의 접촉각이 70°이상 90°이하일때, 고분자화합물로 이루어진 스페이서비드를 미리 세라믹입자, 유리파이버 등과 혼합하여, 교반후, 분리해서 사용하는 것도 가능하게 된다. 또한, 액정과 스페이서의 접촉각이 90°를 초과하면, 액정은 스페이서표면의 움패임을 채울수 없으므로, 어떤 부분이 스페이서비드표면의 고체, 어떤 부분이 공기로 되어, 외관의 접촉가이 증대해 버린다. 따라서, 액정과 스페이서의 접촉각이 90°를 초과하는 것은 사용할 수 없다.
(실시예 9)
스페이서와 액정과의 접촉각, 배향제어막과 액정과의 접촉각을 검토하기 위하여, 유닛셀에 의한 모델실험을 행하였다. 유닛셀은, 유리기판을 세정하여, 일본국 닛산화학회사제, 동히타치카세이회사제, 팃소회사제 등의 폴리이미드계배향막을 도포, 러빙처리의 조건, 이송속도나 절삭량을 바꿈으로써, 배향제어막의 배향제어방향과 배향제어방향으로 직교하는 방향의 젖음성을 바꾸어, 스페이서를 살포하고, 시일제를 사용해서 공셀을 조립한다. 시일제를 경화시킨후, 액정을 봉하여 넣고, 편광판을 첩부해서, 유닛셀을 구성한다.
액정은 메르크회사제, 팃소회사제, 로딕회사제의 액정조성물을 사용하고, 스페이서는 실시예 1∼8, 그외, 일본국 세키미즈화학회사, 동카오회사, 나토코페인트회사의 스페이서를 사용하고 있다. 상기한 방법에 의해 접촉각을 측정하여, 소망의 접촉각이되는 조합의 유닛셀을 제작해서, 광누설량을 측정하는 방법을 채택했다. 정상폐쇄형가로전계방식액정표시장치에 있어서는, 전계를 인가하지 않는 상태의 흑레벨에서 스페이서의 광누설을 측정할 수 있으므로, 본 발명에 의해 얻게되는 광누설량은, 실제로 가로전계액정표시장치를 구성해서 얻게 되는 값과 동등하다. 따라서, 본 방법으로부터 가로전계액정표시장치의 콘트라스트비를 예측할 수 있다. 또, 본 방법은 모델실험이기 때문에, 액정과 스페이서의 접촉각을 상세히 검토하기 위한 모델액정에 의한 실험도 가능하다.
이상의 방법으로, 여러가지의 유닛셀을 제작하여, 검토를 행하였다. 그 결과, 스페이서와 액정과의 접촉각은 60°이하로 하면, 스페이서표면위의 액정분자가 대략 평행배향으로 되고, 4분할된 형상의 스페이서를 우선적으로 발현할 수 있는 것을 알았다. 한편, 스페이서와 액정의 접촉각이 80°를 초과하면, 배향제어막의 앵커링 등의 조건에 의하지 않고, 스페이서표면위의 액정분자가 수직배향으로되어, 비교예 2에서 설명한 대로, 스페이서를 중심으로한 광누설이 증대해 버린다. 60°를 넘어서 80°이하의 범위에서는, 스페이서표면의 액정분자는, 다른 요인, 예를 들면 배향제어막의 액커링이나 프리틸트각에 의해 수평, 수직배향의 어느 쪽도 취할 수 있다. 이 경우에는, 상기한 스페이서의 과제인 2개의 사상중, 후자에 대해서 문제가 된다. 즉, 광누설이 큰 것, 작은 것이 존재함으로 말미암은 화질의 저하이다. 또, 그 스페이서주변의 배향이 안정되지 않고, 경시변화를 일으키는 것도 문제가 된다.
따라서, 스페이서표면의 액정분자를 평행배향시키기 위해서는, 액정과 스페이서의 접촉각을 60°이하로 하는 것이 필요하다.
표 1에 본 실시예의 결과를 표시한다. 이와 같이 해서, 목적의 고화질인 가로전계액정표시장치를 얻는 수단을 얻었다.
예 액정과의 접촉각(°) 광누설 액정및스페이서의특정등 평가
스페이서 배향제어방향 직교방향
a 85 7 15 97×10-4 뉴트럴계액정 ×
b 15 5 10 0.7×10-4 시아노+불소계액정23.8mN/m ○
c 70 3 8 2분할출현 디비닐펜젠스페이서 ×
d 58 3 8 0.92×10-4 예 c의 액정과 실시예 1의 스페이서 ○
e 8 5 10 0.85×10-4 시아노+불소계액정실시예 1의 스페이서 ○
f 8 3 5 2분할출현 실시예 1과 동일한 액정스페이서배향막러빙조건변경 ×
상기 결과로 부터, 이하의 것을 명백하게 할 수 있었다.
극성기를 가지지 않는 뉴트럴계 액정에서는, 수직배향성이 강하게 된다. 이것은, 극성을 가진 작용기가 스페이서표면과의 습윤제와 같은 작용을 표시한다고 생각된다. 또, 예 c, d에 의해서, 스페이서의 표면에 알킬기나 수산기 등의 작용기를 도입함으로써, 저즘성을 개선할 수 있어, 스페이서의 광누설저감효과를 얻을 수 있다. 이것은 스페이서표면의 작용기가 습윤제인 효과를 가지고 있다. 따라서, 액정 또는 스페이서표면에, 양자의 저즘성을 좋게하는 습윤제가 되는 작용을 가진 작용기를 도입하는 것이, 효과적인 것을 알 수 있다. 이들 작용은, 양자의 분자간 인력과 각각의 응집력과의 차에 기인되는 것이기 때문에, 분자간의인력이 강하게 되는 조합을 달성하면 효과를 얻을 수 있다. 본 실시예의 화합물에 한정되는 것은 아니다.
예 f의 프리틸트각은 거의 0°이다. 액정과 스페이서의 접촉각을 현저하게 저감해서 수평배향성을 강하게 부여하고, 또 배향제어막과 액정의 접촉각도 현저하게 저감해 버리면, 도 1의 영역(48)로 표시한 영역의 액정분자는, 스페이서표면에서 수평배향이 안정상태가 되고, 2분할이 우선되어 버리는 것을 알 수 있다. 따라서, 특히, 액정과 스페이서의 접촉각이 현저하게 낮은 경우에는, 배향제어막과 액정의 접촉각의 값을 제어하는 일이 중요하다는 것을 알 수 있다.
(실시예 10)
도 12에 본 발명 가진 일실시예의 액정표시장치의 모식단면도를 표시한다.
이 액정표시장치는, 이 1쌍의 기판(1),(1')중의 아래쪽의 기판(1)의 위에 화상신호에 의하지 않는 정해진 파형의 전압을 인가하는 공통전극(2)과 주사배선전극을 가진다. 그리고, 이들 전극의 위에는 질화실리콘으로 이루어진 절연막(4'), 이 절연막(4')의 위에는 화상신호에 따라서 파형이 변화하는 화소전극(3)과 화상신호를 화소전극에 인가하는 신호배선(10)을 가지고, 또 이들 전극의위에 또 질화실리콘으로 이루어진 절연막(4), 투명한 유기고분자막(7)을 이순서대로 가지고 있다. 이 유기고분자막의 위에는 배향제어막(8) 및 스페이서비드(40)를 가지고 있으나, 이 배향제어막(8)은 스페이서비드(40)와 애정층(30)과의 사이에 그 일부가 개재하도록 형성되어 있다. 또, 이 구성의 배향제어막은 편광조사에 의해 액정배향능을 부여가능한 재료에 의해 형성되어있다. 또, 이 기판의 아래쪽에는 편광판(9)을 가지고 있다.
한편, 대향하는 다른쪽의 기판(1')의 아래쪽에는, 컬러표시를 행하기 위한 컬러필터(5), 그 아래의 유기고분자막(7'), 배향제어막(8')을 이순서대로 가지고, 이 기판의 위 쪽에는 편광판(9')을 가지고 있다.
도 13에 이 배향제어막의 배향방향과 편광판의 편광축을 표시한다.
이 도면에서는 전계방향(13)을 기준으로 했을 때의, 편광판과의 이루는 각은 Φp1, Φp2로 표시하고, 배향방향과의 이루는 각을 ΦLC로 표시한다. 이 실시예에서는 ΦLC=75°, Φp1=30°, Φp2=120°로 한다. 즉, 정상개방특성을 표시하도록 구성한다.
도 18에 본 실시예의 액정표시장치에 있어서의 스페이서비드주변의 액정의 배향방향을 모식적으로 표시한 패널면에 수직의 방향으로부터 본 정면도를 표시한다.
이 도면에서는 배향제어막은 기재되어 있지 않으나, 스페이서비드(40)와 액정층과의 사이에는 편광조사에 의해 액정배향능이 부여되어 있으므로, 스페이서비드근처의 액정층은 그 배향이 혼란되는 일은 없고, 배향제어막의 배향방향과 동일방향으로 배향해있다. 이 때문에, 스페이서비드주변의 광누설은 현저하게 저감되고, 콘트라스트가 향상되어있다.
다음에, 이 액정표시장치의 제조방법을 표시한다.
화소전극(3)및 공통전극(2) 및 절연막(4)을 형성할 때까지는 종래의 가로전계방식의 액정표시장치의 제조방법과 동등하나, 다른 것은 투명한 유기고분자막 (7), 배향제어막(8), 스페이서비드(40)를 이하와 같이 제조하는 점이다.
유기고분자막(7)은 절연막(4)의 위에 비정질막인 일본국 히타치카세이회사제 PIQ-1800의 폴리아미드산 용액을 농도 8.5%로 도포하고, 10분간 온도 150℃로 가열해서 용제를 건조시켜서 형성했다. 이 유기고분자막(7)은 배향제어막과 절연막 또는 전극과의 접착을 확실하게 하기 위하여 형성하였으나, 배향제어막을 이미드화하는 것만으로 접착력을 확보할 수 있는 경우는 없어도 되나, 형성함으로써 평탄화를 도모하는 것도 가능해진다.
또, 스페이서비드(40)는 유기고분자막을 형성한 후에, 입자직경 4㎛의 고분자스페이서비드(40)를 건식살포방법에 의해 기판위에 분산시켜서 형성했다. 여기서 말하는 건식살표방법이란, 압축기체공급파이프로부터 불활성기체 등을 토출시킴으로써 노즐부에서 부압을 발생시켜서 액정표시장치용 스페이서비드의 공급파이프로부터 액정표시장치용 스페이서비드를 흡인하여 살포하는 방법이며, 스페이서비드의 분산매로서 용매를 사용하지 않는 방법이다.
또, 배향제어막(8)은 스페이서비드(40)살포후, 배향제어막으로서 폴리아미드산의 농도 3%의 용액을 도포하고, 200℃, 30분의 소성, 이미드화를 함으로써 형성하였다. 또한, 배향제어막(8)의 전구체는 폴리이미드전구체인 폴리아미드산이며, 모노머성분으로서는 디아민화합물로서, 디아조벤젠기를 함유하는 4,4'-디아미노아조벤젠과 4,4'-디아미노페닐메탄을 동등몰비로 혼합한 것을 사용하여, 피로멜리트산 2무수물 및 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복시산 2무수물의 산무수물에 폴리아미드산으로서 합성한 것이다. 또한, 본 실시예에서는 미국특허 4,974,941호에 기재되어 있는 바와 같은 아조벤젠기를 도입해서 광이성화반응성을 부여하여, 편광조사에 의한 액정배향능을 부여하였으나, 광이성화반응성을 가지고 액정배향성을 제어할 수 있는 것이라면 이에 한정되지 않는다. 예를 드련, 스틸벤기와 같은 것이라도 된다.
이들 투명한 유기고분자층인 폴리이미드전구체막의 형성, 스페이서비드의 분산, 배향제어층인 폴리이미드전구체막의 형성을 종료한 후, 가열소성에 의해 이미드화를 행한다.
이와 같이, 배향제어막(8)이 스페이서비드(40)의 표면을 피복한 후에 이미드화하기 때문에, 스페이서비드의 이동을 방지할 수 있다.
이 아래쪽기판을 상기한 위쪽기판에 맞포개어, 주변부의 시일제에 의해 접착함으로써 액정셀을 형성한다.
이 액정셀형성후, 고압수은 등을 광원으로하고, 편광필름을 개재해서 셀외부로부터 편광을 조사한다. 조사광량은 약 2J/㎠이다. 그후 액정조성물을 실온에서 봉하여 넣고, 또 그후, 100℃, 10분의 어니링을 실시하여, 상기의 조사평광방향에 대해서 거의 수직방향으로 액정배향을 얻을 수 있다. 얻게된 배향상태에 있어서의 액정분자장축방향은 도 13에서 정의한 각도 ΦLC가 75°가 되도록 한다. 이와 같이해서, 액정층의 두께 d가 4.0㎛의 액정표시장치를 얻을 수 있다. 이 때의 액정층의 액정조성물로서는 유전률이방성이 포지티브의 네마틱액정이다. 유전율이방성 △ε의 값은 10.2, 굴절률이방성 △n은 0.073이다.
도 14는 이와 같이해서 얻게되는 액정패널내에서의 액정분자의 스위칭원리를 표시한 것이다. 본 실시예에서는, 액정분자(6)는 전계무인가시에는 스트라이프형상전극의 긴쪽방향으로 수직인 방향에 대해서 ΦLC=75℃가 되도록 하고 있으나, 액정의 유전률이방성이 포지티브인 경우는, 45°≤｜ΦLC｜＜90°가 되도록 하면 된다. 액정층의 액정조성물로서는, 유전률이방성이 네거티브의 것이어도 상관없다. 그 경우에는 초기배향상태를 스트라이프형상전극의 수직방향으로부터 0°≤｜ΦLC｜＜45°로 배향시키면 좋다. 도 14에서는 액정분자장축방향(11)을 화살표시로 표시했다. 다음에, 도 14(b), (d)에 표시한 바와 같이, 공통전극(2), 화소전극 (3)의 사이에 전계방향(13)으로 전계를 인가하면, 전계방향(13)의 방향으로 분자장축이 평행이 되도록 액정분자(6)가 그 방향을 바꾼다. 이때, 식(1)의 θ가 전극 강도 E에 따라서 변화하여, 투과율이 변화한다. 본 실시예에서는, 복굴절모드의 표시방식을 채용했기 때문에, 직교한 편광판의 사이에 액정이 끼워져있다.
또, 저 전압에서 암표시가 되는 정상폐쇄특성으로 하기 위하여, 한쪽의 편광판의 편광투과축(12)을 초기배향방향(11)과 평행, 다른 쪽의 편광투광축(12')을 직교시켰다. 도 14에 화살표시로 표시하고 있다. 관측되는 투과광강도는, 식(1)에 의해 정해진다.
도 15에 본 실시예에 있어ㅓㅅ의 단위 화소부의 전극군, 공통전극(2)화소전극(3), 영상신호전극(10), 주사전극(14), 비정질실리콘(16), 박막트랜지스터(15), 절연막(4), 배향제어막98), 유기고분자막(7), 공통전극(2)과 화소전극(3)에 의해 전계가 인가되어서 표시를 행하는 표시영역(31)의 배치를 표시한다. 도 15(a)는 패널면에 수직의 방향으로 부터 본 정면도이며, 도 15(b),(c)는 단면도를 표시한 도면이다.
도 16은 본 실시예의 액정표시장치에 있어서의 회로시스템구성을 표시한다. 수직주사신호회로(17), 영상신호회로(18), 공통전극구동용회로(19), 전원회로 및 제어기(20)에 의해 구성된다.
도 17에 본 실시예의 액정표시장치에 있어서의 광학계시스템구성을 표시한다.
액정패널(27)의 배면에, 광원(21), 라이트커버(22), 도광체(23), 확산판(24)으로 이루어진 백라이트유닛(26)이 배설되어 있다. 여기서는 정면휘도를 증대시키기 위한 프리즘시트(25)가 형성되어 있으나, 없는 경우는, 휘도의 시야각의존성을 경감시킬 수 있다.
도 18에 본 실시예의 액정표시장치에 있어서의 스페이서비드주변의 액정의 배향방향을 모식적으로 표시한 패널면에 수직의 방향으로부터 본 정면도이다. 스페이서비드살포후에 배향제어막을 도포고, 고압수은 등의 편광에 의해 배향제어능을 보유시켰기때문에, 도 12에 표시한 바와 같이, 스페이서비드(40)의 액정과 접하는 부위의 표면이 배향제어막에 의해 피복되어 있다 그 결과, 도 18에 표시한 바와 같이 스페이서비드근처의 액정층은 그 배향이 혼란되는 일 없이 배향제ㅐ어막의 배향방향과 동일 방향으로 배향한다. 이 때문에, 스페이서비드주변의 광누설은 현저하게 저감된다.
본 실시예의 광누설기여율은 1.0×10-5(%·㎟/개)이다. 이레벨이면, 가령스페이서비드의 분산밀도를 1000개/㎟로해도, 투과율이 상승은 0.01%에 불과하다. 본 실시예의 액정표시장치에 있어서, 스페이서비드가 암표시에 주는 영향은 매우 작은 것을 알 수 있다. 또한, 여기서 사용하고 있는 투과율의 정의는 표시화소영역의 투과율이다. 즉, 실제의 액정표시장치의 투과율(휘도)는, 컬러필터나 표시영역의 개구율, 그외 회소의 에지부등 스페이서비드이외의 요인에 의한 광누설의 영향을 받은 결과이다. 그 때문에, 이들 영향을 없게 한 상태에서의 투과율에 의해 표시하고 있다.
이상의 구성에의해, 대각이 13.3인치, 화소수가 1.024×RGB×768, 스페이서비드분산밀도가 약 120(개/㎟)인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성한다. 이와 같은 액정표시장치에서는, 매우 양호한 레벨의 흑표시를 표시하고, 콘트라스트비 300을 가진 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 11)
디비닐벤젠-스티렌공중합체수지로 이루어진 입자직경이 4.0㎛인 고분자스페이서비드 10g을 2%염산수 70g이소프로필알콜 30g의 액에 침지하고, 교반하여 4-스틸벤카르복시알데히드 3g을 이소프로필알콜 10g에 용해한 액을 적하(滴下)한다. 50℃ 2시간반응시켜 여과한 후, 70g의 순수와 30g의 이소프로필알콜 30g의 액에 처리한 스페이서비드를 침지해서 여과한다. 이 작업을 10회 반복한 후, 70g의 톨루엔에 침지하고, 여과하는 작업을 5회 반복해서 건조한다.
이에 의해, 본 실시예에 있어서의 스페이서비드(40)의 표면에는, 편광조사에 의해 액정배향능을 부여하는 유기막이 도입된다.
이 스페이서비드를 사용해서, 다음과 같은 애정표시장치를 구성한다. 실시예 10과는 이하의 점에서 다르다.
투명한 유기고분자층으로서는 비정질막인 일본국 히타치카세이회사제 PIQ-1800의 폴리아미드산용액을 농도 8.5%로 도포하고, 10분간 온도 150℃로 가열해서 용제를 건조시킨 후, 배향제어막(8)의 전구체인 폴리아미드산의 농도 3%의 온도을 도포한다. 배향제어막(8)의 전구체는 폴리이미드전구체인 폴리아미드산이며, 모노머성분으로서는 디아민화합물로서, 스틸벤기를 함유하는 4,4'-디아미노스틸벤과 4,페닐메탄을 동등몰비로 혼입한 것을 사용하고, 피로멜리트산 2무수물 및 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복시산 2무수물의 산무수물에 폴리아미드산으로서 합성한 것이다. 그후 200℃, 30분의 소성, 이미드화하다.
그후, 상기 처리를 행한 스페이서비드를 반건식살포방법에 의해 기판위에 분산시킨다. 반건식 살포방법이란, 스페이서비드를 알콜, 또는 물/알콜의 혼합용매에 분산시켜, 불활성기체의 분출에 따라서 안개형상으로 해서 살포하나, 이때, 분출부로부터 기판도달까지의 분산기 내부가 가열되어 있고, 기판도달시까지 용매를 증발시켜서 스페이서비드만을 기판위에 살포하는 방법이다.
본 실시예에서는, 투명한 유기고분자층인 폴리이미드전구체막 형성, 배향제어층인 폴리이미드전구체 형성막 형성후에 가열 소성에 의해 이미드화, 스페이서비드분산을 행한다. 그후, 상하기판을 맞포개어, 주변부의 시일제에 의해 공셀상태로 조립한다.
그후, 상기처리를 행한 스페이서비드를 반건식 살포방법에 의해 기판위에 분산시킨다. 반건식살포방식이란, 스페이서비드를 알콜, 또는 물/알콜의 혼합용매에 분산시켜, 불활성기체의 분출에 따라서 안개형상으로해서 살포하나, 이때, 분출부로부터 기판도달까지의 분산기내부가 가열되어있고, 기판도달시까지 용매를 증발시켜서 스페이서비드만을 기판위에 살포하는 방법이다.
본 실시예에서는, 투명한 유기고분자층인 폴리이미드전구체막형성, 배향제어층인 폴리이미드전구체막형성후에 가열소성에 의해 이미드화, 스페이서비드분산을 행한다. 그후, 상하기판을 맞포개어, 주변부의 시일제에 의해 공셀상태로 조립한다.
그후, 308㎚에 피크를 가진 크세논클로라이드의 엑시머레이저를 광원으로하고, 편광필름을 개재해서 셀외부로부터 편광을 조사한다.
도 19는 본 실시예의 전극군 주변의 막구조를 보다 상세하게 표시한 모식도이다. 전극(3),(10)을 덮는 절연막(4)의 위에는 투명한 유기고분자막(7)이 도포되고, 도 그위에는 배향제어막(8)이 도포되고, 편광조사에 의해 액정배향능을 가진 막(42)을 표면에 가진 스페이서비드(40)가 배설되어 있다.
실시예 10과 마찬가지로 광누설기여율 L을 구하였던 바, 본 실시에에서는 1.1×10-5(%·㎟/개)를 얻을 수 있었다.
이상의 구성에 의해, 실시예 10과 마찬가지로해서, 대각이 13.3인치, 화소구가 1.024×RGB×768, 스페이서비드분산밀도가 약 100(개/㎟)인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성하면, 암표시에 있어서의 스페이서비드에 의한 광누설은 현저하게 저감하고, 매우 양호한 흑레벨인, 표시균일성이 양호한 액정표시장치를 얻을 수 있다. 콘트라스트는 약 300으로 된다.
또한, 스페이서비드는, 표면에 수산기를 가지고 있으면 마찬가지의 처리가 가능하며, 또, 친수성의 기(基)가 표면에 많으면 결합수 및 이 결합수에 유래하는 수산기가 많이 존재하므로, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 에폭시수지, 페놀수지, 멜라민수지, 불포화폴리에스테르수지, 디비닐벤젠폴리스티렌수지, 디비닐벤젠폴리에스테르수지, 디비닐벤젠-아크릴에스테르수지, 디아크릴프탈레이트 수지 등의 합성유리, 붕규산유리, 알루미나, 알루미나실리케이트유리 등의 무기재료 등을 들 수 있다.
(비교예 3)
투명한 유기고분자층으로서는 비정질막인 일본국 히타치세이카회사제 PIQ-1800의 폴리아미드산용액을 농도 8.5%로 도포하고, 10분간 온도 150℃로 가열해서 용제를 건조시킨 후, 배향제어막(8)의 전구체인 폴리아미드산의 농도 3%의 용액을 도포한다. 그후, 200℃, 30분의 소성, 이미드화를 행한다.
그후, 입자직경 4㎛이고, 액정의 수평배향을 촉진시키는 규제력이 강한 실리카스페이서비드올 건식살포방법에 의해 기판위에 분산시킨다.
본 비교예에서는, 투명한 유기고분자층인 폴리이미드전구체막 형성, 배향제어층인 폴리이미드전구체막형성후에 가열소성에 의해 이미드화, 스페이서비드분산을 행한다. 그후, 상하기판을 맞포개어, 주변부의 시일제에 의해 공셀상태로 조립하여, 실시예 1과 마찬가지로 액정표시장치를 구성한다. 광누설기여율은 28.0×10-5(%·㎟/개)이다.
본 비교예의 액정표시장치에 있어서는, 도 2의 광누설영역(41)에서 표시한 바와 같이, 스페이서비드주변에서 큰 광누설을 발생하고, 콘트라스트는 200이였다.
(비교예 4)
투명한 유기고분자층으로서는 비정질막인 일본국 히타치세이카회사제 PIQ-1800의 폴리아미드산용액을 농도 8.5%로 도포하고, 10분간 온도 150℃로 가열해서 용제를 건조시킨 후, 배향제어막(8)의 전구체인 폴리아미드산의 농도 3%의 용액을 도포한다. 그후, 200℃, 30분의 소성, 이미드화한다.
그후, 입자직경 4㎛이고, 액정의 수직배향을 촉진시키기 위하여 표면을 화학수식한 고분자스페이서비드올 건식살포방법에 의해 기판위에 분산시킨다.
본 비교예에서는, 투명한 유기고분자층인 폴리이미드전구체막 형성, 배향제어층인 폴리이미드전구체막형성후에 가열소성에 의해 이미드화, 스페이서비드분산을 행한다. 그후, 상하기판을 맞포개어, 주변부의 시일제에 의해 공셀상태로 조립하여, 실시예 1과 마찬가지로 액정표시장치를 구성한다. 광누설기여율은 95.0×10-5(%·㎟/개)이다.
(실시예 12)
본 실시예는, 이하의 점에서 실시예 10과 다르다.
투명한 유기고분자층을서는 비정질막인 일본국 히타치카세이회사제 PIQ-1800의 폴리아미드산용액을 농도 8.5%로 도포하고, 10분간 온도 150℃로 가열해서 용제를 건조시킨 후, 입자직경 4㎛의 고분자스페이서비드를 분산시킨 배향제어막(8)의 전구체인 폴리아미드산의 농도 3%의 용액을 도포한다. 이 폴리아미드산은 실시예 10과 동일하다. 그후, 200℃, 30분의 소성, 이미드화한다.
본 실시예에서는, 투명한 유기고분자인 폴리이미드전구체막형성, 스페이서비드를 분산시킨 폴리이미드전구체 도포에 의한 배향제어막형성후, 가열소성에 의해 이미드화한다. 그후, 상하기판을 맞포개어, 주변부의 시일제에 의해 공셀상태로 조립한다. 광누설기여율은 1.0×10-5(%·㎟/개)이다.
이상의 구성에 의해, 실시예 10과 마찬가지로 해서, 대각이 13.3인치, 화소구가 1.024×RGB×768인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성하면, 암표시에 있어서의 스페이서비드에 의한 광누설은 현저하게 저감하고, 매우 양호한 흑레벨이고, 콘트라스트비가 300인 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 13)
입자직경이 4.0㎛인 고분자스페이서비드 10g을, 3-아미노프로필디에톡시메틸실란, 4'-프로필, 4'-프로필스틸벤-4-카르보닐클로라이드, 트리에틸아민이 동등몰존재하는 TFT용액 100g속에 침지하고, 50℃ 2시간 교반한 후, 여과, THF로 세정하여, 건조한다. 광누설기여율은 1.2×10-5(%·㎟/개)이다.
이스페이서비드를 사용해서, 실시예 11과 마찬가지로해서 액정표시장치를 구성한다.
이상에 의해, 대각이 13.3인치, 화소수가 1.024×RGB×768인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성하면, 암표시에 있어서의 스페이서비드에 의한 광누설은 현저하게 저감하고, 매우 양호한 흑레벨이고, 콘트라스트비가 295인 표시균일성이 양호한 액정표시장치를 얻을 수 있다.
또한, 스페이서비드는, 표면에 수산기를 가지고 있으면 마찬가지의 처리가 가능하며, 또, 친수성의 기가 표면에 많으면 결합수 및 결합수에 유래하는 수산기가 많이 존재하므로, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 에폭시수지, 페놀수지, 멜라민수지, 불포화폴리에스테르수지, 디비닐벤젠폴리스티렌수지, 디비닐벤젠폴리에스테르수지, 디비닐벤젠-아크릴에스테르수지, 디아크릴프탈레이트 수지 등의 합성유리, 붕규산유리, 알루미나, 알루미나실리케이트유리 등의 무기재료 등을 들 수 있다.
(실시예 14)
입자직경이 4.0㎛인 고분자스페이서비드 10g을, 3-아미노프로필디에톡시메틸실란, 4-(4-펜틸페닐아조)벤조일클로라이드, 트리에틸아민이 동등몰존재하는 TFT용액 100g속에 침지하고, 50℃ 2시간 교반한 후, 여과, THF로 세정하여, 건조한다.
이스페이서비드를 사용해서, 실시예 2와 마찬가지로해서 액정표시장치를 구성한다.
투명한 유기고분자층을서는 비정질막인 일본국 히타치카세이회사제 PIQ-1800의 폴리아미드산용액을 농도 8.5%로 도포하고, 10분간 온도 150℃로 가열해서 용제를 건조시킨 후, 배향제어막(8)의 전구체인 폴리아미드산의 농도 3%의 용액을 도포한다. 배향제어막(8)의 전구체는 폴리아미드전구체인 폴리아미드산이며, 모노머성분으로서는 디아민화합물로서, 아조벤젠기를 함유하는 4,4'-디아미노아조벤젠과 4,4'-디아미노페닐메탄을 동등몰비로 혼입한 것을 사용하고, 피로멜리트산 2무수물 및 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복시산 2무수물의 산무수물에 폴리아미드산으로서 합성한 것이다. 그후, 200℃, 30분의 소성, 이미드화한다.
그후, 상기처리를 행한 스페이서비드를 반건식 살포방법에 의해 기판위에 분산시킨다. 반건식살포방식이란, 스페이서비드를 알콜, 또는 물/알콜의 혼합용매에 분산시켜, 불활성기체의 분출에 따라서 안개형상으로해서 살포하나, 이때, 분출부로부터 기판도달까지의 분산기내부가 가열되어있고, 기판도달시까지 용매를 증발시켜서 스페이서비드만을 기판위에 살포하는 방법이다.
본 실시예에서는, 투명한 유기고분자층인 폴리이미드전구체막형성, 배향제어층인 폴리이미드전구체막형성후에 가열소성에 의해 이미드화, 스페이서비드분산을 행한다. 그후, 상하기판을 맞포개어, 주변부의 시일제에 의해 공셀상태로 조립한다. 광누설기여율은 0.9×10-5(%·㎟/개)이다.
이상에 의해, 실시예 1과 마찬가지로해서, 대각이 13.3인치, 화소수가 1.024×RGB×768인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성하면, 암표시에 있어서의 스페이서비드에 의한 광누설은 현저하게 저감하고, 매우 양호한 흑레벨이고, 콘트라스트비가 320인 표시균일성이 양호한 액정표시장치를 얻을 수 있다.
또한, 스페이서비드는, 표면에 수산기를 가지고 있으면 마찬가지의 처리가 가능하며, 또, 친수성의 기가 표면에 많으면 결합수 및 결합수에 유래하는 수산기가 많이 존재하므로, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 에폭시수지, 페놀수지, 멜라민수지, 불포화폴리에스테르수지, 디비닐벤젠폴리스티렌수지, 디비닐벤젠폴리에스테르수지, 디비닐벤젠-아크릴에스테르수지, 디아크릴프탈레이트 수지 등의 합성유리, 붕규산유리, 알루미나, 알루미나실리케이트유리 등의 무기재료 등을 들 수 있다.
(실시예 15)
디에톡시-3-글리시독시프로필메틸실란, 4-(4-프로필페닐아조)아닐린을 동등몰혼합, 교반하여, 증발(evaporation)시켜서 뽑아낸 화합물을 에탄올에 용해한다. 입자직경이 4.0㎛인 고분자스페이서비드를 용액속에 침지하고, 50℃, 2시간교반한 후, 여과, 에탄올에 의해 세정하여, 건조한다. 광누설기여율은 1.3×10-5(%·㎟/개)이다.
이비드를 사용해서, 실시예 5와 마찬가지로해서, 대각이 13.3인치, 화소수가 1,024×RGB×768인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성하면, 암표시에 있어서의 스페이서비드에 의한 광누설은 현저하게 저감하고, 매우 양호한 흑레벨이고, 콘트라스트비가 280인 액정표시장치를 얻을 수 있다.
또한, 스페이서비드는, 표면에 수사기를 가지고 있으면 마찬가지의 처리가 가능하며, 또, 친수성의 기가 표면에 많으면 결합수, 및 이 결합수에 유래하는 수산기가 많이 존재하므로, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 에폭시수지, 페놀수지, 메라민수지, 불포화폴리에스테르수지, 디비닐벤젠폴리스티렌수지, 디비닐벤젠폴리에스테르수지, 디비닐벤젠-아크릴에스테르수지, 디아크릴프탈레이트수지 등의 합성유리, 붕규산유리, 알루미나, 알루미나실리케이트유리 등의 무기재료 등을 들 수 있다.
(실시예 16)
입자직경이 3.8㎛인 고분자스페이서비드 10g을, 3-아미노프로필디에톡시메틸실란, 4-(4-펜틸페닐아조)벤조일클로라이드, 트리에틸아민이 동등몰존재하는 TFT용액 100g속에 침지하고, 50℃, 2시간 교반한 후, 여과, THF로 세정하여, 건조한다.
이스페이서비드를 사용해서, 액정표시장치를 구성한다
본 실시예에 특징은, 배향제어막(8)이 광배향능을 가지고 있지 않고, 광배향에 사용하는 광을 흡수하지 않는 점에 있다. 구체적으로 산무수물로서 1,2,3,4-시클로펜텐테트라카르복시산 2무수물, 1,2,4,5-시클로헥산테트라카르복시산 2무수물, 3,3',4,4'-비스시클로헥산테트라카르복시산 2무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복시산2무수물등, 디아민으로서, 4,4'-디아미노페닐술피드, 3,3'-디아미노디페닐술피드, 1,4-디아미노시클로헥산, 3,3'-디아미노디페닐술폰등을 사용해서 폴리아미드산을 작성하고, 그 용액을 기판에 도포하고, 건조·소성시켜서 배향제어막(8)을 형성하여, 액정을 배향시키기 위한 러빙처리를 한다. 또한, 산무수물, 디아민화합물은 단체로 사용할 필요는 없고, 2종류이상 혼합해서 사용해도 된다.
그후, 상기처리를 행한 스페이서비드를 반건식 살포방법에 의해 기판위에 분산시킨다. 반건식살포방식이란, 스페이서비드를 알콜, 또는 물/알콜의 혼합용매에 분산시켜, 불활성기체의 분출에 따라서 안개형상으로해서 살포하나, 이때, 분출부로부터 기판도달까지의 분산기내부가 가열되어있고, 기판도달시까지 용매를 증발시켜서 스페이서비드만을 기판위에 살포하는 방법이다.
본 실시예에서는, 투명한 유기고분자층인 폴리이미드전구체막형성, 배향제어층인 폴리이미드전구체막형성후에 가열소성에 의해 이미드화, 스페이서비드분산을 행한다. 그후, 상하기판을 맞포개어, 주변부의 시일제에 의해 공셀상태로 조립한다.
그후, 고압수은등을 광원으로하고, 편광필름을 개재해서 편광을 조사한다. 이에 의해, 스페이서비드표면에 수식한 막에 액정배향능을 가지게 할 수 있고, 스페이서비드의 표면에서 액정분자는 러빙방향과 동일방향으로 배향한다. 광누설기여율은 0.9×10-5(%·㎟/개)이다.
이상에 의해, 실시예 10과 마찬가지로해서, 대각이 13.3인치, 화소수가 1,024×RGB×768인 가로전게방식 TFT액정표시장치를 구성하면, 암표시에 있어서의 스페이서비드에 의한 광누설은 현저하게 저감하고, 매우 양호한 흑레벨이고, 콘트라스트비가 320인 표시균일성이 양호한 액정표시장치를 얻을 수 있다.
(실시예 17)
본 실시예에서는, 유기고분자막(7)을 도포하지 않고, 기판위에 입자직경 4㎛의 고분자스페이서비드(40)를 건식살포방법에 의해 기판위에 분산시킨다.
그후, 배향제어막(8)의 전구체인 폴리아미드산의 농도 3%의 용액을 도포한다. 그후, 200℃, 30분의 소성, 이미드화를 행하였다. 또한, 배향제어막(8)의 전구체는 폴리이미드전구체인 폴리아미드산이며, 모노머성분으로서는 디아민화합물로서, 디아조벤젠기를 함유하는 4,4'-디아미노아조벤젠과 4,4'-디아미노페닐메탄을 동등몰비로 혼합한 것을 사용하고, 피로멜리트산 2무수물 및 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복시산 2무수물의 산무수물에 폴리아미드산으로서 합성한 것이다.
본 실시예에서는, 스페이서비드분산, 배향제어층인 폴리이미드전구체막형성 후에 가열소성에 의해 이미드화한다. 그후, 실시예 10과 마찬가지로 액정표시장치를 시작(試作)했다. 광누설기여율은 1.1×10-5(%·㎟/개)이다.
이상에 의해, 대각이 13.3인치, 화소수가 1,024×RGB×768인 가로전계방식 TFT액정표시장치를 구성하면, 암표시에 있어서의 스페이서비드에 의한 광누설은 현저하게 저감하고, 매우 양호한 흑레벨이고, 콘트라스트비가 300인 액정표시장치를 얻을 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기판에 대해서, 거의 평행의 방향으로 전계를 액정층에 인가해서 동작시키는, 정상폐쇄형 가로전계방식액정표시장치에 있어서, 콘트라스트가 높은 액정표시장치를 실현할 수 있다.

Claims (30)

  1. 적어도 한족이 투명한 1쌍의 기판과,
    상기 1쌍의 기판사이에 배치된 액정층과,
    상기 1쌍의 기판의 한쪽의 기판위에 형성된 기판면에 거의 평행의 전계를 상기 액정층에 인가하기 위한 전극군, 및 이들 전극에 접속된 1개이상의 액티브소자와,
    상기 1쌍의 기판위에 형성된 배향제어막과,
    상기 액정층의 분자배향상태에 따라서 광학특성을 바꾸는 광학수단으로 이루어진 정상 폐쇄형 액정표시장치로서,
    상기 액정층의 두께는 상기 1쌍의 기판사이에 분산되어 끼워유지된 스페이서에 의해 거의 일정한 두께로 제어되고,
    상기 배향제어막과 상기 액정과의 프리틸트각이 4°이하이고,
    상기 액정과 상기 스페이서와의 접촉각이 0°이상 60°이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 적어도 한족이 투명한 1쌍의 기판과,
    상기 1쌍의 기판사이에 배치된 액정층과,
    상기 1쌍의 기판의 한쪽의 기판위에 형성된 기판면에 거의 평행의 전계를 상기 액정층에 인가하기 위한 전극군, 및 이들 전극에 접속된 1개이상의 액티브소자와,
    상기 1쌍의 기판위에 형성된 배향제어막과,
    상기 액정층의 분자배향상태에 따라서 광학특성을 바꾸는 광학수단으로 이루어진 정상 폐쇄형 액정표시장치로서,
    상기 액정층의 두께는 상기 1쌍의 기판사이에 분산되어 끼워유지된 스페이서에 의해 거의 일정한 두께로 제어되고,
    상기 배향제어막과 상기 액정과의 프리틸트각이 3°이하이고,
    상기 액정과 상기 스페이서와의 접촉각이 0°이상 60°이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 액정과 상기 배향제어막과의 접촉각에 관하여, 상기 배향제어막의 배향제어 방향에 대한 접촉각과 배향제어방향과 직교방향에 대한 접촉각이 이방성을 가지고, 또한 배향제어방향에 대한 접촉각이 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 적어도 한족이 투명한 1쌍의 기판과,
    상기 1쌍의 기판사이에 배치된 액정층과,
    상기 1쌍의 기판의 한쪽의 기판위에 형성된 기판면에 거의 평행의 전계를 상기 액정층에 인가하기 위한 전극군, 및 이들 전극에 접속된 1개이상의 액티브소자와,
    상기 1쌍의 기판위에 형성된 배향제어막과,
    상기 액정층의 분자배향상태에 따라서 광학특성을 바꾸는 광학수단으로 이루어진 정상 폐쇄형 액정표시장치로서,
    상기 액정층의 두께는 상기 1쌍의 기판사이에 분산되어 끼워유지된 스페이서에 의해 거의 일정한 두께로 제어되고,
    상기 배향제어막과 상기 액정과의 프리틸트각이 3°이하이고,
    상기 액정과 상기 스페이서와의 접촉각이, 상기 액정과 상기 배향제어막의 배향제어방향에 대한 접촉각보다도 크고, 상기 액정과 상기 배향제어막의 배향제어방향과 직교방향에 대한 접촉각보다도 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 액정과 상기 스페이서와의 접촉각이 10°미만인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 액정과 상기 배향제어막의 배향방향에 대한 접촉각이 0 °이상 5°이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 제 5항 내지 제 6항에 있어서, 상기 액정과 상기 배향제어막의 배향제어방향과 직교방향에 대한 접촉각이 10°이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 스페이서의 표면이 조면화되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 스페이서의 표면에, 친수성을 표시하는 작용기와 소수성을 표시하는 작용기가 도입되고, 이 표면층에 의해 조면화되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 스페이서를 구성하는 재료와 액정과의 접촉각은 90°미만인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 액정의 표면장력과, 상기 액정과 상기 스페이서의 접촉각의 코사인(cosin)과 상기 액정의 표면장력과의 적의 합으로 표시되는, 상기 액정과 상기 스페이서의 부착의 일량이 적어도 0.05N/m이상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 스페이서의 표면에, 상기 액정에 대해서 습윤제가 되는 작용을 가진 작용기가 도입되어있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 습윤제가 되는 작용을 가진 작용기가, 탄화수소기 및 1개이상의 수산기로이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 액정에, 상기 스페이서의 표면에 대해서 습윤제가 되는 작용을 가진 작용기, 또는 화합물이 함유되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 액정이 시아노기를 가진 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 액정의 표면장력이 25mN/m이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 액정이, 불소원자를 극성기로서 가진 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  18. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 스페이서를 중심으로 한 광누설이 4개로 분할된 형상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  19. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 스페이서를 1㎟에 1개존재시켰을 때의 상기 스페이서를 중심으로 한 광누설량이, 1.0×10-4%·㎟/개 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 스페이서의 표면에, 상기 액정에 대해서 습윤제가 되는 작용을 가진 작용기가 도입되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  21. 적어도 한족이 투명한 1쌍의 기판과,
    상기 1쌍의 기판사이에 배치된 액정층과,
    상기 1쌍의 기판의 한쪽의 기판위에 형성된 기판면에 거의 평행의 전계를 상기 액정층에 인가하기 위한 전극군, 및 이들 전극에 접속된 복수의 액티브소자와,
    상기 1쌍의 기판과 상기 액정층과의 사이에 형성된 배향제어막을 가진 액정표시장치로서,
    상기 1쌍의 기판의 사이에는 스페이서를 가지고, 이스페이서와 상기 액정층과의 사이에는 편광조사에 의해 액정배향능을 부여가능한 재료를 편광조사해서 형성된 막을 가진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 배향제어막은 편광조사에 의해 액정배향능을 부여가능한 재료를 편광조사해서 형성된 막을 가진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 스페이서와 상기 액정층과의 사이에 편광조사해서 형성된 막은 상기 배향제어막의 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  24. 제 22항 또는 제 23항에 있어서, 상기 배향제어막과 상기 1쌍의 기판과의 사이에는 투명한 유기고분자층을 가지고, 상기 스페이서는 상기 투명한 유기고분자층과 상기 배향제어층과의 사이에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  25. 적어도 한족이 투명한 1쌍의 기판과,
    상기 1쌍의 기판사이에 배치된 액정층과,
    상기 1쌍의 기판의 한쪽의 기판위에 형성된 기판면에 거의 평행의 전계를 상기 액정층에 인가하기 위한 전극군, 및 이들 전극에 접속된 복수의 액티브소자와,
    상기 1쌍의 기판과 상기 액정층과의 사이에 형성된 배향제어막을 가진 액정표시장치로서,
    상기 1쌍의 기판의 사이에는 스페이서를 가지고, 이 스페이서와 상기 액정층과의 사이에는 편광조사에 의해 액정배향능을 부여가능한 재료를 화학적으로 처리한 막을 가진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  26. 적어도 한족이 투명한 1쌍의 기판과,
    상기 1쌍의 기판사이에 배치된 액정층과,
    상기 1쌍의 기판의 한쪽의 기판위에 형성된 기판면에 거의 평행의 전계를 상기 액정층에 인가하기 위한 전극군, 및 이들 전극에 접속된 복수의 액티브소자와,
    상기 1쌍의 기판과 상기 액정층과의 사이에 형성된 배향제어막을 가진 액정표시장치로서,
    상기 스페이서의 표면은 편광조사에 의해 액정배향부여 가능한 재료에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  27. 제 21항∼제 26항에 있어서, 상기 편광조사에 의해 액정배향부여가능한 재료는 광이성화반응성을 가진 재료인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 편광조사에 의해 액정배향능을 부여 가능한 재료의 편광조사에 의한 광이성화반응에 기여하는 구조부는, 상기 배향제어막의 편광조사에 의한 광이성화반응에 기여하는 구조부와 동등한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  29. 제 27항에 있어서, 상기 스페이서와 상기 액정층과의 사이에 형성된 상기 편광조사에 의해 액정배향능을 부여가능한 재료의 광이성화반응을 발생하는 파장영역과 상기 배향제어막의 편광조사에 의한 광이성화반응을 발생하는 파장영역에 거의 일치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  30. 제 27항에 있어서, 상기 배향제어막은, 상기 편광조사에 의해 액정배향능을 부여가능한 재료가 광이성화반응을 발생하는 파장영역의 광을 흡수하지 않는 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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TW (1) TW438986B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100731032B1 (ko) * 2000-12-22 2007-06-22 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치
US11073714B2 (en) 2017-04-13 2021-07-27 Lg Display Co., Ltd. Liquid crystal display device including liquid crystal capsule and method of fabricating the same

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000258800A (ja) * 1999-03-11 2000-09-22 Nec Corp アクティブマトリクス型液晶表示装置及びその製造方法
US20070076161A1 (en) * 2000-06-07 2007-04-05 Kabushiki Kaisha Advanced Display Liquid-crystal display device and process of fabricating it
JP3436248B2 (ja) * 2000-11-09 2003-08-11 日本電気株式会社 液晶表示装置及びその製造方法並びにｃｆ基板
JP3950327B2 (ja) * 2001-11-30 2007-08-01 株式会社日立製作所 液晶表示素子の製造方法
KR100475164B1 (ko) * 2002-05-16 2005-03-08 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법
JP2004045614A (ja) * 2002-07-10 2004-02-12 Seiko Epson Corp 液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器
JP2004054090A (ja) * 2002-07-23 2004-02-19 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
TWI250357B (en) * 2002-09-20 2006-03-01 Seiko Epson Corp Liquid crystal device, method for manufacturing the same, and electronic device equipped with the same
JP2004125878A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Seiko Epson Corp 液晶表示装置の製造方法
JP2004145101A (ja) * 2002-10-25 2004-05-20 Seiko Epson Corp スペーサ定点配置装置、液晶装置の製造方法、液晶装置、電子機器
TW200428113A (en) * 2002-12-05 2004-12-16 Sekisui Chemical Co Ltd Spacer for liquid crystal display and process for producing the same
WO2004053582A1 (ja) * 2002-12-09 2004-06-24 Hitachi Displays, Ltd. 液晶表示装置およびその製造方法
KR101039450B1 (ko) * 2003-06-19 2011-06-07 엘지디스플레이 주식회사 액정표시패널과 그의 제조방법 및 장치
JP3942609B2 (ja) * 2003-09-24 2007-07-11 シャープ株式会社 液晶表示装置
TWI335455B (en) * 2005-09-22 2011-01-01 Ind Tech Res Inst Liquid crystal display device
JP4775796B2 (ja) * 2006-03-14 2011-09-21 独立行政法人物質・材料研究機構 液晶配向膜、液晶配向剤、及び液晶表示素子
JP4993973B2 (ja) * 2006-09-08 2012-08-08 株式会社ジャパンディスプレイイースト 液晶表示装置
KR20080096127A (ko) * 2007-04-27 2008-10-30 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 이의 제조방법
KR101286531B1 (ko) * 2007-10-02 2013-07-16 엘지디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법
JP5357163B2 (ja) * 2008-09-03 2013-12-04 シャープ株式会社 配向膜、配向膜材料および配向膜を有する液晶表示装置ならびにその製造方法
BRPI0921937A2 (pt) * 2008-11-27 2016-01-05 Sharp Kk película de orientação, exibição de cristal líquido tendo película de orientação, e método para formar a película de orientação
JP5011414B2 (ja) * 2010-03-19 2012-08-29 株式会社東芝 表示装置とその製造方法
US8471035B1 (en) 2011-05-19 2013-06-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Two-photon absorbing arylamine-endcapped and dialkylfluorene-bridged benzobisthiazole compounds with high oleophilicity
JP5591847B2 (ja) * 2012-02-29 2014-09-17 株式会社東芝 液晶光学素子及び立体画像表示装置
US8791227B1 (en) 2012-04-20 2014-07-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Crosslinked aromatic polyimides and methods of making the same
US8962890B1 (en) 2012-04-20 2015-02-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Multifunctional crosslinkers for shape-memory polyimides, polyamides and poly(amide-imides) and methods of making the same
CN102736304A (zh) * 2012-06-21 2012-10-17 京东方科技集团股份有限公司 单基板显示面板及其制造方法
US9085661B1 (en) 2012-10-26 2015-07-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Photomechanically active copolyimides derived from an azobenzenediamine, a rigid dianhydride, and a flexible dianhydride
US9139696B1 (en) 2014-03-28 2015-09-22 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Air Force Aromatic diamines containing three ether-linked-benzonitrile moieties, polymers thereof, and methods of making the same
US9644071B1 (en) 2014-09-05 2017-05-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Bis(azobenzene) diamines and photomechanical polymers made therefrom
US10239254B1 (en) 2015-08-07 2019-03-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method of fabricating shape memory films
US10294255B1 (en) 2015-08-07 2019-05-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Multifunctional crosslinking agent, crosslinked polymer, and method of making same

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55153919A (en) * 1979-05-18 1980-12-01 Hitachi Ltd Manufacture of liquid crystal display element
US4929658A (en) * 1988-04-14 1990-05-29 Nissan Chemical Industries Ltd. Composition for liquid crystal aligning agent
JPH04177324A (ja) 1990-11-13 1992-06-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶パネル及び液晶パネル用スペーサ
JPH05142549A (ja) 1991-11-25 1993-06-11 Sekisui Chem Co Ltd 液晶表示パネル
JP3355680B2 (ja) 1993-02-12 2002-12-09 大日本インキ化学工業株式会社 アクリレート化合物とそれを用いた液晶デバイス
EP0611981B1 (de) * 1993-02-17 1997-06-11 F. Hoffmann-La Roche Ag Optisches Bauelement
US5539545A (en) * 1993-05-18 1996-07-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of making LCD in which resin columns are cured and the liquid crystal is reoriented
JP2693368B2 (ja) * 1993-06-29 1997-12-24 スタンレー電気株式会社 液晶表示素子とその製造方法
JPH0756148A (ja) 1993-08-20 1995-03-03 Toshiba Corp 液晶表示素子
US5503932A (en) * 1993-11-17 1996-04-02 Nippon Shokubai Co., Ltd. Organic-inorganic composite particles and production process therefor
JPH07253562A (ja) 1994-03-16 1995-10-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 界面規制力評価法および液晶光学素子
JPH08136935A (ja) * 1994-11-09 1996-05-31 Hitachi Ltd 液晶表示装置
JP3471098B2 (ja) 1994-11-21 2003-11-25 積水化学工業株式会社 液晶ディスプレイ用スペーサ
JPH08328005A (ja) * 1995-05-26 1996-12-13 Hitachi Chem Co Ltd 液晶配向膜、液晶配向膜の処理方法、液晶挟持基板、液晶表示素子、液晶表示素子の製造方法及び液晶配向膜用材料
JPH0980391A (ja) 1995-09-11 1997-03-28 Sekisui Chem Co Ltd 液晶表示素子
JPH09127516A (ja) * 1995-11-06 1997-05-16 Sharp Corp 液晶表示素子の製造方法
KR100208970B1 (ko) * 1995-12-29 1999-07-15 구자홍 액정셀 및 그의 제조방법
JPH09297310A (ja) * 1996-05-01 1997-11-18 Stanley Electric Co Ltd 液晶表示素子とその製造方法
KR100225910B1 (ko) * 1996-04-04 1999-10-15 구자홍 액정표시장치(liquid crystal display device)
JP3269771B2 (ja) 1996-04-05 2002-04-02 シャープ株式会社 液晶表示装置の製造方法
JPH09278735A (ja) 1996-04-10 1997-10-28 Sekisui Finechem Co Ltd ビフェニル誘導体
JPH09281507A (ja) 1996-04-10 1997-10-31 Sekisui Finechem Co Ltd 液晶表示素子用スペーサー及び液晶表示素子
DE69732193T2 (de) * 1996-05-08 2005-12-22 Hitachi, Ltd. In der Ebene schaltende Flüssigkristallanzeige mit aktiver Matrix
JP2907137B2 (ja) * 1996-08-05 1999-06-21 日本電気株式会社 液晶表示装置
KR100191787B1 (ko) * 1996-09-20 1999-06-15 구자홍 광시야각을 가지는 액정셀의 제조방법
KR100201841B1 (ko) * 1996-11-29 1999-06-15 구자홍 액정셀 제조방법
US6091476A (en) * 1997-06-24 2000-07-18 Nippon Shokubai Co., Ltd. Liquid crystal display using spacers having hydrophobic inorganic particles attached to the spacer body
JP3978755B2 (ja) * 1997-12-29 2007-09-19 チッソ株式会社 ポリアミド酸組成物、液晶配向膜、および液晶表示素子
CN1279395C (zh) * 1998-08-26 2006-10-11 日产化学工业株式会社 液晶取向处理剂和用该处理剂的液晶元件以及液晶的取向方法
US6746730B1 (en) * 1999-06-28 2004-06-08 Chisso Corporation Varnish composition and liquid-crystal display element

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100731032B1 (ko) * 2000-12-22 2007-06-22 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치
US11073714B2 (en) 2017-04-13 2021-07-27 Lg Display Co., Ltd. Liquid crystal display device including liquid crystal capsule and method of fabricating the same
US11619842B2 (en) 2017-04-13 2023-04-04 Lg Display Co., Ltd. Liquid crystal display device including liquid crystal capsule and method of fabricating the same

Also Published As

Publication number Publication date
US6441880B1 (en) 2002-08-27
TW438986B (en) 2001-06-07
US20040233377A1 (en) 2004-11-25
KR100646511B1 (ko) 2006-11-14
US20030002005A1 (en) 2003-01-02
US6757044B2 (en) 2004-06-29

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