KR19990068243A - 액정 배향 처리 방법 및 이것을 이용한 액정 표시 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 연마 버프의 하지 섬유축 방향을 연마 롤러의 회전의 접선 방향과 사교하도록 붙이고, 연마 롤러의 회전축과 기판의 이동 방향을 사교시켜, 연마 롤러를 액정 표시 소자용의 상하 기판상에 형성된 배향막상에 제 1, 제 2의 2개 방향으로 연마시키는 것에 의해, 배향 방향을 결정하는 연마 처리를 실행함으로써, 높은 표시 품위의 액정 표시 소자를 얻을 수 있다.

Description

액정 배향 처리 방법 및 이것을 이용한 액정 표시 소자{THE METHOD OF ALIGNMENT PROCESS IN LIQUID CRYSTAL, AND THE LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 소자의 임계값 전압 부근, 혹은 중간조(中間調) 표시시 등에 있어서 발견되는 줄무늬 얼룩을 없앰으로써, 양호한 표시 품위를 실현할 수 있는 연마(rubbing) 처리 방법 및 이것을 이용한 액정 표시 소자에 관한 것이다.

최근, 액정 표시 소자는, 그 표시 용량(화소수)을 확대하면서 대(大)화면화가 진행되고 있다. 특히, 큰 표시 영역을 균일한 표시 품위로 얻을 수 있도록 하기 위해서는, 배향 처리가 중요한 문제로 된다. 이전부터, 액정 표시 소자의 배향 처리는, 단섬유(短纖維)를 천 위에 식모(植毛)한 연마 버프(rubbing buff)에 의해, 폴리아미드산(polyamic acid)을 열경화시킨 폴리이미드 배향막 표면을 연마함으로써 실행되고 있었다. 이 배향 처리 방법은, 대단히 간단하고 쉬운 것으로, 처리 시간도 짧고, 비용적으로도 우수한 것이었다.

그러나, 이 배향 처리 방법에 있어서는, 배향막 표면과 연마 버프 선단의 기계적인 접촉에 의해 마모가 뒤따르게 된다. 이 접촉의 강약이나 마모의 정도는 기반(基盤) 표면의 단차(段差), 특히 에지(edge) 부분에서 커서, 그 영향이 배향막 표면상에 정보로서 잔존하기 쉽다.

특히, 컬러 필터 기판 표면의 배향 처리에 의한 줄무늬 얼룩은, 버프 표면을 배향막 표면에 대하여 수직으로 밀어 넣어, 연마 밀도를 높이는 등의 연마 조건을 변경하는 접근 방법으로는 해결할 수 없었다.

유리 기판의 이동 방향에서 발견되는 줄무늬 얼룩의 발생은, 연마 롤러를 기판 표면과의 접점이 한점의 얇은 원판 모델로 생각하면 이해하기 쉽다. 도 7은 원판 형상 모델의 모식도이다. 얇은 원판 형상의 모델(21)은 기판(7)과 한 점에서 접하고, 연마 롤러(19)의 회전축(19b)을 중심으로 하여 화살표 b 방향으로 회전한다. 유리 기판(7)의 이동 방향(화살표 a 방향)을 나타내는 선(20)과, 롤러의 회전 방향을 유리 기판 표면에 사영(射影)시킨 선(20a)이 이루는 각이 각 θ이다. 일본 특허 공개 평성 제2-22624호 공보에는, 각 θ를 ±1°∼45°의 범위로 설정함으로써 줄무늬 얼룩을 해결하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 배향 처리 방법에서는, 얇은 원반 형상 모델은, 접점이 한 점이기 때문에, 기판 표면 단차의 영향을 받기 쉽다. 특히 표시 용량이 증대되어, 누화(crosstalk)나 전극 감쇠에 의한 임계값 얼룩의 대책으로서, 투명 도전막(ITO)의 저항값을 저감시키기 위하여 ITO 막두께를 두껍게 하는 경향이 있다. 이와 같이 막두께를 두껍게 한 ITO에 전극 패턴을 형성하면, 수천Å의 단차에 의한 홈이 직선 형상으로 배열되게 된다. 원반 형상 모델로부터 접점이 한 점인 종래의 하지 섬유 방향이 연마 롤러의 회전 방향과 일치된 연마 버프에 있어서는, 이 홈에 의한 영향에 의해 줄무늬 얼룩이 발생한다.

또한, 연마 롤러가 1회전할 때마다 홈에 의한 영향이 연속되고, 차례로 이들이 접속되어 액정 표시 소자로서 동작시켰을 때에 줄무늬로 인식되게 된다. 이러한 얼룩은 도 11에 도시하는 바와 같이 기판의 이동 방향과 평행하게 발생하는 줄무늬의 표시 얼룩 a1이나, 광폭(廣幅)의 띠형상 표시 얼룩 a2 등과 같은 발생 위치 및 폭이 임의적(random)인 얼룩이다. (24)는 액정 표시 소자이다.

본 발명의 목적은 액정 표시 소자의 임계값 전압 부근 및 중간조 표시시 등에 발견되는 줄무늬 얼룩을 없애, 양호한 표시 품위를 실현할 수 있는 액정 배향 처리 방법 및 이것을 이용한 액정 표시 소자를 제공하는 것이다.

도 1은 컬러 필터측 기판의 ITO 전극 패턴 형성후의 상태를 나타낸 모식도,

도 2는 컬러 필터의 배열을 나타내는 평면도,

도 3은 컬러 필터와 대향하는 기판의 ITO 전극 패턴 형성후의 상태를 나타낸 모식도,

도 4는 완성된 공(空) 패널에 액정 재료를 주입한 상태를 나타내는 단면도,

도 5a 및 도 5b는 각각, 제 1 및 제 2 연마 처리 방향을 나타낸 모식도,

도 6은 줄무늬 얼룩의 발생 메카니즘과 해소 조건을 나타낸 모식도,

도 7은 줄무늬 얼룩을 설명하는 원반 형상 모델의 모식도,

도 8은 본 발명의 연마 방법에 있어서 사용하는 연마포의 재단 방법을 도시하는 도면,

도 9는 본 발명의 연마 방법의 연마 공정에 있어서의 연마 롤러와 기반의 관계를 도시하는 도면,

도 10은 본 발명의 연마 롤러의 일실시예를 나타내는 단면도,

도 11은 종래의 연마 방법으로 제작된 액정 표시 소자에 있어서 발생하는 표시 얼룩을 도시하는 도면,

도 12는 종래의 연마 방법으로 제작된 액정 표시 소자에 있어서 발생하는 표시 얼룩(휘도 얼룩)을 도시하는 도면,

도 13은 연마포의 모식도,

도 14는 본 발명의 실시예에 있어서 사용한 연마포의 단면도,

도 15a는 종래의 제조 방법에 있어서 사용하는 연마포의 단면도,

도 15b는 본 발명의 제조 방법에 있어서 사용하는 연마포의 단면도,

도 16은 액정 표시 소자의 조감도,

도 17은 액정 표시 소자의 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 2, 3 : 컬러 필터4 : 블랙 메트릭스

5 : 평활층6 : 연마 버프

7 : 하측 유리 기판8 : ITO 전극

9 : 상측 유리 기판10, 11 : 배향막

12 : 스페이서13 : 액정 재료

14 : 밀봉재19 : 연마 롤러

24 : 액정 표시 소자

액정 표시 소자용의 상하 기판상에 형성된 배향막상에, 단섬유를 식모한 연마 버프를 감은 원통형 연마 롤러를, 이 연마 롤러의 회전축과 상기 기판의 이동 방향을 사교(斜交)시켜 회전시키면서 연마함으로써, 상기 배향막을 연마 처리하는 액정 배향 처리 방법에 있어서, 상기 연마 버프는 하지 섬유의 축방향이 상기 연마 롤러 회전의 접선 방향과 사교하도록 붙여지고, 상기 상하 기판의 각 정규 배향 방향의 교차각내에서, 또한 상기 각 정규 배향 방향에 대하여 5∼30° 범위내의 연마 방향으로 제 1 회째의 연마 처리를 실행한 후, 배향 방향을 결정하는 제 2 회째의 연마 처리를 실행하는 것을 특징으로 한다. 전술한 바와 같은 액정 배향 처리 방법에 의하면, 줄무늬 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 액정 표시 소자 전면에 걸쳐 양호한 표시 품위를 얻을 수 있다.

상기 연마 롤러의 회전 방향에 대한 상기 연마 버프의 하지 섬유축 방향과 연마 롤러의 회전 방향이 이루는 각 α, 롤러의 회전 속도 N(rpm), 스테이지의 이동 속도 S(㎜/s), ITO 전극폭 D(㎜)가, D<(60×S/N)tanα의 관계를 만족시키도록 함으로써, 줄무늬 얼룩은 불연속적으로 되어 인식되지 않게 된다.

또한, 상기 배향막이, 폴리이미드계 배향막으로서, 프리틸트각(pre-tilt angle)이 3°이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적, 특징, 국면 및 이익 등은 첨부 도면을 참조로 하여 설명하는 이하의 상세한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.

발명의 실시예

본 발명의 실시예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 컬러 필터측 기판의 ITO 전극 패턴 형성후의 모식도를 나타내고 있다. 도 2는 컬러 필터의 배열을 나타내는 평면도이다. 일례로서 인쇄법을 이용한 컬러 필터 구성을 설명한다.

하측 유리 기판(7)상에는, 인쇄에 의해 빨강(R), 녹색(G), 파랑(B)의 컬러 필터(1, 2, 3)가 직사각형으로 형성되어 있다. 또한, 각 컬러 필터 사이에는 블랙 매트릭스(4)가 형성되어 있다. 각 컬러 필터, 블랙 매트릭스상에는 평활층(5)이 성막되어 있다. 또한, 평활층(5)상에는 인듐·주석 산화물 박막 전극인 ITO 전극(6)이 성막되어 있다. ITO 전극(6)의 막두께는, 5Ω/□ 이하로 되도록 설정하고, 직사각형 컬러 필터와 직각 방향으로 패터닝하였다. 화소의 전극 선폭(도 2의 치수 c)은 280㎛, 전극 간격(도 2의 치수 d)은 20㎛로 하였다.

도 3은, 컬러 필터와 대향하는 상측 유리 기판의 ITO 전극 패턴 형성후의 모식도를 나타내고 있다. 상측 유리 기판(9)상에, ITO 전극(8)을 10Ω/□ 이하로 되는 막두께로 성막하였다. 또한, 하측 유리 기판(7)과 ITO 성막면이 대향하도록 조합한 경우에, 하측 유리 기판(7)의 각 색깔마다의 직사각형 컬러 필터와 평행 방향으로 되도록 패터닝하였다. 화소의 전극선폭(도 2의 치수 e)은 80㎛, 전극 간격(도 2의 치수 f)은 20㎛이다.

도 4는, 상하 기반 사이에 액정 재료를 주입하여 완성한 액정 표시 패널의 단면도이다. 상측 유리 기판(9) 위, 하측 유리 기판(7) 위에는, 배향막(10, 11)이 각각 형성되어 있다.

(12)는 스페이서, (13)은 액정 재료, (14)는 밀봉(seal)재이다.

도 5는 상하 각 유리 기판에 실행하는 배향 처리를 나타내며, 도 5a는, 상하 유리 기판에 각각 정규 배향 처리 방향으로 연마 처리를 실시한 후, 각 유리 기판의 배향 처리면을 중첩시킨 상태를, 상측 유리 기판(9)측에서 본 상태를 나타내고 있다. (15)는 상측 유리 기판의 정규 배향 처리 방향, (16)은 하측 유리 기판의 정규 배향 처리 방향을 나타내고 있다.

또, 상하 유리 기판(9, 7)의 배향막 표면을 정규 배향 처리 방향으로 연마 처리를 실시하기 전에 그 이전 처리로서, 제 1 연마 처리를 정규 배향 방향으로부터 5∼30°범위의 각도를 갖고 실행한다. 이에 따라, 액정 분자의 비틀림(torsion)의 방향성을 보다 확실하게 할 수 있어, 배향 규제력을 약하게 하는 것이 가능해진다. 도 5b는 하측 유리 기판(7)의 배향 처리 방향을 나타내는 것으로, 하측 유리 기판(7)을 배향 처리면측에서 본 상태를 나타내고 있다. (17)은 제 1 연마 방향, (18)은 정규 배향 처리 방향을 나타내고 있다. 제 1 연마 처리의 각도 부여 방향은, 상측 유리 기판(9)과 하측 유리 기판(7)을 조합했을 때에 한쪽의 기판면에서 보아 각각의 연마 방향이 교차하는 각의 내측으로 들어가도록 설정한다. 제 1 연마 처리 실행후, 배향 방향을 결정하는 정규 배향 처리를 실행한다. 연마 조건은 다음과 같다.

(a) 롤러 회전 속도 N(rpm) : 1000rpm

(b) 스테이지 이동 속도 S(㎜/s) : 45㎜/s

(c) 버프 하지 섬유축 방향과 롤러 회전 방향이 이루는 각 α(후술하는 도 8 참조) : 7°

(d) 버프 : 후루카와 가공사 제조 YA-20R

(e) 압입량 : 0.35㎜

압입량이란 롤러에 버프(연마포)를 양면 테이프로 붙인 상태에서 롤러축을 기판 방향으로 변위시킨 거리이다(기준점은 버프의 하지 섬유에 매설된 단섬유의 융털(pile)의 털끝이 기판과 접한 곳).

여기서, 상기 연마 조건과 ITO 전극폭 D(㎜)의 관계에 대하여, 도 6을 이용하여 설명한다. 도 7에서 도시한 바와 같은, 원반 형상 모델이라고 생각하면, 연마 롤러가 1회전하는 동안에 기판이 진행하는 거리는, 60×S/N으로 나타낼 수 있다. 따라서, 연마 롤러가 1회전하는 동안에 ITO 전극폭 D를 통과하기 위해서는, 즉 줄무늬 얼룩을 불연속적으로 하기 위해서는, 이하의 수학식 1을 만족시켜야 한다.

D<(60×S/N)tanα

본 실시예에 있어서 D(㎜)는, 전술한 바와 같이 하측 유리 기판(7)측이 280㎛(0.28㎜), 상측 유리 기판(9)측이 80㎛(0.08㎜)이고, 우변은 상기 연마 조건으로부터, (60×45/1000)tan7°=0.33㎜이기 때문에, 본 관계식을 만족하고 있다. 이 때문에, 연마 롤러가 1회전하는 동안에, ITO 전극폭을 통과할 수 있어, 줄무늬 얼룩은 불연속적으로 되어 인식되지 않게 된다.

또한, 여기서 사용하는 연마 롤러의 연마 버프는, 도 8에 도시하는 바와 같이 하지 섬유의 경사 방향과 연마 롤러의 회전의 접선 방향이 이루는 각도 α로 재단(裁斷)되어 있다. α는 바람직하게는 5°∼30°이다. 연마 롤러의 회전 방향과 융털의 병렬 방향이 일치하고 있으면, 기판 표면에 있어서 각각의 융털이 접촉하는 위치가 중복되기 때문에, 연마를 균일하게 실행할 수 없어 줄무늬 형상의 얼룩이 발생되게 되지만, 사교시킴으로써 분산시켜 균일한 연마가 가능해진다. 연마 버프의 원반(22)을 각도 α로 사교시켜 재단하여, L 방향이 연마 롤러의 단면과 평행하게 되도록 감는다. (23)은 재단하여 사용하는 연마 버프의 부분을 나타낸다.

연마 롤러(19)는, 연마 버프(23)가 연마중에 작용하는 접선 방향의 힘이나 접착 강도의 열화로 인하여 느슨해지지 않을 것이 요구된다. 연마 버프(23)가 느슨해지는 것은 액정 표시 소자로서 동작시켰을 때에, 도 12에 도시하는 바와 같은 회전축과 평행하게 계속 이어지는 휘도(輝度) 얼룩의 원인이 된다. 그 때문에, 연마 버프(23)는 회전 방향에 상당하는 방향의 신장률이 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 연마 버프(23)의 회전 방향에 상당하는 방향으로 1㎏/㎝의 인장 응력을 부하(負荷)했을 때의 신장률이, 10% 이하인 것이 바람직하다. 연마 버프(23)의 신장률은 사용하는 하지의 종류는 물론, 재단 각도와 관련하여 α=0일 때 최소로 되고, 45°에서 최대로 된다.

또한, 연마 롤러(19)를, 도 10에 도시하는 바와 같이 회전 방향의 길이를 짧게 한 여러장의 연마 버프(6a, 6b)에 의해 등분 비율 구성으로 함으로써, 상기한 바와 같이 느슨해지는 것을 방지할 수 있다. 도 10에서는 2분할하고 있지만, 분할수는 2∼4가 적당하다.

연마 롤러의 회전 방향과 기판의 이동 방향이 일치하면, 융털의 털끝이 갈라지기 쉽게 되어, 균일한 연마를 수행할 수 없게 되는 경우가 있으므로, 도 9와 같이 각도 θ로 사교시키고 있다.

또한, 회전축과 기판 이동 방향에 수직인 방향이 이루는 각도(도 9에 나타내는 θ)는 20°∼45°이지만, 연마포의 굴곡으로 인한 얼룩을 저감시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 기판의 배치에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 직사각형의 기판에 있어서의 한변이 이동 방향에 대하여 평행하게 되도록 배치하면, 기판의 코너 부분이 연마 롤러에 접촉할 때 발생하는 얼룩을 저감할 수 있어 바람직하다. 또한, 연마 롤러의 회전 속도는, 직경이 150㎜인 롤러로 600∼1200rpm, 기판의 이동 속도는 20∼80㎜/초가 적당하다.

또한, 연마는, 상기 융털의 모근부(毛根部)와 상기 배향막 표면의 최단의 거리가, 융털의 길이를 P(㎜), 융털의 경사 각도를 β(°)로 했을 때, Pcosβ로 나타내는 값보다도 0.2∼0.7㎜ 작은 상태에서 실행되는 것이 바람직하다. 이 때, 융털의 길이 P는 1.7∼2.0㎜가 적당하다. 이에 따라, 연마포의 굴곡이나 배향막 표면에 부가되는 손상을 충분히 작게 유지하면서, 융털의 선단만이 기판 표면에 접촉하는 경우에 비해 기판에 대한 필라멘트(filament)의 접촉 상태를 보다 긴밀하게 할 수 있어, 보다 균일한 연마를 실현할 수 있다. 또한 연마는, 한 기판에 대하여 동일 방향으로 여러번 실행하는 것이 바람직하다. 이 경우의 연마 회수는, 바람직하게는 2∼3회로 한다.

다음에, 도 4를 이용하여 상하 유리 기판의 접합에 대하여 설명한다. 하측 유리 기판(7)의 배향 처리면에는, 필요 갭 두께를 확보하기 위한 플라스틱 비드(12)를 필요 상당량 살포하였다. 또한, 상측 유리 기판(9)의 배향 처리면의 ITO 전극(8)의 화소외에, 열경화성 수지에 소정의 직경을 갖는 유리섬유(glass fiber)로 된 스페이서(14)를 1중량% 혼합하여, 소정의 선폭으로 스크린 인쇄하였다. 그 후, 하측 유리 기판(7), 상측 유리 기판(9)을 배향 처리한 표면이 내측으로 되도록 접합하여, 내열성 필름을 이용한 진공팩을 실시한 후, 소정 조건으로 가열 경화 처리하였다.

이상과 같이 하여, 공(空) 패널을 완성시켰다. 또한, 이 공 패널에 진공 주입법을 이용하여, STN용 액정 재료(13)를 주입하여 패널을 완성하였다. STN용 액정 재료(13)로서는, 등방상(等方相)-액정상(液晶相) 간의 상(相)전이 온도가 90°이상, 또한 알케닐(alkenyl)계 액정 조성으로 통일시킨 혼합 액정 재료를 사용하였다. 또, 등방상-액정상 사이의 상전이 온도가 90°이상, 또한 알킬(alkyl)계 액정 조성으로 통일시킨 혼합 액정 재료를 사용하더라도 무방하다. 이하의 표 1에, 본 발명의 예와 비교예의 평가 결과를 나타낸다. 각 샘플은, 1kHz의 구형파(矩形波) 평가와, APT 구동 모듈을 실장하여 실구동 평가를 실시하였다.

표 중에서, ◎은 줄무늬 얼룩이 전혀 없고, ○은 수개의 희미한 줄무늬 얼룩이 인식되는 정도, △는 수개의 줄무늬 얼룩이 인식되는 정도, ×는 줄무늬 얼룩이 수개 이상 인식된 것을 나타낸다. 패널 점등 상태에 있어서, 배향 처리로서 연마 롤러의 회전 방향에 대한 연마 버프의 하지 섬유축 방향을 일치시킨 연마 버프 각도 0°의 비교예 1∼4에서는, 불과 배향막의 프리틸트각을 7°로 하고, 또한 액정 재료의 유전율 이방성을 7로 한 비교예 3이, 수개의 희미한 줄무늬 얼룩이 인식되는 정도였으나, 실구동 상태에서는, 비교예 1∼4 모두에서 줄무늬 얼룩이 수개 이상 인식되어, 표시 얼룩으로서 실용화할 수 없는 것이었다.

한편, 연마 버프 각도 7°의 본 발명예 1∼5에서는, 배향막의 프리틸트각 3°, 또한 액정 재료의 유전율 이방성이 12인 본 발명예 3에서만 희미한 줄무늬 얼룩이 수개 인식되었으나, 본 발명예 1∼5중 어느 것에 있어서도 실제 사용에 견딜 수 있는 표시 품위였다. 특히, 배향막의 프리틸트각 3°, 액정 재료의 유전율 이방성 5인 본 발명예 1 및 배향막의 프리틸트각 7°, 액정 재료의 유전율 이방성 7인 본 발명예 4는, 가로줄무늬 얼룩이 전혀 없을 뿐만 아니라, 우수한 표시 품위를 나타내었다.

(연마포의 신장률 측정)

연마포의 원반으로서는, 도 13 혹은 도 14에 나타내는 바와 같은 구조를 사용하였다. 하지(下地)의 날실(53) 및 씨실(54)에 아사히 화성 공업 주식회사에서 제조한 큐프라 레이온을 사용하고, 융털(55)에는, 필라멘트 직경 3 데니어(denier)의 주식회사 클라레에서 제조한 비스코스 레이온으로 이루어진 융털 직경 120 데니어인 것을 사용하였다. 융털이 심어진 연마포의 이면(융털의 털끝이 돌출되어 있지 않은 면)에는, 융털이 빠지거나 하지가 변형되는 것을 방지하기 위해, 초산비닐수지(57)를 도포하였다. 연마포의 총 두께 D는 1.8㎜이고, 융털의 평균 길이 P는 1.8㎜, 융털의 평균 경사 각도 β는 15°였다.

연마포의 신장률을 측정하기 위해서, 상기 연마포 원반을, 도 8에 나타내는 각도 α가 0°, 3°, 10°, 15°, 30°, 45°가 되도록, 폭 5㎝, 길이 30㎝로 재단하여 6 종류의 시험편으로 하였다. 각 시험편에 대하여, 길이 방향(L 방향)으로 5㎏(즉, 폭당 1㎏/㎝)의 인장 응력을 가하여 신장률을 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다. 단, 신장률 S(%)는, 원(原)길이를 L0, 응력을 가했을 때의 길이를 L1로 하였을 때, S=(L1-L0)/L0×100으로 나타내는 값이다.

여기서 α가 커짐에 따라 신장률이 커지는 것은, 버프가 양면 접착 테이프로 롤러에 접착되어 있기 때문이다. 즉, 버프에 부가되는 최대 응력은 롤러 회전 방향에 평행, 즉 롤러 표면의 접선 방향이다. 이 방향으로 버프의 주(主) 섬유축 방향이 향하고 있는 α=0일 때에는 거의 변형되지 않지만, α가 커지면 전단 응력(shearing stress)으로 인해 변형된다.

(실시예 1)

상기 연마포의 신장률 측정에 사용한 것과 마찬가지의 연마포 원반을, 회전 롤러의 외주와 동등한 길이를 갖는 직사각형으로 재단하여 연마포로 하고, 회전 롤러의 외주면에 연마포의 길이(도 8의 L) 방향이 회전 롤러의 단면에 평행하게 되도록 양면 접착 테이프에 의해 감아 붙여서 연마 롤러를 제작하였다. 이 연마 롤러를, 도 9에 도시하는 바와 같이 회전축이 기판의 이동 방향에 직교하는 방향에 대하여 경사를 이루도록 설치하고, 기판을 연마하였다.

도 16과 도 17에 도시하는 바와 같이 기판에는, 미리, 투명 전극(81a, 81b)을 형성한 표면에 폴리이미드 프리폴리머(82a, 82b)(짓소 석유 화학 주식회사제 PSI2204)를 관용적인 방법으로 도포, 경화하여 배향막을 형성시켜 놓았다. 롤러의 경사 각도(도 9의 θ)는 제 1 투명 기판(80a)에 대해서는 10°, 제 2 투명 기판(80b)에 대해서는 60°로 하고, 액정 셀을 제작했을 때의 상하 기판 사이에 있어서의 배향 방향의 비틀림각이 250°가 되도록 하였다. 또, 연마 롤러로서는 직경이 150㎜인 것을 사용하고, 롤러의 회전 속도는 900rpm, 기판의 이동 속도는 40㎜/초로 하였다. 연마한 상하 기판에 스페이서를 1㎟당 200개 살포한 후, 기판의 외단부에 밀봉재를 도포하여, 상하 기판(80a)과 기판(80b)을 붙임으로써 액정 셀을 제작하였다. 스페이서(84)로서는, 입자 직경 6.1㎛의 세키스이 화인 주식회사제 미크로 펄을 사용하고, 액정층의 두께는 6㎛로 하였다. 밀봉(83)의 일부에 형성한 주입구로부터 진공 주입법에 의해 액정을 주입하였다. 액정 재료(85)로는, 카이럴 성분을 소량 혼합한 굴절율 이방성(Δn)이 0.15인 조성물을 사용하였다. 주입구를 자외선 경화 수지로 밀봉한 액정 셀의 상하에, 편광판(87a, 87b)과 위상차판(86)을 붙여, 도 17에 도시하는 액정 표시 소자를 얻었다.

상기 제조 방법에 있어서, 연마포 원반의 재단 각도(도 8의 α) 및 연마시에 있어서의 융털의 압입량을 변화시켜, 표 3에 도시하는 바와 같이 30 종류의 시료를 제작하였다. 또, 상기 압입량은, Pcosβ(=1.74㎜)를 기준(압입량 0)으로 하여, 연마시에 있어서의 연마 롤러와 기판의 수직 거리의, 상기 기준에 대한 감소량으로 나타낸 것이다.

제작한 각 시료에 대하여, 전극 사이에 액정의 임계값 이상의 전압으로 전기 신호를 인가하여, 발생하는 표시 얼룩(도 11에 도시하는 줄무늬 얼룩 a1 및 띠형 얼룩 a2와, 도 12에 도시하는 등간격 얼룩)을 관찰한 결과를 표 4에 도시한다.

또한, 관찰 결과는, 융털의 기모(起毛) 방향이 하지의 수선 방향과 일치한, 도 15a에 도시한 바와 같은 종래의 연마포를 이용하여 제작한 시료에 있어서 관찰된 얼룩의 정도를 기준(×)으로 하여, 상기 기준보다 얼룩이 저감되어 있는 것을 △, 상기 기준보다 얼룩이 현저히 저감되어 있는 것을 O로 하여, 3 단계로 평가한 것이다.

(실시예 2)

연마 롤러의 회전축의 경사 각도(도 9의 θ)를, 제 1 및 제 2 양 기판에 있어서 35°로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 제조 방법으로, 연마포 원반의 재단 각도(도 8의 α) 및 연마시에 있어서의 융털의 압입량을 변화시켜, 표 5에 도시하는 바와 같이 15 종의 시료를 제작하였다.

제작한 각 시료에 대하여, 전극 사이에 액정의 임계값 이상의 전압으로 전기 신호를 인가하여, 발생하는 표시 얼룩(도 11에 나타내는 줄무늬 얼룩 a1 및 띠형 얼룩 a2와, 도 12에 나타내는 등간격 얼룩)을 관찰한 결과를 표 6에 나타낸다. 단, 평가의 기준은 실시예 1과 마찬가지이다.

(실시예 3)

연마포의 신장률 측정에서 사용한 것과 마찬가지의 연마포 원반을, 회전 롤러의 외주의 1/2 미만의 길이를 갖는 직사각형으로 재단한 연마포를 2장 제작하였다. 이 2장의 연마포를, 회전 롤러의 외주면에, 연마포의 길이(도 8의 L) 방향이 회전 롤러의 단면에 평행하게 되도록 양면 접착 테이프에 의해 등간격으로 감아 붙여 연마 롤러를 제작하였다. 본 실시예에서 제작한 연마 롤러의 단면을 도 10에 나타낸다.

상기한 바와 같은 연마 롤러를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 제조 방법으로, 연마포 원반의 재단 각도(도 8의 α) 및 연마시에 있어서의 융털의 압입량을 변화시켜, 표 7에 도시하는 바와 같이 9 종의 시료를 제작하였다.

제작한 각 시료에 대하여, 전극 사이에 액정의 임계값 이상의 전압으로 전기 신호를 인가하여, 발생하는 표시 얼룩(도 11에 나타내는 줄무늬 얼룩 a1 및 띠형 얼룩 a2와, 도 12에 나타내는 등간격 얼룩)을 관찰한 결과를 표 8에 나타낸다. 단, 평가의 기준은 실시예 1과 마찬가지이다.

또, 본 실시예에서는 액정 표시 소자로서 STN(Super Twist nematic) 방식 표시 소자를 이용하였지만, TN(Twist nematic) 표기 방식, 래터럴(lateral) 구동에 의한 표기 방식에 있어서도, 마찬가지의 결과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는 진공 주입 패널을 이용하였지만, 셀 구성 형태에 관계없이, 마찬가지의 결과를 얻을 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 액정 배향 처리 방법에 따르면, 액정 표시 소자의 임계값 전압 부근 및 중간조 표시시 등에 발견되는 줄무늬 얼룩의 발생을 방지할 수 있기 때문에, 액정 표시 소자 전면에 걸쳐 우수한 표시 품위를 실현할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims (9)

1. 액정 표시 소자용의 상하 기판상에 형성된 배향막상에, 단섬유(短纖維)를 식모(植毛)한 연마 버프(rubbing buff)를 감은 원통형의 연마 롤러의 회전축과 상기 기판의 이동 방향을 사교(斜交)시켜 연마시킴으로써 연마 처리하는 액정 배향 처리 방법에 있어서,

   상기 연마 버프의 하지(下地) 섬유축 방향이 상기 연마 롤러의 회전의 접선 방향과 사교하도록 붙여지고, 상기 상하 기판의 각 정규 배향 방향의 교차각내에서, 또한 상기 각 정규 배향 방향에 대하여 5∼30°의 범위내의 연마 방향으로 제 1 회째의 연마 처리를 수행한 후, 배향 방향을 결정하는 제 2 회째의 연마 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 액정 배향 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   연마 롤러의 회전 방향에 대한 상기 연마 버프의 하지 섬유축 방향과 연마 롤러의 회전 방향이 이루는 각 α, 롤러의 회전 속도 N(rpm), 스테이지의 이동 속도 S(㎜/s), ITO 전극폭 D(㎜)가, D<(60×S/N)tanα의 관계를 만족시키는 액정 배향 처리 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 상하 기판의 한쪽이 컬러 필터 기판인 액정 배향 처리 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   연마 버프가 연마 롤러의 회전 방향에 상당하는 방향으로 1㎏/㎝의 인장 응력을 부가했을 때의 신장률이 10%인 것을 특징으로 하는 액정 배향 처리 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 회전 롤러가 회전하는 방향에 상당하는 방향의 치수가, 상기 회전 롤러의 원주의 1/n 미만인 n(단, n은 2 이상의 자연수)장의 연마포를, 상기 회전 롤러에 등간격으로 감아 붙이는 것을 특징으로 하는 액정 배향 처리 방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 연마하는 공정이, 상기 융털의 모근부와 상기 배향막 표면의 최단 거리가, 상기 융털의 길이를 P(㎜), 상기 융털의 경사 각도를 β(°)로 하였을 때, Pcosβ로 나타내는 값보다도 0.2∼0.7㎜ 작은 상태로 실행되는 액정 표시소자의 제조 방법.

   (단, 상기 융털의 경사 각도 β는, 상기 융털과, 상기 융털의 모근부를 지나는 상기 회전 롤러의 외주면에 대한 법선이 이루는 각도임.)
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   1 장의 기판을, 동일 방향으로 복수회 연마하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
8. 청구항 1 또는 2에 기재된 액정 배향 처리 방법을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
9. 제 8 항에 있어서,

   유전율 이방성이 7 이하, 또한 등방상(等方相)-액정상(液晶相) 간의 상(相)전이 온도가 90°이상, 또한 알케닐계 액정 조성 또는 알킬계 액정 조성으로 통일시킨 혼합 액정 재료를 사용한 액정 표시 소자.