KR20020015023A - 액정 표시 소자 - Google Patents

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세쯔오 고바야시
가즈히꼬 야나가와
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가나이 쓰토무
가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

한쌍의 기판, 및 상기 한 쌍의 기판 간에 협지된 액정층을 갖고, 상기 한 쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판에는, 해당 기판에 거의 평행한 전계를 상기 액정층에 인가하기 위한 복수의 전극, 상기 복수의 전극 중 적어도 하나를 보호하는 보호막, 상기 보호막 또는 상기 전극을 덮도록 형성된 배향막을 갖고, 상기 배향막의 AC 잔상이 8% 이하로 함으로써, AC 잔상에 의한 표시 불량을 제거하여 고품질의 화상 표시를 가능하게 하였다.

Description

액정 표시 소자{LIQUID CRYSTAL DISPLAY ELEMENT}
종래의 액정 표시 소자는 한쌍의 기판 사이에 협지된 액정층을 구동하는 전극이 한쌍의 기판의 각각에 상호 대향하도록 형성된 투명 전극으로 구성되고, 기판면에 거의 수직인 방향으로 형성한 전계를 인가하여 액정을 구동하는 트위스티드 네마틱 표시 방식으로 대표되는 종전계 방식을 채택하고 있었다.
이에 대하여, 액정에 인가하는 전계 방향을 기판면에 거의 평행하게 형성하는 횡전계 방식이 개발되었다. 이 방식의 일례로서, 상기 기판면에 거의 평행하게 전계를 형성하는 전극을 한쪽 기판에 형성한 빗살 무늬 전극쌍을 이용한 것이 예를 들면 특소공63-21907호 공보, 미국 특허 제4345249호, 유럽 특허91/10936호, 특개평6-222397호 및 특개평6-160878호 공보 등에 개시되어 있다. 이들 공보 등에 개시된 전극은 투명일 필요는 없으며, 도전성이 높고 불투명한 금속 전극이 이용된다.
상기 공보 등에 개시된 액정에 인가하는 전계 방향을 기판면에 거의 평행한 방향으로 하는 표시 방식에 있어서는 지금까지 엣지 도메인과 같은 초기부터 존재하는 표시 얼룩의 저감 방법이 특개평7-159786호 공보에 의해 제안되어 있지만, 고온 통전 시험 등의 스트레스 시험으로 발생하는 표시 얼룩을 제거하고, 또한 생산성을 향상시키기 위해서 필요한 구성 등에 대해서는 언급되어 있지 않다.
본원 출원인 등은 상기한 횡전계 방식의 액정 표시 소자에 대하여 55℃ 등의 고온에서 통상의 AC 구동을 행함으로써, 잔상(이를 AC 잔상이라 함)이 발생하고, 이것이 표시 불량을 초래함을 발견하였다.
이 표시 얼룩을 해소하기 위해서 본원 출원인 등이 예의 노력한 결과, 해당 AC 잔상이 일정량의 % 이하이면 관찰되지 않은 것을 확인하였다. 그리고, 특정한 배향막을 이용하여 배향막과 액정 분자 사이의 상호 작용을 크게 하는 것이 상기 표시 얼룩에 의한 표시 불량에 대하여 효과가 있는 것을 발견하였다.
또한, 기판과의 접착성을 향상시키기 위해서 통상 이용되고 있는 배향막 중의 실란커플링제가 이 표시 얼룩에 영향을 주고 있는 것도 발견하였다.
본 발명의 목적은 상기 AC 잔상에 의한 표시 불량을 제거하여 고품질의 화상 표시를 가능하게 한 액정 표시 소자를 제공하는 데 있다.
〈발명의 개시〉
본 발명은 다음의 (1)∼(6)에 기재된 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
(1) 한쌍의 기판, 및 상기 한쌍의 기판 사이에 협지된 액정층을 갖고, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판에는, 상기 액정층에 전계를 인가시키는 복수의전극, 상기 복수의 전극 중 적어도 하나를 보호하는 보호막, 및 상기 보호막 또는 상기 전극을 덮도록 형성된 배향막을 갖는 액정 표시 소자에 있어서, 상기 보호막의 막 두께를 0.1㎛ 내지 0.7㎛의 범위 내로 하고, 상기 배향막의 AC 잔상을 8% 이하로 하였다.
(2) 상기 액정층의 비 저항을 1010Ω·㎝ 이상으로 하였다.
(3) (1) 또는 (2)에 있어서의 상기 배향막을 적어도 한쪽이 아민 성분 또는 산 센텐스(acid sentence) 중에 부여된 장쇄 알킬기의 중량물이 총 몰수의 5% 이상 30% 이하인 폴리머 및 올리고머 중 적어도 한쪽을 함유하는 유기 고분자로 하였다.
(4) (3)에 있어서의 상기 폴리머 및 올리고머의 중량 평균 분자량을 2000 이상 30000 이하로 하였다.
(5) (3) 또는 (4)에 있어서의 상기 폴리머 및 올리고머에 주요 체인형과 말단형 중 적어도 1종 이상의 장쇄 알킬렌기를 함유시켰다.
(6) (1)∼(5)에 있어서의 상기 배향막을 장쇄 알킬렌기를 포함하는 폴리머 및/또는 올리고머 아민산이미드계, 폴리머 및/또는 올리고머 아미드이미드계, 폴리머 및/또는 올리고머 이미드실로키산계, 폴리머 및/또는 올리고머 아미드이미드계 유기 고분자로 하였다.
(7) 한쌍의 기판, 및 상기 한쌍의 기판 사이에 협지된 액정층을 갖고, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판에는, 상기 액정층에 전계를 인가시키는 적어도 한쌍의 전극, 상기 복수의 전극을 보호하는 보호막, 및 상기 보호막과 상기 전극상에 형성된 배향막을 갖는 액정 표시 소자에 있어서,
상기 보호막의 막 두께를 0.5㎛보다 작게 하고,
상기 배향막의 AC 잔상을 8% 이하로 하였다.
본 발명은 기판 평면에 거의 평행한 방향으로 전계를 인가하여 액정을 구동하는 방식의 액정 표시 소자에 대한 것으로, 특히 순 교류 구동에 의한 잔상이 적고, 양호한 표시 특성을 가지며, 또한 생산성이 우수한 액정 표시 소자에 적용함에 있어서 유효하다.
도 1은 본 발명에 의한 액정 표시 소자의 제1 실시예를 설명하는 한쪽 기판의 개략 구조를 나타내는 모식 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 액정 표시 소자의 제1 실시예를 설명하는 단위 화소에 있어서의 각종 전극의 구성을 나타내는 모식 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 액정 표시 소자의 제1 실시예의 구동 구조를 설명하는 등가 회로도.
도 4는 본 발명에 의한 액정 표시 소자의 러빙 각도와 편광판의 각도의 설명도.
도 5는 B-V 특성 변동을 평가하기 위한 측정계의 구성도
도 6은 화소 전극과 패시베이션막이 중첩하는 부분의 단면도.
이하, 본 발명을 보다 상세히 기술하기 위해서 첨부 도면에 따라 이를 설명한다. 또, 본 발명은 이하의 실시예에 의해 본 발명의 특허 청구의 범위가 한정되는 것은 아니다.
〈제1 실시예〉
도 1은 본 발명에 의한 액정 표시 소자의 제1 실시예를 설명하는 한쪽 기판의 개략 구조를 나타내는 모식 단면도이다.
도시한 기판은 횡전계 방식 액정 표시 소자의 전극 형성측 기판으로서, 참조 번호 1은 공통 전극, 참조 번호 2는 게이트 절연막, 참조 번호 3는 화소 전극, 참조 번호 4는 패시베이션막(절연막), 참조 번호 5는 배향막, 참조 번호 7은 전극 형성측 기판을 구성하는 유리 기판, 참조 번호 11은 박막 트랜지스터, 참조 번호 12는 영상 신호 전극을 나타낸다.
또한, 도 2는 본 발명에 의한 액정 표시 소자의 제1 실시예를 설명하는 단위 화소에 있어서의 각종 전극의 구성을 나타내는 모식 평면도로서, 참조 번호 9는 주사 신호 전극, 참조 번호 10은 비정질 Si이다.
연마한 유리 기판(7)상에 주사 신호 전극(9) 및 공통 전극(1)을 형성하고, 주사 신호 전극(9) 및 공통 전극(1)의 표면을 알루미늄 Al의 양극 산화막인 알루미나막으로 피복한다.
주사 신호 전극(9) 및 공통 전극(1)을 덮도록 질화 실리콘 SiN막으로 이루어진 게이트 절연막(2)과 비정질 실리콘 a-Si막(10)을 형성하고, 이 a-Si막(10)상에 n형 a-Si막, 화소 전극(3) 및 영상 신호 전극(12)을 형성한다.
화소 전극(3) 및 영상 신호 전극(12)에는 기초층에 크롬 Cr, 상층에 알루미늄 Al을 이용한 적층 전극을 이용한다. 그 막 두께는 모두 0.2㎛이다.
주사 신호 전극(9), 공통 전극(1), 화소 전극(3) 및 영상 신호 전극(12)의 재료는 특히 상기한 재료에 한정되는 것이 아니라, 전기 저항이 낮은 금속 재료이면 제한은 없다. 예를 들면, 크롬, 알루미늄, 구리, 니오븀 등의 금속, CrMo나AlTiTa 등의 합금, 또는 기초층에 알루미늄, 상층에 크롬을 이용한 적층 구조에 좋다.
화소 전극(3) 및 영상 신호 전극(12)은 도 2에 도시한 바와 같이 모두 스트라이프형의 공통 전극(1)과 평행하고 주사 신호 전극(9)과 교차하는 구조로 하여, 한쪽 기판상에 트랜지스터 소자(박막 트랜지스터 TFT: 11) 및 금속 전극군이 형성된다.
이들에 의해 한쪽 기판 상의 화소 전극(3)과 공통 전극(1) 사이에 형성되는 전계가 기판면에 거의 평행하게 되도록 형성된다.
전극 배치는 도 2에 도시한 것에 한하는 것이 아니라, 화소 내에 액정의 구동 방향을 2방향으로 하기 위한 구조, 예를 들면 공통 전극(1)과 화소 전극(3)을 지그재그 구조로 한 것, 또는 공통 전극(1)과 화소 전극(3)이 영상 신호 전극(12)과 비평행으로 한 구조이어도 좋다.
화소 수는 1024(×3)×768로, 화소 피치는 가로 방향(즉, 공통 전극 사이)으로 88㎛, 세로 방향(즉, 주사 신호 전극 사이)으로 264㎛이다. 또한, 이 트랜지스터 소자를 갖는 기판에 서로 대향하는 기판(도시하지 않음)상에는 스트라이프형 R, G, B 3색의 컬러 필터를 구비한다.
이 컬러 필터 상에는 표면을 평탄화하는 투명 수지가 적층된다. 이 투명 수지의 재료로서는 에폭시 수지를 이용한다. 또한, 이 투명 수지상에 폴리이미드계 배향막을 도포하고 있다.
도 3은 본 발명에 의한 액정 표시 소자의 제1 실시예의 구동 구조를 설명하는 등가 회로도로서, 참조 번호 13은 수직 주사 회로, 참조 번호 14는 영상 신호 구동 회로, 참조 번호 15는 전원 회로/컨트롤러, 참조 번호 17은 표시부(액정 패널), 참조 번호 18은 공통 전극 구동 회로이다.
표시부(17)에는 구동 LSI가 접속되고, 수직 주사 회로(13), 영상 신호 구동 회로(14)가 접속되고, 전원 회로/컨트롤러(15)로부터 주사 신호 전압, 영상 신호 전압, 타이밍 신호 등이 공급되어 화상 표시가 행해진다.
도 4는 본 발명에 의한 액정 표시 소자의 러빙 각도와 편광판의 각도의 설명도로서, 참조 번호 6은 전계 방향, 참조 번호 19는 러빙 방향, 참조 번호 20은 편광판 투과축이다.
도 4에 있어서, 상하 기판(컬러 필터 형성측 기판과 전극 형성측 기판)에 설치한 배향막의 러빙 방향(19)은 상호 거의 평행하고, 또한 인가되는 전계 방향(6)과 이루는 각도 fLC는 75°이다.
액정 패널의 상하에는 2장의 편광판(예를 들면, 니토 전공사 제품의 상품명 G1220 DU)이 설치되어, 한쪽 편광판의 편광 투과축을 러빙 방향(19)과 거의 평행하게, 즉 75°로 하고, 다른 쪽 편광판의 편광 투과축을 러빙 방향(19)과 거의 직교 (-15°)로 한다. 이에 따라, 노멀 클로즈(nomally close) 특성을 얻었다.
기판 사이에는 그 말단에 3개의 플루오로기를 갖는 화합물을 주성분으로 하는 유전 이방성 Δε이 플러스인 액정을 협지시킨다. 패시베이션막(4)에는 SiN을 이용하고, 그 막 두께를 0.1 내지 0.7㎛의 범위 내로 한다. 즉, 패시베이션막을얇은 막 두께로 함으로써 도 6에 도시한 바와 같이 배향막의 평탄 영역이 증가하고, 배향막의 AC 잔상이 저감하는 것을 본 발명자들은 발견하였다.
도 6의 (a)는 패시베이션막(4)의 막 두께가 충분히 두꺼운 경우의 화소 전극 (3)과 패시베이션막(4)이 중첩하는 부분의 단면도이고, 도 6의 (b)는 패시베이션막 (4)의 막 두께가 상기 0.1 내지 0.7㎛의 범위 내에 있는 경우의 화소 전극(3)과 패시베이션막(4)이 중첩하는 부분의 단면도이다.
도 6의 (b)에서는 패시베이션막(4)의 막 두께가 얇기 때문에, 도시된 바와 같이 배향막(5)이 도 6의 (a)에 비하여 X분만큼 평탄화된다.
소위 러빙 처리에 의해 배향막(5)의 배향 규제력이 생기지만 평탄화됨으로써, 보다 러빙되는 영역이 증가하여 배향막(5)의 배향 규제력이 향상하게 된다.
따라서, 배향막(5)의 배향 규제력이 향상함으로써, AC 잔상이 억제되어 표시 얼룩이 없는 고품질의 화상 표시를 행할 수 있게 된다.
또한, 표시의 ON/OFF 동작에 가장 기여하는 부분의 액정층에 제공하는 전계 강도를 동일하게 한 경우에 배향막(5)의 막 두께가 얇은 것이 배향막 계면에 걸리는 전계 강도를 낮게 할 수 있다. 즉, 배향막 계면에 걸리는 전계 강도를 낮게 함으로써, AC 잔상이 억제된다.
또, 패시베이션막(4)의 막 두께가 0.5㎛ 미만인 것이 바람직하지만, 너무 얇으면 화소 전극(3) 등의 보호를 할 수 없고, 또한 두꺼우면 AC 잔상이 저감되지 않기 때문에 0.1 내지 0.7㎛의 범위 내인 것이 필요하다. 구체적으로는 패시베이션막(4)의 막 두께와 AC 잔상이 남는 경우(휘도 차)를 비교 검토하면, 막 두께가 0.7㎛인 경우에 AC 잔상이 8% 이하가 되어 양호한 화상 표시를 얻을 수 있었다.
이 패시베이션막(4)의 형성에는 플라즈마 CVD를 이용하였다. 그 성막에는 약 25분간을 필요로 하였다.
배향막(5)에는 2,2-비스[4-(p-아미노 페녹시)페닐프로판]과 피로멜리트산이수물로 이루어진 폴리이미드 배향막을 이용한다. 그 막 두께는 50㎚이다.
이 외의 배향막 재료로서는 다음의 화학식 1에 나타내는 테트라카르복실산 이수물과 공중합(copolymerize)시키는 아민으로서, 페닐렌디아민, 디페닐렌디아민, 트리페닐렌디아민, 다음의 화학식 1로 표시되는 화합물, 또는 예를 들면, 다음의 화학식 2로 표시되는 구조를 갖는 화합물, 예를 들면, 비스 (아미노페녹시)디페닐 화합물 등이 이용된다.
화학식 1 중, X는 직접 결합, -O-, -CH2-, -SO2-, -CO-, -CO2-, -CONH-을 나타내고, 화학식 2 중, X는 직접 결합을 나타낸다.
구체적으로는 p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노터페닐(diaminoterphenyl), 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-디아미노디페닐벤조에이트, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 2,2'-(4,4'-디아미노디페닐)프로판, 4,4'-비스(p-아미노페녹시)디페닐술폰, 4,4'-비스(m-아미노페녹시)디페닐술폰, 4,4'-비스(p-아미노페녹시)디페닐에테르, 4,4'-비스(P-아미노페녹시)디페닐케톤, 4,4'-비스(P-아미노페녹시)디페닐메탄, 2,2'-[4,4'-비스(p-아미노페녹시)디페닐]프로판
또한, 다음의 화학식 3으로 표시되는 4,4'-디아미노-3-카바모일디페닐에테르, 또한 다음의 화학식 4의 디아미노실로키산 화합물이 있다.
또한, 상기와 공중합될 수 있는 할로겐기를 포함하지 않은 디아민으로서는 예를 들면, 4,4'-디아미노디페닐 에테르-3-카본아미드, 3-3'디아미노디페닐술폰, 3-3'디메틸-4-4'디아미노디페닐 에테르, 1,6-디아미노헥산, 2-2'-비스[4-(4-아미노페녹시)디페닐]프로판, 2-2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]메탄, 2-2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]술폰, 2-2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]케톤, 2-2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]비페닐, 2-2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]시클로헥산, 2-2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]메틸시클로헥산, 비스[4-(4-아미노벤조일옥시)벤조산]프로판, 비스[4-(4-아미노벤조일옥시)벤조산]시클로헥산, 비스[4-(4-아미노벤조일옥시)벤조산]메틸시클로헥산, 비스[4-(4-아미노메틸벤조일옥시)벤조산]프로판, 비스(4-아미노벤조일옥시)프로판, 비스(4-아미노벤조일옥시)메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-3,5-디메틸페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-3,4,5-트리메틸페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-3,5,6-트리메틸페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-3,5-디에틸페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시) -5-n-프로필페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-5-이소프로필페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-5-메틸-3-이소프로필페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-5-n-부틸페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-5-이소부틸페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-3-메틸-5-t-부틸페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-5-시클로헥실페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-3-메틸-5-시클로헥실페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-5-메틸-3-시클로헥실페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-5-페닐페닐]메탄, 비스[2-(4-아미노페녹시)-3-메틸-5-페닐페닐]메탄, 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-5-메틸페닐]메탄, 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-5-디메틸페닐]에탄, 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-5-메틸페닐]프로판, 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-3,5-디메틸페닐]프로판, 2,2-비스[2-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[2-(4-아미노페녹시)-3,5-디메틸페닐]프로판, 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-5-메틸페닐]부탄, 2,2-비스[2-(4-아미노페녹시)-3,5-디메틸페닐]부탄, 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-5-메틸페닐]-3-메틸프로판, 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-3,5-디메틸페닐]시클로헥산, 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-5-메틸페닐]-3-3-5-트리메틸시클로헥산 등의 디아민, 또한, 디아미노실로키산 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
한편, 장쇄 알킬렌기를 갖는 산 성분의 화합물 및 기타 공중합 가능한 화합물은 예를 들면, 옥틸숙신산 이무수물, 도데실숙신산 이무수물, 옥틸말로닉산 이무수물, 데카메틸렌비스트리멜리테이트산 이무수물, 데카메틸렌비스트리멜리테이트이무수물, 2,2-비스[4-(3,4-디칼복시페녹시)페닐]옥틸카르복실산 이무수물, 2,2-비스[4-(3,4-디칼복시벤조일옥시)페닐]트리데칸테트라카르복실산 이무수물, 2,2-비스[4-(3, 4-디칼복시페녹시)페닐] 트리데칸테트라카르복실산 이무수물, 스테아린산, 스테아린산클로라이드, 피로멜리트산 이무수물, 메틸피로멜리트산 이무수물, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산 이무수물, 디메틸렌트리멜리테이트산 이무수물, 3,3',4,4'-비스시클로헥산테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-디페닐메탄테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-디페닐에테르테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르복실산 이무수물, 2,3,6,7-나프탈렌테트라카르복실산 이무수물, 3,3',4,4'-디페닐프로판테트라카르복실산 이무수물, 2,2-비스[4-(3,4-디칼복시페녹시)페닐]프로판테트라카르복실산 이무수물, 2,2 -비스[4-(3,4-디칼복시페녹시)페닐]헥사플루오로프로판테트라카르복실산 이무수물, 2,2-비스[4-(3,4-디칼복시벤조일옥시)페닐]프로판테트라카르복실산 이무수물, 시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산 이무수물, 비시클로(2,2,2)옥타-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물, 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 이무수물 등을 예를 들 수 있다.
또한, 배향막의 형성은 인쇄법뿐만 아니라, 스핀 도포법이나 바코드법 등의 습식법이라도 간편하게 형성할 수 있다. 단지, 통상의 배향막과 마찬가지로 인쇄법으로 형성하면 막 형성 후의 패터닝 등이 불필요해져서 특히 생산성을 향상시킬수 있다.
이와 같이 하여 작성한 액정 표시 소자의 순 교류 구동에 의한 잔상의 유무는 순 교류 구동 시의 B-V 특성(휘도-전압 특성)의 변화(통상 구동으로 휘도가 최대 표시가 되도록 백 표시를 하여 30분 유지한 후, 동일하게 휘도-전압 특성을 측정했을 때의 중간 톤에서의 초기 휘도 B와 30분 유지 후의 휘도 B의 변화)가 생기는지의 여부를 측정함으로써 직접 판단할 수 있다. 즉, B-V 특성에 변화가 생긴 경우, 그것은 다른 표시를 행한 두개의 영역에서 표시 후의 B-V 특성이 각각 다르고, 동일 전압을 입력하여도 B-V 특성에 차이가 있기 때문에, 상기 두개의 영역에는 휘도 차가 생겨서 이것이 잔상으로서 관측된다.
도 5는 B-V 특성의 변동을 평가하기 위한 측정계의 구성도로서, 참조 번호 21은 항온조, 참조 번호 22는 관찰창(유리창), 참조 번호 23은 디지털 멀티미터, 참조 번호 24는 계측 제어기, 참조 번호 25는 시료(액정 표시 소자), 참조 번호 26은 백 라이트, 참조 번호 27은 공통 전압 전원, 참조 번호 28은 신호 전압원, 참조 번호 29는 게이트 전압 전원이다.
시료인 액정 표시 소자(25)는 백 라이트(26)와 마찬가지로 4시간 이상 온도를 안정시키고 나서 측정한다. 액정 패널(25)은 0V의 공통 전압에 의해 직류 성분 0의 순 교류 구동(AC 구동)된다.
액정 표시 소자(25)의 게이트는 DC 구동을 행하고 게이트에는 +16V를 입력한다. 공통 전압은 0V의 일정치로 하였다. 휘도계로부터의 출력은 디지털 멀티미터에 의해 계측 제어기(24)에 휘도치로서 입력한다.
그리고, 다음의 (1)∼(3)의 순서에 의해 교류 구동 전후에서의 B-V 커브의 변동을 측정한다.
(1) 신호 전압 Vsig을 0V부터 올리면서 순차 휘도 Bb(Vsig)를 측정한다.
(2) 휘도가 최대가 되는 신호 전압 Vmax로 30분 구동한다.
(3) 신호 전압 Vsig을 Vmax부터 0V까지 내리면서 순차 휘도 Ba(Vsig)를 측정한다.
이에 따라, 순 교류 구동 전후에서의 휘도 변동치 ΔB(Vsig)가 다음 수학식 1과 같이 얻어진다.
또, 측정은 55℃에서 행하였다. 그 결과, ΔB(Vsig)가 8% 이하에서 양호한 표시 특성을 얻을 수 있었다.
배향막의 형성 시에 UV/오존 조사 등의 방법에 의해 기판의 도장성(coating property)을 향상시키면, 배향막이 보다 전면 균일하게 형성하기 쉬워지고, 전극의 커버리지는 더욱 향상한다. 또한, 패시베이션막이 어느 정도 얇은 쪽이 크랙이 커지고, 크랙 내의 도장성을 UV/오존 조사 등의 방법으로 향상시키기 쉬워지기 때문에 배향막에 의한 커버리지가 더욱 향상한다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예∼제10 실시예에 대하여 표 1을 참조하여 설명한다.
〈제2 실시예∼제10 실시예〉
하기의 사항 이외에는 제1 실시예와 마찬가지로 액정 표시 소자를 제작하여 평가하였다. 즉, 배향막의 막 두께를 0.3㎛로 하고, 패시베이션막의 형성에 필요한 시간은 약 15분이다.
이와 같이 제작한 액정 표시 소자를 55℃에서 500 시간 중간 톤으로 표시하여도 표시 불량은 발생하지 않았다.
이 액정 표시 소자에 대하여 그 AC 잔상을 측정한 바 표 1에 도시한 바와 같이 되었다.
디아민 성분 산 성분 중량 평균분자량* AC잔상**
제2 실시예 2-2'-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]비페닐 옥틸숙신산 이무수물 12000 <8%
제3 실시예 비스[2-(4-아미노페녹시)-5-시클로헥실페닐]메탄 2,2-비스[4-(3,4-디칼복시페녹시)옥틸테트라카르복실산 이무수물 7290 <8%
제4 실시예 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-3,5-디메틸페닐]에탄 3,3',4,4'-비스시클로헥산테트라카르복실산 이무수물 3930 <8%
제5 실시예 2,2-비스[2-(4-아미노페녹시)페닐]프로판 2,3,6,7-나프탈렌테트라카르복실산 이무수물 18530 <8%
제6 실시예 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-5-메틸페닐]부탄 2,2-비스[4-(3,4-디칼복시페녹시)페닐]프로판테트라카르복실산 이무수물 19000 <8%
제7 실시예 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-3,5-디메틸페닐]시클로헥산 2,2-비스[4-(3,4-디칼복시벤조일옥시)페닐]프로판테트라카르복실산 이무수물 27000 <8%
제8 실시예 1,1-비스[2-(4-아미노페녹시)-5-메틸페닐]-3-3-5-트리메틸시클로헥산 시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물 8510 <8%
제9 실시예 비스[4-(4-아미노벤조일옥시)벤조산]프로판 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 이무수물 24180 <8%
제10 실시예 비스[2-(4-아미노페녹시)-5-n-프로필페닐]메탄 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산 이무수물 22390 <8%
비교예 1 m-페닐렌디아민 1,5비스[4-(3,4-디칼복시벤조일옥시)페닐]데카플루오로펜탄테트라카르복실산 이무수물+1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 이무수물 4000 12%
* : 표준 폴리스틸렌 환산 중량 평균 분자량
** : 명세서 기재중 수학식 1에서 정의되어 있는 것
또, 「H」 패턴을 30분 표시시킨 후, 흑 표시를 했을 때의 잔상을 0∼40℃, 55℃에서 눈으로 확인 관찰한 결과를 표 2에 나타낸다.
AC 잔상 사용온도 0∼40℃ 사용온도 55℃
제1 실시예∼제10 실시예 <8% ◎ ◎
비교예 2 8∼12% ○ △
비교예 1 >12% × ×
눈으로 확인 관찰
◎: 잔상이 보이지 않는다
○: 3분 이내로 잔상이 사라진다
△: 10분 이내로 잔상이 사라진다
×: 10분 이상에서도 잔상이 보인다
표 1과 표 2에서, AC 잔상이 8∼12%인 것은 사용 온도 영역에서 비교적 빠르게 잔상이 없어지지만, AC 잔상이 8% 이하에서는 잔상이 고온, 사용 온도 영역의 어디에서도 발생하지 않고, 양호한 표시 품질을 유지하고 있는 것을 알 수 있다.
상기 본 발명의 각 실시예의 효과를 비교하기 위한 비교예를 설명한다.
(비교예 1)
하기의 사항 이외는 〈제1 실시예〉와 마찬가지로 액정 표시 소자를 제작하여 평가하였다.
즉, m-페닐렌디아민 1.0몰%을 N-메틸-2-피롤리돈 중에 용해시키고, 여기에 1,5비스[4-(3,4-디칼복시벤조일옥시)페닐]데카플루오로펜탄테트라카르복실산 이무수물 0.1몰을 가하여, 40℃에서 2시간 반응시켜서 표준 폴리스틸렌 환산 중량 평균 분자량이 약 4000인 측쇄형 플루오로기를 포함하는 올리고마를 합성하고, 또한 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산 이무수물 0.9몰을 더하여 20℃에서 8시간, 130℃에서 1시간 반응시켜서 플루오로기를 포함하는 올리고마의 비율이 약 10%의 폴리-올리고머 아민산이미드 바니시(varnish)를 얻었다. 이 바니시를 6% 농도로 희석하고 γ-아미노 프로필 트리에톡시 실란을 고형분으로 0.3 중량% 첨가 후, 인쇄 형성하여 200℃, 30분의 열 처리를 행하여 약 70㎚의 배향막을 형성하였다.
이와 같이 하여 제작한 표시 소자를 상기와 같이 측정한 바, AC 잔상은 12%이상에서 잔상이 남는다.
(비교예 2)
하기의 사항 이외에는 〈제1 실시예〉와 마찬가지로 하여 액정 표시 소자를 제작하여 평가하였다. 즉, 3,4-디칼복시-1,2,3,4-테트라히드로-1-나프탈렌숙신산 이무수물, p-페닐렌디아민, 1-헥사데카노키시2,4-디아미노벤젠을 N-메틸-2-피롤리돈 중, 실온에서 10시간 반응시켜서 폴리아민산 중간체 용액을 조정하였다.
이 폴리아민산 중간체 용액에 이미드화 촉매로서 무수아세트산, 피리딘을 가하여 50℃에서 3시간 반응시켜서 폴리이미드 수지를 조정하였다. 이 와니스를 6% 농도로 희석하여 인쇄 형성하고, 200℃에서 30분의 열 처리를 행하여 약 70㎚의 배향막을 형성하였다.
이를 평가한 바, AC 잔상은 10%에서, 사용 온도 영역에서는 약간의 잔상이 남고, 55℃라는 고온에서는 잔상이 남았다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 측쇄형(side chain type) 구조를 갖지 않은 폴리이미드 배향막을 이용함으로써, 한쌍의 기판과 이 한쌍의 기판 사이에 협지된 액정층을 갖고, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판에는 해당 기판면에 거의 평행한 전계를 액정층에 인가하기 위한 복수의 전극과, 이 복수의 전극 중 적어도 하나를 보호하기 위해서 형성한 보호막 및 이 보호막 또는 상기 전극상에 형성한 배향막을 갖는 액정 표시 소자에 있어서의 AC 잔상이 억제되어, 표시 얼룩이 없는 고품질의 화상 표시를 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 한쌍의 기판, 및 상기 한쌍의 기판 사이에 협지된 액정층을 갖고, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판에는 상기 액정층에 전계를 인가시키는 복수의 전극, 상기 복수의 전극 중 적어도 하나를 보호하는 보호막, 및 상기 보호막 또는 상기 전극을 덮도록 형성된 배향막을 갖는 액정 표시 소자에 있어서,
    상기 보호막의 막 두께는 0.1㎛ 내지 0.7㎛ 범위 내이고,
    상기 배향막의 AC 잔상은 8% 이하인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정층의 비 저항은 1010Ω·㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배향막은, 적어도 한쪽이 아민 성분 또는 산 센텐스 중에 부여된 장쇄(long-chain) 알킬기의 중량물이 총 몰수의 5% 이상 30% 이하인 폴리머 및 올리고머 중 적어도 한쪽을 함유하는 유기 고분자인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 폴리머 및 올리고머의 중량 평균 분자량이 2000 이상 30000 이하인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 폴리머 및 올리고머는 주요 체인형과 말단형 중 적어도 1종 이상의 장쇄 알킬렌기를 함유하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배향막은 장쇄 알킬렌기를 포함하는 폴리머 및/또는 올리고머 아민산이미드(amic acid imide)계, 폴리머 및/또는 올리고머 아미드이미드(amid-imid)계, 폴리머 및/또는 올리고머 이미드실로키산(imidosiloxane)계, 폴리머 및/또는 올리고머 아미드이미드계 유기 고분자인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  7. 한쌍의 기판, 및 상기 한쌍의 기판 사이에 협지된 액정층을 갖고, 상기 한쌍의 기판 중 적어도 한쪽 기판에는, 상기 액정층에 전계를 인가시키는 적어도 한쌍의 전극, 상기 복수의 전극을 보호하는 보호막, 및 상기 보호막과 상기 전극 상에 형성된 배향막을 갖는 액정 표시 소자에 있어서,
    상기 보호막의 막 두께가 0.5㎛보다 작고,
    상기 배향막의 AC 잔상이 8% 이하인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
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