KR20020023172A - Polynobornene 유도체 표면을 이용한 액정 표시 장치 - Google Patents

Polynobornene 유도체 표면을 이용한 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 Polynobornene 유도체 표면을 이용한 액정 표시 장치의 개발로 새로운 수직광배향재료인 PNC (poly norbornene-2,3-dicarboxyolyl cholesterol)을 개발하고, 새로운 광배향 재료인 PNC 표면에 Polarizer UV을 이용하여 광배향 VA-LCD mode에 적용하는 것으로 고속응답, 광시야각 그리고 고콘트라스트을 가지는 액정표시소자를 구현할 수 있도록 한 것이다.
[참고문헌]
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Description

Polynobornene 유도체 표면을 이용한 액정 표시 장치 {Liquid Crystal Display using the Polynobornene Derivative Surface }
본 발명은 polynobornene 유도체인 수직배향막재료인 PNC, polynorbornene-2,3-dicarboxyolyl cholestero을 이용한 광배향 VA-LCD mode로서 낮은 임계치 전압, 빠른 응답속도 그리고 고콘트라스트에 관한 발명이다.
LCD는 평판표시 소자의 한 종류로 휴대화가 가능, 평판, 박형, 저소비 전력, 고화질 등의 장점을 가지고 많은 정보표시 분야에 이용되고 있다. 박막 트랜지스터(thin-film-transister) 기술과 TN (twisted nematic) 모드를 사용한 TFT-LCD가 대화면, 고해상도, 풀컬러라는 고기능을 갖는 디스플레이에 적용되어 상품화되고 있다. 고품위 액정표시소자를 만들기 위해서는 액정의 균일한 배향이 필수적이다. 액정분자를 제어하기 위하여 현재 양산에 사용되고 있는 러빙처리법은 배향이 안정하며 공정이 단순하고 대량생산이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 러빙처리법[1-3]은 러빙천에 의한 먼지 및 오물의 발생과 정전기로 인한 TFT 소자의 파괴, 그리고 배향의 얼룩 등의 문제가 심각하게 제기 되고 있으며, 특히 멀티도메인(Multi-domain)법으로 광시야각을 구현할 때 사진 식각법(Photolithography) 공정이 많이 추가되므로 생산성이 떨어지게 된다. 따라서 액정 배향 방법중 기존의 러빙천에 의한 러빙처리법의 한계를 극복할 수 있는 넌러빙 처리법[4-10](rubbing-free treatment)에 의한 액정배향 기술이 필요하게 되었다. 그래서 러빙처리법을 대신하여 액정을 배향시켜 러빙시 수반되는 먼지, 정전기등을 배제 할 수 있는 공정상의 장점을 가지며, LCD의 시야각 개선을 위한 화소의 다분할화를 구현할 수 있는 기술로써 고분자막에 직선 편광된 광을 조사하여 고분자의 측쇄를 절단하여 광학 이방성을 발생시키는 광분해법이 연구되고 있다.또한 TFT-LCD의 기본모드인 TN-LCD는 시야각이 협소하고 중간계조표시에서 화상이 반전하는 문제점과 완벽한 동화상을 구현하기에는 응답속도가 느리다는 문제점을 가지고 있다. 그래서 광시야각, 고콘트라스트, 고속응답특성을 가진 VA mode[11]가 많이 연구되고 있다. 하지만 VA mode는 단일 VA-LCD로는 광시야각을 확보 할 수 없기 때문에 멀티 VA mode 을 이용하게 된다. 특히 광배향법은 쉽게 멀티도메인을 통하여 도메인을 구현 할 수 있다. 그러나 아직 VA-LCD용(수직 배향 적용)의 광분해 재료는 미비한 현실이다.
그래서 본 발명에서는 nobornene를 포함하는 새로운 수직광배향재료인 PNC를 개발하였다. PNC 표면에 편광된 UV를 조사한 광배향 VA-LCD을 이용하여 양호한 V-T 및 응답특성을 얻을수 있었으며, UV 조사기술을 이용한 멜티도메인법을 사용하여 쉽게 넓은 광시야각을 얻을 수 있다.
그래서 본 개발에서는 고속응답, 광시야각 그리고 고콘트라스트 등을 구현할 수 있는 VA-LCD 구현을 위해 polynobornene 유도체인 수직광배향 재료인 PNC의 구조와 합성방법과 PNC을 이용하여 VA-LCD의 구현에 관한 기술적인 방법과 대안을 제시한다.
본 발명은 차세대에 필요한 LCD 개발의 목표인 넌러빙 배향, 광시야각, 고속응답 그리고 고콘트라스트 등을 구현할 수 있는 VA-LCD mode용 광배향 재료를 제안하고, 이 광배향 재료에 UV를 조사하여 광배향 VA-LCD에 구현법에 대하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 PNC의 모너머 합성
도 2은 본 발명의 PNC 화학구조와 공중합
도 3은 본 발명의 UV 조사 시스템.
도 4는 본 발명의 PNC 기판에 UV 조사하여 4-domain 형성하는 방법.
도 5는 본 발명의 PNC 표면에서 Polarizer UV(PUV) 조사에 의한 광배향 VA-LCD의 편광현미경 사진
도 6는 본 발명의 PNC 표면에서 PUV 조사에 의한 광배향 VA-LCD의 전압-투과율 특성 (보상 필름이 없는 경우)
도 7은 러빙처리한 VA-LCD의 전압-투과율 특성 (보상필름이 없는 경우)
도 8은 본 발명의 PNC 표면에서 PUV 조사에 의한 광배향 VA-LCD의 응답특성(보상필름이 없는 경우)
도 9은 러빙처리한 VA-LCD의 응답특성 (보상필름이 없는 경우)
이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본발명의 PNC의 모너모 합성방법을 나타낸다. 먼저 플라스크에 cholesterol과 triethylamine을 넣고 chloroform을 넣어 녹인다. Chloroform에 trans-5-Norbornene-2,3-dicarbonylchloride를 넣고 잘 섞은 후 dropping funnel을 이용하여 상온에서 첨가한다. 상온에서 4시간정도 저어준 후 물로 추출한 다음 분리된 유기층의 solvent를 증발시킨다. 그리고 column을 이용하여 분리한다.
도 2는 본 발명의 PNC 화학구조와 공중합 방법을 나타낸다. 플라스크에 monomer:촉매를 100:1의 비율로 넣고 chlorobenzene을 넣어 완전히 녹인 후 상온에서 5일 동안 교반한다. 중합이 끝나면 과량의 methanol에 침전하고 거른 후 건조한다 (3번 반복), PM5CA를 스핀코팅법으로 ITO(indium-tin-oxide) 전극 위에 500Å으로 코팅하여, 150℃에서 1시간 동안 열처리한 기판을 280nm의 파장을 가진 편광 UV광을 경사 조사시켰다. 기판에 UV를 1분, 5분, 10분, 20분을 조사하였으며, 사용한 UV의 에너지 밀도는 5.38 mW/cm2이다.
도 3는 본 발명의 UV 조사 시스템을 나타낸다.
도 4는 PNC 기판에 UV 조사하여 4-domain 형성하는 방법을 나타낸다. Photomask를 도 4의 1st domain과 같이 만들고 UV를 조사하면 구멍난 부분만 UV가 조사되고 나머지 부분은 mask로 가려지므로 구멍난 부분만 광배향이 된다. 두 번째는 photomask의 위치를 2nd domain 같이 만들고 UV를 조사하면 2번째 부분에 광배향이 되며, 나머지 부분도 mask의 위치만 변화시키고 UV 조사하면 쉽게 4-domain을 구현 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 PNC 표면에서 단일 필터(280nm UV filter) UV 조사법을 이용한 광배향 VA-LCD의 편광현미경 사진을 나타낸다. 인가전압 5(V)에 대한 on-off특성은 양호한 콘트라스트를 나타내었다.
도 6 과 도 7에는 본 발명의 PNC 표면에 PUV 조사를 이용한 광배향 VA-LCD와 러빙 VA-LCD의 전압-투과율 곡선을 나타낸다. 도 7 에서 보는 바와 같이, 1분간 PUV 조사한 광배향 VA-LCD는 임계치 전압(V10)은 2.27 [V]로 러빙한 VA-LCD보다 (V10: 2.56 [V])보다 낮은 임계치 전압을 얻었다. 즉 PNC 표면에 1분간 PUV 조사한 광배향 VA-LCD가 양호한 전압대 투과율 곡선을 얻을 수 있다.
도 8과 도 9에는 본 발명의 PNC 표면에 PUV 조사를 이용한 광배향 VA- LCD와 러빙 처리한 VA-LCD의 응답특성을 나타낸다. 1분간 PUV 조사한 광배향 VA-LCD가 가장 양호한 응답 특성을 얻었으며, 응답 속도도 27.6[ms]로 러빙 VA-LCD (응답속도:28.7[ms])와 비슷한 응답속도를 나타내었다. 또한 PNC 표면에 10분간 PUV한 광배향 VA-LCD는 14.6[ms]로 빠른 응답속도를 얻을 수 있었다. 그러므로 액정의 유전율, 셀갭을 적절히 조절함으로써 고속응답을 얻을 수 있다. 또한 도 4과 같은 UV 조사기술을 이용하여 쉽게 멀티도메인을 만들 수가 있어, 우수한 광시야각을 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명은 polynobonene 유도체인 수직배향막재료인 PNCC 표면에PUV 조사한 광배향 VA-LCD을 이용하여 고속응답, 고콘트라스트 그리고 UV 조사기술을 이용한 멀티도메인법으로 넓은 광시야각을 실현할수 있다.
본 발명은 polynobornene 유도체인 수직배향막재료인 PNC 이용한 광배향 VA-LCD 모드에 관한 발명이다. 이 재료은 기존의 아크릴 재료와 달리 polynobornene를 이용하여 열적 안전성과 좋은 액정배향특성을 얻었다. 이 광중합 재료를 이용한 VA-LCD는 기존의 VA 모드의 장점인 고속응답과 고콘트라스트 특성을 향상시킬 수 있으며, 보상필름을 사용하지 않고 UV 조사기술을 이용한 멀티도메인 방법을 이용하여 넓은 광시야각을 쉽게 얻을 수 있다. 따라서 본 발명은 액정 디스플레이에서 안고 있는 문제인 광시야각 및 고콘트라스트 등의 문제를 해결하며, 셀 제작의 공정 수를 최소한으로 줄일 수 있는 매우 우수한 광배향 VA-LCD 재료이며, 액정표시장치의 산업에 크게 기여할 것으로 기대된다.

Claims (3)

  1. Polynobornene 유도체인 수직배향막재료를 이용한 액정배향 기술 및 이를 이용한 액정표시 장치
  2. Polynobornene 유도체인 수직배향막재료에 PUV 광배향 기술을 이용한 액정표시장치
  3. Polynobornene 유도체인 수직배향막재료인 PNC, poly norbomene-2,3-dicarboxyolyl cholestero의 합성 기술과 PNC 표면에 PUV 광배향 기술을 이용한 광배향 VA-LCD에 관련된 액정표시장치기술
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