KR20040018190A - 디스플레이 판넬 및 디스플레이 판넬 제조용 다층 플레이트 - Google Patents

디스플레이 판넬 및 디스플레이 판넬 제조용 다층 플레이트 Download PDF

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KR20040018190A
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Abstract

본 발명에 따라서 광 투과성 기판, 보호층, 도전층, 및 적어도 하나의 이방성 얇은 결정막을 포함하는 다층 플레이트가 제공된다. 상기 이방성 얇은 결정막은 방향성 링을 포함하고 광학 축중 하나의 축을 따라 3.4±0.2'의 내부평면 간격을 갖는 구조를 갖는 물질로 이루어진다. 상기 얇은 결정막은 상기 기판과 상기 도전층 사이에 위치하며 상기 보호층에 의해 상기 도전층으로부터 분리된다. UV 복사에 대해 상기 다층 플레이트의 전도율은 380 nm 이하의 어떠한 파장에서도 1%를 초과하지 않는다.

Description

디스플레이 판넬 및 디스플레이 판넬 제조용 다층 플레이트{DISPLAY PANEL AND MULTILAYER PLATES FOR PRODUCTION OF THIS DISPLAY PANEL}
본 발명은 일반적으로 데이터 디스플레이용 장치에 관한 것으로서, 특히 액정 디스플레이 판넬 엘리먼트에 관한 것이다.
종래에는, 액정 디스플레이(LCD)는 두 개의 평행-평면 베이스 플레이트와 전극 시스템을 포함하는 플랫 셀을 나타낸다. 전극은 예컨대, 인듐과 주석 산화물(ITO)(In2O3와 SnO2)의 고용체와 같은 광 투과성 도전 물질로 제조된다. 전극을 갖는 플레이트 표면은 일반적으로 폴리아미드 또는 일부 다른 폴리머 층으로 코팅되고, 특수 처리되어 표면에서 액정 분자가 균일하게 정렬되고 셀 내에 형성된 액정 층이 적층되게 한다. 조립 후에, 셀은 액정(LC)으로 채워지고, 5 내지 20㎛ 두께의 층을 형성하여 작동 매체로서 기능하며, 이러한 셀의 광학 특성은 인가된 전기장이 동작하는 상태에서 변한다. 광학 특성의 변화는 일반적으로 셀의 외부 표면 위에 접착된 교차된 편광기 시스템에 의해 기록된다. 1999년에 N.Y. 에서 발간한 예 포치와 구 클레어 공저, 액정 디스플레이 광학을 참조하라.
상업용 LCD 판넬은 평행 평면 유리 기판과 도전층을 포함하는 플레이트를 사용하여 제조된다. 유리 플레이트는 매우 편평해야 하고 기포와 다른 광학 결함이 없어야 한다. 장치 동작 조건에 따라서, 블랭크 플레이트에는 상이한 도전층이 제공된다. 전도 모드에서 동작하는 디스플레이를 위해, 도전층은 투과성으로 만들어진다. 반사 모드에서 동작하는 디스플레이를 위해, 전면 플레이트는 투과성 도전층으로 제조되고, 후면 플레이트는 반사성 도전층으로 제조된다. 2001년 N.Y.에서 발간된, 위 신-천과 양, 뎅-케 공저의 반사성 액정 디스플레이를 참조하라. 통상적으로 투과성 도전층은 10 내지 102오옴 범위의 표면 저항률과 가시 스펙트럼 레인지에서 0.7 내지 0.9 사이의 투과 계수를 갖는다. 도전층은 여러 증착 기술에 의해 제조된다.
일반적으로, LCD는 LCD 어레이를 지지하며, 각각의 LCD에 대한 필수 전극 구성물은 마스크 에칭 방법에 의해 제조된다. 전극은 외부 커넥터를 용접하기에 적합한 콘택 영역에 의해 유리 플레이트 에지에서 종결된다. 판넬 상의 개별 LCD는 에칭된 경로에 의해 분리되며, 에칭된 경로에서 원하는 LCD 판넬 구성물이 접착될 것이다. 플레이트들 사이의 필수 갭은 어셈블리의 주변에 배치된 스페이서에 의해 제공된다. LCD 판넬(또는 어레이)는 진공에서 LC 용액으로 채워진다. 이러한 처리 동안, 플레이트는 LC 점착성을 감소시키고 더 나은 갭 충전을 제공하기 위해 가열된다. 다음에, 어레이 내에서 형성된 개별 LCD는 스크라이빙(scribing)과 브레이킹에 의해 분리되고, 각각의 LCD 셀은 밀봉된다. 마지막으로, 편광기가 외부 LCD 표면 위로 접착된다. 편광기는 보호층을 지지하거나 또는 보조 유리 플레이트에 의해 보호된다.
디스플레이 동작중에 유리로부터 LC 까지의 이온 확산을 방지하기 위하여, 특정 보호층이 유리 플레이트와 도전 필름 사이에 형성된다. 일반적으로, 이러한보호층은 실리콘 이산화물 또는 중금속 산화물로 이루어지며, 폴리머 필름도 또한 사용될 수 있다. 보호층은 작동 스펙트럼 레인지 내에서 투과적이여야 하지만, 층의 두께와 밀도는 유리로부터 LC의 신뢰가능한 절연을 제공한다.
보호층을 증착하기 위한 여러 방법들이 있으며, 이러한 방법들은 증발 또는 스퍼터링 물질에 기초한 물리적 기술 및 화학 반응을 이용한 화학 방법을 포함한다. 네덜란드 마스트리히트에서 2000년 10월 29일 부터 11월 2일 동안 개최된 유리 코팅에 대한 3차 국제 회의 회보를 참조하라. 현재, 가장 폭 넓게 사용되는 기술은 진공 증착 방법이다. 이 기술은 높은 진공 상태에서 주어진 재료의 열 증발에 기초한다. 증기는 기판 표면 위에 얇은 층을 형성하기 위해 압축된다. 이러한 처리는 매우 빠르고, 수 초 내지 수 분에 걸쳐 일어난다.
또 다른 물리적 증착 기술은 캐소드 스퍼터링에 기초한다. 이러한 처리는 희박한 가스의 높은 에너지를 갖는 이온이 충격을 가한 캐소드로부터 스퍼터링된 원자를 사용한다. 이러한 스퍼터링된 원자는 기판 표면 위로 증착된다. 반응 스퍼터링의 경우에, 화학적으로 활성 가스(산소)가 작동 챔버 내로 도입되고, 이는 필요한 화합물을 이용하여 증착물을 형성한다.
화학 증착 방법은 예컨대, 가수분해 화합물 용액으로부터 막 형성을 포함한다. 이에 따라, 실리콘 이산화 막이 원심 분리기 내에서 회전하는 기판 위로 실리콘 에틸레이트 용액으로부터 침전되어 얻어질 수 있다.
기판 위로 실라제인(silazane) 폴리머 층을 제공하고 이후에 산화 매체 내에서 가열함으로써 실리콘 이산화 막을 형성하는 방법이 미국 특허 5,358,739에 개시되어 있다. 보호 코팅을 형성하기 위한 많은 다른 방법들이 있다.
종래 LCD용 편광기는 PVA 또는 요오드 화합물로 벌크 착색되고 단축으로 스트래칭된 PVA 유도체로 만들어진 폴리머 막을 말한다. 엠.엠. 즈빅크, 제이가 제출한 폴리머 사이언스 9권 2393-2424(1995년)을 참조하라. 요오드 착색 PVA 기반 편광기는 가시 스펙트럼 레인지의 장파 영역에서의 높은 분극 특성을 가지며 빛에 매우 안정된다. 요오드-함유 븐극제의 단점은 습도 저항과 열 안정성이 낮으며, 이는 여러 보호층을 필요로 한다. 이러한 편광기는 10 개의 층까지 포함할 수 있다.
요오드-함유 편광기의 대안으로 2색 다이가 제안되었다. 미국 특허 5,340,504와 일본 특허 59,145,255를 참조하라. 이러한 분극화 막은 2색 다이로 벌크-착색된 폴리머(PVA) 막을 단축으로 스트레칭함으로써 얻어진다. 그러나, 또한 2색 다이로 착색된 편광기를 사용하는 것은 보호층을 제공할 것을 필요로 한다.
단축 스트레칭에 의해 얻어진 편광기의 광학 축은 막 측부중 하나를 따라 방향지어진다. 그러나, TN 및 STN의 일부 LCD 구조는 분극화 축이 LCD 측부와 0도의 각을 이루지 않을 것을 필요로 한다. 이러한 편광기의 절단은 매우 많은 양(20%까지 이르름)을 낭비하게 된다.
편광기는 조립후에 LCD 셀 위로 접착되고, 이는 추가의 기술적인 작업을 필요로 하고 최종 생산물의 비용을 증가시킨다.
유기체 다이의 액정 용액에 기초한 편광기가 WO 94/28073에 개시되어 있다. 이러한 기술에 따라서, 편광기는 공지된 방법중 하나에 의해 유리 또는 폴리머 기판 위로 액정 다이 용액의 얇을 층을 증착시킴으로써 얻어진다. 이러한 기술의 트수한 특징은 다이 분자의 방향이 증착 과정중에 영향을 받아, 얇은 열적 안정 분극화 막이 건조시 바로 얻어진다는 것이다. 이러한 편광기를 사용하는 것은 새로운 형태의 LCD가 개발될 수 있게 하고, 이러한 편광기에서 분극화 층은 LC 셀의 (외부 또는 내부)벽에 바로 형성될 수 있다. 내부 층이 바람직한데, 이는 이러한 구조가 LCD의 강도와 신뢰성을 증진시키고, LCD의 구조를 간단하게 하며, 기술적인 작업의 수를 감소시키기 때문이다.
사용 조건 및 정렬 조건을 적절하게 선택함으로써, 적어도 부분적으로 결정 구조를 갖는 이방성 막을 포함하는 2색 편광기를 얻을 수 있다. 유럽 특허 01128192 A1을 참조하라. 이러한 2색 편광기는 더 높은 정도의 이방성과 더 나은 열적 안정성을 갖는 특징을 갖는다.
내부 편광기를 갖는 LCD에서, 2색 분극화 층은 일반적으로 유럽 특허 01004921 A1에 따른 전극 시스템 위에 형성된다. 이를 위해, 전극은 2색 편광기 물질의 접착성을 고르게하고(평탄화하고) 개선하도록 특수층으로 덮여진다. 그러나, 이것은 층의 갯수와 전체 LCD 두께 및 기술적인 작업의 수를 증가시킨다. 더욱이, 전극 시스템을 형성한 후에 2색 편광기를 제공하는 것은 제조 스킴에 융통성을 제공하지 못하며, 따라서 제조품의 분류를 변화시키기 어렵게 한다.
LCD 제조의 또 다른 문제는 UV 복사선으로부터 보호된다는 것이다. 공지된 바와 같이, 요즘 LCD에 사용된 액정은 UV 복사에 노출되어 20 내지 25 시간이 지난 후에 품질이 저하된다. 이것은 LCD 구조 내에 추가의 보호층 또는 특수 물질을 사용할 것을 필요로 한다. 미국 특허 5,539,552를 참조하라. 예컨대, 베이스 플레이트용 재료로서 사용된 약 400nm에서 예리하게 절단된 특수 유리가 미국 특허 5,281,562에 개시되어 있다.
본원 발명은 LCD의 신뢰성을 증진시키고, LCD의 구조를 간단하게 하며, 기술적인 작업의 수를 감소시키는 LCD 용 다층 플레이트 및 LCD 판넬을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투과성 다층 플레이트의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 편광기를 갖는 LCD의 개략도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 상이한 위치에서 반사기를 갖는 반사성 또는 반투과성(transflective) 다층 플레이트의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 내부 편광기를 갖는 반사형 또는 반투과성 LCD의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 내부 편광기와 유리 플레이트의 후면 상에 추가 편광기를 갖는 반투과성 LCD의 개략도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 광 투과성 기판 2 : 보호층
3 : 편광기 4 보호성 실리콘 이산화물 층
5 : 도전층 6 : 폴리머 막
7 : 두 개의 평행 평면 유리 플레이트 8 : 전극 시스템
9 : 폴리머 층 10 : 액정
본 발명은 광 투과성 기판, 보호층, 도전층, 및 적어도 하나의 이방성 얇은 결정막을 포함하는 다층 플레이트를 제공한다. 이방성 얇은 결정막은 방향성(aromatic) 링을 포함하고 광학 축중 하나를 따라 3.4±0.2'의 내부평면 간격의 구조를 갖는 기판으로 제조된다. 결정막은 기판과 도전층 사이에 위치하며 보호층에 의해 도전층으로부터 분리되어 있다. UV 복사용 다층 플레이트의 전도율은 380 nm 이하의 어떠한 파장에서도 1%를 초과하지 않는다.
본 발명은 광 투과성 기판, 보호층, 전극 시스템, 및 적어도 하나의 이방성 얇은 결정막을 포함하는 디스플레이 판넬을 제공한다. 얇은 결정막은 방향성 링을 포함하고 광학 축중 하나를 따라 3.4±0.2'의 내부평면 간격의 구조를 갖는 기판으로 제조된다. 적어도 하나의 얇은 결정막은 기판과 도전층 사이에 위치하며 보호층에 의해 도전층으로부터 분리되어 있다. UV 복사용 다층 플레이트의 전도율은 380 nm 이하의 어떠한 파장에서도 1%를 초과하지 않는다.
본 발명은 도면과 함께 하기 설명과 청구항에 의해 더 자명하게 이해될 것이다.
본 발명은 액정 디스플레이(LCD) 제조에 사용될 수 있는 다층 플레이트의 생성에 관한 것으로, 특히 내부 편광기를 갖는 얇은 전도성 또는 반사성 또는 반투과성 LCD에 관한 것이다.
본 발명에 따라서 LCD의 신뢰도가 증가하고 LCD의 두께가 감소하며, LCD 조립 프로세스에 포함되는 작업의 수가 감소된다.
본 발명은 광 투과성 기판, 보호층, 도전층, 및 적어도 하나의 이방성 얇은 결정막을 포함하는 다층 플레이트를 사용하여 달성된다. 얇은 결정막은 방향성 링을 포함하고 광학 축중 하나를 따라 (브래그 반사도) 3.4±0.2'의 내부평면 간격의 구조를 갖는 기판으로 제조된다. 얇은 결정막중 적어도 하나의 층은 기판과 도전층 사이에서 형성되며, 특정 보호층에 의해 도전층으로부터 분리된다. 얇은 결정막 물질은 또한 이종환 구조(heterocycle)를 포함할 수 있다.
전도성 또는 반투과성 다층 판넬에 있어서, 기판은 예컨대 유리 또는 플라스틱과 같은 광 투과성 물질로 제조된다. 이러한 구조에서, 광 투과성 기판은 UV 복사를 흡수하는 기판을 만드는 UV 첨가물로 제조될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 추가의 층이 UV 복사로부터 보호하기 위해 제공된다.
반사성 다층 플레이트에 있어서, 반사기는 기판으로서 기능할 수 있다.
보호층은 실리콘 이산화물 및/또는 중금속 산화물 및/또는 폴리머로 제조될 수 있다. 재료는 에칭 처리 동안 충분히 보호되어야 하면 동시에 사용된 도전 물질과 양호하게 접착되어야 한다. 보호층은 도전층으로서 사용된 ITO와 양호하게 접착되는 물질로서 실리콘 이산화물을 포함하는 다층 구조일 수 있으며; 실리콘 이산화물 아래에는 도전층의 에칭 동안 보호층으로서 사용된 개별 보호층이 존재한다. 이런 경우 보호층은 일반적으로 폴리우레탄 또는 아크릴레이트로 제조된다.
일부 경우에, ITO 층의 도전률은 (마스크 증착 기술에 의해) 금속 격자를 증착함으로써 증가될 수 있다. 금속 격자의 전체 면적은 다층 플레이트의 전체 면적의 10%를 초과하지 않아야 한다.
얇은 결정막은 일반적으로 E 타입의 편광기를 말한다. 일부 경우에, 얇은 결정막은 편광기와 상태-시프팅 층의 기능을 동시에 수행할 수 있다.
일부 경우에, 보호층중 적어도 일부분은 (표면 도핑에 의해) 도전성일 수 있다.
반사성 및 반투과성 다층 판넬은 거울 또는 확산성 미러일 수 있으며 예컨대 Al, Ag, 또는 Au로 제조될 수 있는 반사기를 포함한다.
운송중 손상되는 것을 방지하기 위해, 다층 플레이트를 추가의 보호성 폴리머 막으로 덮을 것이 고려된다.
게다가, 상기 언급된 기술은 광 투과성 기판, 보호층, 전극 시스템, 및 적어도 하나의 이방성 얇은 결정막 층을 포함하는 전도성 LCD 판넬을 사용하여 달성된다. 얇은 결정막은 방향성 링을 포함하고 광 축중 하나를 따라 (브래그 반사도) 3.4±0.2'의 내부평면 간격을 갖는 기판으로 제조된다. 적어도 하나의 얇은 결정막 층은 기판과 전극 시스템 사이에서 형성되고, 특수 보호층에 의해 도전층으로부터 분리된다. 또한 얇은 결정막 물질은 이종환 구조(heterocycle)를 포함할 수 있다.
도전성, 특히 ITO 층의 도전률은 (마스크 증착 기술에 의해) 금속 격자를 증착함으로써 증가될 수 있다. 금속 격자의 전체 면적은 다층 플레이트의 전체 면적의 10%를 초과하지 않아야 한다.
LCD 판넬은 추가의 접착층을 포함할 수 있다.
반사성 또는 반투과성 LCD 판넬은 하나의 전도성 다층 플레이트와 하나의 반사성 또는 반투과성 다층 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 플레이트중 적어도 하나는 적어도 하나의 이방성 얇은 결정막을 사용하도록 설계되어야 한다. 일 실시예에서, 전도성 다층 플레이트는 얇은 결정막을 포함하고, 반사성 또는 반투과성 다층 플레이트는 종래 편광기를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 전도성 다층 막은 종래 편광기를 포함하고, 반사성 또는 반투과성 플레이트는 이방성 얇은 결정막을 포함한다. 추가의 실시예에서, 각각의 플레이트-전도성이고 반사성 또는 전도성이고 반투과성 플레이트는 적어도 하나의 얇은 결정막을 자체 구조에서 포함한다.
본 발명에 따른 다층 플레이트는 하기 층들을 포함한다: (ⅰ) 전도성 구조로서 광 투과성이며 일반적으로 소다-석회 유리로 제조된 기판; (ⅱ) 방향성 링을 포함하고 광학 축중 하나를 따라 (브래그 반사도) 3.4±0.2'의 내부평면 간격의 구조를 갖는 기판을 나타내는 광학 이방성 얇은 결정막 층; (ⅲ) 중간층으로서 실리콘 이산화물을 갖는 예컨대 폴리우레탄 또는 아크릴레이트의 보호층; (ⅳ) ITO와 같은 도전층; (ⅴ) 상기 층중 임의의 층들 사이에 제공될 수 있는 가시범위에 투과적인추가의 UV-차단 층. UV-차단 필터는 광 투과성 기판에 의해 수행될 수 있으며, 이경우에 추가 층은 없어도 된다. UV 복사에 대한 다층 플레이트의 전도율은 380 nm 이하의 어떠한 파장에서도 1%를 초과하지 않지만, 가시 스펙트럼 레인지에서 80%보다 작지 않아야 한다.
반사성 또는 반투과성 다층 플레이트 구조에 있어서, UV 차단 필터는 선택적이다. 반투과성 구조는 후광의 측부 상에서 상이한 위치에 - 이 경우 유리 아래가 되어야 한다 - UV 차단 필터를 가진다.
광학 이방성 층은 편광기의 기능을 수행하거나 또는 편광기와 상태-시프트 층의 기능을 동시에 수행한다. 바람직하게 이러한 층은 적어도 부분적으로 결정화되어 있으며, 이는 구조의 높은 안정도와 필요한 광학 파라미터를 보장할 것이다. 이러한 층을 위한 베이스 재료의 선택은 방향성 링의 π-원자 결합의 개선된 시스템이 존재하는가와 분자 평면에 놓이고 원자 결합의 방향성 시스템 내로 진입하는 그룹들(아민, 페놀, 케톤 등)이 존재하는가에 따라 결정된다. 분자 및/또는 분자 조각은 평면형 구조를 갖는다. 이들은 예컨데 인단트론(Vat Blue 4), 1,4,5,8- 나프탈린에테트라카복실릭 산 이벤조이미다졸(Vat Blue 14), 3,4,9,10- 페릴렌에테트라카복실릭 산 디벤조이미다놀, 또는 퀴나크리돈(Pigment Violet 19), 등 과 같은 유기물일 수 있으며, 이들(또는 이들의 혼합물)의 유도체는 안정적인 이온 LC 상태을 형성할 수 있다.
유기 화합물은 적절한 용액에 용해될 때 콜로이드 시스템(이온 LC 상태)을 형성하며, 용액내에서 분자들은 시스템의 운동 단위를 나타내는 초분자 복합물로결합된다. 이러한 이온 LC 상태은 시스템의 순서화된(ordered) 선구물질 상태이며, 이로부터 이방성 얇은 결정막이 초분자 복합물의 방향과 용액의 제거에 따라서 형성된다.
초분자 복합물의 특징을 갖는 콜로이드 시스템으로부터 얇은 결정막을 얻는 방법은 하기 단계를 포함한다:
(ⅰ) 틱소트로픽이 되어야 하는 콜로이드 시스템을 기판 위로 공급하는 단계를 포함하는데, 틱소트로픽은 미리설정된 온도에서 발생하며 한정된 농도를 갖는 것을 의미한다;
(ⅱ) 콜로이드 시스템을 공급 하기 전에 또는 공급하는 동안 시스템의 점성도를 감소시키는 임의의 외부 동작(가열, 전단응력 스트레이닝 등)에 의해 높은 흐름 상태로 변화하는 단계를 포함하며, 상기 외부 동작은 전체 후속 정렬 단계동안 공급되거나 또는 최소 필요 시간 동안 지속되어, 시스템이 정렬동안 감소된 점성도를 갖는 상태로 완화되지 않게 할 수 있다;
(ⅲ ) 기계적으로 또는 임의의 다른 공지된 기술에 의해 제조될 수 있는 시스템을 외부로 정렬시키는 단계(시스템의 방향을 정하는 단계)를 포함하며, 상기 외부 동작은 콜로이드 시스템의 운동 단위와 반드시 일치되고 장차 층의 결정 격자의 베이스로서 기능하는 구조를 형성할 정도로 충분해야 한다;
(ⅳ) 초기 외부 정렬에 의해 점성도가 감소된 상태로부터 층의 방향이 정해진 영역을 변환하는 단계를 포함하며, 이러한 전이는 존재하는 구조가 왜곡되지 않고 층 표면 위에 결함을 만들지 않기 위해 수행된다;
(ⅴ) 과정중에 필요한 결정 구조가 형성되고, 용액을 제거하기 위해 스테이지를 건조시키는 단계;
(ⅵ) 2가 또는 3가 금속 이온을 포함하는 용액을 이용하여 표면을 처리함으로써 물에 녹지 않는 형태로 결정막을 변환하는 단계.
완성된 결정막에 있어서, 분자 평면은 서로 평행하며, 분자들은 적어도 층의 일부분에서 3차원 결정을 형성한다. 제조 기술을 최적화하여 단일 결정층을 얻을 수 있다. 얇은 결정막의 광학 축은 분자 평면에 수직이다. 이러한 결정층은 높은 이방성이며 적어도 하나의 방향으로 높은 굴절 지수를 나타낸다.
필요한 광학 특성을 갖는 결정층을 얻기 위하여, 콜로이드 시스템을 혼합하는 것이 가능하며, 결합된 초분자 복합물은 용핵으로 형성될 것이다. 혼합된 콜로이드 용액으로부터 얻어진 층의 흡수도 및 반사도는 초기 성분의 특성에 의해 결정된 임의의 한계값 내에서 여러 값을 얻을 수 있다. 결합된 초분자 복합물을 형성하여 여러 콜로이드 시스템을 혼합하는 가능성이 하나의 분자 크기(상기 유기 화합물에서는 3.4')와 부합함으로써 제공된다. 물 층(aqueous layer)에서 발생하는 동안 분자는 기판에서 초분자 복합물의 방향 때문에 긴-범위의 순서(order)를 갖는다. 용액을 증발시킬 때, 분자가 3차원 결정을 형성하는 것이 매우 바람직하다.
최종 결정층의 두께는 수용액에서 고용물의 함유량과 기판 위로 공급된 물 층의 두께에 의해 결정된다. 이러한 층을 형성하는 동안, 상업용 제조 조건하에서 제어된 기술적인 파라미터는 용액 농도에 의해 제안된다. 최종 층의 결정도는 X-선 회절 또는 광학 방법에 의해 모니터링될 수 있다.
이러한 얇은 결정막이 갖는 고유 특징은 높은 열적 안정성이며, 이는 현대 LCD 제조 기술에 매우 중요한다.
예컨대 아크릴 또는 폴리우레탄의 보호층이 기술적 처리 과중중에, 특히 ITO 층을 에칭하는 동안 외부 인자에 의해 이방성 층의 손상을 방지하기 위해 그리고 LCD가 동작하는 동안 전극과 LC의 접촉부로터 이방성 층을 절연하기 위해 제공된다. 도전층과 보호층 사이에 제공된 실리콘 이산화 층은 진공에서 증발시키는 증착, 캐소드 스퍼터링, 용액으로부터의 "습식" 증착을 포함하는 여러 공지된 방법에 의해 형성될 수 있다. 보호층은 또한 중금속 산화물을 포함할 수 있다. 예컨대 용액으로부터 보호층을 형성하기 위한 CERAMATE 합성물은 (TiO2, ZrO2, SiO2, Sb2O5를 포함하는) 고체 상태를 6%까지 함유할 수 있다. 용액으로부터 증착된 층은 상승된 온도에서 침전된다. 다층 플레이트 제조시, 이러한 동작은 이방성 층의 높은 열적 안정성으로 인해 가능하며, 이는 180℃까지의 가열에 견디거나 250℃까지의 단시간 가열 및 그 이상까지도 광학 특성이 현저하게 변하지 않으면서 견딜 수 있다.
보호층은 또한 열적 안정성 및 화학적 안정성을 갖는 여러 폴리머로 제조될 수 있다. LCD 제조에 포함되는 일부 기술적 작업(예컨대 전극 시스템 위에 폴리이미드 층을 레벨링하고 정렬하여 형성하는 작업)은 상승된 온도로 가열시키는 단계를 포함하기 때문에 다층 플레이트 내의 모든 층의 열적 안정성은 필요하다.
또한 보호층은 도전층과 양호하게 접착되는 재료로 형성될 수 있으며, 이 경우 실리콘 이산화물 층과 같은 추가의 중간 층은 상기 설명처럼 필요하지 않다.
도전(ITO)층은 공지된 방법으로 형성될 수 있다.
가시 범위에 투과적이며UV 복사 성분을 차단하는 폴리머 또는 유리 물질로 이루어진다. 이는 셀레늄 산화물(0.1-1.0%) 철 산화물(약 0.07%) 코발트 산화물(0.000001-0.001%), 및 셀레늄(0.08% 이하) 첨가물을 갖는 무색 소다-석회 유리일 수 있다. 이러한 물질은 분극화시 UV 복사선을 흡수한다.
UV 보호 광 투과성 기판을 사용함에 따라서, UV 복사선에 대한 보호가 셀룰로스 트리아세테이트 막에 포함된 예컨대 4-알콕시(alkoxy)-2-하이드록시페닐(hydroxyphenyl)-에스(s)-트리아진 타입의 추가층에 의해 제공된다. 이 경우, 기판은 일반적인 소다-석회 유리 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다. UV-차단층은 다층 플레이트중 임의의 기능층들 사이에서 또는 플레이트 외부에서 공급될 수 있다. 또한 다층 플레이트의 외부 표면은 필수 추가물을 포함하고 UV 복사를 흡수하는 래커를 이용하여 코팅될 수 있다.
다층 플레이트의 반사성 및 반투과성 구조는 예컨대 Al 또는 Ag 또는 Au로 제조된 종래 스펙트럼 반사기 또는 확산 반사기중 하나의 반사기를 포함한다. 반사층은 기판 위에 또는 자신이 기판으로 기능할 수 있는 반사기 위에 제공될 수 있다. 평탄화층은 반사층의 상부 위에 제공되어야 한다. 이러한 평탄화층은 얇은 결정막을 위한 서브층으로서 기능한다. 다른 실시예에서, 반사기의 표면은 추가층이 필요없는 방식으로 평탄화될 수 있으며 얇은 결정막은 반사기 바로 위헤 제공된다.
또한 다층 플레이트는 운반시 기계적 손상으로부터 시스템을 보호하는 추가의 외부층을 포함할 수 있으며, 이는 LCD 제조 이전에 제거된다.
모든 주요 기능의 LCD 층을 포함하는 다층 플레이트는 LCD 제조동안 블랭크로 나타낸다. 이는 LCD 조립 과정에 포함된 기술적 작업의 수를 감소시킴으로써 기술을 간단하게 한다.
다층 플레이트의 크기는 LCD 제작자의 필요에 의해 결정된다. 일반적으로, 각각의 웨이퍼는 여러 LCD 판넬을 수용한다. 각각의 판넬은 해당 전극 시스템과 원하는 LCD 판넬 구조가 접착되는 에칭된 경로가 제공된다. 도전 물질은 포토리소그래픽 기술, 레이저 절단 등에 의해 플레이트의 필수 영역으로부터 제거될 수 있다.
보호층의 밀도 및 두께는 포토리소그래피와 다른 에칭 기술이 이방성 얇은 결정막을 손상하지 않을 정도로 충분히 커야 한다.
LCD 셀을 접착하기 위한 경로를 형성하기 위해 레이저 절단을 사용하는 경우에, 도전층의 에칭은 보호성 실리콘 이산화물 층을 갖는 유리 플레이트의 침전과 동시에 수행될 수 있다.
전극 시스템은 레벨링(평탄화) 및 LC 정렬 층으로서 기능하는 폴리이미드 층으로 덮인다. 또한 레벨링은 일부 다른 물질, 특히 실리콘 이산화물의 증착에 의해 제공될 수 있다. 이 경우, 레벨링 층은 파손으로부터 중간 전극을 보호하는 추가 절연을 제공한다.
전면 및 후면 LCD 판넬의 원하는 어레이를 형성한 후에, 플레이트는 접착되고 셀은 LC 용액으로 채워진다. 다음에 개별 LCD가 분리된다. 완성된 LCD는 내부 편광기를 포함하며, 이는 구조를 간단하게 하고, 전체 디바이스 두께를 감소시키며, LCD 동작의 신뢰도를 증가시킨다.
도 1에 개시된 일 실시예에서, 다층 플레이트는 소다-석회 유리로 제조된 광 투과성 기판(1), UV 복사선을 흡수하는 보호층(2), (300 내지 800 nm 두께를 가지며 9.5% 황 인단트론 수용액으로부터 형성된 얇은 결정막을 나타내는) 편광기(3), 보호성 실리콘 이산화물 층(4), 및 도전층(5)(ITO)을 포함한다. 운송중에는, 이러한 플레이트는 폴리머 막(6)에 의해 양 측부가 보호된다.
보호층은 SiO2 및 폴리이미드와 같은 상이한 물질의 적은 수의 개별 층을 포함할 수 있다.
모든 주요 기능성 LCD 층을 포함하는 다층 플레이트는 LCD 판넬의 제조동안 블랭크를 나타낸다.
도 2는 내부 편광기를 갖는 가능한 LCD 구조중 하나를 나타낸다. 디바이스는 두 개의 평행-평면 유리 플레이트(7)로부터 조립된 플랫 셀, 연속해서 증착된 편광기(3)를 지지하는 플랫 셀의 내부 표면, 보호성 실리콘 이산화물 층(4), 광 투과성 전도 물질(ITO)의 전극 시스템(8), 및 정렬 폴리이미드 층(9)을 포함한다. 외부 유리 플레이트 표면중 하나는 UV 복사로부터 시스템을 보호하는 층(2)을 지지한다. 조립 후에, 셀은 액정(10)으로 채워지고 밀봉제(11)로 밀봉된다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예-반사성 또는 반투과성 LCD에 사용된 다층 플레이트의 구조를 나타낸다. 플레이트는 UV 보호 추가물을 구비한 또는 구비하지않은 두 개의 평행 평면 석회 유리 플레이트인 광 투과성 기판(1)을 포함한다. 반사성 액정 디스플레이의 경우에, 유리 내에 UV 보호 추가물을 사용하거나 유리 플레이트의 외측부 위에 UV 보호층(2)을 사용하는 것은 선택적이다. 유리의 내부 표면 위에 연속적으로 증착된 미러(12), 평탄화층(13), 편광기(3), 보호층(4)이 존재한다. 보호층(4)은 폴리이미드 또는 아크릴 또는 실리콘 이산화물로 제조될 수 있다. 미러는 반사성 또는 (반투과성 LCD에 사용되는) 반투과성 미러일 수 있다. 미러는 Al, Ag, Au로 제조될 수 있으며 스펙트럼 미러 또는 확산 미러일 수 있다. 운반중에, 플레이트는 폴리머 막(6)에 의해 양측부가 보호된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 도 3의 실시예와 비교하면, 반사 코팅부가 (얇은 결정막을 포함하는 상부의 모든 다른 층을 갖는) 다층 플레이트의 래어(rare) 측부 상에 제공되고 평탄화 층이 없다는 차이점을 갖는다.
도 5는 내부 편광기를 갖는 반사성 또는 반투과성 LCD의 또 다른 실시예를 나타낸다. 디바이스는 도 3에 나타난 반사성 또는 반투과성 다층 플레이트로부터 조립된 플랫 셀과 도 1에 나타난 투과성 다층 플레이트를 포함한다. 조립 후에, 셀은 액정(10)으로 채워지고 밀폐제(11)에 의해 밀봉된다. 본 실시예에서, 상부 다층 플레이트는 다른 층들중에서 UV 보호층(2)을 가지며 기저 다층 플레이트는 UV 보호층없이 선택된다.
도 6은 내부 편광기를 갖는 반투과성 LCD의 또 다른 실시예를 나타낸다. 디바이스는 도 3에 나타난 반투과성 다층 플레이트로부터 조립된 플랫 셀과 도 1에 나타난 투과성 다층 플레이트를 포함한다. 조립 후에, 셀은 액정(10)으로 채워지고 밀폐제(11)에 의해 밀봉된다. 도 5의 구조와 비교하면, 추가의 편광기(14)가 유리 플레이트의 후면에 부착된다는 차이점을 가진다. 이는 종래 편광기 또는 얇은 결정막 편광기일 수 있다. 이러한 반투과성 구조를 위한 추가의 편광기는 분극 특성을 개선하기 위해 사용된다. 편광기(3)와 편광기(14)의 분극 축은 동일한다.
내부 편광기를 갖는 LCD 구조는 전체 디바이스 두께를 감소시키고 LCD 작동의 신뢰도를 증가시킨다. 더욱이, 이러한 LCD 내의 이방성 층으로서 사용된 얇은 결정막의 광학 특성은 높은 명암률(contrast)과 넓은 시야각을 갖는 디바이스를 만들 수 있다.
본 발명의 실시예에 대한 설명은 예시적이고 설명을 위해서 개시되었다. 이러한 설명은 본 발명을 제한하지 않으며, 여러 변형과 실시 및 변화들이 가능하다. 본 발명의 범위는 여기 첨부된 청구항에 의해 한정된다.
본원 발명에 개시된 기술적 특징에 의해 전체 디바이스 두께를 감소시키고 LCD 작동의 신뢰도를 증가시키며, 기술적인 작업의 수를 감소시키는 LCD 용 다층 플레이트 및 LCD 판넬이 제공된다. 또한, 본원 발명의 실시에 의해, LCD 내의 이방성 층으로서 사용된 얇은 결정막의 광학 특성은 높은 명암률(contrast)과 넓은 시야각을 갖는 디바이스를 만들 수 있다.

Claims (51)

  1. 광 투과성 기판, 보호층, 도전층, 및 방향성 링을 포함하고 광학 축중 하나의 축을 따라 3.4±0.2'의 내부평면 간격을 갖는 구조를 갖는 물질로 이루어진 적어도 하나의 이방성 얇은 결정막을 포함하는 다층 플레이트로서,
    상기 적어도 하나의 결정막은 상기 기판과 상기 도전층 사이에 위치하며 상기 보호층에 의해 상기 도전층으로부터 분리되어, UV 복사에 대해 상기 다층 플레이트의 전도율이 380 nm 이하의 어떠한 파장에서도 1%를 초과하지 않는 다층 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 결정막의 물질은 이종환 구조(heterocycle)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 이종환 구조는 상기 이종환 구조의 평면이 상기 기판 플레인에 수직이 되도록 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 UV 복사선을 흡수하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층플레이트.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  7. 제 1 항에 있어서, 추가의 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 반사층은 스펙트럼형 반사층 또는 확산형 반사층인 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 기판의 래어 측부(rare side) 상에 제공된 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 기판의 전면부 상에 제공되고 상기 반사층과 상기 얇은 결정막 사이에 평탄화층이 존재하는 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  11. 제 1 항에 있어서, 반투과성 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 반투과성 층은 스펙트럼형 반투과성 층 또는 확산형 반투과성 층인 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 반투과성 층은 상기 기판의 래어 측부(rare side) 상에 제공된 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 반투과성 층은 상기 기판의 전면 측부 상에 제공되고 상기 반투과성층과 상기 얇은 결정막 사이에 평탄화층이 존재하는 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 보호층은 실리콘 이산화물 및/또는 적어도 하나의 중금속 산화물 또는 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  16. 제 1 항에 있어서, UV 복사선을 흡수하는 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  17. 제 16 항에 있어서, 가시 스펙트럼 범위의 전도율은 80%보다 작지 않은 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 도전층은 ITO 로 이루어진 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  19. 제 18 항에 있어서, 금속 격자가 상기 도전층 상에 제공된 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 금속 격자의 전체 면적은 상기 다층 플레이트의 전체 면적중 10%보다 작은 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 얇은 결정막은 E 타입의 편광기인 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 얇은 결정막은 편광기의 기능과 상태-변환 층의 기능을 도시에 수행하는 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  23. 제 1 항에 있어서, 상기 보호층중 적어도 일부분은 도전형인 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  24. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 스펙트럼 영역내의 각 층의 반사지수, 상기 층들의 두께, 및 이들의 조합은 상기 다층 플레이트가 상기 스펙트럼 영역에 있는 광에 대해 적어도 하나의 분극화하기 위해 간섭 극한값을 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  25. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 폴리머 코팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 플레이트.
  26. 광 투과성 기판, 보호층, 전극 시스템, 및 방향성 링을 포함하고 광학 축중 하나의 축을 따라 3.4±0.2'의 내부평면 간격을 갖는 구조를 갖는 물질로 이루어진 적어도 하나의 이방성 얇은 결정막을 포함하는 디스플레이 판넬로서,
    상기 적어도 하나의 결정막은 상기 기판과 상기 도전층 사이에 위치하며 상기 보호층에 의해 상기 도전층으로부터 분리되어, UV 복사에 대해 다층 플레이트의 전도율이 380 nm 이하의 어떠한 파장에서도 1%를 초과하지 않는 디스플레이 판넬.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 결정막의 물질은 이종환 구조(heterocycle)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 이종환 구조는 상기 이종환 구조의 평면이 상기 기판 플레인에 수직이 되도록 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  29. 제 26 항에 있어서, 상기 기판은 UV 복사선을 흡수하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  30. 제 26 항에 있어서, 상기 기판은 유리로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  31. 제 26 항에 있어서, 상기 기판은 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  32. 제 26 항에 있어서, 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 반사층은 스펙트럼형 반사층 또는 확산형 반사층인 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 기판의 래어 측부(rare side) 상에 제공된 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 반사층은 상기 기판의 전면부 상에 제공되고 상기 반사층과 상기 얇은 결정막 사이에 평탄화층이 존재하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  36. 제 26 항에 있어서, 반투과성 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 반투과성 층은 스펙트럼형 반투과성 층 또는 확산형 반투과성 층인 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 반투과성 층은 상기 기판의 래어 측부(rare side) 상에 제공된 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  39. 제 37 항에 있어서, 상기 반투과성 층은 상기 기판의 전면부 상에 제공되고 상기 반투과성 층과 상기 얇은 결정막 사이에 평탄화층이 존재하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  40. 제 26 항에 있어서, UV 복사선을 흡수하는 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  41. 제 40 항에 있어서, 가시 스펙트럼 범위의 전도율은 80%보다 작지 않은 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  42. 제 26 항에 있어서, 상기 보호층은 실리콘 이산화물 및/또는 적어도 하나의 중금속 산화물 또는 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  43. 제 26 항에 있어서, 상기 전극 시스템은 ITO 로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  44. 제 43 항에 있어서, 금속 격자가 상기 ITO층 상에 제공된 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 금속 격자의 전체 면적은 상기 전극의 전체 면적중 10%보다 작은 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  46. 제 26 항에 있어서, 상기 얇은 결정막은 E 타입의 편광기인 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 얇은 결정막은 편광기의 기능과 상태-변환 층의 기능을 도시에 수행하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  48. 제 26 항에 있어서, 적어도 하나의 스펙트럼 영역내의 각 층의 반사지수, 상기 층들의 두께, 및 이들의 조합은 상기 디스플레이 판넬이 상기 스펙트럼 영역에있는 광에 대해 적어도 하나의 분극화하기 위해 간섭 극한값을 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  49. 제 26 항에 있어서, 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  50. 제 26 항에 있어서, 추가의 편광기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
  51. 제 50 항에 있어서, 상기 추가의 편광기는 상기 얇은 결정막에 마주하는 상기 기판의 측부 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 판넬.
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