KR20050000756A - 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050000756A
KR20050000756A KR1020030041262A KR20030041262A KR20050000756A KR 20050000756 A KR20050000756 A KR 20050000756A KR 1020030041262 A KR1020030041262 A KR 1020030041262A KR 20030041262 A KR20030041262 A KR 20030041262A KR 20050000756 A KR20050000756 A KR 20050000756A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
spacer
polymer
crystal display
mixture
Prior art date
Application number
KR1020030041262A
Other languages
English (en)
Inventor
김재훈
최현식
김재창
Original Assignee
김재훈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김재훈 filed Critical 김재훈
Priority to KR1020030041262A priority Critical patent/KR20050000756A/ko
Publication of KR20050000756A publication Critical patent/KR20050000756A/ko

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • G02F1/13394Gaskets; Spacers; Sealing of cells spacers regularly patterned on the cell subtrate, e.g. walls, pillars
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528Polarisers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • G02F1/13398Spacer materials; Spacer properties

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 기존의 화소(pixel)단위로 격리(isolation)하는 방법으로서 스페이서와 극소량의 고분자로써 격벽을 형성하는 방법을 개시한다.
네마틱 액정과 스페이서, 자외선 경화 고분자의 혼합물을 형성한 후에, 이 혼합물을 패터닝되어 있는 투명전극 기판 위에 도포한다. 혼합물의 도포 후에는 전압을 인가하여 전기장에 따른 액정 분자의 움직임에 의하여 스페이서와 고분자들이 전기장이 걸리지 않는 부분, 즉 전극이 없는 부분으로 밀려나게 되고 전압을 인가하면서 동시에 자외선을 조사시켜 전극이 없는 부분에서 형성된 스페이서 격벽을 고분자로써 경화시켜 완성된 액정표시장치를 얻는다. 이와 같이 극소량의 고분자와 스페이서로써 높은 기계적 강도와 균일한 화소별 전이를 얻을 수 있는 액정표시소자를 제작할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 그의 제조방법 {Liquid crystal device and manufacturing method thereof}
본 발명은 액정표시장치 및 그의 제조방법에 대한 것으로, 특히 각 화소별 격리 방법에 관한 것으로 격리해주는 격벽 부분을 폴리머(polymer)가 아닌 스페이서(spacer)와 극소량의 고분자로써 구현한 액정표시장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
21세기 정보화 사회의 가장 각광 받는 분야는 디스플레이 기술이다. 그 중에서도 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 고 해상도, 대화면, 경량, 저 소비전력 등의 성능에 기인하여 날로 그 응용 범위가 날로 확대되고 있다.
현재 액정표시장치는 액정의 특성에 따라 여러 가지 모드(mode)가 설계되고 있으며 각 모드에 따라 장점과 단점들이 있다. 예를 들어, 스메틱 액정을 이용하여 설계한 강유전성 액정 디스플레이장치(Ferroelectric Liquid Crystal Display, FLC) 또는 플라스틱 기판을 사용하여 제작한 플라스틱 액정표시장치는 공통적으로 기계적 강도가 약하고, 일정하지 못한 각 화소에서의 전이 특성이 나타난다.
이를 해결하는 방법 중의 하나가 각 화소별로 격리시키는 것이며 구현하는 방법으로써 폴리머를 이용하여 화소 외부에 격벽을 형성하는 방법을 사용하고 있다.
폴리머 격벽은 기계적 강도가 우수하며 화소들을 격리시켜줌으로써 각 화소에서의 상태에 서로 영향을 미치지 못하게 하기 때문에 우수한 전이 특성을 얻을 수가 있다.
스메틱 액정을 이용하여 설계한 모드는 빠른 응답속도 등의 장점이 있다. 그러나 스메틱 액정을 이용하여 설계한 모드, 예를 들어 FLC(ferroelectric liquid crystal)나 AFLC(anti-ferroelectric liquid crystal) 모드의 특성을 살펴보면 여러 가지 문제점이 존재하고 있는데, 그 중의 하나가 외부 충격에 의한 기계적 강도가 다른 모드들에 비하여 상대적으로 약하다는 것이다.
FLC나 AFLC는 셀이 외부로부터 충격을 받으면 액정 분자의 배향 상태가 파괴되어 충격을 제거하고 난 뒤에도 초기의 배향 상태로 돌아오지 않는 것이 문제점으로 지적이 되고 있는데, 이를 해결하기 위하여 각 화소 외부에 폴리머 격벽을 쌓아서 해결하고 있다. 폴리머를 응용한 모드를 살펴보면 PSFLC(Polymer Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal)를 들 수가 있으며 화소 외부에 격벽을 형성하는데 격벽을 형성하는 재료로 폴리머를 써서 기계적 강도를 높인다.
폴리머 격벽을 이용하는 또 다른 예로써 폴리머 격벽을 이용하는 플라스틱 투명전극(Indium Tin Oxide, ITO) 기판을 사용하여 제작하는 플라스틱 액정표시장치를 들 수가 있다. 플라스틱 액정표시장치는 ITO 기판이 유연한 장점이 있기 때문에 스마트 카드나 이-북(e-book) 등 여러 분야에 적용될 것으로 예상되고 있다.
그러나 플라스틱 액정표시장치의 가장 큰 문제점은 셀 갭을 일정하게 잡을 수가 없다는 점이다. 일반적으로 투명전극 기판은 표면이 비교적 균일한데 비하여 플라스틱 기판 표면은 굴곡이 심하기 때문에 셀 전체에 균일한 두께를 유지하는 것이 어렵다.
또한 플라스틱 액정표시장치는 유연성을 장점으로 휘어지면서 동시에 표시 특성은 그대로 유지하고 있어야 되는데 휘어짐에 따라서 액정 분자의 배열이 흐트러지는 경우가 발생하게 된다. 휘어지는 특성을 유지하면서도 액정 분자의 배열은 그대로 유지해 주어야 한다.
아울러 투명전극이 코팅된 유리 기판을 사용한 액정표시장치에 비하여 외부충격에도 약하기 때문에 전자와 마찬가지로 액정 분자의 배열이 흐트러지는 경우가 발생한다.
플라스틱 액정표시장치의 이런 문제를 해결해 주기 위해서 균일한 셀 갭을 잡아주면서 동시에 기계적 강도를 높일 수 있는 폴리머 격벽이 제안되고 있으나, 폴리머 격벽은 높은 기계적 강도나 일정한 전이 특성을 가능하게 해주는 등의 장점이 있지만 최적화된 설계가 어려우며 제작 공정이 복잡하며 특히 화소 내부에 존재하는 고분자로 인하여 액정 분자의 배향을 깨트려 불량 화소를 만들 소지가 있다.
도 1 및 도 2에서는 종래 액정표시장치를 단면도와 평면도로 나타낸 것으로, 2002 IMID(2002 International Meeting on Information Display Exhibition, 2002년 8월 21~23일 한국 대구에서 개최된 박람회)에서 발표된 켄트(kent) 대학의 웨스트(West)가 발표한 논문에서의 내용인 서로 크기가 다른 2가지의 스페이서(120㎛, 16㎛)를 이용하여 전기장에 따라 크기가 작은 16㎛ 스페이서가 액정 분자의 움직임에 따라 밀려나는 현상을 참조하여 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 액정표시장치는 마주보는 전면기판(1)과 후면기판(3) 내측면에 투명전극(5a,5b)이 각각 패터닝되고, 투명전극(5a,5b)이 패터닝된 전면기판(1)과 후면기판(3) 상에 배향막(7)이 코팅되며, 전면기판(1)과 후면기판(3)의 사이에는 액정층과 스페이서 격벽(11)이 형성되고, 상기 전면기판(1)과 후면기판(3)의 사이 가장자리에는 사이드 격벽(9)이 형성되어 밀봉되는 구조이다.
액정표시장치는 전면기판(1)과 후면기판(3)에 각각 패터닝된 투명전극(5a,5b)이 서로 교차하게 두 기판(1,3)을 붙인 뒤 혼합물을 도포한 후에 전압을 인가해주게 되면 전기장은 가로 세로 100㎛의 화소 형태로 걸리게 된다. 그 영역 내부의 액정 분자들은 유전율 이방성 △ε이 있기 때문에 걸어주는 전기장에 따라 운동을 하게 된다.
이에 따라 스페이서 격벽(11)은 액정 분자의 움직임에 의해 상부 투명전극(5a)과 하부 투명전극(5b)이 상호 교차하지 않는 영역인 전기장이 걸리지 않는 영역으로 밀려나게 된다. 그리고, 상부 투명전극(5a)과 하부 투명전극(5b)이 교차하여 전기장이 걸리는 영역에서는 액정 분자의 계속된 움직임에 의하여 스페이서들이 밀려나게 되며, 그 결과 전압이 걸리지 않는 부분은 스페이서 격벽을 형성하게 된다.
도 3에 나타난 도면은, 스페이서 격벽(11)을 형성하기 위해 액정 및 스페이서 혼합물을 주입한 초기 상태로써 러빙 방향과 편광판의 투과축이 일치하여 어두운 상태를 초기 상태로 하며, 스페이서들이 뭉쳐있는 영역에서는 액정 분자들이 스페이서로 인하여 제대로 기판에 평행하게 누워있지 못하여 입사된 빛이 굴절률 이방성 n을 느낌으로 인하여 위상차를 느끼게 되어 빛이 새는 것을 관측할 수 있다.
도 4는 스페이서 격벽(11)을 형성하기 위해 액정표시장치에 40V-100Hz 전압을 인가해 준 상태로 스페이서들이 액정 분자의 움직임에 의하여 화소 내부에 존재하지 못하고 전기장이 걸리지 않는 영역으로 밀려나서 격벽을 형성하고 있다. 인가해주는 전압은 예시에 보인 40V에 한정되는 것은 아니다.
액정 분자는 인가해 주는 전압의 주파수에 반응하는 특성이 있으므로 주파수를 조정함으로써 스페이서의 움직임이 달라지는 것을 관측할 수 있으며, 저주파(20Hz 이하)에서는 액정 분자의 활발한 움직임에 의하여 스페이서 역시 활발하게 움직이지만 고주파(20~100Hz 또는 그 이상의 주파수)에서는 화소 내부에서 밀려나 격벽이 형성되는 영역에 고정되는 것을 관측할 수 있다.
도 5는 전압을 걸어서 완성한 스페이서 격벽(11)이 전압을 제거한 뒤에 무너지는 현상을 보여준다. 여기서, 원하는 화소 외부에 격벽을 형성하였지만 전압을 제거하고 나면 액정 분자의 자체적인 흐름과 스페이서 사이의 정전기력에 의하여 격벽이 무너지게 된다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로, 실제 액정표시장치에서 적용이 가능한 범위인 10㎛ 이하의 셀 갭에서도 새로운 방식의 격벽을 구현시킨 액정표시장치 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 액정표시장치의 격벽 구조를 도시한 평면도이다.
도 3은 종래 기술인 액정표시장치의 내부에 액정과 스페이서 혼합물을 최초로 주입한 초기 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래 기술인 액정표시장치에 40V, 100Hz 전압을 인가한 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 종래 기술인 액정표시장치의 스페이서 격벽에 전압을 제거하고 시간이 경과한 후의 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치의 격벽 구조를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 액정표시장치의 스페이서 폴리머 격벽을 형성한 뒤의 초기 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치에 충격을 가했을 때의 스페이서 폴리머 격벽 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 액정표시장치에 20V의 전압을 인가했을 때의 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 액정표시장치의 스페이서 폴리머 격벽에 전압을 제거하고 시간이 경과한 뒤의 상태를 나타내는 도면이다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치는 화소 간의 격벽을 형성하는 주된 요인이 기존의 폴리머 격벽 방법에서는 자외선 경화 고분자, 하나인 것에 반해 본 발명에서는 격벽을 형성하는 주된 요인이 화소 외부로 밀려나서 기본적인 격벽을 형성할 스페이서와 형성된 스페이서 격벽에 붙어서 경화되어 격벽을 견고하게 해주는 자외선 경화 고분자, 이 두 가지가 주된 요인이라는 점에서 차별화된다.
이에 따른 액정표시장치는 상부 투명전극이 패터닝된 전면기판; 상기 상부 투명전극에 마주보는 면에 하부 투명전극이 패터닝된 후면기판과; 상기 상부 투명전극과 하부 투명전극을 포함해서 상기 전면기판과 후면기판에 도포되는 배향막; 상기 배향막 사이에 형성되어 상기 전면기판과 후면기판 사이의 셀 갭을 유지하며, 액정과 자외선 경화 고분자 및 스페이서의 혼합물로 된 스페이서 폴리머 격벽을 포함한다.
이때, 액정층과 스페이서 폴리머 격벽은 액정과 스페이서, 자외선 경화 고분자를 일정 비율로 혼합하여 배향막 상에 도포한 후에 전압을 걸어주면서 자외선을 조사하여 액정과 스페이서, 고분자를 상 분리시켜서 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 전극이 패터닝된 전면기판과 후면기판 위에 배향막을 도포하는 단계; 상기 배향막 상에 액정과 스페이서 및 자외선 경화 고분자가 소정의 비율로 혼합된 혼합물을 도포하는 단계; 및 상기 액정과 스페이서 및 고분자를 포함하는 액정층과 격벽으로 상기 혼합물을 비등방적으로 상 분리하기 위하여 상기 혼합물 측으로 전압을 인가하면서 자외선을 조사하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 액정표시장치에는 네마틱, 스메틱 또는 콜레스테릭 액정이 사용되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 참고로, 이하에서는 네마틱 액정을 이용한 것을 예로 들어서 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 액정표시장치의 격벽 구조를 도시한 평면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 액정표시장치는 마주보는 전면기판(21)과 후면기판(23) 내측면에 상부 전극(25a)과 하부 전극(25b)이 각각 패터닝되고, 상부 전극(25a)과 하부 전극(25b)이 각각 패터닝된 전면기판(21)과 후면기판(23) 상에 배향막(27)이 코팅되며, 전면기판(21)과 후면기판(23)의 사이에는 액정층과 스페이서 폴리머 격벽(29)이 형성되고, 상기 전면기판(21)과 후면기판(23)의 사이 가장자리에는 사이드 격벽이 형성되어 밀봉되는 구조이다.
여기서 스페이서 폴리머 격벽(29)은 네마틱 액정, 자외선 경화 고분자 및 스페이서를 혼합하여 형성하며, 본 실시예에서는 무게비로서 네마틱 액정(LC8) 95%, 스페이서 3%, 고분자 2%의 비율로 혼합한다. 그러나 이러한 혼합비는 단지 예시일 뿐이며 이에 한정되지는 않는다.
자외선 경화 고분자로는 놀랜드(Norland)사의 UV에폭시를 사용하였으며, 자외선에 의하여 교차 결합(cross-linking)이 일어나는 고분자는 어떠한 것이라도 사용이 가능하다.
이때 사용되는 액정은 네마틱 액정 이외에도 스메틱 및 콜레스테릭 액정상의 경우에도 적용이 가능하다.
스페이서 폴리머 격벽(29)과 기판은 초기에 설계한 셀 갭만큼 간격을 두고 있으며 스페이서 폴리머 격벽(29)은 전면기판(21)과 후면기판(23) 두 기판에 고정된다.
액정층의 두께는 사용된 액정의 복굴절과의 관계에 따라 투과형인 경우 nd ≒ λ/2 (λ는 가시광 영역의 중심파장, 일반적으로 550nm)가 되는 조건을 만족하도록 조절하는 것이 바람직하다.
전면기판(21)과 후면기판(23) 상에 형성되는 전극은 투명한 투명전극을 사용하였으며, 전압을 인가하였을 때 화소 형태로 전압이 걸리도록 하기 위하여 전극 폭 100㎛, 전극 사이의 간격은 25㎛를 유지하며, 줄무늬로 패터닝하여 상부 투명전극과 하부 투명전극이 상호 교차하도록 전면기판(21)과 후면기판(23)을 배치한 후 붙인다. 이때, 구동 구조는 일반적인 ECB(electrically controlled birefrigence) 모드와 동일하다.
그리고 배향막(27)은 액정의 배향을 위하여 균일하게 도포한 후 러빙 방법을 통하여 액정 분자들을 일정한 방향으로 정렬하였다. 러빙 방법은 2개의 기판의 러빙 방향이 서로 반대 방향으로 평행한 역평행 러빙(anti-parallel rubbing)을 한다. 본 발명의 실험에 사용한 배향제는 나일론6(N6)을 사용하였으나 여기에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 구조를 가지는 액정표시장치는 다음과 같은 방법으로 제조되며 일정한 전압 이상을 인가하였을 때 액정 분자의 움직임에 의하여 밀려나게 되는 스페이서, 고분자를 액정과 상 분리시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액정표시장치 제조방법은 전극이 패터닝된 전면기판과 후면기판 위에 배향막을 도포하는 단계와, 액정과 스페이서 및 자외선 경화 고분자가 소정의 비율로 혼합된 혼합물을 상기 배향막 상에 도포하는 단계와, 액정과 스페이서 및 고분자를 포함하는 액정층과 격벽으로 상기 혼합물을 비등방적으로 상 분리하기 위하여 상기 혼합물 측으로 전압을 인가하면서 자외선을 조사하는 단계로 이루어진다.
여기서, 액정과 고분자 및 스페이서를 혼합한 혼합물을 배향막 상에 도포하는 단계에서는 네마틱 액정과 자외선 경화 고분자, 스페이서의 혼합물을 형성하며, 본 실시예에서는 무게비로서 네마틱 액정(LC8) 95%, 스페이서 3%, 고분자 2%의 비율로 혼합하여 도포에 사용한다. 그러나, 이러한 혼합비는 단지 예시일 뿐이며 이에 한정되지는 않는다.
자외선 경화 고분자로는 놀랜드사의 UV에폭시를 사용하며, 자외선에 의하여교차-결합이 일어나는 고분자는 어떠한 것이라도 사용이 가능하다.
이때, 사용되는 액정은 네마틱 액정 이외에도 스메틱 또는 콜레스테릭 액정의 경우에도 적용이 가능하다.
상술한 바와 같은 액정과 자외선 경화 고분자, 스페이서의 혼합물을 전극 및 배향막이 형성되어 있는 전면기판(21) 또는 후면기판(23) 위에 균일한 두께로 도포한다. 이때 기판 위에 혼합물을 균일하게 도포하기 위하여 블레이드를 이용한다.
또한, 균일성을 향상시키기 위하여 도포한 후에 스핀 코팅을 하거나 열을 가해주는 것도 가능하다.
이때, 도포를 하는 경우에 블레이드를 이동하면서 혼합물을 도포하던가 또는 블레이드를 고정한 상태에서 스테이지를 이동시켜서 도포될 혼합물의 두께를 소정의 두께로 일정하게 조정할 수 있다.
다음으로, 자외선을 조사하는 단계에서는, 혼합물의 도포 후에 전면기판(21)의 반대편, 즉 전면기판(21)과 교차하게 붙인 후면기판(23)의 표면 쪽에서 전압을 인가해주면서 자외선을 조사시켜 액정과 스페이서, 고분자의 상분리를 유도하여 도 4에 도시된 것과 같은 형태의 구조를 얻을 수 있다.
그리고, 상 분리를 촉진하기 위해서 기판을 가열 스테이지(hot stage)에 올려놓고 열을 가해 줄 수도 있다. 온도는 사용된 액정이 등방상을 보이는 온도가 적당하다.
네마틱 액정과 자외선 경화 고분자, 스페이서 혼합물로부터 이들이 서로 분리된 구조를 얻을 수 있게 되는 메커니즘은 다음과 같다.
혼합물을 도포한 후에 전압을 인가해주게 되면 액정 분자는 유전율 이방성이 있기 때문에 걸어주는 전기장의 방향으로 움직이게 된다. 이에 따라 스페이서와 고분자는 액정 분자에 밀려나게 되며 전기장이 걸리지 않는 영역으로 밀려나게 된다.
전압을 인가해주면서 동시에 자외선을 조사시키면 전기장이 걸리지 않는 영역으로 밀려나 있던 자외선 경화 고분자는 자외선에 의하여 경화가 일어나게 되고 이때 같은 영역에 있는 스페이서들에 달라 붙어서 경화가 된다.
전압이 걸리는 영역에는 액정 분자의 계속된 움직임에 의하여 스페이서와 고분자들이 남아 있지 않게 되며 전압이 걸리지 않는 부분은 스페이서 폴리머 격벽(29)을 형성하게 된다.
기존의 폴리머 격벽에서 다량의 고분자를 사용하기 때문에 화소 내부에 잔존하는 고분자는 화소 밖으로 밀어내지 못하는 경우가 발생하게 되고 이로 인하여 불량 화소가 발생하게 된다. 스페이서 폴리머 격벽(29)은 전압에 의한 액정 분자의 움직임에 의하여 스페이서와 고분자를 전압이 걸리지 않는 영역으로 밀어내며, 또한 극소량의 고분자를 사용하기 때문에 화소 내부에 잔존하는 양이 거의 존재하지 않기 때문에 불량 화소가 발생할 가능성이 크게 줄어들게 된다.
마지막으로, 편광판을 배치하는 단계는 상술한 바와 같이 완성된 액정표시장치를 2개의 편광판 사이에 위치시켜서 원하는 액정표시장치를 얻을 수 있다. 그 후에는 전극에 전압을 인가하여 액정표시장치의 전기광학적 특성을 조절한다.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 따라 구현된 네마틱 액정을 이용한 액정표시장치의 전압인가의 유무와 충격을 가하기 전, 충격을 가하고 난 후의 액정 배향 상태를 편광현미경하에서 관찰한 결과를 도시한 것이다.
도 8은 전기장(전압)을 인가하지 않았을 때의 초기상태를 보여주는 결과로 러빙 방향(도 8에 표시된 화살표 방향)이 수직한 두 편광자중 한쪽의 광학축과 일치되어 있는 상태이므로 화소 내부는 어둡게 나타나고 격벽 주변의 액정 분자는 완전히 눕지 못하여 빛이 새는 상태를 보여주고 있다.
도 9는 초기상태에서 충격을 가할 때의 결과로 초기 상태를 그대로 유지하고 있으므로 본 발명의 목적에서 요구되던 기계적 강도를 만족시키고 있는 것을 관측할 수 있다.
도 10은 20V/㎛의 전기장이 인가되었을 때의 결과로 2개의 편광판의 투과축이 직교되어 있는 상태에서 시편 내부의 액정 분자들이 전기장의 방향대로 일어서게 되어 복굴절을 느끼지 못하여 완전한 어두운 상태가 된 것을 관측할 수 있다.
도 11은 전압을 제거하였을 때의 상태를 관측한 것으로 액정과 스페이서만을 섞어서 스페이서 격벽을 형성하였을 때의 문제점인 전압을 제거하고 난 뒤 격벽이 무너지는 문제를 해결한 것으로 전압을 제거하여도 여전히 화소 외부에 격벽을 유지하고 있는 것을 관측할 수 있다.
본 발명은 상기의 실시예를 참조하여 특별히 도시되고 기술되었지만, 이는 예시를 위하여 사용된 것이며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 청구범위에서 정의된 것처럼 발명의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정을 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 각 화소 별로 격리시켜주는 격벽을 스페이서로써 형성시키고 고분자가 격벽에 붙어서 경화되어 견고하게 해줌으로써 기존의 폴리머 격벽에서 발생하는 문제를 해결할 수 있으며 또한 앞으로 여러 가지 모드, 특히 스메틱 액정을 이용한 FLC 모드나 또는 플라스틱 액정표시장치에 적용하는 것이 가능하다.

Claims (14)

  1. 상부 전극이 패터닝된 전면기판;
    상기 상부 전극에 마주보는 면에 하부 전극이 패터닝된 후면기판;
    상기 상부 전극과 하부 전극을 포함해서 상기 전면기판과 후면기판에 도포되는 배향막; 및
    상기 배향막 사이에 형성되어 상기 전면기판과 후면기판 사이의 셀 갭을 유지하며 액정과 자외선 경화 고분자 및 스페이서의 혼합물로 이루어진 스페이서 폴리머 격벽을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정을 사이에 두고 배치되는 복수의 편광판을 추가로 포함하는 액정표시장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스페이서 폴리머 격벽이 액정, 자외선 경화 고분자 및 스페이서를 혼합하여 형성되는 액정표시장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 상부 전극과 하부 전극이 상호 교차되는 액정표시장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 상부 전극이 투명전극인 액정표시장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 하부 전극이 투명전극인 액정표시장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 자외선 경화 고분자는 에폭시로 제조된 액정표시장치.
  8. 전극이 패터닝된 전면기판과 후면기판 위에 배향막을 도포하는 단계;
    상기 배향막 상에 액정과 스페이서 및 자외선 경화 고분자가 소정의 비율로 혼합된 혼합물을 도포하는 단계; 및
    상기 액정과 스페이서 및 고분자를 포함하는 액정층과 격벽으로 상기 혼합물을 비등방적으로 상 분리하기 위하여 상기 혼합물측으로 전압을 인가하면서 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 자외선을 조사하는 단계 이후에, 상기 액정층을 사이에 두고 편광판을 배치하는 단계를 추가로 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 혼합물을 형성하는 고분자는 자외선에 경화되는 자외선 경화 고분자인 액정표시장치의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 자외선 경화 고분자로는 에폭시인 액정표시장치의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 액정은 네마틱 액정, 스메틱 액정, 콜레스테릭 액정 중에서 선택된 한 가지를 사용하는 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 혼합물을 도포하는 단계에서, 균일성을 향상시키기 위하여 도포한 후에 스핀 코팅 또는 열을 가해주는 액정표시장치의 제조방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 자외선을 조사하는 단계에서, 상기 혼합물에 자외선을 조사하면서 상기 전극에 전압을 인가하는 액정표시장치의 제조방법.
KR1020030041262A 2003-06-24 2003-06-24 액정표시장치 및 그의 제조방법 KR20050000756A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030041262A KR20050000756A (ko) 2003-06-24 2003-06-24 액정표시장치 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030041262A KR20050000756A (ko) 2003-06-24 2003-06-24 액정표시장치 및 그의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20050000756A true KR20050000756A (ko) 2005-01-06

Family

ID=37216655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030041262A KR20050000756A (ko) 2003-06-24 2003-06-24 액정표시장치 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20050000756A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140008730A (ko) * 2012-07-11 2014-01-22 엘지디스플레이 주식회사 편광제어 셀, 그의 제조방법, 및 그를 이용한 입체영상 표시장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140008730A (ko) * 2012-07-11 2014-01-22 엘지디스플레이 주식회사 편광제어 셀, 그의 제조방법, 및 그를 이용한 입체영상 표시장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0173803B1 (ko) 액정표시소자 및 그의 제조방법
EP2598943B1 (en) Liquid crystal display and method for preparation thereof
Kim et al. Wall-shaped electrodes for reducing the operation voltage of polymer-stabilized blue phase liquid crystal displays
US5301046A (en) Electro-optical device having a layer comprising an oblate liquid crystal dispersed in a resin and method for forming the same
KR100253924B1 (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
US9488882B2 (en) Liquid crystal shutter glasses
KR20030063656A (ko) 액정표시장치 및 그의 제조방법
US7477349B2 (en) Bistable nematic liquid crystal device
Kim et al. Flexible liquid crystal displays using liquid crystal-polymer composite film and colorless polyimide substrate
US7499124B2 (en) Polymer dispersed liquid crystal device conditioned with a predetermined anchoring energy, a predetermined polymer concentration by weight percent and a predetermined cell gap to enhance phase separation and to make smaller and more uniform liquid crystal droplets
US20130169919A1 (en) Method for manufacturing a liquid crystal display
KR20110032216A (ko) 듀얼모드 액정표시장치 및 그의 제조 방법
US9588393B2 (en) Liquid crystal panel and method of manufacturing the same, display device
Kim et al. Fast flexoelectric switching in a cholesteric liquid crystal cell with surface-localized polymer network
JPH08152609A (ja) 液晶表示素子及びその製造方法
US20120307189A1 (en) Display Device and Method of Manufacturing the Same
JP4740784B2 (ja) 液晶光変調器の製造方法、液晶光変調器および液晶表示装置
KR100641631B1 (ko) 쌍안정 액정 셀 및 그 제조방법
KR20050000756A (ko) 액정표시장치 및 그의 제조방법
Kim et al. Fabrication of electro-optic devices using liquid crystals with a single glass substrate
JPH0895012A (ja) 液晶表示素子及びその製造方法
Bryan‐Brown et al. The Zenithal Bistable Display: A grating aligned bistable nematic liquid crystal device
JP3401681B2 (ja) 液晶デバイス
Ren et al. Single glass substrate liquid crystal device using electric field-enforced phase separation and photoinduced polymerization
JP5594662B2 (ja) 表示素子、表示素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application