KR20100131927A - Liquid crystal display and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치에서의 액정분자의 배향제어기술에 관한 것이다.The present invention relates to an alignment control technique of liquid crystal molecules in a liquid crystal display device.
액정표시장치 제조에 있어서의 요소기술 중 하나로서 배향제어기술이 있다. 종전에 비교적 높은 선경사각(pretilt angle)을 실현하는 기술로서, 예를 들어, 일본특허공개공보 평06-95115호에 개시된 것이 알려져 있다. 하지만, 일본특허공개공보 평06-95115호에 개시된 기술을 이용하는 경우, 0°~90°의 원하는 선경사각이 얻어지지만, 이방성 드라이에칭을 이용하는 것 등에 의해 제조 프로세스가 복잡하기 때문에 가공비가 드는 동시에, 많은 재료(입자, 수지 등)가 필요하기 때문에 재료비가 든다는 점에서 아직 개량의 여지가 남아 있었다.One of the element technologies in the manufacture of liquid crystal display devices is an orientation control technique. As a technique for realizing a relatively high pretilt angle in the past, what is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 06-95115 is known. However, when using the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 06-95115, a desired pretilt angle of 0 ° to 90 ° is obtained, but the manufacturing process is complicated by using anisotropic dry etching, and at the same time, the processing cost is high. Since many materials (particles, resins, etc.) are required, there is still room for improvement in terms of material costs.
본 발명에 따른 구체적인 형태는, 액정분자의 선경사각을 광범위하게 설정할 수 있는 신규 기술을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.A specific aspect of the present invention is to provide a novel technique capable of setting the pretilt angle of liquid crystal molecules in a wide range.
본 발명에 따른 일형태의 액정표시장치는, 서로의 일면을 마주보게 하여 배치된 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판의 상기 일면측에 설치된 제1 배향막과, 상기 제2 기판의 상기 일면측에 설치된 제2 배향막과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 서로의 사이에 설치된 액정층을 포함한다. 상기 제1 배향막은 다수의 미세막을 가지고, 상기 다수의 미세막은 각각 서로의 사이에 아래층이 노출하도록 분산되어 배치된다. 그리고, 상기 제1 배향막과 상기 액정층의 계면 부근에서의 액정분자의 선경사각이 상기 다수의 미세막의 분포 밀도에 따라 제어된다.A liquid crystal display device of one embodiment according to the present invention includes a first substrate and a second substrate disposed to face each other, a first alignment film provided on the one surface side of the first substrate, and the second substrate. And a second alignment layer provided on the one surface side, and a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate. The first alignment layer has a plurality of micro films, and the plurality of micro films are dispersed and disposed so that the lower layers are exposed between each other. The pretilt angle of the liquid crystal molecules near the interface between the first alignment layer and the liquid crystal layer is controlled according to the distribution density of the plurality of microfilms.
상기 액정표시장치에서는, 다수의 미세막으로 이루어지는 배향막을 이용함으로써, 해당 배향막과 액정층의 계면 부근에서의 액정분자의 선경사각을 다수의 미세막의 분포밀도에 따라 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 이른바 수직배향막용 재료액을 이용하여 제1 배향막이 형성되어 있는 경우라면, 미세막의 밀도 증가에 따라서 선경사각을 높일 수 있다. 여기서, 상기 일본특허공개공보 평06-95115호에 기재된 종래예에서는, 첨예(尖銳)형상으로 형성된 돌기체 또는 바늘형상체를 이용하고, 이것들에 의한 형상적인 작용을 이용하여 배향제어가 이루어졌다(일본특허공개공보 평06-95115호의 단락 0025 등 참조). 이 때문에, 상술한 바와 같은 제조상의 문제가 있는 동시에, 선경사각을 광범위하게 제어하는 것이 어려웠을 것이다. 이에 대하여, 본 발명은 다수의 미세막의 밀도에 따라 배향제어가 가능해지는 것을 발견하고, 이것을 신규 기술로서 구현화한 것이다. 본 발명에서의 다수의 미세막은 배향막의 분산에 유래하는 물성을 이용하는 것이기 때문에, 후술하는 바와 같은 비교적 간소한 장치·프로세스에 의해 제조할 수 있다.In the above liquid crystal display device, by using an alignment film composed of a plurality of micro films, the pretilt angle of the liquid crystal molecules in the vicinity of the interface between the alignment film and the liquid crystal layer can be changed according to the distribution density of the plurality of micro films. For example, when the first alignment film is formed using a so-called vertical alignment film material liquid, the pretilt angle can be increased with increasing density of the microfilm. Here, in the conventional example described in Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 06-95115, the orientation control was performed by using the projections or the needle-shaped bodies formed in a sharp shape, and by using the shape action by these ( See paragraph 0025, etc. of Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-95115). For this reason, it would have been difficult to control the pretilt angle extensively, while having the manufacturing problems as described above. In contrast, the present invention finds that orientation control is possible depending on the density of a plurality of microfilms, and this is embodied as a novel technique. Since many microfilms in this invention utilize the physical property derived from dispersion of an oriented film, it can manufacture by the comparatively simple apparatus and process which are mentioned later.
상기 액정표시장치에서, 상기 제1 배향막과 배향제어특성이 다른 제3 배향막을 상기 제1 배향막과 상기 제1 기판의 상기 일면 사이에 설치하는 것도 바람직하다. 예를 들어, 제1 배향막이 수직배향막이라고 하면, 제3 배향막으로는 수평배향막이 이용된다.In the liquid crystal display device, it is also preferable to provide a third alignment layer having different alignment control characteristics from the first alignment layer between the first alignment layer and the one surface of the first substrate. For example, if the first alignment film is a vertical alignment film, a horizontal alignment film is used as the third alignment film.
이에 의해, 제1 배향막을 형성하는 다수의 미세막 서로의 사이에 노출하는 아래층이 제3 배향막이 되기 때문에, 액정층 전체의 배향 안정성을 높일 것으로 기대된다. 또한, 제1 배향막과 제3 배향막의 조합에 의해, 제1 배향막 또는 제3 배향막을 단독으로 사용하는 경우와는 다른 선경사각을 얻을 수 있다.Thereby, since the lower layer exposed between each of the many fine films which form a 1st alignment film turns into a 3rd alignment film, it is anticipated that the orientation stability of the whole liquid crystal layer will be improved. Moreover, by the combination of a 1st alignment film and a 3rd alignment film, the line inclination angle different from when using a 1st alignment film or a 3rd alignment film independently can be obtained.
또한, 제1 배향막을 구성하는 다수의 미세막은 평면에서 보았을 때의 형상이 대략 원형상 또는 고리형상인 것을 포함하여도 된다.In addition, the many microfilm | membrane which comprises a 1st oriented film may contain the thing in the shape in planar view being substantially circular shape or ring shape.
상기와 같이 본 발명은 미세막의 배향막 분산에 유래하는 물성을 이용하는 것이기 때문에, 다수의 미세막으로서 여러가지 형상이 허용된다. 이에 의해, 제조가 용이해진다.As mentioned above, since this invention uses the physical property derived from the dispersion | distribution of the orientation film of a microfilm, various shapes are accept | permitted as many micro films. Thereby, manufacture becomes easy.
본 발명에 따른 일형태의 액정표시장치의 제조방법은, (a) 제1 기판의 일면에 제1 배향막을 형성하는 제1 공정과, (b) 상기 제1 기판과 제2 기판을 서로의 일면을 마주보게 하여 배치하는 제2 공정과, (c) 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하는 제3 공정을 포함한다. 그리고, 상기 제1 공정은, (d) 배향막액과 상기 제1 기판 사이에 상대적으로 전위차를 발생시킨 상태에서 상기 배향막액을 방출함으로써 상기 배향막액을 안개형상으로 하여 상기 제1 기판의 일면측에 살포하는 공정과, (e) 상기 살포된 상기 배향막액을 고화하는 공정을 포함한다.The manufacturing method of the liquid crystal display device of one embodiment of the present invention includes (a) a first step of forming a first alignment layer on one surface of the first substrate, and (b) the first substrate and the second substrate on one surface of each other. And a second step of placing the substrate so as to face each other, and (c) a third step of forming a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate. In the first step, (d) the alignment film liquid is discharged into a mist by releasing the alignment film liquid in a state where a potential difference is generated between the alignment film liquid and the first substrate. And a step of spraying, and (e) a step of solidifying the sprayed alignment film liquid.
상기 제조방법에 따르면, 예를 들어, 배향막액에 플러스 전위를 부여하고, 기판측에 마이너스 전위를 부여함으로써, 배향막액을 매우 미세한 입자로 이루어지는 안개형상의 것으로 하여 기판 위에 살포할 수 있다. 따라서, 다수의 미세막으로 이루어지는 제1 배향막을 간이한 구성의 장치로 형성할 수 있다. 따라서, 선경사각을 광범위하게 설정하여 액정표시장치를 제조할 수 있게 된다.According to the above production method, for example, by applying a positive potential to the alignment film liquid and a negative potential to the substrate side, the alignment film liquid can be sprayed onto the substrate as a mist of very fine particles. Therefore, the 1st alignment film which consists of many micro films can be formed with the apparatus of a simple structure. Therefore, the liquid crystal display device can be manufactured by setting the pretilt angle extensively.
도 1은 일실시예에 따른 액정표시장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 다수의 미세막으로 이루어지는 배향막의 형성에 적합한 방법의 일례에 대하여 설명하는 원리도이다.
도 3은 다수의 미세막으로 이루어지는 배향막의 형성에 적합한 방법의 다른 일례에 대하여 설명하는 원리도이다.
도 4는 배향막액의 사출점과 기판의 위치관계에 대하여 설명하는 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 설명하는 모식단면도이다.
도 6은 비교예에 따른 액정표시장치의 전기광학특성 및 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예 1에 따른 액정표시장치의 전기광학특성 및 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 8은 실시예 2에 따른 액정표시장치의 전기광학특성 및 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시예 3에 따른 액정표시장치의 전기광학특성 및 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 10은 실시예 4에 따른 액정표시장치의 현미경 관찰사진을 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a liquid crystal display according to an exemplary embodiment.
2 is a principle diagram illustrating an example of a method suitable for formation of an alignment film composed of a plurality of microfilms.
3 is a principle diagram illustrating another example of a method suitable for formation of an alignment film composed of a plurality of fine films.
It is a figure explaining the positional relationship of the injection point of an alignment film liquid, and a board | substrate.
5 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a liquid crystal display according to an embodiment.
6 is a diagram illustrating electro-optical characteristics and a micrograph of a liquid crystal display according to a comparative example.
7 is a view showing electro-optical characteristics and a micrograph of the liquid crystal display according to the first embodiment.
8 is a view showing electro-optical characteristics and a micrograph of the liquid crystal display according to the second embodiment.
9 is a view showing electro-optical characteristics and a micrograph of the liquid crystal display according to the third embodiment.
FIG. 10 is a view showing a microscope photograph of the liquid crystal display according to Example 4. FIG.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described, referring drawings.
도 1은 일실시예에 따른 액정표시장치를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타내는 본 실시예의 액정표시장치(1)는, 제1 기판(11)과 제2 기판(15) 사이에 액정층(19)을 개재시킨 기본 구성을 가진다. 제1 기판(11)의 외측에는 제1 편광판(21)이 배치되고, 제2 기판(15)의 외측에는 제2 편광판(22)이 배치되어 있다. 이하, 액정표시장치(1)의 구조를 더욱 상세히 설명한다. 한편, 액정층(19)의 주위를 밀봉하는 밀봉재 등의 부재에 대하여 도시 및 설명을 생략한다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating a liquid crystal display according to an exemplary embodiment. The liquid
제1 기판(11) 및 제2 기판(15)은 각각 예를 들어, 글라스 기판, 플라스틱 기판 등의 투명기판이다. 도시하는 바와 같이, 제1 기판(11)과 제2 기판(15)은 서로의 일면이 마주보도록 하여, 소정의 틈(예를 들어, 수 ㎛)을 형성하여 부착되어 있다. 한편, 특단의 도시를 생략하였는데, 어느 기판 위에 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자가 형성되어 있어도 된다.The
액정층(19)은 제1 기판(11)과 제2 기판(15) 서로의 사이에 설치되어 있다. 본 실시예에서는 유전율 이방성(Δε)이 정(Δε>0)인 액정재료를 이용하여 액정층(19)이 구성되어 있다. 액정층(19)에 도시된 굵은 선은, 액정층(19)에 전압이 인가되어 있지 않은 초기상태에서의 액정분자의 배향 방위를 모식적으로 나타낸 것이다. 액정층(19)은 예를 들어, 도시한 바와 같이 비교적 높은 선경사각이 부여된 일정한 초기배향상태가 된다.The
제1 전극(12)은 제1 기판(11)의 일면측에 설치되어 있다. 또한, 제2 전극(16)은 제2 기판(15)의 일면측에 설치되어 있다. 제1 전극(12) 및 제2 전극(16)은 각각 예를 들어, 인듐주석산화물(ITO) 등의 투명도전막을 적절히 패터닝함으로써 구성되어 있다.The
배향막(13)은 제1 기판(11)의 일면측에 제1 전극(12)을 덮도록 설치되어 있다. 또한, 배향막(17)은 제2 기판(15)의 일면측에 제2 전극(16)을 덮도록 설치되어 있다. 이들 배향막(13, 17)으로는 액정층(19)의 전압 무인가시의 배향상태(초기배향상태)를 수평배향상태로 규제하는 성질을 가지는 것(이른바, 수평배향막)이 이용된다.The
배향막(14)은 제1 기판(11)의 일면측(배향막(13)의 일면 위)에 설치되어 있다. 또한, 배향막(18)은 제2 기판(15)의 일면측(배향막(17)의 일면 위)에 설치되어 있다. 이들 배향막(14, 18)으로는 액정층(19)의 초기배향상태를 수직배향상태로 규제하는 성질을 가지는 것(이른바, 수직배향막)이 이용된다. 여기서, 본 실시예에서의 배향막(14, 18)은 각각 부정형상, 대략 원형상(원형에 가까운 형상) 혹은 고리형상의 다수의 미세막이 분산배치되어 이루어지는 집합체이다. 도시하는 바와 같이, 배향막(14)은 그 아래쪽의 배향막(13)을 부분적으로 덮도록 고정되어 있다. 즉, 배향막(14)을 구성하는 다수의 미세막 서로의 사이에서는 아래층의 배향막(13)이 부분적으로 노출되어 있다. 배향막(17)과 배향막(18)의 관계도 마찬가지이다. 이와 같은 배향막(14, 18)의 형성에 적합한 방법에 대하여 이어서 상세히 설명한다.The
도 2는 다수의 미세막(미세막 조각)으로 이루어지는 배향막의 형성에 적합한 방법의 일례에 대하여 설명하는 원리도이다. 본 실시예에서는, 배향막의 재료액(이하, '배향막액'이라고 함)을 내부에 보유하기 위한 원통형상 등의 마이크로실린더(통)(50)와, 이 마이크로실린더(50)의 일단에 설치된 중공(中空)의 미소한 바늘(51)을 구비한 분사장치를 이용함으로써, 다수의 미세막으로 이루어지는 배향막을 기판 위에 형성한다. 이 때, 기판(40)의 일면에는 미리 도전막(41)이 설치된다. 이 도전막(41)은 예를 들어, 인듐주석산화물막 등의 투명도전막이다. 도시하는 바와 같이, 분사장치의 바늘(51)과 기판(40)의 거리(L1)를 적절히(예를 들어, 수십 mm 정도) 확보한다. 그리고, 바늘(51)과 기판(40) 사이에 전압인가수단을 이용하여 고전압(예를 들어, 수 kV의 직류전압)을 인가하면서, 바늘(51)의 선단에 마이크로실린더(50) 안의 배향막액을 공급한다. 이 때, 예를 들어, 바늘(51)을 기판(40)보다 상대적으로 높은 전위로 설정해 둔다(한편, 전위의 관계는 반대이어도 된다). 이에 의해, 바늘(51)로부터 토출되는 배향막액은 플러스 전위를 띤 상태의 액체입자가 된다. 이 전위를 띤 액체입자는 전기적으로 반발하면서 미세하게 분열하여 퍼지고, 안개형상의 미소액체방울(안개형상체)(52)이 된다. 이 미소액체방울(52)이 마이너스로 대전한 기판(40)에 끌려서 도전막(41) 위에 정착한다. 그 후, 기판(40)에 도달한 미소액체방울(52)에 대하여 적절히 열처리 등을 함으로써 막화(고화)시키고, 이에 의해 다수의 미세막으로 이루어지는 배향막이 얻어진다. 상술한 배향막(14) 및 배향막(18)은 이와 같은 방법에 의해 형성할 수 있다.FIG. 2 is a principle diagram illustrating an example of a method suitable for formation of an alignment film composed of a plurality of fine films (fine film pieces). In this embodiment, a microcylinder (cylinder) 50, such as a cylindrical shape, for holding the material liquid of the alignment film (hereinafter referred to as "alignment film liquid") therein, and a hollow provided at one end of the
한편, 도 2에 나타내는 원리도에서는, 기판(40)의 일면에 도전막(41)을 설치하여 두고, 이 도전막(41)과 바늘(51) 사이에 전압을 인가하였는데, 도 3에 나타내는 원리도와 같이, 기판(40)의 이면측에 도전판(도전체)(53)을 배치하고, 이 도전판(53)과 바늘(51) 사이에 전압을 인가할 수도 있다. 이 예에서는, 기판(40)의 일면에 전기적인 접속을 실시할 필요가 없다는 점에서 범용성이 높다는 이점이 있다. 한편, 이 도전판(53)에 기판을 보유할 수 있는 기구(진공흡착수단 등)를 설치하여 둠으로써, 도전판(53)을 기판고정수단(기판폴더)으로서 겸용할 수 있다.In the principle diagram shown in FIG. 2, the
도 4는 배향막액의 사출점과 기판의 위치관계에 대하여 설명하는 도면이다. 배향막액의 사출점이란, 도 2 및 도 3에 나타낸 분사장치에서는 바늘(51)의 선단부이다. 상술한 도 2 또는 도 3에 나타낸 예에서는 기판(40)을 세로로 두고, 수평방향으로 대향하는 위치에 바늘(51)의 선단부를 배치하였는데, 다르게 배치할 수도 있다. 예를 들어, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(40)보다 상대적으로 높은 위치에 바늘(51)의 선단부를 배치할 수 있다. 이 경우에는, 기판(40)이 상대적으로 낮은 위치가 됨으로써 기판(40)의 보유기구가 보다 간소해지고, 따라서 배향막을 형성하기 위한 장치구성을 보다 간소화할 수 있을 것으로 기대할 수 있다. 또한, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(40)보다 상대적으로 낮은 위치에 바늘(51)의 선단부를 배치하여도 된다. 이 경우에는, 중력의 관계에 의해, 바늘(51)의 선단으로부터 방출된 미소액체방울(52) 중에서 입자가 보다 미세한 것(입경이 작은 것)이 우선적으로 기판(40)의 일면에 도달하도록 할 수 있다. 즉, 배향막을 구성하는 다수의 미세막 각각을 보다 작게 하여 기판(40) 위에 분산시킬 수 있다.It is a figure explaining the positional relationship of the injection point of an alignment film liquid, and a board | substrate. The injection point of the alignment film liquid is the tip of the
이어서, 본 실시예에 따른 액정표시장치(1)의 제조공정에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 도 5는 일실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 설명하는 모식단면도이다.Next, the manufacturing process of the liquid
먼저, 제1 기판(11)의 일면에, ITO 등으로 이루어지는 제1 전극(12)이 형성된다(도 5의 (a) 참조). 예를 들어, 제1 기판(11)의 일면에 스퍼터법 등의 막형성방법을 이용하여 투명도전막을 형성한다. 미리 이와 같은 투명도전막이 형성된 기판을 이용하여도 된다. 이 투명도전막을 세정하고, 일반적인 패터닝 방법(예를 들어, 포토리소법)을 이용하여 원하는 형상의 제1 전극(12)을 형성한다. 제1 기판(11)으로는 예를 들어, 판두께 0.7mm의 무알칼리 글라스로 이루어지는 글라스 기판을 사용할 수 있다. 또한, 제1 전극(12)의 막두께는 예를 들어 1500Å 정도로 할 수 있다.First, the
이어서, 제1 기판(11) 위에 제1 전극(12)을 덮도록 배향막(13)이 형성된다(도 5의 (a)). 구체적으로는, 플렉소 인쇄(flexo printing), 잉크젯 인쇄 등의 방법으로 배향막(13)의 전구체로서의 배향막액이 제1 기판(11)의 일면 위에 도포된다. 여기서는, 아래의 화학식 1로 나타내어지는 바와 같은 일반적인 수평배향막용 배향막액(배향막재료)을 이용할 수 있다. 그 후, 상기 제1 기판(11)에 대하여 열처리(예를 들어, 250℃, 1시간), 러빙 처리(또는 광배향 처리 등)가 실시됨으로써, 수평배향막인 배향막(13)이 얻어진다. 한편, 러빙 처리 등의 표면처리는 후술하는 배향막(14)이 형성된 후에 실시하여도 된다.Subsequently, an
이어서, 제1 기판(11)의 일면 위(배향막(13)의 일면 위)에 배향막(14)이 형성된다. 구체적으로는, 상기 도 2 내지 도 4를 이용하여 설명한 방법에 의해, 배향막(14)의 전구체로서의 배향막액이 배향막(13)의 일면 위에 살포된다. 여기서는, 아래의 화학식 2로 나타내어지는 바와 같은 일반적인 수직배향막용 배향막액을 이용할 수 있다. 미소액체방울(52)을 보다 좋은 상태로 발생시키기 위해서는 배향막액의 점도가 낮은 것이 바람직하기 때문에, 본 실시예에서는, 시너(thinner)로 4wt%까지 희석된 배향막액을 아세톤으로 2배 더 묽게 한다(희석 배향막액:아세톤=1:1). 이 희석된 배향막액을 상기 분사장치의 마이크로실린더(50)에 충전한다. 또한, 바늘(51)과 제1 기판(11)의 거리(L1)(도 2 참조)를 60mm로 한다. 또한, 바늘(51)과 제1 기판(11) 사이에 인가하는 직류전압을 7kV로 한다. 바늘(51)로부터의 배향막액의 토출량은 36피코리터/초로 한다. 그 후, 제1 기판(11)에 대하여 열처리(예를 들어, 190℃, 1시간)가 실시됨으로써, 배향막액이 고화(막화)되어 배향막(14)이 얻어진다.Subsequently, the
한편, 희석용 용매는 아세톤으로 한정되지 않고, 에탄올, IPA(이소프로필알코올) 등 다른 유기용매를 이용하여도 된다. 구체적으로는, 비점이 낮고, 휘발성이 높은 것이 바람직하다. 바늘(51)로부터 제1 기판(11)을 향하여 배향막액이 날라가는 동안, 배향막액은 미세한 액체방울의 집합체인 미소액체방울(52)이 되는데, 제1 기판(11)에 도달할 쯤에는 아세톤 등의 희석용 용매가 거의 증발할 것이다. 따라서, 여기서 사용하는 희석용 용매는 무엇을 선택하여도 액정층(19)의 배향성에 큰 영향을 주지 않을 것이다.On the other hand, the solvent for dilution is not limited to acetone, You may use other organic solvents, such as ethanol and IPA (isopropyl alcohol). Specifically, it is preferable that the boiling point is low and the volatility is high. While the alignment film solution flows from the
또한, 제2 기판(15)의 일면 위에 배향막(17)이 형성되고, 더욱이 이 배향막(17)의 일면 위에 배향막(18)이 형성된다(도 5의 (c) 참조). 각각에 대한 구체적인 내용은 상기 배향막(13, 14)과 마찬가지이므로 여기서는 설명을 생략한다.In addition, an
이어서, 제1 기판(11)과 제2 기판(15)을 서로의 일면을 마주보게 하여 배치한다(도 5의 (d) 참조). 예를 들어, 본 실시예에서는 제1 기판(11)과 제2 기판(15)의 간격(셀갭)을 일정하기 유지하기 위하여, 한쪽 기판면 위(예를 들어, 제1 기판(11)의 일면 위)에 갭 조절제를 건식 살포한다. 갭 조절제로는 입경이 수㎛인 플라스틱 볼 등을 이용할 수 있다. 또한, 밀봉제를 다른 쪽 기판면 위(예를 들어, 제2 기판(15)의 일면 위)에 형성한다. 밀봉제의 형성은 예를 들어, 스크린 인쇄법에 의해 이루어진다. 디스펜서를 이용하여도 된다. 밀봉제로는 열경화성, 광경화성, 광열병용형 등 무엇이든 사용할 수 있다. 밀봉제에는 입경이 수 ㎛인 글라스파이버가 수% 포함되어 있어도 된다. 그 후, 제1 기판(11)과 제2 기판(15)을 겹쳐서 셀화하고, 프레스한 상태에서 열처리 등에 의해 밀봉제를 경화시킨다. 여기서는 핫프레스법으로 열경화한다(150℃ 소성). 본 실시예에서는 도면에 나타내는 바와 같이, 각 배향막(13, 16)에 대한 러빙방향이 역평행(antiparallel) 상태가 되도록 제1 기판(11)과 제2 기판(15)이 부착된다.Next, the 1st board |
이어서, 제1 기판(11)과 제2 기판(15) 사이에 예를 들어, 진공주입법에 의해 액정재료를 주입함으로써 액정층(19)이 형성된다(도 5의 (d) 참조). 액정재료의 주입구는 엔드밀봉제에 의해 밀봉된다. 더욱이, 액정층(19)의 배향을 정돈하기 위하여, 액정재료의 상전이온도 이상으로 셀을 가열하는 처리(예를 들어, 60℃, 30분 동안)를 하는 것도 바람직하다.Subsequently, the
그 후, 셀을 세정하는 처리를 적절히 진행하고, 제1 기판(11)의 외측에 제1 편광판(21)을 접착하고, 제2 기판(15)의 외측에 제2 편광판(22)을 접착함으로써, 상기 도 1에 나타낸 액정표시장치(1)가 완성된다.Thereafter, the cell washing process is appropriately performed, the first
이하, 본 실시예에 따른 액정표시장치의 몇가지 실시예에 대하여 설명한다. 한편, 비교예로서 일반적인 수평배향상태의 액정표시장치에 대해서 함께 설명한다.Hereinafter, some embodiments of the liquid crystal display according to the present embodiment will be described. On the other hand, as a comparative example, a liquid crystal display device in a general horizontal alignment state will be described together.
(비교예)(Comparative Example)
도 6은 비교예에 따른 액정표시장치의 전기광학특성 및 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 이 비교예는, 상술한 실시예에서의 배향막(14) 및 배향막(18)을 생략하여 제작된 것이다. 액정층(19)을 형성하기 위한 액정재료로는 5CB가 사용되었다. 셀두께(제1 기판(11)과 제2 기판(15)의 간극의 거리)는 5.7㎛였다. 그 이외의 제조조건은 상기 실시예에서 예시한 조건에 따른다. 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)에 현미경 사진을 나타내는 바와 같이, 비교예의 액정셀은 일반적인 수평배향에서 보이는 균일한 배향상태인 것을 알 수 있다. 또한, 도 6의 (a)에 나타내는 전기광학특성으로부터, 이 액정셀의 포화전압이 8.5V 정도인 것을 알 수 있다. 또한, 이 액정셀의 선경사각을 크리스탈 로테이션법으로 측정하였더니, 약 3°이었다. 이 선경사각은 20mm×25mm의 범위에서 9점씩 측정되었다(아래의 각 실시예에서도 마찬가지).6 is a diagram illustrating electro-optical characteristics and a micrograph of a liquid crystal display according to a comparative example. This comparative example is produced by omitting the
(실시예 1)(Example 1)
도 7은 실시예 1에 따른 액정표시장치의 전기광학특성 및 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 이 실시예 1에 대해서도 액정층(19)을 형성하기 위한 액정재료로서 5CB가 사용되었다. 셀두께는 6.0㎛이었다. 또한, 배향막(14), 배향막(18) 각각을 형성할 때는, 각 배향막(14, 18)의 전구체로서의 배향막액이 3㎕씩 살포되었다. 그 이외의 제조조건은 상기 실시예에서 예시한 조건을 따른다. 도 7의 (b)~(d)에 현미경 사진을 나타낸 바와 같이, 부분적으로 액정분자의 배향상태가 다른 것을 알 수 있다. 이 배향상태가 다른 부분은 배향막(14) 또는 배향막(18)에 대응하여 형성되어 있는 것으로 생각된다. 해당 부분의 크기는 수 ㎛ 정도이거나 그 이하이며 1㎛ 이하의 미세한 부분도 보인다. 또한, 해당 부분의 형상은 무정형(원형에 다소 가까운 형상)인 것을 알 수 있다. 또한, 도 7의 (a)에 나타내는 전기광학특성으로부터, 이 액정셀의 포화전압이 8.0V 정도인 것을 알 수 있다. 또한, 이 액정셀의 선경사각을 크리스탈 로테이션법(외삽법;extrapolation)으로 측정하였더니, 약 13.5°~14.1°의 범위이었다. 즉, 비교적 높은 선경사각이 부여되어 있는 것을 알 수 있다.7 is a view showing electro-optical characteristics and a micrograph of the liquid crystal display according to the first embodiment. Also in this Example 1, 5 CB was used as the liquid crystal material for forming the
(실시예 2)(Example 2)
도 8은 실시예 2에 따른 액정표시장치의 전기광학특성 및 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 이 실시예 2에 대해서도 액정층(19)을 형성하기 위한 액정재료로서 5CB가 사용되었다. 셀두께는 6.0㎛이었다. 또한, 배향막(14), 배향막(18) 각각을 형성할 때는, 각 배향막(14, 18)의 전구체로서의 배향막액이 15㎕씩 살포되었다. 그 이외의 제조조건은 상기 실시예에서 예시한 조건을 따른다. 도 8의 (b) 및 (c)에 현미경 사진을 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 액정셀에서도 부분적으로 액정분자의 배향상태가 다르며, 이는 배향막(14, 18)에 기인하는 것으로 생각된다. 또한, 배향막액의 살포량 증가에 따라, 해당 부분의 밀도가 높아진 것을 알 수 있다. 또한, 해당 부분의 형상은 무정형이며, 원형보다 복잡한 형상으로 되어 있다. 또한, 해당 부분의 크기도 실시예 1과 비교하여 보다 큰 것을 알 수 있다. 또한, 도 8의 (a)에 나타내는 전기광학특성으로부터, 이 액정셀의 포화전압은 6.0V 정도인 것을 알 수 있다. 또한, 이 액정셀의 선경사각을 크리스탈 로테이션법(외삽법)으로 측정하였더니, 약 19.5°~22.4°의 범위이었다. 즉, 배향막액의 살포량을 증가시킴으로써 미세막의 밀도를 증가시켜서, 이에 의해 선경사각을 보다 높게 제어할 수 있는 것이 명백해졌다.8 is a view showing electro-optical characteristics and a micrograph of the liquid crystal display according to the second embodiment. Also in this Example 2, 5 CB was used as the liquid crystal material for forming the
(실시예 3)(Example 3)
도 9는 실시예 3에 따른 액정표시장치의 전기광학특성 및 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 이 실시예 3에 대해서도 액정층(19)을 형성하기 위한 액정재료로서 5CB가 사용되었다. 셀두께는 6.0㎛이었다. 또한, 배향막(14), 배향막(18) 각각을 형성할 때는, 각 배향막(14, 18)의 전구체로서의 배향막액이 45㎕씩 살포되었다. 그 이외의 제조조건은 상기 실시예에서 예시한 조건을 따른다. 도 9의 (b) 및 (c)에 현미경 사진을 나타낸 바와 같이, 실시예 3의 액정셀에서도 부분적으로 액정분자의 배향상태가 다르며, 이는 배향막(14, 18)에 기인하는 것으로 생각된다. 또한, 배향막액의 살포량 증가에 따라, 해당 부분의 밀도가 높아진 것을 알 수 있다. 또한, 해당 부분의 형상은 무정형이며, 원형보다 복잡한 형상으로 되어 있다. 또한, 해당 부분의 크기도 실시예 1과 비교하여 보다 큰 것을 알 수 있다. 더욱이, 부분적으로 검게 보이는 부분이 있으며, 이는 수직배향 혹은 수직에 가까운 배향상태로 되어 있는 것으로 생각된다. 이 부분에 대응하는 제1 기판(11), 제2 기판(15) 각각의 표면에는 배향막(14, 18)을 구성하는 미세막이 형성되어 있을 것으로 생각된다. 또한, 도 9의 (a)에 나타내는 전기광학특성으로부터, 이 액정셀의 포화전압이 5.0V 정도인 것을 알 수 있다. 또한, 이 액정셀의 선경사각을 크리스탈 로테이션법(외삽법)으로 측정하였더니, 약 37.2°~42.9°의 범위이었다. 즉, 배향막액의 살포량을 증가시킴으로써 미세막의 밀도를 더욱 증가시키고, 이에 의해 선경사각을 보다 높게 제어할 수 있는 것이 명백해졌다.9 is a view showing electro-optical characteristics and a micrograph of the liquid crystal display according to the third embodiment. Also in this Example 3, 5 CB was used as a liquid crystal material for forming the
(실시예 4)(Example 4)
실시예 4로서 한쪽 기판측에만 수직배향막을 살포한 실시예를 설명한다. 구체적으로는, 상술한 실시예에서, 제1 기판(11) 측에는 배향막(13) 및 배향막(14)을 형성하고, 제2 기판(15) 측에는 배향막(17)만 형성하고, 배향막(18)을 생략한 액정표시장치를 제작하였다. 도 10은 실시예 4에 따른 액정표시장치의 현미경 관찰사진을 나타내는 도면이다. 도 10의 (a)는 20배로 확대한 편광현미경 사진, 도 10의 (b)는 50배로 확대한 편광현미경 사진이다. 각 사진에서 하얗게 보이는 부분은 배향막(14)을 구성하는 미세막에 대응한다. 해당 부분의 형상은 원형 또는 원형을 조합한 형상으로 되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도너츠 형상(고리형상)도 보인다. 해당 부분의 크기는 여러가지이며, 서브미크론오더(0.1㎛ 이하도 있음)에서부터 큰 것은 10㎛ 정도, 최대로는 30㎛ 정도이다. 액정셀의 제작에서는 비교적 간단한 장치를 이용하였기 때문에 미소액체방울(52)(도 2, 도 3 참조)의 입경의 편차가 큰데, 보다 높은 정밀도의 장치를 이용하면 입경의 편차를 억제할 수 있을 것이다. 또한, 입경의 크기에 대해서도 분사장치의 바늘과 기판의 거리나, 양자간에 인가하는 전압의 값, 바늘의 형상이나 사이즈, 배향막액의 토출량, 토출속도 등 제조 파라메터를 적절히 설정함으로써, 수 nm~수십 nm 정도의 오더까지 제어할 수 있다. 단, 인간의 눈의 분해능력(일반적으로 100㎛ 정도)을 고려하면, 배향막(14)(또는 배향막(18))을 구성하는 각 미세막을 그렇게 작게 하지 않아도, 시인될 우려는 낮은 것으로 생각된다. 또한, 액정분자는 서로가 정돈되어 나열되는 성질을 가지고, 미세한 배향분포가 있어도 전체적으로는 가능한한 급격한 배향변화가 되지 않도록 서서히 변해가는 성질을 가지고 있다. 상기 배향분포가 너무 미세하면 표면의 배향분포에 따른 영향이 전체 액정배향에 그다지 영향을 주지 않을 수도 있고, 배향막(14) 등을 구성하는 각 미세막은 너무 미세하지 않은 편이 좋을 수도 있다. 즉, 배향막액의 분사장치로서 너무 고정밀도의 것을 사용할 필요는 없다고 생각된다.As Example 4, the Example which spread | dispersed a vertical alignment film only to one board | substrate side is demonstrated. Specifically, in the above-described embodiment, the
이상의 실시예에 따르면, 다수의 미세막으로 이루어지는 배향막을 이용함으로써, 해당 배향막과 액정층의 계면 부근에서의 액정분자의 선경사각을 광범위하게 설정할 수 있다. 또한, 다수의 미세막의 분포밀도에 따라서 선경사각을 변화시킬 수 있다. 또한, 다수의 미세막으로 이루어지는 배향막을 비교적 간단한 구성의 장치로 형성할 수 있다. 따라서, 선경사각을 광범위하게 설정하여 액정표시장치를 제조할 수 있게 된다. 이에 의해, 예를 들어, OCB(Optically Compensated Bend) 모드 혹은 완전 신규 모드 등 비교적 높은 선경사각을 필요로 하는 표시모드를 이용한 액정표시장치도 쉽게 실현할 수 있게 된다.According to the above embodiment, by using the alignment film which consists of many micro films, the pretilt angle of the liquid crystal molecule in the vicinity of the interface of this alignment film and a liquid crystal layer can be set extensively. In addition, the pretilt angle can be changed according to the distribution density of the plurality of microfilms. Moreover, the alignment film which consists of many micro films can be formed with the apparatus of a comparatively simple structure. Therefore, the liquid crystal display device can be manufactured by setting the pretilt angle extensively. As a result, a liquid crystal display device using a display mode requiring a relatively high pretilt angle such as an OCB (Optically Compensated Bend) mode or a completely new mode can be easily realized.
한편, 본 발명은 상술한 실시예의 내용으로 한정되지 않고, 본 발명의 요지의 범위내에서 여러가지로 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 상술한 실시예에서 적절히 나타낸 제조조건 등의 수치는 일례이며, 그것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 상술한 실시예에서는 제1 기판, 제2 기판 각각에 대하여 서로 다른 2종류의 배향막(수평배향막 및 다수의 미세막으로 이루어지는 수직배향막)을 설치하였는데, 어느 한쪽 기판에만 2종류의 배향막을 설치하여도 된다. 또한, 상술한 실시예에서는 수평배향막의 위쪽에 다수의 미세막으로 이루어지는 수직배향막을 겹쳤는데, 이것을 반대로 하여도 된다. 즉, 수직배향막 위쪽에 다수의 미세막으로 이루어지는 수평배향막을 겹쳐도 된다. 더욱이, 다수의 미세막으로 이루어지는 배향막(수직배향막 또는 수평배향막)을 다른 성질의 배향막 위에 겹치지 않고, 단독으로 사용하여도 된다. 반대로 다수의 미세막으로 이루어지는 배향막을 복수층으로 겹쳐도 된다.In addition, this invention is not limited to the content of the above-mentioned Example, It can variously deform and implement within the range of the summary of this invention. For example, numerical values, such as manufacturing conditions suitably shown by the Example mentioned above, are an example and are not limited to that. For example, in the above-described embodiment, two different alignment films (a vertical alignment film composed of a horizontal alignment film and a plurality of fine films) are provided for each of the first substrate and the second substrate. May be installed. In the above-described embodiment, the vertical alignment film composed of a plurality of fine films is superimposed on the horizontal alignment film, but this may be reversed. In other words, a horizontal alignment film made of a plurality of fine films may be superimposed on the vertical alignment film. Furthermore, the alignment film (vertical alignment film or horizontal alignment film) composed of a plurality of fine films may be used alone without overlapping on the alignment film of different properties. Conversely, you may overlap the oriented film which consists of many micro films in multiple layers.
1: 액정표시장치(액정표시소자) 11: 제1 기판
12: 제1 전극 13, 14, 17, 18: 배향막
15: 제2 기판 16: 제2 전극
19: 액정층 21: 제1 편광판
22: 제2 편광판 40: 기판
41: 도전막 50: 마이크로실린더
51: 바늘 52: 미소액체방울
53: 도전판1: liquid crystal display device (liquid crystal display device) 11: first substrate
12:
15: second substrate 16: second electrode
19: liquid crystal layer 21: first polarizing plate
22: second polarizer 40: substrate
41: conductive film 50: micro cylinder
51: needle 52: microliquid drop
53: challenge plate
Claims (4)
상기 제1 기판의 상기 일면측에 설치된 제1 배향막과,
상기 제2 기판의 상기 일면측에 설치된 제2 배향막과,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 서로의 사이에 설치된 액정층을 포함하고,
상기 제1 배향막은 다수의 미세막을 가지고, 상기 다수의 미세막은 각각 서로의 사이에 아래층이 노출되도록 분산되어 배치되며,
상기 다수의 미세막의 분포 밀도에 따라, 상기 제1 배향막과 상기 액정층의 계면 부근에서의 액정분자의 선경사각이 제어된 액정표시장치.A first substrate and a second substrate disposed to face one surface of each other,
A first alignment layer provided on the one surface side of the first substrate,
A second alignment layer provided on the one surface side of the second substrate;
A liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate,
The first alignment layer has a plurality of micro-film, the plurality of micro-film is arranged to be distributed so that the lower layer is exposed between each other,
And a pretilt angle of liquid crystal molecules in the vicinity of an interface between the first alignment layer and the liquid crystal layer according to the distribution density of the plurality of micro films.
상기 제1 배향막과 상기 제1 기판의 상기 일면 사이에 설치되어 있으며, 상기 제1 배향막과는 배향제어특성이 다른 제3 배향막을 더욱 포함하는 액정표시장치.The method of claim 1,
And a third alignment layer disposed between the first alignment layer and the one surface of the first substrate and having a different alignment control characteristic from the first alignment layer.
상기 다수의 미세막은 평면에서 보았을 때의 형상이 원형상 또는 고리형상인 것을 포함하는 액정표시장치.The method according to claim 1 or 2,
And the plurality of microfilms are circular or annular in plan view.
상기 제1 기판과 제2 기판을 서로의 일면을 마주보게 하여 배치하는 제2 공정과,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하는 제3 공정을 포함하고,
상기 제1 공정은,
배향막액과 상기 제1 기판 사이에 상대적으로 전위차를 발생시킨 상태에서 상기 배향막액을 방출함으로써 상기 배향막액을 안개형상으로 상기 제1 기판의 일면측에 살포하는 공정과,
상기 살포된 상기 배향막액을 고화하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.A first step of forming a first alignment layer on one surface of the first substrate,
A second process of arranging the first substrate and the second substrate to face one surface of each other;
A third step of forming a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate,
The first step is,
Discharging the alignment film liquid in a fog shape to one surface side of the first substrate by releasing the alignment film liquid in a state where a potential difference is generated between the alignment film liquid and the first substrate;
And a step of solidifying the sprayed alignment film liquid.
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