KR20110031140A - 액정표시장치, 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

액정표시장치, 액정표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정분자의 프리틸트각을 광범위하게 설정할 수 있는 신규의 기술을 제공하는 것으로, 액정표시장치는, 서로의 일면을 마주보게 하여 배치된 제1 기판(10) 및 제2 기판과, 제1 기판의 일면측에 설치된 제1 배향규제층(15)과, 제2 기판의 상기 일면측에 설치된 제2 배향규제층과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 서로의 사이에 설치된 액정층(18)을 포함하고, 제1 배향규제층(15) 또는 제2 배향규제층 중 적어도 한 쪽은, 배향막(12)과, 배향막 위에 설치되고 액정층과 접하는 액정성 폴리머막(14)을 가진다.

Description

액정표시장치, 액정표시장치의 제조방법{Liquid Crystal Display and Method for Manufacturing the Same }
본 발명은 액정표시장치에서의 액정분자의 배향제어 기술에 관한 것이다.
액정표시장치 제조에서의 요소 기술 중 하나로서 배향제어 기술이 있다. 종전에 비교적 높은 프리틸트각을 실현하는 기술로서, 예를 들어 일본특허공개공보 H06-95115호에 개시된 것이 알려져 있다. 하지만, 일본특허공개공보 H06-95115호에 개시된 기술을 이용하는 경우, 0~90°의 원하는 프리틸트각이 얻어진다고 되어 있지만, 이방성 드라이 에칭을 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. 또한, 일본특허공개공보 H06-95115호의 기재에 따르면, 첨예 형상으로 형성된 돌기체 또는 바늘형상체에 의한 형상적인 작용을 이용하여 배향제어가 이루어지고 있는데, 돌기체 등은 미세한 것이어서 이 형상들을 높은 정밀도로 제어하는 것이 어려울 것이다. 이 때문에, 돌기체 등의 형상적 효과에 근거하여 프리틸트각을 광범위하게 제어하는 것은 어려울 것이다.
본 발명에 따른 구체적인 형태는, 액정분자의 프리틸트각을 광범위하게 설정할 수 있는 신규의 기술을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 발명에 따른 일형태의 액정표시장치는, (a) 서로의 일면을 마주보게 하여 배치된 제1 기판 및 제2 기판과, (b) 상기 제1 기판의 상기 일면측에 설치된 제1 배향규제층과, (c) 상기 제2 기판의 상기 일면측에 설치된 제2 배향규제층과, (d) 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 설치된 액정층을 포함한다. 상기 제1 배향규제층 또는 상기 제2 배향규제층 중 적어도 한 쪽은, (e) 배향막과, (f) 상기 배향막 위에 설치되고 상기 액정층과 접하는 액정성 폴리머막을 가진다.
상기 액정표시장치에서는, 아래쪽의 배향막에 의한 작용을 받아서 일정하게 배향한 액정성 폴리머층에 의해, 이 액정성 폴리머층과 접하여 설치되는 액정층의 액정분자에 대하여 비교적 높은 프리틸트각을 부여할 수 있다. 배향막, 액정성 폴리머층 모두 비교적 간소한 장치·프로세스에 의해 쉽게 제조할 수 있고, 그 때의 재료나 형성조건을 변경함으로써 프리틸트각을 비교적 광범위하게 제어할 수 있는 것이 본 발명자에 의해 확인되었다.
바람직하게는, 상기 배향막은 수평배향막이다.
바람직하게는, 상기 액정성 폴리머막은 광경화형 액정성 모노머막을 광조사에 의해 폴리머화한 막이다.
본 발명에 따른 일형태의 액정표시장치의 제조방법은, (a) 제1 기판의 일면에 제1 배향규제층을 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. 상기 제1 공정은, (d) 상기 제1 기판의 일면 위에 배향막을 형성하는 공정과, (e) 상기 배향막 위에 광경화형 액정성 모노머막을 형성하는 공정과, (f) 상기 광경화형 액정성 모노머막에 광조사를 함으로써 액정성 폴리머막을 형성하는 공정을 포함한다.
이러한 제조방법에 따르면, 액정층에서의 액정분자의 프리틸트각을 광범위하게 설정하여 액정표시장치를 제조할 수 있게 된다.
도 1은 일실시예의 액정표시소자에서의 배향규제층의 원리 및 제조방법을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 배향규제층을 가지는 액정표시장치의 구성예를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 3은 배향규제층을 구성하는 액정성 폴리머에 의해 실현되는 광학보상기능에 대하여 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 액정성 모노머막을 도포한 후의 방치시간과 프리틸트각의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 광조사량과 프리틸트각의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 발명을 적용한 일실시예의 액정표시소자에서의 배향규제층의 원리 및 제조방법을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 한편, 설명의 편의상, 단면을 나타내는 해칭은 생략하였다. 본 실시예에서 배향규제층이란, 이것과 접하여 설치되는 액정층 내의 액정분자배향에 규제력을 미칠 수 있는 기능층이며, 기본적으로 배향막과, 그 배향막 위에 형성되는 액정성 폴리머막을 포함하여 구성된다. 이하, 더욱 상세히 설명한다.
먼저, 글라스 기판 등의 기판(10)의 일면 위에 폴리이미드 등의 유기고분자막으로 이루어지는 배향막(12)이 형성된다(도 1의 (a)). 예를 들어, 액체모양의 배향막 재료를 기판(10)의 일면 위에 스핀코트 등의 방법으로 도포하고, 그 후 적절한 열처리를 가함으로써 배향막(12)이 얻어진다. 본 실시예에서는, 배향막(12)으로서 액정분자배향을 수평배향으로 규제하고, 비교적 낮은 프리틸트각(예를 들어, 수°)을 부여하는 능력을 가지는 막(수평배향막)이 사용된다. 또한, 도면에서 화살표로 나타낸 방향으로 러빙처리가 실시되어 있다. 한편, 러빙처리를 대체할 수 있는 다른 표면처리(예를 들어, 광배향처리)가 실시되어도 된다. 더욱이, 배향막(12)으로는, 이른바 경사증착법에 의해 형성되는 산화규소막 등의 무기막이 사용되어도 된다. 또한, 기판(10)의 일면 위에는 투명도전막 등을 이용한 전극이 설치되어 있어도 된다(도시생략).
이어서, 배향막(12) 위에 광경화형 액정성 모노머막(13)을 형성한다(도 1의 (b)). 광경화형 액정성 모노머막(13)은 예를 들어, 스핀코트 등의 방법에 의해 형성된다. 이 때, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 광경화형 액정성 모노머막(13) 안의 액정분자(16)는, 배향막(12)과의 경계면에 가까운 영역에서는 배향막(12)에 의한 배향규제력이 미침으로써 거의 일정하게 수평배향한다. 한편, 도 1의 (c)에 나타내는 바와 같이, 광경화형 액정성 모노머막(13) 안의 액정분자(16)는, 광경화형 액정성 모노머막(13)과 기상(氣相)과의 경계면(17)에 가까워질수록 상승 즉, 기판(10)의 일면과 이루는 각도가 커지는 경향이 있다. 이러한 경향을 보다 현저하게 하기 위해서는, 광경화형 액정성 모노머막(13)의 재료로서, 기상과의 경계면에서 액정분자가 수직으로 배향하기 쉬운 재료를 선택하면 좋다.
이어서, 광경화형 액정성 모노머막(13)에 대하여 소정의 조건(조사량, 조사시간, 조사횟수 등)으로 광조사를 함으로써, 광경화형 액정성 모노머막(13)을 폴리머화한다. 예를 들어, 광경화형 액정성 모노머막(13)이 자외선 경화형인 경우에는, 적절히 설정되는 조사조건에 의해 자외선 조사를 한다. 그에 의해, 배향막(12) 위에 액정성 폴리머막(14)이 형성된다(도 1의 (d)). 도시한 바와 같이, 기상과의 경계면(17)에 가까워질수록 액정분자(16)가 상승한 배향상태가 고정된다. 이 액정성 폴리머층(14)과 상기 배향막(12)을 포함하여 배향규제층(15)이 구성된다.
이와 같이 하여 형성된 액정성 폴리머막(14)은 경계면(17) 근방에서 액정분자(16)가 비교적 높은 각도를 가지고 상승하고 있기 때문에, 이 경계면(17)과 접하여 설치되는 액정층(18) 안의 액정분자(19)에 대하여 높은 프리틸트각을 부여하는 효과를 나타낸다. 구체적으로 어느 정도의 프리틸트각이 부여되는지는 액정성 폴리머막(14)의 형성조건(재료, 광조사 조건 등)에 따라 한 마디로 말할 수는 없지만, 후술하는 실시예에서 상세히 나타내는 바와 같이, 적어도 10~60° 정도의 높은 프리틸트각이 얻어진다.
이어서, 본 실시예에 따른 배향규제층을 가지는 액정표시장치(액정표시소자)의 구성예에 대하여 설명한다. 도 2는 액정표시장치(액정표시소자)의 구성예를 나타내는 모식적인 단면도이다. 도 2에서는 대표예로서 TN(Twisted Nematic) 모드의 액정표시장치(도 2의 (a)), STN(Super Twisted Nematic) 모드의 액정표시장치(도 2의 (b)), OCB(Optically Compensated Bend) 모드의 액정표시장치(도 2의 (c)), 및 균질 모드(homogeneous mode)의 액정표시장치(도 2의 (d)) 각각의 구성예가 도시되어 있다. 도 2에 나타내는 각 구성예의 액정표시장치는, 상술한 원리에 근거하여 제조된 배향규제층을 가지는 2개의 기판(10a, 10b)을 준비하고, 각 기판(10a, 10b)의 일면을 마주보게 하여 배치하며, 양자 사이에 액정층(18)을 형성함으로써 제조된다. 한편, 여기서는 도시를 생략하였는데, 각 기판(10a, 10b)의 바깥쪽에는 적절히 편광소자(편광판)가 배치된다.
도 2의 (a)에 나타내는 TN 모드의 액정표시장치는, 배향막(12a) 및 액정성 폴리머막(14a)을 가지는 기판(10a)과, 배향막(12b) 및 액정성 폴리머막(14b)을 가지는 기판(10b)과, 각 기판(10a, 10b) 서로의 사이에 형성된 액정층(18)을 구비한다. 기판(10a)의 배향막(12a)에는 도면에서의 왼쪽 방향으로 러빙처리가 되어 있다. 또한, 기판(10b)의 배향막(12b)에는 배향막(12a)에 대한 러빙처리 방향과 거의 직교하는 방향으로 러빙처리가 되어 있다. 액정층(18) 안의 액정분자는, 각 액정성 폴리머막(14a, 14b)과의 경계면 근방에서는 각각 상기한 배향막(12a, 12b)에 대한 러빙처리 방향에 따른 배향상태가 되고, 전체적으로는 기판(10a)과 기판(10b) 사이에서 약 90° 비틀린 배향상태로 되어 있다.
도 2의 (b)에 나타내는 STN 모드의 액정표시장치도 기본구성은 TN 모드의 액정표시장치와 같으므로, 공통되는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 이 액정표시장치에서는, 액정층(18) 내의 액정분자가 각 액정성 폴리머막(14a, 14b)과의 경계면 근방에서 각각 배향막(12a, 12b)에 대한 러빙처리 방향에 따른 배향상태로 되어 있으며, 전체적으로는 기판(10a)과 기판(10b) 사이에서 90°보다 큰 각도(예를 들어, 180~240° 정도)로 비틀린 배향상태로 되어 있다.
도 2의 (c)에 나타내는 OCB 모드의 액정표시장치도 기본구성은 TN 모드의 액정표시장치와 같으므로, 공통되는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 이 액정표시장치에서는, 각 기판(10a, 10b)이 각 배향막(12a, 12b)에 대한 러빙처리 방향이 같은 방향(평행상태)이 되도록 배치되어 있다. 액정층(18) 내의 액정분자는 각 액정성 폴리머막(14a, 14b)과의 경계면 근방에서는 각각 배향막(12a, 12b)에 대한 러빙처리 방향에 따른 배향상태가 되고, 중앙에 가까워짐에 따라서 수직에 가까운 배향상태가 되어, 전체적으로는 기판(10a)과 기판(10b) 사이에서 활모양으로 휜 배향상태(벤드 배향 상태)로 되어 있다. 한편, OCB 모드에서는 초기배향이 스프레이 배향으로 되어 있는 것도 있어서, 그 경우에는 액정층(18)에 전압을 인가하여 도 2의 (c)와 같이 벤드 배향으로 천이시켰다.
도 2의 (d)에 나타내는 균질 모드의 액정표시장치도 기본구성은 TN 모드의 액정표시장치와 같으므로, 공통되는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다. 이 액정표시장치에서도, 각 기판(10a, 10b)이 각 배향막(12a, 12b)에 대한 러빙처리 방향이 반대 방향(역평행 상태)이 되도록 배치되어 있다. 액정층(18) 내의 액정분자는 각 액정성 폴리머막(14a, 14b)과의 경계면 근방에서는 각각 배향막(12a, 12b)에 대한 러빙처리 방향에 따른 배향상태가 되고, 전체적으로도 기판(10a) 및 기판(10b) 각각의 일면에 대하여 일정한 각도를 가지고 일정하게 배향한 상태로 되어 있다.
이어서, 도 3에 근거하여, 배향규제층을 구성하는 액정성 폴리머막에 의해 실현되는 광학보상기능에 대하여, 상술한 TN 모드의 액정표시장치를 예로 들어 상세히 설명한다. 도 3은 TN 모드의 액정표시장치에서의 액정층(18)과 이것을 사이에 끼우고 마주보며 배치된 각 액정성 폴리머막(14a, 14b)을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 3에서는, 각 액정성 폴리머층(14a, 14b) 및 액정층(18) 내부의 액정분자의 배향상태가 모식적으로 도시되어 있다. 구체적으로는, 도 3의 (a)는 어느 방향에서 본 액정층(18) 등의 모식단면을 나타내고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 경우와 90° 다른 방향에서 본 액정층(18)의 모식단면을 나타낸다.
각 도면에 나타내는 바와 같이, 액정층(18)의 위쪽에 배치되는 액정성 폴리머층(14a), 액정층(18) 아래쪽에 배치되는 액정성 폴리머층(14b)은 각각 내재하는 액정분자의 배향상태가 스프레이 배향으로 되어 있다. 이와 같은 액정성 폴리머층(14a, 14b)은 특히 도시된 바와 같은 TN 모드의 액정층(18)에서 유효한 광학보상막(이른바, O-플레이트)으로서 기능한다. 단, 본 실시예의 액정성 폴리머층(14a, 14b)은 가장 유효한 광학보상효과를 가질 것으로 생각되는 O-플레이트의 구조와는 다르다. 즉, 액정성 폴리머층(14a)의 광학축은, 액정성 폴리머층(14a)과 액정층(18)의 경계면 근방에 위치하는 액정층(18) 내의 액정분자의 배향방향과 거의 평행하다. 또한, 액정성 폴리머층(14a)은 내재하는 액정분자의 배향상태가 수직에 가까운 상태로 되어 있는 쪽이 액정층(18)과 접하여 있다. 이와 같은 구성의 액정성 폴리머층(14a)은, 액정층(18) 전체 중, 이 액정성 폴리머층(14a)과 반대측(액정성 폴리머층(14b)에 가까운 측)에 위치하는 부분에 대하여 광학적인 보상효과를 가져온다. 액정성 폴리머층(14b)도 마찬가지이다. 즉, 액정성 폴리머층(14b)은, 액정층(18) 전체 중, 이 액정성 폴리머층(14b)과 반대측(액정성 폴리머층(14a)에 가까운 측)에 위치하는 부분에 대하여 광학적인 보상효과를 가져온다. 이 때문에, 종래 최적이라고 알려져 있는 O-플레이트와 비교하면, 본 실시예의 액정성 폴리머층(14a, 14b)에 의한 광학적인 보상효과가 반드시 크지는 않다. 하지만, 적어도 본 실시예의 액정성 폴리머층(14a, 14b)을 구비하는 액정표시장치는, 광학보상막을 구비하지 않은 액정표시장치와 비교하면 보상특성이 뛰어나다.
이상과 같은 본 실시예에 따르면, 프리틸트각을 광범위하게 설정하여 액정표시장치를 얻는 것이 가능해진다. 본 실시예에 따른 배향규제층을 사용함으로써, 도 2에 나타낸 각 구성예 외에도, 전혀 새로운 표시 모드 등, 비교적 높은 프리틸트각을 필요로 하는 표시 모드의 액정표시장치를 쉽게 실현할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에 따르면, 배향규제층의 요소로서 기판 위에 설치되는 액정성 폴리머층에 의해 광학보상기능도 얻을 수 있다. 이에 따르면, 광학보상기능을 얻기 위한 플레이트를 별도로 설치하는 경우에 비하여, 액정표시장치의 구성을 간소화할 수 있다는 이점이 있다.
이어서, 본 실시예에 따른 몇 가지 실시예를 설명한다.
(실시예 1)
ITO(인듐주석산화물)막으로 이루어지는 투명전극이 형성된 한쌍의 글라스 기판을 준비하였다. ITO막의 두께는 1500Å, 글라스 기판의 두께는 0.7mm, 글라스 재질은 무알칼리 글라스이다. 이 글라스 기판들을 세정하고, 이어서 일반적인 포토리소그래피 공정에 의해 ITO막을 소정의 형상으로 패터닝하였다. 여기서는 ITO막의 에칭 방법으로서 습식 에칭(제2 염화철)을 사용하였다.
이어서, 글라스 기판 위에 배향막을 형성하였다. 여기서는, 배향막으로서 일반적인 수평배향막을 사용하였다. 배향막 재료를 글라스 기판 위에 도포하는 것은 스핀코트법에 의해 실시하였다. 구체적으로는 2000rpm으로 5초, 그 후 4000rpm으로 10초 스핀코트를 실시하였다. 한편, 플렉소 인쇄(flexo printing)나 잉크젯 인쇄 등의 방법을 채용하여도 된다. 그 후, 글라스 기판 위에 도포된 배향막에 대하여 크린오븐으로 250℃, 1시간 열처리를 하였다.
이어서, 배향막에 대하여 러빙처리를 하였다. 러빙이란, 천을 감은 원통형의 롤을 고속으로 회전시켜서, 이 롤에 의해 배향막을 문지르는 처리이다. 이 러빙을 함으로써 배향막은 이것과 접한 액정분자를 일방향으로 나열하는(배향하는) 효과를 가지게 된다. 여기서는, 2개의 기판을 대향배치하였을 때, 러빙을 한 방향이 서로 달라지는 상태(역평행 상태)가 되도록 처리를 하였다.
이어서, 배향막 위에 자외선 경화형 액정성 모노머 재료를 도포함으로써, 액정성 모노머막(광경화형 액정성 모노머막)을 형성하였다. 여기서는, 스핀코트(2000rpm으로 25초)를 실시하였다. 이 액정성 모노머막을 일정한 시간만큼 방치한 후, 전면에 대하여 자외선을 조사함으로써, 액정성 모노머막을 액정성 폴리머막으로 변환하였다. 자외선 조사는 공기분위기에서 이루어졌다.
이어서, 2개의 글라스 기판을 소정의 위치에서 겹치고, 에폭시 수지를 사용하여 고정함으로써 셀화하였다. 본 실시예에서는, 상술한 도 2의 (d)에 나타낸 균질 모드의 액정표시장치가 얻어지도록 2개의 글라스 기판을 배치하였다. 2개의 글라스 기판의 사이에는 스페이서로서 25㎛ 두께의 마일러 필름(mylar film)을 개재하였다. 그 후, 2개의 글라스 기판의 틈에 모세관 현상을 이용한 주입법에 의해 액정재료를 주입하였다. 이에 의해, 2개의 글라스 기판 사이에 액정층이 형성되었다. 액정재료로는 일반적인 네마틱(nematic) 액정재료인 5CB를 사용하였다.
본 실시예에서는 액정성 모노머막을 도포한 후의 방치시간, 광조사량 각각을 파라메터로 하고, 이 파라메터들과 액정성 폴리머층에 의해 부여되는 프리틸트각의 관계를 조사하였다. 그 결과에 대하여 아래에서 상세히 설명한다.
도 4는 액정성 모노머막을 도포한 후의 방치시간과 프리틸트각의 관계를 나타내는 도면이다. 한편, 방치시간은 1분~30분에서 적절히 설정하고, 자외선 조사량은 5000mJ/cm2의 조건으로 고정하였다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 모든 방치시간에서 7~10° 정도의 비교적 높은 프리틸트각이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 얻어지는 프리틸트각의 방치시간에 대한 큰 의존성이 보이지 않았다. 이와 같이 방치시간에 대한 마진(margin)이 큰 것은 제조상 매우 유리한 점이다.
도 5는 광조사량과 프리틸트각의 관계를 나타내는 도면이다. 한편, 자외선 조사량은 1000mJ/cm2~5000mJ/cm2 사이에서 적절히 설정하고, 방치시간은 1분으로 고정하였다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 프리틸트각은 광조사량에 대하여 큰 의존성이 있으며, 광조사량이 적을 수록 프리틸트각이 높아지는 경향이 보였다. 도 5로부터, 대개 3500mJ/cm2까지의 범위에서는 프리틸트각이 50~60° 정도에서 10°까지 연속적으로(거의 선형으로) 변하고 있는 것이 판독되었다. 이로부터 광조사량에 따라 광범위하게 프리틸트각을 제어할 수 있는 것을 알 수 있다. 광조사량은 광조사장치의 설정을 조정함으로써 쉽게 변경할 수 있기 때문에, 제조상 관리하기 쉬운 파라메터라고 할 수 있다.
한편, 도 4, 도 5에서 에러바(error bar)는 모두 복수의 샘플(4셀씩)을 평가하였을 때의 편차를 나타내고 있다. 이 편차는 프리틸트각이 낮아질수록 작아지는 경향이 있다. 이러한 경향은 일반적인 배향막에서의 프리틸트각의 편차의 경향과 유사하다. 단, 50~60°의 매우 높은 프리틸트각에서도 편차는 ±5° 정도로서, 비교적 뛰어난 배향제어를 실현할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 본 실시예의 액정표시장치의 배향상태는 안정적이며, 전기광학특성에 이력현상(hysteresis) 등은 보이지 않고, 또한 육안으로 표시얼룩도 보이지 않았다.
(실시예 2)
ITO(인듐주석산화물)막으로 이루어지는 투명전극이 형성된 한쌍의 글라스 기판을 준비하였다. ITO막의 두께는 1500Å, 글라스 기판의 두께는 0.7mm, 글라스 재질은 무알칼리 글라스이다. 이 글라스 기판들을 세정하고, 이어서 일반적인 포토리소그래피 공정에 의해 ITO막을 소정의 형상으로 패터닝하였다. 여기서는 ITO막의 에칭 방법으로서 습식 에칭(제2 염화철)을 사용하였다.
이어서, 글라스 기판 위에 배향막을 형성하였다. 여기서는, 배향막으로서 비교적 낮은 프리틸트각을 부여하는 작용을 가지는 수평배향막을 사용하였다. 배향막 재료를 글라스 기판 위에 도포하는 것은 플렉소 인쇄에 의해 실시하였다. 그 후, 글라스 기판 위에 도포된 배향막에 대하여 크린오븐으로 220℃, 1시간 열처리를 하였다.
이어서, 배향막에 대하여 러빙처리를 하였다. 여기서는, 2개의 기판을 대향배치하였을 때, 러빙을 실시한 방향이 서로 달라지는 상태(역평행 상태)가 되도록 처리를 하였다.
이어서, 배향막 위에 스핀코트로 자외선 경화형 액정성 모노머 재료를 도포함으로써, 액정성 모노머막(광경화형 액정성 모노머막)을 형성하였다. 여기서는, 상기 실시예 1과 다른 재료를 사용하였다. 스핀코트 조건은 회전수를 1000~3000rpm까지의 사이에서 가변으로 설정하고, 시간을 30초로 설정하였다. 이 액정성 모노머막을 일정한 시간(본 실시예에서는 모두 1분)만 방치한 후, 전면에 대하여 자외선을 조사함으로써, 액정성 모노머막을 액정성 폴리머막으로 변환하였다. 광조사량은 8400mJ/cm2(조도 70W/cm2의 자외선을 2분 동안 조사)로 하였다. 또한, 본 실시예에서 자외선 조사는, 공기분위기 안 또는 질소분위기 안 중 어느 하나에서 실시되었다. 자외선 경화형 액정성 모노머 재료 중에는, 공기중(산소가 존재하는 상태)에서는 폴리머화가 잘 진행되지 않는 것도 존재한다. 그와 같은 재료는, 공기중에서 충분한 자외선을 조사하여도 공기경계면의 막이 완전히 고화하지 않고 끈적끈적한 점착성이 있는 표면상태를 가지는 경우가 있다. 본 실시예에서 사용된 재료는 공기중에서도 반응이 진행하는 것이지만, 재료에 따라서는 자외선 조사시의 분위기에도 주의가 필요하다.
이어서, 2개의 글라그 기판을 소정의 위치에서 겹침으로써 셀화하였다. 본 실시예에서도, 상술한 도 2의 (d)에 나타낸 균질 모드의 액정표시장치가 얻어지도록 2개의 글라스 기판을 배치하였다. 구체적으로는, 2개의 글라스 기판 중 한쪽 글라스 기판의 일면 위에는 갭조절제를 건식살포법에 의해 살포하였다. 갭조절제로는 입경 6㎛의 플라스틱 볼(마이크로 펄)을 사용하였는데, 둥근구를 사용하여도 된다. 또한, 다른 쪽 글라스 기판의 일면 위에는 메인시일 패턴(및 도통재 패턴)을 형성하였다. 여기서는, 스크린 인쇄법을 이용하였는데, 디스펜서 등을 이용하여도 된다. 시일제로는 열경화성 시일제를 사용하였는데, 광경화성 시일제나 광·열병용형 시일제이어도 된다. 이 시일제에는 입경 6㎛의 유리섬유(fiberglass)가 수% 혼입되어 있다. 한편, Au 볼 등을 포함하는 도통재를 소정의 위치에 인쇄하였다. 여기서는, 시일제에 상술한 유리섬유와 그 유리섬유의 입경보다 1㎛ 정도씩 큰 입경을 가지는 Au 볼이 수% 혼입된 것을 도통재로서 스크린 인쇄하였다. 그 후, 2개의 글라스 기판을 겹쳐서 셀화하고, 프레스한 상태에서 열처리에 의해 시일제를 경화하였다. 여기서는, 핫프레스법으로 열경화가 이루어졌다(150℃ 소성).
그 후, 2개의 글라스 기판의 틈에 진공주입법에 의해 액정재료를 주입하였다. 이에 의해, 2개의 글라스 기판 사이에 액정층이 형성되었다. 액정재료로는 일반적인 네마틱 액정재료를 사용하였다. 액정재료를 주입한 후, 주입구를 엔드시일제로 밀봉하였다. 또한, 배향상태를 정돈하기 위하여, 액정재료의 상전이온도 이상으로 셀을 가열하였다. 여기서는, 오븐으로 120℃, 30분 동안 열처리가 이루어졌다. 또한, 미리 소정의 크기로 컷팅되어 있는 편광판을 각 글라스 기판의 바깥쪽에 소정의 각도로 부착하였다.
이와 같이 하여 제작한 액정표시소자에 대하여, 전기광학특성 및 프리틸트각을 측정하고, 현미경 관찰을 하였다. 프리틸트각은 20mm×25mm의 범위에서 9점씩 측정하였다. 결과를 아래에 나타낸다.
샘플 1
스핀코트시의 회전수 : 1000rpm (막두께 9500Å)
광조사시 : 질소분위기
→ 프리틸트각 37.7° (35.5°~40.7°)
샘플 2
스핀코트시의 회전수 : 1000rpm (막두께 9500Å)
광조사시 : 공기분위기
→ 프리틸트각 40.4° (37.5°~43.4°)
샘플 3
스핀코트시의 회전수 : 2000rpm (막두께 7500Å)
광조사시 : 공기분위기
→ 프리틸트각 31.7° (29.4°~34.2°)
샘플 4
스핀코트시의 회전수 : 3000rpm (막두께 5000Å)
광조사시 : 질소분위기
→ 프리틸트각 22.8° (22.0°~23.7°)
샘플 5
스핀코트시의 회전수 : 3000rpm (막두께 5000Å)
광조사시 : 공기분위기
→ 프리틸트각 26.8° (24.9°~28.5°)
이상의 결과로부터, 실시예 1과는 다른 자외선 경화형 액정성 모노머 재료를 이용하여 형성된 액정성 폴리머층에 의해서도 프리틸트각을 적극적으로 제어할 수 있는 것을 알았다. 즉, 액정성 폴리머층에 의한 프리틸트각의 제어성능은 특정한 자외선 경화형 액정성 모노머 재료로 한정되는 현상이 아닌 것이 확인되었다. 또한, 본 실시예의 액정표시장치의 배향상태는 안정되어 있으며, 전기광학특성에 이력현상 등이 보이지 않고, 또한 육안으로 표시얼룩도 보이지 않았다. 자외선 조사시의 분위기에 대해서는, 공기인 경우와 질소인 경우에서 큰 차이가 보이지 않았다. 하지만, 프리틸트각의 편차는 질소분위기에서 약간 작아지는 경향이 보였다. 즉, 질소분위기 안에서 자외선 조사를 한 쪽이 프리틸트각의 편차를 제어할 수 있는 가능성이 있다.
(변형실시예 등)
한편, 본 발명은 상술한 실시예 그리고 각 실시예의 내용으로 한정되지 않고, 본 발명의 요지의 범위내에서 여러가지로 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 상술한 설명에서 적절히 나타낸 제조조건 등의 수치는 일례이며, 그것들로 한정되지 않는다. 또한, 상술한 액정표시장치에서는 제1 기판, 제2 기판 각각에 대하여 배향막과 액정성 폴리머막을 가지는 배향규체층이 설치되어 있었지만, 한쪽 기판에만 높은 프리틸트각이 필요한 표시모드를 사용하는 액정표시장치 등에서는, 한쪽 기판에만 상술한 배향규제층을 설치하면 된다. 또한, 상술한 설명에서는 배향규제층을 구성하는 배향막의 일례로서 수평배향막을 나타내었지만, 배향막으로서 수직배향막을 사용하여도 된다.
10, 10a, 10b: 기판 12, 12a, 12b: 배향막
13: 광경화형 액정성 모노머막 14: 액정성 폴리머막
16: 액정분자 17: 경계면
18: 액정층

Claims (4)

  1. 서로의 일면을 마주보게 하여 배치된 제1 기판 및 제2 기판과,
    상기 제1 기판의 상기 일면측에 설치된 제1 배향규제층과,
    상기 제2 기판의 상기 일면측에 설치된 제2 배향규제층과,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 설치된 액정층을 포함하고,
    상기 제1 배향규제층 또는 상기 제2 배향규제층 중 적어도 한 쪽은,
    배향막과,
    상기 배향막 위에 설치되고 상기 액정층과 접하는 액정성 폴리머막을 가지는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배향막은 수평배향막인 액정표시장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액정성 폴리머막은 광경화형 액정성 모노머막을 광조사에 의해 폴리머화한 막인 액정표시장치.
  4. 제1 기판의 일면에 제1 배향규제층을 형성하는 제1 공정과,
    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,
    상기 제1 기판의 일면 위에 배향막을 형성하는 공정과,
    상기 배향막 위에 광경화형 액정성 모노머막을 형성하는 공정과,
    상기 광경화형 액정성 모노머막에 광조사를 함으로써 액정성 폴리머막을 형성하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
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