KR940008529B1 - 액정패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액정패널의 제조방법

제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 액정패널의 제조방법인 경우의 액정주입시의 구성을 표시한 단면도.

제2도는 냉각과정의 변태점에 있어서의 역도메인의 발생상황을 표시한 도면.

제3도는 액정주입후의 구성을 표시한 단면도.

제4도는 열전도이용의 구성을 표시한 단면도.

제5도는 냉각제어용의 구성을 표시한 단면도.

제6도는 압압지그이용의 단면도.

제7도는 냉각효과를 나타낸 실험데이터를 표시한 도면.

제8도 및 제9도는 검출수단의 구성을 도시한 단면도.

제10도 및 제11도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 액정패널 표시장치를 표시간 단면도.

제12도는 액정패널의 시야각을 표시한 사시도.

제13도는 종래 패널구성의 단면도.

제14도는 액정의 꼬임방향을 표시한 사시도.

제15도는 소자기판의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 액정 3 : 컬러필터기판

5 : 소자기판 6,7 : 편광판

11 : 패널 12 : 냉각판

13 : 빙수 14 : 압압지그

15 : 제1부재 16 : 제2부재

18 : 광센서

본 발명은 액정표시소자인 액정패널의 제조방법에 관한 것으로서, 액정의 화상품질을 향상하는 것이다.

예를들면 꼬인 네마틱(twisted nematic)형 액정패널은, 제13도의 구성으로 되고, 액정(1)을 사이에 삽입하여, 컬러필터(2)가 형성되어 있는 상부기판(3)과, 화소전극(4)이 형성되어 있는 하부기판(5)을 배치하고, 각각의 기판(3), (5)의 바깥쪽에 편광판(6), (7)을 배치하는 것이다. 각각의 기판(3), (5)은, 액정(1)에 배향성을 부여하기 위하여, 상하부기판(3), (5)에 고분자재료(예를들면, 폴리이미드등) 의 배향막을 도포하고, 천으로 러빙을 행한다. 이 러빙방향은, 상하부기판(3), (5)에서 90^o어긋나게 해서 대향시키고 있다. 그때문에, 액정(1)은 그 배향방향을 따라서 분자가 배열되고, 제14도(a), (b)와 같이 꼬인다. 이 꼬임방향은, 액정패널내에서 모두 동일방향이 아니면 안된다. 그러나, 액정(1)을 패널내에 주입할때의 유동효과 등에 의해, 꼬임방향이 반대로 되는 역도메인(reverse domain)이라고 불리는 결함이 일부에 발생한다. 통상 이 결함의 대책으로서는, 액정(1)을 N0I점(네마틱상(相)으로부터 아이소트로픽상으로의 변태점으로서, 액정(1)이 등방성의 투명하게 되는 온도)이상, 즉 액정(1)을 등방성으로 해서 패널내에 주입하거나, 혹은 패널내에 주입한 후에, 가열해서, 한번 등방성으로 하고, 자연냉각에 의해 역도메인을 없애는 방법이 잘 알려져 있다.

상기 종래의 방법으로 액정패널은 지장없이 제조할 수 있었으나, 최근 화상의 고정세화가 진행되고, 화소하나하나에 박막트랜지스터를 설치하여, 액티브매트릭스방식의 액정패널이 개발되고, 또 이 화소면적을 작게 해서 고밀도화가 도모되고 있다. 이 경우, 제15도와 같이 화소면적이 작아짐에 따라서 박막트랜지스터(9) 및 소오스배선(10)등의 높이가, 화소면에 대한 러빙전의 접촉을 약하게 하고, 그 결과 액정의 배향성을 약화시켜, 역도메인이 발생하기 쉬워진다. 이와 같은 배향의 약함이나, 요철형상효과에 의한 역도메인은 종래의 열처리방법으로는 없앨 수 없다.

이 역도메인의 대책으로서, 액정에 소량의 콜레스테릭액정(예를들면 CB 15 ; 일본국 칫소(주)제품 등)이라고 불리는 선회물질을 첨가함으로써, 액정의 선회력을 강하게 하는 방법도 사용되고 있으나, 이 첨가량을 지나치게 증가하면, 액정의 응답속도가 나빠지는 등 특성열화로 연결되어, 첨가량에 한계가 있다.

또, 액정표시장치(일본국 특개소 59-21380호)에 있는 바와 같이, 액정분자의 배향방향을 좌우 나선회전방향에 의해서 다른 구성으로 하는 방법도 있으나, 이 효과도 불충분하다.

본 발명은, 상기의 문제점을 해소하는 것으로서, 간단하고 확실한 역도메인 방지를 달성할 수 있는 고화질의 액정패널의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 1쌍의 대향하는 기판과, 상기 대향기판사이에 충진된 네마틱액정을 구비하고, 상기 기판중 한쪽의 내면에는 컬러필터가, 다른쪽 기판의 내면에는 트랜지스터가 형성된 액정패널을 제조하기 위한 제조방법에 있어서, 상기 기판사이에 네마틱 액정을 충진하고, 상기 네마틱 액정을 등방성으로 하기 위한 상기 액정패널의 가열을 행하는 공정과, 상기 공정후, 상기 트랜지스터를 형성한 기판쪽으로부터, 1℃/초 이상의 냉각속도로 상기 네마틱 액정을 급냉해서, 상기 네마틱 액정을 이방성으로 하는 공정을 구비함으로써 역도메인의 발생을 방지하는 것이다. 즉 트랜지스터를 형성한 기판쪽으로부터, 1℃/초 이상의 냉각속도로 네마틱 액정을 급냉함으로써, 트랜지스터의 단자에 의거한 배향불량을 개선한 것이다.

상기의 수단에 의해, 패널내의 액정은 등방성으로부터 이방성으로 회복할 때, 정상적인 선회방향이 도메인화를 촉진하고, 역도메인 범위의 확대를 방지함과 동시에, 정상도메인에 의해서 역도메인을 흡수하는 힘이 발생하여, 역도메인을 소멸시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예를 제1도∼제12도에 의해서 설명한다. 제1도는 패널(11)내에 액정(1)을 주입할때의 단면도이다. 패널(11)내에는 종래 예인 제13도에서 표시한 바와 같이, 액정분자가 상하부기판(3), (5)에서 약 90 꼬이도록 배향되어 있다. 액정(1)을 이 패널(11)에 주입할 때, 액정(2)은 미리 등방성이 되는 온도로 되어 있고(예를들면, 꼬인 네마틱 액정이 LIXON-9150(일본국 칫소(주)제품)이면 N-I정 88℃ 이상의 온도), 패널(11)도 88℃ 이상으로 가열되어 있다. 이 상태에서, 액정(1)을 패널(11)내에 주입(주입방법은, 예를들면 진공주입법 ; 일본국 특공소 58-49853호)한다. 이때의 액정(1)은 등방성이고, 배향방향이나 선회방향의 영향을 받지 않은 상태, 즉 중립상태로 되어 있다.

다음에 주입후에 있어서, 입구봉함제를 주입구에 도포하고 패널(11)을 냉각한다. 이때, 액정(1)은 냉각과정에 있어서 패널(11) 전체가 동시에 네마틱상이 되는 것이 아니라, N-I점 통과시점에서, 냉각효과가 빠른 쪽으로부터 섬형상으로 네마틱상으로 변화해간다. 이 변화시에 있어서, 등방성 즉 중립상태의 액정(1)은, 오른쪽꼬임, 왼쪽꼬임의 선회방향의 힘밸런스가 거의 동등하여, 어느쪽으로도 선회한다. 따라서, 콜레스테릭액정의 첨가나 배향방향의 설정에서 예를들면 오른쪽꼬임 방향으로 설정한 경우에도, 냉각과정의 변태점에서는, 왼쪽꼬임의 역도메인도 국부적으로 발생한다. 그 발생상황을 제2도에 표시한다.

이 도면은, 패널(11)내의 액정(1)을 가열후, 등방성으로 한 것을 냉각하고, 등방성으로부터 이방성의 네마틱상으로 변태하고 있는 상태를 표시한 것이며, 액정구동배선패턴이나 차폐마스크가 형성되어 있고, 액정패널의 일부를 200배로 확대하고 있다. 액정의 냉각은, 도면의 왼쪽으로부터 오른쪽을 향해서 진행한다.

제2도에 있어서, 도면에서 하얗게 비어있는 부분이 액정(1)이 등방성상태인 곳으로서, 투명하게 되어 있다. 회색부분이 정상적인 오른쪽꼬임의 네마틱상으로 변화하고 있는 곳이다. 검은 부분이 역도메인으로서 왼쪽꼬임으로 되어 있는 곳이다.

그후 이 역도메인은, 정상도메인과 동일하게 액정(1)이 냉각되어짐에 따라서 섬형상범위를 확대해간다. 이때의 확대, 즉 네마틱상으로의 변태는 정상적인 오른쪽 꼬임의 네마틱상의 쪽이 확대범위가 넓다. 따라서 종래의 화소면적이 크고, 배향성이 강한 것은, 정상도메인이 역도메인을 흡수한다. 그러나, 고밀도패널과 같은 기판의 요철이 많고, 배향성이 약한 것은 정상도메인의 힘이 약하고, 또 자연냉각 등의 냉각속도가 느리면, 역도메인범위가 확대되고, 역도메인을 흡수할 수 없게 된다. 이 흡수하는 힘은 배향성이나, 기판의 요철, 액정재료의 영향으로 좌우되고, 특히 배향성이 약하고 기판의 요철이 많으면 역도메인의 디스클리네이션 라인이 요철에 걸리고, 역도메인의 잔류로 연결된다. 따라서 냉각과정의 역도메인의 확대를 방지하여, 정상적인 오른쪽꼬임이 네마틱성을 빠르게 확대시키는 것이 필요하고, 냉각속도를 빠르게 함으로써 역도메인을 방지할 수 있다.

그래서, 소자 등의 요철에 의해서 컬러필터기판(3)보다 배향성이 약하게 되어 있는 박막트랜지스터가 형성되어 있는, 소자쪽의 기판(5)을 부재(12)(예를들면 금속판)에 접속시켜 열전도를 이용하여 급냉한다. 이렇게 함으로써 역도메인은 발생하지 않는다.

또, 제3도의 것은, 액정주입후의 밀봉된 패널(11)로서, 이 패널(11)을 가열하여, 냉각해도 된다. 이 경우는, 액정주입시의 가열은 불필요하며, 또 가열시간도, 액정주입시와 같이 장시간(약 10분 이상)의 가열을 필요로 하지 않고, 가열에 의한 휘발에 의해서 특성열화하는 액정에서는 특히 유효하고, 또 단시간에 행할수 있다. 예를들면 상기 LIXON-9150으로는 90℃ 가열판위에서 약 20초이면 된다. 이를 가열된 패널(11)의 냉각수단은, 도면과 같은 냉각판(12)(수냉 혹은 가스냉각)에 의해 냉각된 패널의 열전도를 통한 방열방법이어도 되고, 또 제4도와 같이 냉수와 냉동을 직접 소자기판(5)에 스프레이하는 방법이어도 된다. 또 제5도와 같이 냉수(13)(물 이외의 액체도 가능)에 소자기판(5)을 침지시켜도 된다.

또, 제6도에 표시한 압압지그(14)로 패널(11)을 누르면서 냉각해도 된다. 이 압압지그(14)는, 패널(11)의 컬러필터쪽의 기판(3)에 접촉하는 제1부재(15)는, 열전도가 나쁜 부재(예를들면 탄성체 ; 불소고무)로 구성하고, 소자쪽의 기판(5)은, 제2부재(16)로서, 열전도가 좋은 부재(예를들면 금속 ; 알루미늄)로 구성하여, 손잡이를 회동함으로써 탄력을 가해 압압한다. 이 압압지그(14)를 사용하면, 패널(11)은 주입전에 지그(14)에 짜넣은 상태로 공정을 흘러가게 할 수 있고, 액정주입, 주입구 밀봉을 거쳐서 가열공정에 들어가고, 냉각공정에서 압압지그(14)를 냉각하면 열전도의 차로 인해 소자기판(5)쪽으로부터 냉각된다. 또, 압압함으로써 패널(11)과 제2부재(16)는 보다 밀착도가 증가하고, 열전도의 효율이 향상된다.

이들의 냉각속도는 실험에서는, 패널온도가 약 100℃ 일때, 냉각판(12)의 온도는 20℃로 하고, 재료를 열전도가 양효한 알루미늄으로 표면을 산화처리한 것을 사용했다. 이 냉각판(12)에 패널(11)의 소자기판(5)을 흡착 혹은 접촉시키면, 패널내의 액정(1)은 약 20초에서 등방성으로부터 이방성으로 되고, 역도메인의 발생은 감소했다. 또, 빙수(13)(수온 약 3℃)에 가열된 패널의 소자기판(5)을 침지시키면, 패널(11)내의 액정은 약 5초에서 등방성으로부터 이방성으로 되고, 역도메인은 발생하지 않았다.

이를 효과의 일례를 제7도에 표시한다. 이 도면에서는, 기판의 배향력의 강약차를 러빙조건 등으로 행해도 좋으나, 역도메인이 보다 현저하게 나오는 콜레스테릭액정의 첨가량으로 차를 명확하게 하였다. 이 도면으로부터도 급냉이 효과가 있고, 또 소자(5)쪼으로부터의 급냉으로 역도메인의 발생을 방지할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 효과는 콜레스테릭 액정이 없어도, 미량으로도 정상적인 네마틱상으로 할 수 있기 때문에, 액정의 배합이나, 배향성의 강약에 대하여 관계없이 고품질의 액정패널이 제조가능하다. 본 발명은, 예를들면 러빙 등에 의한 배향강도의 평가에도 사용할 수 있고, 냉각속도를 변화시킨 때의 역도메인 발생률로 평가가 가능하다.

이상이 역도메인방지의 냉각방법의 일실시예이나, 또 대량생산화나 고품질화를 위하여 다음과 같은 가열수단을 사용하면 효과를 향상시킬 수 있다.

액정패널의 제조에서는, 화질의 결함으로서 역도메인 이외에, 다양한 결함이 발생하는 일이 있다. 그 하나는 액정(1)을 봉입한 후에 고온의 열처리를 필요로 하는 것이 있으며, 이 경우 주입직후에 역도메인방지를 행하여도, 이 고온열처리시에, 소자쪽 냉각을 하지 않으면 안된다. 따라서, 역도메인의 방지공정을 그후에 행할 경우, 패널의 가열을 컬러필터기판(3)쪽부터 행하고, 제8도와 같이 패널(11)의 일부에 투과광량을 검출하는 광센서(18)등의 검출수단을 설치하고, 액정의 가열에 의한 이방성으로부터 등방성으로 변화하는 과정을 관리함으로써, 단시간에 확실하게 가열시간의 제어가 가능하다.

또, 냉각공정에 있어서도, N-I점 통과시점의 네마틱상으로의 변태를 판단할 수 있고, 필요이상의 냉각을 없앨 수 있다. 이때 패널(11)의 상하에 편광판(6),(7)을 배치해 둔다. 이 평광판(6), (7)의 배치는 노멀블랙이라도 되고, 노멀화이트라도 된다. 즉, 통상에서는 광을 투과하지 않는 노멀블랙에서는, 액정이 등망성으로 되면 광을 투과하고, 통상 광을 투과하는 노멀화이트에서는, 액정이 등방성으로 되면 광을 차단한다. 이것을, 예를들면 광센서(18)로 검출한다. 이 검출은, 투과라도 되고, 제9도와 같은 반사라도 된다. 그후, 패널(11)의 소자기판(5)쪽을 흡착해서 냉각한다. 이 구성에서는, 패널(11)의 열용량에도 의하나, 폭이 약 2cm인 패널에 가열로 약 20초, 냉각에서 약 10초 정도(냉각속도 약 1.2℃/초)의 단시간으로 역도메인 방지가 가능하다.

다음에, 본 발명의 간단한 구성에서의 역도메인 방지기술을 장치에 도입한 일실시예에 있어서의 액정패널표시장치 제10도∼제12도에 의해 설명한다.

액정패널(11)과 그 패널(11)의 배후로부터 레이저광을 조사할 수 있는 반도체 레이저(19)와, 소자를 형성한 기판(5)에 냉풍 혹은 방열판(20)을 설치한 구성(제10도)이나, 제11도와 같이 열전성능이 큰 N형, P형 반도체(21), (22)를 금속조각으로 교호로 전기적으로 직렬로 접합한 써모모듈을 패널(11)에 설치하고, 전류를 반전시킴으로써 가열, 냉각을 행한다. 또한 반도체(21), (22)에는, 각각 금속(23), (24)이 장착되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 패널(11)의 배향처리를 미리 약하게 해두면, 액정을 N-I점 이상으로 가열하고, 그후의 패널냉각속도의 조정으로 오른쪽꼬임, 왼쪽꼬임(역도메인)의 액정패널이 자유롭게 설정가능해진다. 예를들면, LIXON-91500+CB 15의 액정을 사용해서, 통상 오른쪽꼬임의 배향을 행하고, 가열후의 냉각속도를 서냉으로 하면 왼쪽꼬임(역도메인)의 패널, 급냉으로 하면 오른쪽꼬임의 패널로 할 수 있어, 꼬임방향을 가변가능한 액정표시장치를 얻을 수 있다. 이것은, 오른쪽꼬임과 왼쪽꼬임(역도메인)의 특성은 시야각이 다르고, 제12도와 같이 오른쪽꼬임에서는 화살표(25)가 주시야가 되고, 왼쪽꼬임(역도메인)에서는 화살표(26)가 주시야가 되어, 각각에 의해서 패널의 상하, 좌우의 시야각이 90^o반전한다. 따라서, 시야각이 다른 패널을 동일패널로 구성할 수 있어 용도에 따른 액정표시장치를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고밀도패널과 같은 배향성이 곤란한 패널에 있어서도, 간단한 구성으로, 확실하게 역도메인의 결함을 없앨 수 있고, 또한, 배향성을 강하게 하기 위하여 러빙 등의 접촉을 강하게 한 때의 흠의 발생등이 없고, 높은 수율을 달성할 수 있는 액정패널을 얻을 수 있다.

또, 이 역도메인을 이용하여, 역도메인의 발생, 소멸수단을 짜넣은 표시장치로 함으로써, 패널의 시야각 가변의 액정패널표시장치를 간단히 구성할 수 있다.

Claims (3)

1쌍의 대향하는 기판과, 상기 대향기간사이에 충진된 네마틱 액정을 구비하고, 상기 기판중 한쪽의 내면에는 컬러필터가, 다른쪽 기판의 내면에는 트랜지스터가 형성된 액정패널을 제조하기 위한 제조방법에 있어서, 상기 기판사이에 네마틱 액정을 충진하고, 상기 네마틱 액정을 등방성으로 하기 위한 상기 액정패널의 가열을 행하는 공정과, 상기 공정후, 상기 트랜지스터를 형성한 기판쪽으로부터 1℃/초 이상의 냉각속도로 상기 네마틱 액정을 급냉해서. 상기 네마틱 액정을 이방성으로 하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.

제1항에 있어서, 상기 네마틱 액정을 등방성으로 하기 위한 상기 액정패널의 가열공정에 있어서, 상기 네마틱 액정의 등방성을, 상기 네마틱 액정을 투과하는 광량의 변화로 검출하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.

제1항에 있어서, 가열한 네마틱 액정의 냉각을, 트랜지스터기판이 형성된 기판에는 열전도율이 상대적으로 큰 제1부재를 압압하고, 컬러필터가 형성된 기판에는 열전도율이 상대적으로 낮은 제2부재를 압압한 상태에서 행하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.

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