KR960000259B1

KR960000259B1 - 액정표시소자

Info

Publication number: KR960000259B1
Application number: KR1019920021456A
Authority: KR
Inventors: 이형석
Original assignee: 삼성전자주식회사; 김광호
Priority date: 1992-11-14
Filing date: 1992-11-14
Publication date: 1996-01-04
Also published as: KR940012003A

Abstract

내용 없음.

Description

액정표시소자

제1도는 본원 발명에 따른 반사형 액정 표시 소자의 개략적 사시도.

제2도는 제1도의 액정표시소자의 부분 발췌 평면도.

제3도는 제1도의 액정표시소자의 A-A′단면도이다.

제4도는 제1도의 반사형 액정표시소자의 B-B′단면도이다.

제5도는 본 발명에 따른 액정표시소자의 개략적 사시도.

제6도는 본 발명에 따른 액정표시소자의 단면도.

본 발명은 광학적 표시에 사용되는 액정표시소자에 관한 것으로서, 특히 다층으로 구분된 액정층을 갖는 액정 표시소자에 관한 것이다.

액정표시소자는 구동전압이 낮아 소비전력이 적다는 특징 때문에 눈부신 발전과 더불어 적용 범위의 확대로 광범위하게 사용되고 있다. 현재 실용화되어 있는 액정 표시 소자에서, 단순 혹은 TFT(Thin Film Transistor)을 이용한 액티브 매트릭스 타입의 액정 표시 소자들은 TN(Twisted Nematic)형, STN(Super Twisted Nematic)형이기 때문에 광제어를 위한 편광판을 요구한다. 그러나, 액정표시소자에서, 편광란은 편광을 제어하면서 적어도 50% 이상의 빛을 차광하기 때문에 광 이용효율을 떨어뜨리고, 이로 인해 소망하는 밝기의 화상을 얻기 위해서는 상당한 밝기의 배경 광원이 요구된다. 이 경우, 전원으로서 건전지나 축전지를 사용하는 랩탑(Laptiop)형 워드 프로세서나 컴퓨터등의 경우, 광원의 소모전력 과다로 인해 장기간 사용할 수 없는 문제가 발생된다.

또한, 상기 TN 및 STN 액정 표시 소자를 포함하는 일반적인 액정표시소자는 액정이 2매의 유리판 사이에 충진되어 있기 때문에 고른 화상 형성을 위하여 광제어 영역인 셀갭(cell gap)의 엄격한 조정이 필요하다. 그러나, 현재 유리판의 제조가공 기술한계로 인하여 초대형화가 곤란하다.

이상과 같은 문제를 감안할 때에, 편광판을 사용하지 않음으로 광이용 효율을 증대하고, 한매의 기판을 사용함으로써 셀갭 조정에 대한 부담을 줄일 필요가 있다.

물론 종래에도 편광판을 사용하지 않는 액정 표시 소자가 있었는데, 그것은 예를 들어 상천이(相遷移) 효과를 이용한 CNT(Collestellic Nematic 전이형)이며, 도하는 액정표시소자의 개발 초기 당시의 DSM(동적산란 효과형)이다. 상기 DSM 액정 표시 소자는 응답속도가 늦고 또한 그 두께가 타 액정 표시 소자에 비해 두껍기 때문에 현재로서는 사용범위가 극히 좁다.

또, 광효율을 높히기 위해 편광판을 사용하지 않는 액정표시소자로서는 PDL CD(Polymer Dispersed Liquid Crystal Display)가 있다. 그러나, PDLCD는 그 체적의 50% 이상이 광투과성인 고분자 재료이어서, 콘트라스트를 명료하게 하기 위해서는 산란이 효과적으로 이루어져야 하는데 이를 위해서는 두께가 적어도 20μm 정도는 되어야 하는 구조적 제한이 있다.

이러한 문제점이 개선된 새로운 구조의 액정표시소자가 개발되어 일본특허 출원번호 평 4-116146호로 일본 특허청에 제출된 바 있고, 이를 보다 보완한 기술의 액정표시소아와 그 제조방법이 대한민국 특허청에 1992년 특허 출원번호 15191, 15192, 15193, 15194호로 다수 출원되었다.

상기 선제안된 액정표시 소자는 종래 액정표시소자와는 달리 액정층이 다수의 절연층에 의해 격리된 다층의 액정층으로 이루어지는 것이다. 제 1 도는 상기 액정표시소자의 구조를 개략적으로 보이는 부분발췌 파단 사시도이며, 제 2 도는 평면도, 그리고 제 3 도와 제 4 도는 제 2 도의 A-A′및 B-B′선 단면도이다. 이 액정표시소자에서, 기판(16)의 표면에 제 1 전극(18)이 마련되고, 이의 상부에 액정층(22)과 절연층 (20)이 다수 교변 적층되고, 최상위의 절연층(20)의 상부에는 제 2 전극(10)이 마련된다. 이때에 상기 절연층(20)들의 사이에는 절연층간의 상호 위치를 지지하여 주는 지주(12) 그리고 제 2 전극의 상부에는 표피층(26)이 형성되고, 이 표피층(26)의 상부에는 광흡수막(11)이 소정패턴으로 형성된다.

이러한 구조의 액정표시소자는 액정층(22)을 다층화하여 이들사이에 유전물질이 절연층을 둠으로써, 액정과 유전물질간의 접촉면이 국대화된 형태의 것으로서, 고속 구동이 가능하다는 장점을 가진다. 그런데, 이 액정표시 소자에 있어서, 상기 광흡수막은 외광을 흡수하여 외광에 의한 콘트라스트비의 저하를 억제하는 것인데, 셀 내부의 강유전성 액정에 의한 산란되는 산란광이 주변의 화소로 침투하는 방지하는 수단이 마련되어 있지 않음으로써, 즉 단층구조내의 모든 물질이 광투과성 소재로 되어 있으므로 산란광의 침투에 의한 화소간의 콘트라스트 비의 저하를 막을 수 없게 될 우려가 있으므로 이에 대한 보완책이 요구된다.

발명자는 상기 액정표시소자에 대한 계속된 연구를 통해 얻어진 결과를 토대로 보다 양질의 화상을 실현 할 수 있는 액정표시소자를 개발하였다. 따라서, 본 발명은 선제안된 상기 액정표시소자의 구조 개량에 관한 것으로서, 화소간 산란광의 간섭이 효과적으로 억제되어 높은 콘트라스트비와 선명한 화질을 가지는 액정표시 소자를 제조함에 그 목적이 있다.

이상의 목적을 달성하기 위하여 본원 발명에 따른 액정 표시소자는, 기판과, 기판의 상부에 형성되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극의 상부에 형성되는 다수 교번 적층되는 절연층과 액정층에 의한 광제어층과, 상기 광제어층의 상부에 위치되는 제 2 전극과, 상기 절연층들의 사이에 위치되어 절연층상호 간격을 유지하는 지주를 구비하며, 특히 상기 지주는 광흡수를 위해 타요소에 비해 어두운 흑색의 채색을 갖는 점에 그 특징이 있다.

이상과 같은 본 발명에 있어서, 상기 지지는 화소의 주변에만 마련되는 것이 바람직하며, 그 소재로 고분자 물질에 염료가 분산된 물질이 사용됨이 바람직하다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 액정표시소자는, 제 5 도에 도시된 바와 같이, 대향 전극들의 사이에 마련된 액정층(200)이 다수의 절연층(220)에 의해 격리되어 다층화되어 있고, 편광판이 사용되지 않고, 유리기판(160)은 하나만 적용되고 이의 상부에 기능층이 적층 형성된 구조이다. 즉, 대향된 양전극(100)(180) 사이에 전계효과형 액정층(200)이 마련되고, 이 액정층(200)들의 사이에는 전체단층구조를 관통하는 지주(120)들에 의해 그들 간격이 유지되며, 상기 액정층(200)을 복수층으로 분리하는 절연층(220)이 마련된 것이다. 상기 절연층(220)들은 국부적으로 마련된 지주(120)들에 의해 상호의 위치가 고정되며 국부적으로 액정 주입을 위한 주입공(140)들이 마련된 구조를 가진다. 여기서, 상기 액정층(200)의 분할된 각층의 두께는 3μm 이하, 상기 절연층의 두께는 5μm 이하가 되도록 한다. 상기 절연층(220)의 소재는 후술되는 본 발명 제조방법에 따라 에폭시수지, 아크릴수지를 포함하는 광투과성의 전기절연성 수지만이 적용된다. 또한, 전계효과형 액정은 상천이형 액정, 강유전성 애정이 바람직하다. 상기 액정표시소자의 전체 두께는 1μm 이상로 함이 바람직하다.

이상과 같은 기본 구조를 가지는 액정표시소자에 있어서, 상기 지주는 본발명의 특징에 따라 광흡수가 가능한 어두운색 특히 흑색의 채색을 가진다. 이 지주는 화소와 화소사이에 마련되어 있어서, 타 화소로 진행하는 산란광을 흡수함으로써 타화소를 통해 산란광이 스며 나가는것을 방지한다. 한편, 상기 광흡수막에 의해서도 산란광의 흡수를 일부 기대할 수 있는데, 이것은 주로 외부로 부터 입사되는 외광을 흡수하므로 상기 지주와는 실제적으로 다른 역할을 한다 할 수 있다. 그리고 상기 지주는 어두운 채색을 지니므로 화소 영역에는 설치되지 않음이 바람직하며, 보다 효율적인 산란광 흡수를 위하여 내부 액정의 유동에 필요한 최소의 경로를 제외하고 가능한 많이 설치됨이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명 액정표시소자의 지주는 고분자 물질에 안료(pigment)가 분산된 물질로 형성함이 바람직하다.

이상과 같은 구조를 가지는 액정 표시 소자의 제조방법은 다음과 같다.

1. 흑색 플라스틱 기판(16)상에 ITO등의 도전성 재료로 소정 패턴의 전극(18)을 형성한다.

2. 상기 전극의 상부로부터 아크릴 수지로 된 절연층(20)과 PVA로 된 용해층 (22a)을 스핀 코팅법, 롤코팅법등을 통해 반복 적층한다. 여기에서 상기 절연층 (20)은 에폭시 수지, 아크릴 수지 또는 폴리 이마이드(Poly imide)로 2000Å 내지 1μm 번도의 두께내에서 형성될 수 있고, 그리고 상기 용해층은 PVA, PVB, 아라비아 고무로 형성할 수 있다. 아라비아 고무를 사용할 경우 물에 용해하여 사용하며, 그 적층 두께는 1,000 내지 8,000℃ 정도가 적당하다. 이때의 상기 적층의 수는 5 내지 10정도가 바람직하다.

3. 최상위의 절연층(20)의 표면에 포토 레지스트를 도포한 후, 포토 마스크 패턴을 이용, 광통과 영역의 주위에 상기 지주 형성을 위한 포토레지스트를 남긴다. 그리고 플라즈마 또는 반응성 이온에칭법으로 에칭하여 지주(120)용의 구멍을 상기 적층에 형성하고, 이 구멍을 어둡게 착색된 아크릴 감광수지로 충전하여 지주(120)를 형성한다. 이때에 아크릴 감광수지는 타요소에 비해 어두운 색상의 안료가 함유되어 있어야 한다. 그리고 흑색의 착색아크릴 감광수지를 충진함에 있어서, 스핀코팅법(spin coating), 롤코팅법(Roll ceating)등이 적용되며 충전된 후 80~120℃로 hot-plate에서 5분간 가열된 후 자외선(356nm)에 의해 형성된다.

4. 상기 최상위의 절연층 표면에 광투과성 재료, 예를 들어 ITO로 스트라이크상 제 2 전극(110)를 형성한다. 이때에 상기 전극(10)에 매트릭스형인 경우 상기 하부 전극에 직교되는 스트라이프상으로 형성한다.

5. 액정의 주입공(140)을 포토 마스크패턴의 형성과 플라즈마 에칭에 의해 형성한다. 여기서, 이 주입공(140)에 용제 예를 들어 상기 용해층의 소재가 PVA인 경우 물을 가하여 상기 용해층을 녹여제거시켜 용해층이 존재했던 부분과 주입공이 빈 공간이 되게하고, 각 공간을 구획하는 아크릴 수지층(200)은 지주(120)에 의해 지지되게 한다.

6. 전체를 건조한 후 진공하에서 액정을 전면 도포하여 주입공(140)으로부터 공간부분에 주입해 가면서 액정층(220)을 형성한다. 액정의 충전이 종료되면 액정을 봉지하기 위해 전면에 아크릴 수지를 도포하여 그 위에 광흡수층을 형성하여 제5,6도에 도시된 액정표시소자를 완성한다.

이와 같이 제조된 본 발명 액정표시소자는 화소주변에 내부산란광을 흡수하는 기능을 갖는 지주를 가짐으로써 화소간의 간섭을 배제하고 이로써 높은 콘트라스트비의화상을 실현할 수 있게 된다.

Claims

기판과, 기판의 상부에 형성되는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극의 상부에 형서오디는 다수 교번 적층되는 절연층과 액정층에 의한 광제어층과, 상기 광제어층의 상부에 위치되는 제 2 전극과, 상기 절연층들의 사이에 위치되어 절연층상호 간격을 유지하며 산란광을 흡수하는 어두운색의 지주를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시소자.
제1항에 있어서, 상기 지주는 화소의 주변에만 마련되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지주는 고분자 물질에 안료가 분산된 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.