KR0171444B1 - 고분자 분산형 액정패널, 그 제조방법 및 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정패널은, 전극을 부설한 2매의 투명한 글라스기판을 구비하고 있고, 글라스기판의 사이에 간격을 규정하는 스페이서와 평균입자구경이 3.0㎛ 이하의 액정의 소적과 광경화형수지와를 혼재시켜 글라스기판의 주연부를 시일수지로 봉지하고 있으며, 제조시 광경화형수지를 경화시킬 때의 자외선조사량을 500mJ/cm²이상으로서, 액정(4)의 소적의 치수를 작게하고, 전압비인가시의 광누설을 방지하며, 콘트라스트를 향상시킨다. 스페이서를 착색하는 것으로 광 누설방지 효과가 증대하고 스페이서에 액정을 물리치는 표면처리를 시행하며, 또한 광경화형수지와 동종류의 수지재료로 구성하는 것으로 액정의 소적의 구경치수의 변형을 방지할 수 있다.

이 구성에 의해 흑표시에서의 광누설이 적고 균일하고 콘트라스트의 높은 표시를 얻을 수 있는 액정패널을 제공한다.

Description

고분자 분산형 액정패널, 그 제조방법 및 액정 표시장치

제1도는 실시예1에 관한 액정패널의 구조를 모식적으로 도시한 단면도.

제2도는 실시예1에 관한 액정패널의 제조공정을 도시한 플로우차트.

제3도는 실시예5에 관한 액정패널의 구조를 모식적으로 도시한 단면도.

제4도는 실시예6에 관한 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.

제5a도는 고분자 분산형 액정에 전압을 인가하지 않았을 때의 액정에 의한 광의 산란현상을 모식적으로 도시한 단면도.

제5b도는 고분자 분산형 액정에 전압을 인가하였을 때의 액정에 의한 광의 투과현상을 모식적으로 도시한 단면도.

* 도면의 부호에 대한 간단한 설명

1a, 1b : 글라스기관 2a, 2b : 전극

3 : 스페이서 4 : 액정

5 : 광경화형수지 6 : 액정수지 복합체

7 : 시일수지 11 : 광원

[발명의 배경]

본 발명은 액정표시장치나 광셔터 등에 이용되는 고분자 분산형 액정패널, 그 제조방법 및 고분자 분산형 액정패널을 이용한 표시장치에 관한 것이다.

액정패널은 시각적으로 인식될 수 있는 각종 패턴을 표시하는 수단으로서, 소형, 경량, 저전압 구동가능 등의 잠정이 있으므로 손목시계, 전자 탁상 계산기, 퍼스널 컴퓨터, 퍼스널 워드프로세서 등의 소형화, 경량화를 도모하기 위해 많이 이용되고 있다. 게다가, 현재 사용되고 있는 TN(Twisted Nematic)형 액정패널이나 STN(Supertwisted Nematic)형 액정패널은 편광판을 필요로 하기 때문에 광의 투과효율은 나빠지고, 또한 장기적인 내광성에도 문제가 있다. 이에 대해 고분자 분산형 액정(PDLC;Polymer Dispersed Liquid Crystal)패널은 편광판이 불필요하기 때문에 상술한 바와 같은 결점이 없다.

제5도 a, b는 종래의 고분자 분산형 액정패널의 구조를 도시한 단면도이다. 제5도 a는 전압을 인가하지 않았을 때의 상태를, 제5도b는 전압을 인가하였을 때의 상태를 각각 나타낸다. 제5도a, b 에 도시된 바와 같이 액정패널은 전극(2a)을 갖는 글라스 기판(1a)과, 전극(2b)을 갖는 글라스 기판(1b)을 서로 대향시키고, 양기판 (1a,1b)사이에 액정(4)과 광경화형수지(5)의 혼합물을 충전하여 구성하고 있다. 이 광경화형수지(5)대신에 열경화성 수지를 이용해도 되고, 가교성 수지를 주성분으로 하는 수지를 이용해도 좋다.

상술한 바와 같은 고분자 분산형 액정패널에 있어서는 전극부착글라스 기판(1a,1b)사이에 액정(4)이 수지(5)중에 분산유지되어 있던가 또는 수지(5)가 액정(4)중에 입자형상 또는 네트워크 형상으로 존재하고 있으며, PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal), PNLC(Polymer Network Liquid Crystal), NCAP(Nematic Curvilinear Aligned Phase), PSCT(Polymer Stabilized Choresteric Texture), LCPC(Liquid Crystal Polymer Composite)등으로 불리우고 있다. 그리고, 이 고분자 분산형 액정패널에서는 전극(2a,2b)사이에 전압이 인가되어 있지 않을 때에는 액정분자가 랜덤한 방향을 향하고 있기 때문에 수지(5)와 액정(4)의 굴절률에 차이가 생겨 광이 산란하지만(제5도(a)참조), 전극(2a,2b)사이에 전압을 인가하면 액정분자가 전계의 방향으로 배열되어 액정(4)과 수지(5)의 굴절률이 일치하기 때문에 광이 투과된다. (제5도(b)참조)고 하는 광의 산란 및 투과 현상이 이용된다는 것이다. 또, 양 기판 (1a,1b)사이에 산재하여 소정의 간격을 유지하는 스페이서로서는 구(球) 형상의 절연물, 구체적으로는 SiO₂나 벤조그아나민 수지 또는 멜라민 수지 등의 투명재료로 된 것이 이용되고 있다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그러나, 상기 종래의 액정패널에 있어서 액정패널에 전압을 인가하지 않았을 때, 즉 흑색표시에 있어서 제5도(a)에 나타낸 상태로 광의 산란기능이 나빠져서 충분한 콘트라스트를 얻을 수 없는 문제가 있었다. 또, 전압 인가시에 있어서도 광의 투과율에 국부적인 변형이 있고 액정표시장치에서 화상의 표시가 불균일하게 되는 점이 있었다.

그래서 본 발명자가 이 현상에 대해서 상세히 조사한 결과 아래와 같은 것을 알게 되었다.

1) 투명 수지재료로 된 스페이서는 TN형 액정패널이나 STN형 액정패널에 사용하는 경우에는 문제가 없으나, 광의 산란, 투과현상을 이용하는 고분자 분산형 액정패널에 사용하면 전압을 인가하지 않았을 때, 즉, 흑색 표시할 때, 광의 산란 기능이 나빠지고 충분한 콘트라스트를 얻을 수 없다.

2) 예를 들면, 일본국 특개소 63-157130호 공보, 특개평 1-144021호 공보, 특개평 4-15623호 공보 등에 개시된 바와 같이 투명재료 대신에 불투명 착색수지재료로 된 스페이서를 이용하는 것도 생각할 수 있으나, 착색수지재료로 된 스페이서를 이용해도 역시 충분한 콘트라스트를 얻는 것이 곤란하다.

3) 광경화형 수지에 광을 조사하거나 또는 열경화성 수지를 가열하여 상분리를 행할 때, 스페이서에 인접하는 액정의 소적(小滴)이 스페이서에 인접하지 않는 액정의소적보다도 크게 되어 버린다. 이 때문에 전압인가시에 스페이서의 인접영역과 인접하지 않은 영역의 사이에서 광의 투과율에 차이가 생기고, 결국 액정표시장치에서 균일한 표시특성이 얻어질 수 없게 되는 것이다.

[발명의 개요]

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 하기와 같은 목적을 갖는다.

본발명의 제1목적은 액정의 소적이나 스페이서의 구조를 개선함으로써 전압인가시와 전압비인가시의 광의 투과율 차, 즉 콘트라스트가 높고 , 전압인가시에 있어서의 광의 투과율이 적은 고분자 분산형 액정패널을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제2목적은 고분자 분산형 액정 패널의 제조공정에 있어서 액정을 균일하게 미세 입자화함으로써 균일하고 콘트라스트가 높은 표시를 얻을 수 있는 액정패널의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제3목적은 상술한 바와 같은 양호한 특성을 갖는 고분자 분산형 액정패널을 이용하여 표시품위가 높은 액정표시장치를 제공하기 위한 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 제1목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1액정패널은 서로 대향하도록 배치되며 각각 전압인가용의 전극이 부설된 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판사이에 분산 배치되며 상기 한쌍의 기판사이의 간격을 소정치수로 유지하기 위한 착색된 스페이서와 상기 한쌍의 기판 사이에 충전되는 수지부재와, 상기 한쌍의 기판 사이에 상기 수지부재와 혼합하여 충전되어 3.0㎛ 이하의 평균 입자 직경을 갖는 액정의 소적을 구비하고 있다.

상기한 제1액정패널의 구성에 의해 액정패널의 기판사이에 충전되는 액정의 소적이 미세한 입자형상으로 되어 있으므로 전압이 인가되어 있지 않을 때의 광의 산란기능이 커지고, 액정의 소적을 통하는 광 누설도 거의 없어진다. 따라서, 높은 콘트라스트를 얻을 수 있다.

상기 스페이서는 가시광의 투과 방지기능을 가질 수 있다. 이를 위해 스페이서의 표면은 가시광을 산란시킬 정도로 거칠게 한다.

상기한 구성에 의해, 전압이 인가되어 있지 않는 흑색표시를 행할 때에 스페이서를 통하는 광 누설이 거의 없어지므로 보다 높은 콘트라스트를 얻을 수 있다.

또, 상기 제2목적을 달성하기 위한 제1액정패널의 제조방법은 전압인가용의 전극이 부설된 한쌍의 기판을 사전에 준비하여 두고, 상기 한쌍의 기판중 한쪽의 기판상에 각 기판사이의 간격을 소정수치로 유지하기 위한 착색된 스페이서를 산포하는 공정과, 상기 스페이서가 산포된 한쪽의 기판과 다른 쪽의 기판을 스페이서를 끼운 상태에서 서로 대향시켜 각 기판사이에 수지부재와 액정을 혼합하여 충전하는 공정과, 상기 수지부재와 상기 액정의 상분리를 행하여 상기 액정을 평균 입자 직경이 3.0㎛ 이하의 소적으로 분리시키는 공정을 구비하고 있다.

특히, 상기 수지부재를 구성하는 재료로서 광경화형 수지를 이용한 경우, 상기 수지부재와 액정의 상분리를 행하는 공정에서는 500mJ/cm²이상의 광을 조사한다.

이 방법에 의해 수지부재를 구성하는 광경화형 수지의 경화공정에서의 광의 조사량이 크게 설정되어 있으므로 수지부재의 경화반응이 촉진되고 액정과 수지부재와의 상분리가 명확히 행해진다. 따라서, 수지부재와 혼재하는 액정의 소적이 미세화되게 된다.

상기 제1목적을 달성하기 위한 제2액정패널은 서로 대향하도록 배치되어 전압 인가용의 적극이 부설된 한쌍의 기판과, 상기 한쌍의 기판사이에 충전된 수지부재와, 상기 한쌍의 기판사이에 상기 수지부재와 혼합하여 충전되는 액정의 소적과, 상기 한쌍의 기판사이에 분산하여 배치되고 상기 한쌍의 기판사이의 간격을 소정수치로 유지하는 동시에 표면부가 액정의 소적과의 친화성이 적던가, 상기 수지부재와의 친화성이 크던가 적어도 어느 한쪽의 특성을 갖는 스페이서를 구비하고 있다.

이러한 제2액정패널의 경우, 스페이서의 표면에 액정이 접근하는 작용보다도 스페이서의 표면으로부터 액정이 멀어지려는 작용이 커지므로 수지재료의 상분리시에 스페이서에 인접하는 영역에서의 액정의 소적의 직경치수가 다른 영역에서의 액정과 소적의 직경치수보다 커지는 일은 없다. 따라서, 액정패널에 전압을 인가시할 때, 화소 내에서의 표시의 불균일의 발생이 방지되어 균일하고 양호한 표시가 얻어진다.

상기 제2액정패널에 있어서, 하나의 구체적인 구성으로서는 스페이스의 표면부가 상시액정을 물리치는 특성을 갖도록 처리한다.

이에 의해 액정패널에서 스페이서의 표면이 액정을 물리치는 특성을 가지므로 스페이서의 표면에서 액정이 멀어지게 되고, 스페이서에 인접하는 영역에서 특히, 액정의 소적의 직경치수가 크게 되는 일은 없다.

또 하나의 구체적인 구성으로서는 스페이서의 적어도 표면부를 상기 수지부재와 같은 종류의 수지재료에 의해 구성한다.

이에 의해 액정패널에 있어서, 스페이서의 표면에는 수지부재가 우선적으로 가깝게 된다. 그 결과 스페이서에 인접하는 영역에서 특히 액정의 소적의 직경치수가 커지는 일은 없다.

또한, 상기 제1액정패널에 상기 제2액정패널을 부가 할 수 없다.

또, 상기 제1액정패널 또는 제2액정패널에 있어서, 상기 수지부재로는 광경화형 수지를 이용할 수 있다.

이 구성에 의해 광경화형 수지의 가교특성에 의해 수지부재와 액정과의 상분리가 되고, 액정의 소적의 양호한 분산성을 얻을 수 있다.

또, 제2액정패널의 제조방법은 전압인가용의 전극이 부설된 한쌍의 기판을 미리 준비하여 두고, 상기 한쌍의 기판 중 한쪽의 기판상에 각 기판사이의 간격을 소정치수로 유지함과 동시에 표면부가 액정의 소적과의 친화성이 적던가 상기 수지부재와의 친화성이 크던가 적어도 어느 한쪽의 특성을 갖는 스페이서를 산포하는 공정과, 상기 스페이서가 산포된 한쪽의 기판과 다른 쪽의 기판을 스페이서를 끼운 상태에서 서로 대향시키고, 각 기판사이에 수지부재와 액정을 혼합하여 충전하는 공정과, 상기 수지부재와 상기 액정과의 상분리를 행하는 공정을 구비하고 있다.

상기 제2액정패널의 제조방법에 있어서, 구체적으로는 스페이서의 표면에 불소계 계면불활성소제를 흡착시키고, 스페이서의 표면부에 상기 액정을 물리치는 특성을 갖게 하든가, 적어도 표면부가 상기 수지부재와 같은 종류의 재료로 구성되어 있는 스페이서를 이용한다.

이상의 방법에 의해 상기 제2액정패널을 얻을 수 있다.

상기 제3목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치는, 상술한 제1액정패널이 상술한 제2액정패널에 부가되고, 액정패널에 광을 조사하는 광조사 수단과, 상기 액정패널에 전기신호를 인가하는 구동회로와, 상기 액정패널에서 출력되는 광의 패턴을 표시하는 표시수단을 구비하고 있다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

[실시예 1]

본 발명의 실시예1에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 실시예1에 관한 고분자 분산형 액정패널을 도시한다. 제1도에서 액정패널은 서로 대향하는 2매의 투명한 글라스 기판(1a,1b)과, 서로 대향하도록 글라스 기판(1a, 1b)의 내면에 각각 설치된 전극(2a,2b)과, 글라스 기판(1a,1b)의 사이에 설치되고, 전극(2a,2b)사이의 간격을 소정수치로 유지하기 위한 스페이서(3)와, 글라스기판(1a,1b) 사이의 상기간격에 도입되어 액정(4)과 광경화형 수지(5)로 된 액정수지 복합체(6)와 액정패널의 둘레 가장자리부를 봉지(封止)하는 시일수지(7)를 구비하고 있다.

이하, 실시예1에 관한 액정패널의 제조방법에 대해서 제2도의 플로우차트를 참조하여 설명한다.

미리 2매의 투명한 글라스기판(1a,1b)상에 각각 전극으로서 기능하는 투명도전막(ITO막)(2a,2b)을 형성하여 둔다. 그리고, 단계 ST1에서 이 글라스 기판(1a, 1b)을 세정한 후 단계 ST2, ST3에서 한쪽의 글라스 기판(1a)의 전극(2a)상에 스페이서(3)로서 흑색으로 착색된 직경 13㎛의 구형상의 SiO₂입자를 산포하고, 다른 쪽의 글라스 기판(1b)의 가장자리부에 시일수지(7)를 인쇄한다. 그리고, 단계ST4에서 이들의 양쪽의 글라스 기판(1a,1b)사이에 스페이서(3) 및 시일수지(7)를 끼워 접합한다.

단계 ST5에서는 이들을 가열하는 것에 의해 시일수지(7)를 경화시킨다. 그 후 단계 ST6에서 각 글라스 기판(1a,1b)사이에 액정(4)(후에 소적으로 됨)과 광경화형 수지의 일종인 자외선 경화형 수지의 혼합물을 주입한다. 이 혼합물의 성분은 다음과 같다.

◎ 액정 : E-7(BDH사의 제품)(80wt%)

◎ 자외선 경화형 수지 : 폴리에스테르 아크릴레이트(1.8wt%)와 2-에틸헥실 아크릴레이트(18wt%)의 혼합체

◎ 광경화 개시제 : 다로큐어 1173(일본 치바카이키사의 제품)(0.2wt%)

다음으로, 단계 ST7에서, 주입후의 액정패널에 자외선(UV)을 조사하고, 광경화형 수지(5)내에 광중합 반응을 일으킨다. 이 중합반응에 의해 액정(4)과 광경화형 수지(5)가 상분리하고, 광경화형 수지(5) 중에 액정(4)의 소적이 분산된 상태로 되는 동시에 광경화형 수지(5)가 경화한다. 그 후, 단계 ST8에서, 주입구를 봉쇄(封鎖)하여 액정패널을 작성한다.

다음으로, 광경화형 수지(5)로의 광의 조사량과 액정(4)의 평균 입자직경의 관계를 조사하기 위하여 행한 테스트에 대하여 설명한다.

상기 제2도에 도시된 순서에 따라 액정패널을 작성한다. 그때, 광경화형 수지(5)의 자외선 조사량을 100, 200, 300, 400, 500, 1000, 2000mJ/cm²로 한다. 또, 비교를 위해 스페이서로서 무착색이고 투명의 SiO₂입자를 산포한 액정패널도 제작했다.

이들, 액정패널을 현미경으로 관찰한 바, 경화공정에서 400mJ/cm²이하의 자외선 밖에 조사되지 않았던 액정패널은 액정(4)의 평균 입자직경이 5.5㎛ 이상으로 커지는데 대하여 경화공정에서 500mJ/cm²이상의 자외선이 조사된 액정패널은 평균 입자구경이 1.0~3.0㎛로 작아지는 것이 확인되었다. 이들 액정패널의 콘트라스트 및 액정(4)의 평균 입자직경을 측정한 결과를 다음의 표 1에 나타낸다.

상기 표 1을 참조하면 무착색이고 투명의 스페이서를 이용한 액정패널은 착색된 스페이서를 이용한 액정패널에 비해 콘트라스트가 낮고 흑색 상태가 나쁜 것을 알 수 있다. 예를들면, 같은 500mJ/cm 의 자외선이 조사된 것에 비교하면 흑색의 스페이서에서는 콘트라스트가 98로 높은 것에 대하여 무색투명의 스페이서를 갖는 것에서는 콘트라스트가 53으로 낮다. 그원인은 전압을 인가하지 않은 흑색표시 때에 스페이서를 광이 투과하여 버리는 광누설이 생기기 때문이라고 생각된다.

또, 액정(4)의 소적의 평균 입자직경이 작아도 동일한 경향이 있는 것을 알 수 있다. 예를들면 흑색의 스페이서를 갖는 것끼리 비교하면 자외선의 조사량이 적어짐에 따라 액정의 소적의 평균 입자직경이 커지고, 자외선 조사량이 500mJ/cm 의 경우에는 액정의 소적이 확실히 3.0㎛ 이하이고 콘트라스트도 98이상으로 높다. 이에 대해 자외선 조사량이 400mJ/cm 이하인 것에서는 액정의 소적의 평균 입자직경이 5.5㎛ 이상으로 커진다. 또한, 콘트라스트도 51 이하로 작아진다. 이 원인은 액정(4)위 소적의 평균 입자직경이 크기 때문에 흑색표시에 있어 액정(4)의 소적을 통하는 광누설이 생기기 때문이라고 생각된다.

한편, 흑색으로 착색된 스페이서를 이용하고 또한 경화공정에서 500mJ/cm 이상의 자외선을 조사하도록 자외선의 조사량을 증대하면 액정(4)과 광경화형 수지(5)가 명확한 상분리를 행하므로 액정(4)의 평균 입자직경이 3.0㎛ 이하로까지 작아진다. 결국, 흑색표시에서의 액정(4)의 소적 또는 스페이서(3)를 통하는 광의 누설은 거의 발생하지 않는다.

더욱이, 무색투명 스페이서를 갖는 것이라도 500mJ/cm 의 자외선이 조사된 것에서는 흑색의 스페이서를 갖고 200mJ/cm 의 자외선밖에 조사되지 않았던 것 보다도 콘트라스트(53 대 25)가 높다. 따라서, 액정(4)의 소적의 치수를 작게 하는 것만으로도 콘트라스트를 높이는 일정한 효과가 있다.

[실시예 2]

다음으로 실시예2에 대하여 설명한다.

본 실시예2에서의 액정패널의 구조는 상기 제1도에 도시한 실시예1의 액정패널의 구조와 거의 같으나, 본 실시예에서는 도시하지 않았으며 스페이서(3)의 형상이 구형상(球狀)이 아니라 두께가 10㎛이고 길이가 500㎛인 봉형상(捧狀)이고, 흑색으로 착색된 글라스 섬유로 구성되어 있다. 그 외의 부분의 구성은 제1도에 도시한 구조와 같다.

이와 같이 작성한 액정패녈에 전압을 인가하고 콘트라스트 및 액정(4)의 소적의 평균 입자직경을 측정한 결과를 다음의 표2에 나타낸다.

상기 표2에는 실시예에 따른 액정패널과의 비교를 위해 무착색이고 투명의 스페이서를 이용한 액정패널의 콘트라스트도 나타내고 있다. 표2를 참조하면 본 실시예와 같은 봉상의 스페이서를 배치한 것으로도 흑색으로 착색된 스페이서를 이용하고 또한 경화공정에서 500mJ/cm 이상의 자외선이 조사된 액정패널은 88이상으로 양호한 콘트라스트를 표시하고 있는 것을 알 수 있다.

더욱이, 상기 실시예 1 및 2에서는 스페이서에 가시광의 통과를 방지하는 기능을 갖게 하는 수단으로서 스페이서를 착색하도록 했으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를들면, 스페이서의 표면조도를 거칠게하여 두는 것으로 스페이서의 표면에서 광이 산란되므로 흑색표시에서 스페이서를 통한 광누설을 유효하게 방지할 수 있다.

[실시예 3]

다음으로 실시예3에 대하여 설명한다.

본 실시예3에 있어서도 액정패널의 구조는 상기 실시예1에서의 액정패널의 구조(제1도 참조)와 기본적으로 같다. 다만, 본 실시예에서는 제1도에 도시한 스페이서(3)의 표면에 불소계 계면활성제(FC-431 : 스미도모 쓰리엠사의 제품)를 흡착시키는 처리가 되어있는 점이 실시예1과는 다르다. 스페이서 자체는 흑색의 직경 13㎛의 구형상의 SiO의 입자이고, 상기 실시예1에서의 스페이서(3)의 구조와 같다.

본 실시예에서의 액정패널의 제조공정은 도시되어 있지 않으나, 상기 제2도에 도시한 각 단계에 덧붙여 스페이서(3)의 표면처리를 행하는 공정을 설치한 것이다.

다음에 본 실시예에서의 액정패널의 제조공정에 대해서 스페이서의 표면처리의 유무와 액정(4)의 평균입자 직경과의 관계를 조사하기 위해서 행한 테스트에 기초하여 설명한다.

상기 제2도의 순서에 따라서 액정패널을 작성한다. 글라스 기판(1a,1b), 전극(2a,2b), 스페이서(3), 액정(4), 광경화형 수지(5), 시일수지(7)등의 재료는 상기 실시예 1과 같다. 다만, 이 테스트에서는 자외선 경화형 수지의 자외선 조사량은 1500mJ/cm 이다. 그리고, 스페이서(3)로서 불소계 계면활성제를 표면에 흡착시킨 처리를 행한 것과의 비교를 위해서 표면처리를 행하지 않았던 것을 이용했다. 단, 어느 경우도 스페이서의 재료 및 형상은 같고 흑색의 구형상의 SiO입자로 구성되어 있다.

이들 액정패널을 현미경으로 관찰한 바, 표면처리를 시행하지 않은 스페이서를 이용한 액정패널에서는 스페이서에 인접하지 않은 영역에서 액정의 소적의 입자구경은 약 1.5㎛이지만, 스페이서에 인접하는 영역에서 액정의 소적의 입자구경은 약 4.5㎛이고, 약 3배로 확대되어 있다. 이에 대해 불소계 계면활성제에 의해 표면처리를 행한 본 실시예의 액정패널에서는 스페이서에 인접하는 영역의 액정의 소적도 스페이서에 인접하지 않는 영역의 액정의 소적과 동등한 입자직경(약 1.0㎛)을 갖는 것이 확인되고, 또한 액정의 소적의 입자직경이 균일한 것이 확인되었다. 이들 액정패널에 전압을 인가하고, 그 표시특성을 비교하면 표면처리를 행한 스페이서를 이용한 본 실시예의 액정패널은 흠이 없는 양호한 표시품위를 나타냈으나, 표면처리를 행하지 않은 스페이서를 이용한 종래의 액정패널에서는 패널내에서 표시가 고르지 않는 것이 확인되었다.

[실시예 4]

다음으로 실시예4에 대하서 설명한다.

본 실시예에서도 액정채널의 기본적인 구조 및 각부의 재질은 상기 실시예1에서 설명한 것과 같다(제1도 등 참조). 단, 본 실시예의 액정패널에 있어서는 스페이서(3)가 액정 수지복합체(6)를 구성하는 광경화형 수지(5)와 동일한 종류의 수지재료인 아크릴계의 수지재료로 구성되어 있다.

이 액정패널에 전압을 인가하고 그 표시품위를 무착색 투명의 SiO입자를 산포한 종래의 액정패널과 비교하면 본 실시예의 액정패널은 흠이 없는 양호한 표시품위를 나타내지만 종래의 액정패널에서는 표시가 고르지 않는 것이 확인되었다.

[실시예 5]

다음에 실시예5에 대하여 설명한다.

제3도는 실시예5에서의 액정패널의 구조를 모식적으로 도시한 단면도이다. 본 실시예에서는 스페이서(3)가 SiO입자로 된 본체부(3a)와 본체부(3a)의 SiO입자를 피복하는 표면부(3b)로 구성되어 있다. 이 표면부(3b)는 광경화형 수지(5)와 같은 아크릴계의 수지로 구성되어 있다. 즉, 상기 실시예 4와는 다르고 스페이서(3)의 표면 부만이 광경화형 수지(5)와 같은 종류의 수지재료로 구성되어 있다. 본 실시예에 관한 액정패널의 그 외의 부분의 구조는 상기 제1도에 도시한 액정패널의 구조와 같다.

이 액정패널에 전압을 인가하고, 그 표시품위를 무착색 투명의 SiO입자를 산포한 종래의 액정패녈과 비교하면 본 실시예의 액정패널은 홈이 없는 양호한 표시품위를 표시했지만 종래의 액정패널에서는 표시가 고르지 않은 것이 확인되었다.

[실시예 6]

다음으로 실시예6에 대하여 설명한다.

제4도는 실시예6에 관한 액정 표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 동도면에 도시한 바와 같이 본 실시예에 관한 액정 표시장치는 메탈 할라이드 램프로 된 광원(11)과 UV·IR 커트필터(cutting filter)(12)를 구비하고, 그 후방에 3색의 광을 표시하기 위한 3개의 광학계를 구비하고 있다. 즉, 다이크로믹 미러(dichromic mirror)(13a, 13b, 13c)와 액정패널(14a, 14b, 14c)과, 렌즈(15a, 15b, 15c)와 어퍼쳐(aperture)(16a, 16b, 16c)와 투사렌즈계(17a, 17b, 17c)이다. 또, 각 액정패널(14a, 14b, 14c)에는 도시되어 있지 않으나 구동회로가 접속되어 있다. 여기에서 상기 3매의 액정패널(14a, 14b, 14c)은 흑색 스페이서를 이용하고, 광경화형 수지의 경화공정에서의 자외선의 조사량을 2000mJ/cm 로하고, 액정의 소적의 평균 입자직경이 10㎛로 되게 작성되어 있다.

광원(11)(메탈할라이드 램프)에서 나온 광은 UV·IR커트필터(12)를 통과한 후 다이크로믹 미러(13a, 13b, 13c)에 의해 각각 청색, 녹색, 적색으로 분리되고 액정패널(14a, 14b, 14c)에 입사한다. 그 후, 렌즈(15a, 15b, 15c) 및 어퍼쳐(16a, 16b, 16c)를 경유하여 투사렌즈계(17a, 17b,17c)로 입사한다. 이 장치를 이용하여 화상을 투사한 바, 콘트라스트가 높은 양호한 표시를 얻을 수 있었다.

또, 흑색 스페이서를 이용하고 광경화형 수지의 경화공정에서의 자외선의 조사량을 각각 500, 1000 mJ/cm 로 한 액정패널을 작성하여 액정 표시장치를 작성했다. 이 경우에도 양호한 표시품위를 얻었다. 더욱이, 상기 실시예 2∼5의 구성을 갖는 액정패널을 이용하여 액정 표시장치를 형성한 경우에도 마찬가지로 양호한 표시품위를 얻었다.

또한, 본 발명에서의 액정패널에 배치되는 한 쌍의 기판은 쌍방이 투명일 필요는 없고, 적어도 한쪽이 투명한면 된다. 또, 액정 표시장치는 투사렌즈계 대신에 반사 렌즈계를 갖고 있어도 좋다.

더욱이, 상기 실시예에서는 광경화형 수지로서 폴리에스테르 아크릴레이트와 2-에틸헥실아크릴레이트의 혼합물을 이용했으나, 2-히드록시에틸아크릴레이트나 트리메티롤프로판 트리아크릴레이트 등이어도 된다. 또, 광경화형 수지에 대신해서 열경화성 수지를 이용하여 열로 반응시켜도 된다. 그 경우 노보락계 열경화성 수지를 이용하는 경우는 경화제로서 헥사메틸렌디아민(헥사민)을 이용할 수 있다.

또, 액정에 관해서도 E-8(BDH사)나 ZL1492(메르크사의 제품)또는 TL202(메르크사의 제품)등 이어도 좋고, 중합개시제도 이루가큐어(Irgacure)184(일본 치바가이기사의 제품)나 이루가큐어 651(일본 치바가이기사의 제품)등이어도 된다.

즉, 본 발명은 액정재료나 수지재료에 의하지 않고 유효하다.

또, 스페이서의 표면을 처리하는 표면 개질제도 불소계 계면활성제에 한하지 않고, 실란커플링제(Silane Coupling)(예를들면, 신월 실리콘제 KA1003,KBC1003,KBE1003,KBM1003, KBM503, KBM303, KBM403, KBE402, KBM603,KBM602, KBE903,KBM573,KBM803,KBM703M, 일본 유니카제 A-143, A-150, A-151, A-171, A-172, A-174, A-186, A-187, A-189, A-1100, A-1120, A-1160, 토레이 실리콘제 SH6020,SZ6023, SH6026, SZ6030, SZ6032, SH6040, SZ6050, SH6062, SZ6070,SZ6072,SH6075,SH6076, SZ6079, SZ6083, SZ6300, AY43-021, PRX11, PRX19,PRX24 등), 실리콘 계면활성제(예를들면, 일본 유니카제 L-77, L-720, L-722, L-5310, L-7001, L-7002, L-7500, L-7600, L-7602, L-7604, L-7607, Y-7006등) 실란 모노머(Silane monomer)(예를들면, 일본 유니카제 A-162, A-163 등), 실리콘 프라이머(Silicone Primer)(예를들면, 일본 유니카제 AP-133, Y-5106, Y-5254, APZ-6601 등), 티탄염(titanate)계 커플링제(예를들면, 이지노모토제 플랜아크트, KRTTS, KR38S,KR44,KR46B, KR55, KR138SS,KR238S, 338X, KR2S, KR7, KR9S, KR11, KR12, KR34S, KR41B 등), 알루미늄계 커플링제 (예를들면, 아지노모터제 AL-M 등), 아미노산계 계면활성제(예를들면, 이지노모토제 아미소프트, GAE 등), 수직 배향제(예를들면, 치소제 DMOAP, ODS-E 등)등에서도 유효하다. 착색된 스페이서에 표면처리를 행하면 전압을 인가하지 않을 때의 광손실이 없어지므로 더욱 콘트라스트가 향상된다.

스페이서의 착색방법은 염료를 이용하여 착색하는 방법, 스페이서의 세공내에 유기물을 흡착시키고 이것을 소성함으로써 탄화시키는 방법, 흑색 미립자를 스페이서 내에 스퍼터링하는 방법 등이 있고, 어느 것을 이용해도 좋다.

또, 한쪽의 전극기판에 능동소자를 설치한 액티브 매트릭스 기판을 이용해도 좋다.

[발명의 효과]

상술한 바와 같이 본 발명의 제1액정패널에 의하면, 전압 비인가시에 있어서의 소적을 통한 광누설을 방지할 수 있게 되어, 고분자 분산형 액정패널의 콘트라스트의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 제2액정패널에 의하면, 특히 스페이서에 인접하는 영역에서 액정의 소적의 직경의 치수가 크게되는 것을 방지하는 것으로 전압 인가시의 화소내에 있어서의 표시 불균일을 방지할 수 있게 되므로, 고분자 분산형 액정패널의 표시특성을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명의 제1액정패널의 제조방법에 의하면, 전압인가시에 광누설이 적게 되고 높은 콘트라스트를 갖는 고분자 분산형 액정패널의 제조가 가능하게 된다.

본 발명의 제2액정패널의 제조방법에 의하면, 전압인가시의 화소내에 있어서의 표시 불균일이 적고, 균일하고 양호한 표시특성을 갖는 고분자 분산형 액정패널의 제조가 가능하게 된다.

본 발명의 제1액정표시장치에 의하면, 흑색표시의 상태에서의 광누설을 유효하게 방지할 수 있게 되어 콘트라스트의 향상을 꾀할 수 있게 된다.

본 발명의 제2액정표시장치에 의하면, 전압인가시의 화소내에서의 표시 불균일의 발생을 유효하게 방지하는 것이 가능하게 되어 표시특성의 향상을 꾀할 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 사상과 범위를 통해 각종 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이다.

Claims (9)

1. 서로 대향하도록 배치되고 전압 인가용의 전극이 부설된 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 충전된 수지부재와, 상기 한쌍의 기판 사이에 상기 수지부재와 혼합하여 충전되는 액정의 소적과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 분산하여 배치되고 상기 한 쌍의 기판 사이의 간격을 소정치수로 유지함과 동시에, 표면부가 액정의 소적과 친화성이 적던가, 상기 수지부재와 친화성이 크던가 적어도 어느 한쪽의 특성을 갖는 스페이서를 구비한 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 스페이서의 표면부는 상기 액정을 물리치는 처리가 시행되어 있는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널.
3. 제1항에 있어서, 상기 스페이서의 적어도 표면부는 상기 수지부재와 같은 종류의 수지재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널.
4. 전압 인가용의 전극이 부설된 한 쌍의 기판을 미리 준비하여 두고, 상기 한쌍의 기판중 한쪽의 기판상에 각 기판 사이의 간격을 소정치수로 유지함과 동시에 표면부가 액정의 소적과 친화성이 적던가, 수지부재와 친화성이 크던가 적어도 어느 한쪽의 특성을 갖는 스페이서를 산포하는 공정과, 상기 스페이서가 산포된 한쪽의 기판과 다른 쪽의 기판을 스페이서를 끼운 상태에서 서로 대향시키고, 각 기판 사이에 수지부재와 액정을 혼합하여 충전하는 공정과, 상기 수지부재와 상기 액정의 상분리를 행하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 스페이서의 표면부에 상기 액정을 물리치는 특성을 갖도록 처리하는 공정을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 스페이서의 표면부에 액정을 물리치는 특성을 갖도록 처리하는 공정에서는 스페이서의 표면에 불소계 계면활성제를 흡착시키는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널의 제조방법.
7. 제4항에 있어서, 적어도 표면부가 상기 수지부재와 같은 종류의 재료로 구성되어 있는 스페이서를 이용하는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널 제조방법.
8. 고분자 분산형 액정패널과, 해당 액정패널에 광을 조사는 광조사 수단과, 상기 액정패널에 전기신호를 인가하는 구동회로와, 상기 액정패널에서 출력되는 광의 패턴을 표시하는 표시수단을 구비한 액정표시장치에 있어서, 상기 액정패널은, 서로 대향하도록 배치되고 전압 인가용의 전극이 부설된 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 충전된 수지부재와, 상기 한 쌍의 기판 사이에 상기 수지부재와 혼합하여 충전되는 액정의 소적과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 분산하여 배치되고, 상기 한 쌍의 기판 사이의 간격을 소정치수로 유지하는 동시에 표면부가 액정의 소적과 친화성이 적던가, 상기 수지부재와 친화성이 크던가 적어도 어느 한쪽이 특성을 갖는 스페이서를 구비한 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
9. 제1항, 제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지부재는 광경화성 수지로 되는 것을 특징으로 하는 고분자 분산형 액정패널.