KR101041215B1 - Liquid crystal display device having a vertical alignment and a method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정 표시 소자는 한 쌍의 기판; 한 쌍의 기판 사이에 형성되어 있는 지지 매체; 한 쌍의 기판 사이에 형성되되, 지지 매체에 의하여 둘러싸이는 복수의 액정 영역을 포함하고, 지지 매체는 극성기를 가지는 고분자 재료로 형성되고, 기판면에 수직한 방향으로 형성된 수직벽으로 각각의 액정 영역을 둘러싸도록 형성되어 있다. 각각의 액정 영역에는 액정 분자가 충전되며, 액정 분자는 정상축 방향으로 극성기를 가지고 있다. 액정 영역은 기판면에 수직한 방향에서 보았을 때의 단면이 원형, 타원형, 다각형으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 기둥 형상이다.The liquid crystal display device of the present invention comprises a pair of substrates; A support medium formed between the pair of substrates; A plurality of liquid crystal regions formed between a pair of substrates, the liquid crystal regions being surrounded by a supporting medium, wherein the supporting medium is formed of a polymer material having a polar group, and each liquid crystal region is a vertical wall formed in a direction perpendicular to the substrate surface. It is formed to surround. Each liquid crystal region is filled with liquid crystal molecules, and the liquid crystal molecules have polar groups in the normal axis direction. The liquid crystal region has a columnar shape selected from the group consisting of circular, elliptical and polygonal cross sections when viewed in a direction perpendicular to the substrate surface.
액정 표시 소자, 수직 배향, 극성 액정 재료, 극성 고분자 재료, 정전 기적 상호 작용 Liquid crystal display device, vertical alignment, polar liquid crystal material, polar polymer material, electrostatic interaction
Description
본 발명은 수직 배향을 가진 액정 표시 소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배향막 처리 없이도 액정 분자들을 기판면에 수직하게 정렬시키는 액정 표시 소자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal display device having a vertical alignment and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a liquid crystal display device for aligning the liquid crystal molecules perpendicular to the substrate surface without the alignment film treatment and a method of manufacturing the same.
현재 상용화된 액정 표시 소자에는 액정 분자들을 한 방향으로 정렬시키기 위하여 기판의 표면에 배향막이 형성되어 있다. In the currently commercially available liquid crystal display device, an alignment layer is formed on the surface of the substrate to align the liquid crystal molecules in one direction.
그러나, 액정 표시 소자에 배향막을 형성하기 위해서는 고가의 배향막 형성 물질 물질을 사용해야할 뿐 아니라, 배향막의 열처리 과정을 위해 적외선 조사장치와 같은 장비가 부가적으로 필요하고, 배향막을 열처리하는데 장시간이 소요되기 때문에 액정 표시 소자의 양산에 있어 큰 걸림돌이 되어 왔다. 또한, 배향막을 열처리한 이후에도 러빙 공정이 필요하며, 러빙 공정에서도 러빙 천에 의한 기판 표면의 손상, 불순물 흡착, 정전기 발생에 의한 불량 등이 발생하였다. 따라서, 액정 표시 소자가 대형화될 수록 배향막을 형성하는 공정에 의한 문제점이 증가해왔다.However, in order to form the alignment layer on the liquid crystal display device, not only an expensive alignment layer forming material material should be used, but also additional equipment such as an infrared irradiation device is required for the heat treatment process of the alignment layer, and a long time is required to heat the alignment layer. Therefore, it has been a big obstacle in mass production of liquid crystal display elements. In addition, after the heat treatment of the alignment film, a rubbing process is required, and in the rubbing process, damage to the surface of the substrate by the rubbing cloth, adsorption of impurities, and defects caused by static electricity are generated. Therefore, as the liquid crystal display device becomes larger, problems due to the process of forming the alignment layer have increased.
본 발명의 목적은 상기한 배향막이 없이도, 액정 분자가 기판면에 수직한 방향으로 정렬될 수 있는 수직 배향을 가진 액정 표시 소자 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a vertical alignment and a method of manufacturing the liquid crystal molecules can be aligned in a direction perpendicular to the substrate surface without the alignment film described above.
본 발명의 다른 목적은 충격에 대한 안정성이 우수하고, 대면적에 걸쳐 액정분자들이 균일하게 수직 정렬되어 낮은 구동전압을 가지며 높은 대비비를 갖는 액정 표시 소자 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having excellent impact resistance, uniformly vertically aligned liquid crystal molecules over a large area, a low driving voltage, and a high contrast ratio, and a method of manufacturing the same.
본 발명은 또 다른 목적은 배향막 없이도 수직 배향을 가지는 플렉서블 액정 표시 소자 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a flexible liquid crystal display device having a vertical alignment without an alignment layer and a method of manufacturing the same.
이러한 목적 및 기타 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 일 특징에 따른 액정 표시 소자는 한 쌍의 기판; 한 쌍의 기판 사이에 형성되어 있는 지지 매체; 한 쌍의 기판 사이에 형성되되, 지지 매체에 의하여 둘러싸이는 복수의 액정 영역을 포함하고, 지지 매체는 극성기를 가지는 고분자 재료로 형성되고, 기판면에 수직한 방향으로 형성된 수직벽으로 각각의 액정 영역을 둘러싸도록 형성된다. 각각의 액정 영역에는 액정 분자가 충전되며, 액정 분자는 정상축 방향으로 극성기를 가지고 있다.In order to achieve these and other objects, a liquid crystal display device according to an aspect of the present invention comprises a pair of substrate; A support medium formed between the pair of substrates; A plurality of liquid crystal regions formed between a pair of substrates, the liquid crystal regions being surrounded by a supporting medium, wherein the supporting medium is formed of a polymer material having a polar group, and each liquid crystal region is a vertical wall formed in a direction perpendicular to the substrate surface. It is formed to surround. Each liquid crystal region is filled with liquid crystal molecules, and the liquid crystal molecules have polar groups in the normal axis direction.
액정 영역은 기판면에 수직한 방향에서 보았을 때의 단면이 원형, 타원형, 다각형으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 기둥 형상이고, 상기 단면의 직경은 수 십 마이크로미터에서 수백 마이크로미터크기의 자릿수이다.The liquid crystal region has a columnar shape selected from the group consisting of circular, elliptical, and polygonal cross sections when viewed in a direction perpendicular to the substrate surface, and the diameter of the cross section ranges from tens of micrometers to hundreds of micrometers.
지지매체는 한 쌍의 기판 사이를 지지하는 복수의 스페이서를 포함할 수 있다. The support medium may include a plurality of spacers supporting between the pair of substrates.
바람직하게, 극성기를 가지는 고분자 재료와 극성기를 가지는 액정 재료의 중량비는 10~60%:90~40%이고, 극성기를 가지는 고분자 재료는 자외선 반응성 단분자를 포함한다.Preferably, the weight ratio of the polymer material having a polar group to the liquid crystal material having a polar group is 10 to 60%: 90 to 40%, and the polymer material having the polar group includes an ultraviolet reactive single molecule.
또한, 한 쌍의 기판을 플라스틱 기판으로 하여 본 발명의 액정 표시 소자를 플렉서블 디스플레이에 적용할 수 있다.Moreover, the liquid crystal display element of this invention can be applied to a flexible display using a pair of board | substrate as a plastic board | substrate.
본 발명의 다른 특징에 따른 액정 표시 소자 제조 방법은 한 쌍의 기판을 준비하는 단계; 한 쌍의 기판 사이에 스페이서를 형성하는 단계; 극성기를 가지는 액정 재료와 극성기를 가지는 고분자 재료를 혼합하는 단계; 혼합된 재료들을 상기 한 쌍의 기판 사이에 주입하는 단계; 주입된 재료로부터 액정 재료와 고분자 재료를 분리시키는 단계; 분리된 고분자 재료를 경화시켜, 고분자 재료로 형성된 수직벽이 형성되고 액정 재료가 수직벽으로 둘러싸여 액정 영역이 형성되는 단계; 및 액정 재료의 액정 분자가 기판에 수직한 방향으로 정렬하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a liquid crystal display device includes preparing a pair of substrates; Forming a spacer between the pair of substrates; Mixing a liquid crystal material having a polar group and a polymer material having a polar group; Injecting mixed materials between the pair of substrates; Separating the liquid crystal material and the polymer material from the injected material; Curing the separated polymer material to form a vertical wall formed of the polymer material and surrounding the liquid crystal material by a vertical wall to form a liquid crystal region; And aligning the liquid crystal molecules of the liquid crystal material in a direction perpendicular to the substrate.
이때, 고분자 재료는 바람직하게 10~60% 중량비의 자외선 반응성 단분자를 포함하며, 액정 영역은 상기 기판면에 수직한 방향에서 보았을 때의 단면이 원형, 타원형, 다각형으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 기둥 형상이다.In this case, the polymer material preferably comprises UV-reactive monomolecules in a weight ratio of 10 to 60%, and the liquid crystal region has a column shape selected from the group consisting of circular, elliptical, and polygonal cross sections when viewed in a direction perpendicular to the substrate surface. to be.
또한, 스페이서를 형성하는 단계는 한 쌍의 기판 중 하나에 볼형 스페이서 배치하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, forming the spacer may include disposing a ball-shaped spacer on one of the pair of substrates.
대안적으로, 스페이서를 형성하는 단계는 포토레지스트를 사용하여 포토리소그래피 방법으로 스페이서를 형성하는 것일 수 있다.Alternatively, the step of forming the spacer may be to form the spacer by a photolithographic method using a photoresist.
또 다른 대안으로, 스페이서를 형성하는 단계는 한 쌍의 기판 중 하나에 자외선 반응성 단분자 물질을 프린팅하여 스페이서를 형성할 수 있다.In another alternative, forming the spacer may form a spacer by printing an ultraviolet reactive monomolecular material on one of the pair of substrates.
상기와 같은 본 발명의 수직 배향을 가진 액정 표시 소자는 그 내부에 극성기를 가지는 고분자 재료로 형성된 지지매체를 기판에 수직한 방향으로 수직벽을 가지도록 형성시키고, 역시 극성기를 가진 액정 분자들을 수직벽 내에 둘러싸이도록 배치하여, 극성기를 가지는 고분자 재료와 극성기를 가지는 액정 분자들이 공간배치적 상호작용(steric interaction)과 정전기적 상호작용(electrostatic interaction)을 통해 기판 표면에 수직하게 정렬되는 구성을 가진다. 따라서, 별도의 표면 배향막이 없이도, 액정 분자가 기판 표면에 수직하게 배향될 수 있음으로써, 액정 표시 소자의 제조 시간 및 비용을 절감할 수 있다. The liquid crystal display device having the vertical alignment of the present invention as described above forms a support medium formed of a polymer material having a polar group therein so as to have a vertical wall in a direction perpendicular to the substrate, and also has a vertical wall of liquid crystal molecules having a polar group. Placed so as to be enclosed within, the polymer material having the polar group and the liquid crystal molecules having the polar group are aligned perpendicular to the substrate surface through spatial and electrostatic interactions. Therefore, even without a separate surface alignment layer, the liquid crystal molecules can be oriented perpendicular to the substrate surface, thereby reducing the manufacturing time and cost of the liquid crystal display element.
또한, 본 발명에 따르면, 액정 분자들이 지지 매체로 둘러싸여 지지되기 때문에 충격안정성이 우수하고, 대면적에 걸쳐 액정분자들이 균일하게 수직 정렬되어 낮은 구동전압을 가지며 높은 대비비를 갖는 액정 표시 소자를 얻을 수 있으며, 특히 플렉서블 액정 표시 소자에도 적용할 수 있기 때문에 다양한 응용이 가능하다.In addition, according to the present invention, since the liquid crystal molecules are surrounded by a supporting medium and are supported, an impact stability is excellent, and liquid crystal molecules are uniformly vertically aligned over a large area to obtain a liquid crystal display device having a low driving voltage and a high contrast ratio. In particular, since the present invention can be applied to a flexible liquid crystal display device, various applications are possible.
한편, 본 발명의 액정 표시 소자는 기둥 형상의 수직벽 내부에 액정 분자들이 고립된 형태로 캡슐화되어 있기 때문에 외부의 물리적인 충격이 가해지더라도 그 힘이 지지 매체에 분산되어 단위 캡슐 내부의 액정 분자에까지는 영향이 거의 미치지 않게 되어 외부 충격에 대해 뛰어난 안정성을 나타낸다. 즉, 외부에서 누르거나 구부리는 힘이 가해지더라도 약 10~1000㎛ 직경의 액정 영역이 받게 되는 곡률의 변화는 매우 미미하여 액정 분자들의 배향에 거의 변화가 없고 이미지가 왜곡되지 않는다. 이러한 장점으로 본 발명이 제공하는 액정 표시 소자는 플라스틱 기판을 이용한 플렉서블 디스플레이용으로서 매우 적합한 특성을 갖는다. Meanwhile, in the liquid crystal display device of the present invention, since the liquid crystal molecules are encapsulated in a columnar vertical wall in an isolated form, even if an external physical shock is applied, the force is dispersed in the support medium to the liquid crystal molecules inside the unit capsule. Up to very little effect, it shows excellent stability against external shocks. That is, even if the external pressing or bending force is applied, the change in curvature of the liquid crystal region having a diameter of about 10 to 1000 μm is very small, so that the orientation of the liquid crystal molecules is little changed and the image is not distorted. Due to these advantages, the liquid crystal display device provided by the present invention has a very suitable property for flexible display using a plastic substrate.
더욱이, 본 발명에 따른 액정 표시 소자는 극성 액정 재료와 극성 고분자 재료의 상대적 함량에 따라 전압 대비 투과도의 변화를 급격하게 또는 완만하게 증가하도록 조절할 수 있으므로 다양한 응용 제품에 맞추어 사용할 수 있다.Furthermore, the liquid crystal display device according to the present invention can be used to suit various applications because the liquid crystal display device can be adjusted to rapidly or gently increase the change in transmittance against voltage according to the relative content of the polar liquid crystal material and the polar polymer material.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서, 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 가리키는데 사용된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. In the drawings, like reference numerals are used to refer to like elements.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 분자 수직 배향 방법 및 이를 이용한 액정 표시 장치를 설명한다.First, a liquid crystal molecule vertical alignment method and a liquid crystal display device using the same according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1의 액정 표시 장치는 서로 평행하게 배치되어 있는 한 쌍의 기판(100, 110)의 사이에 지지매체(200)가 배치되어 있다. 지지매체(200)는 기둥 형상의 수직벽(210)을 구비하도록 형성되고, 기둥 형상의 수직벽(210)으로 둘러싸인 액정 영역(300)에 액정 분자(310)가 충전된다. In the liquid crystal display of FIG. 1, a
액정 영역(300)은 상하 방향으로는 한 쌍의 기판에 접하고, 측면으로는 기둥 형상의 수직벽(210)에 둘러싸인 기둥 형상이 된다. 액정 영역을 기판(100, 110)에 수직한 축에서 본 단면 예시는 도 2a 내지 도 2c에 도시되어 있다. 즉, 예를 들어 도 2a에서 도시된 바와 같은 원형, 도 2b와 같은 사각형, 또는 도 2c와 같은 육각형이 될 수 있으며, 이에 한정되는 것이 아니라 타원형, 폐곡선이나 삼각형, 오각형 등 기타 다각형의 형상도 가능하다. 따라서, 액정 영역(300)은 기판에 수직한 방향으로 거시적인 대칭축을 갖는 비등방적 형상인 한 특별히 제한되지 않는다. 액정 영역의 직경(d)은 10~1000μm의 자릿수를 가지는 것이 바람직하고, 지지 매체에서 인접하는 수직벽 사이의 거리(S)는 대략 1~10μm의 자릿수를 가지는 것이 바람직하다.The
지지 매체(200)는 극성기를 가지는 고분자 재료로 형성되어, 수직벽(210)에서 소정의 극성을 띄게 된다. 극성기를 가지는 고분자 재료의 예로서는 트리메틸올프로판 트리스티올(trimethylolpropane tristhiol), 트리메틸프로판 디알릴 에테르(trimethylopropane diallyl ether), 이소포론 디이소시아네이트 에스테르(isophorone diisocyanate ester), 펜타에리스리올 테트라머캅토프로피오네이트(pentaerythritol tetramercaptopropionate), 헥산 디티올(hexane dithiol) 등의 극성기를 갖는 재료들을 들 수 있으며, 고분자 사슬 중간 혹은 말단에 극성기를 가지는 재료이면 가능하고, 위의 예시에 제한되지는 않는다. The
액정 영역(300)에 주입되는 액정 분자(210)는 그 정상 방향, 즉 상굴절률(ordinary refractive index)을 가지는 축 방향을 따라 극성기를 가지는 재료로 형성된다. 즉, 원통 형상의 액정 분자의 경우는 단축방향, 디스크 형상 액정 분자의 경우는 장축 방향으로 극성기를 갖는 재료로 형성되는 것이다. 극성을 가지는 액정 물질의 예로서는 머크사(Merck)의 모델명 ZLI-4330, MLC-7026 및 이들의 혼합물이 있으며, 음의 유전율 이방성을 가지면서 액정 분자의 정상방향으로 극성기를 갖는 액정 재료이면 가능하고, 위의 예시에 제한되지 않는다.The
도 3을 참조하여, 액정 분자가 수직 방향으로 배향되는 동작을 설명한다. 본 발명에서 액정 분자가 수직 방향으로 배향되도록 하는 힘은 크게 공간배치적 상호작용(steric interaction)과 정전기적 상호작용(electrostatic interaction)으로 나눌 수 있다.Referring to FIG. 3, an operation in which the liquid crystal molecules are aligned in the vertical direction will be described. In the present invention, the forces for causing the liquid crystal molecules to be oriented in the vertical direction may be largely divided into steric interaction and electrostatic interaction.
먼저, 공간배치적 상호작용을 설명하면, 도 3에 도시한 바와 같이 지지매체(200)의 수직벽(210)과 수직벽 표면 근처의 액정 분자(310)들은 서로 공간배치적 상호작용에 의하여 수직벽(210)에 평행한 방향으로 정렬하게 되는 경향이 있다. 이는 액정 영역의 직경(d)이 작을수록 공간배치적 상호작용의 효과가 크게 되나, 액정 영역의 직경이 10μm 이하로 너무 작으면 빛의 산란 효과가 커지게 되어 디스플레이 표시 소자의 휘도가 낮아지는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 10~1000μm의 자릿수를 가지는 액정 영역의 직경(d)이 바람직하다. 또한, 지지 매체에서 인접하는 수직벽 사이의 거리(S)는 대략 1~10μm의 자릿수를 가지는 것이 바람직하다.First, the spatial arrangement interaction will be described. As shown in FIG. 3, the
다음으로, 정전기적 상호작용으로서, 지지매체(200)는 사슬 중간에 극성기를 가지는 고분자 재료로 형성되고, 액정 분자 역시 액정분자의 정상 방향으로 극성기를 가지기 때문에 양자 사이에 정전기적인 힘이 작용하게 된다. 이때, 액정 분자(310)의 극성기는 액정 분자 정상 방향으로 존재하기 때문에, 지지매체(200)의 수직벽(210)의 극성기와 서로 정전기적 상호작용 (electrostatic interaction)을 하게 되고, 액정 분자는 비정상 방향, 즉 비정상 굴절률을 갖는 방향이 수직벽(210)에 평행하게 정렬하도록 유도하게 된다. 따라서, 액정 분자는 지지매체(300)의 수직벽(210)과 평행하면서 기판(100, 110)에 수직한 방향으로 정렬된다.Next, as an electrostatic interaction, the
본 발명의 액정 표시 소자를 상호 수직하게 정렬된 편광자 사이에 위치시키면 액정 영역을 통과하는 빛은 위상의 변화가 없기 때문에 수직한 편광자를 통과할 수 없게 되어 빛이 투과하지 않는 어두운 상태가 된다. 한편, 액정 표시 소자의 양단에 전압을 인가하게 되면, 액정 영역의 액정 분자의 정상축과 평행한 분자의 쌍극자들이 전기장의 방향과 평행하게 정렬하게 되면서 액정 분자는 비정상 방향이 기판 표면에 평행하게 정렬하게 된다. 즉, 액정 분자가 기판 표면과 평행하게 배향되어, 액정 영역을 통과하는 빛에 위상의 지연이 생기고 수직한 편광자를 통과할 수 있게 되어 빛이 투과하는 밝은 상태가 된다. 이러한 원리로 액정 분자에 인가하는 전압의 크기를 달리함으로써 아주 어두운 상태로부터 매우 밝은 상태까지의 계조 (grayscale)를 연속적으로 조절할 수 있다. When the liquid crystal display of the present invention is positioned between the polarizers aligned vertically with each other, the light passing through the liquid crystal region cannot pass through the vertical polarizer because there is no phase change, and thus the light does not transmit. On the other hand, when a voltage is applied to both ends of the liquid crystal display device, the dipoles of molecules parallel to the normal axis of the liquid crystal molecules in the liquid crystal region are aligned in parallel with the direction of the electric field while the liquid crystal molecules are aligned in an abnormal direction parallel to the substrate surface. Done. That is, the liquid crystal molecules are aligned in parallel with the substrate surface, so that the light passing through the liquid crystal region is delayed in phase and can pass through the vertical polarizer, resulting in a bright state in which light is transmitted. In this principle, the grayscale from the very dark state to the very bright state can be continuously adjusted by varying the magnitude of the voltage applied to the liquid crystal molecules.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시 소자는 전압 대비 투과도 특성이 25:1 이상, 매우 높다. 즉, 투과도를 최대상태로 만드는데 필요한 전압의 크기가 5V 내외의 수준으로서 매우 낮다. 이는 구동에 필요한 회로를 단순하게 하여 LCD 구동회로의 제조단가를 낮출 수 있게 하는 장점을 가진다. In addition, the liquid crystal display device according to the present invention has a transmittance characteristic of voltage of 25: 1 or more and very high. That is, the magnitude of the voltage required to maximize the transmittance is about 5V, which is very low. This has the advantage of simplifying the circuit required for driving to lower the manufacturing cost of the LCD driving circuit.
한편, 본 발명의 액정 표시 소자는 외부의 물리적인 충격에 강한 특성을 가지고 있다. 즉, 액정 영역(300)이 지지매체(200)에 의하여 고립된 형태로 지지되 기 때문에 외부의 물리적인 충격이 가해지더라도 지지매체가 그 힘을 분산하여 흡수하기 때문에 액정에는 영향을 미치지 않는다. 더욱이, 액정 영역(300)의 직경이 수십~수천 마이크로미터의 크기에 불과하기 대문에, 외부에서 누르거나 구부리는 힘이 가해지더라도 이러한 작은 직경의 액정 영역이 받게 되는 곡률의 변화는 매우 미미하여 액정 분자들의 배향에 거의 변화가 없고 최종 형성되는 이미지가 왜곡되지 않는다. 따라서, 본 발명의 액정 표시 소자에서 기판(100, 110)을 플라스틱 기판을 사용하는 경우에는 플렉서블 디스플레이용으로 사용할 수 있다. On the other hand, the liquid crystal display element of this invention has the characteristic strong against external physical shock. That is, since the
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 지지 매체(300)의 지지력을 보강하기 위하여, 지지 매체 내부에 스페이서(400)를 배치할 수도 있다. 이러한 스페이서(400)는 한 쌍의 기판 사이를 간격을 유지하고 지지하는 역할을 하며, 그 형상과 제조 방법은 다양하다. 예를 들어, 스페이서로서 볼형의 스페이서를 사용할 수 있고, 포토리소그래피 방법을 사용하여 감광성 재료로 형성할 수도 있으며, 프린팅 방법을 사용하여 형성할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 4, in order to reinforce the supporting force of the
이하에서는 도 5a-5d를 참조하여 본 발명의 액정 표시 소자를 제조하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A-5D.
먼저, 제1 기판(100)과 제2 기판(110)을 각각 준비한다. 제1 기판(100) 및 제2 기판(110)에는 박막 트랜지스터, 전기장 생성 전극 또는 필터가 필요에 따라 형성되어 있다. 준비된 제1 기판과 제2 기판 사이에 스페이서를 형성하여 제1 기판과 제2 기판의 간격을 유지한 상태에서 합착한다. (도 5a 참조)First, the
이때, 스페이서는 다양한 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 5a와 같 이 볼형(ball type)의 스페이서를 사용하는 경우에는 제1 기판(100) 위에 볼형 스페이서를 무작위적으로 배치하고 제2 기판을 합착한다. 대안적으로, 스페이서를 포토리소그래피 방법으로 형성할 수 있다. 즉, 제1 기판(100) 위에 감광성 물질을 도포하고 이를 노광 및 현상하여 스페이서를 형성하는 것이다. 또한, 다른 대안으로서는 프린팅 방법을 이용하는 것이다. 즉, 제1 기판(100) 위에 자외선 반응성 단분자 물질을 프린팅하여 이를 스페이서로 사용하는 것이다. 스페이서를 형성하는 방법은 이에 한정되지 않는다.In this case, the spacer may be formed by various methods. For example, when using a ball-type spacer (ball type) as shown in Figure 5a to randomly arrange the ball-type spacer on the
다음으로, 극성기를 가지는 액정 재료와, 극성기를 가지는 고분자 재료의 혼합물(500)을 형성하고, 제1 기판(100)과 제2 기판(110) 사이에 혼합물(500)을 주입한다. (도 5b 참조) 대안적으로, 제1 기판과 제2 기판의 합착 전에 혼합물을 주입한 후, 제1 기판과 제2 기판을 합착할 수 있다.Next, a
다음으로, 극성기를 가지는 액정 재료(301)와 극성기를 가지는 고분자 재료(201)가 상분리되면서 극성 고분자 재료를 경화시켜 지지매체를 형성한다. (도 5c 참조) 극성 고분자 재료(301)는 광 경화성 또는 열 경화성을 가질 수 있으며, 상분리와 경화 처리 결과 지지 매체(200)에 의해 둘러싸이는 액정 영역(300)이 형성된다.(도 5d 참조)Next, the
이하에서 이러한 본 발명의 제조 방법에 따른 액정표시 소자의 실시예를 살펴본다.Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal display device according to the manufacturing method of the present invention will be described.
실시예 1Example 1
극성 액정 재료로는 머크사의 MLC-7026를 사용하고, 지지 매체의 극성 고분 자 재료로는 자외선에 의해 고분자화될 수 있는 자외선 반응성 단분자 재료인 트리메틸올프로판 트리스티올, 트리메틸올프로판 디알릴 에테르 및 이소포론 디이소시아네이트 에스테르를 각각 50wt%, 40wt% 및 10wt%로 혼합하여 사용하였다. 극성 액정 재료 대 극성 고분자 재료는 70%:30%의 중량비로 균일하게 혼합하여 혼합물을 형성하였다. 기판은 ITO 기판을 사용하였다. 스페이서는 4㎛ 직경을 갖는 볼형 스페이서를 사용하여, 한 쌍의 기판 사이에 주입시키고 9.3mW 세기의 자외선을 20분간 조사하여 경화시켰다. 액정 영역은 직경 20~200㎛ 크기를 갖는 원기둥형으로 형성되었다. 이렇게 형성된 액정 표시 소자의 구동전압은 5V, 대비비 30:1, 응답시간은 상승시간 17.9msec, 하강시간 20.5msec였다.Merck's MLC-7026 is used as the polar liquid crystal material, and trimethylolpropane tristyol, trimethylolpropane diallyl ether, which is an ultraviolet reactive monomolecular material which can be polymerized by ultraviolet light, is used as the polar polymer material of the support medium. Isophorone diisocyanate esters were mixed at 50 wt%, 40 wt% and 10 wt%, respectively. The polar liquid crystal material to the polar polymer material were uniformly mixed in a weight ratio of 70%: 30% to form a mixture. The substrate used was an ITO substrate. The spacer was injected between a pair of substrates using a ball-shaped spacer having a diameter of 4 μm, and cured by irradiating 9.3 mW intensity ultraviolet rays for 20 minutes. The liquid crystal region was formed in a cylindrical shape having a diameter of 20 to 200 μm. The driving voltage of the thus-formed liquid crystal display device was 5V, contrast ratio 30: 1, and response time was 17.9 msec rise time and 20.5 msec fall time.
[수직 배향 확인][Vertical Orientation Check]
실시예 1에 따라 제조한 액정 표시 소자에서, 액정 분자가 기판면에 수직하게 배향한다는 것은 도 6a에서 확인할 수 있다. 한 쌍의 기판면에 서로 수직한 편광판을 배치한 상태에서, 전압을 인가하기 전(0V, 왼쪽)에는 빛이 차단되어 블랙 상태이고, 전압을 인가한 상태(5V, 오른쪽)에서는 빛이 투과하여 화이트 상태인 것을 확인할 수 있다. 이는 실시예 1에서의 액정 분자들이 기판에 수직하게 정렬해 있음을 의미하는 결과이다. In the liquid crystal display device manufactured according to Example 1, it can be seen in FIG. 6A that the liquid crystal molecules are oriented perpendicular to the substrate surface. In the state where the polarizing plates perpendicular to each other are arranged on the pair of substrate surfaces, the light is blocked before the voltage is applied (0V, left), and the light is transmitted when the voltage is applied (5V, right). You can see that it is white. This is the result that the liquid crystal molecules in Example 1 are aligned perpendicular to the substrate.
[고 대비비 및 저 구동전압의 확인][Confirmation of high contrast ratio and low driving voltage]
도 7은 실시예 1의 액정 표시 소자의 전압 대비 투과도 특성을 도시한 것으로서, 가로축은 전압, 세로축은 투과도를 나타낸다. 도 7에서 투과도를 최대 상태로 만드는데 필요한 전압의 크기가 5V 정도이며, 이는 종래의 별도의 배향막 및 30% 중량의 자외선 반응성 단분자를 사용하는 액정 표시 소자의 경우 투과도가 최대일 때의 전압이 30V 정도임을 감안할 때, 매우 낮은 것임을 알 수 있다. 또한, 이때의 대비비(C/R)는 약 30:1 이상이었다.FIG. 7 illustrates the transmittance characteristics of the liquid crystal display of Example 1 in terms of voltage, and the horizontal axis represents voltage and the vertical axis represents transmittance. In FIG. 7, the voltage required to maximize the transmittance is about 5V, which is 30V in the case of a liquid crystal display device using a conventional separate alignment layer and a 30% weight UV reactive monomolecule. Considering the degree is very low. In addition, the contrast ratio (C / R) at this time was about 30: 1 or more.
[충격안정성의 확인][Confirmation of Impact Stability]
실시예 1의 액정 표시 소자의 외부 충격에 대한 안정성을 시험하여 도 8에 도시하였다. 충격 안정성은 액정 표시 소자를 구부릴 때의 곡률 반경에 대한 대비비의 변화로 나타낼 수 있다. 도 8의 가로축은 구부릴 때의 곡률 반경을 나타내고, 세로축은 대비비를 나타낸다. 실시예 1의 액정 표시 소자는 구부리기 전 30:1의 대비비를 보였으며(도 7), 도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이 1~5cm의 곡률을 갖는 상태로 구부린 이후에도 동일하게 30:1의 대비비가 확인되었다. 따라서 기존의 액정 표시 소자에 비해 우수한 충격안정성을 갖는 플라스틱 LCD 제품으로 적용할 수 있음을 확인할 수 있다. Stability against external impact of the liquid crystal display of Example 1 was tested and shown in FIG. 8. The impact stability may be represented by a change in contrast ratio with respect to a radius of curvature when the liquid crystal display is bent. 8 represents the radius of curvature at the time of bending, and the vertical axis represents the contrast ratio. The liquid crystal display of Example 1 showed a contrast ratio of 30: 1 before bending (FIG. 7), and the same 30: 1 contrast even after bending in a state having a curvature of 1 to 5 cm as shown in FIG. 8. Rain was confirmed. Therefore, it can be confirmed that the present invention can be applied to a plastic LCD product having excellent impact stability compared to the existing liquid crystal display device.
변형예 1
실시예 1에서 극성 액정 재료 대 극성 고분자 재료의 중량비를 80:20으로 변경하여, 나머지는 실시예 1과 동일한 방법으로 액정 표시 소자를 제조하였다. 이때 구동전압은 5V, 대비비 40:1이었다. 도 6b에서 변형예 1에 따라 제조한 액정 표시 소자가 전압을 인가하기 전(0V, 왼쪽)에는 빛이 차단되어 블랙 상태이고, 전압을 인가한 상태(5V, 오른쪽)에서는 빛이 투과하여 화이트 상태인 것을 확인할 수 있다. In Example 1, the weight ratio of the polar liquid crystal material to the polar polymer material was changed to 80:20, and the rest of the liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in Example 1. At this time, the driving voltage was 5V, the contrast ratio 40: 1. In FIG. 6B, before the voltage is applied to the liquid crystal display device manufactured according to Modification Example 1 (0 V, left), light is cut off and the black state is applied. You can confirm that
변형예 2
실시예 1에서 극성 액정 재료 대 극성 고분자 재료의 중량비를 60:40으로 변경하여, 나머지는 실시예 1과 동일한 방법으로 액정 표시 소자를 제조하였다. 이때 구동전압은 6V, 대비비 25:1이었다. 도 6c에서 변형예 1에 따라 제조한 액정 표시 소자가 전압을 인가하기 전(0V, 왼쪽)에는 빛이 차단되어 블랙 상태이고, 전압을 인가한 상태(5V, 오른쪽)에서는 빛이 투과하여 화이트 상태인 것을 확인할 수 있다. In Example 1, the weight ratio of the polar liquid crystal material to the polar polymer material was changed to 60:40, and the rest of the liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in Example 1. At this time, the driving voltage was 6V, contrast ratio 25: 1. In FIG. 6C, before the voltage is applied to the liquid crystal display device manufactured according to Modification Example 1 (0 V, left), the light is cut off and the black state is applied. You can confirm that
변형예 3
실시예 1에서 극성 액정 재료 대 극성 고분자 재료의 중량비를 40:60으로 변경하여, 나머지는 실시예 1과 동일한 방법으로 액정 표시 소자를 제조하였다. 이때 구동전압은 7V, 대비비는 22:1이었다.In Example 1, the weight ratio of the polar liquid crystal material to the polar polymer material was changed to 40:60, and the rest of the liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in Example 1. In this case, the driving voltage was 7V and the contrast ratio was 22: 1.
변형예 4
실시예 1에서 기판 사이의 간격만을 3㎛로 변경하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 액정 표시 소자를 제조하였다. 이때 구동전압은 4.5V, 대비비 30:1이었다.In Example 1, only the space | interval between board | substrates was changed into 3 micrometers, and the liquid crystal display element was manufactured by the method similar to Example 1. At this time, the driving voltage was 4.5V and the contrast ratio was 30: 1.
변형예 5
실시예 1에서 조사되는 자외선의 세기만을 13.6mW로 변경하여 실시예 1과 동일한 방법으로 액정 표시 소자를 제조하였다. 이때 구동전압은 5V, 대비비 30:1이었다.The liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in Example 1, changing only the intensity of ultraviolet rays irradiated in Example 1 to 13.6 mW. At this time, the driving voltage was 5V, contrast ratio 30: 1.
변형예 6
실시예 1에서 자외선 조사시간만을 5분으로 변경하여 실시예 1과 동일한 방법으로 액정 표시 소자를 제조하였다. 이때 구동전압은 5V, 대비비 30:1이었다.In Example 1, only the ultraviolet irradiation time was changed to 5 minutes to manufacture a liquid crystal display device in the same manner as in Example 1. At this time, the driving voltage was 5V, contrast ratio 30: 1.
변형예 7Modification 7
실시예 1에서 극성 고분자 재료를 펜타에리스리올 테트라머캅토프로피오네이트, 헥산 디티올, 이소포론 디이소시아네이트 에스테르를 각각 55wt%, 20wt% 및 25wt%로 혼합하여 사용하는 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 액정 표시 소자를 제조하였다. 이때 구동전압은 4V, 대비비 30:1이었다.The same method as in Example 1 was used in Example 1 except that the polar polymer material was mixed with pentaerythriol tetramercaptopropionate, hexane dithiol, and isophorone diisocyanate ester at 55 wt%, 20 wt% and 25 wt%, respectively. A liquid crystal display device was manufactured. At this time, the driving voltage was 4V, contrast ratio 30: 1.
변형예 8
실시예 1에서 액정 분자 물질을 ZLI-4330으로 교체하는 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 액정 표시 소자를 제조하였다. 이때 구동전압은 7V, 대비비 30:1이었다.A liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the liquid crystal molecular material was replaced with ZLI-4330 in Example 1. At this time, the driving voltage was 7V, contrast ratio 30: 1.
변형예 9Modification 9
실시예 1에서, 제1 기판과 제2 기판의 합착 전에 혼합물을 주입한 후, 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 방법을 사용하여 액정 표시 소자를 제조하였다. 즉, 제1 기판 위에 혼합물을 떨어뜨린 후, 제2 기판을 합착하여 제조하는 것 외에는 실시예 1과 같은 방법으로 액정 표시 소자를 제조하였다. 이때 구동전압은 5V, 대비비 30:1이었다.In Example 1, a liquid crystal display device was manufactured by injecting a mixture before bonding the first substrate and the second substrate and then bonding the first substrate and the second substrate. That is, the liquid crystal display element was manufactured by the method similar to Example 1 except having dropped the mixture on a 1st board | substrate, and bonding and manufacturing a 2nd board | substrate. At this time, the driving voltage was 5V, contrast ratio 30: 1.
실시예 2Example 2
실시예 2에서는 스페이서를 포토리소그래피 방법으로 형성하여 액정 표시 소자를 제조하였다. 극성 액정 재료로는 머크사의 MLC-7026를 사용하고, 지지 매체의 극성 고분자 재료로는 자외선에 의해 고분자화될 수 있는 자외선 반응성 단분자 재료로서 트리메틸올프로판 트리스티올, 트리메틸올프로판 디알릴 에테르, 및 이 소포론 디이소시아네이트 에스테르를 각각 50wt%, 40wt% 및 10wt%로 혼합하여 사용하였다. 극성 액정 재료 대 극성 고분자 재료를 70%:30%의 중량비로 균일하게 혼합하여 혼합물을 형성하였다. 기판은 ITO 기판을 사용하였다. In Example 2, a spacer was formed by a photolithography method to manufacture a liquid crystal display device. Merck's MLC-7026 is used as the polar liquid crystal material, and trimethylolpropane tristyol, trimethylolpropane diallyl ether as an ultraviolet reactive monomolecular material which can be polymerized by ultraviolet light as the polar polymer material of the support medium, and This sophorone diisocyanate ester was used in a mixture of 50 wt%, 40 wt% and 10 wt%, respectively. The polar liquid crystal material to the polar polymer material were uniformly mixed in a weight ratio of 70%: 30% to form a mixture. The substrate used was an ITO substrate.
스페이서는 제1 기판 위에 감광성 물질을 이용하여 포토리소그래피 (photolithography) 방법으로 형성하였다. 스페이서는 기판 위에 100㎛ 간격을 가지는 사각 기둥 형상으로 형성되었으며, 스페이서 형성 후 제2 기판을 합착한 후 혼합물을 주입하였다. 이때 구동전압은 4V, 대비비는 50:1이었다.The spacer was formed on the first substrate by photolithography using a photosensitive material. The spacers were formed in a square pillar shape having a 100 μm interval on the substrate, and after the spacer formation, the second substrate was bonded and then the mixture was injected. In this case, the driving voltage was 4V and the contrast ratio was 50: 1.
변형예 10
실시예 2에서, 스페이서를 단면이 정사각형인 기둥 형상으로 형성하는 것 이외에는 실시예 2와 동일한 방법으로 액정 표시 소자를 제조하였다. 이때 구동전압은 4V이고, 대비비는 50:1이었다.In Example 2, a liquid crystal display device was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the spacer was formed in a columnar shape having a square cross section. In this case, the driving voltage was 4V and the contrast ratio was 50: 1.
실시예 3Example 3
실시예 3에서는 스페이서를 프린팅 방법으로 형성하여 액정 표시 소자를 제조하였다. 극성 액정 재료로는 머크사의 MLC-7026를 사용하고, 지지 매체의 극성 고분자 재료로는 자외선에 의해 고분자화될 수 있는 자외선 반응성 단분자 재료로서 트리메틸올프로판 트리스티올, 트리메틸올프로판 디알릴 에테르, 이소포론 디이소시아네이트 에스테르를 각각 50wt%, 40wt% 및 10wt%로 혼합하여 사용하였다. 극성 액정 재료 대 극성 고분자 재료를 70%:30%의 중량비로 균일하게 혼합하여 혼합물을 형성하였다. 기판은 ITO 기판을 사용하였다. In Example 3, a spacer was formed by a printing method to manufacture a liquid crystal display device. Merck's MLC-7026 is used as the polar liquid crystal material and trimethylolpropane trithiol, trimethylolpropane diallyl ether, iso-hydrogen is a UV-reactive monomolecular material that can be polymerized by ultraviolet light as the polar polymer material of the support medium. Poron diisocyanate esters were mixed at 50 wt%, 40 wt% and 10 wt%, respectively. The polar liquid crystal material to the polar polymer material were uniformly mixed in a weight ratio of 70%: 30% to form a mixture. The substrate used was an ITO substrate.
스페이서는 제1 기판 위에 자외선 반응성 단분자 물질(DIC Corporation의 UCL-018)을 프린팅하여 형성하였다. 스페이서는 기판 위에 100㎛ 간격을 가지는 원기둥형상으로 형성하였으며, 스페이서 형성 후 제2 기판을 합착한 후 혼합물을 주입하였다. 이때 구동전압은 4.5V이었으며 대비비는 25:1이었다.The spacer was formed by printing an ultraviolet reactive monomolecular material (UCL-018 from DIC Corporation) on the first substrate. The spacers were formed in a cylindrical shape having a 100 μm interval on the substrate, and after the formation of the spacers, the second substrate was bonded and then the mixture was injected. The driving voltage was 4.5V and the contrast ratio was 25: 1.
표 1은 각각의 실시예 및 변형예에서 제조한 액정 표시 소자의 대비비 및 구동전압을 표시한 것이다. 모든 실시예에서, 20:1 이상의 대비비 및 6V 이하의 저 구동전압 특성을 확인할 수 있다.Table 1 shows the contrast ratios and driving voltages of the liquid crystal display devices manufactured in the respective examples and modifications. In all embodiments, a contrast ratio of 20: 1 or more and low driving voltage of 6V or less can be confirmed.
도 9는 본 발명의 실시예에서 극성 액정 재료와 극성 고분자 재료의 함량에 따라 변하는 전압 대비 투과도의 그래프이다. 도 9에서 사각형의 곡선은 변형예 1(80:20), 원형의 곡선은 실시예 1(70:30), 삼각형의 그래프는 변형예 2(60:40), 역삼각형의 그래프는 변형예 3(40:60)에 관한 것으로서, 가로축은 전압을 나타내고 세로축은 투과도를 나타낸다. 도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이, 극성 액정 재료와 극성 고분자 재료의 상대적 함량에 따라 전압 대비 투과도의 변화를 급격하게 또는 완만하게 증가하도록 조절할 수 있다. 투과도의 변화가 급격하거나 완만하더라도 도 6a 내지 도 6c에서 확인할 수 있는 바와 같이, 액정 분자의 수직 배향에는 변화가 없다. 극성 고분자 재료의 함량을 증가시키면 도 9의 변형예 1처럼 투과도의 증가 곡선이 가파르게 되는데 이러한 특성은 패시브 매트릭스 (Passive Matrix)로 구동 시 크로스토크 (Cross Talk) 문제를 해결할 수 있기 때문에 전자 가격 표시기(electronic shelf label), 디지털 신호계(digital signage) 등에 적용할 수 있다. 반대로 극성 고분자 재료의 함량을 감소시키면 도 9의 변형예 2처럼 투과도 곡선이 완만하게 되는데 이러한 특성은 액티브 매트릭스 (Active Matrix)로 구동하는 박막 트랜지스터 (Thin Film Transistor, TFT) LCD 구동 시에 필요한 특성을 만족시키게 되어 현재 보편적으로 상용화되어 있는 TFT LCD 제품군에 적용할 수 있으며, 향후 대규모 시장을 형성할 것으로 예측되는 플렉서블 TFT LCD 제품에 적합한 기술이 될 수 있다.FIG. 9 is a graph of transmittance versus voltage which varies according to the content of the polar liquid crystal material and the polar polymer material in the embodiment of the present invention. In Fig. 9, the curve of a square is a modified example 1 (80:20), the circular curve is a first example (70:30), the triangle is a modified example 2 (60:40), and the inverted triangle is a modified example 3 (40:60), the horizontal axis represents voltage and the vertical axis represents transmittance. As can be seen in Figure 9, it can be adjusted so as to increase or decrease the change in the transmittance against voltage rapidly depending on the relative content of the polar liquid crystal material and the polar polymer material. Even if the change in the transmittance is abrupt or moderate, as can be seen in FIGS. 6A to 6C, there is no change in the vertical alignment of the liquid crystal molecules. Increasing the content of the polar polymer material leads to a steep increase in the transmittance curve, as in Modification Example 1 of FIG. 9, which can solve the problem of cross talk when driven by a passive matrix. It can be applied to electronic shelf labels, digital signage, and the like. On the contrary, when the content of the polar polymer material is reduced, the transmittance curve becomes gentle as in Modification Example 2 of FIG. 9. This characteristic shows the characteristics required when driving a thin film transistor (TFT) LCD driven by an active matrix. It can be applied to the TFT LCD product family that is currently commercially available, and it can be a suitable technology for the flexible TFT LCD product which is expected to form a large market in the future.
이상에서 본원 발명의 기술적 특징을 특정한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위 내에서도 여러 가지 변형 및 수정을 가할 수 있음은 명백하다. Although the technical features of the present invention have been described above with reference to specific embodiments, those skilled in the art to which the present invention pertains may make various changes and modifications within the scope of the technical idea according to the present invention. It is obvious.
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 소자를 기판과 평행한 축에서 본 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to the present invention viewed from an axis parallel to the substrate.
도 2a 내지 도 2c는 액정 영역의 단면을 예시하는 단면도이다.2A to 2C are cross-sectional views illustrating the cross section of the liquid crystal region.
도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 동작을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the operation of the liquid crystal display device according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 소자를 예시하는 도면이다.4 is a diagram illustrating a liquid crystal display device according to the present invention.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 액정 표시 소자를 제조하는 방법을 예시하는 도면이다.5A to 5D are views illustrating a method of manufacturing the liquid crystal display device of the present invention.
도 6a 내지 6c은 각각 실시예 1, 변형예 1, 변형예 2의 액정 표시 소자에서 전압을 인가하지 않은 상태와 전압을 인가한 상태를 촬영한 사진이다.6A to 6C are photographs photographing a state in which a voltage is not applied and a state in which a voltage is applied in the liquid crystal display of Example 1,
도 7은 실시예 1의 액정 표시 소자의 전압에 대한 투과도를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the transmittance with respect to the voltage of the liquid crystal display of Example 1. FIG.
도 8은 실시예 1의 액정 표시 소자의 충격 안정성에 관한 그래프이다.8 is a graph of impact stability of the liquid crystal display of Example 1. FIG.
도 9는 실시예 1, 변형예 1, 변형예 2 및 변형예 3의 액정 표시 소자의 전압에 따른 투과도를 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing the transmittance according to the voltage of the liquid crystal display device of Example 1, Modification Example 1, Modification Example 2 and Modification Example 3. FIG.
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JPH09258181A (en) * | 1996-03-21 | 1997-10-03 | Sharp Corp | Active matrix type liquid crystal display device and its production |
JP2005316243A (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Fuji Xerox Co Ltd | Polymer/cholesteric liquid crystal dispersed body, method for manufacturing the same and liquid crystal display element using the same |
KR20060020537A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-06 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | LCD and its manufacturing method |
KR20060093696A (en) * | 2004-10-26 | 2006-08-25 | 하경수 | Polarizing Optics and Manufacturing Method Thereof |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09258181A (en) * | 1996-03-21 | 1997-10-03 | Sharp Corp | Active matrix type liquid crystal display device and its production |
JP2005316243A (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Fuji Xerox Co Ltd | Polymer/cholesteric liquid crystal dispersed body, method for manufacturing the same and liquid crystal display element using the same |
KR20060020537A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-06 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | LCD and its manufacturing method |
KR20060093696A (en) * | 2004-10-26 | 2006-08-25 | 하경수 | Polarizing Optics and Manufacturing Method Thereof |
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