KR101374006B1 - 액정 패널의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

신뢰성의 저하를 초래하지 않고, 단시간에 액정 패널의 배향 처리를 행할 수 있는 액정 패널의 제조 방법을 제공하는 것으로, 2매의 광투과성 기판(유리 기판)(3a, 3b)의 사이에 자외선 반응 재료를 함유한 액정(3c)를 봉입한 액정 패널(3)에 대해서, 전압을 인가하면서 광조사부(1)로부터 광을 조사한다. 광조사부(1)의 광원(1)으로서는, 액정의 흡수단 파장인 320㎚ 이하의 광과, 파장이 320㎚ 이상인 광을 포함하고, 파장이 320㎚ 이상인 광의 조사량이, 파장이 320㎚ 이하인 광의 조사량보다 큰 것이 사용되고, 파장이 320㎚ 이하인 광은, 모든 자외선 반응 재료가 중합 반응을 일으키는 조사량을 넘지만, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하가 일어나지 않는 조사량이 되도록 선정된다. 광원(1a)으로서, 예를 들면, 형광체 램프, 옥소 엑시머 램프, 크세논을 봉입한 옥소 엑시머 램프를 사용할 수 있다.

Description

액정 패널의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL PANEL}

본 발명은, MVA(Multi-domain Vertical Alignment) 방식의 액정 패널의 제조 방법에 관한 것이며, 특히, 2매의 유리 기판의 사이에, 전압 인가에 의해 배향하는 배향성을 가지는 액정과 자외선에 반응하여 중합을 일으키는 광반응성 물질을 혼합한 재료를 봉입해 두고, 이 액정 패널에 자외선을 조사해 자외선 반응 재료를 중합시킴으로써 배향막을 유리판 상에 형성하는 액정 패널의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 패널은, 2매의 광투과성 기판(유리 기판)의 사이에 액정을 봉입한 구조이며, 한쪽의 유리판 상에 다수의 액티브 소자(TFT)와 액정 구동용 전극을 형성하고, 그 위에 배향막을 형성하고 있다. 다른쪽의 유리 기판에는, 컬러 필터, 배향막, 그리고 투명 전극(ITO)을 형성하고 있다. 그리고 양 유리 기판의 배향막간에 액정을 봉입하고, 시일제로 주위를 시일링하고 있다.

이러한 구조의 액정 패널에 있어서, 배향막은, 전극간에 전압을 인가하여 액정을 배향시키는 액정 배향을 제어하기 위한 것이다.

종래, 배향막의 제어는 러빙에 의해 행해져 왔지만, 근래, 새로운 배향 제어 기술이 시도되고 있다.

그것은, TFT 소자가 설치된 제1 유리 기판과 당해 제1 유리 기판에 상대되는 제2 유리 기판의 사이에, 전압 인가에 의해 배향하는 배향성을 가지는 액정과, 자외선에 반응하여 중합을 일으키는 광반응성 물질(자외선 반응 재료)을 혼합한 재료를 봉입해 두고, 이 액정 패널에 전압을 인가하면서 자외선을 조사하여 자외선 반응 재료를 중합시키고, 유리 기판에 접하는 액정(즉 표층의 대략 1분자층)의 방향을 고정함으로써, 액정에 프리틸트 앵글(pretilt angle)을 부여한다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

이 방법에 의하면, 종래 프리틸트 앵글을 부여하기 위해서 필요했던 경사면을 가진 돌기물이 불필요해지므로, 액정 패널의 제조 공정을 간략화할 수 있다. 따라서, 액정 패널의 제조 코스트나 제조 시간을 삭감할 수 있음과 더불어, 돌기물에 의한 그림자가 없어지므로 개구율을 개선할 수 있는 이점이 있다.

이 새로운 배향 제어를 행하는 액정 패널의 제조 기술에 있어서, 액정과 자외선 반응 재료를 혼합한 재료(이하 자외선 반응 재료를 포함하는 액정이라고 하는 경우도 있다)에 대해서 자외선을 조사하는 처리 방법에 관해서, 몇 개인가 제안이 이루어져 있다.

(1)특허 문헌 2에 기재된 「액정 표시 소자 장치 및 그 제조 방법」에 있어서는, 제1 조건의 자외선 조사와, 중합 속도가 제1 조건의 자외선 조사보다 큰 제2 조건의 자외선 조사를, 이 순서로 조합하여 행하는 액정 표시 장치의 제조 방법(특허 문헌 2의 단락 0012의 기재 등 참조)이 제안되어 있다.

구체적으로는, 방사 조도와 적산 강도가, 제2 조건의 쪽이 제1 조건보다 큰 조건으로 자외선 조사를 행한다. 이와 같이 하면, 제1 조건의 자외선 조사에서는, 비교적 완만한 중합때문에, 배향 이상의 발생을 억제할 수 있고, 그 후는 중합 속도를 올려도 문제없고, 배향 이상이 없는, 혹은 억제된 액정층을 얻을 수 있다. 또, 제2 조건의 자외선 조사에서는 310㎚ 부근의 저파장 성분의 비율을 많게 하는 것이 바람직하다고 쓰여져 있다(특허 문헌 2의 단락 0037의 기재 등 참조).

(2)특허 문헌 3에 기재된 「액정 표시 소자 장치 및 그 제조 방법」에 있어서는, 「액정을 열화시키지 않기 위해서는, 필터를 이용해 310㎚ 미만의 단파장 영역을 커트한 자외선을 조사하는 쪽이 좋은 것을 알았다.」, 「단, 파장 310㎚에서의 강도를 완전히 제로로 해버리면 원하는 액정 배향이 얻기 어려워진다. 그 때문에, 파장 310㎚에서의 강도가 0.02∼0.05㎽/㎠ 정도는 포함된 광원을 이용하는 쪽이 바람직하다.」(특허 문헌 3의 단락 0019의 기재 등 참조)라고 하는 지견이 나타나 있다.

(3)특허 문헌 4에 기재된 「액정 표시 소자 장치 및 그 제조 방법」에 있어서는, 짧은 파장의 자외선의 쪽이, 단시간에 액정의 수직 배향성을 얻는데에 있어서는 유리하지만, 액정 분자 등의 변질을 촉진하기 쉽고, 긴 파장의 자외선의 쪽은, 이 반대로, 액정 분자 등의 변질을 촉진하기 어렵지만, 액정의 수직 배향성을 얻는데 장시간을 필요로 하게 된다(특허 문헌 4의 단락 0031의 기재 등 참조)고 하여, 300㎚∼350㎚의 파장 성분(짧은 파장의 자외선)의 적산 강도의 범위와, 350㎚∼400㎚의 파장 성분(긴 파장의 자외선)의 적산 강도의 범위가 제안되어 있다.

[선행 기술 문헌]

[특허 문헌]

(특허문헌 1) 일본국 특허공개 2003-177408호 공보

(특허문헌 2) 일본국 특허공개 2005-181582호 공보

(특허문헌 3) 일본국 특허공개 2005-338613호 공보

(특허문헌 4) 일본국 특허공개 2006-58755호 공보

상술한 바와 같이, 액정과 자외선 반응 재료를 혼합한 재료에 대해서 자외선을 조사하는 처리 방법에 관해서 몇 개의 제안이 이루어져 있지만, 우리가, 여러 가지의 실험을 행하고 검토한 결과, 다음과 같은 지견도 얻었다.

즉, 상기와 같이 새로운 배향 제어를 사용하는 액정 패널에 있어서는, 액정에 자외선에 반응하여 중합을 일으키는 자외선 반응 재료가 혼합되고, 자외선 조사에 의해 이 자외선 반응 재료가 중합된다. 그러나, 액정 안에 미중합의 자외선 반응 재료가 남아 있으면, 액정 패널에 화면의 소부나 VHR(voltage holding ratio)의 저하, 콘트라스트의 저하 등이 생기고 신뢰성이 저하한다. 이하, 이것을 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하라고 부른다. 그 때문에, 액정에 혼합한 자외선 반응 재료는, 남김없이 중합시켜 버리지 않으면 안된다.

자외선 반응 재료의 중합을 촉진하기 위해서는, 자외선 반응 재료가 반응하는 파장의 광을 보다 많이 조사하면 된다. 일반적으로 자외선으로 중합하는 반응 재료는, 파장이 360㎚ 이하인 영역에 있어서 높은 반응 감도를 가진다. 그 한편, 특허 문헌 2, 3에 기재되어 있는 바와 같이, 짧은 파장의 자외선, 특히 파장이 310㎚ 이하인 광을 강하게 쏘이면 액정이 데미지를 입고 변질 열화한다고도 한다.

그런데, 이 액정의 데미지, 변질, 열화가 구체적으로 어떠한 것을 말하는지, 또 그것이 조사되는 파장과 어떠한 관련성이 있는지는 알고 있지 않으며, 자외선 반응 재료를 남김없이 중합시키기 위해서 필요한 광의 파장의 범위나, 짧은 파장의 광이 액정에 부여하는 구체적인 영향에 대해서도 충분히 해명되어 있지 않았다.

즉, 현재로서는, 액정에 자외선 반응 재료를 혼합하고 이것에 대해서 자외선을 조사하고 배향 제어를 행하는 MVA 방식의 액정 패널의 제조 방법에 있어서, 어떠한 파장 범위의 광을, 어떠한 비율로 조사하면, 액정 패널의 신뢰성을 저하시키지 않고 단시간에 배향 처리가 가능한지에 대해서는 분명하게 되어 있지 않았다.

본 발명은, 상기 자외선 반응 재료를 남김없이 중합시키기 위해서 필요한 광의 파장의 범위나, 짧은 파장의 광이 액정에 부여하는 구체적인 영향에 대한 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 액정에 자외선 반응 재료를 혼합하고 이것에 대해서 자외선을 조사하고 배향 제어를 행하는 MVA 방식의 액정 패널의 제조 방법에 있어서, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하나 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하를 초래하지 않고, 단시간에 액정 패널의 배향 처리를 행할 수 있는 액정 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.

발명자들은, 예의 검토의 결과, 다음의 것을 발견했다.

우선, 현재 일반적으로 사용되고 있는 VA(Vertical Alignment)용의 부의 유전율 이방성을 가지는 액정(멜크사제)에 대해서, 광의 파장에 대한 투과율을 측정했다. 도 1에 그 결과인, 파장에 대한 액정의 투과율의 그래프를 나타낸다. 이 도면에 있어서, 횡축은 파장(㎚), 종축은 투과율(%)이다.

이 도면에 나타내는 바와 같이, 액정은 파장이 330㎚ 이상인 영역에서는 투과율은 100%이며 투명하지만, 파장이 320㎚ 이하인 광은 흡수되는 것을 알 수 있었다. 흡수된 광은 액정 분자를 분해한다.

즉, 액정이 광을 흡수하는 파장 이하의 파장(320㎚보다 단파장)의 광을 조사하면 액정은 분해하고, 이로 인해, 액정 패널의 신뢰성의 저하가 일어난다. 이하, 이것을 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하라고 한다.

또, 여기에서는, 상기 광을 흡수하는 파장 중, 가장 장파장인 파장(광의 파장을 짧게 했을 때에 광의 흡수가 시작되는 파장)을 흡수단 파장이라고 하고, 도 1에 나타낸 액정은 흡수단 파장이 320㎚이다.

이상과 같이, VA용의 액정인 부의 유전율 이방성을 가지는 액정은, 그 흡수단 파장이 320㎚이며, 320㎚에서 투과율이 저하해 가는 것이다.

즉, 액정 패널의, 화면의 소부 VHR의 저하, 콘트라스트의 저하와 같은 신뢰성의 저하는, 상기한 흡수단 파장 이하의 광을 조사함으로써 발생하는 액정의 분해에 기인하는 것과, 상기한 자외선 반응 재료의 잔존에 기인하는 것으로 생각된다.

다음에, MVA 방식의 액정 패널의 제조에 있어서, 현재, 일반적으로 사용되고 있는 액정에 포함시키는 자외선 반응 재료에 대해서, 광의 파장에 대한 흡광도를 측정했다. 광이 흡수되는, 즉 흡광도가 큰 파장의 영역에서 자외선 반응 재료는 중합 반응을 일으킨다. 도 2는 그 결과인, 파장에 대한 자외선 반응 재료의 흡광도를 나타낸다.

이 도면에 있어서, 횡축은 파장(㎚), 종축은 자외선 반응 재료의 흡광도(임의 단위)이다. 또한, 측정에는 액정과 자외선 반응 재료를 혼합한 재료를 이용하고, 자외선 반응 재료의 농도를, 1% 이하의 예를 들면, 0.1w%(W%란 중량퍼센트를 가리킨다)로 한 경우와, 0.01w%로 한 경우의 2종류에 대해서 측정했다. 재료의 두께는 15㎛ 이하이다.

이 도면에 나타내는 바와 같이, 자외선 반응 재료는, 농도가 높은(예를 들면 0.1w%) 상태에 있어서는, 파장이 370㎚ 이하인 영역에 있어서 광을 흡수한다. 즉, 자외선 반응 재료의 흡수단 파장은 370㎚이며, 파장이 370㎚ 이하인 광을 조사하면 중합 반응을 일으킨다.

그러나, 중합 반응이 진행되고 반응 재료의 양이 적어지면, 파장이 330㎚ 이상인 광에서는 중합 반응이 진행되지 않게 되는 것을 알았다. 이것은, 반응 재료의 농도가 낮아지면(중합 반응이 90% 진행되고, 반응 재료의 농도가 0.01w%가 된다), 외관상, 장파장의 광은 거의 흡수되지 않게 되기 때문이라고 생각된다.

이상과 같이, 파장이 370㎚ 이하인 광으로 중합 반응을 일으키는 자외선 반응 재료여도, 파장이 330㎚ 이하인 광을 조사하지 않으면, 나머지 10%의(농도 0.01w%의) 반응 재료를 중합시키지 못하는 것을 알 수 있었다.

즉, 자외선 반응 재료를 남김없이 중합시키기 위해서는, 상기 액정의 흡수단 파장(파장 320㎚) 이하의 광도 조사할 필요가 있다.

또한, 파장 370㎚보다 장파장으로 중합 반응을 일으키는 자외선 반응 재료의 사용도 생각할 수 있지만, 파장 370㎚보다 장파장으로 중합 반응이 생기는 자외선 반응 재료를 사용하면, 자연광에서도 중합 반응을 해 버릴 우려가 있고, 취급이 어려워지는 등의 이유로부터, MVA 방식의 액정 패널의 제조에 있어서 액정에 포함시키는 자외선 반응 재료로서는, 도 2에 나타낸 바와 같이 파장이 370㎚ 이하인 광으로 중합 반응을 일으키는 자외선 반응 재료가 사용되고 있다.

상술한 「액정에 조사하는 광의 파장을 그 흡수단 파장(320㎚) 이하로 하면 액정은 분해된다」는 것과, 「파장이 320㎚ 이하인 광을 조사하지 않으면 나머지 10%의 반응 재료를 중합시킬 수 없다」는 것은, 상반되는 것이다.

즉, 상기 실험에 의해, 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하를 막기 위해, 액정에 포함시키는 자외선 반응 재료의 모든 것을 중합 반응시키기 위해서는, 흡수단 파장(320㎚) 이하의 광을 조사하는 것이 필요하다. 그러나, 흡수단 파장(320㎚) 이하의 광을 조사하면, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하가 생기고, 이 상반되는 요구를 만족하도록 광을 조사할 필요가 있는 것을 알 수 있었다.

그 때문에, 그 양쪽 모두가 성립되도록, 즉, 상기 액정의 흡수단 파장(파장 320㎚)보다 단파장인 광을, 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하가 생기지 않도록, 모든 자외선 반응 재료가 중합 반응을 일으키는 조사량을 넘지만, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하가 생기는 조사량의 역치를 넘지않는 범위가 되도록 제어하여 조사할 필요가 있게 된다. 그렇다고는 해도, 액정의 흡수단 파장(파장 320㎚) 이하인 광만으로는, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하가 생기는 조사량의 역치를 넘어서는 안 되기 때문에, 모든 자외선 반응 재료를 남김없이 중합시키기 위한 조사량으로서 부족하고, 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하가 생긴다.

그래서, 자외선 반응 재료의 대부분은, 액정에 흡수되지 않는(즉 액정을 분해하지 않는) 액정의 흡수단 파장(파장 320㎚) 이상인 광을 사용하여 중합 반응을 일으키고, 약간 남는 흡수단 파장 이상의 광으로는 실질적으로 반응하지 않는 반응 재료를, 액정의 흡수단 파장(파장 320㎚) 이하인 광으로 중합 반응시킨다.

그 때문에, 액정 패널에 광을 조사할 때, 액정의 흡수단 파장보다 단파장인 광(예를 들면 파장 범위가 300㎚∼320㎚인 광)의 조사량보다, 액정의 흡수단 파장보다 장파장인 광(예를 들면 파장 범위가 320㎚∼360㎚인 광)의 조사량의 쪽을 크게 한다.

이로 인해, 자외선 반응 재료의 대부분을 고속으로 중합 반응시킬 수 있고, 또한, 흡수단 파장 이상인 광에서는 실질적으로 반응하지 않는 반응 재료를, 비교적 짧은 처리 시간으로 남김없이 중합 반응시킬 수 있다.

또한, 액정의 흡수단 파장보다 단파장인 광의 조사량은, 상기한 바와 같이, 모든 자외선 반응 재료가 중합 반응을 일으키는 조사량을 넘지만, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하가 생기는 조사량의 역치를 넘지 않는 범위가 되도록 제어하여 조사하는 것이 바람직하다.

상기 액정의 흡수단 파장보다 단파장인 파장 범위가 300㎚∼320㎚인 조사량보다, 상기 흡수단 파장보다 장파장인 파장 범위가 320㎚∼360㎚인 조사량의 쪽을 많게 하기 위해서는, 그러한 비율로 광을 조사할 수 있는 광원이 요구된다.

그러한 광원으로서, 형광체 램프, 옥소 엑시머 램프를 들 수 있다. 또한, 옥소 엑시머 램프에 크세논을 봉입하면, 크세논의 봉입량에 따라 파장 범위가 300㎚∼320㎚인 방사 조도를 변화시킬 수 있고, 조사량을 최적으로 제어할 수 있다.

이상에 기초하여, 본 발명에 있어서는, 다음과 같이 하여 상기 과제를 해결한다.

(1)광반응성 물질을 함유하는 액정을 내부에 봉입한 MVA 방식의 액정 패널에 대해서, 광을 조사하고, 상기 광반응성 물질을 반응시켜, 상기 액정 패널의 내부에 배향부를 형성하는 액정 패널의 제조 방법에 있어서, 상기 조사하는 광에, 액정의 흡수단 파장보다 장파장인 광과, 액정의 흡수단 파장보다 단파장인 광을 포함시키고, 상기 장파장인 광의 조사량을, 상기 단파장인 광의 조사량보다 크게 한다.

(2)상기 (1)에 있어서, 상기 단파장인 광의 파장 범위를 300㎚∼320㎚, 상기 장파장인 광의 파장 범위를 320㎚∼360㎚로 한다.

여기서, 상기 액정은, 흡수단 파장이 320㎚(파장이 320㎚ 이하인 파장으로 광을 흡수한다)인 부의 유전율 이방성을 가지는 것이며, 상기 광반응성 물질로서 광반응성 물질의 농도가 1w% 미만, 두께가 15㎛ 이하인 상태로, 흡수단 파장이 370㎚(파장이 370㎚ 이하인 파장으로 반응을 일으킨다)의 것을 이용한다.

(3)상기 (2)에 있어서, 상기 광을 조사하는 광원으로서, 파장 범위가 300㎚∼320㎚인 방사 조도보다 파장 범위가 320㎚∼360㎚인 방사 조도의 쪽이 큰 형광체 램프, 옥소 엑시머 램프, 혹은, 크세논을 봉입한 옥소 엑시머 램프를 이용한다. 이들 램프는 적외광 등의 불필요한 광을 방사하지 않고, 기판의 온도 상승을 막을 수 있다.

본 발명에 있어서는, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1)조사하는 광에, 액정의 흡수단 파장(예를 들면 파장 320㎚)보다 장파장인 광과, 액정의 흡수단 파장보다 단파장인 광을 포함시키고, 상기 장파장의 광의 조사량을, 상기 단파장의 광의 조사량보다 크게 하고, 액정의 흡수단 파장(예를 들면 파장 320㎚) 이하인 광을, 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하가 생기지 않도록, 모든 자외선 반응 재료가 중합 반응을 일으키는 조사량을 넘지만, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하가 생기는 조사량의 역치를 초과하지 않는 범위에서 조사함으로써, 단시간에 자외선 반응 재료를 남김없이 중합시킬 수 있고, 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하도, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하도 생기는 일이 없다.

(2)액정 패널에 광을 조사하는 광원으로서, 파장 범위가 300㎚∼320㎚인 방사 조도보다 파장 범위가 320㎚∼360㎚인 방사 조도를 구비한, 형광체 램프, 옥소 엑시머 램프, 크세논을 봉입한 옥소 엑시머 램프를 사용함으로써, 단시간에 확실히, 이 프로세스를 실시할 수 있다.

도 1은 광의 파장에 대한 액정의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 2는 광의 파장에 대한 자외선 반응 재료의 흡광도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 액정 패널의 제조 방법으로 이용하는 액정 패널의 제조 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는 형광체 램프의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는 형광체 램프의 그 외의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 6은 형광체 램프의 분광 방사 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 7은 옥소 엑시머 램프의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8은 옥소 엑시머 램프의 분광 방사 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 9는 크세논 함유 옥소 엑시머 램프의 분광 방사 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 10은 XeCl 엑시머 램프의 분광 방사 스펙트럼을 나타내는 도면이다.

도 3에 본 발명의 액정 패널의 제조 방법에 이용하는 액정 패널의 제조 장치(자외선 조사 장치)의 구성예를 나타낸다.

액정 패널의 제조 장치(자외선 조사 장치)는, 광조사부(1)와 액정 패널(3)을 얹어놓는 워크 스테이지(2)를 구비한다. 워크스테이지(2)에는, 얹어놓은 액정 패널(3)에 전압을 인가하는 기구(2a)가 설치되어 있다. 워크 스테이지(2)에 얹어놓은 액정 패널(3)에 대해서, 상기 특허 문헌 1에 기재되는 바와 같이 전압을 인가하면서 광조사부(1)로부터의 광을 조사한다.

액정 패널(3)은, 상술한 바와 같이 2매의 광투과성 기판(유리 기판)(3a, 3b)의 사이에 자외선 반응 재료를 포함한 액정(3c)을 봉입한 구조이며, 이 도면은 개념도를 나타낸 것이지만, 상술한 바와 같이 유리판 상에, 다수의 액티브 소자(TFT)와 액정 구동용 전극, 컬러 필터, 투명 전극(ITO)이 형성되어 있고, 시일제(3d)에 의해 주위가 시일링되어 있다.

광조사부(1)는, 광원(램프)(1a)과 미러(1b)를 구비하고, 광원(램프)(1)으로서는, 액정의 흡수단 파장인 320㎚ 이하의 광(파장 320㎚보다 단파장인 광)과, 흡수단 파장인 파장이 320㎚ 이상인 광(파장이 320㎚보다 장파장인 광)을 포함하고, 파장이 320㎚ 이상인 광의 조사량이, 파장이 320㎚ 이하인 광의 조사량보다 큰 것이 사용된다. 또한, 파장이 320㎚ 이하인 광의 성분은, 상기한 바와 같이 모든 자외선 반응 재료가 중합 반응을 일으키는 조사량을 넘지만, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하가 생기는 조사량의 역치를 넘지 않는 범위에서 조사된다.

상기 광원(1a)으로서 예를 들면, 형광체 램프, 옥소 엑시머 램프, 크세논을 봉입한 옥소 엑시머 램프를 사용할 수 있다.

이들 램프는, 적외광 등의 배향 처리에 불필요한 광을 방사하지 않고, 기판의 온도 상승 등을 막을 수 있다.

도 4는 상기 형광체 램프의 구성예를 나타내는 도면이며, 이 도면은 관축을 포함하는 평면으로 자른 단면도를 나타낸다.

형광체 램프(10)는, 내측관(111)과 외측관(112)이 거의 같은 축에 배치된 대략 이중관 구조의 용기(발광관)(11)를 가지며, 이 용기(11)의 양단부(11A, 11B)가 봉착됨으로써, 내부에 원통형의 방전 공간(S)이 형성된다. 방전 공간(S)에는 크세논, 아르곤, 크립톤 등의 희가스가 봉입된다.

용기(11)는 석영 유리로 이루어지고, 내주면에는 저연화점 유리층(14)이 설치되고, 이 저연화점 유리층(14)의 내주면에, 형광체층(15)이 더 설치된다.

이 저연화 유리층(14)은, 예를 들면, 붕규산 유리나 알루미노규산 유리 등의 연질 유리가 이용된다. 또, 형광체층(15)은, 예를 들면, 세륨 부활 알루민산 마그네슘란탄(La-Mg-Al-O:Ce) 형광체가 이용된다.

내측관(111)의 내주면에는 전극(12)이 설치되고, 외측관(112)의 외주면에는 망형상의 전극(13)이 설치된다. 이들 전극(12, 13)은 용기(11)와 방전 공간(S)이 개재되어 배치되어 있는 것이 된다.

전극(12, 13)은, 리드선(W11, W12)을 통해 전원 장치(16)가 접속된다. 전원 장치(16)로부터 고주파 전압이 인가되면, 전극(12, 13) 간에 유전체(111, 112)를 개재시킨 방전(이른바 유전체 배리어 방전)이 형성되고, 크세논 가스의 경우는 파장이 172㎚인 자외광이 발생한다. 여기서 얻어지는 자외광은, 형광체의 여기용의 광이며, 형광체층를 조사함으로써, 중심 파장이 340㎚ 부근인 자외광이 방사된다.

도 5에 형광체 램프의 그 외의 구성예를 나타낸다. 이 도면 (a)는 관축을 포함하는 평면으로 자른 단면도를 나타내고, (b)는 (a)의 A-A선 단면도를 나타낸다.

도 5에 있어서, 램프(20)는 한 쌍의 전극(22, 23)을 가지며, 전극(22, 23)은 용기(발광관)(21)의 외주면에 설치되고, 전극(22, 23)의 외측에는 보호막(24)이 설치된다.

용기(21)의 내주면의 광출사 방향측에 대해 반대측의 내면에 자외선 반사막(25)이 설되고(도 5(b) 참조), 그 내주에 저연화점 유리층(26)이 설치되고, 이 저연화점 유리층(26)의 내주면에, 형광체층(27)이 설치된다.

그 외의 구성은 도 4에 나타낸 것과 같고, 용기(21) 내의 방전 공간(S)에 봉입되는 가스, 형광체층(25)에 이용되는 형광체도 마찬가지이다.

전극(22, 23)에 고주파 전압이 인가되면, 전극(22, 23)간에 유전체 배리어 방전이 형성되고, 상기한 바와 같이 자외광이 발생한다. 이로 인해 형광체가 여기되고, 형광체층으로부터 중심 파장이 340㎚ 부근인 자외광이 발생하고, 이 광은 자외선 반사막(25)에서 반사되고, 자외선 반사막(25)이 설치되어 있지 않은 개구 부분으부터 외부로 방사된다.

도 6에 형광체 램프의 분광 방사 스펙트럼을 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 형광체 램프는 파장이 300㎚∼360㎚ 이상인 광을 방사한다.

도 7은 옥소 엑시머 램프의 구성예를 나타내는 도면이다. 이 도면 (a)는 전체의 외관도를 나타내고, (b)는 (a)의 A-A선 단면도를 나타낸다.

램프(30)는, 예를 들면 석영 유리 등의 유전체 재료에 의해, 단면이 대략 사각형형상인 방전 용기(31)를 구비한다. 용기(31)에는 길이 방향의 양단 근방에 시일링 부재(34)가 배치된다. 또, 용기(31)의 상하의 벽면(35, 36)의 각각의 외표면에는, 메쉬형상의 전극(32, 33)이, 용기(31)의 내부에 형성된 방전 공간(S) 및 용기(31)를 구성하는 유전체 재료를 사이에 두고 대향하도록 설치되어 있다.

또한, 용기(31)의 내부에는, 예를 들면 SiO₂를 주성분으로서 포함하는 자외선 반사막(37)이 광출사 방향측의 벽면(35)에 대해서 반대측의 벽면(36)에 형성되어 있고, 방전 공간(S)내에서 발생한 자외선이 자외선 반사막(37)에 의해 광출사 방향으로 반사되어 광출사 방향측에 위치하는 벽면(35)로부터 출사하도록 되어 있다.

용기(31)의 내부에는 옥소 가스 외, 버퍼 가스로서 아르곤 가스, 크립톤 가스가 봉입된다. 전압으로 40∼130㎪이다. 이 중, 옥소 가스의 농도는 0.05∼1.0%이다. 방사 파장은 342㎚이다.

또한, 도 4, 도 5에 나타낸 램프는 용기의 내면에 형광체를 가지고 있는데에 반해, 도 7에 나타낸 램프는 형광체를 가지고 있지 않은 점에서 다르지만, 유전체를 개재시킨 방전(유전체 배리어 방전)을 이용하고 있는 점에서는 공통된다.

도 8에 옥소 엑시머 램프의 분광 방사 스펙트럼을 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 옥소 엑시머 램프는 파장이 310㎚∼350㎚인 광을 방사한다.

크세논 함유 옥소 엑시머 램프는, 도 7에 나타낸 옥소 램프에, 크세논 가스를 소정량 더 봉입함으로써, 상기와는 다른 파장의 광을 방사시키도록 한 것이다.

봉입 가스는, 옥소 가스, 크세논 가스 외, 버퍼 가스로서 크립톤 가스가 봉입된다. 전압으로 40∼130㎪이다. 이 중, 옥소 가스의 농도는 0.05∼1.0%, 크세논 가스의 농도는 0.05∼2% 정도 봉입된다.

방사 파장은 342㎚와 320㎚에 피크를 가지지만, 옥소 가스와 크세논 가스의 봉입량의 상대적인 밸런스에 의해 양자의 방사량이 변화한다.

도 9에 크세논 함유 옥소 엑시머 램프의 분광 방사 스펙트럼을 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 크세논 함유 옥소 엑시머 램프는 파장이 310㎚∼350㎚인 광을 방사한다. 또한, 크세논 함유 옥소 엑시머 램프는, 봉입하는 크세논의 양을 변화시킴으로써, 파장이 320㎚ 부근인 광량(피크의 크기)을 자유롭게 변화시킬 수 있다.

따라서, 파장이 320㎚ 이하인 광의 성분을 늘림으로써 잔존하는 자외선 반응 재료를 보다 빠르게 중합시킬 수 있고, 처리 시간을 짧게 할 수 있다.

또, 이 램프를 이용하면, 크세논의 봉입량을 변화시킴으로써, 파장이 320㎚ 부근인 광량(피크의 크기)을 자유롭게 변화시킬 수 있다.

이 때문에, 파장 범위가 300㎚∼320㎚인 광과, 파장 범위가 320㎚∼360㎚인 광의 비율을 자유롭게 설정할 수 있고, 또, 파장이 320㎚ 이하인 광의 조사량을, 모든 자외선 반응 재료가 중합 반응을 일으키는 조사량을 넘지만, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하가 생기는 조사량의 역치를 넘지 않는 범위에서 설정하는 것이, 용이하게 가능해진다.

후술하는 크세논 함유 염소 엑시머 램프(XeCl 엑시머 램프)는, 도 7에 나타내는 램프에 있어서, 옥소에 대신하여 염소와, 또한 크세논 가스를 봉입한 것이며, 이로 인해, 다른 파장의 광을 방사시킬 수 있다.

구체적으로는, 염소 가스, 크세논 가스와, 버퍼 가스로서 아르곤가가 봉입된다. 전압으로 30㎪ 정도이다. 이 중, 염소 가스의 농도는 0.5∼1.0% 정도, 크세논 가스의 농도는 90∼95% 정도, 아르곤 가스의 농도는 1.0∼3.0% 정도 봉입된다. 방사 파장은 308㎚이다.

도 10에 XeCl 엑시머 램프의 분광 방사 스펙트럼을 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, XeCl 엑시머 램프는, 파장 308㎚에 발광의 피크를 가지는, 파장이 290㎚∼320㎚의 범위인 광을 방사한다.

또한, 도 4, 도 5, 도 7에 나타내는 램프는 모두 한 쌍의 전극간에 유전체를 개재시킨 방전(이른바 유전체 배리어 방전)을 함으로써 공통된다.

도 4, 도 5에 나타낸 램프는, 용기 내면에 형광체를 도포시켜, 형광체에 의해 원하는 광을 얻고 있는데에 반해, 도 7에 나타낸 옥소 엑시머 램프, 크세논 함유 옥소 엑시머 램프, 크세논 함유 염소 엑시머 램프는 형광체를 사용하지 않고, 이들 봉입물의 발광에 의해 원하는 광을 얻고 있는 점에서 상위하다.

또한, 도 4, 도 5에 나타내는 구조의 램프에 있어서, 형광체를 제거하면, 옥소 엑시머 램프, 크세논 함유 옥소 엑시머 램프, 크세논 함유 염소 엑시머 램프를 사용하는 것은 당연히 가능하고, 또, 도 7에 나타내는 구조의 램프에 있어서, 형광체를 도포시키면, 크세논, 아르곤, 크립톤 등의 희가스만으로 램프를 구성할 수도 있다.

본 발명의 효과를 확인하기 위해, 이하의 실험을 행하고, 자외선 반응 재료를 포함하는 액정에 대한 조사량에 대해 검증했다.

우선, 자외선 반응 재료를 포함하는 액정에 대해서, 파장이 320㎚ 이하인 광은, 액정의 분해에 의한 품질 저하가 생기는 조사량의 역치를 넘지 않는 범위에서 조사하지 않으면 안되는 것을 확인하는 실험을 행했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1은, 현재 일반적으로 사용되고 있는 상기 파장이 370㎚ 이하인 광을 조사하면 중합 반응을 일으키는 아크릴레이트계 자외선 반응 재료(DIC사제)를 0.1w%의 농도로 포함한 액정(멜크사제 MJ961213)에, 초고압 수은 램프로부터의 광(파장 320㎚ 이하를 필터에 의해 커트한 주로 파장이 350㎚∼370㎚의 범위인 광)을, 약 10J/㎠ 조사하고, 자외선 반응 재료의 잔존율이 10%(농도 0.01w%에 상당)로 된 것에 대해서, XeCl 엑시머 램프로부터의 광을, 조사량을 바꾸어 조사하고, 조사량에 대한 액정의 분해의 유무와 패널의 신뢰성(화면의 소부나 콘트라스트의 저하)에 대해서 조사한 결과를 나타내는 것이다.

XeCl 엑시머 램프는, 상술한 바와 같이 크세논 가스와 염소 가스가 봉입된 엑시머 램프이며, 도 10에 나타낸 바와 같이 파장 308㎚에 발광의 피크를 가지며, 파장이 290㎚∼320mn의 범위인 광을 방사한다.

상기 표 1에 나타내는 바와 같이, XeCl 엑시머 램프로부터의 파장이 320㎚ 이하인 광을, 10J/㎠의 조사량으로 조사하면, 액정의 분해가 생기고, 이로 인한 패널의 신뢰성의 저하가 보였다.

한편, 조사량이 0(조사 없음)∼1J/㎠인 경우는, 액정의 분해는 일어나 있지 않지만, 패널의 신뢰성이 저하했다. 이것은, 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하가 일어났다고 생각된다.

그리고, 2J/㎠∼5J/㎠의 조사량으로 조사하면, 액정의 분해는 일어나지 않고, 패널의 신뢰성도 양호했다. 이것은, 모든 자외선 반응 재료가 중합 반응을 일으키고, 자외선 반응 재료가 잔존하고 있지 않은 것을 나타내고 있다.

이상으로부터, 파장이 320㎚ 이하인 광의, 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하가 생기지 않도록, 모든 자외선 반응 재료가 중합 반응을 일으키는 조사량을 넘지만, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하가 생기는 조사량의 역치를 넘지 않는 범위는, 2J/㎠∼5J/㎠의 조사량인 것을 알았다.

다음에, 파장이 320㎚ 이상인 광에 의해, 자외선 반응 재료의 대부분을 반응(중합)시킴과 더불어, 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하가 일어나지 않도록, 모든 자외선 반응 재료가 중합 반응을 일으키는 조사량을 넘지만, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하가 생기는 조사량의 역치를 넘지 않는 범위에서 파장이 320㎚ 이하인 광을 조사할 수 있는 광원 램프나 광조사 프로세스를 조사하는 목적으로 이하의 실험을 행했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2는, 현재 일반적으로 사용되고 있는 상기한 파장이 370㎚ 이하인 광을 조사하면 중합 반응을 일으키는 아크릴레이트계 자외선 반응 재료(DIC사제)를 0.1w%의 농도로 포함한 액정(멜크사제 MJ961213)에 대해서, 이하와 같은 조건으로 광을 조사하고, 액정의 분해의 유무와 패널의 신뢰성(화면의 소부나 VHR의 저하, 콘트라스트의 저하)에 대해서 조사했다.

＜조건 1＞:XeCl 엑시머 램프로부터의 파장이 290㎚∼320㎚인 광을 20J/㎠의 조사량으로 조사한다.

＜조건 2＞: 형광체 램프로부터의 광을 20J/㎠의 조사량으로 조사한다.

또한, 형광체 램프는 상술한 도 6에 나타내는 바와 같이 파장이 300㎚∼360㎚ 이상인 광을 방사한다.

＜조건 3＞:옥소 엑시머 램프로부터의 광을 20J/㎠의 조사량으로 조사한다.

옥소 엑시머 램프는, 상술한 도 8에 나타내는 바와 같이 파장이 310㎚∼350㎚인 광을 방사한다.

＜조건 4＞:크세논 함유 옥소 엑시머 램프로부터의 광을 20J/㎠의 조사량으로 조사한다.

크세논 함유 옥소 엑시머 램프는, 상술한 도 9에 나타내는 바와 같이, 파장이 310㎚∼350㎚인 광을 방사한다.

상기에 나타내는 대로, 조건 1에서는, 자외선 반응 재료의 잔존은 없었지만, 액정의 분해가 일어나고, 패널의 신뢰성이 저하했다. 조건 2에서는, 액정의 분해도 자외선 반응 재료의 잔존도 없고, 패널의 신뢰성은 양호했다. 조건 3에서는, 액정의 분해는 없고, 자외선 반응 재료의 잔존은 1% 있었지만, 패널의 신뢰성은 양호했다. 조건 4에서는, 액정의 분해도 자외선 반응 재료의 잔존도 없고, 패널의 신뢰성은 양호했다.

이와 같이, 형광체 램프, 옥소 엑시머 램프, 크세논 함유 엑시머 램프를 사용하면, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하도, 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하도 없고, 액정 패널을 제조할 수 있다.

표 3에, 상기에서 사용한 형광체 램프, 옥소 엑시머 램프, 크세논 함유 엑시머 램프의 파장이 300㎚∼360㎚인 광량을 100으로 했을 때의, 파장이 300-320㎚인 것과 파장이 320-360㎚인 것의 비율을 나타낸다.

상기에 나타내는 대로, 형광체 램프, 옥소 엑시머 램프, 크세논 함유 엑시머 램프를 사용하면, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하도, 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하도 없이, 액정 패널을 제조할 수 있는 것이기 때문에, 파장이 300-320㎚인 것과 파장이 320-360㎚인 것의 비율이, 상기와 같은 경우에, 파장이 320㎚ 이상인 광에 의해, 자외선 반응 재료의 대부분을 반응(중합)시킴과 더불어, 자외선 반응 재료의 잔존에 의한 신뢰성의 저하가 일어나지 않도록, 모든 자외선 반응 재료가 중합 반응을 일으키는 조사량을 넘지만, 액정의 분해에 의한 신뢰성의 저하가 생기는 조사량의 역치를 넘지 않는 범위에서 파장이 320㎚ 이하인 광을 조사할 수 있다고 생각된다.

1 : 광조사부 1a : 광원(램프)
1b : 미러 2 : 워크 스테이지
2a : 전압을 인가하는 기구 3 : 액정 패널
3a, 3b : 광투과성 기판(유리 기판)
3c : 자외선 반응 재료를 포함한 액정
3d : 시일제 10, 20, 30 : 램프
11 : 용기(발광관) 12, 13 : 전극
15, 27 : 형광체층 21 : 용기(발광관)
22, 23 : 전극 31 : 방전 용기
32, 33 : 전극 24, 37 : 자외선 반사막

Claims (5)

1. 자외선 반응성 재료를 함유하는 액정을 내부에 봉입한 MVA 방식의 액정 패널에 대해, 광을 조사하고, 상기 자외선 반응성 재료를 반응시켜, 상기 액정 패널의 내부에 배향부를 형성하는 액정 패널의 제조 방법에 있어서,
   상기 조사하는 광에는, 액정의 흡수단 파장보다 장파장인 파장 범위가 320nm∼360nm인 광과, 액정의 흡수단 파장보다 단파장인 파장 범위가 300nm∼320nm인 광이 포함되고,
   상기 광을 조사하는 광원은, 파장 범위 300nm∼320nm의 방사 조도보다도 파장 범위 320nm∼360nm의 방사 조도 쪽이 큰, 희가스가 봉입되고 유전체 배리어 방전에 의해 그 희가스에 의해 발생한 자외광에 의해 형광체를 여기하는 형광체 램프이고,
   파장 300nm∼360nm의 광량을 100으로 했을 때의, 파장 300nm∼320nm의 광량은 20 이하인 것을 특징으로 하는 액정 패널의 제조 방법.
2. 자외선 반응성 재료를 함유하는 액정을 내부에 봉입한 MVA 방식의 액정 패널에 대해, 광을 조사하고, 상기 자외선 반응성 재료를 반응시켜, 상기 액정 패널의 내부에 배향부를 형성하는 액정 패널의 제조 방법에 있어서,
   상기 조사하는 광에는, 액정의 흡수단 파장보다 장파장인 파장 범위가 320nm∼360nm인 광과, 액정의 흡수단 파장보다 단파장인 파장 범위가 300nm∼320nm인 광이 포함되고,
   상기 광을 조사하는 광원은, 파장 범위 300nm∼320nm의 방사 조도보다도 파장 범위 320nm∼360nm의 방사 조도 쪽이 큰, 옥소 엑시머 램프이고,
   파장 300nm∼360nm의 광량을 100으로 했을 때의, 파장 300nm∼320nm의 광량은 20 이하인 것을 특징으로 하는 액정 패널의 제조 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 옥소 엑시머 램프에는, 크세논이 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널의 제조 방법.
4. 삭제
5. 삭제

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