KR100239597B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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산요 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

액정과, 액정을 배향시키기 위한 폴리이미드 정렬층을 포함하고, 폴리이미드 정렬층이 이미드화율이 상이한 복수의 영역을 가짐으로써, 각 영역에 대응하는 액정 부분이 이미드화율에 따른 상이한 프리틸트각으로 배향되는 액정 표시 장치가 개시되어 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법
제1도는 본 발명의 액정 표시 장치의 구조의 한 예를 도시한 단면도.
제2도는 본 발명의 제1 국면에 따른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제3도는 제2도에 도시한 액정 표시 장치의 제조 공정을 도시한 흐름도.
제4a도 및 제4b도는 각각 정렬층의 베이킹 온도와, 이미드화율(imidiation rations) 및 프리틸트 각(pretilt angles)과의 관계를 도시한 도면.
제5a도 및 제5b도는 각각 정렬층의 베이킹 온도와, 이미드화율 및 프리틸트 각과의 관계를 도시한 도면.
제6a도 및 제6b도는 사용 온도와, 임계치 전압 V10및 임계치 전압 V90과의 관계를 도시한 도면.
제7a도 및 제7b도는 이미드화율이 상이한 영역의 배치의 한 예를 도시한 도면.
제8a도 및 제8b도는 이미드화율이 상이한 영역이 배치의 다른 예를 도시한 도면.
제9도는 이미드화율이 상이한 영역의 배치의 또 다른 예를 도시한 도면.
제10도는 이미드화율이 상이한 영역의 배치의 또 다른 예를 도시한 도면.
제11도는 이미드화율이 상이한 영역의 배치의 또 다른 예를 도시한 도면.
제12도는 이미드화율이 상이한 영역의 배치의 또 다른 예를 도시한 도면.
제13도는 이미드화율이 상이한 영역의 배치의 또 다른 예를 도시한 도면.
제14도는 이미드화율이 상이한 영역의 배치의 또 다른 예를 도시한 도면.
제15도는 이미드화율이 상이한 영역의 배치의 또 다른 예를 도시한 도면.
제16도는 본 발명에 따른 실시예에 있어서의 시야각(viewing angle)과 휘도레벨의 관계를 도시한 도면.
제17도는 본 발명의 실시예에 있어서의 액정의 배향각과, 편광 레이저 광에 의해 측정된 액정의 반사 휘도 피크 강도의 상대값의 관계를 도시한 도면.
제18도는 본 발명의 제5 국면에 따른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제19도는 본 발명의 제6 국면에 따른 실시예에 있어서의 제조 공정을 도시한 흐름도.
제20도는 제18도에 도시한 실시예를 제조하는 공정을 도시한 단면도.
제21도는 본 발명의 제7 국면에 따른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제22도는 본 발명의 제7 국면에 따른 다른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제23도는 본 발명의 제7 국면에 따른 또 다른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제24도는 본 발명의 제8 국면에 따른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제25도는 본 발명의 제8 국면에 따른 다른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제26도는 본 발명의 제8 국면에 따른 또 다른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제27도는 본 발명의 제7 국면에 따른 또 다른 실시예의 액정 표시 패널을 도시한 사시도.
제28a도 및 제28b도는 본 발명의 제7 국면에 따른 또 다른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제29도는 본 발명의 제7 국면에 따른 또 다른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제30도는 본 발명의 제7 국면에 따른 또 다른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제31도는 본 발명의 제7 국면에 따른 또 다른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제32도는 본 발명의 제7 국면에 따른 또 다른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도.
제33도는 표2 중의 기호를 설명하는 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 액정 표시 장치 7, 8, 30, 31, 136 내지 139 : 정렬층
10 : 투광성 기판 20 : 도전막
40, 40a, 40b : 액정 131 내지 134 : 픽셀
135 : 패널 210 : 계조 마스크
220 : 조사 광선
본 발명은 액정 표시 장치(liquid crystal display) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 액정 부분들의 프리틸트 각을 변화시켜 시야각을 개선시킨 액정 표시 장치의 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, TN 및 STN 액정 표시 장치와 강유전성(ferroelecrtic)의 액정을 사용한 액정 표시 장치 등과 같은 각종의 액정 표시 장치들이 공지되어 있으며, 액정 표시 장치를 구동시키는 시스템에 관련하여 단순 매트릭스형 및 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치들도 공지되어 있다.
이러한 각각의 액정 표시 장치의 경우, 일반적으로 액정은 한쌍의 기판 사이에서 보유되며, 그 액정을 배향시키기 위한 정렬층들이 기판 내부에 제공되어 있다. 정렬층들로 인해, 액정 분자들은 일정한 프리틸트 각을 갖도록 배향되어 있다.
종래의 액정 표시 장치에서는 액정 분자들이 표시 영역 전체에 걸쳐 거의 동일한 프리틸트각으로 설정되어 있다. 따라서, 표시 내용을 명확하게 관찰할 수 있는 각도가 제한되고, 소위 시야각이 협소해진다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 시야각 특성을 개선시킬 수 있는 액정 표시 장치와 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제1 국면에 따른 액정 표시 장치는 액정과, 이 액정을 배향시키기 위한 폴리이미드 정렬층을 구비한다. 폴리이미드 정렬층은 상이한 이미드화율(imidiation ratio)을 갖는 다수의 영역을 포함함으로써, 각각의 영역에 대응하는 액정 부분들을 이미드화율에 대응하는 상이한 프리틸트 각으로 배향시킨다.
본 발명의 경우, 이미드화율이란 이미드기(imide group)와 이미드기로 변환될 수 있는 기(group)의 합계에 대한 이미드기의 비율을 의미하는 것이다.
제1 국면에 있어서, 폴리이미드 정렬층의 이미드화율이 상이한 다수의 영역이 각 픽셀에 형성되는 것이 바람직하다.
제1 실시예에 따르면, 폴리이미드 정렬층은 상이한 이미드화율을 갖는 영역을 포함하고 있어 이미드화율에 따라 액정의 프리틸트각을 변화시킨다. 액정 표시 장치의 경우, 액정 분자의 프리틸트 각과 액정 구동용 임계 전압 사이에는 상호 의존성이 존재한다. 따라서, 프리틸트 각을 변화시켜 액정 구동용 임계 전압을 변화시킴으로써 시야각을 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 표시 영역 전체에 걸쳐 서로 다른 시야각을 갖는 영역들을 구성할 수 있다. 한 픽셀내에 상이한 이미드화율을 갖는 다수의 영역을 형성시킴으로써, 한 픽셀에서 상이한 우선 시야각을 갖는 영역을 형성할 수 있다.
본 발명의 제2 국면에 따른 방법은 본 발명의 상기 제1 국면에 따른 액정 표시 장치를 제조할 수 있는 방법이다. 액정을 배향시키는 폴리이미드 정렬층을 갖는 액정 표시 장치를 제조하는 방법인 제2 국면에 따른 방법은, 폴리이미드 정렬층을 형성하는 단계와, 폴리이미드 정렬층을 사전 베이킹시키는 단계와, 폴리이미드 정렬층을 레이저 빔으로 조사하여 조사된 영역의 이미드화율을 변화시키는 단계를 포함한다.
폴리이미드 정렬층은 일반적으로 출발 재료로서 폴리아믹산(polyamic acid)또는 가용성 폴리이미드로 준비된다. 폴리아믹산은 가열에 의해 그 이미드화율을 증가시킴으로써 폴리이미드 화합물로 변환되는 화합물이다. 가용성 폴리이미드는 부분적으로 이미드화되지 않아 특정 용매중에 용해될 수 있는 폴리이미드 화합물이다. 따라서, 조사된 영역의 이미드화율은 이러한 폴리아믹 산 또는 가용성 폴리이미드로 폴리이미드 정렬층을 준비하여 이 폴리이미드 정렬층을 레이저 빔으로 조사시킴으로써 변화될 수 있다. 따라서, 단지 특정 영역만을 레이저 빔으로 조사하여 조사된 영역의 이미드화율을 변화시킴으로써 폴리이미드 정렬층에 상이한 이미드화율을 갖는 다수의 영역을 형성시킬 수 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리아믹 산은 원래 이미드화율이 낮으므로(약 50 %이하), 상당한 변화가 가능하다. 본 발명에서 사용되는 가용성 폴리이미드는 폴리아믹 산에 비해 고 이미드화율(약 50 % 이상)을 가지므로, 고 이미드화율을 갖는 폴리이미드 정렬층은 가용성 폴리이미드를 약간 가열처리하여 준비될 수 있다.
본 발명에 의하면, 사전 베이킹 온도는 50 내지 150 ℃가 바람직한데, 보다 바람직하게는 100 내지 150 ℃이다. 이러한 사전 베이킹으로 인해, 폴리이미드 정렬층은 규정된 이미드화율에 도달할 수 있다.
사전 베이킹은 레이저 빔으로 조사함으로써 행해질 수 있다.
이러한 레이저 빔 조사에 의한 사전 베이킹은, 사전 베이킹 후 이미드화율을 변화시키는 레이저 빔 인가와 연속하여 수행될 수 있다.
사용된 레이저 빔의 파장 또는 에너지 밀도를 적당하게 선택하여 이미드화율을 증가 또는 감소시킴으로써 이미드화율을 변화시킬 수 있다.
이미드화율을 증가시키기 위해 조사하는 레이저 빔의 파장은 400 nm 이상인 것이 바람직하다. 파장이 400 nm보다도 짧으면, 폴리이미드 정렬층 중의 폴리이미드 결합등의 고분자 결합이 절단되거나, 정렬층 자체가 파손되는 경우가 있다. 에너지 밀도로서는 0.01~1J/cm2가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.01~1J/cm2이다.
이미드화율을 감소시키기 위해 조사하는 레이저 빔의 파장으로서는 300~400 nm가 바람직하다. 파장이 300 nm 미만이면, 정렬층 자체가 파손되기 쉬어지고, 액정을 배향시키는 성능이 저하할 염려가 있다. 또한, 파장이 400 nm 보다 커지면, 정렬층 중의 이미드 결합 등의 결합이 충분히 절단되지 않아, 이미드화율을 충분히 감소시킬 수 없는 경우가 있다.
에너지 밀도로서는 1~90 mJ/cm2가 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~70 mJ/cm2이다.
본 발명의 제3 국면에 따른 제조 방법은 액정을 배향시키기 위한 폴리이미드 정렬층을 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법으로, 폴리이미드 정렬층의 전구체(前驅體)가 되는 폴리아믹산의 막을 형성하는 단계와, 폴리아믹산의 막을 사전 베이킹하여 이미드화하는 단계와, 이미드화한 막의 일부에 레이저 빔을 조사하여 조사 영역의 이미드화율을 증가시키는 단계를 포함한다.
폴리아믹 산을 이미드화하기 위한 가열 처리의 온도는 100~50 ℃ 정도가 바람직하다.
또한, 이미드화율을 증가시키기 위해 조사하는 레이저 빔의 파장은 400 nm 이상인 것이 바람직하다. 레이저 빔의 파장이 400 nm보다 짧으면, 막 중의 결합이 절단되거나, 또는 막이 파손될 염려가 있다. 에너지 밀도로서는 0.01~1J/cm2가 바람직하고, 0.01~1J/cm2가 더욱 바람직하다.
폴리아믹 산의 막의 가열 처리는 특히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 레이저 빔의 조사에 의해 가열 처리를 행해도 좋다.
본 발명의 제4 국면에 따른 제조 방법은 액정을 배향시키기 위한 폴리이미드 정렬층을 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법으로, 폴리이미드 정렬층을 형성하는 단계와, 폴리이미드 정렬층의 일부에 레이저 빔을 조사하여 조사 영역의 이미드화율을 감소시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제4 국면에 있어서 이용되는 폴리이미드 정렬층으로서는 제2 국면과 마찬가지로, 폴리아믹 산 및 가용성 폴리이미드를 이용할 수 있다. 따라서, 폴리이미드 정렬층을 형성한 후에 사전 베이킹하고, 그 후에 레이저 빔을 조사하여 조사 영역의 이미드화율을 감소시켜도 좋다.
본 발명의 제5 국면에 따른 액정 표시 장치는 액정과, 액정을 배향시키기 위한 감광성 고분자 정렬층을 구비한다. 감광성 고분자 정렬층이 중합도가 다른 복수의 영역을 갖고, 이것에 의해 각 영역에 대응하는 액정 부분이 중합도에 따른 상이한 플리틸트 각으로 배향된다.
감광성 고분자 정렬층으로서는 포토리소그래피법 등에 이용되고 있는 네가티브형 또는 포지티브형의 감광성 고분자를 이용할 수 있다. 이와 같이 감광성 고분자 정렬층의 중합도를 다르게 함으로써, 중합도에 따른 상이한 프리틸트 각으로 액정을 배향시킬 수 있어, 프리틸트 각이 다른 영역을 형성함으로써, 시야각을 개선할 수 있다.
제5 국면에 따르면, 액정 표시 장치의 임의의 픽셀 구조를 변경하지 않고, 정렬층으로서 감광성 고분자 정렬층을 이용하여 감광성 고분자 정렬층의 중합도를 서로 다르게 함으로써, 상이한 프리틸트 각으로 액정을 배향시킬 수 있다. 따라서, 픽셀을 분할하는 종래의 방법에 비해, 보다 간단하게 시야각을 개선할 수 있다.
본 발명의 제6 국면에 따른 제조 방법은 상기 본 발명의 제5 국면의 액정 표시 장치를 제조할 수 있는 방법으로, 감광성 고분자 정렬층을 형성하는 단계와, 감광성 고분자 정렬층에 자외선을 조사하여 조사 영역의 중합도를 변화시키는 단계를 포함한다.
감광성 고분자 정렬층의 일부에 자외선을 조사하고, 조사 영역만의 중합도를 변화시킴으로써, 감광성 고분자 정렬층에 중합도가 다른 복수의 영역을 형성할 수 있다. 이와 같은 중합도가 다른 복수의 영역은 각 픽셀 내에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
제6 국면에 따르면, 자외선을 조사한 후, 감광성 고분자 정렬층을 현상 처리하는 것이 바람직하다. 이와 같은 현상 처리를 행함으로써, 중합도에 따라 표면 조도(roughness) 등의 표면 형상을 다르게 할 수 있고, 따라서 프리틸트 각이 상이한 영역을 형성할 수 있다.
본 발명의 제7 국면에 따른 액정 표시 장치는 액정과, 액정을 배향시키기 위한 정렬층을 구비하고, 정렬층의 표면에 요철(凹凸) 형상이 형성되어 있고, 따라서 액정이 요철 형상에 따른 상이한 프리틸트각으로 배향되어 있다. 액정의 프리틸트각은 이와 같이 정렬층의 요철 형상에 따라서도 영향을 받는다.
정렬층의 표면에 요철 형상을 형성하는 방법으로서는 정렬층 내에 미립자를 분산하는 방법이 있다. 이와 같은 방법에 따르면, 미립자의 형상을 따라 정렬층의 표면에 요철 형상이 형성된다. 미립자의 입자 직경은 거의 균일한 입자 직경을 이용해도 좋고, 상이한 입자 직경의 것을 혼합하여 입자 직경 분포를 넓게한 미립자를 이용해도 좋다. 이 방법에 따르면, 액정 표시 장치의 픽셀 구조를 변경하지 않고, 정렬층 내에 첨가하는 미립자의 입자 직경을 변화시킴으로써, 용이하게 프리틸트 각을 변경할 수 있다.
또한, 정렬층으로서, 다공질의 정렬층을 형성하고, 표면에 요철이 형성된 정렬층으로 해도 좋다. 이러한 경우, 액정과 접하는 표면에 형성된 구멍(pores)의 내부에 액정 분자가 침입하는 상태라도 좋다.
한편, 정렬층의 아래쪽에 하부층(underlayer)을 설치하고, 이 하부층의 표면에 요철 형상을 형성하여, 정렬층의 표면에 하부층의 표면 형상을 반영한 요철 형상을 형성해도 좋다.
이와 같은 하부층으로서는 기판 표면, 또는 기판의 위쪽에 설치되는 보조 용량 전극, 절연막 또는 투명 전극 등을 들 수 있다.
또한, 정렬층의 표면에 형성하는 요철 형상은 테이퍼 형상의 볼록 부분을 갖는 요철 형상으로 해도 좋다. 하부층의 요철 형상을 정렬층의 표면상에 반영시키는 경우에는 하부층의 요철 형상을 테이퍼 형상의 볼록 부분을 갖는 요철 형상으로 함으로써, 정렬층 표면의 요철 형상을 테이퍼 형상의 볼록 부분을 갖는 요철 형상으로 할 수 있다.
본 발명의 제8 국면에 따른 액정 표시 장치는 액정과, 액정을 배향시키기 위한 정렬층을 구비하고, 정렬층의 표면에 홈 형상 및 홈 형성 방향 중 적어도 한쪽이 서로 상이한 홈이 배열하여 형성된 복수의 홈 영역이 형성되어 있고, 따라서 각 홈 영역에 대응하는 액정 부분이 상이한 프리틸트각으로 배향되어 있다.
제8 국면에 따르면, 이와 같이 홈 형상 또는 홈의 형성 방향을 다르게 함으로써, 액정의 프리틸트각을 다르게 하고 있다.
제8 국면에 따르면, 정렬층의 표면에 형성되는 홈의 형상, 즉 홈의 깊이, 홈의 폭 및 홈의 피치 및 홈의 형성 방향에 의해, 각 홈 영역에 대응하는 액정 부분이 상이한 프리틸트각으로 배향되어 있다.
제8 국면에 있어서도, 정렬층의 아래쪽에 설치되는 하부층에 홈 영역을 형성하고, 따라서 정렬층의 표면에 하부층의 홈 영역의 형상을 반영한 홈 영역을 형성할 수 있다.
이와 같은 하부층으로서, 상기와 마찬가지로 기판 표면, 또는 보조 용량 전극, 절연막 또는 투명 전극 등을 들 수 있다.
본 발명에 따르면, 이미드화율은 IR 스펙트럼을 측정하여 다음 식에 의해 산출할 수 있다.
(Λ1380/Λ1500)T/(Λ1380/Λ1500)295℃x 100(%)
여기에서, Λ1380은 이미드 고리(ring)의 흡수에 대응하여 1380 cm-1에서 IR 스펙트럼의 흡수량이고, Λ1500은 벤젠고리의 흡수에 대응하여 1500 cm-1에서 IR 스펙트럼의 흡수량이며, (Λ1380/Λ1500)295 ℃에서 폴리아믹산 또는 가용성 폴리이미드의 열처리 후 IR 스펙트럼의 흡수량의 비이고, (Λ1380/Λ1500)T는 측정 대상인 화합물의 IR 스펙트럼의 흡수량의 비이다.
따라서, 상기 산출식에서는 295 ℃에서 가열 처리한 것을 이미드화율 100 %로 해서 이미드화율을 산출하게 된다.
또한, 본 발명에서 다음의 기술 내용이 포함된다.
(1) 액정을 배향시키기 위한 정렬층을 갖는 액정 표시 장치에 있어서, 상기 정렬층 상의 복수의 액정 영역 중, 적어도 하나의 액정 영역에 있어서의 프리틸트각이 그외의 액정 영역의 프리틸트 각과 상이한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
(2) 상기 정렬층은 이미드화율이 다른 복수의 영역을 갖는 폴리이미드 정렬층으로 구성되어 있고, 프리틸트각이 상이한 복수의 상기 액정 영역이 상기 정렬층의 이미드화율이 상이한 복수의 영역 상에 대응하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 액정 표시 장치.
(3) 액정층을 통해 대향하여 배치된 한쌍의 상기 정렬층 중 적어도 한쪽이 이미드화율이 상이한 상기 복수의 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (2)에 기재된 액정 표시 장치.
(4) 한쌍의 상기 정렬층은 이미드화율이 상이한 복수의 영역이 상기 액정층을 사이에 두고 서로 대칭인 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (3)에 기재된 액정 표시 장치.
(5) 액정을 배향시키기 위한 정렬층을 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 폴리이미드 정렬층을 형성한 후, 부분적으로 이미드화율을 변화시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
(6) 상기 폴리이미드 정렬층 표면에 레이저 빔을 조사함으로써, 부분적으로 이미드화율을 변화시키는 것을 특징으로 하는 상기(5)에 기재된 액정 표시 장치의 제조 방법.
(7) 상기 레이저 빔 조사는 상기 폴리이미드 정렬층의 고분자 결합을 절단하지 않는 레이저 강도로 행함으로써, 부분적으로 이미드화율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 상기 (6)에 기재된 액정 표시 장치의 제조 방법.
(8) 상기 레이저 빔 조사는 상기 폴리이미드 정렬층의 고분자 결합을 절단할 수 있는 레이저 강도로 행함으로써, 이미드화율을 감소시키는 것을 특징으로 하는 상기 (6)에 기재된 액정 표시 장치의 제조 방법.
(9) 상기 정렬층은 중합도가 상이한 복수의 영역을 갖는 감광성 고분자 정렬층으로 구성되어 있고, 프리틸트각이 상이한 복수의 상기 액정 영역이 상기 정렬층의 중합도가 상이한 복수의 영역 상에 대응하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 액정 표시 장치.
(10) 액정을 배향시키기 위한 정렬층을 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 정렬층으로서 감광성 고분자 정렬층을 형성한 후, 자외선을 조사하여 상기 감광성 고분자 정렬층을 선택적으로 감광시킴으로써 상기 감광성 고분자 정렬층의 중합도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
(11) 선택적으로 중합도가 상이한 영역이 형성된 상기 감광성 고분자 정렬층을 현상함으로써, 상기 감광성 고분자 정렬층 표면에 표면 형상이 상이한 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 상기 (10)에 기재된 액정 표시 장치의 제조 방법.
(12) 상기 정렬층은 상기 액정과 접하는 표면에 요철이 형성되어 있고, 상기 정렬층의 요철 표면 상에 배치된 상기 액정 영역이 상기 요철 표면 형상에 대응하여 상이한 프리틸트 각을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 액정 표시 장치.
(13) 상기 정렬층은 다공질 정렬층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (12)에 기재된 액정 표시 장치.
(14) 상기 정렬층은 점성을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (13)에 기재된 액정 표시 장치.
(15) 상기 정렬층의 상기 액정과 접하는 표면에 형성된 구멍 내부에 상기 액정 분자가 침입하여 있는 것을 특징으로 하는 상기 (13) 또는 (14)에 기재된 액정 표시 장치.
(16) 상기 정렬층 내에는 미립자가 분산되어 있고, 분산된 상기 미립자의 형상을 따라 상기 정렬층의 표면에 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (12)에 기재된 액정 표시 장치.
(17) 상기 정렬층 중에 분산된 상기 미립자는 거의 균일한 입자 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (16)에 기재된 액정 표시 장치.
(18) 상기 정렬층 중에 분산된 상기 미립자는 복수의 상이한 입자 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (16)에 기재된 액정 표시 장치.
(19) 투광성 기판과, 상기 투광성 기판의 표면 상의 픽셀 영역마다 형성된 투명 전극을 구비하고, 상기 투명 전극은 데이퍼 형상의 볼록 부분을 갖는 표면 형상으로 형성되어 있으며, 상기 투명 전극의 표면을 덮는 상기 정렬층의 표면은 상기 투명 전극의 표면 형상을 반영한 데이퍼 형상의 볼록 부분을 갖는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (12)에 기재된 액정 표시 장치.
(20) 투광성 기판과, 상기 투광성 기판 표면 상의 픽셀 영역마다 순차 적층된 보조 용량 전극과, 절연막과, 투명 전극을 갖고 있고, 상기 투광성 기판, 상기 보조 용량 전극, 상기 절연막 및 상기 투명 전극 중 어느 한 층의 표면이 테이퍼 형상의 볼록 부분을 갖는 요철 형상으로 형성되어 있으며, 상기 투명 전극을 덮는 정렬층의 표면은 상기 어느 한 층의 표면 형상을 반영한 테이퍼 형상의 볼록 부분을 갖는 요철 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (12)에 기재된 액정 표시 장치.
(21) 상기 정렬층 표면에 러빙(rubbing) 처리가 행해지는 것을 특징으로 하는 상기 (2) 내지 (4), (9), (12) 내지 (20)중 어느 하나에 기재된 액정 표시 장치.
(22) 상기 정렬층의 표면에는 홈의 깊이 또는 홈 방향 중 적어도 한쪽이 서로 상이한 복수의 홈이 배열된 복수의 홈 영역이 형성되어 있고, 프리틸트각이 상이한 복수의 상기 액정 영역이 상기 복수의 홈 영역상에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 액정 표시 장치.
(23) 투광성 기판과, 상기 투광성 기판의 표면상의 픽셀 영역마다 형성된 투명 전극을 구비하고, 상기 투명 전극의 표면은 홈의 깊이 또는 홈 방향중 적어도 한쪽이 서로 상이한 복수의 홈이 배열된 홈 영역이 형성되어 있으며, 상기 투명 전극의 표면을 덮는 상기 정렬층의 표면은 상기 투명 전극의 표면 형상을 반영한 홈 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 (22)에 기재된 액정 표시 장치.
(24) 투광성 기판과, 상기 투광성 기판 표면 상의 픽셀 영역마다 순차 적층된 보조 용량 전극과, 절연막과, 투명 전극을 갖고 있고, 상기 투광성 기판, 상기 보조 용량 전극, 상기 절연막 및 상기 투명 전극 중 어느 한 층의 표면이 홈의 깊이, 또는 홈방향 중 적어도 한쪽이 서로 상이한 복수의 홈이 배열된 홈 영역이 형성되어 있으며, 상기 투명 전극을 덮는 정렬층의 표면은 상기 어느 한 층의 표면 형상을 반영한 홈 형상이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (22)에 기재된 액정 표시 장치.
본 발명의 제1 국면에 있어서는 폴리이미드 정렬층의 이미드화율을 변화시킴으로써, 상이한 프리틸트 각으로 액정을 배향시킨다. 이 때문에, 상이한 우선 시야각을 갖는 복수의 영역을 표시 영역에 형성할 수 있어, 시야각을 넓게 하고, 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제2 국면, 제3 국면 및 제4 국면에 따르면, 레이저 빔을 조사하여 폴리이미드 정렬층의 이미드화율을 변화시킴으로써, 상이한 프리틸트 각으로 액정을 배향시킨다. 따라서, 간단한 방법으로 미세한 영역에 있어서 프리틸트 각을 다르게 할 수 있다.
본 발명의 제5 국면 및 제6 국면에 따르면, 감광성 고분자 정렬층에 중합도가 다른 복수의 영역을 형성함으로써, 상이한 프리틸트 각으로 액정을 배향시킨다. 따라서, 상기와 마찬가지로 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제7 국면에 따르면, 정렬층의 표면에 요철 형상을 형성함으로써 상이한 프리틸트 각으로 액정을 배향시킨다. 따라서, 상기와 마찬가지로, 시야 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제8 국면에 따르면, 정렬층의 표면에 홈 형상 및 홈 형성 방향 중 적어도 한쪽이 상이한 홈으로 이루어지는 복수의 홈 영역을 형성함으로써, 상이한 프리틸트 각으로 액정을 배향시킨다. 따라서, 상기와 마찬가지로 시야각 특성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하겠다.
제1도는 액정 표시 장치(1)의 표시부 구조의 한예를 도시한 단면도이다. 제1도를 참조하면, 액정 표시 장치(1)에 있어서는 글래스 등의 투명 재료로 이루어지는 기판(2, 3) 사이에 액정(4)가 주입되어 있다. 기판(2, 3)의 액정(4) 측의 표면에는 액정(4)에 전압을 인가하기 위한 전극으로서 투명 도전막(5, 6)이 설치되어 있다. 투명 도전막(5, 6) 상에는 액정(4)를 배향시키기 위한 정렬층(7, 8)이 각각 형성되어 있다. 투명 도전막(5, 6)은, 예를 들면 ITO(인듐 주석 산화물)로 형성되어 있다. 한편, 정렬층(7, 8)은 폴리이미드 등의 합성 수지로 형성되어 있다.
종래의 액정 표시 장치(1)에 있어서는 정렬층(7, 8)이 표시 영역의 전체 면에 있어서 균일하게 형성되어 있고, 따라서 액정 분자의 프리틸트각도 표시 영역 전체에 있어서 동일해지도록 설정되어 있다.
발명의 제1 국면, 제2 국면, 제3 국면 및 제4 국면에 따르면, 각 정렬층으로서 폴리이미드 정렬층을 이용하고, 폴리이미드 정렬층에 이미드화율이 상이한 복수의 영역을 형성한다. 따라서, 각 영역에 대응하는 액정 부분을 이미드화율에 따른 상이한 프리틸트 각으로 배향시킨다.
본 발명의 제5 국면 및 제6 국면에 따르면, 각 정렬층으로서 감광성 고분자 정렬층을 이용하고, 감광성 고분자 정렬층에 중합도가 상이한 복수의 영역을 형성한다. 이로 인해, 각 영역에 대응하는 액정 부분을 중합도에 따른 상이한 프리틸트각으로 배향시킨다.
본 발명의 제7 국면에 따르면, 정렬층의 표면에 요철 형상을 형성함으로써, 요철 형상에 따른 상이한 프리틸트각으로 액정을 배향시킨다.
본 발명의 제8 국면에 따르면, 각 정렬층의 표면에 홈 형상 및 홈의 형상 방향 중 적어도 한쪽이 서로 상이한 홈을 복수 배열하여 홈 영역으로 하고, 이 홈 영역을 복수 형성한다. 이로 인해, 각 홈 영역에 대응하는 액정 부분을 상이한 프리틸트 각으로 배향시킨다.
이하, 본 발명의 상기 각 국면에 따른 실시예에 대해 설명한다.
먼저, 본 발명의 제1 내지 제4 국면에 따른 실시예에 대해 설명한다.
제2도는 본 발명의 제1 국면에 따른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도이다. 제2도를 참조하면, 액정 표시 장치는 글래스나 투광성 합성 수지등으로 구성되는 투광성 기판(10)과, 투광성 기판(10)의 표면 상에 형성된 도전막(20)과, 또 그 표면 상에 형성된 정렬층(30)을 갖추고 있다. 정렬층(30) 위에는 액정(40)이 주입되어 있다. 또, 도시되지 않았지만, 액정(40)의 상면에는 상기 정렬층(30), 도전막(20) 및 투광성 기판(10)과 동일한 구성이 대칭적으로 위쪽에 설치되어 있다.
도전막(20)은 액정(40)에 전압을 인가하기 위한 전극으로 기능하는 것으로, 예를 들면 ITO 등의 투명 도전 재료에 의해 구성되어 있다. 정렬층(30)은 폴리이미드 수지로 구성되고, 그 표면에는 러빙 처리가 행해진다. 폴리이미드 정렬층(30)은 서로 이미드화율이 상이한 영역(30a, 30b)를 갖고 있다. 폴리이미드 정렬층(30)의 이미드화율이 다르면, 그 표면상에 주입되는 액정(40)의 초기 배열 상태에 있어서의 프리틸트 각이 다르다. 예를 들면, 이미드화율이 높은 영역(30a) 상에 위치 설정된 액정(40)의 한 부분의 프리틸트 각 A는 이미드화율이 낮은 영역(30b) 상에 위치 설정된 액정(40)의 다른 부분의 프리틸트각 B보다 커진다.
다음에, 본 발명의 제2 국면 및 제3 국면에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
제3도를 참조하면, 투광성 기판의 표면 상에 ITO 막 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 도전막을 형성하여 패터닝한다(S10).
다음에, 도전막의 표면 상에 정렬층의 재료를 도포한다. 여기에서는, 정렬층 재료로서 제3 국면에 따른 폴리아믹 산을 이용하는 예와, 제2 국면에 따른 가용성 폴리이미드를 이용하는 예에 대해 설명한다.
폴리아믹 산을 이용하는 경우에는 도전막 표면 상에 폴리아믹산 막을 형성한다(S12). 그 후, 저온, 예를 들면 50℃에서 이 막을 사전 베이킹하고, 전체 표면에 걸쳐 소정 이미드화율이 되기까지 이미드화를 행한다(S14).
가용성 폴리이미드를 이용하는 경우에도, 도전막의 표면 상에 가용성 폴리이미드를 코팅한 후(S12), 소정의 온도, 예를 들면 50~70℃에서 사전 베이킹 처리를 행한다(S14).
다음에, 도전막(20) 상에 형성된 정렬층에 대해 레이저 빔 조사를 행한다. 이 경우에, 레이저 빔 종류로서는 폴리이미드 고분자 결합을 절단하지 않을 정도의 강도를 가진 레이저 빔이 선택된다. 구체적으로는, 파장 400 nm 이상의 레이저가 바람직하고, 예를 들면 CO2레이저가 이용된다. 하기 표 1에 폴리이미드에 포함되는 분자 사이의 평균 결합 에너지를 나타낸다.
표 1에 나타낸 바와 같은 결합 에너지에 대해, CO2레이저 빔 강도는, 예를 들면 레이저 파장 10.6 μm, 에너지 0.12 eV가 설정된다. 이와 같은 조건에서 정렬층 표면에 레이저 빔 조사를 행하면, 레이저 빔이 조사된 영역이 가열되고, 그 부분의 이미드화율이 변화된다. 이 가열 처리에 의한 이미드화 반응이란, 폴리아믹산으로부터 폴리이미드로 변화하는 반응으로서, 일반적으로 아래식으로 표현된다.
상기 반응에 의해, 이미드 결합(이미드 고리)이 증가되어 이미드화율이 증가 된다. 예를 들어, 제4a도는 폴리아믹산 PA-1 및 가용성 폴리이미드 PI-1로부터 성막한 폴리이미드막의 가열 온도와 이미드화율과의 관계를 도시한 것이다. 양자의 경우에 가열 온도가 상승함에 따라 이미드화율이 향상한다는 것을 알 수 있다. 특히, 그 경향은 폴리아믹 산을 이용한 경우에 현저하다.
한편, 정렬층의 이미드화율의 정도에 따라 그 표면 상에 주입되는 액정의 프리틸트각이 변화된다는 것을, 제4b도로부터 알 수 있다. 예를 들면, 온도 150℃에서 보면, 가용성 폴리이미드막을 이용한 경우의 이미드화율 96%에 대한 프리틸트각이 7.5°로 되는데 비해, 폴리아믹산 막을 이용한 경우에는 이미드화율 20%에 대해 프리틸트각이 약 2.8°로 된다. 또한, 프리틸트각은 베이킹 온도(가열 온도)에 따라 변화한다. 또, 제4b도로부터 명백해진 바와 같이, 폴리아믹산 막에 관해서는 베이킹 온도를 상승시킴에 따라 프리틸트각이 커지지만, 역으로 가용성 폴리이미드 막의 경우에는 온도 상승과 함께 프리틸트각이 감소한다. 따라서, 어떤 막 재료를 이용하는가에 따라, 레이저 빔 조사에 의해 프리틸트각을 변경시키는 영역을 선택할 필요가 있다(S16).
또한, 제5a도 및 제5b도는 상이한 종류의 가용성 폴리이미드(PI-2)막의 베이킹 온도와 이미드화율 및 프리틸트각의 관계를 도시한 도면이다. 제5a도를 참조하면, 이미드화율의 변화를 보기 쉽게 하기 위해, 종축의 이미드화율의 스케일을 크게 하고 있다. 제5a도 및 제5b도로부터 명백해진 바와 같이, 베이킹 온도가 높아짐에 따라 이미드화율이 높아지고, 프리틸트각이 작아진다는 것을 알 수 있다.
상기 레이저 빔 조사에 의한 이미드화 처리가 종료하면, 정렬층의 표면상에 러빙 처리를 행하여 정렬층의 형성 공정이 종료한다(S18).
또, 정렬층 러빙 처리는 레이저 빔 조사에 의한 이미드화 처리를 행하기 전에 행해도 상관없다.
또, 그 후 액정 패널의 조립 및 액정 주입 공정이 행해지지만, 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.
이상과 같은 공정으로 제조된 액정 표시 장치에 있어서는, 레이저 빔 조사에 의해 이미드화 처리가 행해진 영역이 다른 영역에 비해 상이한 이미드화율을 갖고 있다. 그러므로 상술한 바와 같이, 이 표면상에 주입되는 액정의 초기 배향 상태에 있어서의 프리틸트각이 상이하다. 또한, 프리틸트각이 상이하면, 도전막에 소정의 전압을 인가시킨 경우, 제6a도와 제6b도에 도시된 바와 같이, 각각의 영역에서의 임계치 전압이 변화한다. 여기에서, 제6a도의 종축은 휘도가 100%에서 10%까지 변화한 경우의 임계치 전압 V10을 나타내고, 제6b도의 종축은 휘도가 90%까지 변화한 경우의 임계치 전압 V90을 나타낸다. 양 도면에 있어서, 온도를 일정하게 하면, 프리틸트각이 커짐에 따라 임계치 전압 V10, V90의 값이 저하한다. 이것으로부터 알수 있는 바와 같이, 복수의 프리틸트각이 상이한 영역에 있어서는 도전막으로부터 균일한 전압이 인가된다고 해도 각각의 임계치 전압이 다름에 따라, 실효적인 액정의 구동이 상이해진다. 이 때문에 각 영역에서의 시야각이 다르고, 특히 우선 시야각이 각각 상이한 값을 갖게 된다. 따라서, 액정 표시 장치 전체로서는 시야각이 확대되어 표시 화면의 가시 범위가 확대된다.
또, 상기 실시예에 있어서는 레이저 빔 조사에 의해 조사 영역의 이미드화율을 증가시킴으로써, 정렬층의 각 영역의 이미드화율을 여러 가지로 변화시킨 경우에 대해 설명했지만, 본 발명의 제4 국면에 따라 레이저 강도를 강하게 하여, 이미드화한 고분자 사이의 결합을 절단함으로써 이미드화율을 저하시켜, 정렬층의 각 영역의 이미드화율을 여러 가지로 변화시켜도 좋다. 이 경우, 레이저 강도는 폴리이미드의 고분자 결합의 결합 에너지보다도 큰 에너지 값이 선택된다. 제4 국면에 따른 실시예에 대해서는 후술한다.
또한, 이하에서는 액정 표시 장치의 평면 표시 영역에 있어서, 프리틸트각이 상이한 영역, 즉 정렬층의 이미드화율이 상이한 영역의 배치예에 대해 설명한다.
예를 들면, 제7a도는 픽셀(31) 내에 이미드화율이 상이한 영역을 형성한 경우의 평면도를 도시한 것이다. 이 예에서는 픽셀(131)의 중앙부에 이미드화율이 가장 높은 영역(131A)가 스트라이프 형상으로 형성되고, 그 양측에 스트라이프 형상으로, 영역(131A)보다 이미드화율이 낮은 영역(131B, 131C)가 형성된다. 또, 그 양측에 이미드화율이 더 낮은 영역(131D, 131E)가 형성된다.
또한, 제7b도에 도시한 예에서는 픽셀(132)내에 상대적으로 이미드화율이 높은 영역(132A, 132B)와 상대적으로 이미드화율이 낮은 영역(132D, 132C)가 교호로 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 이러한 구성은, 시야각의 증대에 기여할 뿐만 아니라 계조 표시에 이용할 수도 있다. 즉, 프리틸트각의 차이는 각 영역 사이의 콘트라스트의 차이가 되어 나타난다. 따라서, 픽셀 영역 내에 설정한 각 스트라이프 영역의 프리틸트각을 적절하게 단계적으로 설정함으로써, 그 설정에 따른 계조 표시를 행하게 할 수 있게 된다.
또한, 제8a도 및 제8b도에 도시한 예도 제7a도 및 제7b도의 경우와 마찬가지로, 픽셀 내의 분할 영역 이외의 예를 도시한 것이다. 제8a도를 참조하면, 픽셀(133)의 중앙부에 이미드화율이 가장 높은 영역(133A~133D)가 형성되고, 그 외측에 다음으로 이미드화율이 높은 영역(133E~133L)이 형성되며, 픽셀(133)의 코너 부분에 이미드화율이 가장 낮은 영역(133M~133P)가 형성된다. 이 구성에 있어서는, 이미드화율이 3단계로 설정된다.
제8b도를 참조하면, 하나의 픽셀(134) 내의 중앙부에 이미드화율이 높은 영역(134A)가 형성되고, 그 주위에 이미드화율이 낮은 영역(134B)가 형성된다.
본 발명에 따르면, 이미드화율이 상이한 영역은 픽셀 영역내에서 설정된 것 뿐만 아니라, 액정 표시 장치의 표시 패널 전체 영역을 대상으로 설정해도 상관없다. 제9도를 참조하면, 패널(135)의 중앙부에 그 주변 영역(135B)에 대해 상대적으로 이미드화율이 높은 영역(135A)를 설치한다.
제10도는 픽셀 내에서의 레이저 조사 영역, 즉 이미드화율이 상이한 영역의 배치예를 설명하기 위한 사시도이다. 제10도를 참조하면, 정렬층(136 및 137)은 TFT 등의 구동부가 설치된 기판측 정렬층이다. 한편, 정렬층(138 및 139)도 각각 대향 기판측의 정렬층이다. 정렬층(138)은 정렬층(136)과 대향하는 픽셀 영역 내에 위치하고, 정렬층(139)는 정렬층(137)과 대향하는 픽셀 영역내에 위치한다. 또, 정렬층(138 및 139)는 공통 전극 위에 형성되어 있는 것으로 실제로는 전체면에 연속하여 형성되는 것이다. 제10도에서는 픽셀내에서의 대응 관계를 알기 쉽게 하기 위해 분할한 상태로 도시하였다.
제10도를 참조하면, 레이저 빔을 조사하여, 정렬층의 이미드화율을 변화시킨 영역을 사선으로 표시하였다. 정렬층(136 및 137)에 있어서는 TFT에서 분리된 분할 영역에 각각 레이저 조사 영역(136A 및 137A)가 형성되어 있다. 대향하는 정렬층(138 및 139)에 있어서도 레이저 조사 영역(136A 및 137A)에 대향하는 영역에 레이저 조사 영역(138A 및 139A)가 형성되어 있다.
레이저 빔 조사는 정렬층(136 내지 139)의 제1단으로부터 제2단까지 연속하여 조사해도 좋고, 레이저 빔 조사가 필요한 부분만 조사하고, 레이저 조사가 필요하지 않은 부분에는 조사하지 않도록 조사와 비조사를 반복하면서 조사해도 좋다. 예를 들면, 픽셀 영역 내의 정렬층(136 내지 139) 부분에만 레이저 빔으로 조사하고, 픽셀 사이의 블랙 매트릭스 부분에 있어서는 조사하지 않도록 하면서 레이저를 조사해도 좋다. 레이저 빔 스폿 직경 및 스폿 형상은 특별히 한정되지 않고, 픽셀의 크기나 형상 등에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 레이저 스폿 직경으로서는 수 μm에서 5cm 평방의 크기까지 변할수 있다. 예를 들면, 스폿 직경 30 μm의 레이저 빔을 주파수 50 Hz로 조사하면서 주사하는 경우에는 1.5 mm/sec의 속도로 정렬층(136 내지 139)를 주사할 수 있다.
제11도는 픽셀 내에서 레이저 조사 영역의 다른 예를 도시한 사시도이다. 제11도를 참조하면, 정렬층(136 및 137)의 레이저 조사 영역(136A 및 137A)와 대향하는 정렬층(138 및 139)의 레이저 조사영역(138A 및 139A)를 대향시키지 않도록 배치한다. 따라서, 레이저 조사 영역(136A 및 137A)는 대향하는 정렬층(138 및 139)의 레이저가 조사되지 않는 영역과 대향한다. 또한, 레이저 조사 영역(138A 및 139A)는 대향하는 정렬층(136 및 137)의 레이저가 조사되지 않은 영역과 대향한다.
제12도는 픽셀 내에서의 레이저 조사 영역의 또 다른 예를 도시한 사시도이다. 제12도를 참조하면, 정렬층(136)과, 대향하는 정렬층(138)의 사이에 레이저 조사 영역(136A 및 138A)가 대향하지 않도록 형성된다. 한편, 정렬층(137)과, 대향하는 정렬층(139)의 사이에는 레이저 조사 영역(137A)와 레이저 조사 영역(139A)가 서로 대향하도록 배치된다. 본 실시예에서는 픽셀의 하나 건너에 이와 같은 레이저 조사 영역의 위치 관계가 되도록 구성된다.
제13도는 픽셀 내에서의 레이저 조사 영역의 또 다른 예를 도시한 사시도이다. 제13도를 참조하면, 정렬층(136)과, 대향하는 정렬층(138) 사이에 레이저 조사영역(136A 및 138A)가 서로 대향하고, 한편 정렬층(137)과, 대향하는 정렬층(139)사이에는 레이저 조사 영역(137A와 139A)가 서로 대향하지 않도록 구성되어 있다.
제14도는 픽셀 내에서의 레이저 조사 영역의 또 다른 예를 도시한 사시도이다. 제14도를 참조하면, 상기 실시예의 레이저 조사 영역의 방향과 수직인 방향으로 레이저 조사 영역이 형성되어 있다. 정렬층(136)과, 대향하는 정렬층(138) 사이에는 레이저 조사 영역(136A와 138A)가 서로 대향하도록 형성된다. 마찬가지로, 정렬층(137)과, 대향하는 정렬층(139) 사이에도 레이저 조사 영역(137A와 139A)가 서로 대향하도록 형성된다.
제15도는 픽셀 내에서의 레이저 조사 영역의 또 다른 예를 도시한 사시도이다. 제15도를 참조하면, 정렬층(136 및 137)에 형성되는 레이저 조사 영역(136A 및 137A)의 방향과, 대향하는 정렬층(138 및 139)의 레이저 조사 영역(138A 및 139A)의 방향이, 수직 방향으로 되도록, 각각의 레이저 조사 영역이 형성된다. 따라서, 레이저 조사 영역(136A)와 레이저 조사 영역(138A)는 부분적으로 겹쳐서 서로 대향한다. 따라서, 서로 대향하는 정렬층 양쪽이 레이저 빔으로 조사되는 영역과, 한쪽 또는 다른 한쪽만이 레이저 빔 조사 영역인 영역과, 양쪽 동시에 레이저 조사되지 않은 3종류의 영역이 형성된다. 따라서, 프리틸트 각이 상이한 영역을 3종류로 형성할 수 있어, 더욱 시야각 특성을 개선할 수 있다.
다음에, 제11도에 도시한 바와 같은 레이저 조사 영역의 배치 상태가 되도록, 각 픽셀의 정렬층을 2분할하여, 한쪽 영역에만 레이저 빔을 조사해서 레이저 조사 영역의 이미드화율을 레이저 비조사 영역의 이미드화율보다 높게 한 액정 표시 장치를 제작했다. 구체적으로는, 가용성 폴리이미드를 도포하여 폴리이미드 정렬층을 형성하여, 이것을 50 ℃에서 베이킹한 후, 150 ℃에서 가열 처리하여 이미드화율을 96.2 %로 했다. 다음에, 파장 632.8 nm의 He-Ne 레이저 빔을 이용하고, 스폿 직경을 30 μm로 하여 60 μm X 60 μm 크기의 픽셀의 절반분의 영역의 2회의 발진으로 레이저 조사했다. 또, 레이저 빔 주파수는 50 Hz로 하고, 레이저 빔 주사 속도는 0.75 nm/sec로 했다. 이와 같은 레이저 조사에 의해, 레이저 조사 영역의 이미드화율은 98.6 %까지 증가했다. 또, 레이저 빔 스폿 형상이 30 μm x 60 μm 크기의 장방형상인 경우에는 1회의 발진으로 픽셀의 절반분의 영역을 레이저 빔으로 조사할 수 있다.
이상과 같이 하여 픽셀 영역내의 일부에 이미드화율이 높은 영역을 형성한 정렬층을 갖춘 TN 형의 액정 표시 장치를 제작하여 시야각 특성을 평가했다.
비교를 위해, 동일한 가용성 폴리 이미드를 이용하여 폴리이미드 정렬층을 형성한 다음, 50 ℃에서 사전 베이킹한 후, 150℃에서 가열 처리함으로써, 전체에 균일한 이미드화율인 정렬층(이미드화율 96 %)를 갖춘 TN형 액정 표시 장치를 제작하여 시야각 특성을 평가했다.
제16도는 이상과 같이 하여 얻어진 액정 표시 장치의 시야각 특성을 도시한 도면이다. 횡축은 시야각을 나타내고, 종축은 계조 휘도 레벨을 나타낸다. 실선은 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 나타내고, 점선은 비교예의 액정 표시 장치를 나타낸다.
제16도로부터 명백해진 바와 같이, 픽셀 내의 정렬층의 일부의 아미드화율을 다르게 하여 각 픽셀 내에 프리틸트각이 상이한 영역을 형성한 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는 비교예의 액정 표시 장치에 비해 시야각 특성이 개선되고, 디스플레이와 대면하여 관찰했을 때의 시야각 방향의 편이에 의한 휘도 및 콘트라스트비의 저하가 적어진다는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 가용성 폴리이미드 대신에 폴리아믹 산을 이용하여 폴리이미드 정렬층을 형성하고, 그 일부 영역에 레이저 빔을 조사한 경우에도 마찬가지의 시야각 특성의 개선이 관찰되었다.
상기 실시예에서는 사전 베이킹의 가열 처리를 가열로 내에서의 가열 처리에 의해 행하고 있지만, 사전 베이킹을 레이저 빔 조사에 의해 행해도 좋다. 이 경우, 사전 베이킹의 레이저 조사와, 이미드화율을 변화시키기 위한 레이저 조사를 연속하여 일련의 공정으로 하여 행할 수 있게 된다. 또한, 레이저 조사에 의해 가열하기 때문에, 트랜지스터 부분 등 가열되는 것이 바람직하지 않은 부분을 가열하지 않고 정렬층만을 가열 처리할 수 있게 된다.
다음에, 본 발명의 제4 국면에 따른 실시예에 대해 설명한다.
제4 국면에 따르면, 폴리이미드 정렬층의 일부에 레이저 빔을 조사함으로써, 조사 영역의 이미드화율을 감소시킨다. 이와 같은 레이저로서는 상술한 바와 같이 파장 300~400 nm의 레이저 빔이 바람직하다. 예를 들면, XeF 레이저(파장 353 nm), 및 XeCl 레이저(파장 308 nm) 등을 들 수 있다.
이하 구체적인 실험예에 대해 설명한다.
가용성 폴리이미드로 형성한 폴리이미드 정렬층을 50 ℃에서 사전 베이킹한 후, 180 ℃에서 가열 처리하여, 이미드화율 95 %의 폴리이미드 정렬층으로 했다. 이 폴리이미드 정렬층에 XeF 레이저 빔을 에너지 밀도 50 mJ/cm2로 조사한 바, 이미드화율은 85 %로 감소했다. 따라서, XeF 레이저 빔으로 막을 조사함으로써, 이미드화율을 감소시킬 수 있었다.
제17도는 이와 같이 하여 레이저 조사한 폴리이미드 정렬층 위에 액정을 도입한 후, 어느 한쪽 기판의 액정과 정렬층과의 계면에 있어서의 편광 레이저 빔에 의한 액정의 반사 휘도 피크 강도를 측정한 결과를 도시한 도면이다. 횡축은 액정 배향각이고, 종축은 반사 휘도 피크 강도의 상대값을 나타낸다. 실선은 레이저 빔 조사 전의 정렬층을 나타내고, 점선은 레이저 빔 조사 후의 정렬층을 나타낸다. 제17도로부터 명백해진 바와 같이, 레이저 처리전도, 레이저 처리 후도 거의 변화하지 않는 배향성을 나타내고, 정렬층 기능이 손실되지 않는다는 것을 알 수 있다.
또한, 프리틸트 각은 레이저 빔 조사전의 정렬층을 이용한 경우 4.9° 이고, 레이저 조사 후의 정렬층을 이용한 경우에는 5.6° 로 되었다. 따라서, 이미드화율이 감소함으로써 프리틸트각이 높아진다는 것을 알 수 있다.
비교를 위해, 파장 300 nm 이하의 레이저 빔인 KrF 레이저 빔(파장 248 nm)를 이용하고, 에너지 밀도 70 mJ/cm2에서 상기 마찬가지로 폴리이미드 정렬층에 레이저를 조사하였다. 이 경우, 막 자체가 붕괴하고 막이 비산했다. 따라서, 레이저 빔으로서는 파장 300~400 nm 정도의 것을 이용하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
다음에, 본 발명의 제5 국면 및 제6 국면에 따른 실시예에 대해 설명한다.
제18도는 본 발명의 제5 국면에 따른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도이다. 액정 표시 장치는 글래스나 투광성 합성 수지 등으로 구성되는 투광성 기판(10)과, 투광성 기판(10)의 표면 상에 형성된 도전막(20)과, 또 그 표면 상에 형성된 정렬층(31)을 갖추고 있다. 그리고, 정렬층(31) 위에 액정(40)이 주입되어 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 액정(40)의 상면에는 상기 정렬층(30), 도전막(20) 및 투광성 기판(10)과 동일한 구성이 대칭적으로 위쪽에 설치되어 있다.
정렬층(31)은 감광성 고분자 정렬층 재료, 예를 들면 아크릴 수지계의 감광성 재료 등으로 구성되고, 그 표면에는 러빙 처리가 행해진다. 감광성 고분자 재료의 정렬층(31)은 후술하는 방법에 의해 형성된 서로 중합도가 다른 영역(31a, 31b)를 갖고 있다. 정렬층(31)의 중합도가 다르면, 그 표면 상에 주입되는 액정(40)의 초기 배향 상태에 있어서의 프리틸트각이 다르다. 예를 들면, 제18도에 있어서, 중합도가 높은 영역(31a)의 액정(40a)의 프리틸트 각 A는 중합도가 낮은 영역(31b) 상의 액정(40b)의 프리틸트각(B) 보다도 크게 설정된다.
여기에서, 제18도에 도시된 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 제19도 및 제20도를 참조하여 설명한다.
먼저, 감광성 기판(10)의 표면 상에 ITO 막 등의 투명 도전 재료를 성막하여 패터닝한다(S20).
다음에, 도전막(20)의 표면상에 정렬층 재료를 도포한다. 정렬층 재료로서는 네가티브형 또는 포지티브형 감광성 고분자 재료가 이용된다. 네가티브형 감광성 고분자 재료는 자외선 등의 광 조사에 의해 감광한 영역의 중합도가 향상하고, 또한 포지티브형 감광성 고분자 재료는 광 조사에 의해 감광한 영역의 중합도가 저하한다. 이러한 감광성 고분자 재료는 도전막(20)이 형성된 감광성 기판(10)의 표면 상에 스핀 코팅하거나 또는 롤 코팅에 의해 도포된다(S22).
그리고, 감광성 고분자 정렬층(31)에 대해 사전 베이킹 처리가 이루어진 후, 정렬층 표면상에 상이한 투과율을 갖는 계조 마스크(210)이 형성된다. 계조 마스크(210)은 제20도에 도시한 바와 같이, 상이한 막두께 영역(210a, 210b)를 형성함으로써, 또는 부분적으로 다른 재료를 조합함으로써, 조사 광선에 대해 상이한 투과율을 갖는 영역을 구성한다(S24).
그후, 자외선 등의 조사 광선(220)을 계조 마스크(210)을 투과하여 감광성 고분자 정렬층(31) 표면에 조사하고, 감광성 고분자 막(31)을 노광한다. 제20도를 참조하면, 계조 마스크(210)의 막두께가 작은 영역(210a)의 아래에 위치하는 정렬층 영역(31a)은 계조 마스크(210)의 막 두께가 두꺼운 영역(210b)의 아래에 위치하는 정렬층 영역(31b)에 비해 노광량이 커진다. 그리고, 노광량에 따라 각각 중합도가 높은 영역 또는 낮은 영역이 정렬층(31) 중에 형성된다. 즉, 네가티브형의 정렬층 재료를 이용한 경우에는 노광량이 많은 영역(31a)가 노광량이 적은 영역(31b)에 비해 중합도가 높은 영역이 된다. 또한, 포지티브형의 정렬층 재료를 이용한 경우에는 역으로 노광량이 많은 영역(31a)의 중합도가 노광량이 적은 영역(31b)의 중합도에 비해 낮아진다.
상기 노광량 처리가 행해진 후, 정렬층(31)에 대해 사후 베이킹 처리를 행한다(S26).
또한, 정렬층(31)의 표면에 러빙 처리를 행하고(S28), 정렬층(31)의 형성 공정이 종료된다.
이상의 공정에 의해, 중합도가 다른 복수의 영역이 감광성 고분자 정렬층(31)에 형성된다.
또한, 본 실시예에 있어서, 노광된 감광성 고분자 정렬층(31)을 현상 처리한 후, 사후 베이킹 처리를 행하도록 해도 좋다. 현상 처리를 행하면, 노광량의 대소에 따라 잔막률이 다른 등으로 해서, 표면 형상 등 표면 상태가 다른 영역이 감광성 고분자 정렬층(31)에 형성된다.
이제, 감광성 고분자 정렬층 재료로서 네가티브형의 아크릴계 수지막을 이용한 정렬층 형성의 구체예에 대해 설명한다.
도전막(20)의 표면 상에 감광성 고분자 재료(상품명「JNPC-101」; 일본 합성 고무사 제조)의 용액을 적하하고, 스핀 코팅에 의해 소정의 막 두께의 정렬층 재료의 박막을 형성한다. 다음에, 온도 80 ℃에서 3분간 사전 베이킹 처리를 행한다. 또한, 정렬층 재료 막두께의 표면 상에 광 투과율이 다른 복수의 영역을 갖는 계조 마스크(210)을 배치한다. 여기에서, 계조 마스크(210)의 각 영역은 정렬층 재료로의 노광량이 50~1000 J/cm2로 되도록 미리 조절된다.
계조 마스크(210)을 배치한 후, 수은 쇼트 아크 램프 등에 의해 파장 450 nm의 자외선(220)을 10초간 정렬층 재료 박막으로 조사해서 정렬층 재료를 감광시킨다. 이 노광 처리에 의해, 정렬층 재료 박막에는 계조 마스크(210)의 막 두께에 대응하여 각각 노광량이 다른 영역이 형성된다.
그 다음, 계조 마스크(210)을 제거한 후, 온도 180 ℃에서 30분간 사후 베이킹 처리를 행하여 정렬층(31)의 제조 공정을 종료한다.
또한, 다른 실시예에 있어서도 계조 마스크(210)을 이용하여 노광된 정렬층 재료 박막에 대해 현상 처리를 행할 수 있다. 이로 인해, 정렬층 표면 조도 등의 표면 상태에 차이를 발생시킨 후, 온도 180 ℃에서 30분간 사후 베이킹 처리를 행하여 정렬층(31)의 제조 공정을 종료한다.
감광성 고분자 재료로서 네가티브형의 아크릴계 수지를 이용한 경우에는 노광량이 많은 부분의 중합도가 노광량이 적은 부분의 중합도에 비해 높아진다. 이 결과, 액정 패널 제조 후의 액정의 초기 배향 상태에 있어서, 중합도가 높은 영역 상의 액정의 프리틸트 각은 중합도가 낮은 영역 상에 배향되는 액정의 프리틸트 각에 비해 크게 설정된다.
또, 제18도 및 제20도에 도시된 액정 표시 장치의 단면 구조는 하나의 픽셀 영역에 관련하여 표시한 것으로, 중합도가 다른 영역은 표시된 하나의 픽셀 영역의 내부에 있어서 여러가지로 설정된다. 이 중합도가 다른 영역의 배치에 대해서는 제1~제4 실시예에 있어서의 제7a도 및 제7b도와 제8a도 및 제8b도와 제10도 내지 제15도에 도시한 배치를 적용할 수 있다. 또한, 하나의 픽셀 영역 내에 한정되지 않고, 예를 들면 제9도에 도시한 바와 같은 영역 설정을 행하는 것도 가능하다. 그리고, 이 제5 국면에 따른 액정 표시 장치에 있어서는 제1~제4 국면과 마찬가지로, 정렬층의 중합도를 소정의 영역마다 적절하게 변화시킴으로써 액정의 초기 배향 상태의 프리틸트 각을 여러가지로 설정할 수 있다. 이로 인해, 우선 시야각을 다르게 하여, 결과적으로 시야각 특성을 개선시키는 효과를 발휘할 수 있다.
또, 제15 국면에 따른 정렬층을 액정층을 통해 대향하는 2개의 정렬층의 한쪽에만 적용해도 좋고, 또는 대향하는 양쪽의 정렬층에 적용해도 좋다.
다음에, 본 발명의 제7 국면에 따른 실시예에 대해 설명한다.
제21도는 본 발명의 제7 국면에 따른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도이다. 액정 표시 장치는 글래스나 투광성 합성 수지 등으로 구성되는 투광성 기판(10, 70)과, 투광성 기판(10, 70) 위에 형성된 도전막(20, 60)과, 또 그 위에 형성된 정렬층(32, 52)를 갖추고 있다. 그리고, 한쌍의 정렬층(32, 52) 사이에는 액정(40)이 주입되어 있다. 한쌍의 도전막(20, 60)은 액정(40)에 전압을 인가하기 위한 한쌍의 대향 전극으로서 기능한다.
정렬층(32, 52)는 적어도 그 표면에 작은 구멍을 갖는 박막으로 구성되어 있다. 정렬층(32, 52) 표면의 작은 구멍은 정렬층 표면에 요철을 형성하고, 이 요철 형상을 따라서 액정(40)의 초기 배향 상태가 규정된다. 즉, 액정(40)의 초기 배향 상태에 있어서, 액정은 정렬층(32, 52) 표면의 요철 형상을 따라 배향하기 때문에, 요철 형상에 대응한 미소한 영역에서 액정 프리틸트각이 서로 다른 도메인이 형성된다. 각 도메인에 있어서의 우선 시야각은 각각 다르고, 또한 한 픽셀에서는 도메인이 평균화되어 보이기 때문에, 넓은 시야각을 얻을 수 있다.
표면에 요철을 갖는 정렬층(32, 52)는 여러가지 재료 및 방법에 의해 형성된다. 그 제1 예는 액정과 고분자와의 혼합 재료로부터 용매 증발법을 이용하여 형성되는 고분자 정렬층이다. 이 고분자 정렬층은, 예를 들면 CPHOB(4-cyanophenyl 4'-hexyloxybenzoate), 50CB(4-cyano 4'-pentoxybiphenyl), 70CB(4-cyano 4'-heptoxybiphenyl) 또는 HPPB(4-hexyloxyphenyl 4'-pentylbenzoate) 등의 액정과, 예를 들면 폴리염화비닐, PMMA(polymethyl methacrylate), 폴리스티렌, 폴리디이소프로필 퓨머레이트, 아크릴로니트릴 부타디엔 러버 또는 폴리이미드 등의 고분자를 혼합하여 도전막(20, 60) 상에 도포한 후, 액정만을 용해하는 용매, 예를 들면 에탄올이나 아세톤 등에 침적함으로써, 액정 성분만을 추출하여 형성된다. 막내의 액정 성분만이 추출된 부분에는 다수의 작은 구멍이 형성된다. 특히, 정렬층(32, 52) 표면에는 미소한 요철이 형성된다. 이 요철 크기는 액정 분자보다 크고, 픽셀 사이즈 보다도 작은 범위, 바람직하게는 수 μm 정도로 형성된다. 액정 패널 내에 액정(40)이 주입된 초기 배향 상태에 있어서, 액정이 정렬층(32, 52)의 표면의 요철 내부에, 더 바람직하게는 막 내의 구멍 내부에도 주입된다. 표면의 요철 내부에 액정 분자가 주입됨으로써, 표면의 요철 형상을 따라 액정 분자의 배향이 분산되고, 각각이 상이한 프리틸트각으로 설정된다. 또한, 막 내의 구멍 내부에 액정이 주입되면, 픽셀 전극 양단에 전압이 인가되지 않은 경우에 광의 산란을 발생하여, 광의 투과율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
정렬층(32, 52) 형성시의 액정과 고분자 재료의 혼합 비율을 조정함으로써, 정렬층(32, 52)의 요철의 크기 또는 형성 밀도를 제어할 수 있다.
고분자 재료로서 자외선 경화성 수지나 열 경화성 수지를 이용한 경우에는 점착성을 갖는 정렬층을 형성할 수 있다. 이 때문에, 정렬층(32, 52)의 점착성을 이용하여 기판(10, 70)이나 스페이서의 고정을 행할 수 있다.
대안적으로, 정렬층(32, 52)는 발포성 수지를 이용하여 형성된다. 이 경우, 발포성 수지 재료로서, 발포 폴리스티렌 수지, 발포 폴리에틸렌 수지, 발포 폴리 염화 비닐 수지 등이 이용된다. 도전막(20, 60)의 표면 상에 발포성 수지 재료를 도포한 후, 발포 처리를 행함으로써, 적어도 정렬층(32, 52) 표면에 다수의 작은 구멍으로 이루어지는 요철면을 형성할 수 있다.
상기 방법들 중의 한 방법에 따라 형성된 정렬층(32, 52)는 그 표면에 러빙 처리가 행해진다. 그러나, 이 러빙 처리는 반드시 필요한 것은 아니다.
또, 표면의 요철은 액정층(40)의 상하 양면에 배치되는 정렬층(32, 52)에 대해 각각 형성하는 것이 바람직하지만, 어느 한쪽에만 형성해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
제22도는 본 발명의 제7 국면에 따른 다른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도이다. 도시된 구조는 1 픽셀에 상당하는 영역을 모식적으로 나타낸 것이다. 액정 표시 장치는 글래스나 수광성 합성 수지 등으로 구성되는 투광성 기판(10)과, 투광성 기판(10) 상에 형성된 도전막(20)과, 또 그 위에 형성된 정렬층(33)을 갖추고 있다. 그리고, 정렬층(33) 위에는 액정(40)이 주입된다. 또한, 도시되지 않았지만, 액정(40)의 상면에는 상기 정렬층(33), 도전막(20) 및 투광성 기판(10)과 동일한 구성이 대칭적으로 위쪽에 형성되어 있다.
이 액정 표시 장치에 있어서는, 정렬층(33) 중에 스페이서(330a 및 330b)를 혼입시켜 정렬층(33)의 표면에 요철을 형성한다. 스페이서(330a, 330b)로서는 실시카나 폴리스티렌 수지, 폴리올레핀 수지, 또는 벤조구아나민 수지의 구형상의 스페이서가 이용된다. 스페이서(330a, 330b)의 사이즈는 균일한 것이어도 좋고, 또는 수종류의 것을 혼재시켜도 좋다. 구직경으로서는 0.3~1.5 μm의 범위의 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 2종류의 구형상 스페이서(330a, 330b), 예를 들면 그 구직경이 각각 0.5 μm와 1.0 μm인 스페이서를 이용한다. 이 정렬층(33)은 폴리이미드, 폴리아미드, PVA, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 등의 재료로 이루어지는 고분자 정렬층 재료의 혼액중에 구형상 스페이서(330a, 330b)를 혼입하여 혼합시킨 후, 도전막(20)의 표면상에 스핀 코팅 또는 인쇄에 의해 도포하고, 가열하여 형성된다. 그후, 러빙 처리가 행해진다.
이와 같이 해서 형성된 정렬층(33)의 표면은 도전막(20)의 표면 상에 분산시킨 구형상 스페이서(330a, 330b)의 형상을 따라 요철면이 형성된다. 따라서, 그 요철 표면 상에 배치되는 액정 분자는 요철면의 형상을 따라 각각 상이한 프리틸트 각 A, B를 갖고 배향된다. 제22도를 참조하면, 예를 들어, 볼록 부분의 크기가 커짐에 따라 프리틸트각이 증가된다. 이 결과, 제22도에 도시한 1 픽셀 영역 내에서도 여러가지 프리틸트각을 갖는 액정 영역(40a, 40b, 40c)가 형성됨으로써, 각 영역의 우선 시야각이 차이가 생겨, 전체로서 넓은 시야각이 얻어진다.
또한, 본 실시예의 다른 예를 제23도에 도시한다. 이 변형예에서의 액정 표시 장치는 도전막(투명 전극)(20)의 표면 상에 절연막(80)이 형성된다. 이 절연막(80)은 액정층(40)을 사이에 두고 대향하는 양면에 형성되어 있고, 한쌍의 도전막(20) 사이의 쇼트를 방지하기 위해 설치된다. 이러한 액정 표시 장치에 있어서는 각 절연막(80) 중에 구형상 스페이서(330a, 330b)를 혼입하여 요철 표면을 형성한다.
즉, 각 도전막(20)의 표면 상에 SiO2막을 형성하기 위한 도포액 중에 크기가 다른 구형상 스페이서(330a, 330b)를 혼입하여 스핀 코팅에 의해 형성함으로써, 요철 표면을 갖는 절연막(80)을 형성할 수 있다. 그후, 절연막(80)의 표면 상에 고분자 정렬층(33)이 형성된다. 이 경우, 고분자 정렬층(33)의 표면 상에는 절연막(80)의 표면의 요철 형상을 따라 요철 형상이 형성된다. 따라서, 제22도에 도시한 실시예와 마찬가지로 프리틸트각이 상이한 영역(40a~40c)를 형성할 수 있다.
또, 구형상 스페이서(330a, 330b)의 재료와 사이즈 등의 선택에 대해서는 제22도에 도시한 실시예와 마찬가지로 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시예 및 그 변형예에 의한 요철 형상은 액정(40)을 통해 서로 대향 배치되는 한쌍의 정렬층(또는 절연막)의 어느 한쪽에 적용해도 좋고, 또는 양쪽에 적용해도 좋다.
제27도는 본 발명의 제7 국면에 따른 또 다른 실시예에 있어서의 액정 패널의 구조를 모식적으로 도시한 사시도이다. 액정 패널은 액정(40)을 통해 대향하여 배치되는 한쌍의 투광성 기판(10, 70)과, 투광성 기판(10, 70)의 위에 각각 형성되는 한쌍의 대향 전극을 구성하는 도전막(20, 60)과, 또 그 표면 상에 형성되는 정렬층(도시되지 않음)을 갖추고 있다. 또한, 대향 전극측의 투광성 기판(70) 위에는 컬러 필터(90)이 설치된다.
이 액정 표시 장치는 정렬층의 표면을 원추나 시야각추 등의 경사면을 갖는 형상으로 형성한 것을 특징으로 하고 있다. 제28a도 내지 제30도는 경사면을 갖는 정렬층 형상의 여러가지 예를 도시한 것이다.
제28a도, 제28b도에 도시한 바와 같이, 게이트 라인 GL 및 데이타 라인 DL에 의해 구획된 1 픽셀 영역에 있어서, 보조 용량 전극 SC가 원추형, 시야각 추형등의 추형으로 형성되어 있다. 보조 용량 전극 SC의 위에 적층하여 형성된 절연막(81a), 도전막(20) 및 정렬층(37a)는 각각 보조 용량 전극 SC의 표면 형상으로 이루어져 그 표면이 추형으로 형성되어 있다. 또한, 정렬층(37a) 표면에는 러빙 처리가 행해지는데, 러빙 방향은 게이트 라인 GL 또는 데이타 라인 DL에 대해 평행하게 또는 45도 경사를 갖고 행해진다.
상기 구성에 의해, 정렬층(37a)의 표면 상의 액정은 정렬층(37a)의 경사 표면을 따라 각각 상이한 프리틸트 각으로 배향된다. 이로 인해, 각 영역의 우선 시야 각이 각각 달라서, 넓은 시야각을 얻을 수 있다.
정렬층 표면의 경사면과, 그 경사면 위의 액정의 프리틸트각의 관계를 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타낸 기호는 제33도에 도시한 것이다.
표 2로부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 액정 영역은 경사면의 경사각에 따라 상이한 프리틸트 각으로 배향된다.
한편, 제29도에 도시한 예에 있어서도, 픽셀 전극(도전막)(20)만이 경사면을 갖는 추형으로 형성되어 있다. 따라서, 그 표면 상에 형성되는 정렬층(37b)는 픽셀 전극(20)의 표면 형상으로 이루어져 마찬가지로 추형으로 형성된다.
제30도를 참조하면, 보조 용량 전극 SC와 픽셀 전극(20)과의 사이에 적층되는 절연막(81a)가 상기 예와 마찬가지로 추형으로 형성되어 있고, 그 표면 상에 형성되는 픽셀 전극(20) 및 정렬층(37c)는 그 표면 형상으로 이루어진 추형으로 형성된다.
제28a도 내지 제30도에 도시한 어느 한 실시예에 있어서도, 결과적으로 정렬층 표면은 경사면을 갖는 추형으로 형성되고, 그 결과 경사면마다 상이한 프리틸트 각으로 액정을 배향시킬 수 있다.
상기 보조 용량 전극 SC, 절연막(81), 픽셀 전극(20)의 각각은 성막 후에 테이퍼 에칭을 이용하여 테이퍼 형상으로 형성되는데, 테이퍼 에칭 방법으로서는 이하와 같은 방법이 적용 가능한다.
예를 들면, 에칭 마스크와 피에칭 막과의 에칭 선택비를 조정하여, 에칭 과정에서 에칭 마스크가 사이드 에칭되고, 측면이 후퇴하면서 에칭이 진행됨으로써, 피에칭 막의 측면을 테이퍼 형상으로 에칭하는 제1 방법이 있다.
또는, 다단의 에칭 프로세스를 이용하는 제2 방법이 있다. 이 방법은 피 에칭 막의 성막과 에칭을 교호로 반복하고, 서서히 에칭 마스크 폭을 좁힘으로써 피에칭 막을 피라미드 형상으로 적층하는 방법이다.
또는, 중합막의 측벽 형성을 이용하는 제3 방법이 있다. 이 방법은 드라이에칭 등의 반응성 개스 중에 중합막 형성 성분을 혼합하여 에칭함으로써, 에칭 진행 과정에 있어서 에칭 마스크의 측벽에 중합막이 형성되어, 마스크 폭이 넓어짐으로써 피 에칭 막의 측면을 테이퍼 형상으로 형성하는 방법이다.
테이퍼 에칭에 의한 경사면을 갖는 원추 등의 표면 형상은 제28a도 내지 제30도에 도시한 바와 같이, 픽셀 단위로 행해도 좋고, 또한 픽셀 영역을 초과하여 더욱 넓은 영역에 대해 형성해도 좋다. 또한, 픽셀 전극(20) 측의 각 층에 대해서 뿐만 아니라, 대향 전극측의 도전막, 절연막 등에 형성해도 좋다. 또한, 서로 대향하는 양측의 각층에 형성해도 좋다.
또한, 제31도에 도시한 바와 같이, 컬러 필터(90)의 표면에 추형의 경사면을 형성해도 좋다. 또한, 표면 형상은 추형뿐만 아니라, 원추대나 각추대와 같은 형상이어도 좋다.
제32도는 제7 국면에 따른 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 본 실시예에서는 인접하는 4개의 픽셀에서 하나의 피라미드 형상의 볼록 부분이 형성된다. 따라서, 제32도에 도시한 바와 같이, 중앙의 데이타 라인 DL을 향하여 높아지는 바와 같이, 정렬층(37d) 및 정렬층(37e)가 형성된다. 이 실시예에 따르면, 각 픽셀의 절연막(81a)가 경사면을 갖도록 형성됨으로써, 그 위에 형성되는 정렬층(37d) 및 정렬층(37e)가 경사진다. 이와 같이, 정렬층의 테이퍼 형상의 볼록 부분은 반드시, 픽셀 내에 형성되지 않아도 좋고, 인접하는 복수의 픽셀 영역마다 하나의 테이퍼 형상의 볼록 부분을 형성해도 좋다.
상기 실시예에서는 절연막에 경사면을 형성함으로써 정렬층을 경사지게 하지만, 픽셀 전극 또는 보조 용량 전극에 경사면을 형성함으로써 정렬층을 경사지게 해도 좋다.
다음에, 본 발명의 제8 국면에 따른 실시예에 대해 설명한다.
제24도는 본 발명의 제8 국면에 따른 실시예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도이다. 이 도면은 1 픽셀 상당의 영역의 구조를 모식적으로 도시한 것이다. 이 액정 표시 장치는 글래스나 투광성 합성 수지 등으로 구성되는 투광성 기판(10)과, 투광성 기판(10) 상에 형성된 도전막(20)과, 또 그 위에 형성된 정렬층(34)를 갖추고 있다. 정렬층(34) 위에는 액정(40)이 주입된다. 또한, 도시되지 않았지만 액정(40) 상면에는 상기 정렬층(34), 도전막(20) 및 투광성 기판(10)과 동일한 구성이 대칭적으로 위쪽에 설치되어 있다.
이 액정 표시 장치에서는 정렬층(34)의 표면에 형상이 상이한 마이크로그루브 영역(34a, 34b)가 형성되어 있다. 마이크로그루브 영역(34a, 34b)는 거의 V자 형상의 복수의 홈이 정렬층(34) 표면을 따라 형성되어 있다. 각 영역(34a, 34b)에 의해 홈 피치, 홈 깊이, 홈 폭 또는 홈의 연장 방향이 각각 다르게 형성된다. 정렬층(34) 표면에 서로 형상이 다른 마이크로그루부 영역(34a, 34b)를 형성하면, 액정(40)은 초기 배향 상태에서의 프리틸트각이 서로 다르게 배향된다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 홈의 형성 밀도가 높은 영역(34a)에서는 홈의 형성 밀도가 상대적으로 낮은 영역(34b)에 비해 프리틸트 각이 크게 설정된다( A〉B). 따라서, 프리틸트 각의 차이에 대응한 우선 시야각이 상이한 여러가지 영역을 형성함으로써 넓은 시야각을 얻을 수 있다.
이 마이크로그루브 영역(34a, 34b)는 이하와 같은 방법으로 형성할 수 있다.
그 하나는 형상 전사를 이용하는 방법이다. 이 방법은 먼저 표면에 원하는 마이크로그루브 형상이 가공된 금속 플레이트 등을 준비하고, 이 금속 플레이트의 가공 표면을 정렬층(34)의 표면에 압압하고, 또는 더욱 가열함으로써 금속 플레이트 표면의 마이크로그루브 형상을 정렬층(34) 표면에 전사한다. 예를 들면, 막 두께 1000~1500Å의 정렬층(34) 표면에는 홈의 깊이 100~500Å의 범위 내의 상이한 깊이, 및 0.1~5 μm 범위 내의 상이한 홈 피치를 갖는 마이크로그루브 영역이 전사하여 형성된다. 또, 정렬층(34)의 재료로서는 형상 전사가 가능한 정도의 유연성을 갖는 재료, 예를 들면 폴리아미드, PVA, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 등이 이용된다.
또한, 다른 방법으로서 레이저 빔를 이용하여 정렬층(34)를 직접 가공하여 마이크로그루브 형상을 형성할 수 있다.
다음에, 변형예에 대해 설명한다. 제25도는 변형예의 액정 표시 장치의 주요부를 도시한 단면도이다. 이 변형예에서는 절연막(80)이 도전막(20)과 정렬층(35) 사이에 형성되어 있으므로, 이 절연막(80) 표면에 마이크로그루브 영역이 형성되어 있다. 이것은 이하와 같이 형성된다.
먼저, 도전막(20)의 표면 상에, 예를 들면 스퍼터법을 이용하여 SiO2막(80)을 막두께 1000~2000Å으로 형성한다. 그리고, SiO2막의 표면에 상기와 마찬가지로 형상 전사법을 이용하여 상이한 홈 형상을 갖는 여러가지 마이크로그루브 영역을 형성한다. 그 후, 절연막(80)의 표면상에 정렬층(35)를 형성하면, 정렬층(35)는 절연막(80) 표면의 마이크로그루브 형상으로 되어, 그 표면에 마이크로그루브 형상이 형성된다. 이 경우, 정렬층(35)는 절연막(80) 표면의 마이크로그루브 형상이 그 표면에 반영되는 정도의 막 두께, 예를 들면 1000~1000Å 정도로 스핀 코팅 또는 인쇄에 의해 형성된다.
또한, 다른 변형예에 대해 제26도를 이용하여 설명한다. 제26도에 도시한 변형예는 투광성 기판(10)의 표면에 마이크로그루브 형상을 형성한 것이다.
투광성 기판(10)의 표면 상에 홈 형상을 형성하는 방법으로서, 에칭법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 투광성 기판(10)의 표면에 형성해야 할 홈 형상 패턴을 갖는 레지스트를 형성하고, 희불산(HF:H2O=1:50)에 의한 습식 에칭을 행하면, 레지스트 패턴에 따른 홈이 투광성 기판(10) 표면에 형성된다. 홈 깊이는 에칭 시간을 조정함으로써 제어되고, 그 깊이는 예를 들면 100~1000Å 정도로 설정된다. 또한, 습식 에칭 대신에 사불산 탄소 및 산소 분위기에 있어서의 플라즈마 드라이 에칭을 이용해도 마찬가지로 홈을 형성할 수 있다.
에칭법에 의해 형성된 홈을 갖는 기판(10) 표면 상에 도전막(20), 필요한 경우에는 절연막, 또한 정렬층(36)을 순차 형성하면, 각 막의 표면은 투광성 기판(10)의 표면의 홈 형상을 반영하여 그 표면에 홈 형상이 형성된다.
또, 이 표면의 요철 형상은 한쪽의 정렬층(36), 절연막 또는 투광성 기판(10)의 표면의 소정의 하부층에 형성될 뿐만 아니라, 대향하는 양쪽의 정렬층, 절연막 또는 투광성 기판의 표면에 형성해도 좋다. 홈 형상이 다른 마이크로그루브 영역은 제1~제4 국면에 있어서 설명한 제7a도, 제7b도, 제8a도, 제8b도 및 제10도 내지 제15도에 도시한 바와 같이 설정될 수 있다. 또한, 하나의 픽셀 영역에 한정되지 않고, 예를 들면 제9도에 도시한 바와 같은 영역 설정을 행하는 것도 가능하다.
또한, 정렬층, 절연막 및 투광성 기판의 표면에 형성하는 마이크로그루브 형상은 균일한 홈 형상을 표시 영역의 전체면에 형성해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 마이크로그루브 형상으로 되는 정렬층의 홈 형상의 표면을 따라 액정의 초기 배향 상태의 프리틸트각이 다르므로, 이것에 따라 우선 시야각이 여러가지 설정됨에 따라 시야각을 증대시킬 수 있다.
본 발명이 상세하게 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 이것에 제한되지 않으며, 본 발명의 정신과 범위는 첨부된 특허 청구의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (12)

  1. 액정 표시 장치에 있어서, 액정; 및 상기 액정을 배향시키기 위한 폴리이미드 정렬층을 포함하고, 상기 폴리이미드 정렬층이 이미드화율(imidiation)이 상이한 복수의 영역을 가지며, 각각의 상기 영역에 대응하는 상기 액정 부분이 상기 이미드화율에 대응하는 상이한 프리틸트각으로 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리이미드 정렬층의 이미드화율이 상이한 상기 복수의 영역이 각각의 픽셀내에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 액정을 배향시키기 위한 폴리이미드 정렬층을 갖는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 폴리이미드 정렬층을 형성하는 단계; 상기 폴리이미드 정렬층을 사전 베이킹하는 단계; 및 상기 폴리이미드 정렬층을 레이저 빔으로 조사하여 조사 영역의 이미드화율을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 폴리이미드 정렬층이 폴리아믹 산으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 폴리이미드 정렬층이 가용성 폴리이미드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 사전 베이킹 단계의 가열 처리 온도가 50~150 ℃인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 사전 베이킹 단계는 레이저 빔에 의한 조사에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 레이저 빔은 파장이 최소한 400 nm인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 레이저 빔으로 상기 폴리이미드 정렬층을 조사하는 상기 단계는 상기 조사 영역의 상기 이미드화율을 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이미드화율을 증가시키기 위한 상기 레이저 빔은 파장이 최소한 400 nm인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제3항에 있어서, 상기 레이저 빔으로 상기 폴리이미드 정렬층을 조사하는 상기 단계는 상기 조사 영역의 상기 이미드화율을 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 이미드화율을 감소시키기 위해 인가되는 상기 레이저 빔은 파장이 300~400 nm인 레이저 빔인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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