KR100250694B1 - 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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야스카와 히데아키
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Abstract

기판(108)상에 반사 전극(107)을 마련하며 기판(101)상에 ITO 투명 전극(102)을 마련한다. 양 기판(108, 101)상에 폴리이미드로 된 배향막(106, 103)을 각각 마련한다. 배향막(106, 103)을 각각 소정 방향으로 러빙한다. 소정량의 카이랄제를 함유하는 액정과 고분자 전구체를 양 기판(108, 101) 간에 끼워두고 자외선을 조사하여 고분자를 석출시킨다. 액정(105) 및 고분자(104)는 서로 배향하여 분산한 구조를 취하며 액정(105)은 소정 비틀림 방향으로 소정 비틀림 각도를 취한다. 그 결과 효율좋게 광산란하는 입사면이 액정 표시 소자의 상기판(108) 표면에 대한 법선 방향과 액정 표시 소자의 상하 방향을 포함한 면내에 대략 일치하고 용도에 따라 특정 방향에서 특히 밝은 고분자 분산형의 액정 표시 소자를 얻는다.

Description

액정 표시 소자 및 그 제조 방법
최근에 정보 기기의 소형 경량화가 진행되고 그것에 탑재하는 디스플레이도전력 절약화가 요구되고 있다. 소형 표시 용량 기기에는 TN 모드에 의한 액정 표시 소자가, 중형 표시 용량 기기에는 FTN 모드에 의한 액정 표시 소자가 반사형 디스플레이로서 실용화되고 있다. 또한 반사형 디스플레이 상에 태블릿 등의 정보 입력 장치를 포함하는 등의 사용도확대되고 있다. 이러한 모든 반사형 액정 표시 소자는 밝기와 좋은 시인성이 요구된다.
그러나 종래의 편광판을 사용한 TN 방식, FTN 방식에 의한 액정 표시 소자는 광의 이용 효율이 낮기 때문에 반사형으로 하면 어두워지며 게다가 태블릿등 정보 입력 장치와 결합하면 대단히 어두운 표시가 되어 문제가 되고 있었다. 또한 TN 방식, FTN 방식으로 반사형으로 하면 기판 이면의 편광판 너머로 반사판이 배치되기 때문에 표시의 더블 이미지가 있어 잔글씨가 불선명하게 되고 시인성이 문제가 되고 있었다.
한편 최근에 와서는 편광판을 사용하지 않는 밝은 반사형 디스플레이가 개발되고 있다. 예컨대 액정과 고분자가 서로 분산한 고분자 분산 액정을 사용하여 전계 인가로 투명, 전계 무인가로 광산란이 되게끔 제어하는 액정 표시 소자(특공소 58-501631 등)나 전계 인가로 산란, 전계 무인가로 투명, 혹은 광 흡수가 되게끔 제어하는 액정 표시 소자(유럽 공개 특허 EPO 488116A2,특개평 4-227684, 특개평 5-119302 등)가 개발되어 있다.
특히 유럽 공개 특허 EPO 488116A2 등으로 공개된 액정과 고분자가 서로 배향 분산한 고분자 분산 액정에 의한 고분자 분산형 액정 표시 소자에서는 편광판을 사용하지 않기 때문에 전극을 광반사면과 겸용할 수 있으며 이 경우에는 편광판을 필요로 하는 TN, FTN 모드에서는 달성 못하는 시인성, 고정세도 및 밝기가 얻어지고 표시 품질이 우수한 반사형 디스플레이를 얻을 수 있었다.
그러나 액정과 고분자가 서로 배향 분산한 고분자 분산 액정을 사용한 고분자 분산형 액정 표시 소자에 관하여는 밝기나 시야각 특성에 영향을 주는 광산란 특성의 제어 방법은 아무런 공개가 되어 있지 않다. 특히 반사형 디스플레이로 이용한 경우 사용 환경이나 디스플레이 배치가 표시 품질에 주는 영향은 크지만 이들을 고려한 액정 표시 소자의 설계 방법에 관하여도 공개되어 있지 않다.
액정 표시 소자를 휴대 기기에 탑재한 경우에는 그 실사용 환경은 옥외, 옥내로 대별된다. 옥외는 일반적인 오피스의 약 100배 정도의 조명도가 있어 산란형의 반사형 디스플레이는 매우 밝은 표시 상태가 되므로 밝기의 점에서는 옥외 환경을 가정한 설계는 그다지 중요하게는 되지 않는다. 이에 반하여 조명을 요하는 옥내 환경을 가정한 설계는 중요해지며 일광이 들어오거나 조명으로 인한 상방향으로부터 광입사 성분이 큰 환경에서 보다 효율좋게 산란하는 것이 요구된다.
또한 액정 표시 소자를 휴대 기기에 탑재한 경우에는 프라이버시 보호의 관점으로 시야각 특성을 제어하는 것이 요구된다. 본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로 그 목적으로 하는 바는 액정과 고분자가 서로 배향 분산한 고분자 분산 액정을 사용한 고분자 분산형 액정 표시 소자의 광 산란 특성을 제어해서 용도에 따라 특정 방향에서 특히 밝고 콘트라스트 비가 높은 액정 표시소자 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면 제1전극이 형성되고 표면을 배향 처리한 상기 판과 상기 제1전극과 대향하는 제2전극이 형성되고 표면을 배향 처리한 하기판 간에 액정 및 굴절율 이방성을 가진 고분자가 서로 배향 분산하여 끼워진 액정 표시 소자에 있어서 전기장 인가시 광산란 특성이 상기 상기판에 행해진 배향 처리에 의한 제1러빙 방향, 상기 액정의 비틀림각 및 상기 액정의 비틀림 방향에의해 조정되고, 효율좋게 광산란하는 입사면이 상기 액정 표시 소자의 상기 상기판 표면의 법선 방향과 상기 상기판 표면 내의 소정의 제1방향을 포함한 면 내에 거의 일치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자를 제공한다.
이와 같이 효율좋게 광산란하는 입사면이 액정 표시 소자의 상기판 표면의 법선 방향과 상기판 표면 내의 소정 제1방향을 포함한 면 내에 거의 일치하고 있으므로 액정 표시 소자의 용도에 따라 특정 방향에서 밝은 액정 표시 소자가 얻어진다.
이 소정의 제1방향은 상기판의 제1러빙 방향을 상기판의 제1러빙 방향에서 하기판의 제2러빙 방향을 향해 제1러빙 방향과 제2러빙 방향이 이루는 각의 1/2의 각도 회전한 방향이 되므로 특정 방향에서 밝은 액정 표시 소자를 용이하게 설계할 수 있다.
이 소정의 제1방향은 바람직하게는 액정 표시 소자의 사용 상태에서의 상기판의 상하 방향이다. 이렇게 하면 상방향으로부터의 입사 성분이 큰 환경, 특히 옥내에서의 사용에 아주 적합한 액정 표시 소자가 얻어진다.
상기판의 제1러빙 방향을 액정 표시 소자의 사용 상태에 있어서 상기판의 좌우 방향으로부터 액정의 비틀림 방향으로 액정의 비틀림 각의 1/2의 각도 회전한 방향으로 하고, 하기판의 제2러빙 방향을 상기판의 상하 방향에 대하여 제1러빙 방향과 선대칭 방향으로 한다면 액정 표시 소자를 사용하는 상태에서 상하 방향에서 밝은 액정 표시 소자가 용이하게 얻어진다.
액정이 액정의 비틀림 각에 따라 소정량의 카이랄 제를 함유하고 있는 것이 바람직하다.
액정은 또한 이색성 색소를 함유하는 것이 바람직하다. 하기판의 제2전극은 반사성 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하며, 본 발명은 반사형 액정 표시소자에 매우 적합하게 적용된다.
또 본 발명에 의하면, 제1전극이 형성되어 표면을 배향 처리한 상기판과 상기 제1전극과 대향하는 제2전극이 형성되어 표면을 배향 처리한 하기판 사이에 액정 및 굴절율 이방성을 가진 고분자가 서로 배향 분산하여 끼워지고 상기 액정이 상기판과 하기판 사이에서 소정의 비틀림 방향으로 소정 비틀림각으로 트위스트 배향한 액정 표시 소자 제조 방법에 있어서, 상기 상기판에 제1전극을 형성하는 공정과, 그후 상기 상기판에 제1배향막을 형성하는 공정과, 상기 액정표시 소자의 사용 상태에서의 상기 상기판의 좌우 방향에서 상기 액정의 비틀림 방향으로 상기 액정의 비틀림각의 1/2의 각도 회전한 제1러빙 방향으로 상기 제1배향막을 러빙하는 공정과, 하기판에 상기 제1전극과 대향이 가능한 제2전극을 형성하는 공정과, 그후 하기판에 제2배향막을 형성하는 공정과, 상기 액정 표시 소자의 사용 상태에서의 상기 상기판의 상하 방향에 대해 상기 제1러빙 방향과 선대칭 또는 점대칭인 방향인 제2러빙 방향으로 상기 제2배향막을 러빙하는 공정과, 그후 상기 제1기판과 제2기판에 의해 공패널을 형성하는 공정과, 상기 공패널의 제1및 제2기판간에 고분자 또는 고분자 전구체와 액정 조성물의 액정성 혼합 재료를 배치하는 공정과, 그후 상기 액정성 혼합 재료로 고분자를 석출시켜 상기 액정과 고분자를 서로 분리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자 제조 방법이 제공된다.
이와 같은 공정으로 액정 표시 소자를 제조함으로써 액정 표시 소자의 사용 상태에서의 상하 방향에서 밝은 액정 표시 소자가 쉽게 얻어진다. 액정이 액정의 비틀림각에 따른 소정량의 카이랄 체를 함유하고 있는 것이 바람직하며 액정을 소정 비틀림각에 설정하는 것이 용이해진다.
또한 고분자 전구체로서 자외선 경화형 모노머를 사용하고 액정성 혼합 재료에 자외선을 조사하여 모노머를 중합시킴으로써 고분자를 석출시켜 액정과 고분자를 서로 분리하는 것이 액정 표시 소자 제조의 간편성에서 바람직하다.
본 발명은 액정 표시 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로 특히 정보 기기단말, 텔레비전, 가전 제품 등의 표시부를 구성하는 액정 표시 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 실시예1의 액정 표시 소자를 나타내는 단면도.
도2a 내지 도2d는 본 발명의 실시예 1에서의 상기판 러빙 방향 및 하기판 러빙 방향을 가리키는 도면.
도3a는 본 발명의 실시예 1의 액정 표시 소자의 트위스트각과 최대 반사율의 관계를 나타낸 도면.
도3b는 본 발명의 실시예 1의 액정 표시 소자의 트위스트각과 문턱 전압치 V10 및 포화 전압치 V90의 관계를 나타내는 도면.
도4a 내지 도4f는 본 발명의 실시예 1의 액정 표시 소자의 산란지향성을 나타낸 도면.
도5는 본 발명의 실시예 2의 액정 표시 소자를 나타낸 단면도.
도6는 본 발명의 실시예 3의 액정 표시 소자를 나타낸 단면도.
[실시예 1]
본 실시예에 있어서는 평행 배향 처리를 실시한 액정의 비틀림 배향 상태가 각각 0°, 90°, 180°, 270°, 360° 및 450° 트위스트 구성의 액정 표시 소자에 관해 설명한다.
도1에 본 실시예의 액정 표시 소자의 단면도를 표시한다. 아래쪽 기판 108상에는 크롬을 스퍼터링으로 약 2000 옹스트롬 형성 후 패터닝한 반사 화소전극 107이 형성된다. 그 화소 면적은 15mm이다. 위쪽 기판 101에는 ITO(Indium Tin Oxide)를 스퍼터링으로 약 1500 옹스트롬 형성 후 패터닝한 투명 전극 102가 형성된다. 반사 화소전극 107상에는 배향막 106을 형성하며 ITO 전극 102상에는 배향막 103을 형성하고 배향막 103과 배향막 106 사이에는 액정 105 및 고분자 104가 서로 배향 분산하여 설치된다.
먼저 기판 108상에 반사 화소 전극 107을 형성하며 기판 101상에 투명 전극 102를 형성한 후 이들 양 기판 108, 101상에 배향제로서 Optomer AL 3046(일본합성고무사제)을 플렉소 인쇄한 후 180℃로 1시간 소성하여 폴리이미드막 106, 103을 형성했다. 이어서 회전 러빙 장치로 러빙 처리를 실시했다.
이어 2개의 기판 108, 101을 기판 간격 5μm로 기판 주위를 맞붙여 고정함으로써 공패널을 얻었다.
하기판 러빙 방향과 상기판 러빙 방향은 도2a 내지 도2d에 표시한 바와 같이 0°, 90°, 180°, 270°, 360° 및 450°트위스트의 6 수준으로 했다. 즉 도2a에 표시한 바와 같이 0° 및 360°트위스트에서는 상기판은 패널 우방향으로 러빙하며 하기판은 패널 좌방향으로 러빙했다. 도2b에 표시한 바와 같이 90° 및 450°트위스트에서는 상기판은 패널 상방향에서 45° 좌측으로 기울어진 방향으로 패널 아래쪽에서 위쪽으로 러빙하며 하기판은 패널 상방향에서 45°우측으로 기울어진 방향으로 패널 아래쪽에서 위쪽으로 러빙했다. 도2c에 나타낸바와 같이 180°트위스트에서는 상기판 및 하기판 양쪽을 패널 상방향으로, 패널 아래쪽에서 위쪽으로 러빙했다. 도2d에 표시한 바와 같이 270°트위스트에서는 상기판은 패널 상방향에서 45°좌측으로 기울어진 방향으로 패널 아래쪽에서 위쪽으로 러빙하며, 하기판은 패널 상방향에서 45°우측으로 기울어진 방향으로 패널 아래쪽에서 위쪽으로 러빙했다.
다음에 이 공 패널에 넣어 봉하는 액정 및 고분자 전구체 혼합물에 관해 설명하겠다. 액정으로 TL-213(Merck사제)와 BL007(Merck사제)을 7:3으로 혼합(이하 「액정 A」이라 함)하여 사용하고 이것에 이색성 색소로 M361, SI512, M137(모두 Mitsui Toatsu Senryo사제)을 각각 1.4중량%, 1.7중량%, 0.4중량% 혼합하여 사용했다. 또한 액정 재료에 카이랄제로서 우선회농의 R-1011(Merck사제)을 0°, 90°, 180°, 270°, 360° 및 450°셀에 따라 각각 0중량%, 0.15중량%, 0.30중량%, 0.45중량%, 0.60중량% 및 0.75중량% 첨가한 것을 2a 내지 도2d에 나타내었다. 또 고분자 전구체로서 비페닐 메타크릴레이트를 앞의 액정 혼합물에 대해 7중량% 첨가했다. 이상을 가열 혼합하여 액정 상태의 액정성 혼합 재료로 한 후 앞서 설명한 공패널에 진공으로 넣어 봉했다.
패널에 넣어 봉한 액정성 혼합 재료는 러빙 방향 및 카이랄제의 첨가량에 따라 0°, 우 90°, 우 180°, 우 270°, 우 360° 및 우 450° 트위스트 배향 상태를 각각 취했다. 그후 패널에 조도 5 mW/cm2(파장 350nm)의 자외선을 7분간 조사하여 고분자를 중합시킴으로써 액정성 혼합 재료 중에서 고분자를 석출시켜 도1에 나타낸 본 실시예의 액정 표시 소자를 완성시켰다.
액정 105는 자외선 조사 전과 같은 배향 상태를 나타내고, 또 기판사이에서 고분자 104 및 액정 105는 서로 배향하여 분산한 구조를 취하는 것이 편광 현미경으로 확인되었다.
이렇게 해서 얻어진 본 실시예의 액정 표시 소자의 전기 광학 특성은 문턱 특성을 보이며 전압 인가로 반사율이 증가하는 노멀리 블랙 특성이 얻어졌다. 즉 전압 오프시에 이색성 색소의 흡수에 의한 흑색 표시가 얻어졌다. 전압을 충분히 인가한 경우는 액정 105가 전계 방향으로 배향하므로 고분자와 액정과의 배향 방향이 틀리게 되어 매체 내에서 굴절율의 불연속점이 발생하는 광산란 상태가 되었다. 이때 이색성 색소도 전계 방향으로 배향하므로 흡수가 대단히 작아지며 백색의 표시가 얻어졌다.
이어서 본 실시예의 액정 표시 소자의 전기 광학 특성의 측정 결과를 나타낸다. 전기 광학 특성은 크세논 램프 링 광원을 사용하고 액정 표시 소자에 100Hz의 장방형파를 인가하여 표시 소자 표면의 법선 방향(패널 법선)에서 30°기울어진 방향(입사각 30°)에서 전방위(360°)에 걸쳐 광을 입사시켜 입사광의 법선 방향에 대한 응답 반사광을 검출했다. 검출면적은 2mmΦ로 했다. 반사율 100%는 완전 확산판 표면의 휘도로 규격화했다. 이하, 문턱 전압치 V10은(최대 반사율-최소 반사율)-100으로 규격화한 때의 반사율이 10에서의 전압치, 포화 전압치 V90는 반사율이 90에서의 전압치로 정의했다. 또한 산란 지향성은 평행 광선을 사용하여 평행 광선과 패널 법선이 이루는 각 Φ과 패널 회전각 Φ을 파라미터로 하여 패널 법선 방향의 반사율 변화를 측정했다.
본 실시예의 액정 표시 소자의 트위스트각과 최대 반사율의 관계를 도3a에, 트위스트각과 문턱 전압치 V10 및 포화 전압치 V90의 관계를 도3b 각각 표시했다. 최대 반사율은 트위스트각이 커짐에 따라 커지고 270°이상의 트위스트각에서 대략 일정하게 되었다. 또 문턱 전압치 V10 및 포화 전압치 V90은 공히 트위스트각이 커짐에 따라 커졌다.
도4a 내지 도4f에 포화 전압 인가시의 Φ230° 입사에서의 산란 지향성에 관해 나타냈다. 도4a내지 도4f에서 부호 401은 상기판 러빙 방향을, 402는 하기판 러빙 방향을, 403은 반사율 100%를, 404는 반사율 50%를, 405은 Φ30°입사에 대한 액정 표시 소자의 반사율을 각각 나타낸다.
도4a 내지 도4f에 나타내듯이 산란 지향성은 규칙적으로 상기판 러빙축을 상기판 러빙축 방향에서 하기판 러빙축 방향을 향해 상기판 러빙축과 하기판 러빙축이 이루는 각의 1/2각도 회전한 축과 패널 법선을 포함한 면내에서 효율좋게 산한하는 지향을 나타냈다. 또, 도2a 내지 도2d에 나타낸 액정의 비틀림 상태 및 러빙 방향에 있어서는 패널 상하 방향과 패널 법선을 포함한 면내 방향에서 효율좋게 광을 산란하는 지향성 광란산 상태가 얻어졌다.
산란 특성은 트위스트각이 작을수록 지향성이 강해지고 또 최대 반사율은 트위스트 각이 클수록 높으며 270°이상에서 대략 일정하게 되었다. 이와 같은 현상을 눈의 인식과 대응시키면 확산 광원으로 인한 균일 조명 환경 아래에서는 트위스트각의 증대로 패널은 밝아지며 270°트위스트 이상에서 밝기가 일정하게 된다. 또 특정 방향 광이 강한 환경에서는 패널을 가장 적합하게 배치하면(예컨대 패널 상하 방향을 특정 방향 광의 방향으로 한다) 트위스트 각이 작을수록 밝아지고 한편 시각 특성은 트위스트 각을 크게 함으로써 확대했다.
휴대 기기의 실사용 환경은 옥외, 옥내로 대별되며 상기와 같은 2종 환경의 종합이다. 옥외는 일반 오피스의 약 100배 정도의 밝기가 있어 산란형의 반사형 디스플레이는 매우 밝은 표시 상태가 되므로 밝기의 점에서 옥외 환경을 가정한 설계는 그다지 중요하게는 되지 않는다. 이에 반하여 조명을 요하는 옥내 환경을 가정한 설계는 중요하게 되고 옥내에서는 일광의 입사, 조명에 의한 상방향으로부터 광입사 성분이 커진다. 본 실시예에서는 광을 강하게 산란하는 방향이 패널 상하축과 일치하기 때문에 옥내에서도 밝은 표시 상태가 얻어졌다. 또 트위스트 각을 조정하는 것으로 용도에 적합한 시각 특성이 얻어졌다. 이상과 같이 본 실시예에서는 러빙 방향 및 액정의 비틀림 상태로 인해 산란 지향성을 제어하는 일이 가능케 되었다. 또 본 실시예에서는 산란에 지향성을 갖기 때문에 밝고 광택감이 있는 표시가 얻어졌다.
[실시예 2]
이하의 본 실시예에서는 실시예 1의 구성에 있어서 액정의 트위스트 각을 270°로 하고 화소 전극마다 2단자 소자(MIM ; metal-insulator-metal)를 형성한 구성에 관해 예시하겠다. 도5에 본 실시예의 액정 표시 소자의 단면도를 표시했다. 아래쪽 기판 509를 2포토 공정으로 제작한 MIM 기판으로 했다. 기판 공정은 Ta를 스퍼터한 후 소망하는 형상으로 패터닝하고(첫번째 포토 공정) 다음에 Ta를 양극 산화하여 Ta 표면에 절연막 Ta2O5를 형성한다. 이어 Cr를 스퍼터한 후 소망하는 형상으로 패터닝하여 Ta-Ta2O5-Cr로 구성되는 MIM 소자 507 및 Cr로 된 반사 화소 전극 508을 형성한다. 한편 상기판 501에는 ITO가 스퍼터되고 스트라이프 모양으로 패터닝되어 ITO전극 502를 형성한다. 이어서 양기판에 Optomer AL 3046(일본 합성 고무사제)을 플렉소 인쇄하고 180℃에서 1시간 소성하여 폴리이미드막 503, 505를 형성하였다. 그후 양기판을 회전 러빙 장치로 러빙 처리했다. 또 러방 방향은 실시예 1의 270°트위스트 배향과 마찬가지이다(도2d 참조). 이와 같이 해서 얻어진 2개의 기판을 기판 간격 5μm로 기판 주위를 맞붙여 고정하여 대각선 5인치의 공패널을 제작했다.
이어서 실시예 1과 같은 액정, 2색성 색소, 카이랄제 및 고분자 전구체로된 액정성 혼합재료를 상기 공패널에 진공 주입했다. 또 액정에는 270°트위스트가 얻어지게끔 카이랄제로 R-1011(Merck사제)을 0.45중량% 첨가했다. 패널에 넣어 봉해진 액정성 혼합 재료는 상기판 러빙 축에서 하기판 러빙축으로 우 비틀림 270°배향 상태를 나타냈다.
그후 패널에 조도 5mW/cm2(파장 350nm)의 자외선을 7분간 조사하여 액정 혼합 재료 중에서 고분자를 석출시켜 도5에 보인 본 실시예의 액정 표시 소자를 완성시켰다. 액정 505는 자외선 조사전과 마찬가지로 우 270°트위스트 배향 상태를 나타내고 또 기판간에서 고분자 504 및 액정 505는 서로 배향하여 분산한 구조를 취하는 것을 편광 현미경으로 확인했다.
이리하여 얻어진 액정 표시 소자를 1/4 80 듀티로 MIM 구동했던 바 실시예 1의 측정 조건으로 최대 반사율이 72%, 콘트라스트 비가 15였다. 또 패널 상방향으로부터 광을 효율 좋게 산란할 수 있기 때문에 옥내 환경에서 밝은 표시가 얻어졌다. 게다가 이 액정 표시 소자 표면에 무광택 처리와 무반사 코팅을 실시하면 배경 반사가 감소하이 시인성이 극히 향상되었다.
또 본 실시예에서는 MIM 기판상에 반사 전극을 배치했지만 대향 기판 쪽에 반사 전극을 형성하는 것도 가능하다.
[실시예 3]
이하, 본 실시예에서는 실시예 2의 구성에 있어서 반사 전극상에 컬러 필터를 형성한 구성에 관해 예시한다. 도6은 본 실시예의 액정 표시 소자의 단면도를 표시했다. 아래쪽 기판 610상에는 실시예 2와 마찬가지로 배선 및 MIM 소자 608, 반사 화소 전극 609를 형성한다. 이 반사 전극 609상에는 안료 컬러필터 607(적, 록, 청)이 화소마다 형성된다. 한편 상기판 601에는 실시예 2와 마찬가지로 ITO 전극 602가 형성된다. 이상의 기판을 사용하여 실시예 2와 마찬가지로 하여 본 발명의 액정 표시 소자를 완성시켰다. 또 러빙 방향, 트위스트 각에 관하여도 실시예 2와 같은 조건으로 하고 있다.
이리하여 얻어진 액정 표시 소자는 전압 오프시에 이색성 색소의 흡수로 인한 흑색 표시가 얻어지며 각 컬러 화소에 전압을 인가함으로써 컬러 표시를 얻었다.
또한 1/480 듀티로 MIM 구동한 바 실시예 1의 측정 조건으로 최대 반사율이 24%, 콘트라스트 비가 12이었다. 또 8 계조 표시, 512 색 표시가 가능하였다. 또 패널 상방향으로부터 광을 효율좋게 산란할 수 있기 때문에 옥내 환경에서 밝은 표시를 얻었다. 또 이 액정 표시 소자 표면에는 광택 처리와 무반사 코팅을 실시하면 풍경의 찍힘이 감소하여 시인성이 매우 향상되었다.
또한 본 실시예에서는 MIM 기판에 투명 전극을 배치했지만 반사 전극을 MIM 기판에 배치하고 그 위에 컬러 필터를 형성하는 것도 가능하다.
또 본 실시예에서 사용하는 컬러 필터 구성은 적, 록, 청에 한정되지 않고 자연색을 재현할 수 있는 구성이면 마찬가지로 사용할 수 있다. 또 컬러 필터는 상기판 쪽에 배치하는 것도 가능하다.
이상 본 발명의 실시예를 설명했는데 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
예컨대 상기 실시예 1 내지 3에서는 액정에 2 색성 색소를 첨가한 구성으로 했지만 물론 첨가하지 않아도 된다. 색소를 첨가하지 않은 경우 전압을 인가하지 않을 때에 흑 레벨이 약간 상승은 하지만 전압 인가시에는 색소의 광 흡수가 없어지기 때문에 최대 반사율이 증가하여 조명도가 향상된다. 또 반사율이 낮은 반사 전극을 사용한 경우 혹은 반사 전극 상에 광흡수층을 마련한 경우는 특히 2색성 색소 첨가의 필요는 없다.
또 상기 실시예 1에서는 트위스트 각에 관하여 0°, 90°, 180°, 270°, 360° 및 450°의 6 수준의 구성에 관해 명시하고, 실시예 2 및 실시예 3에서는 트위스트 각에 관해 270°의 구성에 관하여 명시했지만 이들 구성에 한정하지 않으며 0∼450°의 범위에서 사용 환경 및 용도에 맞추어 적당하게 선택할 수 있다. 또 러빙 방향은 액정의 트위스트각과 비틀림 방향에 의해 상술한 규칙성을 따라 결정한다. 또 도4에 보인 바와 같이 산란 지향성은 축대칭이기 때문에 상기판 및 하기판의 러빙 방향을 각각 180°회전해도 된다. 트위스트각을 결정하는 카이랄 성분은 트위스트 각에 따라 적당량을 첨가한다. 카이랄제는 통상 TN,STN에 사용되는 재료를 그대로 양호하게 사용할 수 있다.
상기 실시예 1 내지 3에서는 평행 배향 처리에 사용하는 배향막으로서 폴리이미드 막을 사용하였으나 그밖에 폴리아미드막, SiO 사방 증착막, 폴리비닐알콜등을 양호하게 사용할 수 있다.
기판에 사용하는 재료로서는 소다글라스, 석영, 무알칼리 글라스, 실리콘 단결정, 사파이어기판, 열경화형 고분자, 열가소성 분자 등을 사용하는 것이 바람직하다. 기판에 사용하는 고분자 재료는 기판 사이에 봉입되는 액정 및 고분자에 악영향을 미치지 않으면 특히 제한되는 일은 없고 PET, 폴리에틸술폰,에폭시경화 수지, 페녹지수지, 폴리알릴에테르 등이 양호하게 사용된다.
상기 실시예 1 내지 3에서는 반사 전극은 Cr로 했지만 Al, Cr, Mg, Ag, Au, Pt 등의 금속 단체 혹은 그것들의 합금을 양호하게 사용할 수 있다. 특히 안정성, 반사율의 점으로 Cr 혹은 Al-Mg 합금이 보다 바람직하며, Al-Mg 합금의 경우에는 Mg의 첨가량 0.1∼10 중량%가 바람직하다.
액정은 통상 액정 표시 소자에 사용하고 있는 것이 양호하게 사용할 수 있으나 산란도를 양호하게 하기 위하여는 액정의 복굴절율 이방성 △n 이 0.15이상임이 바람직하다. 또 비선형 소자로 구동하기 위해서는 액정 단체의 비저항치가 1.0 x 109Ω·cm 이상, 특히 바람직하게는 1.0 x 1010Ω·cm 이상인 것이 유지율을 높게 간직하며 표시 품질을 양호하게 하기 위해서는 요구된다.
2 색성 색소로서는 통상 GH(게스트-호스트)표시 방식에 사용되는 아존계, 안트라퀴논계, 나프토퀴논계, 페릴렌계, 퀴노프탈톤계, 아조메틴계 등을 사용하는 것이 바람직하다. 그중에서도 내광성의 점으로 안트라퀴논계 단독 혹은 필요에 따라 다른 색소와 혼합한 것이 특히 양호하다. 이들 2 색성 색소는 필요한 색으로 혼합하여 사용한다.
고분자 전구체로서는 중합 후 굴절률 이방성을 나타내며 액정과 배향 분산하는 것이면 무엇이든 좋으나 액정 표시 소자 제조의 간편성으로 자외선 경화형 모노머가 바람직하다. 자외선 경화형 모노머로서는 단관능(unifunctional) 메타크 릴레이트 두관능(bifunctional) 메타크릴레이트 혹은 다관능(multifunctional) 메타크릴레이트 등을 사용하는 것이 바람직하다. 산란도를 향상하기 위해 이들 모노머는 최저 1개의 벤젠 링을 2 분자 구조 중에 포함하는 것이 바람직하다. 특히 비페닐, 터페닐(tar phenyl), 쿼터페닐(quarter phenyl) 골격을 포함한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 모노머에는 카이랄성 성분을 포함한 것이라도 된다.
또 이들 모노머는 단독 혹은 다른 모노머와 혼합한 후 자외선을 조사하여 중합하여도 된다.
또 상기 실시예 2 및 3에서는 2 단자의 비선형 소자로서 MIM 소자를 사용했지만 MIM 소자 이외에 라테랄(lateral) MIM소자, 백투백(back-to-back) MIM소자, MSI 소자, 다이오드 링 소자, 배리스터(varistor) 소자 등이 사용 가능하다. 또 3 단자 비선형 소자도 물론 사용할 수 있으며 3 단자 비선형 소자로서 폴리실리콘 TFT 소자, 비정질 실리콘 TFT 소자, Cd-Se TFT 소자 등이 사용 가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명으로 인해 편광판을 필요로 하지 않는 밝고 더블 이미지가 없는 고분자 분산형 액정 표시 소자에 있어서 고분자와 서로 분산하고 트위스트 배향된 액정의 비틀림 상태와 기판에 실시하는 러빙 방향에 의해 산란 특성을 제어함으로써 반사형 디스플레이로서 특히 특정 방향의 조명도를 향상하는 것이 가능케 되었다.
또 탑재하는 기기의 용도에 적합한 디스플레이의 시야각 특성을 조정하는 것이 가능케 되었다.
그 결과 본 발명은 다양한 환경이 가정되는 휴대 용도에 적합한 액정 소자에 이용할 수 있다. 또 상기 구성을 액티브 메트릭스와 조합하는 구성도 가능하며 표시 품질이 뛰어난 반사형 대용량 디스플레이에 이용할 수 있다. 또 컬러 필터와 조합함으로써 컬러 표시도 가능한 액정 표시 소자에 이용할 수 있다.

Claims (10)

  1. (정정) 표면이 배향 처리된 상기판과 하기판의 사이에, 서로 배향 분산한 액정 및 고분자가 끼워진 액정 표시 소자에 있어서, 상기 상기판은 제1러빙 방향으로, 상기 하기판은 제2러빙 방향으로, 각각한 방향으로 배향 처리되어 이루어지며, 상기 상기판 표면의 법선 방향 및 상기 상기판 표면 내의 소정 방향을 포함하는 면내에서 산란 지향성을 나타내도록 상기 제1러빙 방향, 상기 제2러빙 방향, 상기 액정의 비틀림각 및 상기 액정의 비틀림 방향을 조정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. (2회 정정) 제1항에 있어서, 상기 소정 방향은 상기 제1러빙 방향으로부터 상기 제2러빙 방향을 향하여, 상기 제1러빙 방향과 상기 제2러빙 방향이 이루는 각의 1/2의 각도 회전한 방향인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  3. (정정) 제1항에 있어서, 상기 소정 방향은 상기 상기판의 상하 방향인 것을 특징으로 하는 액정 표시소자.
  4. (2회 정정) 제3항에 있어서, 상기 제1러빙 방향은 상기 상기판의 좌우 방향으로부터 상기 액정의 비틀림과 역방향으로 상기 액정의 상기 비틀림각의 1/2의 각도 회전한 방향이고, 상기 제2러빙 방향은 상기 상기판의 상기 상하 방향에 대하여 상기 상기판의 러빙 방향과 선대칭 또는 접대칭 방향인 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  5. (정정) 제1항에 있어서, 상기 액정이 상기 액정의 상기 비틀림 각에 따른 소정 양의 카이랄제를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. (정정) 제1항에 있어서, 상기 액정이 2색성 색소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  7. (정정) 제1항에 있어서, 상기 상기판에는 투명 전극이 형성되어 있고, 상기 하기판에는 반사성 재료에 의해 전극이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  8. (2회 정정) 표면이 배향 처리된 상기판과 하기판의 사이에 서로 배향 분산된 액정 및 고분자가 끼워진 액정 표시 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 상기판에 제1전극 및 제1배향막을 형성하고, 상기 제1배향막을 제1러빙 방향으로 러빙하는 공정과, 상기 하기판에 제2전극 및 제2배향막을 형성하고, 상기 제2배향막을 제2러빙 방향으로 러빙하는 공정과, 상기 상기판과 상기 하기판의 사이에, 고분자 또는 고분자 전구체와 액정 조성물과의 액정성 혼합 재료를 봉입하는 공정을 포함하며, 상기 상기판 표면의 법선 방향 및 상기 상기판 표면 내의 소정 방향을 포함하는 면 내에 산란 지향성을 나타내도록 상기 제1러빙 방향, 상기 제2러빙 방향, 상기 액정의 비틀림각 및 상기 액정의 비틀림 방향을 조정하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 액정이 상기 액정의 상기 비틀림각에 따른 소정 양의 카아랄제를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
  10. (정정) 제8항에 있어서, 상기 고분자 전구체로서 자외선 경화형 단량체를 사용하고, 상기 액정성 혼합재료에 자외선을 조사하여 상기 단량체를 중합시킴으로써 상기 고분자를 석출시켜 상기 액정과 상기 고분자를 상 분리하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자의 제조 방법.
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