KR20020011115A

KR20020011115A - 액정소자의 제조방법 및 액정소자의 구동방법

Info

Publication number: KR20020011115A
Application number: KR1020010046161A
Authority: KR
Inventors: 아사오야스후미; 무나카타히로히데; 토가노타케시; 모리히데오; 노구치코오지; 이소베류이치로
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2002-02-07
Also published as: US20020054007A1

Abstract

한 쌍의 기판과, 복수의 행과 복수의 열로 배치된 화소의 매트릭스를 형성하도록 기판사이에 배치된 카이랄스메틱액정과, 화소에서 액정에 인가된 전압을 공급하기 위하여 화소에 각각 형성된 복수의 액티브소자와, 액티브소자에 공급된 데이터신호전압을 표시기간동안에 해당 화소로 주기적으로 인가함으로써 온되는 각 액티브소자에 구동신호전압을 인가하는 구동신호공급전극으로 이루어진 전극매트릭스와를 포함하는 액정소자는, 적어도 2개의 연속하는 상태조정기간에 걸쳐서 동일한 극성을 가지는 상태조정전압을, 표시프레임기간에 선행하는 일련의 상태조정기간동안, 해당 화소에 주기적으로 인가함으로써 액티브소자를 주기적으로 온하고, 이에 의해 액정의 전압-투과율이 안정화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정소자의 제조방법에 의해, 생산된다.

Description

액정소자의 제조방법 및 액정소자의 구동방법{PROCESS FOR PRODUCING LIQUID CRYSTAL DEVICE AND DRIVING METHOD OF THE DEVICE}

본 발명은 액정을 사용하여 각종 표시를 행하기 위한 액정소자의 제조방법 및 액정소자의 구동방법에 관한 것이다.

이전에 사용된 네마틱액정표시소자의 타입으로서는, 각 화소가 액티브소자(예를 들면, 박막트랜지스터(TFT))로 형성된 액티브매트릭스형 액정소자가 공지되어 있다.

엠. 샤트(M.Schadt)씨와 더블유. 헬프리히(W.Helfrich)씨에 의해 연구된 문헌「"Applied Physics Letters", Vol. 18, No. 4(February 17, 1971), pp. 127-128」에 개시된 바와 같이 트위스티드네마틱(NT)액정은, TFT를 사용하는 이러한 액티브매트릭스형 액정소자를 위해 사용된 네마틱액정재료로서, 현재 널리 사용되고 있다.

최근 몇년간, 소자의 횡방향으로 인가된 전계를 이용하는 인- 플레인스위칭모드(In-Plane Switching mode)의 액정소자 또는 수직형배향모드(Vertical Alignment mode)의 액정소자가 제안됨으로써, 종래의 액정표시의 결점이 되는 시야각특성을 개선하였다.

상기한 바와 같이, 네마틱액정재료를 사용하는 TFT형 액정소자에 적합한 각종 액정모드가 있다. 그러나, 어떤 모드에서도, 최종 네마틱액정표시소자가 수십밀리초 이상의 저응답속도의 문제가 있다.

종래형의 네마틱액정소자의 응답특성을 개선하기 위하여, 예를 들면 쇼트피치형의 강유전성액정, 고분자안정형 강유전성액정, 또는 한계(전압)값이 없음을 나타내는 반강유전성액정 등의 특정한 카이랄스메틱액정을 사용하는 각종 액정소자가제안되었다. 이들 소자는 충분히 실용화가 되지 않고 있지만, 밀리초이하의 정도로 고속응답성을 실현한 것이 보고되었다.

카이랄스메틱액정소자에 대해서는, 일본국 특허공개 제 2000-338464호 공보에 대응하는 미국 특허 제 09/338426호 공보(1999년 6월 23일에 출원됨)에 기재된 바와 같이, 카이랄스메틱액정은 온도가 하강함에 따라 등방성액체상(Iso)-콜레스테릭상(Ch)-카이랄스메틱 C상(SmC^*) 또는 Iso-SmC^*의 상전이계열을 가지고, 또한 액정분자는 가상원뿔에서 또는 가상원뿔의 에지보다 내부의 위치에서 단안정화되는 액정소자를 본 발명자의 연구그룹에 의해서 제안하였다. Ch-SmC^*또는 Iso-SmC^*의 상전이시에, 고속응답 및 계조제어성능을 개선하고 높은 대량생산성으로 동화상의화질이 뛰어난 고휘도액정소자를 실현하기 위하여, 한 쌍의 기판사이에 하나의 극성(＋ 또는 －)의 DC전압을 인가함으로써, 액정분자층을 단일방향으로 균일하게 배향(정렬)하였다. 이 타입의 액정소자의 액정재료는 종래의 카이랄스메틱액정소자에서 사용된 액정재료에 비해서 비교적 작은 자발분극을 가지기 때문에, 상기 타입의 액정소자는 액티브소자와 조합하여 편리하게 사용될 수 있다.

그러나, 상기한 액정소자(패널)에서는, 소망의 계조표시레벨이 어떤 경우에도 달성될 가능성이 거의 없다. 보다 상세하게는, 전기적인 구동조건이 소망의 계조표시레벨을 형성하도록 설정되는 경우에도, 시각적으로 인식된 최종 표시화상은 소망의 계조표시레벨과 일치하지 않는 계조레벨을 가질 우려가 있다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명자의 연구그룹은 2000년 4월 7일에 출원된 일본국 특허출원 제 2000-106381호에 개시한 바와 같이 액정소자에 전압을 인가하여 처리하는 전압인가처리(이하, "에이징처리 또는 상태조정처리"라 칭함)를 제안하였다. 보다 상세하게는, 카이랄스메틱액정의 인가전압과 투과율(즉, 전압-투과율(V-T)특성)사이의 관계는, 어떤 경우에도 액정을 사용하여 액정소자(패널)의 제조직후에 안정화되지 않았다. 이러한 경우에는, 처리를 행하지 않고 액정소자를 구동할 때에, 사용된 액정은 이 액정에 인가된 구동전압에 의해 안정상태로 되므로, 액정은 버닝(burning)하는 화상메모리 즉 스티킹(sticking)하는 화상메모리로 되기 쉽다. 이 때문에, 제조직후에 불안정한 V-T특성을 나타내는 액정패널에 대해서는, 액정패널이 통상의 화상표시를 위해 구동하기 전에 에이징처리를 행하므로, 화상표시동작시에 V-T특성의 변화를 초래하지 않도록 불안정한 V-T특성을 가지는 액정을 의도적으로 안정한 V-T특성을 제공하는 안정상태로 되게 한다. 그러나, 이러한 에이징처리는, 액티브화소를 온하는 각 시간동안 교호적으로 인가된 전압을 변동시킴으로써, 행해진다(예를 들면, 도 4의 (c)). 다음에, 인가된 전압은 특정한 전압에 의해 액정분자의 반전에 기인하여 하강하므로, 그것만큼 에이징처리의 효과가 줄어든다. 그 결과, 에이징처리의 시간이 길어진다.

본 발명의 주목적은 상기한 문제를 해결한 복수의 액티브소자를 이용하는 카이랄스메틱액정소자를 제공하는 데 있다.

본 발명의 구체적인 목적은, 화상버닝(image burning)의 발생을 방지할 수 있도록 짧은 기간내에 에이징처리를 할 수 있는 액티브매트릭스형 카이랄스메틱액정소자를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 화상버닝의 발생을 방지할 수 있도록 짧은 기간내에 에이징처리를 할 수 있는 액티브매트릭스형 카이랄스메틱액정소자를 위한 구동방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에서 사용된 액티브매트릭스형 액정소자의 실시예의 개략적인 단면도.

도 2는 본 발명에서 사용된, 구동수단(회로)에 접속된, 액정소자의 액티브매트릭스기판의 개략적인 평면도.

도 3은 본 발명에서 사용된 액정소자의 등가회로.

도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 액정소자의 구동파형의 시간차트.

도 5는 본 발명에서 사용된 카이랄스메틱액정의 전압-투과율(V-T)특성을 도시하는 그래프.

도 6은 에이징기간과 투과율 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도 7은 본 발명에서 사용된 도 1 내지 도 3에 도시된 액정소자를 위한 에이징전압파형의 시간차트.

도 8은 도 1 내지 도 3에 도시된 액정소자를 위한 에이징전압파형의 시간차트.

〈도면부호에 대한 간단한 설명〉

P : 액정소자(패널) 1a, 1b : 기판

2 : 액정 3a, 3b : 전극

4 : 액티브소자 5b : 절연막

6a, 6b : 배향제어막 7 : 기억용량전극

10 : 게이트전극 11 : a-Si층

12, 14 : 소스전극 13, 15 : 드레인전극

16 : 채널보호막 20 : 주사신호구동기

21 : 데이터신호구동기

본 발명에 의하면, 한 쌍의 기판과, 복수의 행과 복수의 열로 배치된 화소의 매트릭스를 형성하도록 기판사이에 배치된 카이랄스메틱액정과, 화소에서 액정에 인가된 전압을 공급하기 위하여 화소에 각각 형성된 복수의 액티브소자와, 일련의 표시프레임기간동안 해당 화소에 주기적으로 데이터신호전압을 인가함으로써 온되는 액티브소자에 각각 구동신호전압을 인가하는 구동신호공급전극으로 이루어진 전극매트릭스와를 포함하는 타입의 액정소자를,

적어도 2개의 연속상태조정기간에 걸쳐서 동일한 극성을 가지는 상태조정전압(conditioning voltage)을, 표시프레임기간에 선행하는 일련의 상태조정기간동안, 해당 화소에 주기적으로 인가함으로써 액티브소자를 주기적으로 온하고, 이에 의해 액정의 전압-투과율을 안정화하는 단계를 포함하는 방법에 의해, 제조하는 액정소자의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 한 쌍의 기판과, 복수의 행과 복수의 열로 배치된 화소의 매트릭스를 형성하도록 기판사이에 배치된 카이랄스메틱액정과, 화소에서 액정에 인가된 전압을 공급하기 위하여 화소에 각각 형성된 복수의 액티브소자와, 각 액티브소자에 구동신호전압을 인가하는 구동신호공급전극으로 이루어진 전극매트릭스와를 포함하는 타입의 액정소자를,

일련의 표시프레임기간동안 해당 화소에 테이터신호전압을 주기적으로 공급함으로써 주기적으로 온하는 단계와;

적어도 2개의 연속상태조정기간에 걸쳐서 동일한 극성을 가지는 상태조정전압을, 표시프레임기간에 선행하는 일련의 상태조정기간동안, 해당 화소에 주기적으로 인가함으로써 액티브소자를 주기적으로 온하고, 이에 의해 액정의 전압-투과율을 안정화하는 단계를 포함하는 방법에 의해, 구동하는 액정소자의 구동방법을 제공한다.

본 발명의 상기 목적, 기타 목적, 특징 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하면서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예의 하기의 설명을 고려하면 한층 더 자명하게된다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 제조방법에 의해 제조된 액티브매트릭스형 액정소자의 셀구조에 대하여 도 1을 참조하면서 설명한다.

도 1은 액티브매트릭스형 액정소자(패널)(P)의 한 개의 화소부분을 도시한다.

도 1을 참조하면, 액정소자(P)는 한 쌍의 기판(1a),(1b)을 포함한다. 기판(1a)위에는, 전극(3a)과 배향제어막(6a)이 연속적으로 배치되어 있다. 기판(1b)위에는, 연장된 절연막(5b)과 기억(유지)용량전극(7)을 포함하는 액티브소자(4)(이하 상세하게 설명함)인 박막트랜지스터(TFT)가 배치되어 있다. 절연막(5b)위에는, 전극(3b)과 배향제어막(6b)이 연속적으로 배치되어 있다. 한 쌍의 기판(1a), (1b)은 카이랄스메틱액정(2)이 채워진 소정의 셀갭으로 배치되어 있다.

본 발명의 제조방법에서는, 카이랄스메틱액정(2)은, 액정(2)의 V-T특성을 안정화하기 위하여 한 쌍의 전극(3a),(3b)을 통하여 에이징(또는 상태조정)전압이 인가된다. 이하, "에이징전압 또는 상태조정전압"이란, 액정(2)의 V-T특성을 안정화하기 위하여 액정(2)에 인가된 전압을 칭하고, 이러한 전압인가처리는 "에이징처리"를 칭한다.

본 발명에서 사용된 에이징처리에서는, 에이징전압 또는 상태조정전압의 극성은, 각 프레임주기의 적어도 2개의 연속하는 피일드주기(상태조정기간)에 걸쳐서즉, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 액티브소자의 각 온시간마다 양극전압(+Vx)과 음극전압(-Vx)이 교호적으로 인가된 경우와 다른 연속하는 프레임기간(예를 들면, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같은 F1의 +Vx, F2의 +Vx)에 걸쳐서, 동일하다.

에이징(상태조정)전압의 인가는, 예를 들면, 한 쌍의 전극(3a),(3b)중의 한쪽 전극에 적어도 2개의 연속하는 기간(예를 들면,(+)→(+), (-)→(-) 또는 0(V)-0(V))동안 규정된 극성전압(전위)을 공급하고, 다른쪽 전극에 적어도 2개의 연속하는 상기 기간동안 다른 규정된 극성전압(전위)을 공급함으로써, 행해진다.

여기서, 극성에 대해서 "동일하다"는, 한쪽의 전극(3a)에 인가된 전압의 극성이 다른쪽의 전극(3b)에 인가된 전압의 극성이 동일하다는 것을 의미하는 것이 아니라, 액정에 인가된 에이징 또는 상태조정전압의 극성이 연속하는 피일드기간에 걸쳐서 변화하지 않는 것을 의미한다.

바람직한 실시예에서는, 한쪽의 극성전압이 적어도 2개의 연속하는 기간에 걸쳐서 주기적으로 인가되고 다른쪽의 극성전압이 상기 연속기간에 후속하는 적어도 1개의 기간동안 인가되도록 방식으로 에이징전압이 인가된다.

한 쌍의 전극(3a),(3b)에 인가된 전압(전위)에 의해서 결정된 에이징전압은, 그대로 카이랄스메틱액정(2)에 인가되므로, 액정(2)의 최종 V-T특성을 안정화한다. 이들 전극(3a),(3b)은 액정(2)과 조합하여 액정용량(이하 상세하게 설명됨)를 구성하고, 이에 의해 액티브소자(4)가 "오프"상태로 되는 (비선택)기간동안 에이징전압이 액정(2)에 연속적으로 인가된다.

액정(2)이 카이랄스메틱 C상(SmC^*)으로 되는 경우에, 에이징처리(에이징전압의 인가)를 행하는 것이 바람직하다. 상세하게는, 액정(2)이 등방성(액체)상(Iso.)온도 또는 콜레스테릭상(Ch)온도로 일단 가열된 다음에 SmC^*온도로 냉각된 후에 에이징전압을 액정(2)에 인가하는 것이 바람직하다.

에이징처리는 액정소자의 모든 화소에 행해지는 것이 바람직하다.

또한, 에이징전압은 액티브소자(4) 또는 구동기(IC)의 내전압의 범위에서 가능한 큰 값이 되도록 설정되는 것이 바람직하다.

상기한 에이징처리에 의해 일단 안정상태로 된 액정의 V-T특성은 원래의 불안정상태로 쉽게 돌아가지 않고, 따라서 에이징처리는 일회만 행하여도 V-T특성을 안정화하는 데 충분하게 된다. 그러나, 예외적인 경우(예를 들면, 액정소자(P)의 환경온도가 급격하게 변화하는 경우)로서, V-T특성은 불안정상태로 돌아갈 수 있다. 이 경우에는, 에이징처리를 다시 행하여도 된다.

다음에, 본 발명에 의한 액티브매트릭스형 액정소자를 위한 구동방법을 설명한다.

액정소자의 제조공정시에(액정소자의 생산품이 공장으로부터 출하되기 전에) 행해진 상기한 에이징처리는, 출하후에 액정소자에 행하여도 된다. 또는, 에이징처리는 액정소자의 출하전후에 행하여도 된다.

출하후에 행해진 에이징처리는 본 발명에 의한 액정소자의 상기한 제조방법에서와 같은 동일방법으로 또한 동일조건하에서 액정소자의 구동방법으로 행하여도된다.

본 발명의 액정소자의 구동방법에 의한 에이징처리는, 에이징처리가 액정소자의 구동순서로 미리 구체화되고, 사용자에 의해 전원을 온한 후에(액정장치의 기동상태의 시간에) 행해지거나 또는 스크린세이버(프로그램)의 동작시에 에이징처리가 행해지는 방식으로 자동적으로 실행하여도 된다. 이들 경우에는, 액정장치가 조명장치(백라이트장치나 프론트라이트장치 등)를 포함하면, 에이징처리는 액정소자에 광으로 조명하지 않는 상태(즉, 조명장치가 비점등된 상태)에서 행해지는 것이 바람직하다. 그 결과, 액정의 절환 또는 구동이 화상으로 인식되는 것을 방지할 수 있으므로, 액정장치가 고장난 것으로 사용자가 오해하는 오인을 방지할 수 있다.

다음에, 액정소자(P)의 각 구성부재를 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용된 카이랄스메틱액정(2)은, 온도가 하강함에 따라 등방성액체상(Iso) - 콜레스테릭상(Ch) - 카이랄스메틱 C상(SmC^*) 또는 Iso - SmC^*의 상전이계열을 가지는 것이 바람직하다.

카이랄스메틱액정(2)은, 액정분자가 전계를 인가하지 않은 상태에서 가상원뿔의 에지위치 또는 가상원뿔의 에지의 내부의 위치에서 단안정화되는 SmC^*의 상태에서 사용되는 것이 바람직하다.

카이랄스메틱액정(2)은, 예를 들면, 비페닐, 페닐사이클로헥산에스테르 또는 페닐피리미딘 골격을 함유하는 탄화수소형 액정재료와; 나프탈렌계 액정재료와; 불소함유 액정재료로부터 선택된 복수의 액정재료를 적절하게 혼합함으로써 제조된 액정성분인 것이 바람직하다.

액정소자에 사용된 카이랄스메틱액정인 액정성분은 다음의 화학식(1),(2),(3),(4)으로 각각 나타낸 적어도 두 개의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 A는또는이고; R1, R2는 각각 치환기를 임의적으로 가지고 탄소원자수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분기형상의 알킬기이고; X1, X2는 각각 단결합 O, COO 또는 OOC이고; Y1, Y2, Y3, Y4는 각각 H 또는 F이고; n은 0 또는 1이다.

상기 A는또는이고; R1, R2는 각각 치환기를 임의적으로 가지고 탄소원자수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분기형상의 알킬기이고; X1, X2는 각각 단결합 O, COO 또는 OOC이고; Y1, Y2, Y3, Y4는 각각 H 또는 F이다.

상기 R1, R2는 각각 치환기를 임의적으로 가지고 탄소원자수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분기형상의 알킬기이고; X1, X2는 각각 단결합, O, COO 또는 OOC이고; Y1, Y2, Y3, Y4는 각각 H 또는 F이다.

상기한 액정셀구조를 가지는 액정소자는, 그들의 성분을 상태조정하면서, 카이랄스메틱액정(액정재료)(2)을 사용함으로써, 또한 액정재료처리, 재료를 포함하는 소자구조, 배향제어막(6a),(6b)의 처리조건 등을 적절하게 설정함으로써, 제조할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 액정분자에 전계가 인가되지 않은 상태에서 평균분자축이 단안정화되도록 액정분자가 배향되고, 또한 한쪽의 극성(제 1극성)의 전압을 인가한 상태에서 인가전압의 크기에 좌우하는 단안정화된 위치의 평균분자축으로부터 연속적으로 변화하는 경사각을 형성하도록 전계가 인가되지 않은 상태에서 액정분자가 평균분자축으로부터 한쪽 방향으로 경사지는 배향상태에 액정재료가 놓이는 것이 바람직하다. 한편, 다른쪽 극성(즉, 제 1극성에 대향하는 제 2극성)의 전압을 인가한 상태에서는, 인가전압의 크기에 좌우하는 전계를 인가하지 않은 상태에서 액정분자는 평균분자축으로부터 다른쪽 방향으로 경사지게 된다. 상세하게는, 액정(2)은 예를 들면, 도 5에 도시된 V-T특성을 가지고, 즉 카이랄스메틱액정 본래의 메모리특성(쌍안정성)이 결여되고, 따라서 경사각의 크기가 인가전압에 의해 연속적으로 제어될 수 있고, 또한 이에 대응하여 액정소자의 투과광량이 연속적으로 변화할 수 있으므로, 해프톤(계조)표시를 할 수 있다. 또한, 본 실시예에서 단안정화된 위치에 의거하여 제 1극성전압을 인가하여 얻은 최대 경사각(β1)은, 제 2극성전압을 인가하여 형성된 최대 경사각(β2)보다 실질적으로 크다(β1＞β2). 또한, β2는 실질적으로 0도로 되고, 즉 평균분자축은 제 2극성전압의 인가하에 실질적으로 이동하지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같은 액정소자(P)에서는, 각각의 기판(1a),(1b)은 유리 또는 플라스틱 등의 투명성재료를 포함하고, 액정(2)에 전압을 인가하기 위하여 예를 들면 In₂O₃또는 ITO(indium tin oxide)의 복수의 전극(3a),(3b)으로 도포되어 있다. 이들 전극(3a),(3b)은 예를 들면, 도트형의 매트릭스형상으로 배치되어 있다. 나중에 설명하는 바와 같이, 바람직한 실시예에서는, 기판(1a),(1b)중의 한쪽 기판은, 도트형상의 투명성전극이 매트릭스형상으로 화소전극으로서 배치되고 각 화소전극은 TFT(thin film transistor) 또는 MIM(metal-insulator-metal) 등의 절환 또는 액티브소자에 접속되어 있는 매트릭스전극구조로 형성되고, 다른쪽 기판은 표면전체 또는 소정의 패턴으로 카운터(공통)전극으로 형성되므로, 액티브매트릭스형 액정소자를 구성한다.

전극(3a),(3b)위에는, 도시하는 바와 같이 쇼트회로의 발생을 방지하는 기능을 가지는 예를 들면 SiO₂, TiO₂또는 Ta₂O₅의 절연막(83a),(83b)이 각각 배치되어 있다. 도 1에서는, 전극(3b)을 덮는 절연막(5b)만이 도시되었다.

액정소자(P)에서, 배향제어막(6a),(6b)은, 배향제어막(6a),(6b)을 접촉하는 액정(15)의 배향상태를 제어하도록 배치되었다. 각각의 배향제어막(6a),(6b)은, 단축배향처리(예를 들면, 러빙)를 행하는 것이 바람직하다. 각각의 배향제어막(6a),(6b)은, 용매로 습식코팅을 하고, 다음에 소정의 방향으로 건조 및 러빙을 행하여 폴리이미드, 폴리이미드아미드, 폴리아미드 또는 폴리비닐알코올 등의 유기재료의 막을 형성하거나; 기판에 소정의 각의 경사방향으로 기판위에 산소(예를 들면, SiO) 또는 질소를 증착하는 경사증착을 통하여 무기재료의 증착막을 형성하거나; 자외선 등을 조사하여 단축배향제어력을 처리할 수 있는 광학적 배향제어막을 형성함으로써 제조되어도 된다.

배향제어막(6a),(6b)을 적절하게 제어하여, 단축배향처리의 처리조건과 재료를 변경시킴으로써 소정의 프리틸트각(α)(배향제어막과의 경계에서 액정분자와 배향제어막사이에 형성된 각)을 가지고 배향제어막 사이에 배치된 상기한 액정(2)의 액정분자를 형성하게 할 수 있다.

배향제어막(6a),(6b)의 단축배향처리(러빙)를 행하는 경우에는, 각 단축배향처리(러빙)방향은, 배향제어막이 서로 평행하지만 대향하여 향하는 역평행관계, 배향제어막이 서로 평행이고 서로 같은 방향으로 향하는 평행관계, 또는 서로 기껏해야 45도의 교차각에서 서로 교차하는 교차관계로 설정되는 것이 바람직하다.

교차관계에서는, 두 방향의 두 벡터는 평행 및 역평행방향의 벡터의 위치에 의거하여 서로 동일하거나 대향하는 방향으로 위치하여도 된다. 본 발명에서는, 배향제어막(6a),(6b)의 두개의 단축배향처리방향은 0도에 근접하는 교차각, 예를 들면 기껏해야 수 도로 서로 교차하는 경우에, 그들의 관계는 평행 또는 역평행관계라 간주해도 된다. 이 명세서에서 칭하는 배향제어막(6a),(6b)은, 배향제어막(6a),(6b)을 직접적으로 접촉하는 액정(2)의 배향상태에 어떤 영향을 주는 경우, 단축배향처리를 행한 것을 또한 포함할 수 있다.

기판(1a),(1b)은, 기판사이의 거리(셀갭)가 사용된 액정재료에 좌우하여 갭의 최적의 범위와 상한 범위를 변형시키지만, 전계를 인가하지 않은 상태에서 액정분자의 평균분자축이 평균단축배향처리축(즉, 두개의 단축배향처리축의 2등분)으로 대략 배향되는 배향상태와 균일한 단축배향성능을 제공하기 위하여, 예를 들면, 기판사이의 거리( 셀갭)(바람직하게는 0.3∼10㎛)를 결정하는 실리카비드를 포함하는 스페이서(도시되지 않음)를 개재하여 서로 대향하여 배치된다.

스페이서 이외에, 카이랄스메틱액정소자(P)의 내충격성과 기판사이의 점착성을 개선하기 위하여 기판(1a),(1b)사이에 수지(예를 들면, 에폭시 수지)의 점착성의 입자(도시되지 않음)를 분산하는 것이 또한 가능하다.

본 발명에서는, 액정소자(P)가 광투과형 또는 광반사형이어도 된다. 광투과형액정소자에서는, 한 쌍의 기판(1a),(1b)이 투명성재료로 형성되어도 된다. 반사형의 액정소자는, 예를 들면,기판(1a),(1b)중에서 어느 하나위에 반사판이나 막을 형성하거나, 반사재료가 기판 중 어느 한 기판자체에 형성함으로써 제조되어도 되므로, 기판(1a),(1b)중 하나에 광반사기능이 부여된다.

투과형의 액정소자의 경우에는, 그들의 편광축이 서로 수직하여(교차니콜관계로) 배치되도록 한 쌍의 편광판(도시되지 않음)이 한 쌍의 기판(1a),(1b)의 외부에 배치된다. 한편, 반사형의 액정소자인 경우에는, 기판(1a),(1b)중에서 적어도 하나는 편광판을 가지고 있어도 된다.

액정소자(P)는, 각 화소에서 예를 들면 적어도 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러필터세그먼트를 포함하는 컬러필터를 한 쌍의 기판(1a),(1b)중에서 하나에 설치함으로써, 컬러액정소자로서 사용되어도 된다. 광방출(필드순차방식)과 동기하여 화상데이터를 변화시키면서, 색혼합을 행하기 위하여 다른 컬러광속을 방출하는 예를 들면, R광원, G광원, B광원을 포함하는 광원을 연속적으로 절환(조명)함으로써 풀컬러표시를 행하는 것이 또한 가능하다.

본 발명에서는, 액정소자에 계조신호를 공급하기 위한 구동회로와 조합하여 상기한 액정소자를 사용함으로써, 전압을 인가한 상태에서, 인가전압에 좌우하여 해당 발광량이 연속적으로 변화하고 액정분자의 평균분자축의 단안정화된 위치로부터 연속적으로 최종 경사각이 변화하도록, 상기한 배향특성에 의거하여 계조표시를 행할 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것이 가능하다. 예를 들면, 한 쌍의 기판으로서, 도 2에 도시된 바와 같은 구동회로(구동수단)(21)와 조합하여 복수의 절환소자(예를 들면, TFT(thin film transistor) 또는 MIM(metal-insulator-metal))가 형성된 액티브매트릭스기판을, 사용할 수 있으므로, 진폭변조에 의거하여 액티브매트릭스를 구동하여 아날로그계조방식으로 계조표시를 할 수 있다.

다음에, 본 발명의 방법에 의해서 제조된 액티브매트릭스형 액정소자(P)의 실시예에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다.

이들 도면에 도시된 액정소자(P)는 소정의 간격으로 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 유리기판(1a),(1b)을 포함한다.

유리기판 중에서 한 쪽의 유리기판(본 실시예에서는 유리기판(1a))의 표면전체에는, 공통전극(3a)이 균일한 두께로 형성되어 있고, 배향제어막(6a)으로 도포되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 다른쪽 유리기판(1b)위에는, X방향으로 배치되고 주사신호구동기(20)(구동수단)에 접속되어 있는 주사신호선(게이트선)(G1, G2, G3, G4, G5, ...)과, Y방향으로 배치되고 데이터신호구동기(21)(구동수단)에 접속되어 있는 데이터신호선(소스선)(S1, S2, S3, S4, S5 ...)이 전기적으로 절연된 상태에서 직각으로 서로 교차하여 배치되므로, 그들의 교차점에서 각각 화소의 매트릭스(도 2에서 5×5)를 형성한다. 각 화소는 절환소자인 박막트랜지스터(TFT)(4)와 화소전극(3b)이 형성되어 있다. 주사신호(게이트)선(G1, G2, ...)은 TFT(4)의 게이트전극(10)에 각각 접속되어 있고, 데이터신호(소스)선(S1, S2, ...)은 TFT(4)의 소스전극(14)에 각각 접속되어 있다. 화소전극(3b)은 TFT(4)의 드레인전극(15)에 각각 접속되어 있다.

본 실시예에서는, 각 화소는 TFT(4)로서 아모퍼스실리콘(a-Si)으로 형성되어도 된다. TFT는 다결정-Si(p-Si)이어도 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 게이트선(도 2에 도시된 G1, G2, ...)에 접속된 게이트전극(10)과; 게이트전극(10)위에 형성된 예를 들면 질화실리콘(SiNx)의 절연막(게이트절연막)(5b)과; 절연막(5b)위에 형성된 a-Si층(11)과; a-Si층(11)위에 형성되고 서로 떨어져서 위치하는 n^＋a-Si층(12),(13)과; n^＋a-Si층(12)위에 형성된 소스전극(14)과; n^＋a-Si(13)위에 형성되고 소스전극(14)으로부터 떨어져서 위치한 드레인전극(15)과; a-Si층(11)과 소스전극(12)과 드레인전극(13)을 부분적으로 덮는 채널보호막(16)과를 포함하는 TFT(4)를 유리기판(1b)위에 형성한다. 소스전극(12)은 소스선(도 2에 도시된 S1, S2, ...)에 접속하고, 드레인전극(13)은 투명성 도전막(예를 들면, ITO막)의 화소전극(3b)(도 2)에 접속한다.

또한, 유리기판(1b)위에는, 유지용량 즉 기억용량(도 2에 도시된 Cs)을 구성하는 구조가, 화소전극(3b)과, 기판(1b)위에 배치된 기억용량전극(7)과, 전극사이에 샌드위치된 절연막(5b)의 부분에 의해서 형성된다. 구조(기억용량)(Cs)는 액정층(2)과 평행하게 배치되었다. 기억용량전극(7)이 대면적을 가지는 경우에는, 최종 개구와 개구율이 감소한다. 이러한 경우에는, 기억용량전극(7)은 투명성 도전막(예를 들면, ITO막)으로 형성된다.

유리기판(1b)의 TFT(4)와 화소전극(3b)위에는, 배향제어막(6b)이 형성되고, 단축배향처리(예를 들면, 러빙)가 행해진다.

유리기판(1b)위에 형성된 화소전극(3b)과 유리기판(1a)위에 형성된 공통전극(3a)사이에는, 자발분극(Ps)을 가지는 카이랄스메틱액정(2)이 액정용량(Clc)(도 3)을 구성하기 위하여 배치되어 있다.

도 1에 도시된 상기 액정소자(P)는, 서로 수직으로 배치되어 편광축을 형성하는 한 쌍의 교차니콜 편광판(도시되지 않음)사이에 샌드위치 되어 있다.

다음에, 액티브매트릭스형 액정소자(P)를 이용하는 통상의 액티브매트릭스구동방법의 실시예에 대하여 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면서 설명한다.

상기한 액정소자(P1)에서는, 게이트(온)전압은 라인순차방식으로 주사신호구동기(20)로부터 각 게이트전극(G1, G2, ...)에 연속적으로 인가되고, 이에 의해 TFT(4)는 "온"상태로 되도록 게이트전압이 공급된다.

게이트전압인가에 동기하여, 데이터신호구동기(21)로부터 소스전압(각 화소마다의 기록정보(데이터)를 좌우하는 데이터신호전압)이 소스선(S1, S2, ...)에 공급된다.

따라서, TFT(4)가 "온"상태로 되는 화소에서는, TFT(4)와 해당 화소전극(3b)을 통하여 카이랄스메틱액정(2)에 소스전압이 인가되므로, 각 화소마다 액정(2)이 절환될 수 있다.

상기 구동동작은 화상을 재기록하기 위하여 규정된 기간(프레임기간)동안 반복된다.

도 4에서 도시된 바와 같이, 1프레임기간(F0)을 복수의 피일드기간(예를 들면, 제 1 및 제 2피일드기간(F1,F2))으로 분할함으로써 각 피일드기간에서 화상 재기록동작을 행하는 경우에, 하기의 구동방법이 적용되어도 된다.

도 4를 참조하면, (a)에서는 하나의 게이트선(Gi)에 인가된 게이트전압(Vg)의 파형을 도시하고; (b)에서는 하나의 소스선(Sj)에 인가된 소스전압(Vs)의 파형을 도시하고; (c)에서는 이들 게이트선(Gi) 및 소스선(Sj)의 교차점에서 형성된 화소에서 카이랄스메틱액정(2)에 인가된 전압(Vpix)의 파형을 도시하고; (d)에서는 화소에서 투과광량(T)의 변화를 도시한다. 본 실시예에서는, 액정소자(P1)에서 사용된 카이랄스메틱액정(2)은 도 5에 도시하는 바와 같은 V-T특성을 제공한다.

도 4를 다시 참조하면, 제 1피일드기간(F1)에서는, 게이트전압인가에 동기하고 (a)에서 도시하는 바와 같이 규정된(선택)기간(Ton)에서 게이트전압(Vg)이 하나의 게이트선(Gi)에 공급되고, 공통전극(3a)(도 1)의 전위(Vc)(기준전위)에 의거하여 소스전압(Vs)(= V = +Vx)이, 도 (b)에서 도시하는 바와 같은 선택기간(Ton)동안 하나의 소스선(Sj)에 공급된다. 이 때에, 해당 화소에서의 TFT(4)는 게이트전압(Vg)의 인가에 의해 온되고 또한 소스전압(Vx)이 TFT(4)와 화소전극(3b)을 통하여 액정(2)에 인가되므로, 액정용량(Clc)과 기억용량(Cs)을 충전한다.

피일드기간(F1)중에서 선택기간(Ton)과 다른 비선택기간(Toff)에서는, 게이트전압(Vg)이 게이트선(Gi)과 다른 게이트선(G1, G2, ...)에 인가된다. 그 결과, 게이트선(Gi)은 비선택기간(Toff)동안 게이트전압(Vg)이 공급되지 않고, 이에 의해TFT(4)는 오프된다. 따라서, 액정용량(Cls)과 기억용량(Cs)은 각각 충전된 전하를 유지하여, 피일드기간(F1)동안 전압(Vx)(= Vpix)을 공급한다(도 (c)참조). 피일드기간(F1)동안 전압(Vx)이 공급된 액정(2)은 서브피일드기간(F1)동안 투과광량(Tx)을 실질적으로 일정하게 형성한다(도 (d) 참조).

액정의 응답시간이 선택기간(Ton)보다 긴 경우에는, 액정용량(Cls)과 기억용량(Cs)의 충전과, 액정(2)의 절환은 비선택기간(Toff)동안 행해진다. 이 경우에는, 용량에 저장된 전하는, 자발분극의 반전에 기인하여 감소되어, 도 4의 (c)에서 도시한 바와 같은 전압(+Vx)보다 액정층(2)에 인가된 전압(Vd)만큼, 작은 구동(화소)전압(Vpix)을 형성한다.

다음의 제 2피일드기간(F2)에서는, 게이트전압인가와 동기하여 (a)에 도시된 기간(Ton)동안 게이트전압(Vg)이 상기한 게이트선(Gi)에 다시 공급되고, F1에서 (b)에 도시된 소스전압(+Vx)의 극성과 반대극성인 소스전압(-Vs)(= -Vx)이 소스선(Sj)에 공급되고, 이에 의해 소스전압(-Vx)은 기간(Ton)동안 액정용량(Cls)과 유지용량(Cs)에 충전되고 기간(Toff)동안 유지되므로((c) 참조)), 피일드기간(F2)동안 투과광량(Ty)을 실질적으로 일정하게 유지한다((d) 참조).

액정의 응답시간이 선택기간(Ton)보다 긴 경우에는, 액정용량(Clc)과 기억용량(Cs)의 충전과 액정의 절환은, 비선택기간(Toff)동안 행한다. 이 경우에, 선행의 피일드기간(F1)에서와 마찬가지로, 용량에 저장된 전하는 자발분극의 반전에 의하여 감소하여, 도 4의 (c)에서 도시하는 바와 같이 전압(-Vx)보다, 액정층(2)에 인가된 전압(Vd)만큼, 작은 구동(화소)전압(Vpix)이 형성된다.

도 4에 도시된 상기 구동방법에서, 카이랄스메틱액정(2)의 절환은 피일드기간(F1, F2)사이에 다른 계조상태(레벨)(투과광량(Tx, Ty))를 표시하기 위하여 인가된 구동전압의 크기에 좌우하여 각 피일드기간(F1 또는 F2)마다 행해진다. 그 결과, 프레임전체기간(F0)에서는, 최종 투과광량이 (Tx)와 (Ty)의 평균이 된다.

제 2피일드기간(F2)에서 투과광량(Ty)은 제 1피일드기간(F1)에서의 (Tx)보다 상당히 작고 또한 0에 근접하고, 이에 의해 프레임전체기간(F0)(F1 + F2)동안의 최종 투과광량은 제 1피일드기간(F1)에서의 (Tx)에 비해 또한 작다. 이 때문에, 프레임전체기간(F0)동안 목표 투과광량(표시화상의 계조레벨)에 의거한 액정소자(P1)의 실제구동에서는, 목표 투과광량보다 높게 되도록 제 1피일드기간(F1)동안 투과광량(Tx)을 설정함으로써 구동전압(Vx)(-Vx)이 적절하게 결정되는 것이 바람직하다.

상기한 구동방법에서는, 양극 구동전압(+Vx)이 각 홀수 피일드기간(예를 들면, 도 4에 도시된 기간(F1))동안 액정(2)에 인가되고, 음극 구동전압(-Vx)이 각 짝수 피일드기간(예를 들면, 기간(F2))동안 액정(2)에 인가되고, 이에 의해 액정(2)에 실제로 인가된 전체의 구동전압은 시간이 경과함에 따라 극성이 주기적으로 교호적으로 변동하므로, 액정(2)의 열화를 효과적으로 방지한다.

또한, 고휘도표시는 제 1피일드기간(F1)에서 행해지고, 저휘도표시는 제 2피일드기간(F2)에서 행해지므로, 시간 적분된 개구율은 기껏해야 50％ 정도로 된다. 그 결과, 이러한 액정소자(P1)를 사용하여 동화상을 표시하는 경우에, 최종적인 화질은 양호하게 된다.

본 발명에서 사용된 카이랄스메틱액정(2)은 상기한 바와 같이 온도가 하강함에 따라서 Iso-Ch-SmC^*또는 Iso-SmC^*의 상전이계열을 나타내므로, 통상의 카이랄스메틱액정재료에서 일반적으로 확인된 스메틱 A상(SmA)이 결핍된다.

본 발명에서는, Iso-Ch-SmC^*의 상전이계열을 가지는 카이랄스메틱액정은, Ch 또는 SmC^*로부터 Iso-Ch-SmC^*의 상전이에 대하여 편광현미경을 통하여, 정밀하게 관찰한 바, SmA의 배향상태에 더욱 가까운 배향상태가 몇몇의 경우에 관찰된다. 그러나, 이러한 카이랄스메틱액정은, 스메틱분자층에 수직인 방향이 단축배향처리(러빙)방향과 크게 다르고 또한 전계를 인가하지 않은 상태에서 러빙방향에 더욱 가까운 위치에서 액정분자가 단안정화되는 SmC^*의 배향상태를 나타내므로, 상기 SmA의 배향상태에 더욱 가까운 배향상태에 의해 영향을 받지 않는다. 이 때문에, 상기한 바와 같이 Ch로부터 SmC^*까지의 상전이시에 SmA에 근접한 액정상을 나타내는 카이랄스메틱액정은, 본 발명에서 어떠한 SmA상도 지니지 않는 카이랄스메틱액정(2)으로서 포괄적으로 사용되어도 된다.

에이징처리가 본 발명에 의한 액정소자의 구동방법으로 행해지는 경우에, 상기한 구동방법에서와 마찬가지로, 게이트전압은 주사신호구동기(20)로부터 각 게이트선(G1, G2, ...)에 인가되고, 이에 동기하여, 에이징전압은 데이터신호구동기(21)로부터 소스선(S1, S2, ...)에 인가된다.

상기한 바와 같이, 액티브소자가 주기적으로 온될 때 에이징전압의 극성이교호적으로 변동하는 경우에는, 액정분자의 자발분극의 반전을 액정소자의 온시간마다 발생하므로, 에이징전압(도 4의 (c)에서 도시된 바와 같은 Vd)이 낮아지게 된다.

그러나, 본 발명에서는, 도 7의 (c)에서 도시하는 바와 같이, 규정된 극성전압(+Vx)은 적어도 2개의 연속하는 피일드기간(F1, F2)동안 주기적으로 인가되고, 이에 의해 에이징전압(Vd)의 감소는 도 7의 (c)의 (F2)에 도시된 바와 같이 효과적으로 억제되므로, 에이징처리를 위해 요구된 시간을 단축하면서 에이징처리의 효과를 증대시킨다.

한쪽의 극성의 에이징전압이 긴 기간(도 8에 도시된 프레임기간(F0))동안에만 인가되는 경우에, 도 8의 (c)에서 도시된 바와 같이, 상기한 전압감소(Vd)는 프레임기간(F0)에 걸쳐서 계속되므로, 액정(2)에 인가된 낮은 전압(시간적분값)을 초래한다. 한편, 도 7의 (c)에서 도시하는 바와 같이 본 발명에서 사용된 에이징처리에서는, 제 1피일드기간(F1)동안의 에이징전압과 동일한 극성의 제 2피일드기간(F2)동안 에이징전압(+Vx)이 액정(2)에 다시 인가되므로, 에이징처리시에 시간을 단축하면서, 도 7의 (c)에서 기간(F2)동안 도시된 바와 같이 전압(Vd)이 감소하는 것을 효과적으로 억제한다.

다음에, 액정(2)에 인가된 전압의 감소에 대해서 상세하게 설명한다.

각 게이트선(G1, G2, ...)이 순차적으로 주사(선택)되는 경우에, 최종 게이트전압인가기간은 단축된다. 이 때문에, 본 발명에서는, 게이트전압인가기간을 연장하기 위하여, 복수의 게이트선 또는 모든 게이트선을 라인순차방식으로 동시에주사하거나 또는 프레임주파수(속도)를 감소하여, 1프레임기간자체를 연장시킨다. 또는, 상기한 주사방식과, 프레임주파수의 감소를 동시에 채택할 수 있다.

일반적으로, 에이징처리가 액티브매트릭스형 액정소자에 행해지는 경우에, 액티브소자(4)는 전하가 공급되도록 온되는 기간동안에, (카이랄스메틱)액정분자가 반전되고, 액티브소자(4)가 오프된 후에도 액정용량(Clc)에 유지된 전하에 의해 반전된 상태를 유지한다. 그러나, 액정용량(Clc)에 유지된 전하는, 액티브소자(4)가 오프된 후에 액정분자의 반전에 의해, 감소된다. 따라서, 액정(2)에 인가된 에이징전압의 총량(즉, 액티브소자(4)를 온할 때부터 액티브소자(4)가 오프된 후에 액정반전의 완료시까지의 에이징전압의 시간적분값(=∫Vdt))은, 액티브소자(4)가 오프된 후에 액정반전의 양이 증가함에 따라, 작아진다. 에이징전압의 총량이 감소하는 경우에, 최종 V-T특성은 한번에 에이징처리를 행함으로써 완전히 안정화되지 않는다.

그러나, 본 발명에서 사용된 에이징처리에서, 에이징전압은, 적어도 2개의 연속하는 상태조정기간(예를 들면, 피일드기간)에 걸쳐서 그들의 극성이 동일한 상기 방식으로 인가되고, 이에 의해 액정용량에 유지된 전하가 감소하는 것과 에이징전압의 총량이 감소하는 것을 방지할 수 있으므로, 에이징처리를 효과적으로 행한다.

상기한 바와 같이, 에이징처리에 의해 안정화된 액정(2)의 V-T특성은, 소정의 화상을 표시하기 위한 전압이 액정(2)에 인가되는 경우에도 변화하지 않으므로, 표시된 화상의 버닝현상(burning phenomenon) 즉 스티킹현상(stickingphenonmenon)의 발생을 효과적으로 억제한다.

다음에, 본 발명의 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

실시예 1

카이랄스메틱액정조성물(LC-1)은, 하기 화합물을 표시된 중량비율로 혼합하여 제조하였다.

구조식 중량%

이와 같이 제조된 액정조성물(LC-1)의 물성 및 상전이계열을 다음에 도시한다.

상전이온도(℃)

(Iso : 등방성 상, Ch : 콜레스테릭 상, SmC^*: 카이랄스메틱 C상, Cry : 결정 상)

자발분극(Ps) : 2.9 nC/cm²(30℃)

경사각ⓗ : 23.3°(30℃), AC전압 = 100Hz, ±12.5V, 셀갭 = 1.4㎛)

나선형 피치(SmC^*) : 적어도 20㎛(30℃)

이 명세서에서 언급되는 스메틱층에서 자발분극(Ps), 경사각 ⓗ 및 층경사각(δ)의 값은, 다음의 방법에 의해 측정된 값에 의거한다.

자발분극(Ps)의 측정

자발분극(Ps)은 케이. 미야사토(K. Miyasato)씨 등에 의해 연구된 바와 같은 "강유전성액정에서 자발분극을 측정하기 위한 삼각파를 사용한 직접적인 방법"에 의해 측정하였다(문헌「Japanese J. Appl. Phys. 22, No. 10, pp. L661-(1983)」).

경사각ⓗ의 측정

소자의 상,하부기판사이에 AC전압 ±12.5V 내지 ±50V, 1 내지 100Hz의 인가하에, 편광판에 수평방향으로 회전하고 직교차니콜 편광판사이에 액정소자를 샌드위치하고, 광전자증배기(Hamamatsu Photonics K. K.로부터 구입가능)에 의해 소자를 통하여 투과율을 측정하여, 제 1소멸위치(최하의 투과율을 형성하는 위치)와 제2소멸위치를 발견하였다. 경사각ⓗ은 제 1 및 제 2소멸위치사이의 각의 반으로서 측정되었다.

공백셀은 다음의 방식으로 제조하였다.

ITO막의 두께 700Å의 투명전극이 각각 형성된 한 쌍의 1.1mm두께 유리기판은, 한 쌍의 유리기판중 한쪽은 복수의 a-Si TFT와 질화실리콘막(게이트 절연막)으로 형성된 액티브매트릭스기판위에 형성되고, 다른쪽 유리기판(카운터 기판)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러필터세그먼트를 포함하는 컬러필터가 형성되는 것을 제외하는 동일한 방식으로 형성되었다.

이와 같이 제조된 공백셀(액티브매트릭스셀)은, 다수의 화소(800(×RGB)×600)를 포함하는 10.4인치의 화면크기를 가지는 구조체를 가진다.

한 쌍의 유리기판의 각 투명전극 위에, 폴리이미드 프리커서(Nissan Kagaku K.K에서 제조된 "SE7992")를 스핀코팅에 의해 도포하고, 80℃에서 5분간 예비건조하고, 다음에 200℃에서 1시간동안 열소성에 의해 두께 150Å의 폴리이미드막을 얻었다.

이와 같이 얻어진 폴리이미드막의 각각은, 다음의 조건하에서 면섬유로 러빙처리(단축배향처리)를 행하여 배향제어막을 형성하였다.

러빙롤러 : 면섬유를 감은 10cm직경의 롤러.

가압깊이 : 0.7mm

기판반송속도 : 10cm/sec

회전속도 : 1000rpm

기판반송 : 4배

다음에, 기판중 한쪽 기판 위에, 러빙처리축들은 서로 평행하지만 대향한 방향(역평행관계)으로 되도록, 실리카비드(평균분자크기=1.5㎛)가 분산되고 또한 기판의 쌍이 도포되므로, 균일한 셀갭을 가지는 공백셀이 제조되었다.

액정조성물(LC-1)은 콜레스테릭상의 상태에서 상기 제조된 공백셀로 주입되고, 카이랄스메틱 C상을 형성하는 온도로 점차적으로 냉각하여, 액정소자(패널)(P)를 제조하였다.

상기한 Iso 내지 SmC*의 냉각단계에서, 1℃/min의 속도로 소자를 냉각하면서 -2V의 DC(오프세트)전압이 Tc±2℃(Tc : Ch-SmC^*상전이온도)의 온도범위에서 인가되도록 소자에 DC전압을 인가하였다.

이와 같이 제조된 액정소자(P)는 다음의 방식으로 에이징처리를 행하였다.

1 프레임기간(F0)(=(1/60)초)은 제 1 내지 제 4피일드기간(F1 내지 F4(=(1/240)초)으로 분할된다. 제 1 및 제 2피일드기간(F1, F2)에서는, +5V의 양(+)의 소스전압(에이징전압)(Vs=+Vx)이 인가되었다. 제 3 및 제 4피일드기간(F3, F4)에서는, -5V의 음(-)의 소스전압(에이징전압)(Vs=-Vx)이 에이징처리를 행하기 위하여 인가되었다.

상기한 방식으로, 10개의 액정소자(패널)(P1) 내지 (P10)는 각각 1분, 2분, 3분, 4분, 5분, 10분, 15분, 20분, 25분, 30분의 에이징기간(Taging)을 설정함으로써 제조되었다.

이들 액정소자(P1) 내지 (P10)는, 오실로스코프를 사용하여 투과율을 측정하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같은 중간(해프톤)화상을 표시하는 3V의 소스전압을 포함하는 구동파형을 인가함으로써, 구동되었다. 이 경우에는, 투과율은 액정소자의 휘도에 의거하여 결정되었다. 상세하게는, 액정소자가 한 쌍의 교차니콜 편광판사이에 샌드위치되고 등방성상 온도로 가열되는 경우의, 휘도를 100%의 투과율로서 취한다.

그 결과는 도 6에 도시한다.

도 6에 도시된 바와 같이, V-T특성은 대략 5분동안 에이징처리를 함으로써 안정화되었다.

도 6을 참조하면, 가로좌표는 화상표시를 위한 구동전압(3V)이 아니라 에이징전압(5V)의 인가시간(즉, 에이징처리를 위한 에이징기간)을 나타내고, 세로좌표는 화상표시를 위한 구동전압(3V)을 인가하는 시간에서의 투과율을 나타낸다.

액정소자가 도 4에 도시된 구동파형을 사용하여 구동되는 경우의, 투과율은 제 1피일드기간(F1)(Tx)과 제 2피일드기간(Ty)사이의 차이다. 따라서, 도 6의 세로좌표값(투과율)은 다음의 방정식에 의해 주어진 투과율의 시간적분값의 평균이었고,

여기서 τ는 소정의 시간을 나타내고, T는 투과율(%)을 나타내고, 또한 t는 시간을나타낸다.

본 실시예에서는, 화상표시를 위한 전압은, 5V의 에이징처리를 위한 전압과 다른 3V로 설정되었다. 이것은 V-T특성에서의 변화가 에이징전압인가시간(에이징기간)의 차이에 기인하여 투과율의 차이로서 용이하게 관찰되기 때문이다.

비교를 위하여, 도 4에 도시하는 바와 같이 각 피일드기간동안 에이징전압의 극성을 교호적으로 변동시킴으로써 에이징처리를 행하였다.

상세하게는, 1 프레임기간(F0)(=(1/60)초)은 제 1피일드기간(F1)(=(1/120)초)과 제 2피일드기간(F2)(=(1/120)초)으로 분할되었다. 에이징처리를 행하기 위하여 제 1피일드기간(F1)에서는, +5V의 양의 소스전압(에이징전압)(Vs=+Vx)이 인가되었고, 제 2피일드기간(F2)에서는, -5V의 음의 소스전압(에이징전압)(Vs=-Vx)이 인가되었다.

그 결과, 액정의 V-T특성을 안정화하기 위하여, 대략 10분동안 에이징처리를 행하는 것이 필요하다.

따라서, 본 실시예에서 사용된 에이징처리에 의해서 에이징처리시간(도 4)이 반으로 단축된 것이 발견되었다.

그 결과, 본 실시예에 의한 에이징처리는 에이징전압인가시간을 단축하는데 효과적인 것이 발견되었다.

또한, 대략 5시간동안 백색 및 흑색차트패턴의 연속적인 화상표시를 행한 후에, 적어도 5분동안 본 실시예의 방식에 의해 에이징처리를 행한 액정소자 해프톤화상표시(50%의 투과율)를 행하는 경우에, 어떠한 화상버닝현상도 관찰되지 않았다. 이것은 에이징처리에 의해 완전하게 안정된 V-T특성에 기인하므로, V-T특성에 어떤 변화도 초래하지 않고, 이에 의해 화상버닝이 없는 재현성은 개선한다.

실시예 2

도 7에 도시된 바와 같이, 각 프레임기간(F0)(=(1/60)초)이 2 개의 피일드기간(F1(=(1/120)초), F2(=(1/120)초))으로 분할되고, +5V의 양의 소스전압(에이징전압)이 각 짝수프레임에 인가되고 -5V의 음의 소스전압(에이징전압)이 각 홀수프레임에 인가되는 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 마찬가지의 방식으로 액정을 제조하고 에이징처리를 행하였다.

그 결과, 대략 5분내에 에이징처리가 완료되는 것이 발견되었다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 에이징전압의 극성은 액티브소자의 각 온시간동안 적어도 2개의 연속하는 피일드기간에 걸쳐서 동일하도록 설정하므로, 액정분자의 자발분극의 반전에 기인하여 카이랄스메틱액정에 인가된 전압(시간적분값)이 감소되는 것을 효과적으로 방지한다. 그 결과, 액정의 V-T특성을 안정화하면서 짧은 기간내에 에이징처리를 효과적으로 행할 수 있다.

Claims

한 쌍의 기판과, 복수의 행과 복수의 열로 배치된 화소의 매트릭스를 형성하도록 기판사이에 배치된 카이랄스메틱액정과, 액정에 인가된 전압을 화소로 공급하기 위하여 화소에 각각 형성된 복수의 액티브소자와, 일련의 표시프레임기간에 해당 화소로 데이터신호전압을 주기적으로 인가함으로써 온되는 액티브소자에 각각 구동신호전압을 인가하는 구동신호공급전극으로 이루어진 전극매트릭스와를 포함하는 타입의 액정소자를 제조하는 방법으로서,

적어도 2개의 연속하는 상태조정기간에 걸쳐서 동일한 극성을 가지는 상태조정전압(conditioning voltage)을, 표시프레임기간에 선행하는 일련의 상태조정기간동안, 해당 화소에 주기적으로 인가함으로써 액티브소자를 주기적으로 온하여, 액정의 전압-투과율을 안정화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정소자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 적어도 2개의 연속하는 상태조정기간에서 상기 상태조정전압의 극성은, 연속하는 상태조정기간에 후속하는 적어도 1개의 상태조정기간동안 반대 극성으로 변동하는 것을 특징으로 하는 액정소자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 카이랄스메틱액정은, 온도가 하강함에 따라, 등방성상(Iso), 콜레스테릭상(Ch) 및 카이랄스메틱 C상(SmC^*)의 상전이계열이나 또는 등방성상(Iso)과 카이랄스메틱 C상(SmC^*)의 상전이계열을 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 액정소자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 카이랄스메틱액정이 카이랄스메틱 C상을 지니는 상태에서 상기 상태조정전압을 공급하는 특징으로 하는 액정소자의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 상태조정전압은 모든 화소에 공급되는 것을 특징으로 하는 액정소자의 제조방법.
한 쌍의 기판과, 복수의 행과 복수의 열로 배치된 화소의 매트릭스를 형성하도록 기판사이에 배치된 카이랄스메틱액정과, 액정에 인가된 전압을 화소로 공급하기 위하여 화소에 각각 형성된 복수의 액티브소자와, 각 액티브소자에 구동신호전압을 인가하는 구동신호공급전극으로 이루어진 전극매트릭스와를 포함하는 타입의 액정소자의 구동방법으로서,

표시프레임기간에 연속하는 해당 화소로 데이터신호전압을 주기적으로 인가함으로써 주기적으로 온하는 단계와;

적어도 2개의 연속하는 상태조정기간에 걸쳐서 동일한 극성을 가지는 상태조정전압을, 표시프레임기간에 선행하는 일련의 상태조정기간동안, 해당 화소에 주기적으로 인가함으로써 액티브소자를 주기적으로 온하여, 액정의 전압-투과율을 안정화하는 단계와를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정소자의 구동방법.
제 6항에 있어서, 적어도 2개의 연속하는 상태조정기간에서 상기 상태조정전압의 극성은, 연속하는 상태조정기간에 후속하는 적어도 1개의 연속하는 기간동안 반대 극성으로 변동하는 것을 특징으로 하는 액정소자의 구동방법.
제 6항에 있어서, 상기 카이랄스메틱액정은, 온도가 하강함에 따라 등방성 상(Iso), 콜레스테릭 상(Ch) 및 카이랄스메틱 C상(SmC^*)의 상전이계열이거나 또는 등방성상(Iso) 및 카이랄스메틱 C상(SmC^*)의 상전이계열을 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 액정소자의 구동방법.
제 6항에 있어서, 카이랄스메틱액정이 카이랄스메틱 C상을 지닌 상태에서, 상기 상태조정전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 액정소자의 구동방법.
제 6항에 있어서, 상기 상태조정전압은 모든 화소에 공급되는 것을 특징으로 하는 액정소자의 구동방법.
제 6항에 있어서, 액정소자를 동작하기 위하여 전원을 온한 후에 상기 상태조정전압을 자동적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정소자의 구동방법.
제 6항에 있어서, 액정소자를 위한 스크린세이버를 동작할 때에 상기 상태조정전압을 자동적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 액정소자의 구동방법.
제 6항에 있어서, 액정소자를 광으로 조명하지 않는 상태에서 상기 상태조정전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 액정소자의 구동방법.