KR100542082B1

KR100542082B1 - 액정 셀 제조방법

Info

Publication number: KR100542082B1
Application number: KR1019990059463A
Authority: KR
Inventors: 최석원; 홍형기
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2006-01-10
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: US6678034B2; US6862048B2; US20040100606A1; KR20010064974A; US20010022641A1

Abstract

본 발명은 자발분극의 특성을 갖고, 고온에서 저온으로의 상이 SmA, SmC^*, SmC_A ^* 으로 전이하는 강유전성액정(FLC)을 이용한 액정셀 제조방법으로서, 배향된 면이 서로 마주보도록 이격된 제 1, 2 기판과 광중합 반응이 일어나는 첨가제가 첨가된 FLC를 구비하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판 사이에 상기 FLC를 주입하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판 사이에 주입된 FLC를 SmA 상에서 SmC^* 상으로 전이하는 온도에서 직류 전기장을 인가하여 배향처리하는 단계와; 상기 배향처리한 온도에서 상기 FLC에 빛을 인가하여, 상기 FLC에 첨가된 첨가제가 광중합 반응에 의해 고분자 네트워크를 형성하는 단계를 포함하는 액정셀 제조방법을 개시하고 있다.

Description

액정 셀 제조방법{Method for fabricating a liquid crystal cell}

도 1은 일반적인 액정 표시장치의 한 화소부에 해당하는 단면을 도시한 도면.

도 2a 내지 도 2c는 일반적인 액정 상의 구조를 도시한 도면.

도 3a와 도 3b는 TN 액정의 동작원리를 도시한 도면.

도 4는 일반적인 액정 프로젝터를 도시한 도면.

도 5a와 도 5b는 도 4의 광밸브의 동작원리를 도시한 도면.

도 6은 온도에 따른 강유전성액정의 상전이를 도시한 도면.

도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 고분자 네트워크가 형성된 강유전성액정의 분자구조를 도시한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 강유전성액정을 이용한 회절격자의 제조방법을 도시한 도면.

도 9는 본 발명에 따른 회절격자의 동작원리를 도시한 도면.

도 10은 본 발명에 따라 제작된 회절격자를 액정 프로젝터에 적용한 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

400 : 제 1 기판 402 : 제 2 기판

500 : 강유전성액정 700 : 회절격자

600 : 마스크

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 상기 액정 표시장치에 사용되는 액정에 관한 것이다.

최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있다.

근대까지 브라운관(cathode-ray tube ; CRT)이 표시장치의 주류를 이루고 발전을 거듭해 오고 있다.

그러나, 최근 들어 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었다. 이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막 트랜지스터형 액정 표시장치(Thin film transistor-liquid crystal display device)가 개발되었다.

액정 표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으 로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.

따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.

일반적으로 액정 표시장치를 구성하는 기본적인 부품인 액정 패널의 구조를 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 액정 패널의 단면을 도시한 단면도이다.

액정 패널(20)은 여러 종류의 소자들이 형성된 두 장의 기판(2, 4)이 서로 대응되게 형성되어 있고, 상기 두 장의 기판(2, 4) 사이에 액정층(10)이 개재된 형태로 되어 있다.

상기 액정 패널(20)에는 색상을 표현하는 컬러필터가 형성된 상부 기판(4)과 상기 액정층(10)의 분자 배열방향을 변환시킬 수 있는 스위칭 회로가 내장된 하부 기판(2)으로 구성된다.

상기 상부 기판(4)에는 색을 구현하는 컬러필터층(8)과, 상기 컬러필터층(8)을 덮는 공통전극(12)이 형성되어 있다. 상기 공통전극(12)은 액정(10)에 전압을 인가하는 한쪽전극의 역할을 한다. 상기 하부 기판(2)은 스위칭 역할을 하는 박막 트랜지스터(S)와, 상기 박막 트랜지스터(S)로부터 신호를 인가받고 상기 액정(10)으로 전압을 인가하는 다른 한쪽의 전극역할을 하는 화소전극(14)으로 구성된다.

상기 화소전극(14)이 형성된 부분을 화소부(P)라고 한다.

그리고, 상기 상부 기판(4)과 하부 기판(2)의 사이에 주입되는 액정(10)의 누설을 방지하기 위해, 상기 상부 기판(4)과 하부 기판(2)의 가장자리에는 실런트(sealant : 6)로 봉인되어 있다.

상술한 바와 같이 디스플레이 분야에서 가장 많이 응용되는 액정에는 네마틱(nematic)형, 스메틱(smetic)형, 콜레스테릭(cholesteric)형과 같은 종류가 있다.

도 2a 내지 도 2c는 상기 액정의 분자배열을 도시한 도면이다.

먼저, 도 2a는 네마틱형 액정의 분자배열을 도시한 도면으로, 다수의 가느다란 실과 같은 배열을 하고 있다. 즉, 도 2a의

은 액정의 배열 방향을 나타낸다.

상기 네마틱형 액정의 분자배열은 평행성을 가지며, 위치의 규칙성은 없고, 분자측 전체가 한 방향을 향하고 있다.

도 2b는 스메틱형 액정의 분자배열을 도시한 도면으로, 점액과 같은 끈끈한 성질을 갖고 있다. 상기 네마틱형 액정과 콜레스테릭형 액정에 비해 분자배열의 규칙성이 강하다.

또한, 도 2b에 도시된 도면에서와 같이 다수의 층으로 형성되며, 각 층은 상호간에 평행 배열을 취하고 있다.

도 2c는 콜레스테릭형 액정의 분자배열 상태를 도시한 도면으로, 분자의 축이 한 방향으로 비틀려있는 특성을 갖는다.

상기 콜레스테릭형 액정은 상기 스메틱형 액정과 같이 다수의 층으로 배열되며, 네마틱형 액정과 같이 각 층의 내부에서는 평행배열을 취한다.

상술한 각 액정 중에서, 배열이 흐트러져 있을 때, 빛을 가장 강하게 산란시키는 성질을 갖고 있는 네마틱형 액정이 디스플레이분야에서 가장 많은 응용범위를 갖고 있다.

즉, 상기 네마틱 액정으로 빛이 진행할 경우 진행 빛은 분자축 방향으로 편향된다.

상기와 같이 디스플레이 분야에서 응용되는 액정은 다음과 같은 조건이 필요하다.

즉,

1) 저온에서 고온까지의 온도범위에서 액정 상을 보이고, 폭넓은 온도 범위영역에서 사용할 수 있을 것.

2) 화학적 안정성과 광학적 안정성이 뛰어나고, 수명이 길 것.

3) 점도가 낮고, 응답속도가 빠를 것.

4) 분자배열의 질서도가 높고, 표시 콘트라스트(contrast)의 증대에 적절할 것.

5) 유전이방성이 크고, 저전압동작에 적절할 것.

등과 같은 조건이 만족되는 액정이 디스플레이분야에서 사용 가능한 액정인 것이다.

액정의 전기/광학적효과(electro optic effect)는 액정셀의 광학적 성질이 바뀜으로써, 전기적인 광변조가 생기는 현상을 말하며, 이들은 액정분자가 어떠한 배열상태에서 전기장 인가로 다른 배열상태로 바뀌는 것에 기인한다.

현재 디스플레이에 적용되는 액정 중 전술한바 있는 네마틱형 액정이 가장 일반적이다.

상기 네마틱형 액정을 응용하는 디스플레이는 상기 네마틱형 액정에 전기장 인가시 연속적으로 분자배열이 바뀌는 것에 착안하여 디스플레이를 배열한 TN(twisted nematic)형과, STN(super twisted nematic)형이 주로 사용된다.

상기 TN효과는 액정의 분자 길이 축의 전극면에 평행이 되도록 배향 처리한 두 매의 투명전극 상에 90^O각도를 가지도록 셀을 구성하고, 여기에 네마틱형 액정을 주입하면 한쪽 전극으로부터 다른 한쪽의 전극면을 향하여 분자의 길이축 방향으로 연속적으로 90^O 꼬인 배열 상태이다.

상기 STN효과는 TN효과에 비해 연속적으로 꼬이는 각도가 180 내지 360^O인 형상을 말한다.

도 3a와 도 3b는 상기 TN효과를 이용한 디스플레이의 동작원리를 도시한 도면이다.

먼저, 전극면에 평행하게 배향처리한 두 장의 기판(20, 40) 사이에 네마틱액정(100)의 분자배열이 90^O가 되도록 셀을 구성하여 트위스트(twist)배열 셀을 제작한다.

상기 TN 배열 셀의 트위스트 피치(twist pitch)는 가시광의 파장에 비해 충분히 크기 때문에 양 기판(20, 40)에 수직으로 입사한 직선편광의 편광방향은 셀의 통과 중에 액정 분자(100)의 트위스트에 따라 90^O만 회전하므로 검광판(60)을 통과하여 반사판(80)에 도달한다(도 3a).

즉, 상기 TN 셀은 도 3a와 같이 평행 편광자 간에는 빛을 차단하고, 직교 편광자 간에는 빛을 통과시키는 기능을 갖고 있다.

한편, 편광판(60, 80)전극 사이에 인가전압을 상기 액정(100)의 문턱전압 이상으로 인가하면, 전극간의 중앙 부분으로부터 액정 분자의 장축으로 일정하게 전장 방향과 평행하게 상기 액정(100)이 재배열되며 90^O의 선광성을 잃게 된다.

이 경우에는 도 3a의 경우와 반대로 평행 편광자 간에는 빛을 투과시키고, 직교 편광자 간에는 빛을 차단하는 상태가 된다. 상기와 같이 폭넓게 보급되어 있는 TN형 액정 디스플레이 장치의 동작원리를 이용하여 화상을 표현할 수 있는 것이다(도 3b).

현재에는 전술한 TN셀을 이용한 액정 프로젝터(projector)가 연구/개발되었다.

상기 액정 프로젝터는 회의실이나 극장 등의 많은 사람이 동시에 화상을 시청하는데 사용된다.

한편, 상기 액정 프로젝터는 박막 트랜지스터에 의한 능동행렬 액정상의 화상을 확대 투사하는 방식으로, 투과형의 액정패널이 주로 사용된다.

상기 액정 프로젝터는 백색광을 반투과 거울에 의해 적, 녹, 청의 삼원색으로 분리한 후, 각각의 색에 대응한 화상이 표시된 3 매의 액정패널을 통과시켜 휘 도를 변조시킨 다음, 다시 상기 3 매의 액정패널을 통과한 빛을 모아서 스크린 상에 표시한다.

도 4는 일반적인 액정 프로젝터의 구성을 도시한 도면이다.

상기 액정 프로젝터는 적, 녹, 청의 화상을 표시하는 액정패널(220a, 220b, 220c)과 상기 각 액정 패널(220a, 220b, 220c)로 빛의 경로를 바꾸는 다수개의 다이크로익 미러(200a, 200b, 200c)와 각 액정 패널(220a, 220b, 220c)을 통과한 빛을 모으는 렌즈(240)와 상기 각 액정패널(220a, 220b, 220c)의 화상을 표시하는 스크린(250)으로 구성된다.

상기 액정패널(220a, 220b, 220c)은 적, 녹, 청의 단색을 표시하는 액정표시장치이며, 상기 다이크로익 미러(dichroic mirror)는 가시광에 포함된 빛의 색분리와 합성을 위해 사용된다.

상기 도 4에 도시된 액정 프로젝터의 동작을 살펴보면, 먼저, 광원에서 발생한 백색광은 제일 먼저 적색의 빛만 반사시키는 적 다이크로익 미러(200a)에 의해 경로가 바뀌어 전반사렌즈(230a)에 의해 적-액정패널(220a)에 입사된다.

한편, 상기 적 다이크로익 미러(200a)를 투과한 녹, 청의 빛은 녹 다이크로익 미러(200b)에 의해 녹색의 빛은 녹-액정패널(220b)에 입사한다.

또한, 상기 녹 다이크로익 미러(200b)를 투과한 청색의 빛은 청-액정패널(220c)로 입사하게 된다.

상기와 같이 각각의 적, 녹, 청의 액정패널(220a, 220b, 220c)을 투과한 빛은 전반사 렌즈(230b, 230c) 또는 다이크로익 미러(200c)에 의해 반사 및 투과하여 투사렌즈(240)로 향하게 된다. 상기 투사렌즈(240)는 스크린(250)으로 합성된 빛을 보내는 역할을 하게 된다.

상술한 광학적 경로를 통하여 적, 녹, 청색이 합성된 컬러의 영상을 구현하게 된다.

도 5a와 도 5b는 광밸브의 동작원리를 도시한 도면으로써, 그 구조는 패턴된 전극(330)을 갖는 제 1, 2 기판(310, 320)과, 상기 제 1, 2 기판(310, 320) 사이에 액정층(300)이 위치하는 구조를 취하고 있다.

도 5a는 상기 제 1, 2 기판(310, 320)에 형성된 전극(330)에 전기장을 인가하지 않았을 경우를 도시한 도면으로, 두 기판(310, 320) 사이에 형성된 액정층(300)에는 아무런 변화가 생기지 않게 된다.

도 5b는 상기 전극(330)에 전기장을 인가한 경우를 도시한 도면으로써, 각 전극(330)의 사이에 형성된 액정층(300a)은 분자의 재배열이 일어나게 된다.

즉, 전극(330) 사이에 형성된 액정의 분자배열과 전극(330)이 위치하지 않은 곳의 액정(300b)의 분자배열이 서로 다르게 나타나게 되어, 상기 각 액정(300a, 300b)의 굴절율의 차이에 의해 상기 광밸브로 입사하는 빛의 밝기를 조절하게 된다.

여기서, 상기 광밸브에 사용하는 액정은 안정성이 우수한 일반적으로 액정패널에 사용하는 네마틱형 액정 또는 콜레스테릭형 액정이다.

그러나, 상기 네마틱형 액정 또는 콜레스테릭형 액정은 전기장 인가시 재배열하는데 걸리는 시간이 길기 때문에 응답속도가 느린 단점이 있다.

따라서, 현재 많은 양의 정보를 처리하고, 빠른 속도로 바뀌는 동화상을 처리하기 위해서는 광밸브의 동작속도가 빨라야 한다.

본 발명은 상술한 종래의 네마틱 액정을 사용하여 제작된 광밸브의 느린 동작속도를 개선하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 자발분극의 특성을 갖고, 고온에서 저온으로의 상이 SmA, SmC^*, SmC_A ^* 으로 전이하는 강유전성액정(FLC)을 이용한 액정셀 제조방법으로서, 배향된 면이 서로 마주보도록 이격된 제 1, 2 기판과 광중합 반응이 일어나는 첨가제가 첨가된 FLC를 구비하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판 사이에 상기 FLC를 주입하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판 사이에 주입된 FLC를 SmA 상에서 SmC^* 상으로 전이하는 온도에서 직류 전기장을 인가하여 배향처리하는 단계와; 상기 배향처리한 온도에서 상기 FLC에 빛을 인가하여, 상기 FLC에 첨가된 첨가제가 광중합 반응에 의해 고분자 네트워크를 형성하는 단계를 포함하는 액정셀 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명에서는 자발분극의 특성을 갖고, 고온에서 저온으로의 상이 SmA, SmC^*, SmC_A ^* 상으로 전이하는 강유전성액정(FLC)을 이용한 회절격자 제조방법으로서, 배향된 면이 서로 마주보도록 이격된 제 1, 2 기판과 광중합 반응이 일어나는 첨가제가 첨가된 FLC를 구비하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판 사이에 상기 FLC를 주입하여 액정셀을 형성하는 단계와; 상기 액정셀에 다수의 제 1 격자영역과 상기 각 제 1 영역의 사이에 제 2 격자영역을 정의하는 단계와; 상기 액정셀을 SmA 상에서 SmC^* 상으로 전이하는 온도에서 일 극성의 직류 전기장을 인가한채 마스크를 사용하여 제 1 격자영역을 빛에 노출시켜 일 방향으로 FLC를 안정화시키는 단계와; 상기 액정셀을 SmA 상에서 SmC^* 상으로 전이하는 온도에서 타 극성의 직류 전기장을 인가한채 마스크를 사용하여 제 2 격자영역을 빛에 노출시켜 타 방향으로 FLC를 안정화시키는 단계를 포함하는 회절격자 제조방법을 제공한다.

상기 네마틱형 액정을 대체할 만한 액정은 스메틱형 액정 계열의 강유전성액정이 주목받고 있다.

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상기 강유전성액정(Ferroelectric Liquid Crystal ; FLC)은 외부에서 전기장 을 인가하지 않더라도 자발적으로 전기분극을 갖는 액정을 말한다.

따라서, 상기 FLC액정에 작은 전압을 인가하더라도 자발분극의 특성을 띠고 있기 때문에 동작속도가 매우 빠르다.

그러나, 상기 FLC는 온도에 따라 그 성질이 변하는 특성을 갖고 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 6는 온도에 따른 FLC의 상변화를 도시한 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이 강유전성의 특성을 나타내는 스메틱 C^*(SmC^*), 스메틱 C_A (SmC_A ^*)상은 저온에서 스메틱 A(SmA)상에 비해 수직한 방향에서 임의의 각 θ 만큼 기울어져 있다.

즉, SmA 상의 두께 d₁ 보다 저온부의 SmC^*상, SmC_A ^* 상은 기울어져 있기 때문에 두께 d₂가 차이가 생기기 때문에, 균일한 셀 갭을 유지해야 하는 광밸브에서는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 도 6에서 SmC^*,SmC_A ^* 보다 고온측에서 SmA 상을 가지는 경우, SmC^*,SmC_A ^*의 배향이 SmA 상이 없이 곧바로 SmC^*,SmC_A ^*로 전이하는 경우의 SmC^*,SmC_A ^*의 배향보다 우수하다. 이는 층구조가 생성되는 SmA에서는 액정 분자들의 배열이 러빙방향과 비교적 평행하여, 러빙에 의해 분자들의 배열을 제어할 수 있기 때문에, SmA 상에서의 액정분자의 배향 및 층구조를 잘 형성하면, SmC^*내지SmC_A ^*상의 초기배향상태를 제어할 수 있기 때문이다.

그러나, SmA 상에서 SmC^*내지SmC_A ^*로 상전이가 일어나는 경우, 분자가 층의 법선 방향에서 소정의 각도로 기울기 때문에 층 간격의 급격한 변화가 일어나 SmA 상에서 배향을 양호하게 하였더라도, SmC^*내지SmC_A ^*로 상전이시키면 배향이 흐트러지는 문제가 발생하게 된다.

상기와 같은 FLC의 온도에 대한 의존성을 향상시키기 위해, 본 발명에서는 상기 FLC에 소량의 첨가제를 첨가하는 방법으로 온도에 대한 의존성을 개선한다.

도 7a와 도 7b는 상기 FLC을 이용하여 액정 셀을 제작하는 공정을 도시한 도면이다.

먼저, 도 7a는 전극이 형성된 제 1, 2 기판(400, 402)에 배향처리한 후, 액정(500)을 주입하여 상기 제 1, 2 기판(400, 402)의 양단에 전기장을 인가하는 단계를 도시한 도면이다.

여기서, 상기 액정은 자발분극의 특성을 갖는 FLC가 사용되고, 상기 FLC에는 소량의 첨가제가 포함되어 있으며, 상기 첨가제는 빛에 의해 중합반응이 일어나는 물질이다. 여기서, 상기 빛은 자외선이다.

상기 첨가제는 모노아크릴레이트(monoacrylate) 계열 또는 디아크릴레이트(diacrylate) 계열의 화합물이 사용된다.

또한, 전기장의 인가시 상기 FLC의 액정 상은 SmC^*상 보다 고온 상에서 SmC^*로 전이하는 단계의 온도가 바람직하며, 상기 온도에서 FLC의 분자배열 방향을 충분히 숙성시킨 후 빛을 조사하면, 상기 FLC내에 첨가된 첨가제가 광중합 반응을 일으켜, 배향된 방향으로 배열된 FLC의 분자와 동일한 방향으로 고분자 네트워크(404)가 형성된다.

도 7b는 도 7a와 동일한 방법으로 FLC를 배향하는 단계를 도시한 도면이다.

여기서, 도 7b는 도 7a와는 반대극성의 전기장을 인가한다. 그러므로, 최종적으로 배열된 FLC의 분자배열 방향은 서로 반대가 된다.

상술한 바와 같이 광중합 반응이 발생하는 상기 고분자 네트워크에 의해 상기 FLC는 온도에 대한 의존성이 개선되는 효과가 있다.

도 8은 본 발명에 따른 실시예로 액정 프로젝터에서 광밸브로 사용되는 회절격자(700)의 제조방법을 도시한 도면으로, 소량의 광중합 첨가제가 첨가된 FLC셀을 제작한 후, 각 격자간격(L)에 해당하는 마스크(600)를 사용하여, 상기 도 7a와 도 7b에 도시된 방법으로 상기 FLC의 분자배열을 숙성시킨다.

즉, 다시 설명하면, 격자간격(L)에 해당하는 마스크로 셀을 가리고, 상/하부의 셀에 전기장을 인가하면서 FLC의 분자방향을 배향/숙성한 후, 광을 조사하면, 마스크(600)에서 빛이 통과하는 부분의 액정(500)은 상기 전기장의 인가방향으로 액정 분자들이 숙성된다. 즉, 광중합제(첨가제)에 의해 상기 액정 분자배열 방향으로 네트워크가 형성되게 되는 것이다.

또한, 마스크를 사용하여, 전 단계에서 빛이 통과한 부분을 상기 마스크(600)로 가리고, 전 단계와는 반대방향의 전기장을 인가하여 빛을 조사하면, FLC의 분자방향이 전 단계와는 반대방향으로 안정화되고, 상기 반대방향으로 배열된 분자의 사이에는 고분자 네트워크가 형성된다.

상술한 방법으로 FLC를 사용한 회절격자를 제작하면, FLC의 단점인 온도변화에 의한 특성변화를 상기 FLC에 광중합 첨가제를 첨가시켜 빛에 의한 네트워크를 형성함으로써 개선할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 FLC를 사용한 회절격자의 동작특성을 도시한 도면으로, 회절광의 휘도(I_d)는 입사광의 각도(θ), 셀의 두께(d), 각 격자간의 간격(L), 각 격자간의 굴절률(n₁, n₂), 회절광의 각도(ψ)에 의해 결정된다.

여기서, 상기 각 격자의 굴절률(n₁, n₂)은 셀에 전기장을 인가하는 방법으로 조절할 수 있으며, 따라서 전기장 인가에 의해 상기 회절광의 휘도(I_d)를 적절히 조절할 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 회절격자(700)를 사용한 액정 프로젝터를 도시한 도면으로, 상기 회절격자(700)의 전압 인가여부에 따라, 상기 회절격자(700)로 입사하는 입사광은 투과광과 회절광으로 분리된다.

또한, 상기 회절격자(700)에 의해 회절된 회절광은 집광렌즈(240)에 의해 스크린(250) 상에 화상을 표시하게 된다.

상기 회절격자의 전압 인가 여부에 따라, 상기 회절격자(700)내에 각 격자간 셀의 굴절률을 변화시켜 회절광의 휘도를 조절한다.

역으로 말하면, 상기 회절격자(700)에 인가되는 전기장을 미세하게 변화시키면 상기 회절광의 세기도 미세하게 변하게 된다. 따라서, 상기 회절격자에 의해 그레이 스케일을 표시할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 FLC를 이용한 회절격자는 상기 FLC의 특성상 고속으로 동작하기 때문에 동화상 구현능력이 뛰어난 장점이 있다.

또한, 상기 FLC의 온도에 따른 의존성을 미량의 광중합제를 첨가하여 개선하였다.

상술한 바와 같이 온도에 따라 액정상을 달리하는 FLC에 전기/광학적 특성을 변화시키지 않을 정도의 소량의 첨가제(모노아크릴레이트, 아크릴레이트 계열)를 첨가하면, 빛의 광중합 반응에 의해, 상기 FLC의 각 층의 경계방향 및 각 층을 가로지르는 방향으로 고분자 네트워크가 형성되어, 온도에 따른 상기 FLC의 급격한 휘도의 변화를 방지할 수 있다.

또한, 고분자 네트워크의 형성으로 인해 배향 안정성 및 충격 안정성도 향상된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 강유전성액정 셀을 제작하면 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 광중합 반응이 일어나는 모노아크릴레이트, 디아크릴레이트 계열의 첨 가제를 상기 FLC 내에 첨가하면, 광중합 반응에 의해 고분자 네트워크가 형성되어 온도에 따른 상기 FLC 셀의 급격한 휘도의 변화를 방지할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 상기 FLC 내에 형성된 고분자 네트워크로 인해, 온도 변화에 따른 액정상의 전이가 발생하여도 배향 안정성 및 충격 안정성이 향상되는 장점이 있다.

셋째, 상기 광중합제에 의해 안정화된 FLC를 사용하여 회절격자를 제작하면, 상기 FLC의 고속 응답성에 의한 고속의 동작이 가능하고, 상기 회절격자에 인가되는 전기장을 조절하여 그레이 스케일을 구현할 수 있는 장점이 있다.

Claims

자발분극의 특성을 갖고, 고온에서 저온으로의 상이 SmA, SmC^*,SmC_A*상으로 전이하는 강유전성액정(FLC)을 이용한 액정셀 제조방법으로서,

다수의 제 1 격자영역과, 상기 다수의 제 1 격자영역 사이에 다수의 제 2 격자영역이 정의 되며, 배향된 면이 서로 마주보도록 이격된 제 1, 2 기판 사이에 광중합 반응이 일어나는 첨가제가 첨가된 FLC를 주입하는 단계와;

상기 FLC가 SmA 상에서 SmC_*상으로 전이하는 온도에서 상기 제 1, 2 기판에 일 극성의 직류 전기장을 인가한 채, 상기 다수의 제 1 격자영역을 마스크를 통해 빛에 노출시킴으로써 일 방향으로 다수의 제 1 격자영역의 FLC를 안정화시키는 단계와;

상기 FLC가 SmA 상에서 SmC_*상으로 전이하는 온도에서 상기 제 1, 2 기판에 타 극성의 직류 전기장을 인가한 채, 상기 다수의 제 2 격자영역을 마스크를 통해 빛에 노출시킴으로써 타 방향으로 다수의 제 2 격자영역의 FLC를 안정화시키는 단계

를 포함하는 회절격자용 액정셀 제조방법.
청구항 1에 있어서,

상기 첨가제는 모노아크릴레이트, 디아크릴레이트 계열인 액정셀 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 마스크는 빛을 투과시키는 투과영역과 빛을 차단하는 차단영역을 가지며, 상기 다수의 제 1 격자영역을 노광시는 상기 제 1 격자영역에 대해서는 투과영역이, 상기 다수의 제 2 격자영역에 대해서는 차단영역이 대응되며, 상기 다수의 제 2 격자영역을 노광시는 상기 제 1 격자영역에 대해서는 차단영역이, 상기 다수의 제 2 격자영역에 대해서는 투과영역이 대응되는 회절격자용 액정셀 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 서로 다른 극성의 전기장 인가에 의해 서로 다른 방향성을 가지게 된 상기 제 1 격자 영역과 제 2 격자 영역 내의 FLC 액정은, 상기 제 1 및 제 2 격자 영역을 빛에 노출시킴으로써 고분자 네트워크가 형성되어 안정화된 상태가 되는 것을 특징으로 하는 액정셀 제조방법
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 기판에는 투명도전성 물질로써 제 1 및 제 2 투명전극을 형성하는 단계를 더욱 포함하며, 이때, 상기 일방향의 전기장의 인가는 상기 제 1 투명전극에는 부극성(-)을 제 2 투명전극에는 정극성(+)의 전압을 걸어주고, 상기 타방향의 전기장의 인가는 상기 제 1 투명전극에는 정극성(+)을 상기 제 2 투명전극에는 부극성(-)을 걸어주는 것이 특징인 회절격자용 액정셀 제조 방법.