(57)【要約】【課題】本発明は、補償フィルムが具備された液晶表示装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置は、上部基板;上部基板と間隔を置いた下部基板;上部基板と下部基板の間に充填された液晶層;上部基板に付着した第１偏光板;下部基板に配置され、第１偏光板の光軸と垂直な光軸を持つ第２偏光板;上部基板の内部面に配置されて、リターダー材料コーティングを有する第１補償フィルムであって、前記第１補償フィルムが液晶層を構成する液晶物質の異方性分布に対する補償及び配向を提供し;下部基板の内部面に配置されて、リターダー材料コーティングを有する第２補償フィルムであって、前記第２補償フィルムが液晶層を構成する液晶物質の異方性分布に対する補償及び配向を提供する;を含む。【選択図】 図３
2005196109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部基板； 
前記上部基板と間隔を置いた下部基板；
前記上部基板と前記下部基板の間に充填された液晶層； 
前記上部基板に付着した第1偏光板；
前記下部基板に付着して、前記第1偏光板の光軸と垂直な光軸を持つ第2偏光板；
前記上部基板の内部面に配置されて、リターダー材料コーティングを有する第1補償フィルムであって、前記第1補償フィルムが前記液晶層を構成する液晶物質の異方性分布に対する補償及び配向を提供し；
前記下部基板の内部面に配置されて、リターダー材料コーティングを有する第2補償フィルムであって、前記第2補償フィルムが前記液晶層を構成する液晶物質の異方性分布に対する補償及び配向を提供する；を含むことを特徴とする補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項２】
前記リターダー材料コーティングは反応性メソゲンを含むことを特徴とする請求項１に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項３】
前記反応性メソゲンは直進的に一方向に整列されたことを特徴とする請求項２に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項４】
前記反応性メソゲンは液晶物質を含むことを特徴とする請求項２に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶物質はネマティック液晶であることを特徴とする請求項４に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項６】
前記反応性メソゲンの液晶物質は一軸性又は二軸性で、硬化リアクターを有する硬化性液晶物質を含むことを特徴とする請求項２に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項７】
前記第1補償フィルム及び前記第2補償フィルムのリターダー材料コーティングは反応性メソゲンを含んで、前記反応性メソゲンは前記液晶物質の配向を定義するために配向処理されたことを特徴とする請求項１に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項８】
前記反応性メソゲンの配向処理はラビング法を利用することを特徴とする請求項７に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項９】
前記反応性メソゲンの配向処理はイオンビーム配向法、光配向法、プラズマ配向法中の一方法を利用することを特徴とする請求項７に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項１０】
基板上に光配向膜を形成する段階；
前記形成された光配向膜を硬化させる段階；
前記光配向膜に対して配向処理を行う段階； 
前記配向処理された光配向膜上に反応性メソゲンを含む液晶物質をコーティングする段階；
前記コーティングされた液晶物質を配向処理する段階；
を含むことを特徴とする補償フィルムが具備された液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記配向処理された光配向膜上に液晶物質をコーティングした後、前記コーティングされた液晶物質を硬化させて固着化する段階を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置製造方法。
【請求項１２】
前記反応性メソゲンの配向処理はラビング法を利用することを特徴とする請求項１０に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置製造方法。
【請求項１３】
前記反応性メソゲンの配向処理はイオンビーム配向法、光配向法、プラズマ配向法中の一方法を利用することを特徴とする請求項１０に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】
上部基板； 
下部基板； 
前記上部基板と前記下部基板の間に充填された液晶層； 
前記上部基板の内部面に配置され、前記液晶層を成す液晶物質の異方性分布に対する補償及び配向を提供する第1補償フィルム；
前記下部基板の内部面に配置され、前記液晶層を成す液晶物質の異方性分布に対する補償及び配向を提供する第2補償フィルム；を含むことを特徴とする補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項１５】
前記第1及び第2補償フィルムは反応性メソゲンを具備するリターダー材料コーティングを含むことを特徴とする請求項１４に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項１６】
前記反応性メソゲンは直進的に一方向に整列されたことを特徴とする請求項１５に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。 
【請求項１７】
前記反応性メソゲンは液晶物質を含むことを特徴とする請求項１５に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項１８】
前記液晶物質はネマティック液晶であることを特徴とする請求項１７に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項１９】
前記反応性メソゲンの液晶物質は一軸性又は二軸性で硬化リアクターを有する硬化性液晶物質を含むことを特徴とする請求項１５に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項２０】
前記第1補償フィルム及び前記第2補償フィルムのリターダー材料コーティングは反応性メソゲンを含んで、前記反応性メソゲンは前記液晶物質の配向を定義するために配向処理されたことを特徴とする請求項１４に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項２１】
前記反応性メソゲンの配向処理はラビング法を利用することを特徴とする請求項２０に補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【請求項２２】
前記反応性メソゲンの配向処理はイオンビーム配向法、光配向法、プラズマ配向法中の一方法を利用することを特徴とする請求項２０に記載の補償フィルムが具備された液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は補償フィルムが具備された液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来知られているように液晶はその分子が異方性を持っている。そして、異方性分子で成り立った液晶セルやフィルムの異方性は、液晶分子等の分布及び基板に対して傾斜角度の程度によって変化する性質を持っている。 
このような液晶の特性によって、液晶で成り立ったセルやフィルムに対する光の偏光性が見る角度によって変化する。このような液晶の固有特性によって液晶ディスプレーの駆動時上、下、左、右視野角によって輝度及びコントラスト比の変化が誘発される。このような特性は液晶表示装置の一番大きい短所として指摘されてきた。 
このような短所を補うための一つの方案として、補償フィルムを利用して液晶セルが持つ視野角による異方性分布を補償する方法が提示されている。前記補償フィルムは液晶セルとはできるだけ反対の異方性分布を持つように製作されて、これによりセルに付着し使用の時視野角による光の遅延(retardation)差をなくすようになる。
【０００３】
一般的に補償フィルムは、高分子フィルムによって透過光に対する位相差の変化を発生させるようになり、フィルムが一定な方向に伸長し処理されることで誘導される分子の異方性によって複屈折性をもたらすようになる。
より詳細に説明すれば、例示的にノーマリーブラックモード(normally black mode)のツイストネマチック( TN)液晶表示装置に外部電場が印加された時、液晶分子等は電場に反応して配列されて次の式によって透過光の硬度を表現することができる。 
I = Io sin2[θ(1+u2)1/2]   u=πR/θλ,    R=Δn・d
ここで、Iは透過光の硬度、Ioは入射光の光度、Δnは複屈折率、dは液晶セルの厚さ、λは透過光の波長、はツイストネマチック液晶の捩れ角、そしてRは位相差を現わす。
【０００４】
前の式に現わしたように、位相差は視野角と密接な関係を示す数値である。したがって視野角の改善のためには位相差を補償することが望ましい。この時、位相差補償のために液晶基板と偏光板の間に設置される補償フィルムでは一軸性屈折率異方体と二軸性屈折率異方体が使われている。
一方、図１Ａ乃至図１Ｃは一般的な位相差補償フィルムの屈折率異方性楕円体を図示した図面である。ここに図示したように、一軸性と二軸性は直交座標系のＸ、Ｙ、Ｚ方向での屈折率をそれぞれＮＸ、ＮＹ、ＮＺ、とする時、ＮＸとＮＹの大きさによって決定される。
【０００５】
すなわち、図１Ａに図示されたように、二つの方向の屈折率が等しくてその大きさが残りの一方向と違う場合を一軸性と言う。そして、図１Ｂ及び１Ｃに図示されたように、三つの方向全てが他の大きさの屈折率を持つ場合を二軸性と言う。
一般的に一軸性屈折率異方体を利用した補償フィルムは楕円体の長軸がフィルム表面と平行か垂直な方向になるように配列している。
そして前記補償フィルムを製造することにおいて、高分子フィルム等を一軸又はニ軸に延伸する方法を使って位相差フィルムの光軸がフィルム進行方向に対して任意の角を持つようにすることで希望する複屈折率を得ることができるようになる。 
【０００６】
一方、最近前記延伸方法によって製造された補償フィルムを付着する代りに、基板に直接コーティングして補償フィルムを形成する方法が提案された。図２は従来のコーティング型補償フィルムを具備した液晶表示装置の構造を概略的に図示した図面である。
コーティング型補償フィルムを具備した液晶表示装置(1)は、図２に示すように、カラーフィルター(22)が形成された上部基板(20)と薄膜トランジスター(12)が形成された下部基板(10)を含んで成り立つ。ここで、前記上部基板(20)と前記下部基板(10)は所定間隔に置かれてあり、その間には液晶層(30)が充填されてある。 
【０００７】
そして、前記上部基板(20)及び前記下部基板(20)の外郭には第1偏光板(21)及び第2偏光板(11)がそれぞれ用意されている。又、前記上部基板(20)の内部には第1補償フィルム(23)がコーティングされているし、前記下部基板(10)の内部には第2補償フィルム(13)がコーティングされている。そして前記液晶表示装置(1)は、前記液晶層(30)の液晶を初期配向するために前記第1補償フィルム(23)上に形成された第1配向膜(24)と、前記液晶層(30)の液晶を初期配向するために前記第2補償フィルム(13)上に形成された第2配向膜(14)をより含んで構成される。
【０００８】
ここで、前記第1補償フィルム(23)と前記第2補償フィルム(13)は基板内部にリターダー材料コーティングをコーティングして形成するようになる。
より詳細に説明すれば、前記上部基板(20)の第1補償フィルム(23)又は前記下部基板(10)の第2補償フィルム(13)を形成する方法は、先に光配向膜を形成した後、配向処理工程を行う。これにより、後に補償フィルムの光軸が任意の角を持つようになる。 
そして、前記配向処理された光配向膜上にリターダー材料コーティングで光硬化性液晶をコーティングするようになる。引き継いで、前記コーティングされた基板は非偏光紫外線光を利用するとかイオンビーム等を利用して硬化性ネマティック液晶を硬化させてフィルムで固着化させる。 
【０００９】
又、前記のように形成された上部基板及び下部基板上には液晶を配向させるための配向膜を形成するようになる。すなわち、液晶表示素子は液晶分子の配列特性によって光透過性、応答速度、視野角、コントラスト等のような表示素子としての機能が決定されるので、液晶分子の配向を均一に制御する技術が非常に重要である。この場合、液晶の均一な配向は単純に液晶を上下基板の間に介在させることだけでは不足なので基板上に液晶配向のための配向膜を形成するようになるのである。 
このような配向膜は基板上に配向物質としてポリイミド又はポリアミド等のような有機高分子物質をプリントした後硬化させて形成することができる。そして、前記硬化された配向膜は特定のラビン布で所定の方向に擦られて配向膜表面に一定な方向のホームが作られるラビング法を適用するか、イオンビーム又は光配向を適用して配向処理をするようになる。
ところが、前記のようにコーティング型補償フィルムを適用して液晶表示装置を形成する場合には、コーティング型補償フィルムの形成工程と液晶を配向させるための配向膜形成工程がそれぞれ遂行されることで固定数が増加されて収率に影響を及ぼすようになる問題点が発生される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、液晶表示装置に補償フィルムを形成するのにおいて、補償フィルムと配向膜の機能を同時に有する物質を利用することで、配向膜形成工程段階を減らすことができる補償フィルムが具備された液晶表示装置及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置は、上部基板;前記上部基板と間隔を置いた下部基板;前記上部基板と前記下部基板の間に充填された液晶層;前記上部基板に付着した第1偏光板;前記下部基板に付着して、前記第1偏光板の光軸と垂直な光軸を持つ第2偏光板;前記上部基板の内部面に配置されて、リターダー材料コーティングを有する第1補償フィルムであって、前記第1補償フィルムが前記液晶層を構成する液晶物質の異方性分布に対する補償及び配向を提供し;前記下部基板の内部面に配置されて、リターダー材料コーティングを有する第2補償フィルムであって、前記第2補償フィルムが前記液晶層を構成する液晶物質の異方性分布に対する補償及び配向を提供する;を含む点にその特徴がある。
又、前記の目的を達成するために、本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置の製造方法は、基板上に光配向膜を形成する段階;前記形成された光配向膜を硬化させる段階;前記光配向膜に対して配向処理を行う段階;前記配向処理された光配向膜上に反応性メソゲンを含む液晶物質をコーティングする段階;前記コーティングされた液晶物質を配向処理する段階;を含む点にその特徴がある。
更に、前記の目的を達成するために、本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置の他の実施例は、上部基板;下部基板;前記上部基板と前記下部基板の間に充填された液晶層;前記上部基板の内部面に配置されて、前記液晶層を成す液晶物質の異方性分布に対する補償及び配向を提供する第1補償フィルム;前記下部基板の内部面に配置されて、前記液晶層を成す液晶物質の異方性分布に対する補償及び配向を提供する第2補償フィルム;を含む点にその特徴がある。 
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、液晶表示装置に補償フィルムを形成するのにおいて、補償フィルムと配向膜の機能を同時に有する物質を利用することで、配向膜形成工程段階を減らすことができる長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図３は本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置の構造を概略的に図示した図面である。
本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置(100)は、図３に現わしたように、カラーフィルター(122)が形成された上部基板(120)と薄膜トランジスター(112)が形成された下部基板(110)を含んで構成される。ここで、前記上部基板(120)と前記下部基板(110)は所定間隔を置いて配置され、その間には液晶層(130)が充填され形成される。
そして、前記上部基板(120)及び前記下部基板(110)の外郭には第1偏光板(121)及び第2偏光板(111)がそれぞれ配置されているし、前記第1偏光板(121)と第2偏光板(111)はその光軸がお互いに垂直に交差されて付着する。
【００１４】
又、本発明による液晶表示装置(100)は、前記上部基板(120)の内部にコーティングされて配向膜機能を同時に有する第1補償フィルム(123)と、前記下部基板(110)にコーティングされて配向膜機能を同時に有する第2補償フィルム(113)をより具備して構成される。 
ここで、前記下部基板(110)にはゲートバス線とデータバス線の交差点にスイチング素子に機能するＴＦＴ及び画素電極がそれぞれ形成されている。又、前記上部基板(120)にはＢＭ(ブラックマトリックス)、カラーフィルター層と共通電極が順次形成されている。そして、前記上部基板(120)上のカラーフィルター層と共通電極の間にはオーバーコート層が追加で形成されることもできる。
【００１５】
次に、図４Ａ乃至図４Ｄを参照して本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置を製造する工程に対して説明する。図４Ａ乃至図４Ｄは本発明による補償フィルムを利用した液晶表示装置製造方法を説明するための工程図である。 
先に、図４Ａに図示されたように、前記カラーフィルターが形成された上部基板(120)又は薄膜トランジスターが形成された下部基板(110)上に液晶分子等を特定方向で配向させるために光配向膜と呼ばれる有機高分子物質を塗布する。そして、60乃至80℃位の温度範囲で溶媒を飛ばして整列させた後、80乃至200℃位の温度範囲で硬化させる。ここで、前記光配向膜を構成する材料はポリイミド系列の有機物質が使われる。 
【００１６】
そして、図４Ｂに図示されたように、前記光配向膜上に非偏光紫外線光又はイオンビームを照射して光配向膜に対して配向処理がなされる。ここで、光配向膜の配向方向を任意に調節することで、後に形成される補償フィルムの光軸がフィルムの進行方向に対して任意の角を持つようになる。又、前記光配向膜を配向処理する方式としてラビング方式が使われる。 
その次に、図４Ｃに図示されたように、前記配向処理された光配向膜上に反応性メソゲンを含むリターダー材料コーティングをコーティングするようになる。 
【００１７】
一方、図５はリターダーフィルムコーティングで使われる反応性メソゲンの特性を説明するための図面である。ここに図示されたように、前記リターダーフィルムコーティングを形成する反応性メソゲンは液晶性質を持っているし、直進性があるので一方向に容易に整列されることができる性質がある。 
前記反応性メソゲンの液晶性重合体としては、例えば、液晶配向性を付与する共役化線形原子団(メソゲン)が重合体の主鎖及び測鎖に導入した主鎖型や測鎖型の各種の重合体を持つことができる。 
前記主鎖型の液晶性重合体の具体的な例では、屈曲性を付与するスペーサー部にメゾゲン基を結合した重合体、例えばネマティック配向性のポリエステル系液晶性重合体、ディスコティック重合体、コレストリック重合体等を持つことができる。
前記測鎖型液晶性重合体の具体的な例では、ポーリシルロク酸、ポーリアクリレイト、ポーリメタクリルレート又はポルリマルロネイトを主側骨格にする重合体、又は測側として共役性原子団で成り立つスペーサー部を介在させたネマティック配向付与性のメソゼンを持つ重合体を持つことができる。 
【００１８】
次に、図４Ｄに図示されたように、前記反応性メソゲン物質がコーティングされた基板は非偏光紫外線光を利用するとかイオンビーム等を利用して反応性メソゲンを硬化させてフィルムで固着化させた後偏光ＵＶを照射して配向膜処理をするようになる。 
ここで、前記液晶物質上に照射される偏光ＵＶの照射方向と角度は液晶分子の複屈折率が計算された値によって液晶物質の配向が決定されるようになる。
もし、前記液晶分子の方向が全て光配向膜の配向方向のような方向で配列していたらフィルムの屈折率分布は液晶分子の屈折率分布と同じである。
よって、前記液晶分子の複屈折率が△n= 0.133なら製造されたフィルムの複屈折率も殆ど液晶分子のそれと同じ△n= 0.133で測定される。 
又、コーティングの厚さにしたがって液晶フィルムの遅延(retardation)値は変わって、その厚さを 0.8 - 1.5μmでコーティングする場合可視光領域で作用するλ/4位相差フィルムが作られる。
よって、前記ネマティック液晶のコーティングの厚さを調節した位相フィルムの遅延は５０乃至4００nmの間の範囲を持つ。
【００１９】
一方、前記硬化された反応性メソゲンのリターダー材料コーティング(retarder material coating)は前記偏光ＵＶの代わりにラビング法又はノンラビング法であるイオンビーム法、光配向法、プラズマ配向法等を適用して配向処理することができる。
このように、前記反応性メソゲンを利用して形成されたリターダー材料コーティング層は、補償フィルム機能だけでなく前記液晶層の液晶を配向させる配向膜機能を同時にできるようになる。
以上の説明のように本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置及びその製造方法によれば、液晶表示装置に補償フィルムを形成するのにおいて、配向膜と補償フィルムの機能を同時に有する物質を利用することで、工程段階を減少させることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、液晶表示装置に補償フィルムを形成するのにおいて、補償フィルムと配向膜の機能を同時に有する物質を利用することで、配向膜形成工程段階を減少させることができる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】一般的な位相差補償フィルムの屈折率異方性楕円体を図示した図面。
【図１Ｂ】一般的な位相差補償フィルムの屈折率異方性楕円体を図示した図面。
【図１Ｃ】一般的な位相差補償フィルムの屈折率異方性楕円体を図示した図面。
【図２】従来による補償フィルムが具備された液晶表示装置の構造を概略的に図示した図面。
【図３】本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置の構造を概略的に図示した図面。
【図４Ａ】本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置の製造方法を説明するための図面。
【図４Ｂ】本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置の製造方法を説明するための図面。
【図４Ｃ】本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置の製造方法を説明するための図面。
【図４Ｄ】本発明による補償フィルムが具備された液晶表示装置の製造方法を説明するための図面。
【図５】リターダーコーティングで使われる反応性メソゲンの特性を説明するための図面。
【符号の説明】
【００２２】
100・・・液晶表示装置
110・・・下部基板
111・・・第2偏光板
112・・・薄膜トランジスター
113・・・第2補償フィルム
120・・・上部基板
121・・・第1偏光板
122・・・カラーフィルター
123・・・第1補償フィルム
130・・・液晶層
【図１Ａ】
2005196109.tif 000003
【図１Ｂ】
2005196109.tif 000004
【図１Ｃ】
2005196109.tif 000005
【図２】
2005196109.tif 000006
【図３】
2005196109.tif 000007
【図４Ａ】
2005196109.tif 000008
【図４Ｂ】
2005196109.tif 000009
【図４Ｃ】
2005196109.tif 000010
【図４Ｄ】
2005196109.tif 000011
【図５】
2005196109.tif 000012