KR0164066B1 - 액정기판의 배향막 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정기판의 배향막 및 그 제조방법에 관한것으로서, 배향막이 되는 폴리이미드내에 예정된 분량의 액정을 혼합하여 액정기판상에 도포하고, 일정방향의 전기장을 인가하여 상기 액정을 소정의 선경사각을 갖도록 배열시킨 상태에서 상기 폴리이미드막을 경화시켜 배향막을 형성하였으므로, 러빙싱의 정전기 및 불순물 오염을 방지하여 액정기판의 공정수율을 향상시키고 선경사각의 조절이 용이하여 액정표시장치의 시야각 및 콘트라스트를 향상시켜 고화질을 얻을 수 있다.

Description

액정기판의 배향막 및 그 제조방법
제1도는 종래 액정기판의 배향막 제조방법을 설명하기 위한 개략도.
제2도는 본 발명에 따른 액정기판의 배향막 제조방법을 설명하기 위한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 액정기판 2 : 폴리이미드막
3 : 골 4 : 액정
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 LCD라 칭함)를 구성하는 상·하측 액정기판에 형성되는 배향막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 배향막이 되는 점성이 낮은 폴리이미드내에 유전율이 큰 액정을 혼합하여 액정기판상에 도포하고, 전기장으로 상기 액정을 예정된 선경사각을 갖도록 배열시킨 후, 상기 폴리이미드층을 경화시켜 배향막을 형성하여 배향막의 러빙(rubbing)공정을 생략하여 정전기에 의한 액정기판의 불량발생을 방지하고, LCD의 시야각 및 콘트라스트를 증가시켜 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 액정기판의 배향막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
평판표시장치(flat pannel display)의 일종인 LCD는 종래 음극선관에 비해 소비전력이 낮고, 경박단소화가 용이하며 대형화 및 고정세화가 가능하여 널리 사용되고 있다.
일반적으로 LCD는 석영기판상에 화소전극등의 투명전극 패턴과 상기 화소전극을 구동시키는 박막트랜지스터(thin film transistor; TFT)등의 스위칭 소자나 외부의 스위칭 소자와 연결되는 하측 액정기판과, 공통전극이 형성되어 있는 상측 액정기판을 형성한 후, 상기 상·하측 액정기판을 일정한 간격을 갖도록 실패턴과 스페이서를 사용하여 봉합하고, 그사이의 공간에 액정을 주입하여 밀봉한다.
상기의 상·하측 액정기판에는 투명전극막 패턴들간의 단락을 방지하기 위한 절연막과, 액정을 일정한 방향으로 배향시키기 위한 폴리이미드로된 배향막이 형성되어 있다.
상기 배향막의 제조방법은 배향막이 평탄하게 형성되는 사방증착법이나, 부드러운 천이 감겨 있는 롤러를 고속 회전시켜 일정방향으로 배열되어있는 골들을 형성하는 러빙법등이 있다.
상기의 사방 증착법은 대면적 형성 및 대량 생산이 어려워 실험실 수준에서 실행되고 있다.
제1도는 종래 기술에 따른 액정기판의 배향막 제조방법을 설명하기 위한 개략도로서, 러빙법의 예이다.
상기 러빙법은 액정기판(1)상에 절연막(도시되지 않음)을 도포하고 상기 절연막 상에 폴리이미드막(2)을 도포한 후, 상기 폴리이미드막(2)을 자외선이나 열처리 방법으로 경화시키고, 원통형 코아에 부드러운 천이 감겨 있는 러빙기(도시되지 않음)를 이용하여 폴리이미드막(2)의 표면을 마찰하여 폴리이미드막(2)에 한방향으로 배열되는 골(3)들을 형성한다.
상기와 같이 골이 형성된 배향막에서는 골에 의한 포텐셜 에너지에 의해 액정(4)이 일정한 방향, 예를들어 골의 평면에 대하여 2∼5°의 선경사각을 갖고 배향되는 것으로 알려져 있다.
또한 최근에는 폴리이미드막이 극히 표면에만 러빙을 실시하여 골이 없는 배향막에서도 액정이 배향되는 것이 확인되고 있다.
상기와 같은 러빙에 의한 종래의 배향막 제조방법은, 러빙시의 정전기 발생에 의해 액정기판의 투명전극 패턴들이 단선 또는 단락되거나, 다량으로 발생되는 불순물 입자들에 의한 오염으로 액정기판의 공정수율에 심각한 악영향을 미치는 문제점이 있다.
또한 폴리이미드의 종류에 따라 액정 배향의 선경사각이 거의 일정하게 결정되므로 선경사각의 조절이 어려워 시야각이나 콘트라스트의 증가가 어느정도 이상으로는 어려운 문제점이 있다.
본발명은 상기와같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본발명의 목적은 일정방향으로 배열되어 예정된 선경사각을 갖는 액정이 포함되어 있는 폴리이미드막으로 구성되는 배향막을 구비하여 선경사각의 조절이 용이하여 시야각 및 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 액정기판의 배향막을 제공함에 있다.
또한 본발명의 다른 목적은 폴리이미드에 예정된 량의 액정을 혼합하여 액정기판상에 도포하고 액정을 전기장을 사용하여 예정된 선경사각을 갖도록한후, 폴리이미드막을 경화시켜 러빙에 의한 정전기 발생 및 불순물 입자 발생을 방지하여 공정수율을 향상시킬 수 있는 액정기판의 배향막 제조방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본발명에 따른 액정기판 배향막의 특징은, 액정기판상에 형성되어 액정을 일정한 선경사각을 갖도록 배열시키는 액정기판의 배향막에 있어서, 상기 배향막이 폴리이미드막내에 예정된 비율로 포함되어 있는 액정을 구비하고, 상기 액정이 예정된 방향의 선경사각을 갖고 배열되어 있음에 있다.
다른 목적을 달성하기 위한 본발명에 따른 액정기판의 배향막 제조방법의 특징은, 액정기판상에 예정된 비율로 액정이 혼합되어 있는 폴리이미드막을 형성하는 공정과, 상기 폴리이미드막내의 액정을 전기장을 사용하여 예정된 선경사각을 갖도록 배열시키는 공정과, 상기 폴리이미드막을 경화시키는 공정을 구비함에 있다.
이하, 본발명에 따른 액정기판의 배향막 및 그 제조방법에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본발명에 따른 액정기판 제조방법을 설명하기 위한 개략도이다.
먼저, 투명재질, 예를들어 석영재질의 액정기판(1)상에 도시되어 있지는 않으나, 투명전극 패턴과 화소전극 또는 공통전극을 형성하고, 상기 구조의 전표면에 절연막을 도포한 후, 상기 절연막상에 예정된 방법, 예를들어 롤프린팅(roll printing) 방법으로 폴리이미드막(2)을 도포한다. 이때 상기 폴리이미드막(2)의 폴리이미드내에 액정(4)이 예정된 비율, 예를들어 부피비로 약 5∼40%정도의 비율로 혼합되어 있다.
그다음 상기 폴리이미드막(2)에 예정된 전기장 E, 예를들어 석영기판(1)의 평면에 대하여 θ의 각도를 갖는 전기장 E를 인가하여 상기 폴리이미드막(2)내에 포함되어 있는 액정(4)을 예정된 방향, 예를들어 선경사각θ의 각을 갖도록한 상태에서, 상기 폴리이미드막(2)을 경화시킨다.
따라서 상기 폴리이미드막(2)은 점성 η가 통상의 경우 보다 낮을수록, 예를들어 100P 보다 낮을수록 그 내부에 포함되어 있는 액정(4)의 전기장에 의한 배열이 용이하며, 상기 액정(4)의 유전율(△ε)이 통상의 경우 보다 크면, 예를들어 10(1KHz, 20℃) 보다 크면 전기장에 의한 액정(3)의 배열이 용이하다.
따라서 액정이 배열되는 선경사각에 따라 좌우되는 시야각을 크게, 예를들어 ±50°정도로 크게 할 수 있고, 콘트라스트도 향상시킬 수 있다.
여기서 일반적인 점성도는 유체의 층사이에 작용하는 접선력으로서, 동적점성도(Kinetic viscisity)와 동력학적 점성도(Dynamic viscisity)가 있으며, 통상 사용되는 액정의 정성은 일반적으로 20℃에서 측정한 동적점성도를 나타내며, 그 단위는 Stokes(1St=1㎠/s)이며, 동역학적점성도의 단위는 ㎏/m·sec(MKS단위) 또는 Poise(cgs단위)로 나타낸다. 일반적인 액정의 점성은 50Poise 정도이고, 대형 LCD에 사용되는 액정은 20Poise 정도이므로, 상기에서 사용되는 폴리이미드의 점성은 액정의 점성보다는 커야하고, 액정이 전기장에 의해 선경사각을 가져야 하므로 점성이 너무 커도 않되므로 100p 이하로 한다.
또한 상기 폴리이미드막(2)의 경화에는 자외선을 사용하거나, 열처리를 실시한다.
여기서, 상기 열처리 방법은 상기 액정(4)이 특성을 잃어 버리는 온도, 즉 클린닝 포인트(cleaning point)이하에서 열처리 할 경우 열처리에 의한 경화가 가능하며, 상기의 클린닝 포인트는 임의로 어느정도, 예를 들어 ±100℃ 범위내에서 조절할 수 있으므로 200℃이하의 열처리 온도에서의 경화가 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본발명에 따른 액정기판의 배향막 및 그 제조방법은 배향막이 되는 폴리이미드막내에 예정된 분량의 액정을 혼합하여 액정기판상에 도포하고, 일정방향의 전기장을 인가하여 상기 액정을 소정의 선경사각을 갖도록 배열시킨 상태에서 상기 폴리이미드막을 경화시켜 배향막을 형성하였으므로, 러빙시의 정전기 및 불순물 오염을 방지하여 액정기판의 공정수율을 향상시키고 선경사각의 조절이 용이하여 액정표시장치의 시야각 및 콘트라스트를 향상시켜 고화질을 얻을 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 액정기판상에 형성되어 액정을 일정한 선경사각을 갖도록 배열시키는 액정기판의 배향막에 있어서, 상기 배향막이 폴리이미드막내에 액정이 부피비로 5∼40% 혼합되어 있으며, 상기 액정이 예정된 방향의 선경사각을 갖고 배열되어 있는 액정기판의 배향막.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리이미드막의 폴리이미드가 경화되기 전에 50∼100P의 점성을 갖는 것을 특징으로 하는 액정기판의 배향막.
  3. 제1항에 있어서, 상기 액정의 유전율이 10(1KHz, 20℃)보다 큰 것을 특징으로 하는 액정기판의 배향막.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액정기판의 선경사각을 액정기판 평면에 대하여 ±50°인 것을 특징으로하는 액정기판의 배향막.
  5. 액정기판상에 액정이 부피비로 5∼40% 혼합되어 있는 폴리이미드막을 형성하는 공정과, 상기 폴리이미드막내의 액정을 전기장을 사용하여 예정된 선경사각을 갖도록 배열시키는 공정과, 상기 폴리이미드막을 경화시키는 공정을 구비하는 액정기판의 배향막 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 폴리이미드막을 롤 프린팅 방법으로 형성하는 것을 특징으로하는 액정기판의 배향막 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 폴리이미드막을 열이나 자외선으로 경화시키는 것을 특징으로하는 액정기판의 배향막 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 폴리이미드막의 열처리에 의한 경화 공정을 200℃ 이하의 온도에서 실시하는 것을 특징으로하는 액정기판의 배향막 제조방법.
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