KR0169017B1 - 자동마킹 로보트 시스템용 제어반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자외선을 배향막에서 조사해서 배향방향을 제어하여 시야각 특성을 향상시키며 공정수를 감소하고, 러빙에 의한 기판의 파손을 방지하기 위한 자외선을 이용한 트위스트네메틱 액정셀의 제조방법에 관한 것으로, 편광된 자외선을 광배향물질이 도포된 기판에 조사하여 액정셀을 복수의 도메인으로 분할함과 동시에 각 도메인에서의 배향방향을 다른 도메인과는 다르게 하므로써 시야각을 보상해 준다.

Description

광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법

제1도는 종래의 트위스트네메틱 액정셀의 특성을 나타내는 도면으로,

(a)는 전압대 광투과도를 나타내는 그래프이고,

(b)는 좌우 시야방향에 따른 광투과도를 나타내는 그래프이며,

(c)는 상하 시야방향에 따른 광투과도를 나타내는 도면.

제2도는 2도메인 트위스트네메틱 액정셀의 구조를 나타내는 도면.

제3도는 도메인 분할된 트위스트네메틱 액정셀의 구조를 나타내는 도면.

제4도는 역방향 러빙공정을 나타내는 도면.

제5도는 2중 SiOx 사방증착공정을 나타내는 도면.

제6도(a),(b)는 본 발명의 광배향으로 형성된 트위스트네메틱 액정셀의 구조를 나타내는 도면.

제7도(a),(b)는 본 발명의 광배향으로 형성된 2도메인 트위스트네메틱 액정셀의 구조를 나타내는 도면.

제8도는 본 발명의 광배향으로 형성된 도메인 분할된 트위스트네메틱 액정셀의 구조를 나타내는 도면.

본 발명은 액정셀의 제조방법에 관한 것으로, 특히 시야각 특성을 향상시키기 위해 각 액정셀의 배향막에 자외선을 조사하여 각 액정셀이 서로 다른 배향방향을 갖도록 한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법에 관한 것이다.

액정디스플레이(LCD)로서 근래에 주로 사용되고 있는 액정셀은 트위스트네메틱(Twisted Nematic) 액정셀로서, 이 TN 액정셀은 시야각에 따라서 각 제조표시(gray level)에서의 광투과도가 달라지는 특성을 보유한다. 제1도(a)는 상기한 TN 액정셀의 광투과도대 전압의 관계를 나타내는 그래프이고, 제1도(b)는 좌우방향의 시야각대 광투과도의 관계를 나타내는 그래프이며, 제1도(c)는 상방향의 시야각대 광투과도의 관계를 나타내는 도면이다. 특히, 도면에 나타낸 바와 같이 좌우방향의 시야각에 대해서는 광투과도가 대칭적으로 분포하지만, 상하방향에 대해서는 광투과도가 비대칭적으로 분포하기 때문에 상하방향의 시야각에서는 이미지가 반전되는 범위가 발생되어 시야각이 좁아지는 문제가 있었다.

근래에 LCD의 시야각이 좁아지는 문제를 해결하기 위해서, 2도메인 TN(Two-Domain TN : TDTN) 액정셀과 도메인 분할된 TN(Domain-Divided TN : DDTN) 액정셀 및 4도메인 TN 액정셀이 제안되고 있다. 제2도는 2도메인 TN(TDT) 액정셀의 구조를 나타내는 도면으로서, 각 화소(pixel)가 프리틸트방향(Pretilted direction)이 서로 반대인 2개의 액정방향자(LC directiors) 배열도메인을 보유하여 이 셀에 계조 표시전압을 인가할 때, 2도메인의 액정방향자가 서로 반대방향으로 경사지게 되어 상하방향으로의 광투과도가 보상되게 되고, 결국 시야각이 넓어지게 된다. 상기한 2도메인 TN 액정셀은, 폴리이미드(2)가 도포된 기판(1)에 포토레지스트(photoresist)로 한쪽 도메인을 블로킹하여 러빙을 실시한 다음 상기한 포토레지스트를 제거하며, 그 후 다른 쪽의 도메인을 블로킹하여 러빙을 처음과는 반대방향으로 실시하므로써 서로 반대방향의 프리틸트각을 보유하는 액정셀이 만들어진다.

제3도는 도메인 분할된 TN(DDTN) 액정셀의 구조를 나타내는 도면으로, 기판(11)의 제1배향막(12) 및 제2배향막(13)을 각각 다른 프리틸트각을 보유하는 물질로 구성해서 각 배향막에서의 평균배향각도가 반대방향으로 되게 하고, 상기한 배향막을 상하기판(11)에서 각각 교대로 외부에 노출시켜서 시야각이 보상되게 한다. 이러한 도메인 분할된 TN 액정셀은 2도메인 TN 액정셀과는 달리 배향막을 서로 다른 프리틸트각을 보유하는 물질, 예를 들면 유기배향막이나 무기배향막 등을 사용하여 러빙을 실행하므로써 각각 프리틸트각을 보유하는 액정셀을 만들 수 있다.

제4도는 역방향 러빙에 관한 도면으로, 우선 폴리이미드(22)가 도포된 기판(21)을 러빙한 후, 포토레지스트(23)를 마스크로 사용하여 역방향 러빙을 실행하고, 상기한 포토레지스트(23)를 제거하므로써 2개의 도메인이 형성된다. 또한, 2중 SiOx 사방중착에 관한 도면은 제5도에 나타나 있다. 기판(21)에 일정한 각도로 SiOx를 증착한 후, 포토레지스트(23)를 마스크로 사용하여 반대 각도로 SiOx를 증착하고, 상기한 포토레지스트(23)를 제거하므로써 서로 다른 프리틸트각을 가진 2개의 도메인이 형성된다.

그러나, 상기한 방법으로 얻어진 2도메인 TN 액정셀 및 도메인 분할된 TN 액정셀은 제조공정시 폴리이미드를 러빙해야만 하고 사진식각(photolithography) 공정이 필요하기 때문에 공정이 복잡해지며, 상기한 러빙에 의해 먼지나 전하가 발생하여 수율이 나빠지거나 액정셀이 파손되는 문제가 발생했다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 광배향으로 멀티도메인 액정셀을 구성하므로써, 시야각 특성을 더욱 향상시킨 트위스트네메틱 액정셀의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 광을 이용하여 배향막에 프리틸트각을 부여하므로써 러빙에 의해 발생되는 액정셀의 파손을 방지하고 공정수를 줄일 수 있는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정셀 제조방법은 배향막에 광을 조사하여 일정한 프리틸트각을 부여하는 단계와, 상기한 배향막 사이로 액정을 주입하는 단계로 구성된다.

자외선을 이용한 광배향에 대하여 고바야시(KOBAYASI) 등이 제안한 종래의 광배향법(SID 95 DIGEST 877페이지)에서는 배향물질로서 PVCN(polyvinylcinna mate)계의 고분자를 기판에 도포하여 자외선을 2번 조사함으로써 배향막의 프리틸트방향을 결정했다. 즉, 처음의 자외선조사에 의해 배향막의 배향방향을 결정하며 두번째의 자외선을 30°, 45°, 60°의 기울기로 기판에 조사함으로써 프리틸트각을 결정한다. 그러나, 상기와 같은 고바야시의 방법으로는 프리틸트각이 0.1∼0.3°정도밖에는 형성되지 않으므로 원하는 프리틸트각을 얻을 수 없었다.

따라서, 본 발명에서는 배향물질로서 폴리실록산(polysiloxane)물질이나 PVCN-F(polyvinylfluorocinnamate)를 사용한다. 이 물질은 자외선이 조사됨에 따라 형성되는 프리틸트각이 조사되는 자외선의 에너지에 따라 변하게 되어 45°이상이 되는 큰 각도의 프리틸트각도 얻을 수 있게 된다.

제6도는 편광된 자외선이 조사되어 형성된 TN 액정셀의 구성을 나타내는 도면으로, 광배향 물질이 도포된 상하기판에 편광된 자외선을 각각 조사하여 배향방향을 부여하며, 액정을 주입하여 일정한 크기의 프리틸트각 방향을 선택한다. 상기한 도면에서 실선은 상판의 배향방향을, 점선은 하판의 배향방향을 나타내며, 기판의 수평선에 대하여 상판의 배향방향은 θ₁하판의 배향방향은 θ₂의 각도로 된다. 이때, θ₁과 θ₂의 차는 약 90°정도이다. 제6도(a)에서의 상판의 배향방향(θ₁)은 90°≤θ₁≤180°이고, 하판의 배향방향(θ₂)은 0°≤θ₂≤90°이며, 제6도(b)에서는 0°θ₁≤90°이고 -90° θ₂≤0°이다.

상기한 배향방향을 보유하는 상판과 하판 사이에 s-811과 같이 왼쪽으로 회전하는 좌선성 도판트(dopant)를 첨가한 액정을 도면에 나타낸 바와 같이, 상판과 하판의 사이에서 주입하여 프리틸트각 방향을 선택한다. 액정셀에서 액정의 주입에 의해 프리틸트방향의 대부분이 일정하게 되지만 아주 일부분의 프리틸트방향은 불규칙하게 된다. 따라서, 상기한 액정셀에 전기장을 인가하거나 열처리를 하므로써 일정한 구조의 TN 액정셀이 형성된다. 또한, 제6도(b)에 나타낸 바와 같이 액정의 주입에 의해서만 프리틸트각 방향을 결정하는 경우에 있어서는 하판의 프리틸트각 방향이 일정하게 되지 않지만, 하판의 앵커링에너지 보다 더 큰 상판의 앵커링에너지와 액정에 적당히 섞인 도판트의 트위스트력으로 하판의 프리틸트각 방향이 일정하게 된다.

제7도(a)는 광을 이용한 2도메인TN 액정셀의 제조방법에 대한 제1실시예를 나타내는 도면으로, 0°≤θ₁≤90°, 270°≤θ₂≤360°, 180°≤θ₃≤270°, 90°≤θ₄≤180°로 한다. 그리고, 제1도메인의 상판과 제2도메인 하판의 배향막의 앵커링에너지를 제1도메인의 하판의 앵커링에너지와 제2도메인의 상판의 앵커링에너지 보다 크게 하여 제7도의 방향과 같이 액정을 주입한다.

제7도(b)는 2도메인 TN 액정셀에 대한 제2실시예로서, 제1도메인의 상판의 배향방향(θ₁)을 0°≤θ₁≤ 90°, 하판의 배향방향(θ₂)을 270°≤θ₂≤ 360°로하며, 제2도메인에서의 상판의 배향방향(θ₃)을 90°≤θ₃≤ 180°, 하판의 배향방향(θ₄)을 0°≤θ₄≤ 90°로 한다. 그리고, 제1도메인과 제2도메인의 상판 배향막의 앵커링에너지를 하판의 앵커링에너지보다 크게 하여 기판의 아래에서 액정을 주입한다.

상기한 2도메인 TN 액정셀의 제조방법에 대한 각 실시예에서, 제1실시예의 제1도메인과 제2도메인 상판의 배향방향 및 하판의 배향방향이 각각 평행하게 되어 있지만, 제1도메인 상판 및 제2도메인 하판의 앵커링에너지와 제1도메인 하판 및 제2도메인 상판의 앵커링에너지의 크기를 다르게 하였으므로 액정의 주입시, 상기한 앵커링에너지의 차에 의해 액정분자의 배향이 서로 반대방향을 향하게 된다. 그리고, 제2실시예에 있어서는, 상판(θ₁, θ₃) 및 하판의 배향방향이(θ₂, θ₄)이 서로 반대방향으로 되어 있으므로 제1도메인과 제2도메인 상판의 앵커링에너지가 서로 같고, 또한 하판의 앵커링에너지가 서로 같아도 제1도메인과 제2도메인의 액정분자는 서로 반대방향으로 배향된다.

제8도는 본 발명에 따른 도메인 분할된 액정셀의 제조방법을 나타내는 도면이다. 광배향물질이 도포된 기판 전체를 편광된 자외선으로 조사하여 배향방향을 부여한다. 그 후, 제1도메인에 포토레지스트를 마스크로 블로킹한 후, 편광된 자외선을 조사하여 제2도메인에 배향방향을 부여하고, 상기한 마스크를 제거한다. 이 때, 편광된 자외선의 조사강도를 제어하여, 배향막에 형성된 프리틸트각의 크기를 제어할 수가 있다. 그러므로, 도메인 마다 프리틸트각의 크기가 다른 도메인 분할된 배향층을 얻을수 있게되었다.

상하기판에 조사되는 선형 편광된 자외선의 편광방향을 제어하여 제1도메인의 상판의 배향방향이 기판의 수평선과 이루는 각도를 θ₁으로 하고, 하판의 배향방향을 θ₂로 하며, 제2도메인의 상판의 배향방향을 θ₃로, 제2도메인의 하판의 배향방향을 θ₄로 한다. 각 도메인의 상판의 배향방향(θ₁, θ₃)을 90°≤θ₁, θ₃≤ 180°, 하판의 배향방향(θ₂, θ₄)을 0°≤θ₂, θ₄≤ 90°로 한 후, 액정을 기판의 아래방향에서 주입한 것이다.

이 액정셀에서 상판의 배향방향(θ₁, θ₃)과 하판의 배향방향이(θ₂, θ₄)이 같지만, 도메인 마다 다른 크기의 프리틸트각이 형성되어 있다. 그후, 액정이 상기한 액정셀이 주입되면, 프리틸트각 방향은 액정분자의 흐름에 의해서 선택된다. 그러므로, 제1도메인과 제2도메인의 주시야각 방향이 서로 반대가 되어 시야각이 보상되어지는 것이다. 도면에서 화살표 위의 점은 주시야각 방향을 나타내는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같이 배향막에 편광된 자외선을 조사하므로써, 서로 다른 배향방향을 보유하는 복수의 도메인을 갖는 액정셀을 제작하므로, 시야각특성이 현저하게 향상될 수 있고, 또한 공정수가 줄어듬에 따라 제조비용이 절감되며, 러빙에 의한 기판의 파손을 방지할 수 있다.

Claims (18)

1. 제1배향막이 도포된 제1기판에 제1편광된 자외선을 조사하여 기준선에 대해서 θ₁의 각을 가지는 제1배향방향을 부여하고, 제2배향막이 도포된 제2기판에 제2편광된 자외선을 조사하여 기준선에 대해서 θ₂의 각을 가지는 배향방향을 부여하고, 상기한 제1기판과 제2기판 사이로 액정층을 형성하는 단계로 구성된 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기한 제1 및 제2배향막이 폴리실록산물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기한 θ₁, θ₂를 각각 90°≤θ₁≤ 180°, 0°≤θ₂≤ 90°로 하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기한 θ₁, θ₃를 각각 0°≤θ₁≤ 90°, -90°≤θ₂≤ 0°로 하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기한 액정층 형성단계에서 상기한 기판이 제1측과 이에 마주한 제2측을 가지고 액정을 상기한 제1측에서 제2측으로 향하도록 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
6. 제1배향막이 도포된 제1기판의 제1도메인에 제1편광된 자외선을 조사하여 기준선에 대해서 θ₁의 각을 가지는 제1배향방향을 부여하고, 제2배향막이 도포된 제2기판의 제1도메인에 제2편광된 자외선을 조사하여 기준선에 대해서 θ₂의 각을 가지는 배향방향을 부여하고, 제1배향막이 도포된 제1기판의 제2도메인에 제3편광된 자외선을 조사하여 기준선에 대해서 θ₃의 각을 가지는 제3배향방향을 부여하고, 제2배향막이 도포된 제2기판의 제2도메인에 제4편광된 자외선을 조사하여 기준선에 대해서 θ₄의 각을 가지는 배향방향을 부여하고, 상기한 제1기판과 제2기판 사이로 액정층을 형성하는 단계로 구성된 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기한 제1 및 제2배향막이 폴리실록산물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 상기한 θ₁, θ₂, θ₃, θ₄를 각각 0°≤θ₁≤90°, 270°≤θ₂≤360°, 90°≤θ₃≤180°, 0°≤θ₄≤90°로 하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
9. 제8항에 있어서, 상기한 제1도메인의 상하판의 앵커링에너지와 제2도메인의 상하판의 앵커링에너지를 각각 다르게 하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
10. 제8항에 있어서, 상기한 액정층 형성단계에서 상기한 기판이 제1측과 이에 마주한 제2측을 가지고 액정을 상기한 제1측에서 제2측으로 향하도록 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
11. 제6항에 있어서, 상기 θ₁, θ₂, θ₃, θ₄를 각각 0°≤θ₁≤90°, 270°≤θ₂≤360°, 180°≤θ₃≤270°, 90°≤θ₄≤180°로 하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
12. 제11항에 있어서, 상기한 제1도메인의 상하판의 앵커링에너지와 제2도메인의 상하판의 앵커링에너지를 각각 다르게 하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
13. 제11항에 있어서, 상기한 액정층 형성단계에서 상기한 기판이 제1측과 이에 마주한 제2측을 가지고 액정을 상기한 제1측에서 제2측으로 향하도록 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
14. 제6항에 있어서, 상기한 θ₁, θ₂, θ₃, θ₄를 각각 θ₁≥90°, θ₂≥0°, θ₃≤180°, θ₄≤90°로 하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
15. 제14항에 있어서, 상기한 제1, 제2, 제3 및 제4편광된 자외선의 세기를 조절 하여 상기한 제1기판과 제2기판의 제1도메인 및 제2도메인의 프리틸트각의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
16. 제14항에 있어서, 상기한 액정층 형성단계에서 상기한 기판이 제1측과 이에 마주한 제2측을 가지고 액정을 상기한 제1측에서 제2측으로 향하도록 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
17. 제1항에 있어서, 상기한 제1 및 제2배향막이 폴리실록산계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.
18. 제6항에 있어서, 상기한 제1 및 제2배향막이 폴리실록산계 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광을 이용한 트위스트네메틱 액정셀 제조방법.