KR100437822B1 - 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액정표시소자는 배향처리를 위한 광배향막을 형성하기 전에 폴리이미드와 같은 배향막을 도포한다. 액정의 배향은 광배향막에 자외선을 조사하여 결정되기 때문에, 일반적인 배향처리방법인 러빙처리에 의해 발생되는 정전기, 위상왜곡, 광산란 등의 문제점이 발생되지 않는다. 한편, 일반적인 광배향방법과 달리 광배향막을 도포하기 전에, 보호막과 결합력이 좋은 폴리이미드와 같은 배향막을 또다른 하나의 보호막으로서 도포하기 때문에, 광배향막의 특성이 안정되어 잔상이 발생되지 않고, 이에 따라, 액정표시소자의 화질이 우수해진다.

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FORMING THE SAME}
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히, 광배향막에 광조사를 하여 액정의 배향방향을 결정하는 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 액정표시소자는 상판 및 하판과, 두 기판 사이에 형성된 액정과, 상판의 내측면에 형성되며 투명전도성물질로 이루어진 공통전극과, 하판의 내측면에 형성되며 투명전도성물질로 이루어진 화소전극과, 두 기판의 내측면의 최상층으로 형성되며 액정의 초기 배향을 결정하는 두 배향막과, 두 기판의 외측면 각각에형성된 편광자로 구성된다. TFT(Thin Film Transistor) 액정표시소자의 경우 하판에 박막트랜지스터가 형성되며, 그 위에 보호막이 형성된다. IOP(ITO On Passivation) 구조의 경우 보호막 위에 상기한 화소전극이 형성되며 보호막에 형성된 콘택홀을 통하여 상기한 화소전극과 박막트랜지스터의 드레인전극이 연결된다.
화소전극과 공통전극 사이에 전압을 인가하면, 그 사이에 있는 액정이 인가된 전압에 따라 액정의 배열이 바뀌게 된다. 이러한 액정배열의 조절에 의하여, 액정을 통과하는 빛의 편광이 조절되며, 특정방향의 편광성분만을 통과시키는 양 기판의 편광자에 의하여 액정표시소자를 통과하는 빛의 투과율이 조절되게 된다.
액정의 배향방향을 결정하기 위해, 일반적으로 폴리이미드(polyimide)와 같은 배향막에 러빙처리를 한다. 그러나, 배향막에 러빙을 실시하면, 정전기 또는 먼지가 발생하여 수율이 나빠지고 기판이 파손될 수 있으며, 배향막 표면에 형성되는 미세홈에 의해 위상왜곡 및 광산란 등이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
이러한 러빙의 문제점을 해결한 방법으로, 기판에 도포된 광배향막에 광조사를 하여 배향방향을 결정하는 광배향 방법이 있다. 하지만, 이러한 광배향막을 이용하여 제조된 액정표시소자는 종래의 폴리이미드를 배향막으로 이용하여 제조된 경우보다, 다음과 같은 이유로, 잔상이 더 발생하는 문제점이 있다. 여기에서, 잔상이란 특정한 정지화상을 장시간 구동시킨 후 다른 화상을 나타내고자 할 때 이전의 화상 패턴이 남아 있는 경우를 말한다.
두 기판 사이에 있는 액정은 기본적으로 유전율이방성(△ε)의 특성을 지니며, 직류전압에 의하여 액정이 쉽게 열화된다. 화소전극에 인가되는 전압이온(on)/오프(off) 될 때, 액정의 유전율상수의 차가 발생하기 때문에 직류전압 성분이 유도되며, 이러한 직류전압 성분에 의한 잉여전하는 액정셀 내의 유기불순물이 배향막에 흡착되어 전기 이중층을 형성하게 된다. 이렇게 되면 동일화상을 장시간 표시할 경우 표시화면이 바뀌어도 누적된 전하에 의하여 액정이 재배열되어 투과율특성이 달라지기 때문에 초기화면이 변화하게 된다.
광조사에 의한 배향처리를 하면 상기한 러빙에 의한 문제점이 해결되지만, 박막트랜지스터의 보호막과 배향막과의 관계를 고려하면, 기존의 폴리이미드 보다는 광배향막이 보호막과의 흡착력이 약하기 때문에, 잔류 직류전압에 의해 야기되는 유기불순물에 의한 영향을 더 많이 받게 되고, 이에 따라 러빙의 경우보다 잔상이 더 발생하게 되는 문제점이 생긴다.
본 발명은 종래기술의 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광조사에 의해 배향처리를 하여 상기한 러빙에 의한 문제점을 발생시키지 않는 동시에, 잔상도 발생하지 않는 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자는 제1기판과, 상기 제1기판상에 형성된 화소전극과, 상기 제1기판 위에 형성된 보호막과, 상기 보호막 위에 형성된 제1배향막과, 상기 제1배향막 위에 형성된 제1광배향막을 포함하여 구성된다.상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법은 기판 위에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막 위에 배향막을 도포하는 단계와, 상기 배향막 위에 광배향막을 도포하는 단계와, 상기한 광배향막에 자외선을 조사하여 배향방향을 결정하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 광배향막을 이루는 물질은 PVCN(polyvinyl cinnamate), PSCN(polysiloxane cinnamate), 및 CelCN(cellulose cinnamate)계 물질로 이루어진 일군으로부터 선택되며, 상기 배향막을 이루는 물질은 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), PVA(polvinylalcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 이산화규소(silicon dioxide)로 이루어진 일군으로부터 선택된다.
상기한 구조를 갖는 본 발명에 따른 액정표시소자에서는, 일반적인 광배향방법과 마찬가지로, 광배향막에 광을 조사하여 액정의 배향방향을 결정하기 때문에, 일반적인 배향처리방법인 러빙처리에 의해 발생되는 정전기, 위상왜곡, 광산란 등의 문제점이 발생되지 않는다. 한편, 일반적인 광배향방법과 달리, 광배향막을 도포하기 전에, 보호막과 결합력이 좋은 폴리이미드와 같은 배향막을 도포하기 때문에, 광배향막의 특성이 안정되어 잔상이 발생되지 않고, 이에 따라, 액정표시소자의 화질이 우수해진다.
도 1은 본 발명에 따른 액정표시소자를 나타낸 단면도이다.
-도면부호에 대한 간단한 설명-
1: 제1기판 2: 화소전극 3: 보호막
4: 제1배향막 5: 제1광배향막 6: 액정층
7: 제2광배향막 8: 제2배향막 9: 공통전극
10: 제2기판
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 액정표시소자는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1기판(1) 및 제2기판(10)과, 제1기판(1)의 내측면 위에 형성된 화소전극(2)과, 화소전극(2) 위에 형성된 보호막(3)과, 보호막(3) 위에 형성되며 보호막 역할을 하는 제1배향막(4)과, 제1배향막(4) 위에 형성된 제1광배향막(5)과, 제2기판(10)의 내측면 위에 형성된 공통전극(9)과, 공통전극(9) 위에 형성되며 보호막 역할을 하는 제2배향막(8)과, 제2배향막(8) 위에 형성된 제2광배향막(7)과, 제1기판(1)과 제2기판(10) 사이에 형성된 액정층(6)으로 구성된다.
제1기판(1) 및 제2기판(10)은 유리기판과 같은 투명한 기판을 이용하여 형성하며, 화소전극(2)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전물질을 제1기판(1) 위에 도포한 후 사진식각(photolithography) 등의 방법으로 패터닝하여 형성하고, 보호막(3)은 SiNx 또는 SiOx와 같은 무기물, 또는 BCB(BenzoCycloButene)와 같은 유기물을 화소전극(2) 위에 도포하여 형성된다. 제1배향막(4)은 폴리이미드(Polyimide), 폴리아미드(Polyamide), PVA(PolyVinylAlcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 및 이산화규소(silicon dioxide)로 이루어진 일군으로부터 선택된 러빙배향물질을 보호막(3) 위에 도포하여 형성한다. 제1광배향막(5)은 PVCN(Polyvinylcinnamate), PSCN(Polysiloxane), 및 CelCN(Cellulosecinnamate)계물질로 이루어진 일군으로부터 선택된 광배향물질을 제1배향막(4) 위에 도포하여 형성한다.
공통전극(9)은 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전물질로 제2기판(10) 위에 도포하여 형성하고, 그 위에 형성되는 제2배향막(8)은 폴리이미드(Polyimide), 폴리아미드(Polyamide), PVA(PolyVinylAlcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 및 이산화규소(silicon dioxide)로 이루어진 일군으로부터 선택된 러빙배향물질을 공통전극 위에 도포하여 형성한다. 제2광배향막(7)은 PVCN(Polyvinylcinnamate), PSCN(Polysiloxane), 및 CelCN(Cellulosecinnamate)계물질로 이루어진 일군으로부터 선택된 광배향물질을 제2배향막(8) 위에 도포하여 형성한다.
액정층(6)은 두 기판(1,10) 사이에 액정을 주입하여 형성한다.
액정의 프리틸트각과 배향방향을 결정하기 위하여, 제1광배향막(5) 및 제2광배향막(7)에는 자외선과 같은 광을 조사하며, 조사되는 광의 편광여부, 편광방향, 조사횟수에 따라 배향방향이 결정된다. 일반적으로, 자외선을 1회 조사하거나 2회 조사하여 배향방향을 결정한다. 광을 1회 조사하는 방법에는 광배향막에 대해서 비편광된 광을 경사조사하는 방법, 편광된(특히, 선편광된) 광을 경사조사하는 방법, 부분 편광된 광을 경사조사하는 방법 등이 있으며, 광을 2회 조사하는 방법에서는 광배향막에 대하여 편광된 광을 1회 경사 혹은 수직조사하여 2개의 축퇴(degeneracy)된 배향방향을 결정한 후 다시 편광된 광을 조사하여 2개의 배향방향중 원하는 방향을 선택한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서 액정에 방향성을 부여하는 배향물질은 배향막(4,8)과 광배향막(5,7)의 이중층으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 배향막(4,8)과 광배향막(5,7)의 이중층에서의 배향막(4,8)은 하부에 형성되어 있는 보호막(Passivation layer)(3,9)와의 흡착 특성이 우수하여 잔류 직류 전압에 의해 야기되는 유기불순물이 광배향막(5,7)에 영향을 미치는 것을 방지하는 역할을 수행한다.따라서, 유기불순물이 배향막에 흡착되어 전기 이중층을 형성함으로써 발생되는 액정표시장치의 잔상 현상이 상당부분 감소하게 된다.본 발명은 상기한 실시예에 국한되지 않고, 배향막과 광배향막이 연속으로 도포되고 상기한 광배향막에 의해 액정의 배향이 결정되기만 하면, 어떠한 구조의 액정표시소자도 본 발명에 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시예의 제1기판에서는 배향막(4,8) 형성 바로 전에 보호막(3)이 형성되었지만, ITO로 이루어진 화소전극이 배향막(4,8) 바로 아래, 또는 보호막(3) 바로 위에 형성되는 IOP(ITO On Passivation) 구조도 가능하다. 또한, 본 발명은 반사형 액정표시소자에 적용하는 것도 가능하며, 이 경우 화소전극을 ITO가 아닌 금속막으로 형성한다.
본 발명에서는, 일반적인 광배향방법과 마찬가지로, 광배향막에 광을 조사하여 액정의 배향방향을 결정하기 때문에, 일반적인 배향처리방법인 러빙처리에 의해 발생되는 정전기, 위상왜곡, 광산란 등의 문제점이 발생되지 않는다. 한편, 일반적인 광배향방법과 달리 광배향막을 도포하기 전에, 상기 보호막과 결합력이 좋은 폴리이미드와 같은 배향막을 도포하기 때문에, 광배향막의 특성이 안정되어 잔상이 발생되지 않고, 이에 따라, 액정표시소자의 화질이 우수해진다.

Claims (9)

  1. 제1기판과,
    상기 제1기판상에 형성된 화소전극과,
    상기 화소전극 위에 형성된 보호막과,
    상기 보호막 위에 형성된 제1배향막과,
    상기 제1배향막 위에 형성된 제1광배향막을 포함하여 구성된 액정표시소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판을 마주하는 제2기판과,
    상기 제2기판의 제1기판을 마주하는 면 위에 형성된 제2배향막과,
    상기 제2배향막 위에 형성된 제2광배향막과,
    상기 제1기판과 제2기판 사이에 형성된 액정층이 추가로 포함된 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 광배향막을 이루는 물질이 PVCN(polyvinyl cinnamate), PSCN(polysiloxane cinnamate), 및 CelCN(cellulose cinnamate)계 물질로 이루어진 일군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1 또는 제2배향막을 이루는 물질이 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), PVA(polvinylalcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 이산화규소(silicon dioxide)로 이루어진 일군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
  7. 기판 위에 보호막을 형성하는 단계와,
    상기 보호막 위에 배향막을 도포하는 단계와,
    상기 배향막 위에 광배향막을 도포하는 단계와,
    상기한 광배향막에 자외선을 조사하여 배향방향을 결정하는 단계를 포함하여 구성된 액정표시소자의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광배향막을 이루는 물질이 PVCN(polyvinyl cinnamate), PSCN(polysiloxane cinnamate), 및 CelCN(cellulose cinnamate)계 물질로 이루어진 일군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 배향막을 이루는 물질이 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide), PVA(polvinylalcohol), 폴리아믹산(polyamic acid), 이산화규소(silicon dioxide)로 이루어진 일군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
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