KR100720435B1 - 액정표시소자의 프리틸트 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열전쌍 원리에 기초한 열전쌍 패턴 기판을 이용하여 러빙 또는 광조사로 프리틸트가 서로 다른 도메인을 구현하는 액정표시소자의 프리틸트 제어방법에 관한 것으로서, 상부기판 또는 하부기판에 배향막을 도포하는 공정과, 상기 상부기판 또는 하부기판에 열전쌍 패턴 기판을 얼라인하는 공정과, 상기 열전쌍 패턴 기판을 통해서 상기 배향막에 부분적인 열을 가해주면서 배향처리하는 공정을 포함하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
프리틸트, 배향막, 열전쌍 패턴

Description

액정표시소자의 프리틸트 제어방법{METHOD TO CONTROL THE PRETILT OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술에 따른 액정표시소자의 프리틸트 제어방법을 설명하기 위한 공정도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열전쌍 패턴 기판의 사시도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열전쌍 패턴 기판의 사시도.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 러빙법을 설명하기 위한 단면도.
도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 광배향법을 설명하기 위한 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
21 : 상부기판 또는 하부기판 22 : 배향막
25a, 25b : 제 1 ,제 2 열전쌍 패턴 기판
26a, 26b : 제 1 ,제 2 기준접점 27a, 27b : 제 1 ,제 2 열접점 28 : 러빙롤
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로 특히, 액정표시소자의 프리틸트 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시소자는 2개의 기판과 상기한 두 기판 사이에 주입되는 액정으로 이루어진다.
상기 액정으로는 주로 트위스트네마틱(TN;twisted nematic) 액정을 사용하는데, 액정분자의 장축방향으로 진동하는 빛과 장축방향에 대해 수직방향으로 진동하는 빛의 굴절률이, 서로 다른 굴절률 이방성을 나타냄으로 인해 시야각이 좁아진다는 문제점이 있다.
종래 이런 LCD의 좁은 시야각 문제를 극복하기 위한 연구가 활발한데 화소를 여러 도메인으로 나눠 각각의 도메인의 주시야각 방향을 달리하여 시야각을 보상하는 멀티도메인 모드(MultiDomain Mode)와 같은 기술이 대표적이다.
멀티도메인 모드가 적용된 액정셀에는 DDTN(Domain Divided TN), TDTN(Two-Domain TN), C-TN (Complementary TN), 4도메인 TN액정셀 등이 있으며, 상기와 같은 멀티도메인 모드가 적용된 액정셀을 구현하기 위해서는 액정셀을 이루는 두 기판의 배향막에 러빙법, 광배향법에 의해 배향처리를 하여 프리틸트 각(pretilt angle) 및 배향 방향을 조절하여 액정방향자를 제어함으로써 가능하다.
좀 더 구체적으로는, 프리틸트각을 제어하는 방법이 있고, 프리틸트각과 배향방향을 제어하는 방법이 있는데, 전자의 방법으로는 기판 전면에 제 1 회 러빙을 실시한 후 마스크(mask)를 이용하여 선택적으로 제 2 회 러빙을 실시하여 2-도메인을 구현하는 방법과, 러빙을 실시한 후 마스크로 블로킹하여 광조사하여 2-도메인을 구현하는 방법이 있다.
그리고, 후자의 방법으로는 기판에 광배향막을 도포하여 제 1 회 광조사를 실시한 후 마스크로 블로킹하여 제 2회 광조사를 실시하여 2-도메인을 구현하는 방법이 있는데, 이 때에는 자외선의 조사방향을 조절하여 배향막에 형성되는 프리틸트 각과 배향 방향을 제어할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 후자의 방법으로서 또 다른 예에 의한 액정표시소자의 프리틸트 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1f는 종래기술에 따른 액정표시소자의 프리틸트 제어방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 1a에서와 같이, 기판(11) 상에 폴리이미드계 물질을 도포하여 배향막(12)을 형성한다. 이 때, 상기 기판과 배향막 사이에 형성된 화소는 제 1 ,제 2 영역(Ⅰ,Ⅱ)으로 분할되어 있다.
다음, 도 1b에서와 같이 상기 배향막(12) 상에 제 1 포토레지스트(photoresist)(13a)를 도포하고 마스크(14)의 개구부가 기판의 제 1 영역 (Ⅰ)상에 위치하도록 하여 제 1 영역(Ⅰ) 상의 제 1 포토레지스트(13a)를 선택적으로 노광시킨다.
그 다음, 도 1c에서와 같이 현상액을 이용하여 빛을 받은 부분의 포토레지스트를 제거하여 패턴을 형성하고, 포토레지스트가 제거된 제 1 영역(Ⅰ)의 배향막(12) 상에 러빙롤(19)을 이용한 기계적 러빙을 실시하여 제 1 배향방향을 형성한다. 이후, 상기 제 1 포토레지스트(13a)를 스트립하여 제거한다.
이어서, 도 1d에서와 같이 상기 배향막(12) 위에 제 2 포토레지스트(13b)를 도포하고 상기 마스크(14)를 이동(shift)하여 개구부가 기판의 제 2 영역(Ⅱ) 상에 위치하도록 하여 상기 제 2 포토레지스트(13b)를 선택적으로 노광시킨다.
마지막으로, 도 1e에서와 같이 상기 제 2 포토레지스트(13b)를 현상하여 제 2 영역(Ⅱ)의 포토레지스트가 제거되도록 패턴을 형성한 후, 상기 제 1 배향 방향과 반대되게 러빙을 실시하여 제 2 배향 방향을 형성하고, 도 1f와 같이 제 2 포토레지스트(13b)를 완전 스트립한다.
이와 같은 사진식각공정(photolithography)을 포함한 러빙법으로 2-도메인을 구현하지만, 4-도메인 이상의 멀티도메인을 얻으려면 포토레지스트 도포, 노광, 현상 공정을 포함한 사진식각공정을 더 추가해야 한다.
또한, 이 방법 외에 화소를 분할하여 각 분할된 화소에 대해 인가전압을 변경하는 방법이 있으나, 상기 방법은 TFT기판의 제조공정이 복잡해지고 구동전압도 높아진다는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래의 액정표시소자의 프리틸트 제어방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 2-도메인을 구현하기 위해서 최소 2 회의 러빙 또는 광조사를 실시해야 하고 사진식각공정, 마스킹 공정 등을 추가해야 하므로 공정이 복잡해진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 열전쌍 패턴 기판을 이용하여 러빙 또는 광조사로 프리틸트가 서로 다른 도메인을 구현하는 액정표시소자의 프리틸트 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자의 프리틸트 제어 방법은 상부기판 또는 하부기판에 배향막을 도포하는 공정과, 상기 상부기판 또는 하부기판에 열전쌍 패턴 기판을 얼라인하는 공정과, 상기 열전쌍 패턴 기판을 통해서 상기 배향막에 부분적인 열을 가해주면서 배향처리하는 공정을 포함하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시소자의 프리틸트 제어방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열전쌍 패턴 기판의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 열전쌍 패턴 기판의 사시도이다. 그리고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 러빙법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 광배향법을 설명하기 위한 단면도이다.
제 1 실시예
먼저, 열전쌍 원리를 이용한 제 1 열전쌍 패턴 기판을 형성한다. 상기 제 1 열전쌍 패턴 기판(25a)은 기준접점과 열접점으로 이루어진 기판으로서 도 2에서와 같이, 제 1 기준접점(26a)과 제 1 열접점(27a)을 행,열 방향으로 교대로(alternatively) 배열한 모자이크 구조로 정렬하여 형성한다.
여기서, 기준접점은 정온으로 유지되는 접점을 말하고, 열접점은 온도를 변동시키는 접점을 말하는데, 이 두 접점을 도선으로 연결하여 온도를 제어한다.
한편, 액정표시소자의 상부기판 또는 하부기판으로 사용할 기판을 준비하여 복수의 패턴들을 형성한다.
즉, 상기 상부기판에는 색상을 재현하는 컬러필터층과, 투명도전막을 이용한 공통전극을 형성하고, 상기 하부기판에는 매트릭스 형태로 배열되어 단위 화소를 구분짓는 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차점 부위에 위치하는 박막트랜지스터와, 투명도전막을 이용하여 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되면서 단위 화소 영역의 대부분을 차지하는 화소전극을 형성한다.
그 다음, 도 4a에서와 같이 상기 상부기판 또는 하부기판(21) 상에 배향막(22)으로서 폴리이미드계 고분자 화합물을 균일하게 도포하고, 상기 상부기판 또는 하부기판(21) 하부에 상기 제 1 열전쌍 패턴 기판(25a)을 얼라인한다.
이어서, 러빙롤(28)을 이용하여 한 방향으로 러빙하여 제 1 프리틸트를 형성한다. 이 때, 상기 열전쌍 패턴 기판에 연결된 도선을 통하여 온도를 제어하면 열접점에서의 온도가 변화하여 도 4a에서와 같이, 상기 열접점(27a) 상부의 배향막(22)이 더 작은 각의 제 2 프리틸트를 형성한다.
즉, 열접점에 온도를 변화시켜 1회 러빙으로 프리틸트가 다른 도메인을 형성한다. 상기 프리틸트는 프리틸트각과 배향방향을 포함한다.
그런데, 상기 프리틸트각은 배향막의 성질, 배향막의 두께, 열 또는 에너지의 인가정도에 따라서 달라지므로 도 4b에서와 같이 열접점(27a) 상에 형성된 배향막(22)의 프리틸트각이 더 클 수 있다.
제 2 실시예
제 2 실시예에서는 제 2 열전쌍 패턴 기판(25b)을 기준접점과 열접점을 컬럼(column) 구조로 정렬하여 형성한다. 즉, 도 3에서와 같이 제 2 기준접점(26b)이 일렬로 배열되어 형성된 기준접점 라인과 제 2 열접점(27b)이 일렬로 배열되어 형성된 열접점 라인이 교대로 배치되도록 형성한다. 물론 상기 제 1 기준접점 및 제 2 열접점도 도선에 연결하여 온도를 제어할 수 있게 한다.
한편, 도 4a에서와 같이 액정표시소자의 상부기판 또는 하부기판으로 사용할 기판(21)에 복수의 패턴들을 형성하고, 상기 상부기판 또는 하부기판 상에 폴리이미드계 물질을 균일하게 도포하여 배향막(22)을 형성한다.
그리고, 상기 상부기판 또는 하부기판 아래에 상기 제 2 열전쌍 패턴 기판(25b)을 얼라인하여 고정하고 러빙롤(28)을 이용하여 상기 배향막(22)을 러빙한다.
이 때, 상기 제 2 열전쌍 패턴 기판의 제 2 기준접점과 제 2 열접점에 연결된 도선을 통하여 온도를 제어하여 러빙과 동시에 제 2 열접점의 온도를 변화시킨다.
그러면, 상기 러빙시 기준접점과 열접점의 온도가 달라져 도 4a에서와 같이 기준접점(26a)과 열접점(27a) 상의 프리틸트각이 서로 다르게 된다.
배향막 재료나 변화될 열접점의 온도에 따라서 도 4b와 같이 기준접점(26b)보다 열접점(27b) 상부의 프리틸트각이 더 작게 구현되기도 한다.
제 3 실시예
제 3 실시예에서 사용하는 제 3 열전쌍 패턴 기판(25c)은 상기 제 1 실시예에서 사용한 모자이크 구조의 제 1 열전쌍 패턴 기판(25a) 또는 제 2 실시예에서 사용한 컬럼 구조의 제 2 열전쌍 패턴 기판(25b)에서 정온으로 유지되는 접점인 제 1 ,제 2 기준접점(26a,26b)을 제거하여 비어있는 상태로 두고 제 1 ,제 2 열접점만(27a,27b)으로 구성하여 형성한 것이다.
도 4a 및 도 4b에서와 같이, 기판(21) 상에 배향막(22)을 도포하고 상기 제 3 열전쌍 패턴 기판(25c)을 액정표시소자의 기판(21) 아래에 얼라인하여 상기 러빙롤(28)을 이용하여 러빙한다.
이 때, 열접점에 연결된 도선을 통해서 동시에 온도를 제어함으로 러빙이 끝난 후, 상기 열접점(27a,27b) 상의 배향막(22)이 도 4a 또는 4b에서와 같이, 다른 각의 프리틸트각이 되도록 한다.
이와 같이 본발명에 따른 프리틸트 제어방법은 기존의 사진식각공정을 포함한 여러번의 러빙 대신에 배향막에 부분적인 열에너지를 가하면서 러빙을 하여 프리틸트를 제어한다.
상기 실시예는 광배향에서도 이용가능하다.
즉, 도 5a 및 도 5c에 나타낸 바와 같이 상기 제 1 ,제 2 또는 제 3 실시예에서의 제 1 ,제 2 또는 제 3 열전쌍 패턴 기판(25a,25b,25c)을 액정표시소자의 상부기판 또는 하부기판(21)에 얼라인한 후, 광배향막(23)이 도포된 상기 상부기판 또는 하부기판(21) 상에서 일정한 경사각으로 광을 조사하는 것이다. 열접점의 온도와 광조사를 제어하여 프리틸트각을 조절할 수 있다.
상기 광은 선편광, 자연광, 비편광, 부분편광등 광배향에 적합한 광이면 어느 것이라도 무방하다.
또한, 상기한 광배향막으로는 폴리비닐신나메이트(polyvinyl-cinnamate), 폴리실록산신나메이트(polysiloxane-cinnamate), 셀룰로우즈신나메이트(cellulose-cinnamate) 및 폴리이미드(polyimide) 등 광배향에 적합한 물질이라면 가능하다.
이 때, 소정의 열접점 부위에 열을 전달하여 열접점 상부의 광배향막의 고분자(polymer)의 배향특성을 다르게 하여 프리틸트를 변화시켜줌으로써, 프리틸트가 서로 다른 도메인을 구현한다.
따라서, 기존에 마스크를 사용하여 여러번 광조사를 하지 않고도 1회의 광조사로써 배향분할이 가능하다.
본 발명에 적용한 액정은 유전율 이방성이 양인 액정 또는 유전율이 음인 액정을 사용하는 것이 가능하고 카이랄 도펀트(chiral dopant)를 첨가할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 액정표시소자의 프리틸트 제어방법은 다음과 같은 효과가 있다.
열전쌍 또는 열접점만을 정렬하여 패턴한 열전쌍 패턴 기판을 제작하고, 배향막을 도포한 기판 하부에 상기 열전쌍 패턴 기판을 얼라인하여 배향공정을 실시함으로써, 프리틸트가 서로 다른 도메인이 구현가능하다.
이 때, 상기 배향공정은 사진식각공정 등의 추가 공정없이 1회에 한하는 러빙 또는 광조사이다. 따라서, 배향분할이 용이해진다.

Claims (5)

  1. 상부기판 또는 하부기판에 배향막을 도포하는 공정;
    상기 상부기판 또는 하부기판에 열전쌍 패턴 기판을 얼라인하는 공정;
    상기 열전쌍 패턴 기판을 통해서 상기 배향막에 부분적인 열을 가해주면서 동시에 배향처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 프리틸트 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 열전쌍 패턴 기판은 기준접점과 열접점의 열전쌍을 교대로(alternatively) 형성한 모자이크(mosaic)구조 또는 컬럼(column)구조 중 어느 하나로 정렬하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 프리틸트 제어방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 열전쌍 패턴 기판의 기준접점 및 열접점 중에서 상기 기준접점을 제거하여 열접점만으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 프리틸트 제어방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 배향처리공정은 러빙공정 또는 광조사 중 어느 하나로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 프리틸트 제어방법.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 기준접점과 열접점에 해당하는 영역에 서로 다른 프 리틸트를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 프리틸트 제어방법.
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