KR101032951B1

KR101032951B1 - 액정 표시 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR101032951B1
Application number: KR1020090008418A
Authority: KR
Inventors: 김재훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2011-05-09
Also published as: KR20100032276A

Abstract

기판 등에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막을 형성하고, 액정을 도입합으로써 액정을 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막과 접촉시킴으로써 1차 배향한다. 다음, 액정에 전기장을 인가하여 액정의 배향을 변경한 상태에서 배향막이 포함하는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 배향 폴리머를 형성함으로써 액정을 2차 배향한다.

액정표시장치, 광중합, 배향기저막, 배향 폴리머, 리액티브메조겐

Description

액정 표시 장치의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

현재 다양한 종류의 평판 표시 장치가 개발되어 사용되고 있다. 그 중에서도 액정 표시 장치는 가장 다양한 용도로 널리 사용되는 평판 표시 장치이다.

액정 표시 장치에는 액정의 배열 상태와 구동 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 액정 표시 장치, VA(Vertically Aligned) 액정 표시 장치, IPS(In Plane Switching) 액정 표시 장치, OCB(Optically Compensated Bend) 액정 표시 장치 등이 있다. 이들 액정 표시 장치들은 배향막의 영향이나 액정 자체의 성질에 의해 액정이 초기에 소정의 배열을 이루고 있다가 전계가 인가되면 액정의 배열이 바뀌게 되는데, 액정의 광학적 이방성으로 인해 액정을 통과하는 빛의 편광 상태가 액정의 배열상태에 따라 달라지고 이를 편광판을 이용하여 투과 광량의 차이로 나타나도록 함으로써 화상을 표시한다.

액정의 초기 배열을 결정하는 배향은 주로 러빙(rubbing) 방법을 사용하여 배향막을 특정 방향으로 쓸어줌으로써 행한다. 그런데 러빙 방법은 기계적으로 이 루어지는 방법이어서 액정의 초기 배향 상태를 정밀하게 조절하기가 어렵고, 미세한 영역별로 서로 다른 배향 방향을 가지도록 하기가 어렵다.

한편, 액정 표시 장치는액정의 기계적인 동작을 통해 화상의 변화가 일어나므로 액정의 늦은 응답 속도로인한 동화상의 끌림 현상 등이 문제점으로 지적되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액정의 초기 배향 상태를 정밀하게 조절할 수 있는 배향 방법과 이를 통해 제조한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 미세한 영역별로 서로 다른 배향 방향을 가지도록 하는 간단한 방법과 이를 통해 제조한 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 응답 속도가 빠른 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주보고 있는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 적어도 하나의 위에 형성되어 있는 제1 전극, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 적어도 하나의 위에 형성되어 있는 제2 전극, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 협지되어 있는 액정층, 상기 제1 기판 위에 형성되어 있으며 상기 액정층과 접촉하는 제1 배향막을 포함한다. 여기서, 상기 제1 배향막은 제1 배향 기저막과 복수의 제1 배향 폴리머를 포함하고, 상기 제1 배향 폴리머는 상기 제1 배향 기저막의 내부로부터 뻗어 나와 있고 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다.

상기 제1 배향 폴리머는 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen)을 광중합한 것일 수 있다.

상기 리액티브 메조겐은 아래의 식으로 표현될 수 있다:

P1-A1-(Z1-A2)n-P2,

여기서, P1과 P2는 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy) 및 에폭시(epoxy) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것이고, A1과 A2는 1,4-페닐렌(phenylen)과 나프탈렌(naphthalene)-2,6-다일(diyl) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것이며, Z1은 COO-, OCO- 및 단일 결합 중의 하나이고, n은 0, 1 및 2 중의 하나임.

상기 리액티브 메조겐은 아래의 식 중 하나로 표현될 수 있다:

여기서, P1과 P2는 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy) 및 에폭시(epoxy) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것임.

상기 제1 배향 기저막은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide), 레시틴(lecithin), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.

상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며 상기 액정층과 접촉하는 제2 배향막을 더 포함하고, 상기 제2 배향막은 배향 기저막과 복수의 배향 폴리머를 포함하고, 상기 배향 폴리머는 상기 배향 기저막의 내부로부터 뻗어 나와 있고 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것일 수 있다.

상기 제1 배향 기저막과 상기 제2 배향 기저막은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide), 레시틴(lecithin), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.

상기 액정층은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제1 기판 위에 형성되어 있고, 상기 제2 전극은 상기 제2 기판 위에 형 성되어 있으며, 상기 제1 전극은 제1 절개부를 가질 수 있다.

상기 제1 배향막의 상기 제1 배향 폴리머는 상기 제1 절개부로부터 멀어지는 방향으로 기울어진 선경사(pre-tilt)를 가질 수 있다.

상기 제2 전극은 제2 절개부를 가지며, 상기 제2 배향막의 상기 제2 배향 폴리머는 상기 제2 절개부로부터 멀어지는 방향으로 기울어진 선경사(pre-tilt)를 가질 수 있다.

상기 제2 전극과 상기제2 배향막 사이에 형성되어 있는 유기물 돌기를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 배향막의 상기 제2 배향 폴리머는 상기 유기물 돌기로부터 멀어지는 방향으로 기울어진 선경사(pre-tilt)를 가질 수 있다.

상기 액정층은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정을 포함하고, 상기 제1 전극은 상기 제1 기판 위에 형성되어 있고, 상기 제2 전극은 상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중의 적어도 하나의 위에 형성되어 있는 유기물 돌기를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 기판 바깥면에 배치되어 있는 보상 필름을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제1 배향막을 형성하는 단계, 상기 제1 배향막이 형성된 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중의 적어도 하나에 형성되어 있는 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가하고, 상기 제1 배향막에 광을 조사하여 상기 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합하는 단계를 포함한다.

상기 제1 배향막을 형성하는 단계는 상기 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 상기 제1 기판 위에 도포하는 단계, 상기 제1 기판 위에 도포된 상기 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머의 혼합물을 열처리하여 상기 배향 기저 물질을 경화하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 열처리는 섭씨 100~180도 사이의 온도로 0.5~1시간 동안 진행할 수 있다.

상기 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계 이전에 상기 제2 기판 위에 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제2 배향막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 배향막을 형성하는 단계는 상기 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 상기 제2 기판 위에 도포하는 단계, 상기 제2 기판 위에 도포된 상기 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머의 혼합물을 열처리하여 상기 배향 기저 물질을 경화하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 결합하는 단계는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중의 어느 하나의 위에 실런트를 도포하고, 액정을 적하하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 정렬하여 부착하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 결합하는 단계는 상기 제1 기판과 상기 제 2 기판 중의 어느 하나의 위에 액정 주입구를 가지도록 실런트를 도포하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 정렬하여 부착하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 및 상기 실런트에 의하여 형성된 공간에 액정을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 배향막 또는 상기 제2 배향막에 광을 조사하여 상기 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합하는 단계 다음에 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정을 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 광중합성 모노머 또는 올리고머는 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen)일 수 있다.

상기 배향 기저 물질은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide), 레시틴(lecithin), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 액정의 러빙 방법을 간소화할 수 있고, 액정의 선경사각(pre-tilt angle)을 조절할 수 있으며, 액정의 응답 속도를 향상할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 액정을 배향하는 방법의 흐름도이다.

먼저, 기판 등에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막을 형성한다(단계 S1). 배향 기저 물질에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고, 배향 기저 물질을 경화하여 형성한다. 배향막의 배향 기저 물질은 액정 표시 장치의 배향막으로 사용되는 일반적인 물질 중의 하나일 수 있다. 따라서 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막은 액정의 배향막으로써 역할을 수행할 수 있고, 배향 기저 물질의 성질에 따라 액정을 수직, 수평 등 다양한 형태로 배향할 수 있다.

다음, 액정을 도입합으로써 액정을 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막과 접촉시킴으로써 1차 배향한다(단계 S2). 여기서 액정의 도입은 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막을 가지는 두 기판 사이에 액정을 주입하는 등의 방법으로 진행한다.

다음, 액정에 전기장을 인가하여 액정의 배향을 변경한다(단계 S3). 액정에 전기장을 인가하는 것은 기판에 미리 형성해 놓은 두전극 사이에 전압을 인가하거나 외부에 설치된 전극 사이에 전압을 인가하는 등의 방법을 사용하여 이루어질 수 있다. 전기장 인가에 따른 액정의 배향 변경은 액정의 유전율 이방성에 따라 이루어지고, 양의 유전율 이방성을 가지는 액정이면 전기장에 나란하게 되는 방향으로 기울어지고, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정이면 전기장에 수직하게 되는 방향으로 기울어진다. 또한 전기장의 세기에 따라 액정의 배향이 변화하는 정도가 달라질 수 있다.

이어서, 전기장 인가를 통해 액정의 배향이 변경된 상태에서 배향막이 포함하는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 배향 폴리머를 형성함으로써 액정을 2차 배향한다(단계 S4). 광중합은 자외선 등 광중합성 모노머 또는 올리고머의 중합을 유도하는 광을 조사함으로써 이루어진다. 배향 폴리머는 액정의 배향을 따라 배열되며, 인가되어 있던 전기장을 제거한 이후에도 배열을 유지하여 인접한 액정의 배향에 영향을 미친다. 따라서액정은 2차 배향에 의하여 1차 배향과는 다른 극각(polar angle) 또는 방위각(azimuth angle)을 가지도록 배열될 수 있다. 이러한 2차 배향은 배향막에 물리적인 러빙(rubbing)을 가하지 않고 특정 방위각 방향으로 액정을 배향하기 위하여 이용할 수도 있고, 전기장 인가시 액정의 동작 방향을 미리 결정해 놓기 위하여 액정이 선경사(pre-tilt)를 가지도록 하는데 이용할 수도 있다.

그러면 이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 배향 방법을 수직 배향 액정 표시 장치에 적용한 실시예에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에따른 액정 표시 장치는박막 트랜지스터 기판(100), 공통 전극 기판(200), 액정층(3), 하부 편광판(11), 상부 편광판(21) 및 보상 필름(24)을 포함한다.

박막 트랜지스터 기판(100)은 절연 기판(110)과 그 위에 형성되어 있는 박막층들을 포함하고, 공통 전극 기판(200)은 절연 기판(210)과 그 위에 형성되어 있는 박막층들을 포함한다.

먼저, 박막 트랜지스터 기판(100)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 게이트 전극(124)이 형성되어 있다. 게이트 전극(124)은 게이트선(도시하지 않음)을 통하여 주사 신호를 전달받는다.

게이트 전극(124) 위에 게이트 절연막(140)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 등으로 만들어진 진성 반도체(154)가 형성되어 있고, 진성 반도체(154) 위에 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 이루어지는 저항성 접촉 부재(163, 164)가 형성되어 있다. 진성 반도체(154)와 저항성 접촉 부재(163, 164)는 편의상 반도체로 통칭될 수 있고, 반도체라 하면 진성 반도체와 저항성 접촉층으로 이루어진 것 이외에 다결정 규소 반도체나 산화물 반도체 등을 의미할 수도 있다.

저항성 접촉 부재(163, 164) 위에는 복수의 소스 전극(173) 및 드레인 전극(174)이 형성되어 있다. 소스 전극(173)은 데이터선(도시하지 않음)으로부터 화상 신호 전압을 인가받는다. 드레인 전극(174)은 게이트 전극(124) 위에서 소스 전극(173)과 서로 마주한다. 소스 전극(173)과 드레인 전극(174) 사이의 진성 반도체(154)의 채널부는 노출된다.

게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(174)은 진성 반도체(154) 와 함께 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(174) 사이의 진성 반도체(154)의 채널부에 형성된다.

게이트 절연막(140), 소스 전극(173), 드레인 전극(174) 및 진성 반도체(154)의 채널부 위에는 접촉 구멍(185)을 가지는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화 규소 또는 산화 규소 등의 무기 절연 물질이나 수지 등의 유기 절연 물질로 이루어질 수 있다.

보호막(180) 위에는 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 화소 전극(190)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(174)과 연결되어 있고, ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명한 도전막으로 이루어질 수 있다. 화소 전극(190)은 드레인 전극(174)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 화소 전극(190)은 절개부(도시하지 않음)를 가질 수 있다. 절개부는 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 전압 인가시 형성되는 전계가 기판(210)에 대하여 수평인 성분을 가지도록 하여 액정의 기울어지는 방향을 제어하는 역할을 한다.

화소 전극(190) 위에는 하부 배향막(1)이 형성되어 있다. 하부 배향막(1)은 배향 기저막(12)과 배향 폴리머(13)를 포함한다. 배향 기저막(12)은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide), 레시틴(lecithin), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol) 등의 액정 배향막으로써 일반적으로 사용되고 있는 물질들 중의 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서 배향 기저막(12)의 성질에 따라 액정은기초 배향되어 있다. 배향 폴리머(13)는 배향 기저막(12)의 내부로 부터 뻗어 나와 있고, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다.

광중합성 모노머 또는 올리고머로는 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen), 노어랜드(Norland)사의 NOA series 등이 있다.

리액티브 메조겐은 자외선 등의 광에 의하여 중합되며, 인접한 물질의 배향 상태에 따라 배향되는 물질이다. 리액티브 메조겐의 예로는 아래의 식으로 표현되는 화합물을 들 수 있다:

P1-A1-(Z1-A2)n-P2,

좀 더 구체적으로는 아래의 식 중 하나로 표현되는 화합물을 들 수 있다:

하부 배향막(1)의 배향 폴리머(13)는 화소 전극(190)의 절개부 또는 변으로부터 멀어지는 방향으로 기울어진 선경사(pre-tilt)를 가진다.

다음, 공통 전극 기판(200)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 등으로 이루어진 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 형성되어 있고, 차광 부재(220)가 구획하는 각 영역에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230) 위에는 덮개막(250)이 형성되어 있고, 덮개막(250) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다.

공통 전극(270)은 절개부(271)을 가진다. 절개부(271)는 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 전압 인가시 형성되는 전계가 기판(210)에 대하여 수평인 성분을 가지도록 하여 액정의 기울어지는 방향을 제어하는 역할을 한다.

덮개막(250)은 생략될 수 있고, 색필터(230)와 차광 부재(220)는 박막 트랜지스터 기판(100)에 형성될 수도 있다.

공통 전극(270) 위에는 상부 배향막(2)이 형성되어 있다. 상부 배향막(2)도 배향 기저막(22)과 배향 폴리머(23)를 포함한다. 배향 기저막(22)은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide), 레시틴(lecithin), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol) 등의 액정 배향막으로써 일반적으로 사용되고 있는 물질들 중의 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서 배향 기저막(22)의 성질에 따라 액정은 기초 배향되어 있다. 배향 폴리머(23)는 배향 기저막(22)의 내부로부터 뻗어 나와 있고, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다.

광중합성 모노머 또는 올리고머로는 앞서 설명한 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen), 노어랜드(Norland)사의 NOA series 등이 있다.

상부 배향막(2)의 배향 폴리머(23)는 공통 전극(270)의 절개부(271)로부터 멀어지는 방향으로 기울어진 선경사(pre-tilt)를 가진다.

액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정을 포함하고, 기판(110, 210)에 대하여 배향 기저막(12, 22)의 배향력에 의하여 수직으로 배열되고, 하부 배향막(1) 및 상부 배향막(2)과 인접한 액정은 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)의 배향 폴리머의 영향으로 선경사(pre-tilt)를 가진다.

이와 같이, 액정이 선경사를 가지면, 전계 인가시 모든 영역의 액정이 선경사 방향으로 즉시 기울어지게 되므로 응답 속도가 매우 빠르다. 따라서, 동화상의 잔상 문제를 해소할 수 있다.

하부 편광판(11)과 상부 편광판(21)은 투과축이 서로 직교하도록 배치될 수 있다.

보상 필름(24)은 1/4파장 지연 필름 또는 1/2파장 지연 필름 등의 위상 지연 필름일 수 있다. 보상 필름(24)은 2개 이상이 포함될 수도 있고, 생략될 수도 있다.

도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따라 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 설명한다. 도 3및 도 4에서는 박막 트랜지스터 기판(100)과 공통 전극 기판(200)에 형성되어 있는 박막층들을 각각 111번과 211번으로 간략하게 도시하였다.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 각종 배선과 박막 트랜지스터를 포함하는박막층(111)을 박막 증착, 사진 공정(Photolithography), 사진 식각(Photo-etching) 등의 방법을 사용하여 형성하고, 박막층(111) 위에 화소 전극(190)을 형성한다. 또한, 절연 기판(210) 위에 차광 부재와 색필터 등을 포함하는 박막층(211)을 박막 증착, 사진 공정(Photolithography), 사진 식각(Photo-etching) 등의 방법을 사용하여 형성하고, 박막층(211) 위에 공통 전극(270)을 형성한다.

다음, 박막 트랜지스터 기판(100)의 화소 전극(190) 위에 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고, 섭씨 100~180도 사이의 온도로 0.5~1시간 동안 열처리(Curing)하여 배향 기저 물질을 경화함으로써 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 하부 배향막(1a)를 형성한다. 또한 공통 전극 기판(200)의 공통 전극(270) 위에 배향기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 도포하고, 섭씨 100~180도 사이의 온도로 0.5~1시간 동안 열처리(Curing)하여 배향 기저 물질을 경화함으로써 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 상부 배향막(2a)를 형성한다.

여기서, 배향 기저 물질은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly- imide), 레시틴(lecithin), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol) 등의 액정 배향막으로써 일반적으로 사용되고 있는 물질 중의 적어도 하나를 포함하도록 형성할 수 있다. 따라서 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 하부 배향막(1a)과 상부 배향막(2a)은 배향 기저막(12, 22)의 성질에 따라 액정의 배향 기능을 수행할 수 있다. 광중합성 모노머 또는 올리고머로는 앞서 설명한 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen), 노어랜드(Norland)사의 NOA series 등을 사용할 수 있다.

이어서, 박막 트랜지스터 기판(100)과 공통 전극 기판(200)을 결합한다. 이들 기판(100, 200)의 결합은 두 가지 방법으로 진행할 수 있다.

먼저, 박막 트랜지스터 기판(100)과 공통 전극 기판(200) 중의 하나에 실런트(sealant)를 도포하여 액정을 채울 영역을 정의한 다음, 정의된 영역에 액정을 적하(dropping)하여 채우고, 박막 트랜지스터 기판(100)과 공통 전극 기판(200) 정렬하여 결합하는 방법이 있다. 이 때, 두 기판(100, 200) 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서를 액정 적하 전후에 스페이서를 산포할 수도 있다. 스페이서는 박막 형성 공정을 통해 박막 트랜지스터 기판(100)과 공통 전극 기판(200) 위에 미리 형성할 수도 있다.

다음, 박막 트랜지스터 기판(100)과 공통 전극 기판(200) 중의 하나에 실런트(sealant)를 도포하여 액정을 채울 영역을 정의하되 액정 주입구를 가지도록 형성하고, 두 기판(100, 200)을 정렬하여 결합한다. 이후 진공 상태에서 액정 주입구를 액정 저장조에 담그고 진공을 해제함으로써 액정을 주입한 다음, 액정 주입구를 밀봉하는 방법도 있다.

다음, 도 4에 도시한 바와 같이, 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 전압을 인가하여 액정을 재배열한 상태에서 자외선 등의 광을 하부 및 상부 배향막(1a, 2a)에 조사하여 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합함으로써, 도 1에 도시한 바와 같이, 배향 기저막(12, 22) 내부로부터 뻗어 나온 배향 폴리머(13, 23)를 형성한다. 배향 폴리머(13, 23)는 액정의 배열 상태에 따라 선경사를 가지게 된다.

여기서 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 인가하는 전압의 크기를 달리함으로써 배향 폴리머(13, 23)의 선경사각을 조절할 수 있다. 즉, 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 강한 전압을 인가하면 액정이 기판(110, 210) 표면에대하여 거의 나란하게 눕게 되고, 이 상태에서 자외선을 조사하면 배향 폴리머(13, 23)는 큰 선경사각을 가진다. 반대로, 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 약한 전압을 인가하면 액정이 기판(110, 210) 표면에대하여 거의 수직으로 선 상태가 유지되고, 이 상태에서 자외선을 조사하면 배향 폴리머(13, 23)는 작은 선경사각을 가진다.

이와 같이, 광중합성 모노머 또는 올리고머를 배향 기저 물질과 혼합하여 배향막을 형성한 이후에 광중합하여 배향 폴리머를 형성하면, 배향 폴리머의 선경사 제어가 용이하고, 광중합성 모노머 또는 올리고머가 액정층(3)에 잔류하여 발생할 수 있는 문제도 방지할 수 있다.

이상에서는 박막 트랜지스터 기판(100)과 공통 전극 기판(200) 사이에 액정을 채운 이후에 전압을 인가하고 자외선을 조사하여 배향 폴리머(13, 23)를 형성하 는 방법을 설명하였으나, 이와 달리 박막 트랜지스터 기판(100)과 공통 전극 기판(200) 사이에 액정을 채우지 않은 상태에서 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 전압을 인가하고 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막(1a, 2a)에 자외선을 조사하여 배향 폴리머(13, 23)를 형성할 수도 있다. 액정은 배향 폴리머(13, 23)를 형성한 이후에 주입한다.

이후, 보상 필름(24)과 편광판(11, 21)을 부착하고 모듈 작업을 진행한다.

본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 5의 액정 표시 장치는 도 2의 액정 표시 장치와 비교하여 공통 전극(270)에 절개부(271)를 형성하는 대신 공통 전극(270) 위에 유기물 돌기(320)를 형성한 점이 다르다. 유기물 돌기(320)는 절개부(271)를 대신하여 화소 전극(190)과 공통 전극(270) 사이에 전압을 인가했을 때 형성되는 전계가 기판(110, 210)에 대하여 수평인 성분을 가지도록 한다. 기타 하부 배향막(1)과 상부 배향막(2)이 배향 기저막(12, 22)과 배향 폴리머(13, 23)를 가지며, 배향 폴리머(13, 23)가 유기물 돌기(320)로부터 멀어지는 방향으로 기울어진 선경사를 가지는 등의 내용은 도 2의 액정표시 장치와 유사하다.

이러한 액정 표시 장치도 도 2의 액정 표시 장치와 마찬가지로 응답 속도가 빠르고, 액정의 선경사를 제어하기가 용이하며, 광중합성 모노머 또는 올리고머가 액정층(3)에 잔류하여 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있다.

이상의 실시예에서와는 달리 수평 방향 전계 성분을 형성하기 위한 수단으로 돌기와 절개부를 혼합하여 적용하는 것도 가능하다. 예를들어, 화소 전극에는 절개부를 형성하고, 공통 전극 위에는 유기막 돌기를 배치하는 경우나 그 반대의 경우도 가능하다. 또한 절개부나 돌기를 양쪽 기판 모두에 형성하거나 양쪽 기판 모두에서 생략할 수도 있다.

본 발명은 VA 액정 표시 장치 이외에도 TN, IPS, OCB 등의 다른 모드의 액정 표시 장치에도 액정의 배향 방법으로써 적용할 수 있다.

이상 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 액정을 배향하는 방법의 흐름도이다 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 액정 표시 장치를 제조하는 공정 중의 단면도이다.

Claims

제1 기판 위에 배향 기저 물질과 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제1 배향막을 형성하는 단계,

제2 기판과 상기 제1 배향막이 형성된 제1 기판을 결합하는 단계,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중의 적어도 하나에 형성되어 있는 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가하고, 상기 제1 배향막이 포함하는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하는 단계,

상기 제1 배향막이 포함하는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하는 단계 다음에 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 액정 물질을 주입하는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항에서,

상기 제1 배향막이 포함하는 모노머 또는 올리고머는 광중합성 모노머 또는 올리고머이고,

상기 제1 배향막을 형성하는 단계는

상기 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 상기 제1 기판 위에 도포하는 단계,

상기 제1 기판 위에 도포된 상기 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머의 혼합물을 열처리하여 상기 배향 기저 물질을 경화하는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제2항에서,

상기 열처리는 섭씨 100~180도 사이의 온도로 0.5~1시간 동안 진행하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항에서,

상기 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계 이전에

상기 제2 기판 위에 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 제2 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하고,

상기 제1 배향막이 포함하는 상기 모노머 또는 올리고머를 중합하는 단계에서는 상기 제2 배향막이 포함하는 광중합성 모노머 또는 올리고머도 중합하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제4항에서,

상기 제2 배향막을 형성하는 단계는

상기 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머를 혼합하여 상기 제2 기판 위에 도포하는 단계,

상기 제2 기판 위에 도포된 상기 배향 기저 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머의 혼합물을 열처리하여 상기 배향 기저 물질을 경화하는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제5항에서,

상기 열처리는 섭씨 100~180도 사이의 온도로 0.5~1시간 동안 진행하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에서,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 결합하는 단계는

상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중의 어느 하나의 위에 액정 주입구를 가지도록 실런트를 도포하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 정렬하여 부착하는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에서,

상기 모노머 또는 올리고머는 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen)인 액정 표시 장치의 제조 방법.
제8항에서,

상기 배향 기저 물질은 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide), 레시틴(lecithin), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol) 중 적어도 하나 로 이루어진 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에서,

상기 제1 전극은 상기 제1 기판 위에 형성되어 있고, 상기 제2 전극은 상기 제2 기판 위에 형성되어 있으며, 상기 제1 전극은 제1 절개부를 가지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제10항에서,

상기 제2 전극은 제2 절개부를 가지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제10항에서,

상기 제2 기판은 상기 제2 전극 위에 형성되어 있는 유기물 돌기를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에서,

상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중의 적어도 하나의 위에 형성되어 있는 유기물 돌기를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.