KR101155590B1 - 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성을 위해 기존 러빙롤에 의하여 러빙 방식을 대체하는 저비용 고효율의 양산형 배향 공정을 구현할 수 있는 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법을 개시한다.
본 발명의 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법은, 기판에 배향막을 도포하는 단계, 이 기판에 도포된 배향막을 예비 경화하는 단계, 예비 경화 후 상기 배향막이 경화되기 전에 전체 배향막 면적 중 일부분에 기준 배향 패턴을 프린팅하는 단계, 그리고 프린팅 단계 후에 배향막을 최종 경화하는 단계를 포함한다.

Description

액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법{Method to form alignment layer of Liquid crystal display}

본 발명은 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성을 위해 기존 러빙롤에 의하여 러빙 방식을 대체하는 저비용 고효율의 양산형 배향 공정을 구현할 수 있는 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정디스플레이 장치(이하, LCD : Liquid Crystal Display)는 액정의 전기 광학 특성으로 빛의 편광 상태를 변화시켜 정보를 나타내는 영상 표시 소자로 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있다.

이러한 액정 디스플레이는 액정 분자들을 배열하기 위하여 기존에는 기판 상에 폴리이미드(Polyimide) 등의 유기 배향막을 도포한 후, 상기 배향막을 면이나 나일론계의 섬유를 식모한 러빙롤을 일정한 방향으로 문질러 배향 패턴을 형성하였다.

현재 대부분의 액정 디스플레이 제조공정에서 이러한 러빙롤을 이용하여 배향 패턴을 형성하고 있으나, 기존의 러빙롤을 이용한 방식은 물리적인 마찰에 의해 파티클 및 정전기 발생, 그리고 상기 파티클의 비산에 의한 오염 문제가 발생할 수 있는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 기존의 러빙롤(Rubbing roll)을 이용하지 않으면서 배향 패턴을 형성할 수 있어 파티클이나 정전기 발생을 방지할 수 있으며 오염 방지를 통하여 클린 프로세스(Clean process)를 구현하는 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 저비용 고효율의 양산형 배향 공정을 구현하는 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판에 배향막을 도포하는 단계, 상기 기판에 도포된 배향막을 예비 경화하는 단계, 상기 예비 경화 후 상기 배향막이 경화되기 전에 전체 배향막 면적 중 일부분에 기준 배향 패턴을 프린팅하는 단계, 그리고 상기 프린팅 단계 후에 상기 배향막을 최종 경화하는 단계를 포함하는 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 기판에 배향막을 도포하는 단계, 상기 배향막을 경화하는 단계, 상기 경화된 배향막의 상부에 유기막을 도포하는 단계, 상기 유기막을 도포한 후에 상기 유기막의 전체 면적 중 일부분에 기준 배향 패턴을 프린팅하는 단계, 상기 기준 배향 패턴을 프린팅하는 단계 후에 상기 유기막을 경화하는 단계, 상기 유기막을 경화하는 단계 후에 배향막을 식각하는 단계, 상기 배향막을 식각한 후에 상기 유기막을 제거하는 단계를 포함하는 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법을 제공한다.

상기 기준 배향 패턴을 프린팅하는 단계에서, 상기 배향막의 프린팅은 광 위상차를 형성하기 위해 2 이상 다른 각도로 기준 라인을 프린팅하는 것이 바람직하다.

상기 기준 배향 패턴을 프린팅하는 단계에서 상기 배향막의 프린팅은 임프린트 또는 롤 프린트로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 배향막은 폴리이미드(Polyimide) 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 유기막은 광경화, 열경화, 또는 자연경화 중 한가지 방식에 의해 경화되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 기존의 러빙롤을 이용하지 않으면서 임프린트(Imprint) 또는 롤 프린트(Roll print)를 이용하여 일부 영역에 기준이 되는 기준 배향 패턴을 형성함으로써 파티클이나 정전기 발생을 방지할 수 있으며 오염 방지를 통하여 클린 프로세스(Clean process)를 구현할 수 있어 품질을 증대시킬 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 기준이 되는 일부 영역에 기준 배향 패턴을 형성함으로써 저비용 고효율의 양산형 배향 공정을 구현하여 생산성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위하여 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위하여 액정 디스플레이의 배향 패턴을 형성하는 과정의 일부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의하여 제작되는 액정 디스플레이의 일부를 잘라서 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위하여 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위하여 액정 디스플레이의 배향 패턴을 형성하는 과정의 일부를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 기판의 일부를 세로 방향으로 잘라서 본 단면도로, 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법을 도시하고 있다.

본 발명의 제 1 실시예의 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법은, 기판(1)에 배향막(3)을 도포하는 단계(S1), 기판(1)에 도포된 배향막을 예비 경화하는 단계(S2), 예비 경화된 배향막(3)을 전체 배향막 면적 중 일부분에 기준 배향 패턴으로 프린팅하는 단계(S3), 배향막(3)을 최종 경화하는 단계(S5)를 포함한다. 배향막(3)이 경화된 후에는 몰드(M)를 분리하는 단계(S7)를 포함한다.

배향막(3)을 도포하는 단계(S1)는 기판(1)의 상부에 배향막(3)을 도포함으로써 이루어진다. 이때 배향막(3)은 폴리이미드(Polyimide)계 고분자 수지가 사용될 수 있다.

그리고 기판(1)에 도포된 배향막(3)을 임프린트(Imprint) 방식에 의하여 패턴 자국을 남길 수 있을 정도로 예비 경화한다(S2). 즉, 배향막을 예비경화하는 단계(S2)는 도포된 배향막(3)이 임프린트에 의하여 형성된 패턴을 유지할 수 있을 정도의 경화하는 것을 의미한다.

그리고 배향막(3)을 기준 배향 패턴으로 프린팅하는 단계(S3)는 배향막을 예비경화시킨 단계(S2) 후 배향막(3)이 완전 경화되기 전에 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 배향막(3)을 기준 배향 패턴으로 프린팅하는 단계(S3)는 임프린트(Imprint) 또는 롤 프린트(Roll-print)로 이루어지는 것이 바람직하다.

임프린트(Imprint)를 예로 들면, 수지 등으로 이루어지는 몰드(M)에 기준 배향 패턴이 형성되어 있다. 따라서 임프린트는 이러한 몰드(M)를 배향막(3)이 경화되기 전에 배향막(3)에 직접 접촉시켜 배향막의 형상을 원하는 형태로 각인하는 것이다.

그러면 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 몰드(M)에 제공된 패턴에 의하여 배향막(3)이 형상이 정해진다.

이때 몰드(M)에 의하여 만들어지는 배향 패턴은, 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 두 개의 영역인 A 영역 및 B 영역이 교대로 배치되는 형태를 가진다. 그리고 각각의 배향 패턴은 서로 다른 방향으로 액정 분자가 배열될 수 있는 형태로 이루어진다.

즉, A 영역에서는 서로 나란한 방향으로 액정 분자가 배열될 수 있는 형태로 이루어지고, B 영역에서는 A 영역과 다른 방향으로 액정 분자가 배열될 수 있는 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서 한 쌍의 A 영역과 B 영역을 도시하여 설명하고 있으나, 이는 기판의 일부만을 도시한 것으로 A 영역과 B 영역이 반복적이면서 교대로 배치된다.

특히, 본 발명의 실시예에서 기준 배향 패턴은 액정 분자가 배열되는 기준이 되며 가늘고 긴 홈(슬롯 형태)으로 이루어질 수 있고 서로 일정한 거리가 떨어지는 기준 라인(도 3에서 부호 a, 및 b로 표시함)들을 의미한다.

기존의 롤브러시(Roll brush)에 의하여 이루어지는 배향 패턴의 선행기술은 배향막 전체 영역에 롤브러시가 직접 접촉하여 배향이 이루어지고 있으나, 본 발명의 실시예는 기준이 되는 일부분에만 배향이 이루어지도록 하는 것이다.

이러한 본 발명의 실시예는 기준 배향 패턴 사이에 액정분자가 배열되면 기준 배향 패턴 상에 배치된 액정 분자들을 기준으로 배향 패턴이 형성되지 못한 영역의 액정 분자가 인접한 액정 분자간의 전기적인 반발력에 의하여 서로 같은 방향으로 배열되는 특성을 가지는 액정 분자가 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예는 평판형으로 이루어지는 합성수지재 몰드를 이용하여 배향막에 기준 배향 패턴을 각인하는 예를 도시하여 설명하였으나, 합성수지재 몰드의 외주면에 패턴이 형성된 롤러로 배향막에 기준 배향 패턴을 각인하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예의 다른 예시로 상술한 몰드 또는 롤러의 외주에 홈형태로 이루어져 기준 배향 패턴을 임프린트 하는 예를 설명하였으나 일정한 방향성을 가지는 다수의 돌출부와 홈이 일정한 간격으로 다수가 배열된 형태의 패턴으로 배향막을 임프린트하는 것도 가능하다.

배향막(3)을 기준 배향 패턴으로 프린팅하는 단계(S3, 도 2에 도시한 상태) 후에 배향막(3)을 최종적으로 경화시키고(S5) 몰드(M)를 분리시킨다(S7). 그러면 도 3과 같이 기준 라인( 도 3의 a 및 b)으로 이루어지는 기준 배향 패턴이 만들어지는 것이다.

이때 배향막(3)의 경화는 광경화, 열경화, 그리고 자연 경화 등으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 제조되는 배향막은 액정 분자가 인접하는 구간과 다른 방향으로 배열되어 이를 통과하는 광이 위상차가 발생되어 반투과형 LCD에 적용할 수 있는 것이다. 이러한 본 발명의 실시예는 반투과형 LCD 제작에 응용될 수 있을 뿐만 아니라 입체 영상에 적용되는 리타더(retarder)로도 응용할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예는 기존의 롤브러시를 이용한 러빙 방식의 문제점인 스크래치와 먼지, 정전기 발생 등으로 인한 오염문제를 해소할 수 있어 품질을 향상시킬 수 있고, 임프린트 방식으로 기준 배향 패턴을 형성함으로써 배향 공정이 간단하여 프로세스 타임 및 코스트를 줄여 저비용 고효율의 양산 방식에 적용하는데 매우 유리하다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 순서도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의하여 기준 배향 패턴을 제조하는 과정을 설명하기 위하여 액정 디스플레이의 일부를 도시한 단면도이다.

본 발명의 제 2 실시예의 설명은 상술한 제 1 실시예의 설명과 비교하여 다른 점만을 설명하고 동일한 부분은 상술한 예의 설명으로 대치하기로 한다.

본 발명의 제 2 실시예는 기판(1)에 배향막(3)을 도포하는 단계(S21), 배향막(3)을 도포하는 단계 후(S21)에 배향막(3)을 경화하는 단계(S22), 배향막(3)을 경화한 후에 경화된 배향막(3)의 상부에 유기막(5)을 도포하는 단계(S23), 유기막(5)을 도포한 후에 유기막(5)의 전체 면적 중 일부분에 기준 배향 패턴을 프린팅하는 단계(S25), 기준 배향 패턴을 프린팅하는 단계 후에 상기 유기막(5)을 경화하는 단계(S27), 유기막을 경화하는 단계 후에 배향막을 식각하는 단계(S29), 그리고 배향막을 식각한 후에 상기 유기막을 제거하는 단계(S31)를 포함한다.

즉, 본 발명의 제 2 실시예는 상술한 제 1 실시예와 비교하여 볼 때 배향막(3) 위에 유기막(5)을 도포한 후 이 유기막(5)에 몰드(M) 등을 이용하여 임프린트 또는 롤 프린트를 실시하는 점에 차이가 있다.
다시 말하면 본 발명의 제 2 실시예는 유기막(5)을 도포한 후에 유기막(5)의 전체 면적 중 일부분의 유기막(5)을 패턴이 제공된 몰드(M)로 가압하여 몰드(M)의 돌출된 패턴 부분이 유기막(5)의 일부를 관통한다. 그러면 몰드(M)가 돌출되는 부분과 배향막(3)이 만나면서 배향막(3)에 기준 배향 패턴이 프린팅된다. 즉, 몰드(M)로 유기막(5)을 가압하여 프린팅을 하지만 몰드(M)의 패턴에서 돌출되는 부분이 유기막(5)을 관통하여 배향막(3)에 접촉되어 배향막(3)에 기준 배향 패턴이 형성되는 것이다.
그리고 상술한 바와 같이 유기막(5)을 경화(S27)시킨 후 배향막(3)을 식각(S29)하고 배향막(3)을 식각(S29)한 후에 유기막(5)을 제거하여 배향막(3)에 제공되는 기준 배향 패턴을 얻는 것이다.

본 발명의 제 2 실시예에서 유기막은 통상의 재료가 사용될 수 있으며 유기막(5)의 경화는 광경화, 열경화, 자연 경화 등 해당 재료의 특성에 따라 다양하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예는 임프린트(Imprint) 또는 롤프린트(Roll-print)를 이용하여 일부 영역에 형성되는 기준 배향 패턴을 다양한 방법으로 실시할 수 있음을 보여주는 것이다.

이와 같이 본 발명의 실시예들은 기판의 일부 영역에 기준 배향 패턴을 형성하고, 이 기준 배향 패턴을 형성할 때 종전과 같이 롤브러시를 사용하지 않고 임프린트(Imprint)를 이용함으로써 비패턴 영역에서 불필요한 스크래치, 먼지, 정전기 등을 통하여 발생되는 오염을 방지할 수 있으며 제조 방법이 저비용, 고효율로 이루어지므로 양산성을 증대시킬 수 있는 것이다.

Claims (4)

1. 기판에 배향막을 도포하는 단계,
   상기 배향막을 경화하는 단계,
   경화된 상기 배향막의 상부에 유기막을 도포하는 단계,
   상기 유기막을 도포한 후에 상기 유기막의 전체 면적 중 일부분의 유기막을 패턴이 제공된 몰드로 가압하여 상기 유기막의 일부를 관통시켜 상기 유기막의 하부에 배치된 상기 배향막에 기준 배향 패턴을 프린팅하는 단계,
   상기 기준 배향 패턴을 프린팅하는 단계 후에 상기 유기막을 경화하는 단계,
   상기 유기막을 경화하는 단계 후에 상기 배향막을 식각하는 단계,
   상기 배향막을 식각한 후에 상기 유기막을 제거하는 단계,
   를 포함하며,
   상기 기준 배향 패턴을 프린팅하는 단계에서,
   기준 배향 패턴은 광 위상차를 형성하기 위해 2 이상 다른 각도로 기준 라인을 프린팅하는 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 기준 배향 패턴을 프린팅 하는 단계에서,
   기준 배향 패턴은 몰드에 의해 임프린트 또는 롤 프린트 방식으로 이루어지는 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 배향막은 폴리이미드(Polyimide) 수지인 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 유기막은 광경화, 열경화, 또는 자연경화 중 한가지 방식에 의해 경화되는 액정 디스플레이의 배향 패턴 형성 방법.
   
   
   
   

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