KR101206825B1 - 인쇄전자방식을 이용한 멀티도메인 액정표시장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 멀티도메인 액정표시장치는 공통전극을 포함하는 상부 기판부, 화소전극을 포함하며, 상기 상부 기판부와 대향하는 하부 기판부, 상기 공통전극과 상기 화소전극에 문턱전압 이상의 전압이 인가될 때 경사전기장을 형성하며 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이에 위치하는 돌기부, 상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이에 위치하며, 상기 돌기부에 인접하여 선경사각을 갖는 액정 및 상기 돌기부를 덮어 상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이의 상기 액정을 배향시키는 수직배향막을 포함한다.

Description

인쇄전자방식을 이용한 멀티도메인 액정표시장치 및 이의 제조 방법{MULTI-DOMAIN LIQUID CRYSTAL APPARATUS AND METHOD THEREOF BY USING PRINTED ELECTRONICS}
본 발명은 인쇄전자방식을 이용한 멀티도메인 액정표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 투명전극이 형성된 두 장의 기판 사이에 액정분자들로 이루어진 액정층을 형성시킨 후, 투명전극에 전압을 인가 시 발생하는 전기장에 의해 액정분자들의 배열을 변화시켜 빛의 투과량을 제어하여 정보를 표시하는 소자이다. 이러한 액정표시장치 중 광 시야각 효과를 내기 위해 MVA(Multi domain Vertical Allignment) 모드로 작동하는 액정표시장치에 대한 연구가 진행되고 있다.
한편, 액정표시장치의 액정층 두께를 나타내는 셀 갭(cell gap)은 시야각, 휘도 균일성, 응답속도, 명암 대조비 등의 특성과 밀접하게 연관되어 있기 때문에 액정표시장치의 화질을 향상시키기 위해서는 균일한 셀 갭을 유지시키는 것이 필수적이다. 또한, 액정표시장치가 대면적화 및 고화질화되어 가는 경향에 있어서 일정한 셀 갭 유지는 더욱 중요하게 요구되는 사항이다.
또한 최근 휴대폰, 태블렛(tablet) PC 등의 휴대용 장치에 터치 기술을 이용한 터치 디스플레이 장치가 적용되고 있다. 터치 기술은 필수적으로 디스플레이 장치 전면부를 눌러 사용자가 원하는 입력을 해야 하는데, 이는 액정표시장치에서 표현하는 영상의 왜곡과 일그러짐을 일으키는 주 원인이 된다. 따라서, 이러한 왜곡과 일그러짐을 일으키지 않고 견딜 수 있도록 액정표시장치의 셀 갭 유지를 위한 제조 공정이 요구된다.
본 발명의 하나의 목적은 제조공정을 단순화 하고, 공정비용 및 시간을 줄일 수 있는 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 종래의 스페이서를 형성하는 공정없이 기판 표면 위에 형성된 돌기부로 셀 갭을 유지하는 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 기판 상에 추가 공정 없이 기판 표면의 전 영역에 액정분자들이 멀티도메인으로 배향하는 선경사각이 형성된 액정표시장치 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 멀티도메인 액정표시장치는 공통전극을 포함하는 상부 기판부, 화소전극을 포함하며, 상기 상부 기판부와 대향하는 하부 기판부, 상기 공통전극과 상기 화소전극에 문턱전압 이상의 전압이 인가될 때 경사전기장을 형성하며 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이에 위치하는 돌기부, 상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이에 위치하며, 상기 돌기부에 인접하여 선경사각을 갖는 액정 및 상기 돌기부를 덮어 상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이의 상기 액정을 배향시키는 수직배향막을 포함한다.
본 발명의 멀티도메인 액정표시장치는 공통전극을 포함하는 상부 기판부, 화소전극을 포함하며, 상기 상부 기판부와 대향하는 하부 기판부, 상기 공통전극과 상기 화소전극에 문턱전압 이상의 전압이 인가될 때 경사전기장을 형성하며 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이의 셀갭을 유지하는 돌기부, 상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이에 위치하며, 상기 돌기부에 인접하여 선경사각을 갖는 액정 및 상기 돌기부를 덮어 상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이의 상기 액정을 배향시키는 수직배향막을 포함한다.
본 발명의 멀티도메인 액정표시장치의 제조방법은 공통전극을 포함하는 상부 기판부와 화소전극을 포함하는 하부 기판부에 잉크젯 프린팅 방식 또는 리버스 오프셋 프린팅 방식으로 광 반응성 물질을 포함하는 라인 형태의 돌기부를 형성하는 단계, 상기 광 반응성 물질에 자외선을 조사하여 돌기부를 노광하는 단계, 상기 돌기부를 덮도록 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부에 상부 수직배향막과 하부 수직배향막을 코팅하는 단계, 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부에 위치한 돌기부들을 교차시킨 후 합착하여 셀을 제작하는 단계, 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이에 액정 혼합물을 위치시키는 단계 및 상기 공통전극 및 상기 화소전극에 전압을 인가한 후 합착된 셀에 자외선을 조사하는 단계를 포함한다.
본 발명의 멀티도메인 액정표시장치의 제조방법은 공통전극을 포함하는 상부 기판부 또는 화소전극을 포함하는 하부 기판부에 잉크젯 프린팅 방식 또는 리버스 오프셋 프린팅 방식으로 광 반응성 물질을 포함하는 교차된 라인 형태의 돌기부를 형성하는 단계, 상기 광 반응성 물질에 자외선을 조사하여 상기 돌기부를 노광하는 단계, 상기 돌기부를 덮도록 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부에 상부 수직배향막 및 하부 수직배향막을 코팅하는 단계, 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부를 합착하여 셀을 제작하는 단계, 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이에 액정 혼합물을 위치시키는 단계, 상기 공통전극 및 상기 화소전극에 전압을 인가한 후 합착된 셀에 자외선을 조사하는 단계를 포함한다.
본 발명의 멀티도메인 액정표시장치는 공통전극을 포함하는 상부 기판부 또는 화소전극을 포함하는 하부 기판부에 잉크젯 프린팅 방식 또는 리버스 오프셋 프린팅 방식으로 광 반응성 물질을 포함하는 도트 형태의 돌기부를 형성하는 단계, 상기 광 반응성 물질에 자외선을 조사하여 돌기부를 노광하는 단계, 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부에 상기 돌기부를 덮도록 상부 수직배향막과 하부 수직배향막을 코팅하는 단계, 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부를 합착하여 셀을 제작하는 단계, 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이에 액정 혼합물을 위치시키는 단계, 상기 공통전극 및 상기 화소전극에 전압을 인가한 후 합착된 셀에 자외선을 조사하는 단계를 포함한다.
본 발명은 전자인쇄기법인 잉크젯 프린팅 방식 또는 리버스 오프셋 프린팅 방식으로 광 반응성 물질을 분사하여 돌기부를 형성하므로 멀티도메인 액정표시장치를 간단하게 제조할 수 있다.
또한 본 발명은 돌기부가 스페이서의 역할을 함으로써 별도의 스페이서 제조공정없이 액정층의 셀갭을 균일하게 유지할 수 있다.
본 발명은 상부 기판부 및 하부 기판부 사이에 위치하는 광경화성 단분자를 중합시켜 기판 표면에 선경사각을 제공하는 고분자층을 형성할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 돌기부 형성 과정을 나타낸다.
도 2는 도 1의 제조공정을 통해 잉크젯 프린팅 및 리버스 오프셋 프린팅 방식으로 형성할 수 있는 돌기부의 형태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에서 상하부 기판이 합착된 후에 정면에서 바라본 돌기부의 형태를 나타낸다.
도 4는 도 3의 돌기부의 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 선경사각을 형성하는 방법을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 선경사각을 형성하는 방법을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 3에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 선경사각을 형성하는 방법을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 4에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 선경사각을 형성하는 방법을 나타낸다.
도 16은 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 실시예 5에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 18은 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 선경사각을 형성하는 방법을 나타낸다.
도 19는 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 20은 본 발명의 실시예 6에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 21은 본 발명의 실시예 6에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 선경사각 형성방법을 나타내는 단면도이다.
도 22는 본 발명의 실시예 6에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 돌기부 형성 과정을 나타낸다. 도 1a의 (a)는 기판(130) 위에 화소전극 또는 공통전극과 같은 투명전극(120)의 위에 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 장비(170)를 이용하여 광 반응성 물질(180)을 잉크젯 프린팅 방식으로 분사하는 단계이다. 상기 광반응성 물질은, 유전률 값을 가지는 물질로, 자외선에 의해 반응하는 속도가 빠르고, 쉽게 중합을 일으키는 아크릴레이트 모노머와 광개시제를 포함하며 액정과 유전율 차가 큰 물질에서 선택되는 것이 바람직하다. 도 1a의 (b)는 광 반응성 물질에 자외선(UV)를 조사하여 노광하는 단계이다. 도 1a의 (c)와 같이, 기판(130) 표면 위에 돌기부를 단단히 점착시키기 위해 기판(130)에 열을 가하는 포스트베이크(post-bake) 단계를 거쳐 도 1a의 (d)와 같이 최종적으로 돌기부(190)를 형성한다. 이와 같이 마스크를 사용하는 포토리소그라피 공정이 아닌 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 돌기부(190)를 형성하므로 돌기부(190) 형성이 간단하고 저렴하게 이루어질 수 있다.
돌기부(190)는 잉크젯 프린팅 방식뿐만 아니라 다음에 소개되는 리버스 오프셋 프린팅 방식(Reverse off-set printing process)에 의해서도 형성될 수 있다.
도 1b의 (a)는 원판 모양의 실리콘 러버 롤러(Silicon rubber roller)(192)에 광 반응성 물질(194)를 코팅하는 단계이다.
도 1b의 (b)는 실리콘 러버 롤러(192)에 코팅된 광반응성 물질(194)을 돌기부(190)의 패턴을 형성하기 위한 클리세(Cliche)(196)에 맞닿게 한 후 롤러(194)를 회전시키면 롤러(192) 상에 돌기부(190)의 패턴을 지닌 광반응성 물질(194)이 남게 되는 단계를 나타낸다.
도 1b의 (c)는 패턴된 광경화성 물질이 묻어있는 실리콘 러버 롤러(192)를 투명전극(120)이 형성된 기판(130) 위에 놓은 후 회전시키면 기판(130) 위에 돌기부(190)가 일정 간격으로 형성되는 것을 나타낸 단계이다.
도 1b에서는 실리콘 러버 롤러(190)의 회전 방향을 오른쪽으로 표시하였지만, 왼쪽 또는 오른쪽 방향으로 회전할 수 있다. 도 1b에 도시하지는 않았으나 자외선(UV)을 조사하는 경화하는 공정을 거쳐 광반응성 물질(194)를 경화할 수 있다.
이상에서 설명된 잉크젯 프린팅 방식 또는 리버스 오프셋 프린팅 방식으로 광 반응성 물질을 포함하는 돌기부를 형성하는 단계, 광 반응성 물질에 자외선을 조사하여 상기 돌기부를 노광하는 단계를 통한 돌기부의 형성은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 제조 방법에서 다양한 형태의 돌기부의 형성과정에 공통적으로 적용될 수 있다. 돌기부가 잉크젯 프린팅 방식에 의하여 형성될 경우 돌기부의 노광 이후에 돌기부에 대한 포스트 베이크 단계가 더 이루어질 수 있다.
도 2는 도 1의 제조공정을 통해 잉크젯 프린팅 방식으로 형성할 수 있는 돌기부의 형태를 나타낸다.
도 2의 (a),(b),(c)와 같이, 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 제작하는 돌기부를 라인 패턴, 라인들이 교차하는 패턴 또는 도트 패턴으로 형성할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 다양하게 변경할 수 있으며 그에 따른 멀티도메인 갯수도 한정하지 않는다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치에서 상하부 기판이 합착된 후에 정면에서 바라본 돌기부의 형태를 나타낸다.
도 3의 (a)는, 도 2의 (a)와 같이, 상부 기판부에 위치한 라인형태의 돌기부(200)와 하부 기판부에 위치한 라인형태의 돌기부(210)가 서로 교차된 상태를 나타낸다. 이렇게 교차된 돌기부(200, 210) 각각은 돌기부(200, 210) 주변에 위치한 액정분자에 선경사각을 부여하여 구동시 액정분자가 멀티도메인을 형성할 수 있도록 한다. 또한 상부 기판의 돌기부(200)와 하부기판의 돌기부(210)가 서로 겹치는 부분의 돌기부(230)는 상부기판과 하부기판 사이에 존재하는 액정층의 균일한 셀갭을 유지하는 스페이서(spacer)의 역할을 한다.
도 3의 (b)는, 도 2의 (b)와 같이 상부 기판 또는 하부 기판에 90도 교차된 라인 형태의 돌기부(240)를 형성하여 돌기부(240)가 구동시 액정분자가 멀티도메인을 형성하도록 한다. 또한 라인 형태의 돌기부(240)가 겹치는 영역의 돌기부(250)는 액정층의 균일한 셀 갭을 유지하는 스페이서 역할을 한다.
도 3의 (c)는, 도 2의 (c)와 같이 상부기판 또는 하부기판에 도트 형태의 돌기부(270)를 형성하여 돌기부(270)가 구동시 액정분자가 멀티도메인을 형성하도록 하는 동시에 액정층의 균일한 셀 갭을 유지하는 스페이서 역할을 한다.
도 4는 도 3의 돌기부의 단면도를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 서로 대향하는 상부기판부(US)와 하부기판부(LS)를 포함한다. 상부기판부(US)는 공통전극(300), 상부기판(310), 상부편광판(320)을 포함한다. 또한 하부기판부(LS)는 화소전극(330), 유리기판(340), 하부편광판(350)을 포함한다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)는 각각 공통전극(300) 및 화소전극(330) 상에 형성될 수 있다. 도 4의 (b) 및 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 하부 돌기부(240, 270)는 및 화소전극(330) 상에 형성될 수 있다.
도 4의 (a)에는 도시되어 있지 않으나 상부 돌기부(200)과 하부 돌기부(210)를 각각 덮는 상부 배향막 및 하부 배향막이 형성될 수 있다. 도 4의 (b) 및 (c)에는 도시되어 있지 않으나 하부 돌기부(240, 270)를 덮는 하부 배향막이 형성될 수 있다.
도 4의 (a)는 도3의 (a)에 절단선(222)에 따라 절단된 단면을 도시한 것으로, 상부기판부(US)에 위치한 상부 돌기부(200)와 하부기판부(LS)에 위치한 하부 돌기부(210)가 접촉하여 겹치므로 상부 돌기부(200)와 하부 돌기부(210)가 스페이서 역할을 한다.
도4의 (b)는 도 3의 (b)에 절단선(262)에 따라 절단된 단면을 도시한 것으로, 하부기판부(LS)에 위치한 라인 형태의 돌기부(240)가 겹치는 영역에서 돌기부(250)의 두께가 증가하여 돌기부(250)가 높게 형성되므로 돌기부(250)는 상부기판부(US)와 하부기판부(LS) 사이의 액정층의 간격을 균일하게 유지하는 스페이서의 역할을 한다. 도 4의 (b)에서는 돌기부(240)가 하부기판부(LS)에 형성되나, 돌기부(240)는 상부기판부(US) 또는 하부기판부(LS)에 형성될 수 있다.
도 4의 (c)는 도 3의 (c)에 절단선(280)을 따라 절단된 단면을 도시한 것으로, 하부기판부(LS)에 위치한 돌기부(270)가 스페이서 역할을 하는 것을 나타낸다. 도 4의 (c)에서는 하부기판부(LS)에 돌기부(270)가 형성되었으나, 돌기부(270)는 상부기판부(US) 또는 하부기판부(LS)에 형성될 수 있다.
다음으로 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명한다.
<실시예 1>
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 잉크젯 프린팅 방식으로 형성된 도 2 (a) 및 도 3 (a)의 라인 형태 돌기부(200, 210)가 각각 위치하는 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 수직배향막을 코팅한 후(S410), 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 밀봉재를 형성한다(S420).
이어서, 상부 기판부(US) 및 하부기판부(LS)에 위치한 라인 형태의 돌기부들(200, 210)이 90 도를 이루도록 교차시키고, 돌기부들(200, 210)이 교차하는 영역에서 돌기부들(200, 210)이 서로 맞닿도록 합착하여 셀을 제조 한다(S430). 상기 교차된 돌기부들(200, 210)은 돌기부 주변의 액정에 초기에 선경사각을 부여하여 멀티도메인을 형성시킨다. 동시에 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부 기판부(US)에 위치한 상부 돌기부(200)와 하부 기판부(LS)에 위치한 하부 돌기부(210)가 90 도 교차된 채 맞닿게 되므로, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부 돌기부(200)와 하부 돌기부(210)가 맞닿는 부분은 상부 기판부(US)및 하부 기판부(LS) 사이의 액정층의 두께를 균일하게 유지하는 스페이서 역할을 한다.
다음으로, 액정분자와 광경화성 단분자 및 광 개시제를 혼합하여 액정 혼합물을 형성한 후, 잘 혼합될 수 있도록 초음파 분산을 실시하고(S440), 합착된 상부 기판부(US)와 하부 기판부(LS) 사이에 액정 혼합물을 주입한다(S450). 액정과 광경화성 단분자 및 광 개시제의 혼합 비율은 일정한 응답 속도, 일정한 대비비를 얻기 위하여 다양한 실시를 통해 최적값이 선택될 수 있으며, 특정한 혼합 방식 및 혼합 비율에 제한되지 않는다.
액정 혼합물 주입 후 자외선(UV) 조사를 통해 광경화성 단분자를 중합하고 액정분자에 선경사각을 부여한다 (S460).
광경화성 단분자는 광 개시제의 자외선 반응에 의해 중합 반응이 가능한 말단기를 포함하는 액정물질이다. 주로 액정성을 나타낼 수 있는 메조겐그룹과 광중합이 가능한 말단기를 포함하여 액정상을 띄고 있으며, 자외선에 반응하는 광 개시제에 의해 광중합될 수 있는 단분자를 의미한다. 중합가능한 말단기로는 일반적으로 라디칼 중합이 쉬운 아크릴기나 메타크릴기가 사용될 수 있다. 이러한 조건을 만족시키는 광경화성 단분자(234)로 RM257(화학식 1), EHA(화학식 2)로 구성된 그룹 중에서 하나 또는 하나 이상 선택될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
광 개시제는 트리메틸로프로판(Trimethylopropane), 트리아크릴레이트 (Triacrylate) 등으로 구성된 그룹 중에서 하나 또는 하나 이상 선택될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
Figure 112011010420205-pat00001
Figure 112011010420205-pat00002
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 단면도를 나타낸다. 도 6은 도 3의 (a)에서 절단선(220)에 따른 단면도로 나타낸다.
액정 혼합물 주입 후, 액정분자(362)는 상부 돌기부(200)를 덮는 상부 수직배향막(360) 및 하부 돌기부(210)를 덮는 하부 수직배향막(370)으로 인해 초기에 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 수직하게 배향하고, 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210) 주변에 위치한 액정만이 선경사각을 갖는다. 또한, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 액정과 혼합된 광 개시제(미도시)와 광 경화성 단분자(364)는 액정층 내에 위치한다.
상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)의 공통전극(300) 및 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압인가 시 유전체인 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)에 의해 수직전기장이 왜곡되어 경사전기장(368)이 형성된다. 이에 따라 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 액정분자(362)와 광경화성 단분자(364)가 전기장(368)에 수직한 방향으로 누우면서 일정한 선경사각을 형성하게 된다.
이때 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 제작된 셀에 자외선을 조사하면 액정분자와 혼합되어 존재하는 광경화성 단분자(364)가 엔커링에너지(anchoring energy)가 큰 양측 기판부(US, LS) 표면으로 이동하여 일정한 선경사각을 가지고 중합된다.
자외선 조사시간은 통상적으로 180분 이내, 조사량은 50 ~ 300J 정도에서 실시할 수 있으나 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니며 선경사각의 각도선정 및 조사량, 시간을 조절할 수 있다.
액정분자(362) 및 광경화성 단분자(364)의 선경사각은 상부 기판부(US)의 상부 기판(310) 또는 하부 기판부(LS)의 하부 기판(340)에 대하여 80°이상 89.9°미만일 수 있다. 본 발명의 실시예에서 선경사각이 90°인 경우는 상부 기판(310) 또는 하부 기판(340)에 대하여 수직인 경우이다.
수직배향모드에서는 초기 액정이 기판과 90°의 각도를 이루며 서 있어 정면에서 우수한 명암대비율을 나타내지만, 액정의 방향자가 랜덤한 방향으로 누우면서 액정방향자간 충돌이 발생하여 디스클리네이션 영역이 생성되어 투과율이 저하되고, 액정방향자가 안정화되는데 오랜시간이 걸리므로 응답속도가 느려질 수 있다. 따라서 이러한 문제를 극복하고자 선경사각을 지정해줄 때, 선경사각이 너무 작으면, 초기의 어둠 상태를 완벽히 유지하게 못하고 빛 샘이 유발된다. 액정방향자의 선경사각을 80°이상 89.9°로 부여하면, 전압인가 전에는 액정이 기판 위에 거의 수직하게 서 있기 때문에 정면에서 우수한 어둠상태를 나타내고 빛샘을 최소화 할 수 있다. 또한 문턱전압 이상의 전압이 인가하여 구동을 한 경우 초기 액정방향자의 선경사각으로 인해 일정한 방향으로 액정방향자가 빠르게 안정화되기 때문에 영역별로 고른 투과율을 나타내고, 응답속도를 향상시킬 수 있다.
도 6의 (d)에 도시된 바와 같이, 인가전압을 제거한 후에도 액정분자(362)의 선경사각이 일정하게 유지되므로 구동시 액정방향자를 안정적으로 제어할 수 있고, 빠른 응답속도를 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도를 나타낸다.
도 7의 (a)를 참조하면, 중합된 광 경화성 단분자(364)로 인해 액정은 초기에 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)를 기준으로 좌, 우 또는 상, 하 방향으로 선경사각을 갖게 된다.
도 7의 (b)를 참조하면, 공통전극(300) 및 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압이 인가되어 전위차가 발생하면, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 사이에 위치하는 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)로 인해 전계왜곡 현상이 발생해 경사전기장(368)이 생성된다. 이에 따라 전압 인가전 기판(340)에 수직하게 배향되어 있던 액정분자들(362)이 경사전기장(368)에 의해 멀티도메인을 형성하며 여러 방향으로 눕게 되면서 투과율이 발생하게 된다. 또한 초기 선경사각으로 인해 빠른 반응을 보이므로 응답속도가 향상된다.
본 발명의 실시예 1에서는 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 각각에 형성된 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)를 90도 교차시켜 합착한 후, 그 사이에 액정과 광경화성 단분자 혼합물을 주입하였지만, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 밀봉재를 형성한 후, 밀봉재가 형성되어 있는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 액정과 광경화성 단분자 혼합물을 적하하고, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 각각 형성된 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)를 90도 교차시켜 합착할 수 있다.
<실시예 2>
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
앞서 설명된 실시예 1과 같이 액정표시장치가 제조될 경우, 광경화성 단분자가 양측 기판 표면으로 이동하기 때문에 공정시간이 길어질 수 있고, 자외선 조사시 액정층 내에 고분자되지 못한 광경화성 단분자가 잔류하여 뭉침으로써 어둠상태에서 빛을 발생하거나 광학특성이 저하될 수 있다. 따라서, 잔류 광경화성 단분자를 최소화 하고 중합반응 속도를 향상시키기 위하여 본 발명의 실시예 2에서는 배향막과 광경화성 단분자 광 개시제를 혼합한 후 혼합물을 양측 기판 위에 코팅하는 방법이 사용되었다.
실시예 2에서의 광경화성 단분자 및 광 개시제의 조건은 실시예 1과 같으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.
먼저, 잉크젯 프린팅 방식으로 도 2 (a)의 라인 형태를 지닌 돌기부(200, 210)를 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 형성한다(S510).
이어서, 배향막형성물질, 광경화성 단분자 및 광개시제를 혼합한 후(S520), 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 배향막형성물질, 광경화성 단분자 및 광 개시제의 혼합물을 코팅한다(S530). 배향막형성물질, 광경화성 단분자 및 광 개시제의 혼합 비율은 일정한 응답 속도, 일정한 대비비를 얻기 위하여 다양한 실시를 통해 최적값이 선택될 수 있으며, 특정한 혼합 방식 및 혼합 비율에 제한되지 않는다.
상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 밀봉재를 형성하고(S540), 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)가 90 도를 이루도록 교차시킨 후 맞닿도록 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)를 합착하여 셀을 제조한다(S550). 이와 같이 교차된 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)는 돌기부(200, 210) 주변의 액정에 초기에 선경사각을 부여하여 멀티도메인을 형성시킨다.
동시에 도 3의 (a) 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부 기판부(US)에 위치한 상부 돌기부(200)와 하부 기판부(LS)에 위치한 하부 돌기부(210)가 맞닿는 영역(230)은 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 사이의 액정층의 두께를 유지하는 스페이서 역할을 하여 균일한 셀 갭을 유지한다.
상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)의 합착에 의하여 형성된 셀에 액정혼합물을 주입한다(S560). 액정혼합물 주입 후 자외선(UV) 조사를 통해 광경화성 단분자를 중합하고 액정분자에 선경사각을 부여한다(S570).
도 9는 도 3의 (a)에서 절단선(200)에 따른 단면도로서, 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 선경사각층을 형성하는 방법을 나타낸다.
도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 액정 혼합물 주입 후, 액정분자(362)는 상부 수직배향막(380) 및 하부 수직배향막(390)으로 인해 초기에 상부 기판(310) 및 하부 기판(340)에 수직하게 배향하고, 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210) 주변에 위치한 액정만이 선경사각을 갖는다. 또한 상부 수직배향막(380) 및 하부 수직배향막(390)에는 배향막형성물질, 광 개시제(미도시) 및 광 경화성 단분자(392)가 존재한다.
도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 공통전극(300) 및 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압이 인가되면 유전체인 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)에 의해 수직전기장이 왜곡되어 경사전기장(368)이 형성되고, 이에 따라 액정분자(362)가 경사전기장(368)에 수직한 방향으로 누우면서 일정한 선경사각을 형성하게 되고, 상부 수직배향막(380) 및 하부 수직배향막(390) 내부에 위치한 광경화성 단분자(392)와, 상부 수직배향막(380) 및 하부 수직배향막(390) 사이에 위치하는 액정분자(362)가 배향된다.
도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 이와 같이 제작된 셀에 자외선을 조사하면 상부 수직배향막(380) 및 하부 수직배향막(390) 내부에 위치한 광경화성 단분자(364)가 일정한 경사각을 가지고 중합된다. 자외선 조사조건 및 액정분자의 선경사각은 실시예 1과 같다.
도 9의 (d)에 도시된 바와 같이, 인가전압을 제거한 후에도 액정의 선경사각이 일정하게 유지되므로, 구동시 액정방향자를 안정적으로 제어할 수 있고, 빠른 응답속도를 얻을 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도이다. 액정표시장치의 단면도는 도 3의 (a)의 절단선(200)에 따른 단면이다.
도 10의 (a)를 참조하면, 중합된 광 경화성 단분자(392)로 인해 상부 기판부(US)와 하부 기판부(LS) 사이에 위치하는 액정은 초기에 상부 돌기부(200) 또는 하부 돌기부(210)를 기준으로 좌, 우 또는 상, 하 방향으로 선경사각을 갖게 된다.
도 10의 (b)를 참조하면, 공통전극(300) 및 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압이 인가되어 전위차가 발생하면, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 사이에 위치하는 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)로 인해 전계왜곡 현상이 발생해 경사전기장(368)이 생성된다. 이에 따라 전압 인가전 상부기판(310) 및 하부기판(340)에 수직하게 배향되어 있던 액정분자들이 경사전기장(368)에 의해 멀티도메인을 형성하며 여러 방향으로 눕게 되면서 투과율이 발생하게 된다. 또한 초기 선경사각으로 인해 빠른 반응으로 보이므로 응답속도가 향상된다.
본 발명의 실시예2에서는 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)가 형성된 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 배향막형성물질과 광경화성 단분자의 혼합물을 코팅하고 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 위치한 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)를 90도 교차시켜 합착한 후, 그 사이에 액정을 주입하였지만, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 배향막형성물질과 광경화성 단분자의 혼합물을 코팅하고 밀봉재를 형성한 후, 밀봉재가 형성되어 있는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 액정을 적하하고, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 형성된 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)를 90도 교차시켜 합착할 수 있다.
<실시예 3>
도 11은 본 발명의 실시예 3에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
실시예 1 및 실시예 2에서는 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 각각에 잉크젯 프린팅 방식으로 형성된 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)가 90도로 교차되도록 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)를 합착시킨다. 하지만 상부 돌기부(200) 및 하부 돌기부(210)를 90 도로 정확히 교차시키기 어려워 제작시 공정수율이 떨어질 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예 3은 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 도 2 (b) 및 도 3 (b)와 같이 90도 교차된 돌기부(240)를 형성 시켜 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)를 합착시킴으로써 공정수율을 높일 수 있다.
먼저, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 도 2의 (b)와 같이 90 도로 교차된 돌기부(240)를 형성하고,돌기부(240)를 덮는 수직배향막을 코팅한다(S610).
이후 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 밀봉재를 형성하고(S620), 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)를 합착한다(S630). 교차된 돌기부(240)는 돌기부(240) 주변의 액정에 초기에 선경사각을 부여하여 멀티도메인을 형성시킨다.
도 3의 (b) 및 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 하부 기판부(LS)에 90 도로 교차되는 영역의 돌기부(250)가 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 사이의 액정층의 두께를 유지하는 스페이서의 역할을 하므로 균일한 셀 갭을 유지한다. 도 4의 (b)에서는 90도로 교차되어 형성된 돌기부(240)가 하부 기판부(LS)에 존재하였지만, 돌기부(240)는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 존재할 수 있다.
한편, 액정과 광경화성 단분자 및 광 개시제를 혼합하여 액정 혼합물을 형성한다. 그 혼합 비율은 일정한 응답 속도, 일정한 대비비를 얻기 위하여 다양한 실시를 통해 최적값이 선택될 수 있다. 액정과 광경화성 단분자 및 광개시제가 잘 혼합될 수 있도록 초음파 분산을 실시한 후(S640), 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)의 합착에 의하여 형성된 셀에 액정혼합물을 주입한다(S650). 광경화성 단분자 및 광 개시제의 조건은 실시예 1과 같다.
액정혼합물 주입후 자외선(UV) 조사를 통해 광경화성 단분자를 중합하고 액정분자에 선경사각을 부여한다(S660).
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 선경사각을 형성하는 방법을 나타낸다. 도 12는 도 3의 (b)에서 절단선(260)에 따른 단면도로 나타낸다.
도 12의(a)에 도시된 바와 같이, 액정 혼합물 주입 후, 액정분자(362)는 상부 수직배향막(360) 및 하부 수직배향막(370)으로 인해 초기에 상부 기판(310) 및 하부 기판(340)에 수직하게 배향하고, 돌기부(240) 주변에 위치한 액정만이 선경사각을 갖는다. 또한, 액정과 혼합된 광 개시제(미도시)와 광 경화성 단분자(364)는 액정층 내에 위치한다.
도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 공통전극(300) 및 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압 인가시 유전체인 돌기부(240)에 의해 수직전기장이 왜곡되어 경사전기장(368)이 형성되고, 이에 따라 액정분자(362)와 광경화성 단분자(364)가 전기장(368)에 수직한 방향으로 누우면서 일정한 선경사각을 형성하게 된다.
이 때 도 12의 (c)에 도시된 바와 같이, 셀에 자외선을 조사하면 액정분자와 혼합되어 존재하는 광경화성 단분자(364)가 엔커링에너지가 큰 양측 기판부(US, LS)의 표면으로 이동하여 일정한 선경사각을 가지고 중합된다. 자외선 조사조건 및 선경사각은 실시예 1을 따른다.
도 12의 (d)에 도시된 바와 같이, 광경화성 단분자(364)가 일정한 선경사각을 가지고 중합되므로 인가전압을 제거한 후에도 액정의 선경사각이 일정하게 유지된다. 이에 따라 구동시 액정방향자를 안정적으로 제어할 수 있고, 빠른 응답속도를 얻을 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 13의 (a)를 참조하면, 중합된 광 경화성 단분자(364)로 인해 기판부 표면에 위치한 액정은 초기에 돌기부(240)를 기준으로 좌, 우 방향으로 선경사각을 갖게 된다.
도 13의 (b)를 참조하면, 공통전극(300) 및 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압이 인가되어 전위차가 발생하면, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 사이에 위치하는 돌기부(240)로 인해 전계왜곡 현상이 발생해 경사전기장(368)이 생성된다. 이에 따라 전압 인가전 상부 기판(310) 및 하부 기판(340)에 수직하게 배향되어 있던 액정분자들이 경사전기장(368)에 의해 멀티도메인을 형성하며 여러 방향으로 눕게 되면서 투과율이 발생하게 된다. 또한 초기 선경사각으로 인해 빠른 반응을 보이므로 응답속도가 향상된다.
본 발명의 실시예3에서는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 돌기부(240)를 형성한 후, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)을 합착하고, 그 사이에 액정과 광경화성 단분자의 혼합물을 주입하였지만, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 돌기부(240)를 형성한 후, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 밀봉재를 형성하고, 밀봉재가 형성되어 있는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 액정과 광경화성 단분자의 혼합물을 적하한 후, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)을 합착할 수 있다.
<실시예 4>
도 14는 본 발명의 실시예 4에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 실시예 4에서는 실시예 3과 같이 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 90도 교차된 돌기를 형성시켜 합착시 공정수율을 높이는 방법을 제안하였다.
먼저, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 잉크젯 프린팅 방식으로 도 2의 (b) 및 도 3의 (b)와 같은 90 도로 교차된 돌기부(240)를 형성한다(S710). 이어서, 배향막형성물질과 광경화성 단분자를 혼합하고(S720), 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 배향막형성물질과 광경화성 단분자의 혼합물을 돌기부(240)를 둘러싸도록 코팅한다(S730).
상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 밀봉재를 형성한 후(S740) 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)를 합착한다(S750). 교차된 돌기부(240)는 돌기부(240) 주변의 액정에 초기 선경사각을 부여하여 멀티도메인을 형성시킨다. 동시에 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 하부 기판부(LS)에 형성된 돌기부(240)가 교차하는 영역의 돌기부(250)가 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS) 사이의 액정층의 두께를 유지하는 스페이서 역할을 하여 균일한 셀 갭을 유지한다. 도 4의 (b)에서는 90도로 교차되어 형성된 돌기부(240)가 하부 기판부(LS)에 존재하였지만, 90도로 교차되어 형성된 돌기부(240)는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 존재할 수 있다. 광경화성 단분자 및 광 개시제의 조건은 실시예 1과 같다.
상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)의 합착에 의하여 형성된 셀에 액정혼합물을 주입한다(S760). 액정혼합물 주입 후 자외선(UV) 조사를 통해 광경화성 단분자를 중합하고 액정분자에 선경사각을 부여한다(S770).
도 15는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 선경사각을 형성하는 방법을 나타낸다. 도 15는 도 3의 (b)에서 절단선(260)에 따른 단면도로 나타낸다.
도 15의 (a))에 도시된 바와 같이, 액정 혼합물 주입 후, 액정분자(362)는 상부 수직배향막(380) 및 하부 수직배향막(390)으로 인해 초기에 상부 기판(310) 및 하부 기판(340)에 수직하게 배향하고, 돌기부(240) 주변에 위치한 액정만이 선경사각을 갖는다. 또한 상부 수직배향막(380) 및 하부 수직배향막(390)에는 배향막형성물질, 광 개시제(미도시)와 광 경화성 단분자(392)가 존재한다.
도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 공통전극(300) 및 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압 인가시 유전체인 돌기부(240)에 의해 수직전기장이 왜곡되어 경사전기장(368)이 형성되고, 이에 따라 액정분자(362)가 경사전기장(368)에 수직한 방향으로 누우면서 일정한 선경사각을 형성하게 된다. 또한 상부 및 하부 수직배향막(380,390)에 위치한 광경화성 단분자(392) 역시 액정분자(362)와 마찬가지로 배향하게 된다.
이때 도 15의 (c)에 도시된 바와 같이, 제작된 셀에 자외선을 조사하면 상부 수직배향막(380) 및 하부 수직배향막(390) 내부의 광경화성 단분자(364)가 일정한 경사각을 가지고 중합된다. 자외선 조사조건 및 액정분자의 선경사각은 실시예 1과 같다.
도 15의 (d)에 도시된 바와 같이, 인가전압을 제거한 후에도 액정의 선경사각이 일정하게 유지되므로, 구동시 액정방향자를 안정적으로 제어할 수 있고, 빠른 응답속도를 얻을 수 있다
도 16은 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도이다. 도 16의 액정표시장치의 단면도는 도 3의 (b)의 절단선(260)에 따른 단면이다.
도 16의 (a)를 참조하면, 중합된 광 경화성 단분자(392)로 인해 기판부 표면에 위치한 액정은 초기에 돌기부(240)를 기준으로 좌, 우 또는 상, 하 방향으로 선경사각을 갖게 된다. 도 16의 (b)를 참조하면, 공통전극(300) 및 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압이 인가되어 전위차가 발생하면, 돌기부(240)로 인해 전계왜곡 현상이 발생해 경사전기장(368)이 생성된다. 이에 따라 전압 인가전 상부 기판(310) 및 하부 기판(340)에 수직하게 배향되어 있던 액정분자들이 경사전기장(368)에 의해 멀티도메인을 형성하며 여러 방향으로 눕게되면서 투과율이 발생하게 된다. 또한 초기 선경사각으로 인해 빠른 반응으로 보이므로 응답속도가 향상된다.
본 발명의 실시예 4에서는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 돌기부(240)를 형성한 후, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 각각에 배향막형성물질과 광경화성 단분자의 혼합물을 돌기부(240)를 덮도록 코팅하고 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)를 합착한 후, 그 사이에 액정을 주입하였다. 이러한 방법뿐만 아니라 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 돌기부(240)를 형성한 후, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 배향막형성물질과 광경화성 단분자의 혼합물을 돌기부(240)를 덮도록 코팅하고 밀봉재를 형성한 후 밀봉재가 형성되어 있는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 액정을 적하한 후, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)을 합착할 수 있다.
<실시예 5>
도 17은 본 발명의 실시예 5에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 잉크젯 프린팅방식을 이용하여 도 2 및 도 3의 (c)와 같은 도트 모양으로 균일하게 돌기부(270)를 형성하고, 돌기부(270)를 덮도록 수직배향막을 코팅한다(S810). 도트 모양의 돌기부(270)는 돌기부(270) 주변의 액정에 초기에 선경사각을 부여하여 멀티도메인을 형성시킨다.
동시에 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 하부 기판부(LS)에 도트 모양으로 형성된 돌기부(270)가 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 사이의 액정층의 두께를 유지하는 스페이서 역할을 하여 균일한 셀 갭을 유지한다. 도 4의 (c)에서는 하부 기판부(LS)에 도트 모양으로 형성된 돌기부(270)가 존재하였지만, 도트 모양으로 형성된 돌기부(270)는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 존재할 수 있다.
이어서, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 밀봉재를 형성한 후(S820), 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)을 합착한다(S830).
액정, 광경화성 단분자 및 광 개시제를 혼합하여 액정 혼합물을 형성한다. 그 혼합 비율은 일정한 응답 속도, 일정한 대비비를 얻기 위하여 다양한 실시를 통해 최적값이 선택될 수 있다. 액정, 광경화성 단분자 및 광개시제가 잘 혼합될수 있도록 초음파 분산을 실시한 후(S840), 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)의 합착에 의하여 형성된 셀에 액정 혼합물을 주입한다(S850).
액정혼합물 주입후 자외선(UV) 조사를 통해 광경화성 단분자를 중합하고 액정분자에 선경사각을 부여한다(S860). 광경화성 단분자 및 광 개시제의 조건은 실시예 1과 같다.
도 18은 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 선경사각을 형성하는 방법을 나타낸다. 도 18은 도 3의 (c)에서 절단선(280)에 따른 단면도로 나타낸다.
도 18의 (a)에 도시된 바와 같이, 액정 혼합물 주입 후, 액정분자(362)는 상부 수직배향막(360) 및 하부 수직배향막(370)으로 인해 초기에 상부 기판(310) 및 하부 기판(340)에 수직하게 배향하고, 돌기부(270) 주변에 위치한 액정만이 선경사각을 갖는다. 또한, 액정과 혼합된 광 개시제(미도시)와 광 경화성 단분자(364)는 액정층 내에 위치한다.
도 18의 (b)에 도시된 바와 같이, 공통전극(300) 및 화소전극(340)에 문턱전압 이상의 전압 인가시 유전체인 돌기부(270)에 의해 수직전기장이 왜곡되어 경사전기장(368)이 형성되고, 이에 따라 액정분자(362)와 광경화성 단분자(364)가 경사전기장(368)에 수직한 방향으로 누우면서 일정한 선경사각을 형성하게 된다.
이때 도 18의 (c)에 도시된 바와 같이, 제작된 셀에 자외선을 조사하면 상부 기판부(US)와 하부 기판부(LS) 사이의 액정분자와 혼합되어 존재하는 광경화성 단분자(364)가 엔커링에너지가 큰 양측 기판부(US, LS) 표면으로 이동하여 일정한 선경사각을 가지고 중합 된다. 자외선 조사조건 및 액정분자의 선경사각은 실시예 1과 같다.
도 18의 (d)에 도시된 바와 같이, 인가전압을 제거한 후에도 액정의 선경사각이 일정하게 유지되므로, 구동시 액정방향자를 안정적으로 제어할수 있고, 빠른 응답속도를 얻을 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도이다.
도 19의 (a)를 참조하면, 중합된 광 경화성 단분자(364)로 인해 하부 수직배향막(370) 표면에 위치한 액정은 초기에 돌기부(270)를 기준으로 좌, 우 또는 상, 하 방향으로 선경사각을 갖게 된다.
도 19의 (b)를 참조하면, 공통전극(300) 및 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압이 인가되어 전위차가 발생하면, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 사이에 위치하는 돌기부(270)로 인해 전계왜곡 현상이 발생해 경사전기장(368)이 생성된다. 이에 따라, 전압 인가전 상부 기판(310) 및 하부 기판(340)에 수직하게 배향되어 있던 액정분자들이 경사전기장(368)에 의해 멀티도메인을 형성하며 여러 방향으로 눕게 되면서 투과율이 발생하게 된다. 또한 초기 선경사각으로 인해 빠른 반응을 보이므로 응답속도가 향상된다.
본 발명의 실시예 5에서는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 돌기를 형성하고, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)을 합착한 후, 그 사이에 액정과 광경화성 단분자(364)의 혼합물을 주입하였지만, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 돌기부(270)를 형성하고, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 밀봉재를 형성한 후, 밀봉재가 형성되어 있는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 액정과 광경화성 단분자(364)의 혼합물을 적하하고, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)을 합착할 수 있다.
<실시예 6>
도 20은 본 발명의 실시예 6에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 도트 모양으로 균일하게 돌기부(270)를 형성한다(S910). 도트 모양의 돌기부(270)는 돌기부(270) 주변의 액정에 초기 선경사각을 부여하여 멀티도메인을 형성시킨다. 동시에 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 하부 기판부(LS)에 도트 모양으로 형성된 돌기부(270)가 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS) 사이의 액정층의 두께를 유지하는 스페이서 역할을 하여 균일한 셀 갭을 유지한다. 도 4의 (c)에서는 도트 모양으로 형성된 돌기부(270)가 하부 기판부(LS)에 존재하였지만, 도트 모양으로 형성된 돌기부(270)난 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 존재 할 수 있다.
이어서, 배향막형성물질, 광개시제 및 광경화성 단분자를 혼합하고(S920), 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 배향막형성물질과 광경화성 단분자의 혼합물을 돌기부(270)를 덮도록 코팅(S930)한다. 상기 광경화성 단분자 및 광 개시제의 조건은 실시예 1과 같다.
이어서, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)에 밀봉재를 형성한 후(S940), 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)를 합착하고(S950), 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)의 합착에 의하여 형성된 셀에 액정을 주입한다(S960). 액정 주입 후 자외선(UV) 조사를 통해 광경화성 단분자를 중합하여 액정에 선경사각을 부여한다(S970).
도 21은 본 발명의 실시예 6에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 선경사각 형성방법을 나타내는 단면도이다. 도 21의 단면도는 도 3의 (c)에서 절단선(280)에 따른 단면도로 나타낸다.
도 21의 (a)에 도시된 바와 같이, 액정 혼합물 주입 후, 액정분자(362)는 상부 수직배향막(380) 및 하부 수직배향막(390)으로 인해 초기에 상부 기판(310) 및 하부 기판(340)에 수직하게 배향하고, 돌기부(270) 주변에 위치한 액정만이 선경사각을 갖는다. 또한 상부 수직배향막(380) 및 하부 수직배향막(390)에는 배향막형성물질, 광 개시제(미도시)와 광 경화성 단분자(392)가 존재한다.
도 21의 (b)에 도시된 바와 같이, 공통전극(300) 및 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압 인가시 유전체인 돌기부(270)에 의해 수직전기장이 왜곡되어 경사전기장(368)이 형성되고, 이에 따라 액정분자(362)가 경사전기장(368)에 수직한 방향으로 누우면서 일정한 선경사각을 형성하게 된다. 또한 상부 및 하부 수직배향막(380,390) 내부에 위치한 광경화성 단분자(392)도 액정분자(362)의 배향을 따라 배향하게 된다.
이 때 도 21의 (c)에 도시된 바와 같이, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)의 합착에 의하여 형성된 셀에 자외선을 조사하면 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 표면에 인접한 광경화성 단분자(364)가 일정한 경사각을 가지고 중합된다. 자외선 조사조건 및 액정분자의 선경사각은 실시예 1과 같다.
도 21의 (d)에 도시된 바와 같이, 인가전압을 제거한 후에도 액정의 선경사각이 일정하게 유지되므로, 구동시 액정방향자를 안정적으로 제어할 수 있고, 빠른 응답속도를 얻을 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예 6에 따라 제조된 멀티도메인 액정표시장치의 동작을 나타내는 단면도이다. 도 22의 액정표시장치의 단면도는 도 3의 (c)의 절단선(280)에 따른 단면이다.
도 22의 (a)를 참조하면, 중합된 광 경화성 단분자(392)로 인해 상부 수직배향막(380) 및 하부 수직배향막(390) 표면에 위치한 액정은 초기에 돌기부(270)를 기준으로 좌, 우 또는 상, 하 방향으로 선경사각을 갖게 된다.
도 22의 (b)를 참조하면, 공통전극(300) 및 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압이 인가되어 전위차가 발생하면, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 사이에 위치하는 돌기부(270)로 인해 전계왜곡 현상이 발생해 경사전기장(368)이 생성된다. 이에 따라 전압 인가전 상부 기판(310) 및 하부 기판(340)에 수직하게 배향되어 있던 액정분자들이 경사전기장(368)에 의해 멀티도메인을 형성하며 여러 방향으로 눕게 되면서 투과율이 발생하게 된다. 또한 초기 선경사각으로 인해 빠른 반응으로 보이므로 응답속도가 향상된다.
본 실시예에서는 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 돌기부(270)를 형성한 후, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)를 합착하고, 그 사이에 액정과 광경화성 단분자(392)의 혼합물을 주입하였지만, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 돌기부(270)를 형성하고, 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 밀봉재를 형성한 후, 밀봉재가 형성되어 있는 상부 상부 기판부(US) 또는 하부 기판부(LS)에 액정과 광경화성 단분자(392)의 혼합물을 적하하고, 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS)를 합착할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 멀티도메인 액정표시장치는 상부 기판부(US), 하부 기판부(LS), 돌기부(200, 210, 240, 270), 액정(362), 및 수직배향막(360, 370)을 포함한다.
상부 기판부(US)는 공통전극(300)을 포함한다.
하부 기판부(LS)는 화소전극(330)을 포함하며 상부 기판부(US)와 대향한다.
돌기부(200, 210, 240, 270)는 공통전극(300)과 화소전극(330)에 문턱전압 이상의 전압이 인가될 때 경사전기장(368)을 형성하며 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 사이에 위치한다. 이 때 돌기부(200, 210, 240, 270)는 상부 기판부(US) 및 하부 기판부(LS) 사이의 셀갭을 유지할 수 있다.
액정(362)은 상부 기판부(US)와 하부 기판부(LS) 사이에 위치하며, 돌기부(200, 210, 240, 270)에 인접하여 선경사각을 갖다.
수직배향막(360, 370)은 돌기부(200, 210, 240, 270)를 덮어 상부 기판부(US)와 하부 기판부(LS) 사이의 액정(362)을 배향시킨다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 멀티도메인을 형성하는 돌기부가 스페이서의 역할을 하므로 기존 액정표시장치에서 스페이서를 형성하기 위한 건식 산포 또는 습식 산포 공정과 같은 별도의 공정이 필요없다.
또한 기존 액정표시장치의 스페이서는 구형 스페이서를 산포하여 셀 갭을 유지하는데, 균일한 스페이서 산포가 어렵고 스페이서 주변에 위치하는 액정분자들의 배향성을 깨트려 빛 샘 현상을 발생시킨다. 또한 스페이서 뭉침 현상이 발생하여 균일한 셀 갭 유지가 어렵고, 이는 화질의 저하 요인이 되고 있다. 이에 비하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 돌기부는 잉크젯 프린팅 공정에 의하여 형성되므로 스페이서 역할을 하는 돌기부의 형성이 용이할 뿐 아니라 스페이서 뭉침과 같은 현상이 없으므로 균일한 셀 갭 유지가 가능하다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 이와 명시적으로 상반되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 공통전극을 포함하는 상부 기판부;
    화소전극을 포함하며, 상기 상부 기판부와 대향하는 하부 기판부;
    상기 공통전극과 상기 화소전극에 문턱전압 이상의 전압이 인가될 때 경사전기장을 형성하며 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이에 위치하는 돌기부;
    상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이에 위치하며, 상기 돌기부에 인접하여 선경사각을 갖는 액정; 및
    상기 돌기부를 덮어 상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이의 상기 액정을 배향시키는 수직배향막;
    을 포함하며,
    상기 액정은 액정분자와 광경화성 단분자가 혼합되어 있고,
    상기 액정의 선경사각은 상기 액정분자가 혼합된 광경화성 단분자에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정 표시장치. 멀티도메인 액정표시장치.
  2. 공통전극을 포함하는 상부 기판부;
    화소전극을 포함하며, 상기 상부 기판부와 대향하는 하부 기판부;
    상기 공통전극과 상기 화소전극에 문턱전압 이상의 전압이 인가될 때 경사전기장을 형성하며 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이의 셀갭을 유지하는 돌기부;
    상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이에 위치하며, 상기 돌기부에 인접하여 선경사각을 갖는 액정; 및
    상기 돌기부를 덮어 상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이의 상기 액정을 배향시키는 수직배향막;
    을 포함하며,
    상기 액정은 액정분자와 광경화성 단분자가 혼합되어 있고,
    상기 액정의 선경사각은 상기 액정분자가 혼합된 광경화성 단분자에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시장치.
  3. 공통전극을 포함하는 상부 기판부;
    화소전극을 포함하며, 상기 상부 기판부와 대향하는 하부 기판부;
    상기 공통전극과 상기 화소전극에 문턱전압 이상의 전압이 인가될 때 경사전기장을 형성하며, 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이의 셀갭을 유지하고, 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 각각에 교차하도록 형성되는 돌기부;
    상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이에 위치하며, 상기 돌기부에 인접하여 선경사각을 갖는 액정; 및
    상기 돌기부를 덮어 상기 상부 기판부와 상기 하부 기판부 사이의 상기 액정을 배향시키는 수직배향막;
    을 포함하며,
    상기 돌기부가 서로 교차하는 영역에서 상기 상부 기판부에 형성된 돌기부와 상기 하부 기판부에 형성된 돌기부가 서로 맞닿는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌기부는 아크릴레이트 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시장치.
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수직배향막은 광 개시제 및 광경화성 단분자를 포함하고,
    상기 액정의 선경사각은 상기 수직배향막 내부의 중합된 광경화성 단분자에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정 표시장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 선경사각은 상기 상부 기판부의 상부 기판 또는 상기 하부 기판부의 하부 기판에 대하여 80° 이상 89.9° 미만인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시장치.
  10. 공통전극을 포함하는 상부 기판부와 화소전극을 포함하는 하부 기판부에 잉크젯 프린팅 방식 또는 리버스 오프셋 프린팅 방식으로 광 반응성 물질을 포함하는 라인 형태의 돌기부를 형성하는 단계;
    상기 광 반응성 물질에 자외선을 조사하여 돌기부를 노광하는 단계;
    상기 돌기부를 덮도록 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부에 상부 수직배향막과 하부 수직배향막을 코팅하는 단계;
    상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부에 위치한 돌기부들을 교차시킨 후 합착하여 셀을 제작하는 단계;
    상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이에 액정 혼합물을 위치시키는 단계; 및
    상기 공통전극 및 상기 화소전극에 전압을 인가한 후 합착된 셀에 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 멀티도메인 액정표시장치의 제조방법.
  11. 공통전극을 포함하는 상부 기판부 또는 화소전극을 포함하는 하부 기판부에 잉크젯 프린팅 방식 또는 리버스 오프셋 프린팅 방식으로 광 반응성 물질을 포함하는 교차된 라인 형태의 돌기부를 형성하는 단계;
    상기 광 반응성 물질에 자외선을 조사하여 상기 돌기부를 노광하는 단계;
    상기 돌기부를 덮도록 상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부에 상부 수직배향막 및 하부 수직배향막을 코팅하는 단계;
    상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부를 합착하여 셀을 제작하는 단계;
    상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이에 액정 혼합물을 위치시키는 단계;
    상기 공통전극 및 상기 화소전극에 전압을 인가한 후 합착된 셀에 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 멀티도메인 액정표시장치의 제조방법.
  12. 공통전극을 포함하는 상부 기판부 또는 화소전극을 포함하는 하부 기판부에 잉크젯 프린팅 방식 또는 리버스 오프셋 프린팅 방식으로 광 반응성 물질을 포함하는 도트 형태의 돌기부를 형성하는 단계;
    상기 광 반응성 물질에 자외선을 조사하여 돌기부를 노광하는 단계;
    상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부에 상기 돌기부를 덮도록 상부 수직배향막과 하부 수직배향막을 코팅하는 단계;
    상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부를 합착하여 셀을 제작하는 단계;
    상기 상부 기판부 및 상기 하부 기판부 사이에 액정 혼합물을 위치시키는 단계;
    상기 공통전극 및 상기 화소전극에 전압을 인가한 후 합착된 셀에 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 멀티도메인 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 돌기부 주변에 위치한 액정에 선경사각을 부여하여 멀티도메인을 형성시키고, 셀 갭을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시장치의 제조방법.
  14. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액정 혼합물은 액정분자, 광경화성 단분자 및 광개시제를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시장치의 제조방법.
  15. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수직배향막은 광경화성 단분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정표시장치의 제조방법.
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