KR101213889B1 - 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템 및 그 작동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 화질을 개선하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이다.
본 발명은 액정 표시 장치의 기판 상의 배향막을 배향 처리함에 있어서 러빙 장치, 전처리 장치, UV 조사 장치를 인-라인(in-line) 형태로 구성함으로써 배향 공정이 용이하고 신속하게 이루어져 제조 수율이 향상된다.
또한, 본 발명은 액정 표시 장치의 기판 상에 러빙 처리된 배향막에 열처리 등의 전처리 공정을 실시한 후 UV를 조사해 전극부 주변 단차부에서 배향이 균일하게 이루어져 화질을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 배향막을 열처리함으로써 사이드 체인 결합을 약화시켜 이후 광 조사에 의해 용이하게 분해될 수 있도록 하여 UV 조사 에너지를 더욱 낮출 수 있으므로 광원의 소비전력을 감소시킬 수 있어 제조 비용을 낮출수 있을 뿐만 아니라 UV조사 공정 시간도 감소되어 제조 수율이 향상된다.
배향막 형성 시스템, 전처리 장치, 인-라인

Description

액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템 및 그 작동 방법{Alignment layer forming system for Liquid Crystal Display device and the operating method}
도 1은 종래 액정 표시 장치의 제조 방법을 구체적으로 보여주는 순서도.
도 2a 및 도 2b는 종래 횡전계 방식 액정 표시 장치에서 단차부의 액정 배향을 보여주는 단면도 및 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정 표시 장치를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 보여주는 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 배향막 형성 시스템에 의한 배향막 형성 공정을 보여주는 순서도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배향막 형성 시스템의 공정이 이루어지는 개념적인 장치도.
도 7a 내지 도 7c는 도 5 및 도 6에 의한 배향막 형성 공정 순서를 보여주는 단면도.
도 8a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배향막 형성 시스템의 전처리 장치를 보여주는 도면.
도 8b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배향막 형성 시스템의 전처리 장치를 보여주는 도면.
도 8c는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배향막 형성 시스템의 전처리 장치를 보여주는 도면.
도 8d는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배향막 형성 시스템의 전처리 장치를 보여주는 도면.
도 9a는 본 발명에 따른 배향막 형성 시스템에 의해 러빙 처리된 배향막의 측면 구조를 보여주는 도면.
도 9b는 본 발명에 따른 배향막 형성 시스템에 의해 러빙 처리된 배향막의 사이드 체인 분포를 보여주는 평면도.
도 10a는 도 9a의 배향막에서 UV 처리된 배향막의 측면 구조를 보여주는 도면.
도 10b는 도 9b의 배향막에서 UV 처리된 배향막의 사이드 체인 분포를 보여주는 평면도.
도 11a는 본 발명에 따른 배향막에 의해 액정의 배향을 보여주는 측면 도면.
도 11b는 배향막 상의 액정의 배향을 보여주는 평면도.
도 12a 및 12b는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정 표시 장치의 빛샘 여부를 촬영하여 그 결과를 보여주는 사진.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
300 : 배향막 형성 시스템 310 : 러빙 장치
320 : 기판 321 : 배향막
323 : 스테이지 325 : 반송 롤러
327 : 핫플레이트 330 : 전처리 장치
340 : 전처리 챔버 341 : 열풍 팬
343 : 코일 345 : 가스
350 : UV 조사 장치
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 화질을 개선하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 화상 정보를 화면에 나타내는 디스플레이 장치들 중에서 브라운관 표시 장치(혹은 CRT:Cathode Ray Tube)가 지금까지 가장 많이 사용되어 왔는데, 이것은 표시 면적에 비해 부피가 크고 무겁기 때문에 사용하는데 많은 불편함이 있었다.
그리고, 오늘날에는 전자산업의 발달과 함께 TV, 모니터 등에 제한적으로 사용되었던 디스플레이 장치가 개인용 컴퓨터, 노트북, 무선 단말기, 자동차 계기판, 전광판 등에까지 확대 사용되고, 정보통신 기술의 발달과 함께 대용량의 화상정보를 전송할 수 있게 됨에 따라 이를 처리하여 구현할 수 있는 차세대 디스플레이 장치의 중요성이 커지고 있다.
이와 같은 차세대 디스플레이 장치는 경박단소, 고휘도, 대화면, 저소비전력및 저가격화를 실현할 수 있어야 하는데, 그 중 하나로 최근에 액정 표시 장치가 주목을 받고 있다.
상기 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display)는 표시 해상도가 다른 평판 표시 장치보다 뛰어나고, 동화상을 구현할 때 그 품질이 브라운관에 비할 만큼 응답 속도가 빠른 특성을 나타내고 있다.
현재 주로 사용되고 있는 액정 표시 장치 중 하나로 트위스트 네마틱(TN : twisted nematic) 방식의 액정 표시 장치를 들 수 있다. 상기 트위스트 네마틱 방식은 두 기판에 각각 전극을 설치하고 액정 방향자가 90°트위스트 되도록 배열한 다음 전극에 전압을 가하여 액정 방향자를 구동하는 방식이다.
그러나, 상기 TN방식(twisted nematic mode) 액정 표시 장치는 시야각이 좁다는 큰 단점이 있다.
그래서, 최근에 상기 협소한 시야각 문제를 해결하기 위하여 여러 가지 새로운 방식을 채용한 액정 표시 장치에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는데, 상기 방식으로 횡전계방식(IPS:in-plane switching mode) 또는 OCB방식(optically compensated birefringence mode) 등이 있다.
이 가운데 상기 횡전계방식 액정 표시 장치는 액정 분자를 기판에 대해서 수평을 유지한 상태로 구동시키기 위하여 2개의 전극을 동일한 기판 상에 형성하고, 상기 2개의 전극 사이에 전압을 인가하여 기판에 대해서 수평방향으로 전계를 발생시킨다. 즉, 액정 분자의 장축이 기판에 대하여 일어서지 않게 된다.
이 때문에, 시각방향에 대한 액정의 복굴절율의 변화가 작아 종래의 TN방식 액정 표시 장치에 비해 시야각 특성이 월등하게 우수하다.
도 1은 종래 액정 표시 장치의 제조 방법을 구체적으로 보여주는 순서도이다.
먼저, 액정 표시 장치의 상, 하 기판을 제작한다(S100).
상기 액정 표시 장치의 상판은 컬러 필터 기판을 가지며, 상기 하판은 박막 트랜지스터를 포함하는 매트릭스 형태의 화소를 형성하고 있다.
그리고, 여러 패턴들이 형성된 기판 상의 이물질을 제거하기 위해 세정 공정(S110)을 행하고, 배향막 인쇄 장치를 이용하여 기판 상면에 배향막 원료액인 폴리이미드(PolyImide : PI)를 인쇄하는 배향막 인쇄 공정(S120)을 거친다.
다음으로, 상기 배향막 원료액에 고온의 열을 가하여 용매를 건조시키고 경화시키는 배향막 소성 공정(S130)을 행한다.
이어서, 러빙 장치를 이용하여 소성 처리된 배향막 표면을 일정한 방향으로 문지르는 배향막 러빙 공정(S140)을 거친다.
상기의 배향막 형성공정이 끝난 후에는, 상부 기판의 가장자리에 접착제 역할을 하는 씰 패턴(seal pattern)을 액정 주입구를 제외한 나머지 영역에 형성시키고, 하부 기판에 스페이서(spacer)를 산포한다(S150).
다음, 상기 두 기판을 대향 합착시키는데, 주어진 마진을 벗어나면 빛이 새어나오게 되므로 보통 수 마이크로미터(㎛) 정도의 정밀도가 요구된다(S160).
그리고, 상기와 같이 대향 합착된 기판을 단위셀로 절단하는 셀 절단 공정을 거치게 되는데(S170), 상기 셀 절단 공정은 완전히 합착된 두 기판을 필요한 크기로 절단하기 위한 것으로, 상, 하부 기판 표면에 라인을 형성하는 스크라이브 공정 과 스크라이브된 라인에 충격을 주어 기판을 분리해내는 브레이크 공정으로 이루어진다.
최종적으로, 상기 단위셀로 절단된 두 기판 사이에 액정을 주입하고 액정이 흘러나오지 않도록 액정 주입구를 봉지하면 원하는 액정 표시 장치가 완성된다(S180).
한편, 상기 액정 주입 방법 대신에 기판 상에 액정을 적하하여 합착하는 액정 적하 방식을 사용할 수도 있다.
여기서, 액정의 물리적 특성은 분자 배열 상태에 의해 변하고, 이로 인해 전계 등의 외력에 대한 응답에도 차이가 생긴다.
상기와 같은 액정 분자의 성질 때문에 액정 분자의 배열 제어는 액정 물성의 연구에는 물론 액정 표시 장치의 구성상에서도 필수적인 기술이다.
특히, 액정분자들이 일정한 방향으로 균일하게 배향될 수 있도록 하는 러빙 공정은 액정디스플레이의 정상적인 구동과 화면의 균일한 디스플레이 특성을 결정하는 중요한 요소로써 이에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔다.
여기서, 종래 액정 분자의 초기 배열 방향을 결정하기 위한 배향막 형성 과정에 대해서 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 배향막의 형성은 고분자 박막을 도포하고 배향막을 일정한 방향으로 배열시키는 공정으로 이루어진다.
상기 배향막에는 일반적으로 폴리이미드(polyimide) 계열의 유기물질이 주로 사용되고, 상기 배향막을 배열시키는 방법으로는 주로 러빙(rubbing) 방법이 이용 되고 있다.
이와같은 러빙 방법은 먼저 기판 위에 폴리이미드 계열의 유기 물질을 도포하고, 60 ~ 80℃ 정도의 온도에서 용제를 날리고 정렬시킨 후, 80 ~ 200℃ 정도의 온도에서 경화시켜 폴리이미드 배향막을 형성한 후, 벨벳(velvet) 등으로 만들어진 러빙포를 이용하여 상기 배향막을 일정한 방향으로 문질러 줌으로써 배향 방향을 형성시키는 방법이다.
이러한 러빙에 의한 방법은 배향 처리가 용이하여 대량 생산에 적합하고, 안정된 배향을 할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 상기 러빙 방법은 러빙 진행시 결함이 있는 러빙포가 부착된 로울러를 사용할 경우에는 배향 불량이 생기게 된다.
즉, 상기와 같은 러빙포를 이용한 러빙 방법은 배향막과 러빙포의 직접적인 접촉을 통해 이루어지므로 먼지(particle) 발생에 의한 액정 셀(cell)의 오염, 정전기 발생에 의하여 미리 기판에 설치된 TFT 소자의 파괴, 러빙 후의 추가적인 세정 공정의 필요, 대면적 적용시의 배향의 비균일성(non-uniformity) 등과 같은 여러 가지 문제점이 발생하게 되어 액정 표시 장치의 제조시의 수율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
종래 액정 표시 장치는 화소 영역에 화소 전극 및 공통 전극과 같은 전극 패턴을 형성하고 있으므로, 이에 대한 단차가 발생하게 되며, 도 2에 도시된 바와 같다.
도 2a 및 도 2b는 종래 횡전계 방식 액정 표시 장치에서 단차부의 액정 배향 을 보여주는 단면도 및 평면도이다.
특히, 최근에는 횡전계 방식 액정 표시 장치에서 시야각 개선을 위해 개선된 횡전계 방식 액정 표시 장치를 적용하는가 하면, 공정 수를 줄이기 위해 3 또는 4 마스크를 이용한 횡전계 방식 액정 표시 장치를 개발함에 따라 기판의 단차는 더욱 더 증가하고 있어 이로 인하여 러빙시에 배향 불량 발생이 증가하는 문제점이 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 횡전계 방식 액정 표시 장치에서 하판 상에 패터닝되어 있는 화소 전극(130) 상에 배향막(151)을 형성하고 있으며, 상기 화소 전극(130) 모서리(edge) 부분에는 단차가 형성되어 있다.
그리고, 상기 하판과 대향하는 상판에는 컬러 필터층(160)과 배향막(152)이 형성되어 있으며, 상판과 하판 사이에 액정층(190)이 형성되어 있다.
이와 같이 화소 영역 내의 전극 패턴의 모서리 부분에 발생되는 단차는 배향이 제대로 이루어지지 않아 액정 구동시에 문제점을 발생시킨다.
먼저, 상기 액정이 노멀리 블랙모드(Normally black mode)인 경우, 전압을 인가하지 않은 상태일 때는 블랙으로 표시된다.
그러나, 상기 도 2에서 나타낸 A영역은 게이트 전압이 오프 상태(off state)일 때 빛샘 현상을 발생하게 된다.
즉, 전압이 인가되지 않을 경우, 액정은 배향막(151, 152)의 러빙(rubbing) 방향과 평행한 상태로 정렬해야만 한다.
그러나, A영역에서는 전극 패턴의 모서리(edge) 부분에서의 단차로 인해 액 정들이 러빙 방향과 일치하지 않는 뒤틀림 현상이 나타나게 된다.
결과적으로, 노멀리 블랙모드에서 전압이 인가되지 않을 때, 백라이트의 빛이 상기 A영역을 그대로 통과하게 되고 이로 인하여 다크(dark) 상태에서 빛샘 현상이 발생하게 되어 색대비비(contrast ratio)를 감소시키므로 고화질을 구현하기 힘들다.
따라서, 러빙 시 러빙 포의 불균일로 인해 액정 배향 정렬도가 흐트러지거나 단차부 주변에 러빙이 제대로 되지 않으므로 블랙 휘도 증가 및 색대비비 증가와 같은 액정 표시 장치의 화질 저하의 문제점이 발생하고 있다.
본 발명은 액정 표시 장치용 기판 상에 배향막을 형성하고 인-라인 타입으로 구성된 러빙 장치, 전처리 장치, 광 조사 장치를 순차적으로 통과시켜 배향 처리를 함으로써 균일한 배향막 특성을 가지며, 배향 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템 및 그 작동 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템은, 기판 상의 배향막에 러빙 공정을 수행하는 러빙 장치와; 상기 기판이 이송되어 열 처리되는 전처리 장치와; 상기 전처리 장치로부터 이송되어 상기 기판에 광 조사하는 광 조사 장치를 인 라인(in-line)으로 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 전처리 장치는 핫플레이트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 핫플레이트는 상기 기판이 안착되어 가열되는 것을 특징으로 한다.
상기 핫플레이트는 상기 기판이 이동하면서 가열되는 것을 특징으로 한다.
상기 전처리 장치는 장치는 코일, 핫파이프, 열풍 팬에서 선택된 적어도 하나의 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전처리 장치는 적외선 조사 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광 조사 장치는, 광원과 광학 렌즈와, 편광 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전처리 장치는 가스 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광 조사 장치는 부분 편광된 광, 선편광된 광을 조사하는 것을 특징으로 한다.
상기 배향막은 사이드 체인에 의해 배향 방향이 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 배향막은 메인 체인에 의해 배향 방향이 결정되는 것을 특징으로 한다.
상기 전처리 장치는 상기 광 조사 장치와 동일 챔버에 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 전처리 장치는 상기 배향막 전면에 광 개시제(photo initiator)를 형성시키는 것을 특징으로 한다.
상기 배향막은 광 개시제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 배향막 형 성 시스템의 작동 방법은, 배향막이 형성된 기판이 러빙 장치로 이송되어 러빙 공정이 이루어지는 단계와; 상기 러빙된 배향막이 형성된 기판은 전처리 장치로 이송되어 열 처리되는 단계와; 상기 기판은 광 조사 장치로 이송되어 광이 조사되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배향막은 폴리아미산(polyamic acid), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohole), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리페닐네프탈라미드(polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 배향물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 배향막은 편광 방향과 수직한 방향으로 배향되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배향막은 폴리스틸렌(polystylene)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 배향막은 편광 방향과 일치하는 방향으로 배향이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정 표시 장치를 보여주는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, TFT 어레이 기판(210) 상에 신호 지연의 방지를 위해 낮은 비저항을 가지는 저저항 금속을 증착한 후 포토 리쏘그라피(photo lithography) 방법으로 패터닝하여, 게이트 배선 및 상기 게이트 배선에서 분기되 는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(214)을 형성한다.
상기 저저항 금속으로는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텡스텐(MoW) 등을 사용한다.
상기 게이트 배선 및 게이트 전극(214)을 형성할 때, 상기 게이트 배선과 평행한 공통 배선 및 상기 공통 배선에서 분기되는 복수개의 공통 전극(217)을 동시에 형성한다.
상기 게이트 배선을 포함한 전면에 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 산화물(SiOx) 등의 무기절연물질을 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방법 등으로 증착하여 게이트 절연막(219)을 형성한다.
그리고, 상기 게이트 절연막(219) 위에 비정질 실리콘 등의 물질을 증착하고 선택적으로 제거하여 상기 게이트 전극(214) 상부의 게이트 절연막(219) 위에 섬(island) 모양으로 반도체층(227)을 형성한다.
이때, 상기 반도체층(227)은 비정질 실리콘층(227a) 상에 불순물 이온을 주입한 오믹콘택층(227b)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(219) 상부의 전면에 Cr, Al, Cu, Mo, Ti, Ta, MoW, Al 합금 등의 금속을 증착한 후 포토식각기술로 패터닝하여, 상기 게이트 배선과 수직 방향으로 교차되어 화소 영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하고, 상기 데이터 배선과 동시에 상기 반도체층(227) 양끝에 각각 배치되는 소스 전극 및 드레인 전극(226, 228)을 형성한다.
그리고, 상기 데이터 배선을 포함한 어레이 기판(210) 전면에 실리콘 질화막 또는 유기 절연막인 BCB(벤조씨클로부틴)를 도포하여 보호막(238)을 형성하고, 상기 드레인 전극(228)에 콘택홀(도시되지 않음)을 형성한다.
그리고, 전면에 투명 도전 물질인 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)을 이용하여 투명 도전막을 증착하고 패터닝하여 상기 드레인 전극(228)과 연결되고 상기 데이터 배선과 평행하면서 상기 공통 전극(217) 사이에 위치되어 상기 공통 전극(217)과 서로 교번되도록 복수의 화소 전극(230)을 형성한다.
여기서, 상기 화소 전극(230)을 금속 물질로 형성할 경우, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 보호막(238)을 형성하기 전에 상기 데이터 배선과 동일 물질로 상기 데이터 배선과 동시에 형성할 수도 있다.
상기 화소 전극(230)을 포함한 어레이 기판은 본 발명에 따른 배향막 형성 시스템에 의해 배향막이 형성된다.
본 발명에 따른 배향막 형성 시스템은, 배향막 인쇄, 1차 배향처리, 전처리, 2차 배향처리가 인-라인 타입으로 이루어지며, 이에 따라 공정이 효율적으로 이루어질 수 있으며, 상기 배향막 특성도 향상되는 효과가 있다.
이때, 상기 전처리 공정은 상기 1 차 배향처리 공정 또는 2차 배향처리 공정과 동시에 이루어질 수도 있으며, 상기 전처리 공정을 위한 전처리 챔버가 별도로 준비되어 이루어질 수도 있다.
상기 전처리 공정은 적외선(IR) 조사 장치를 이용하여 기판 상에 형성된 배 향막을 가열하거나, 핫플레이트(hot plate)와 같은 장치에 상기 기판이 올려져 배향막을 가열하거나, 열풍(hot air) 또는 코일(coil) 또는 열파이프등이 마련된 챔버 안에서 가열되어 배향막을 가열시킬 수도 있다.
이와 같은 전처리 공정은 1차 배향 처리가 이루어진 배향막 물질에서 배향이 이루어진 폴리이미드의 사이드 체인(side chain) 또는 메인 체인(main chain) 결합을 약하게 하여, 이후 2차 배향 처리시에 UV에 의한 결합의 광분해 효과를 최대로 하기 위한 것이다.
상기 배향막 형성 시스템에 의하여, 상기 어레이 기판(210) 전면에 배향막 물질을 형성하는데, 내열성, 액정과의 친화성이 우수한 폴리이미드(polyimide) 수지를 기판 상에 인쇄하고 건조시켜 제 1 배향막(281)을 형성하고 러빙 공정을 이용하여 1차 배향 처리를 한다.
상기 배향막 물질로서 폴리이미드 수지 이외에도 UV조사시에 선택적으로 절단되는 결합을 가지는 고분자를 포함하는 폴리아미산(polyamic acid), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohole), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리페닐네프탈라미드(polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 배향물질로 이루어지며, 이 경우 상기 배향막은 편광 방향과 수직한 방향으로 배향이 이루어진다.
또한, 상기 배향막이 폴리스틸렌(polystylene)로 이루어지는 경우 상기 배향 막은 편광 방향과 일치하는 방향으로 배향이 이루어진다.
상기 1차 배향 처리는 폴리이미드(polyimide)로 이루어지는 상기 제 1 배향막(281) 상에 벨벳(velvet), 레이온, 나일론 등으로 만들어진 러빙포(233)를 이용하여 상기 제 1 배향막(281)을 일정한 방향으로 문질러 줌으로써 배향 방향을 형성시키는 러빙 방법이다.
그리고, 상기 1차 배향 처리된 배향막(281)이 형성된 어레이 기판(210)은 전처리 공정을 실시한다.
상기 전처리 공정은 이후에 실시될 2차 배향 처리를 위한 준비 과정으로써 이는, 제 1 배향막(281) 표면을 가열하여 분자간의 결합을 약하게 함으로써 2차 배향 처리시의 효율을 향상시키기 위한 것이다.
상기 어레이 기판(210)의 온도를 일정 온도 Tc라고 하면, 러빙을 실시한 온도< Tc < 배향막의 글래스 전이 온도 Tg의 관계식을 만족하는 온도까지 가열한다.
이와 같은 열처리는 이후의 광 조사 공정시 배향막과 UV와의 반응성을 향상시킬 수 있고 작은 유효 에너지(effective energy)에서도 효과적인 배향 처리를 실시할 수 있도록 한다.
이러한 열처리는 광을 조사하기 전에 실시할 수도 있고, 열처리를 실시하면서 광을 조사할 수도 있다.
상기 전처리 공정이 이루어진 제 1 배향막(281)에 광 조사를 하여 2차 배향 처리를 한다.
상기 광은 선편광(linearly polarized light), 부분 편광(partially polarized light)을 사용할 수 있다.
그리고, 상기 UV를 조사하는 방법은 경사 조사 또는 수직 조사 방법을 이용할 수 있다.
상기 광을 조사하는 장치는 기판 전면에 광을 조사하는 전면 조사 장치이거나 기판을 스캔하며 조사하는 스캔 타입(scan type) 장치가 있다.
이와 같이 1차 배향 처리를 실시한 제 1 배향막(281)에 열처리를 한 후에 UV 조사로서 2차 배향 처리를 하면 광 조사 효율을 극대화시키므로 전극부 주변 단차부에서 배향이 균일하게 이루어진다.
또한, 상기 배향막을 열처리함으로써 배향막 내 체인 결합을 약화시켜 이후 광 조사에 의해 용이하게 분해될 수 있도록 하여 UV 조사 에너지를 더욱 낮출 수 있으므로 광원의 소비전력을 감소시킬 수 있어 제조 비용을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 UV조사 공정 시간도 감소되어 제조 수율이 향상된다.
한편, 컬러 필터 기판(270) 상에 액정을 제어할 수 없는 부분, 즉, 게이트 배선, 데이터 배선, 박막 트랜지스터 부분에서의 빛샘을 방지하기 위하여 크롬(Cr), 크롬 산화물(CrOx) 등과 같은 반사율이 높은 금속 또는 블랙 레진(black resin)을 이용하여 블랙 매트릭스(273)를 형성한다.
이후, 상기 블랙 매트릭스(273) 사이에 전착법, 안료분산법, 도포법 등을 이용하여 색상 구현을 위한 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터층(275)을 형성하고, 도시하지는 않았으나 상기 컬러필터층(275)을 보호하기 위해 컬러필터층(275)을 포함한 전면에 오버코트층(279)을 형성할 수도 있다.
다음으로, 상기 오버코트층(279) 상부에 액정과의 친화성이 뛰어나고 감광 특성을 가진 폴리이미드 물질을 인쇄하여 제 2 배향막(282)을 형성하고 상기에서 설명한 제 1 배향막(281)과 같은 공정 순서로서 배향막 형성 시스템에 의해 배향 처리된다.
계속하여, 상기 어레이 기판(210) 또는 컬러 필터 기판(270)에 칼럼 스페이서(도시되지 않음)를 형성한 후, 상기 어레이 기판(210) 또는 컬러 필터(270) 기판의 가장자리에 씰 패턴(203)을 형성하여 상기 어레이 기판(210), 컬러 필터 기판(270)을 합착하여 액정 패널을 완성한다.
도 4는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 보여주는 순서도이다.
먼저, 도 3에서와 같이, 어레이공정과 컬러필터공정을 통해 하부기판(어레이기판) 및 상부기판(컬러필터기판)에 각각 구동소자인 박막트랜지스터(TFT)와 컬러필터층을 형성한다(S201, S202).
여기서, 상기 하부 기판에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고 상기 상부 기판에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러 필 터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
한편, 본 발명에 따라 제작되는 액정 표시 장치는, 상기 공통 전극이 상부 기판에 형성되는 수직 전계 방식의 TN(twisted nematic)모드, VA(vertical alignment)모드의 액정 표시 장치도 있으며, 상기 공통 전극은 하부에 형성될 수 있으며, 예를 들어 IPS(in plane switching)모드, FFS(fringe field switching)모드 액정 표시 장치 등이 있으며, 여러가지 모드의 액정 표시 장치에 적용될 수 있다.
또한, 상부 기판을 제조하는 공정을 컬러필터공정이라고 지칭하기는 하나, 액정 표시 장치의 종류와 그에 따른 공정에 따라 컬러필터층 또는 블랙 매트릭스 공정이 하부 기판의 어레이 공정과 함께 진행될 수도 있다.
상기 어레이공정과 컬러필터공정은 복수의 패널영역이 형성되는 대면적의 유리기판에 일괄적으로 진행된다.
우선, 어레이공정에 의해 하부 기판 상에 배열되어 화소 영역을 정의하는 복수의 게이트 라인(gate line) 및 데이터 라인(data line)을 형성하고 상기 화소 영역 각각에 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 접속되는 구동 소자인 박막 트랜지스터(TFT)를 형성한다.
또한, 상기 어레이 공정을 통해 상기 박막 트랜지스터에 접속되어 박막 트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소 전극을 형성한다.
또한, 상부기판에는 컬러 필터 공정에 의해 컬러를 구현하는 적, 녹, 청(R, G, B)의 컬러 필터층을 형성한다.
이어서, 상기 TFT가 형성된 하부기판과 컬러필터층이 형성된 상부기판은 배향막 형성 시스템에 의해 1차 배향 처리, 전처리, 2차 배향 처리가 이루어진 배향막이 형성된다(S203).
상기 배향막 형성 시스템에 따르면, 특히, 상, 하부 기판중 어느 한 기판에 공통 전극과 화소 전극이 형성되는 횡전계방식 액정 표시 장치는 상기 공통 전극과 화소 전극, 게이트 배선 및 데이터 배선 등의 패턴이 단차를 이루며 스트라이프 또는 지그재그 패턴으로 형성되기 때문에 상기 단차 부분에서 러빙에 의한 배향 처리가 특히 미흡할 수 있으므로, 본 발명에 따른 배향막 형성 시스템은 더욱 효과적이다. 그리고, 본 발명에 따른 배향막 형성 시스템은 인-라인 타입(in-line type)으로 이루어져, 기판이 이입되어 순차적으로 공정이 이루어지므로, 배향 공정의 효율성을 더욱 향상시키고 제조 수율을 증가시킬 수 있다.
그리고, 상기 상부 기판 또는 하부 기판 상에 스페이서를 산포하거나 패턴된 스페이서를 형성하고 기판 합착을 위한 외곽부 영역에 씰 패턴을 형성한다(S204).
그리고, A블락에 도시된 순서와 같이, 상기 상, 하부 기판을 대향 합착한다(S205).
다음, 두 기판을 완전히 접착시킨 후, 상기 액정주입구를 통해 두 기판 사이에 액정을 주입하고, 상기 액정이 흘러나오지 않게 액정주입구를 봉지하면 액정패널이 완성된다(S206).
한편, 상기 A블락에 도시되어 설명된 액정 주입 방식이 아니라, B블락에 도시된 순서와 같이 액정 적하 방식으로도 액정 패널이 제작될 수 있으며, 상기 하부 기판의 액정패널 영역에 액정을 적하하고(S207), 상, 하부 기판을 합착한다(S208).
이와 같은 공정에 의해 대면적의 유리기판(하부기판 및 상부기판)에는 액정층이 형성된 복수의 액정패널이 형성되며, 이 유리기판을 가공, 절단하여 복수의 액정패널로 분리하고 각각의 액정패널을 검사함으로써 액정표시장치를 제작하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 배향막 형성 시스템에 의한 배향막 형성 공정을 보여주는 순서도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배향막 형성 시스템의 공정이 이루어지는 개념적인 장치도이고, 도 7a 내지 도 7c는 도 5 및 도 6에 의한 배향막 형성 공정 순서를 보여주는 단면도이다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, TFT 어레이 기판(또는 하부 기판), 컬러필터 기판(또는 상부 기판) 상에 배향막(321)이 인쇄된다(S301). 이후에는, 상기 TFT 어레이 기판(또는 하부 기판), 컬러필터 기판(또는 상부 기판)을 '기판'(320)으로 통칭한다.
상기 배향막(321)을 인쇄하는 방법으로는 스피닝(spining), 디핑(dipping), 롤러 코팅(roller coating), 슬릿 코팅(slit coating), 잉크 젯 프린팅(inkjet printing) 방법 등이 있다.
상기 배향막 물질로서 폴리이미드 수지 이외에도 UV조사시에 선택적으로 절단되는 결합을 가지는 고분자를 포함하는 폴리아미산(polyamic acid), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohole), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리페닐네프탈라미드 (polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 배향물질로 이루어지며, 이 경우 상기 배향막은 편광 방향과 수직한 방향으로 배향이 이루어진다.
또한, 상기 배향막이 폴리스틸렌(polystylene)로 이루어지는 경우 상기 배향막은 편광 방향과 일치하는 방향으로 배향이 이루어진다.
그리고, 도 6 및 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 배향막(321)이 형성된 기판(320)은 배향막 형성 시스템(300)으로 이입되어 러빙 장치(310)에서 1차 배향 처리 공정인 러빙 공정이 이루어진다(S302).
상기 러빙 공정은 기판(320) 위에 형성된 배향막(321)을 60 ~ 80℃ 정도의 온도에서 용제를 날리고 정렬시킨 후, 80 ~ 200℃ 정도의 온도에서 경화시켜 벨벳(velvet) 등을 감은 러빙포(311)를 이용하여 상기 배향막(321)을 일정한 방향으로 문질러 줌으로써 액정의 배향 방향을 형성시키는 방법이다.
여기서, 상기 배향막(321)은 사이드 체인(side chain) 배향 타입의 배향막과, 메인 체인(main chain) 배향 타입의 배향막이 있는데, 상기 사이드 체인 배향 타입의 배향막은 사이드 체인이 러빙포 또는 UV에 의해 결합이 끊어지거나 배열하여 어느 한 방향으로 액정의 프리틸트각이 결정되는 것이며, 상기 메인 체인 배향 타입의 배향막은 등방성으로 형성된 메인 체인의 결합이 러빙포 또는 UV에 의해 어느 한 방향으로 결합이 끊어짐으로써 남은 메인 체인의 배열 방향으로 액정이 배향되어 프리틸트각이 결정되는 것이다. 이하, 사이드 체인 배향 타입으로 설명하기로 한다.
상기 1차 배향 처리된 배향막은 사이드 체인의 분포가 배향 방향으로 제대로 정렬되지 못한 채로 안정적인 결합 구조를 이루게 된다.
그러므로, 도 6 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 1차 배향 처리가 이루어진 배향막(321)은 러빙 장치(310)에서 전처리 장치(330)로 이송되어 전처리 공정을 실시한다(S303).
상기 러빙 장치(310)와 전처리 장치(330)는 인-라인(in-line) 타입으로 구성되어 있으므로, 상기 기판(320)이 높여진 스테이지(323) 및 반송롤러(325)에 의해 1차 배향 처리된 기판(320)은 러빙 장치(310)에서 전처리 장치(330)로 용이하고 신속하게 이송된다.
상기 전처리 공정은 이후에 실시될 2차 배향 처리의 전처리(pre-treatment) 과정으로써 이는, 상기 배향막(321)) 표면이 1차 배향 처리 후 배향 정렬성이 흐트러진 상태에서 안정적인 구조를 형성하므로 2차 배향 처리시의 효율을 향상시키기 위한 것이다.
상기 전처리 공정은 상기 1 차 배향처리 공정 또는 2차 배향처리 공정과 동시에 이루어질 수도 있으며, 상기 전처리 공정을 위한 전처리 챔버가 별도로 준비되어 이루어질 수도 있다.
상기 전처리 공정은 적외선(IR) 조사 장치를 이용하여 기판(320) 상에 형성된 배향막(321)을 가열한다.
상기 적외선 조사 장치(331)는 적외선 조사 장치(331)와 배향막(321) 사이의 공기를 적외선으로 가열시켜 열전도에 의해 상기 배향막(321)을 가열시키거나, 상기 배향막(321)을 적외선으로 직접 가열시킬 수도 있다.
상기 전처리 공정은 핫플레이트(hot plate)와 같은 장치에 상기 기판이 올려져 배향막을 가열하거나, 열풍(hot air) 또는 코일(coil) 또는 열파이프등이 마련된 챔버 안에서 가열되어 배향막을 가열시킬 수도 있다.
이와 같은 전처리 공정은 1차 배향 처리가 이루어진 배향막(321) 물질에서 배향이 이루어진 사이드 체인 결합을 약하게 한다.
따라서, 이후 2차 배향 처리시에 UV에 의한 결합의 광분해 효과를 최대로 할 수 있다.
상기 기판(320)의 온도를 일정 온도 Tc라고 하면, 러빙을 실시한 온도< Tc < 배향막의 글래스 전이 온도 Tg의 관계식을 만족하는 온도까지 가열한다.
이와 같은 열처리는 이후의 광 조사 공정시 배향막과 UV와의 반응성을 향상시킬 수 있고 작은 유효 에너지(effective energy)에서도 효과적인 배향 처리를 실시할 수 있도록 한다.
이러한 열처리는 광을 조사하기 전에 실시할 수도 있고, 열처리를 실시하면서 광을 조사할 수도 있다.
이후, 도 6 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 1차 배향 처리 및 전처리가 이루어진 배향막(321)은 UV 조사 장치(350)로 이송되어 2차 배향 처리 공정을 실시한다(S304).
상기 러빙 장치(310)와 전처리 장치(330)와 UV 조사 장치(350)는 인-라인 (in-line) 타입으로 구성되어 있으므로, 상기 기판(320)이 놓여진 스테이지(323) 및 반송롤러(350)에 의해 1차 배향 처리 및 전처리된 기판(320)은 전처리 장치(330)에서 UV 조사 장치(350)로 용이하고 신속하게 이송된다.
이때, 상기 배향막을 열처리함으로써 사이드 체인 결합을 약화시켜 러빙이 안된 배향막의 사이드 체인 결합이 UV 조사에 의해 용이하게 분해될 수 있도록 하여 UV 조사 에너지를 더욱 낮출 수 있어 광원의 소비전력을 감소시킬 수 있으며 제조 비용을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 UV조사 공정 시간도 감소되어 제조 수율이 향상된다.
상기 전처리 공정이 이루어진 배향막(321)에 선편광(linearly polarized light), 부분 편광(partially polarized light)을 사용하여 2차 배향 처리를 한다.
그리고, 상기 UV를 조사하는 방법은 경사 조사 또는 수직 조사 방법을 이용할 수 있다.
상기 UV 조사 장치(350)는 기판 전면에 광을 조사하는 전면 조사 장치이거나 기판을 스캔하며 조사하는 스캔 타입(scan type) 장치가 있다.
상기 UV 조사 장치(350)는 광원(351) 및 반사경(353)과 광학 렌즈(355), 편광 소자(357)로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 광원(351)으로서 라인 타입의 램프(lamp)를 사용하여 상기 기판(320)을 이동시킴으로써 기판 전면을 스캔할 수도 있으며, 상기 라인 타입의 광원을 복수 개 사용하여 기판 전면을 동시에 스캔할 수도 있다.
또한, 상기 편광 소자(357)로는 석영 기판을 단층 또는 적층하여 사용할 수 있으며, 시트 형태의 편광판을 사용할 수도 있다.
상기 편광 소자(357)는 기판과 평행하게 배치될 수도 있고, 상기 기판에 경사지게 배치될 수도 있다.
그리고, 상기 광학 렌즈(355)는 상기 광원(351)으로부터 조사된 비편광된 빛을 집광 또는 확산, 평행하게 만들어 편광 소자로 입사시킨다.
상기와 같은 UV 조사 장치(350)는 비편광된 빛을 부분 편광된 광으로 변환시켜 배향막(321)으로 조사시키는데, 이때 전처리된 배향막(321)은 사이드 체인 결합이 약해진 상태이므로 2차 배향 처리를 하면 광 조사 효율을 극대화되어 전극부 주변 단차부 등에서 배향이 균일하게 이루어진다.
상기 광은 부분 편광(partially polarized light)뿐 아니라 선편광(linearly polarized light)을 사용할 수 있다.
도 8a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배향막 형성 시스템의 전처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배향막 형성 시스템의 전처리 장치는 핫플레이트(hot plate)(327)에 기판(320)이 놓여져 가열될 수 있다.
이때, 상기 핫플레이트(327)로부터 상기 기판(320)으로 1차 열전도가 발생하고, 상기 가열된 기판(320)에서 배향막(321)으로 2차 열전도가 발생하여 상기 배향막(321)이 가열된다.
이때, 상기 스테이지(323) 및 반송 롤러(325)에 의해 이동하여 핫플레이트(327)에 장착된 기판(320)은 소정 시간 정지하여 상기 핫플레이트(327)에 의해 가 열될 수도 있고, 상기 핫플레이트 존(zone)을 지나가면서 가열될 수도 있다.
도 8b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 배향막 형성 시스템의 전처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배향막 형성 시스템의 전처리 장치(330)는 전처리 챔버(340)내에서 이루어질 수도 있다.
상기 전처리 챔버(340)는 상기 기판(320)을 가열하기 위하여 열풍 팬(341)을 구비할 수 있으며, 상기 열풍 팬(341)은 상기 기판(320) 상의 배향막(321)을 열풍(hot air)으로 가열한다.
도 8c는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 배향막 형성 시스템의 전처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전처리 장치(330)는 전처리 챔버(340)내에서 이루어질 수도 있다.
상기 전처리 챔버(340)는 상기 기판(320)을 가열하기 위하여 코일(343) 또는 핫파이프를 구비할 수 있으며, 상기 코일(343) 또는 핫파이프에 의해 상기 배향막(321)을 가열한다.
도 8d는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 배향막 형성 시스템의 전처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 8d를 참조하면, 본 발명에 따른 배향막 형성 시스템의 전처리 장치(330)는 전처리 챔버(chamber)(340) 내에 산소(O2) 또는 질소(N2) 등의 가스(gas)(345)를 공급하여 상기 배향막(321)의 광 반응성을 향상시켜 광 조사 효율을 증가시킨다.
상기 전처리 챔버를 별도로 구비하지 않고 UV 조사 장치 내로 상기 가스(345)를 공급하여 UV조사와 병행하여 가스 분위기를 조성할 수 있다.
한편, 상기 전처리 챔버에서는 상기 기판 상의 배향막 전면에 광 개시제(photo initiator)를 형성할 수도 있다.
상기 광 개시제는 상기 배향 물질과 UV 사이에 광 반응성을 더욱 향상시켜 광 조사 효율을 극대화시키기 위한 것이다.
또한, 상기 광 개시제는 상기 배향 물질과 혼합되어 도포될 수도 있다.
상기 다양한 실시예에 따른 전처리 장치는 UV 조사 장치와 병행하여 설치될 수 있으며 배향막에 전처리 공정과 동시에 2차 배향처리를 실시할 수도 있으며, 상기 전처리 장치는 러빙 장치와 병행하여 설치될 수 있으며, 배향막에 전처리와 동시에 1차 배향처리를 실시할 수도 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 배향막 시스템에 의해 배향 처리된 사이드 체인 배향 타입의 배향막의 구조를 개념적으로 보여주는 도면이다.
도 9a는 러빙 처리된 배향막의 측면 구조를 보여주는 도면이고, 도 9b는 러빙 처리된 배향막의 사이드 체인 분포를 보여주는 평면도이다.
도 10a는 도 9의 배향막에서 UV 처리된 배향막의 측면 구조를 보여주는 도면이고, 도 10b는 UV 처리된 배향막의 사이드 체인 분포를 보여주는 평면도이다.
도 11a는 본 발명에 따른 배향막에 의해 액정의 배향을 보여주는 측면 도면이고, 도 11b는 배향막 상의 액정의 배향을 보여주는 평면도이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 러빙 처리된 배향막(400)이 메인 체인(401)과 결합된 사이드 체인(402)에 의해서 일 방향으로 배열되어 있으며, 러빙이 제대로 이루어지지 못한 배향막(400)에는 사이드 체인(402)의 분포가 일 방향으로 균일하게 정렬되지 못한다.
따라서, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 러빙 처리된 배향막(400)에 열처리 공정과 같은 전처리 공정으로 사이드 체인(402)의 결합 구조를 약하게 한 후 UV조사를 할 경우에 편광 방향에 대하여 동일한 방향의 사이드 체인(402)의 결합 구조가 끊어져 액정의 배향을 결정하는 사이드 체인(402)의 분포가 균일하게 이루어지게 된다.
이때, 러빙 방향과 편광 방향은 서로 수직하거나 일치하는 방향이 될 수도 있다.
그러므로, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 본 발명에 따른 사이드 체인(402) 배향 타입의 배향막(400)에 의해 상기 액정 분자(410)가 사이드 체인(402)의 배열을 따라 일 방향으로 균일하게 배향되며 소정의 프리틸트각을 가지게 된다.
도 12a 및 12b는 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정 표시 장치의 빛샘 여부를 촬영하여 그 결과를 보여주는 사진이다.
도 12a을 참조하면, 기판 상에 1차 배향처리 공정으로서 러빙만을 실시하였을 경우, 기판 상에 단차가 0.1㎛ 이상인 전극부 주변 단차부에는 러빙 포가 배향막에 닿지 않아 배향이 되지 않거나 러빙포가 단차를 통과하면서 러빙포의 흐트리짐이 생기게 되므로 배향 정렬도가 균일하지 못하므로 빛샘이 발생함을 알 수 있 다.
그러나, 도 12b에 도시된 바와 같이, 기판 상에 1차 배향 처리된 배향막에 열처리 등의 전처리와 UV 조사를 이용한 2차 배향 처리를 하면 전극부 주변 단차부에서 배향이 균일하게 이루어지므로 빛샘이 거의 발생하지 않음을 알 수 있다.
이상 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템 및 그 작동 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명은 액정 표시 장치의 기판 상의 배향막을 배향 처리함에 있어서 러빙 장치, 전처리 장치, UV 조사 장치를 인-라인(in-line) 형태로 구성함으로써 배향 공정이 용이하고 신속하게 이루어져 제조 수율이 향상되는 제 1 의 효과가 있다.
또한, 본 발명은 액정 표시 장치의 기판 상에 러빙 처리된 배향막에 열처리 등의 전처리 공정을 실시한 후 UV를 조사해 전극부 주변 단차부에서 배향이 균일하게 이루어져 화질을 개선할 수 있는 제 2 의 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배향막을 열처리함으로써 사이드 체인 결합을 약화시켜 이후 광 조사에 의해 용이하게 분해될 수 있도록 하여 UV 조사 에너지를 더욱 낮출 수 있으므로 광원의 소비전력을 감소시킬 수 있어 제조 비용을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 UV조사 공정 시간도 감소되어 제조 수율이 향상되는 제 3 의 효과가 있다.

Claims (33)

  1. 기판 상의 배향막에 러빙 공정을 수행하는 러빙 장치와;
    상기 기판이 이송되어 열 처리되는 전처리 장치와;
    상기 전처리 장치로부터 이송되어 상기 기판에 광 조사하는 광 조사 장치를 인 라인(in-line)으로 구비하고,
    상기 배향막은 광 개시제(photo initiator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 러빙 장치는 러빙포를 구비하며, 상기 기판이 이동되며 러빙처리되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전처리 장치는 핫플레이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 핫플레이트는 상기 기판이 안착되어 가열되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 핫플레이트는 상기 기판이 이동하면서 가열되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전처리 장치는 코일, 핫파이프, 열풍 팬에서 선택된 적어도 하나의 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전처리 장치는 적외선 조사 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광 조사 장치는, 광원과 광학 렌즈와, 편광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전처리 장치는 가스 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 광 조사 장치는 부분 편광된 광, 선편광된 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 배향막은 사이드 체인에 의해 배향 방향이 결정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 배향막은 메인 체인에 의해 배향 방향이 결정되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 러빙 장치와 전처리 장치와 광 조사 장치는 상기 기판이 스테이지에 놓여져 반송 롤러에 의해 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 전처리 장치는 상기 광 조사 장치와 동일 챔버에 구비된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 전처리 장치와 상기 광 조사 장치는 동일 기판 상에 동시에 작용하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 배향막은 폴리아미산(polyamic acid), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohole), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리페닐네프탈라미드(polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 배향물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 배향막은 편광 방향과 수직한 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 배향막은 폴리스틸렌(polystylene)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 배향막은 편광 방향과 일치하는 방향으로 배향이 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 전처리 장치가 상기 배향막 전면에 광 개시제(photo initiator)를 형성시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  21. 삭제
  22. 제 8항에 있어서,
    상기 편광 소자는 기판과 평행하거나 경사진 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템.
  23. 배향막이 형성된 기판이 러빙 장치로 이송되어 러빙 공정이 이루어지는 단계와;
    상기 러빙된 배향막이 형성된 기판은 전처리 장치로 이송되어 열 처리되는 단계와;
    상기 기판은 광 조사 장치로 이송되어 광이 조사되는 단계를 포함하고,
    상기 배향막은 광 개시제(photo initiator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템의 작동 방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 기판은 러빙 장치에서 상기 광 조사 장치로 인 라인(in-line)으로 이송되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템의 작동 방법.
  25. 제 23항에 있어서,
    상기 기판은 상기 전처리 장치에서 적외선 조사 장치, 코일, 핫파이프, 열풍 팬에서 선택된 적어도 하나의 가열 수단에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템의 작동 방법.
  26. 제 23항에 있어서,
    상기 배향막은 상기 전처리 장치에서 가스에 의해 표면 처리되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템의 작동 방법.
  27. 제 23항에 있어서,
    상기 배향막은 상기 광 조사 장치에서 조사되는 편광된 광에 의해 배향이 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템의 작동 방법.
  28. 제 23항에 있어서,
    상기 전처리 장치는 상기 광 조사 장치와 동일 챔버에 구비된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템의 작동 방법.
  29. 제 23항에 있어서,
    상기 배향막은 폴리아미산(polyamic acid), 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohole), 폴리아미드(polyamide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리페닐네프탈라미드(polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 배향물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템의 작동 방법.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 배향막은 편광 방향과 수직한 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템의 작동 방법.
  31. 제 23항에 있어서,
    상기 배향막은 폴리스틸렌(polystylene)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템의 작동 방법.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 배향막은 편광 방향과 일치하는 방향으로 배향이 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템의 작동 방법.
  33. 제 23항에 있어서,
    상기 전처리 장치가 상기 배향막 전면에 광 개시제(photo initiator)를 형성시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 배향막 형성 시스템의 작동 방법.
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