KR101225283B1 - flat plate display device and the fabrication method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평판 표시 장치에 관한 것으로, 특히 균일하게 고분자 중합된 박막 패턴을 비노광방식으로 형성하는 평판 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat panel display, and more particularly, to a flat panel display and a method of manufacturing the same, wherein the thin film pattern uniformly polymerized is formed by a non-exposure method.
본 발명은 최적화 중합도를 가지는 조도의 범위가 넓어 광 처리(UV cure) 마진(margin)이 큰 듀얼 광개시제를 포함하는 광 경화성 고분자 전구체를 이용하여 균일하게 중합된 양질의 고분자 박막을 얻을 수 있다.According to the present invention, a high-quality polymer thin film uniformly polymerized using a photocurable polymer precursor including a dual photoinitiator having a wide range of roughness having an optimized degree of polymerization and having a large UV cure margin can be obtained.
따라서, 본 발명은 액정 표시 장치에서 비노광 방식으로 패터닝하는 공정에 있어서, 액상 고분자 전구체 물질을 소프트 몰드로 패터닝하여 가압하고 경화하는 공정에서 적은 양의 광개시제를 사용하고도 균일한 고분자 박막 특성을 가지는 광 조도 마진 폭이 커 공정이 용이한 장점이 있다.Accordingly, the present invention provides uniform polymer thin film properties even when a small amount of photoinitiator is used in the process of patterning the liquid polymer precursor material by a soft mold in a process of non-exposure patterning in a liquid crystal display. The light illuminance has a large margin and an easy process.
듀얼 광개시제, 중합도, 고분자ㅂ Dual photoinitiator, degree of polymerization, polymer
Description
도 1은 종래 IPS모드의 액정표시패널을 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display panel of the conventional IPS mode.
도 2a 내지 도 2f는 종래 액정표시패널의 상부 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an upper array substrate of a conventional liquid crystal display panel in stages.
도 3은 본 발명에 따른 IPS모드의 액정표시패널을 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display panel in IPS mode according to the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 액정표시패널의 상부 기판 제조 공정을 보여주는 순서도.4A to 4C are flowcharts illustrating a process of manufacturing an upper substrate of a liquid crystal display panel according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 듀얼 광개시제를 사용한 액상 고분자 전구체물질의 조도에 따른 발열량 특성을 보여주는 그래프.5 is a graph showing the calorific value according to the roughness of the liquid polymer precursor material using the dual photoinitiator according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 듀얼 광개시제를 사용한 액상 고분자 전구체와 대조군으로서 모노 광개시제를 사용한 액상 고분자 전구체의 DSC 그래프.6 is a DSC graph of a liquid polymer precursor using a dual photoinitiator and a liquid polymer precursor using a mono photoinitiator as a control.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]
102:상부기판 104:블랙 매트릭스102: upper substrate 104: black matrix
118:공통전극 132:하부기판118: common electrode 132: lower substrate
106:컬러필터 107:평탄화층106: color filter 107: flattening layer
134:소프트 몰드 113:스페이서134: Soft mold 113: spacer
본 발명은 평판 표시 장치에 관한 것으로, 특히 균일하게 고분자 중합된 박막 패턴을 비노광방식으로 형성하는 평판 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat panel display, and more particularly, to a flat panel display and a method of manufacturing the same, wherein the thin film pattern uniformly polymerized is formed by a non-exposure method.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널에 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시장치는 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열된 액정표시패널과, 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로들을 포함하게 된다.In general, a liquid crystal display (LCD) displays an image corresponding to a video signal on a liquid crystal display panel in which liquid crystal cells are arranged in a matrix form by adjusting light transmittance of liquid crystal cells according to a video signal. To this end, the liquid crystal display includes a liquid crystal display panel in which liquid crystal cells are arranged in an active matrix, and driving circuits for driving the liquid crystal display panel.
이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계방향에 따라 수직방향 전계를 용하는 TN(Twisted Nematic)모드와 IPS(In plan Switch)모드로 대별된다.Such liquid crystal displays are roughly classified into twisted nematic (TN) mode and in plan switch (IPS) mode using a vertical electric field according to the electric field driving the liquid crystal.
TN모드는 상부기판에 대항하게 배치된 화소전극과 공통전극간의 수직전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 개구율이 큰 장점을 가지는 반면에 시야각이 접은 단점을 가진다. IPS모드는 하부기판상에 나란하게 배치된 화소전극,공통전극간의 수평전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 시야각이 큰 장점이 있는 반면에 개구율이 작은 단점이 있다.The TN mode is a mode in which a liquid crystal is driven by a vertical electric field between a pixel electrode and a common electrode arranged to face the upper substrate. The TN mode has an advantage that the aperture ratio is large while the viewing angle is folded. The IPS mode is a mode in which a liquid crystal is driven by a horizontal electric field between a pixel electrode and a common electrode disposed side by side on a lower substrate.
도 1은 종래 IPS모드의 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display panel of a conventional IPS mode.
도 1을 참조하면, IPS모드의 액정표시패널은 이면에 정전기 등을 방지하기 위한 투명전극층(3) 있는 상부기판(2) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(4), 컬러필터(6), 평탄화층(7), 스페이서(13), 상부 배향막(8)으로 구성되는 상부어레이 기판(또는 컬러필터 어레이 기판)과, 하부기판(32)상에 형성된 박막 트랜지스터(이하"TFT" 라고 한다), 공통전극(18), 화소전극(16) 및 하부 배향막(38)으로 구성되는 하부어레이 기판(또는 박막 트랜지스터 어레이 기판)과, 상부어레이 기판 및 하부 어레이 기판 사이의 내부공간에 주입되는 액정(도시되지 않음)을 구비한다.Referring to FIG. 1, the liquid crystal display panel of the IPS mode has a
상부 어레이 기판에 있어서, 블랙 매트릭스(4)는 하부기판(2)의 TFT 영역과 도시하지 않은 게이트라인들 및 데이터라인들 영역과 중첩되게 형성되며 컬러필터(6)가 형성될 셀영역을 구획한다. 블랙 매트릭스(4)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부 광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(6)는 상기 블랙 매트릭스(4)에 의해 분리된 셀영역에 형성된다. 이 컬러필터(6)는 R,G,B 별로 형성되어 R, G, B 색상을 구현한다. 평탄화층(7)은 컬러필터를 덮도록 형성되어 상부기판(2)을 평탄화한다. 컬럼 스페이서(13)는 상부기판(2)과 하부기판(32)사이에 셀 갭을 유지하는 역할을 한다.In the upper array substrate, the
하부어레이 기판에 있어서, TFT는 게이트라인(도시하지 않음)과 함께 하부기판(32)위에 형성되는 게이트전극(9)과, 이 게이트전극(9)과 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 중첩되는 반도체층(14,47)과, 반도체층(14,47)을 사이에 두고 데이터 라인(도시하지 않음)과 함께 형성되는 소스/드레인전극(40,42)을 구비한다. 이러한 TFT는 게이트라인으로 부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터 화소신호를 화소전극(16)에 공급한다. 화소전극(16)은 광투과율이 높은 투명전도성 물질로 보 호막(50)을 사이에 두고 TFT의 드레인 전극(42)과 접촉된다. 공통전극(18)은 화소전극(16)과 교번되도록 스트라입형태로 형성된다. 공통전극(18)은 액정구동시 기준이 되는 공통전압을 공급한다. 이 공통전압과 화소전극(16)에 공급되는 화소전압과의 수평전계에 의해 액정은 수평방향을 기준으로 회전하게 된다.In the lower array substrate, the TFT overlaps the gate electrode 9 formed on the
액정배향을 위한 상/하부 배향막(8,38)은 폴리이미드 등과 같은 배향물질을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 형성된다.The upper and
도 2a 내지 도 2f는 종래 액정표시패널의 상부 어레이 기판의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.2A through 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an upper array substrate of a conventional liquid crystal display panel.
먼저, 스퍼터링 등의 증착방법에 의해 상부기판(2)의 배면에 투명도전층(3)이 형성된다. 이어서, 상부기판(2)의 전면에 불투명 수지가 도포된 후 제1 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 패터닝됨으로써 도 2a에 도시된 바와 같이 블랙 매트릭스(4)가 형성된다. 여기서, 블랙 매트릭스(4) 물질로 크롬(Cr) 등이 이용될 수 있다.First, the transparent
블랙 매트릭스(4)가 형성된 상부기판(2) 상에 적색수지가 증착된 후 제2 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 적색수지(R)가 패터닝됨으로써 도 2b에 도시된 바와 같이 적색 컬러필터(R)가 형성된다.After the red resin is deposited on the
적색 컬러필터(R)가 형성된 상부기판(2)상에 녹색수지가 증착된 후 제3 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 녹색수지가 패터닝됨으로써 도 2c에 도시된 바와 같이 녹색 컬러필터(G)가 형성된다. 녹색 컬러필터(G)가 형성된 상부기판(2)상에 청색수지가 증착된 후 제4 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공 정과 식각공정에 의해 청색수지가 패터닝됨으로써 도 2d에 도시된 바와 같이 청색 컬러필터(B)가 형성됨으로써 적, 녹, 청색 컬러필터(6)가 형성된다.After the green resin is deposited on the
적, 녹, 청색 컬러필터(6)가 형성된 상부기판(2)상에 유기물질이 전면 증착됨으로써 도 2e에 도시된 바와 같이 평탄화층(7)이 형성한다. 평탄화층(7)은 불투명 수지로 형성된 블랙 매트릭스(2)에 의해 발생되는 단차로 인한 전경(Disclination)현상을 방지하게 된다.The organic material is entirely deposited on the
평탄화층(7)이 형성된 상부기판(2)상에 스페이서 물질이 증착된 후 제5 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 스페이서 물질이 패터닝됨으로써 도 2f에 도시된 바와 같이 컬럼 스페이서(13)가 형성된다.After the spacer material is deposited on the
이와 같이, 종래 액정표시패널의 상부 어레이 기판을 형성하기 위해서는 적어도 5 이상의 마스크 공정이 필요하다. 각각의 마스크 공정에는 포토리소그래피공정을 포함하고 포토리소그래피공정은 포토레지스트의 도포, 마스크 정렬, 노광 및 현상을 포함하는 일련의 사진공정이다. 이러한, 포토리소그래피공정은 공정 소요시간이 길고 포토레지스트와, 포토레지스트패턴을 현상하기 위한 현상액의 낭비가 크며, 노광장비 등의 고가장비가 필요하게 된다. 그 결과, 제조공정이 복잡하며 액정표시패널의 제조 비용을 상승시키는 문제점이 있다.As described above, in order to form the upper array substrate of the conventional liquid crystal display panel, at least five or more mask processes are required. Each mask process includes a photolithography process and the photolithography process is a series of photographic processes including application of photoresist, mask alignment, exposure and development. The photolithography process requires a long process time, a large waste of photoresist and a developer for developing a photoresist pattern, and requires expensive equipment such as an exposure apparatus. As a result, the manufacturing process is complicated and there is a problem of increasing the manufacturing cost of the liquid crystal display panel.
본 발명은 최적화 중합도를 가지는 조도의 범위가 넓어 광 처리(UV cure) 마진(margin)이 큰 듀얼 광개시제를 포함하는 광 경화성 고분자 전구체를 이용하여 균일하게 중합된 양질의 고분자 박막을 얻을 수 있는 평판 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention provides a flat display capable of obtaining a high-quality polymer thin film uniformly polymerized using a photocurable polymer precursor including a dual photoinitiator having a wide range of illuminance having an optimized degree of polymerization and having a large UV cure margin. It is an object to provide an apparatus and a method of manufacturing the same.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 평판 표시 장치는, 제 1 기판 및 제 2 기판과; 상기 제 1 기판에 형성된 구동 소자와; 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판에 적어도 하나 이상의 광개시제를 포함하는 고분자 전구체물질로 형성된 평탄화층 및 스페이서를 포함한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a flat panel display device according to the present invention, the first substrate and the second substrate; A drive element formed on the first substrate; And a planarization layer and a spacer formed of a polymer precursor material including at least one photoinitiator on the first substrate or the second substrate.
상기 평탄화층 및 스페이서 하부에는, 블랙 매트릭스와, 상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 영역에 형성된 컬러필터를 포함한 것을 특징으로 한다.A lower portion of the planarization layer and the spacer may include a black matrix and a color filter formed in a region partitioned by the black matrix.
상기 평탄화층 및 스페이서는 소프트 몰드에 의한 가압성형으로 형성된 것을 특징으로 한다.The planarization layer and the spacer is characterized in that formed by pressing the soft mold.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 평판 표시 장치의 제조 방법은, 기판 상에 수지와 바인더와 적어도 두 종류의 광개시제를 포함하는 액상 고분자 전구체를 형성하는 단계와; 상기 액상 고분자 전구체를 소프트 몰드로 가압하여 소프트 몰드 패턴을 상기 액상 고분자 전구체로 전사하여 성형하는 단계와; 상기 성형된 액상 고분자 전구체를 광경화시켜 고분자 박막을 형성하는 단계와; 상기 소프트 몰드를 상기 고분자 박막에서 분리시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flat panel display, including: forming a liquid polymer precursor including a resin, a binder, and at least two kinds of photoinitiators on a substrate; Pressing the liquid polymer precursor with a soft mold to transfer the soft mold pattern to the liquid polymer precursor to form the soft mold pattern; Photocuring the molded liquid polymer precursor to form a polymer thin film; And separating the soft mold from the polymer thin film.
상기 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 블랙 매트릭스에 의해 구획된 영역에 컬러필터를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming a black matrix on the substrate; The method may further include forming a color filter in a region partitioned by the black matrix.
상기 고분자 박막은 상기 기판 상에서 평탄화층 및 스페이서로 형성된 것을 특징으로 한다.The polymer thin film is formed of a planarization layer and a spacer on the substrate.
상기 성형된 액상 고분자 전구체를 광경화시켜 고분자 박막을 형성하는 단계에 있어서, 상기 액상 고분자 전구체는 소정의 광 조도 범위에서 고분자 중합도가 동일한 것을 특징으로 한다.In the step of photocuring the molded liquid polymer precursor to form a polymer thin film, the liquid polymer precursor is characterized in that the polymer polymerization degree is the same in a predetermined light intensity range.
상기 광개시제는 케톤(ketone)계열 광개시제와 포스핀 옥사이드(phosphine oxide)계열 광개시제를 혼합하여 사용한 것을 특징으로 한다.The photoinitiator is characterized by using a mixture of a ketone-based photoinitiator and a phosphine oxide-based photoinitiator.
상기 케톤 계열 광개시제는 Irgacure 184, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907를 포함하는 것을 특징으로 한다.The ketone-based photoinitiator is characterized in that it comprises Irgacure 184, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907.
상기 포스핀 옥사이드계열 광개시제로는 Irgacure 819를 포함하는 것을 특징으로 한다.The phosphine oxide-based photoinitiator is characterized in that it comprises Irgacure 819.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 비노광 방식으로 패터닝하는 공정이 적어도 한번 이상 포함된 공정으로 제작된 액정 표시 장치를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a liquid crystal display device manufactured by a process including at least one process of patterning the non-exposure method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 IPS모드의 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display panel in an IPS mode according to the present invention.
도 3에 도시된 IPS모드의 액정표시패널은 이면에 정전기 등을 방지하기 위한 투명전극층(103) 있는 상부기판(102) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(104), 컬러필터(106), 평탄화층(107), 스페이서(113), 상부 배향막(108)으로 구성되는 상부어레이 기판(또는 컬러필터 어레이 기판)과, 하부기판(132)상에 형성된 박막 트랜지스터(이하"TFT" 라고 한다), 공통전극(118), 화소전극(116) 및 하부 배향막(138)으로 구성되는 하부어레이 기판(또는 박막 트랜지스터 어레이 기판)과, 상부 어레이 기판 및 하부 어레이 기판 사이의 내부공간에 주입되는 액정(도시되지 않음)을 구비한다.The liquid crystal display panel of the IPS mode shown in FIG. 3 is a
상부 어레이 기판에 있어서, 블랙 매트릭스(104)는 하부기판(132)의 TFT 영역과 도시하지 않은 게이트라인들 및 데이터라인들 영역과 중첩되게 형성되며 컬러필터(106)가 형성될 셀영역을 구획한다. 블랙 매트릭스(104)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(106)는 상기 블랙 매트릭스(104)에 의해 분리된 셀영역에 형성된다. 이 컬러필터(106)는 R,G,B 별로 형성되어 액정구동시 다양한 색상을 구현한다.In the upper array substrate, the
평탄화층(107)은 컬러필터(106)를 덮도록 형성되어 상부기판(102)을 평탄화한다. 컬럼 스페이서(113)는 상부기판(102)과 하부기판(132)사이에 셀 갭을 유지하는 역할을 한다.The
이러한, 평탄화층(107) 및 컬럼 스페이서(113)는 소프트 몰드(도시하지 않음)를 이용한 가압성형 방식에 의해 동시에 형성된다. 여기서, 평탄화층(107) 및 컬럼 스페이서(113)물질로는 광(UV)에 의해 경화가능한 액상 고분자 전구체(liquid pre-polymer)가 이용된다.The
상기 소프트 몰드는 탄성이 비교적 큰 폴리디메틸실록세인(Polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리 우레탄(Polyurethane), 크로스 링크드 노볼락 수지(Cross-linked Novolac Resin) 등으로 제작된다.The soft mold is made of relatively high elastic polydimethylsiloxane (PDMS), polyurethane (Polyurethane), cross-linked Novolac Resin (Cross-linked Novolac Resin).
상기 액상 고분자 전구체(liquid pre-polymer)는 기본적으로 기본수지와, 바인더(binder)와, 광개시제(photo-initiator)를 포함하는 조성으로 이루어진다.The liquid polymer precursor (liquid pre-polymer) basically consists of a composition containing a basic resin, a binder, and a photo-initiator.
상기 기본수지는 소프트 몰드와 접촉시 반발력이 발생될 수 있는 물질로써 폴리 에틸렌 글리콜{Poly Ethylene Glycol(PEG)}이 이용된다. 이 폴리 에틸렌 글리콜(PEG)은 착색도(APHA)가 20이하로써 투명도가 양호하다. 이에 따라, 평탄화층 재료로 이용되더라도 종래에 비해 투과율이 저하되지 않는다.The base resin is poly ethylene glycol (Poly Ethylene Glycol (PEG)) is used as a material that can generate a repulsive force in contact with the soft mold. This polyethylene glycol (PEG) has good transparency as the coloration degree (APHA) is 20 or less. Accordingly, even when used as the planarization layer material, the transmittance is not lowered as compared with the prior art.
그리고, 상기 바인더로는 아크릴릭 모노머(acrylic monomer)에 고착성이 뛰어난 스틸렌 코모노머(styrene co-monomer)가 첨가된 스틸렌-아크릴 코모노머가 이용된다.As the binder, a styrene-acrylic comonomer having styrene co-monomer added to an acrylic monomer may be used.
이와 같은, 액상 고분자 전구체(liquid pre-polymer)을 소프트 몰드로 가압성형함으로써 스페이서 및 평탄화층을 동시에 형성한다. 이에 따라, 종래 대비 제조공정이 단순화됨과 아울러 제조비용이 절감된다.The liquid polymer precursor (liquid pre-polymer), such as by pressing the soft mold to form a spacer and a planarization layer at the same time. Accordingly, the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced as compared with the related art.
그리고, 상기 광개시제는 투과율을 확보하고, 균일한 박막 성질을 나타내는 광중합이 가능하도록 듀얼 광개시제(dual photoinitiator)를 사용하며, 상기 소프트 몰드 접촉 상태에서 광경화될 때 고분자 중합도가 동일한 박막을 얻을 수 있다.In addition, the photoinitiator uses a dual photoinitiator to secure a transmittance and to enable photopolymerization exhibiting uniform thin film properties. When the photoinitiator is photocured in the soft mold contact state, a thin film having the same polymer polymerization degree can be obtained.
상기 듀얼 광개시제로는 케톤(ketone)계열 광개시제와 포스핀 옥사이드(phosphine oxide)계열 광개시제를 혼합하여 사용한다.The dual photoinitiator is used by mixing a ketone-based photoinitiator and a phosphine oxide-based photoinitiator.
상기 케톤 계열 광개시제로는 Irgacure 184, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907 등이 있으며, 상기 포스핀 옥사이드계열 광개시제로는 Irgacure 819 등이 사용된다.The ketone-based photoinitiators include Irgacure 184, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907, and the like, and phosphine oxide-based photoinitiators include Irgacure 819.
도 4a 내지 도 4c를 참조하여 본 발명에 따른 컬러필터 기판을 제조하는 공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 4a to 4c it will be described in detail the process of manufacturing a color filter substrate according to the present invention.
먼저, 컬러필터(106)가 형성된 상부기판(102) 상에, 도 4a에 도시된 바와 같이 노즐 또는 스핀 코팅 등의 도포방법에 의해 액상고분자 전구체(liquid pre-polymer)물질(107a)이 도포된다.First, a liquid pre-polymer material 107a is coated on the
상기 액상 고분자 전구체물질(107a)은 케톤(ketone)계열 광개시제와 포스핀 옥사이드(phosphine oxide)계열 광개시제가 혼합된 듀얼 광개시제와, 기본수지, 바인더 물질로 이루어진다.The liquid polymer precursor material 107a includes a dual photoinitiator in which a ketone-based photoinitiator and a phosphine oxide-based photoinitiator are mixed, a basic resin, and a binder material.
여기서, 액상 고분자 전구체는 평탄화층 및 스페이서의 높이를 고려하여 소정두께를 갖도록 도포된다. 예를 들어, 4㎛ 정도의 높이를 갖는 스페이서와 2㎛ 정도의 평탄화층을 설계하는 경우 약 6㎛ 정도의 두께를 갖도록 액상 고분자 전구체(107a)물질이 도포된다.Here, the liquid polymer precursor is applied to have a predetermined thickness in consideration of the height of the planarization layer and the spacer. For example, when designing a spacer having a height of about 4 μm and a planarization layer of about 2 μm, the liquid polymer precursor 107a material is applied to have a thickness of about 6 μm.
그리고, 상기 액상 고분자 전구체물질(107a)에 도 4b에 도시된 바와 같이 홈(134a)과 돌출부(134b)를 가지는 소프트 몰드(134)가 정렬된다. 상기 소프트 몰드(134)의 홈(134a)은 스페이서 형성될 영역과 대응된다. 이러한 소프트 몰드(134)는 탄성이 큰 고무 재료, 예를 들어 폴리디메틸실록세인(Poly dimethyl siloxane ; PDMS), 폴리 우레탄(Polyurethane), 크로스 링크드 노볼락수지(Cross-linked Novolac Resin) 등이 이용된다.In addition, the
상기 소프트 몰드(134)는 자신의 자중 정도의 무게로 소프트 몰드(134)의 돌출부(134b) 표면과 컬러필트(106) 및 블랙 매트릭스(104)에 접촉되도록 액상 고분자 전구체물질(107a)에 소정시간동안 가압된다.The
그리고, 이와 동시에 노광장치에 의해 350nm∼370nm의 자외선(UV)이 소프트 몰드(134)를 투과하여 액상 고분자 전구체 물질(107a)에 조사되거나 상부기판(31)과 박막들을 투과하여 액상 고분자 전구체물질(107a) 조사된다. 그러면 소프트 몰드(134)와 상부기판(102) 사이의 압력으로 발생하는 모세관힘(Capillary force)과, 소프트 몰드(134)와 액상 고분자 전구체물질(107a) 사이의 반발력에 의해 액상 고분자 전구체물질(107a)이 도 4c와 같이 소프트 몰드(134)의 음각패턴(134a) 내로 이동한다. 이와 동시에 액상 고분자 전구체 물질(107a)의 광중합반응에 의해 액상 고분자 전구체물질(107a) 내에 고분자 네트워크가 형성되면서 소프트 몰드(134)의 음각패턴(134a) 내에 고립된 액상 고분자 전구체물질(107a)이 고화된다.At the same time, 350 nm to 370 nm ultraviolet (UV) light is transmitted through the
그 결과, 상부기판(102) 상에 평탄화층(107)과 스페이서(113)가 동시에 형성된다.As a result, the
이와 같이, 본 발명에 따른 액정표시패널 및 그 제조방법은 컬러필터가 형성된 기판 상에 액성 고분자 전구체물질을 형성한 후, 소프트 몰드(134)로 가압성형하여 스페이서(113) 및 평탄화층(107)을 형성한다. As described above, the liquid crystal display panel and the method of manufacturing the same according to the present invention form the liquid polymer precursor material on the substrate on which the color filter is formed, and then press-molded with the
여기서, 상기 고분자 전구체물질은 기본수지와, 바인더(binder)와, 광개시제(photo-initiator)를 포함하는 조성으로 이루어진다.Here, the polymer precursor material is made of a composition containing a basic resin, a binder, and a photo-initiator.
상기 기본수지는 소프트 몰드와 접촉시 반발력이 발생될 수 있는 물질로써 폴리 에틸렌 글리콜{Poly Ethylene Glycol(PEG)}이 이용된다. 이 폴리 에틸렌 글리콜(PEG)은 착색도(APHA)가 20이하로써 투명도가 양호하다. The base resin is poly ethylene glycol (Poly Ethylene Glycol (PEG)) is used as a material that can generate a repulsive force in contact with the soft mold. This polyethylene glycol (PEG) has good transparency as the coloration degree (APHA) is 20 or less.
그리고, 상기 바인더로는 아크릴릭 모노머(acrylic monomer)에 고착성이 뛰어난 스틸렌 코모노머(styrene co-monomer)가 첨가된 스틸렌-아크릴 코모노머가 이 용된다.As the binder, a styrene-acrylic comonomer to which an styrene co-monomer is added to an acrylic monomer may be used.
그리고, 상기 광개시제는 투과율을 확보하고, 균일한 박막 성질을 나타내는 광중합이 가능하도록 듀얼 광개시제(dual photoinitiator)를 사용하며, 상기 소프트 몰드 접촉 상태에서 광경화될 때 고분자 중합도가 동일한 박막을 얻을 수 있다.In addition, the photoinitiator uses a dual photoinitiator to secure a transmittance and to enable photopolymerization exhibiting uniform thin film properties. When the photoinitiator is photocured in the soft mold contact state, a thin film having the same polymer polymerization degree can be obtained.
상기 듀얼 광개시제로는 케톤(ketone)계열 광개시제와 포스핀 옥사이드(phosphine oxide)계열 광개시제를 혼합하여 사용한다.The dual photoinitiator is used by mixing a ketone-based photoinitiator and a phosphine oxide-based photoinitiator.
상기 케톤 계열 광개시제로는 Irgacure 184, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907 등이 있으며, 상기 포스핀 옥사이드계열 광개시제로는 Irgacure 819 등이 사용된다.The ketone-based photoinitiators include Irgacure 184, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907, and the like, and phosphine oxide-based photoinitiators include Irgacure 819.
이하, 본 발명에 따른 듀얼 광개시제의 특성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the characteristics of the dual photoinitiator according to the present invention will be described in detail.
도 5는 본 발명에 따른 듀얼 광개시제를 사용한 액상 고분자 전구체물질의 조도에 따른 발열량 특성을 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing the calorific value according to the roughness of the liquid polymer precursor material using the dual photoinitiator according to the present invention.
액상 고분자 전구체물질은 조도(단위;mW/㎠)에 따라 발열량(단위;J/g)이 점차 상승하는 제 1 영역, 조도 a 내지 b에서는 일정한 발열량을 가지는 제 2 영역, 일정 조도 b이상에서는 역으로 발열량이 점차 감소되는 제 3 영역이 존재한다.The liquid polymer precursor material has a first region in which the calorific value (unit; J / g) gradually increases according to the illuminance (unit; mW / cm 2); There is a third region in which the calorific value gradually decreases.
여기서, 상기 제 1 영역은 낮은 조도에서 상기 액상 고분자의 경화가 덜 이루어진 상태를 말하며, 고분자 중합된 박막의 성질이 균일하지 못함을 알 수 있다.Here, the first region refers to a state in which the curing of the liquid polymer is less performed at low roughness, and the properties of the polymer-polymerized thin film are not uniform.
그리고, 상기 제 2 영역은 a 내지 b 범위를 가지는 조도에서 균일한 발열량을 가지며, 이는 광 조도가 범위 안에서 커진다해도 액상 고분자 전구체물질의 고분자 중합도가 동일하며, 고분자 중합된 박막의 성질이 균일함을 알 수 있다.In addition, the second region has a uniform calorific value at roughness having a range of a to b, which indicates that the polymer polymerization degree of the liquid polymer precursor material is the same even if the light intensity is increased within the range, and that the properties of the polymer-polymerized thin film are uniform. Able to know.
그리고, 상기 제 3 영역은 액상 고분자 전구체물질에 대한 한계 조도량을 넘어서서 과경화 상태로, 박막의 고분자 중합이 깨져 고분자 특성이 떨어짐을 알 수 있다.In addition, the third region is in an over-cured state exceeding the limit of roughness for the liquid polymer precursor material, and the polymer polymerization of the thin film is broken, thereby degrading the polymer properties.
따라서, 제 2 영역의 범위가 넓을수록 그 영역내의 어떤 조도에서도 동일한 중합도를 가진 균일한 특성의 박막을 형성할 수 있으며, 광 처리 마진이 넓어져 공정의 용이성도 확보할 수 있다.Therefore, the wider the range of the second region can form a thin film having a uniform characteristic with the same degree of polymerization at any roughness in the region, and the light treatment margin can be widened to ensure the ease of the process.
본 발명에서 사용하는 듀얼 광개시제는 소정 조도 범위에 대하여 일정한 발열량을 가지는 제 2 영역의 면적이 넓으며 아래 [표 1] 및 [표 2]를 참조한다.The dual photoinitiator used in the present invention has a large area of the second region having a constant calorific value with respect to a predetermined illuminance range, and refer to Table 1 and Table 2 below.
[표 1]은 듀얼 광개시제를 사용하여 조도에 따른 발열량을 제시하고 있고, [표 2]는 모노 광개시제를 사용하여 조도에 따른 발열량을 제시하고 있다.[Table 1] shows the calorific value according to the illuminance using the dual photoinitiator, [Table 2] shows the calorific value according to the illuminance using the mono photoinitiator.
따라서, [표 1]에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼 광개시제의 경우, 조도가 5 mW/㎠, 11 mW/㎠, 20 mW/㎠ 일때, 각각의 발열량은 482 J/g, 483 J/g, 486 J/g 으로서 발열량이 일정함을 알 수 있다.Therefore, as shown in Table 1, in the case of the dual photoinitiator according to the present invention, when the illuminance is 5 mW / ㎠, 11 mW / ㎠, 20 mW / ㎠, each of the calorific value is 482 J / g, 483 J / It can be seen that the calorific value is constant as g, 486 J / g.
이때, 상기 듀얼 광개시제는 케톤(ketone)계열 광개시제와 포스핀 옥사이드(phosphine oxide)계열 광개시제를 혼합하여 사용하며, 상기 케톤 계열 광개시제로는 Irgacure 184, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907 등이 있으며, 상기 포스핀 옥사이드계열 광개시제로는 Irgacure 819 중에서 선택하여 사용한다.In this case, the dual photoinitiator is used by mixing a ketone-based photoinitiator and a phosphine oxide-based photoinitiator, the ketone-based photoinitiator includes Irgacure 184, Irgacure 651, Irgacure 369, Irgacure 907, The phosphine oxide-based photoinitiator is selected from Irgacure 819.
그리고, [표 2]에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 대조군으로서 모노 광개시제를 사용한 경우, 조도가 5 mW/㎠, 11 mW/㎠, 20 mW/㎠ 일때, 각각의 발열량은 133 J/g, 190 J/g, 360 J/g 으로서 발열량이 급격히 상승하는 것을 알 수 있다.And, as shown in Table 2, when the mono photoinitiator was used as a control of the present invention, when the illuminance is 5 mW / ㎠, 11 mW / ㎠, 20 mW / ㎠, each calorific value is 133 J / g, 190 It turns out that a calorific value rises rapidly as J / g and 360 J / g.
즉, 대조군으로 모노 광개시제를 사용한 액상 고분자 전구체 물질은 도포된 상태에서 소프트 몰드가 접촉된 상태에서 광 중합이 완료되어야 하는데, 조도에 따른 광중합 마진이 작아, 접촉된 액상 고분자 전구체 물질의 전면에 걸쳐 균일한 중합도를 지닌 고분자 박막을 형성하기가 어려우나, 본 발명에 따른 듀얼 광개시제를 사용한 액상 고분자 전구체 물질은 도포된 상태에서 소프트 몰드로 가압하여 광 경화시에 광 처리시에 균일한 중합도를 얻기 위한 마진이 커 상기 액상 고분자 전구체 물질의 전면적에 걸쳐 균일한 중합도를 지닌 고분자 박막을 형성시킬 수 있다.That is, the liquid polymer precursor material using the mono photoinitiator as a control should be photopolymerized in a state in which the soft mold is in contact with the coated state. Although it is difficult to form a polymer thin film having a degree of polymerization, the liquid polymer precursor material using the dual photoinitiator according to the present invention has a margin for obtaining a uniform degree of polymerization upon light curing by pressing with a soft mold in a coated state. Kerr to form a polymer thin film having a uniform degree of polymerization over the entire surface of the liquid polymer precursor material.
도 6은 본 발명에 따른 듀얼 광개시제를 사용한 액상 고분자 전구체와 대조군으로서 모노 광개시제를 사용한 액상 고분자 전구체의 DSC 그래프이고, [표 3]은 도 6의 그래프에 의한 측정 결과표이다.6 is a DSC graph of the liquid polymer precursor using the dual photoinitiator according to the present invention and the liquid polymer precursor using the mono photoinitiator as a control, and [Table 3] is a measurement result table based on the graph of FIG. 6.
도 6을 참조하면, 조도에 따른 액상 고분자 전구체의 고분자 중합시 발열량을 보여주고 있으며, 제 1 듀얼 광개시제, 제 2 듀얼 광개시제, 제 1 모노 광개시제, 제 2 모노 광개시제를 사용하여 측정하여 그 결과를 [표 3]에 나타내었다.Referring to Figure 6, it shows the calorific value of the polymer polymerization of the liquid polymer precursor according to the roughness, measured using a first dual photoinitiator, a second dual photoinitiator, a first mono photoinitiator, a second mono photoinitiator [ Table 3].
따라서, 듀얼 광개시제의 경우에는 3mW/㎠ 내지 50mW/㎠ 사이에서 동일한 특성의 고분자 박막을 얻을 수 있으므로 고분자 중합도가 동일한 광 조도 마진 구간이 큰 것을 알수 있다.Accordingly, in the case of the dual photoinitiator, it is possible to obtain a polymer thin film having the same characteristics between 3 mW /
이로써, 본 발명은 액상 고분자 전구체 물질을 소프트 몰드로 가압하고 경화하는 공정에서 적은 양의 광개시제를 사용하고도 균일한 고분자 박막 특성을 가지는 광 조도 마진 폭이 커 공정이 용이한 장점이 있다.As a result, the present invention has an advantage in that the light intensity margin having a uniform polymer thin film characteristic has a large width even though a small amount of a photoinitiator is used in the process of pressing and curing the liquid polymer precursor material with a soft mold.
이와 같이, 본 발명에 따른 광 조도 마진폭이 큰 듀얼 광개시제를 사용하는 액상 고분자 전구체 물질을 사용하여 소프트 몰드로 스페이서 및 평탄화층을 동시에 형성하는 방식의 평판 표시 소자는 IPS 모드의 액정표시패널 및 TN 모드의 액정표시패널 뿐만아니라, ECB(Electrical Controlled Birefringence), 나아가 VA(VerticalAlignment) 모드의 액정표시패널에도 용이하게 적용될 수 있다.As described above, a flat panel display device in which a spacer and a planarization layer are simultaneously formed by a soft mold using a liquid polymer precursor material using a dual photoinitiator having a large light intensity margin according to the present invention is a liquid crystal display panel and a TN mode in IPS mode. In addition to the liquid crystal display panel of the present invention, it can be easily applied to the liquid crystal display panel of ECB (Electrical Controlled Birefringence), and also VA (Vertical Alignment) mode.
본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 평판 표시 장치 및 그 제조 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific embodiments, this is for describing the present invention in detail, and the flat panel display device and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited thereto. It is apparent that modifications and improvements are possible to those skilled in the art.
본 발명은 액정 표시 장치에서 비노광 방식으로 패터닝하는 공정에 있어서, 액상 고분자 전구체 물질을 소프트 몰드로 패터닝하여 가압하고 경화하는 공정에서 적은 양의 광개시제를 사용하고도 균일한 고분자 박막 특성을 가지는 광 조도 마진 폭이 커 공정이 용이한 효과가 있다In the process of non-exposure patterning in a liquid crystal display device, the light illuminance having uniform polymer thin film characteristics even with a small amount of photoinitiator in the process of pressing and curing the liquid polymer precursor material by soft mold patterning Large margin width for easy process
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