KR101421167B1 - Liquid crystal display device and fabricating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리이미드 계열의 제1배향막과 그 제1배향막에 결합되는 제2배향막을 구비하되, 그 제2배향막은 소프트 몰드상의 금속층과 제2배향막이 형성된 기판상의 전극간 걸리는 전기력을 이용한 임프린팅을 통해 마이크로그루브와 배향이 동시에 이루어진 액정표시소자에 관한 것으로서, 박막 트랜지스터가 형성된 제1기판; 상기 제1기판에 대향하여 합착되되, 블랙매트릭스와 컬러필터가 형성된 제2기판; 상기 제1기판 및 제2기판 중 적어도 하나의 기판 위에 형성되며, 메틸(-CH3)의 작용기를 갖는 제1배향막; 상기 제1배향막 위에 형성되며, 상기 메틸에 결합하여 일정한 선경사각을 가지도록 마이크로그루브(microgroove)를 형성하는 제2배향막; 및 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정이 주입되어 형성된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a liquid crystal display device comprising a polyimide-based first alignment layer and a second alignment layer that is bonded to the first alignment layer, wherein the second alignment layer has a soft- A first substrate on which a thin film transistor is formed, and a second substrate on which a thin film transistor is formed; A second substrate bonded to the first substrate and opposite to the first substrate, the second substrate having a black matrix and a color filter; A first alignment layer formed on at least one of the first substrate and the second substrate and having a functional group of methyl (-CH 3 ); A second alignment layer formed on the first alignment layer, the second alignment layer being bonded to the methyl to form a microgroove so as to have a predetermined angle of view; And a liquid crystal layer formed by injecting liquid crystal between the first substrate and the second substrate.
배향막, 마이크로그루브(microgroove), 임프린팅(imprinting) Alignment films, microgrooves, imprinting,
Description
본 발명은 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 자세하게는 폴리이미드 계열의 제1배향막과 그 제1배향막에 결합된 강한 분극 현상을 띠는 기능성기를 갖는 제2배향막을 구비하되, 그 제1배향막 및/혹은 제2배향막은 소프트 몰드상의 금속층(혹은 전극)과 제2배향막이 형성된 기판상의 전극간 걸리는 전기력에 의한 임프린팅(imprinting)을 통해 마이크로그루브(microgroove)의 형성과 배향(orientation)이 동시에 이루어진 액정표시소자 및 그 제조방법에 관련된다.More particularly, the present invention relates to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, The first alignment layer and / or the second alignment layer may have a microgroove formation and orientation through imprinting by an electrical force between the metal layer (or electrode) on the soft mold and the electrode on the substrate on which the second alignment layer is formed, And a method of manufacturing the same.
일반적으로 액정표시장치는 서로 대향하여 합착되는 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터기판, 그리고 그 두 기판 사이에 개재(介在)된 액정으로 구성된다. 특히, 그 합착 이전 과정으로서 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터기판은 공통된 배향막 인쇄와 러빙 공정을 거치게 된다. 2. Description of the Related Art In general, liquid crystal display devices are composed of a thin film transistor array substrate, a color filter substrate, and a liquid crystal interposed between the two substrates. Particularly, as a process before the adhesion, the thin film transistor array substrate and the color filter substrate undergo a common alignment film printing and rubbing process.
이때, 배향막 인쇄와 러빙 공정은 다음과 같은 이유에서 무엇보다 중요하게 생각되어 왔다. 즉, 액정의 균일한 분자배열 상태는 단순히 액정을 두 기판 사이에 개재하는 것만으로 얻기 힘들다. 따라서 기판의 벽 내에서의 균일한 배향을 위해서 는 배향막을 형성하는 것이 요구된다.At this time, the alignment film printing and the rubbing process have been considered more important than others for the following reasons. That is, it is difficult to obtain a uniform molecular arrangement state of the liquid crystal simply by interposing the liquid crystal between the two substrates. Therefore, it is required to form an alignment film for uniform orientation in the wall of the substrate.
또한, 액정의 물성정수는 분자배열 상태에 따라 변하고 그 결과 전계 등의 외력에 대한 응답(response)에도 많은 차이가 생기므로 액정표시소자를 제조함에 있어서 액정의 균일한 배향제어가 주요한 핵심이 되는 것이다. In addition, since the physical property constants of the liquid crystal vary depending on the molecular arrangement state, and as a result, the response to an external force such as an electric field varies greatly, uniform alignment control of the liquid crystal is a key point in manufacturing a liquid crystal display element .
그러면, 상기 배향막 형성 및 러빙 공정에 관하여는 도면을 참조하여 설명하고자 한다. The orientation film formation and rubbing process will now be described with reference to the drawings.
도 1a는 롤러의 인쇄방법을 이용한 배향막 형성과정을 나타내는 도면이다.1A is a view showing a process of forming an alignment film using a roller printing method.
도 1a에 도시된 바와 같이, 일반적인 배향막 형성은 복수 개의 롤러를 이용한 인쇄법을 사용한다. 즉, 원통형의 어닐록스롤(22)과 닥터롤(23) 사이에 공급된 배향액(10)이 상기 어닐록스롤(22)과 닥터롤(23)이 회전함에 따라 어닐록스롤(22) 전체에 걸쳐 균일하게 도포된다. 이때, 배향액(10)의 공급은 주사기 형태의 디스펜서(1)에 의해 이루어진다. As shown in FIG. 1A, the general orientation film formation uses a printing method using a plurality of rollers. That is, the
상기 어닐록스롤(22)은 표면의 일정 영역에 고무판(25)이 부착된 인쇄롤(24)과 맞닿아 회전하게 되어 상기 어닐록스롤(22) 표면의 배향액(10)이 고무판(25)으로 전사된다. 상기 고무판(25)은 배향액(10)이 도포될 기판(26)에 대응하며, 기판(26)에 선택적으로 배향막을 인쇄할 수 있도록 마스터 패턴이 형성되어 있다. The annealing
이때, 기판(26)이 적재된 인쇄테이블(27)이 인쇄롤(24)과 접촉하여 이동함에 따라 고무판(25)에 전사된 배향액(10)이 기판(26)상으로 재전사되어 배향막이 형성된다. At this time, as the printing table 27 on which the
보통 배향막의 두께는 500 ~ 1000Å 정도이며, 동일 기판에서는 100Å 정도 의 두께 차이에 의해서도 액정표시소자의 화면에서 배향 불균일에 의한 얼룩 등의 불량이 발생할 수 있기 때문에 배향막을 균일하게 도포하는 것이 화면의 특성을 좌우하는 중요한 요인이 된다.Since the thickness of the ordinary alignment film is about 500 to 1000 angstroms and the thickness difference of about 100 angstroms on the same substrate may cause defects such as unevenness due to uneven orientation on the screen of the liquid crystal display element, Is an important factor that influences.
다음으로, 배향막이 형성된 기판들은 액정이 일정한 방향으로 배열될 수 있도록 상기 배향막을 러빙(rubbing)함으로써 일정한 방향의 골들이 형성되게 된다. Next, in the substrates having the alignment film formed thereon, the alignment films are rubbed so that the liquid crystal molecules are arranged in a predetermined direction, thereby forming the bones in a certain direction.
도 1b는 일반적인 러빙 공정을 개략적으로 나타내는 사시도이다.1B is a perspective view schematically showing a general rubbing process.
도면에 나타낸 바와 같이, 상기 배향막(21)은 표면에 홈(36)을 주기 위한 러빙 처리를 하게 되며, 이러한 러빙 공정은 러빙포(35)를 롤러(30)에 감아 이를 이용하여 배향막(21)의 표면을 일정한 방향으로 문질러주는 것을 말한다.The rubbing process is performed by winding the
상기 배향막(21)의 표면을 러빙 처리하게 되면, 상기 배향막(21)의 표면은 미세한 홈(36)을 갖는 형상이 된다.When the surface of the
상기 러빙포(35)는 부드러운 섬유의 포를 사용하며, 상기 롤러(30)를 포함한 러빙 장비는 비교적 간단하다. 러빙공정 조건 설정시 가장 기본이 되는 것은 적당한 세기의 러빙 조건을 설정하는 것과 러빙 세기를 대면적에 걸쳐 균일하게 하는 것이다.The
그런데 최근 들어 유리기판의 크기가 점점 더 대형화됨에 따라 모든 영역에서 러빙의 가압 분포가 달라지게 됨으로써 균일한 러빙이 이루어지지 않게 되고, 그 결과 영역마다 서로 다른 배향 상태를 보이고 있다.In recent years, as the size of the glass substrate becomes larger, the pressure distribution of the rubbing is changed in all regions, so that uniform rubbing can not be performed. As a result, different alignment states are shown for each region.
이는 결국 액정분자의 정렬도가 공간적으로 일정하지 않아 국소적으로 다른 광학 특성을 나타내어 휘도 불균일 현상을 야기하게 된다.As a result, the degree of alignment of the liquid crystal molecules is not spatially constant and locally different optical characteristics are exhibited, causing uneven brightness.
뿐만 아니라, 러빙을 위해 사용되는 러빙포의 수명이 5000매 정도 수준으로 그 사용량도 상당히 많아 이에 따른 비용 증가가 초래되고 있다.In addition, the life of the rubbing cloth used for rubbing is about 5,000 sheets, and the amount of the rubbing cloth used is also increased, resulting in an increase in cost.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 유리기판, 특히 대면적 유리기판상에 균일하게 배향막을 형성하되, 그 배향막은 폴리이미드 계열의 제1배향막과, 강한 분극 현상을 띠는 기능성기를 갖고 그 제1배향막에 결합되는 제2배향막으로 형성되고, 이때 그 배향막상에 형성된 마이크로그루브와, 그 마이크로그루브의 형성과 동시에 이루어진 사슬 배향은 소프트 몰드상의 금속층(혹은 전극)과 배향막이 형성된 기판상의 전극간 걸리는 전기력을 이용한 임프린팅에 의해 이루어지는 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the problems described above, and its object is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device, which is capable of uniformly forming an alignment film on a glass substrate, particularly a large-area glass substrate, The microgrooves formed on the alignment film and the chain alignment formed at the same time as the formation of the microgrooves are formed by a metal layer (or electrode) on the soft mold and a second alignment film And a method of manufacturing the liquid crystal display element by imprinting using an electric force applied between the electrodes on the substrate on which the liquid crystal display panel is formed.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자는 박막 트랜지스터가 형성된 제1기판; 상기 제1기판에 대향하여 합착되되, 블랙매트릭스와 컬러필터가 형성된 제2기판; 상기 제1기판 및 제2기판 중 적어도 하나의 기판 위에 형성되며, 메틸(-CH3)의 작용기를 갖는 제1배향막; 상기 제1배향막 위에 형성되며, 상기 메틸에 결합하여 일정한 선경사각을 가지도록 마이크로그루브(microgroove)를 형성하는 제2배향막; 및 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 액정이 주입되어 형성된 액정층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including: a first substrate on which a thin film transistor is formed; A second substrate bonded to the first substrate and opposite to the first substrate, the second substrate having a black matrix and a color filter; A first alignment layer formed on at least one of the first substrate and the second substrate and having a functional group of methyl (-CH 3 ); A second alignment layer formed on the first alignment layer, the second alignment layer being bonded to the methyl to form a microgroove so as to have a predetermined angle of view; And a liquid crystal layer formed by injecting liquid crystal between the first substrate and the second substrate.
또한, 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법은 제1기판 및 제2기판을 제공하는 단계; 상기 제1기판 및 제2기판 중 적어도 하나의 기판 위에 전극을 형성하는 단계; 상기 전극이 형성된 기판 위에 폴리이미드(polyimide) 계열의 제1배향막을 형성하는 단계; 상기 제1배향막이 형성된 기판 위에 분극 현상을 띠는 기능성기를 갖는 제2배향막 물질을 형성하는 단계; 바닥면에 일정한 간격을 두고 양각패턴이 형성되는 동시에 상기 양각패턴 사이에 음각패턴이 형성되며, 상기 양각패턴 및 음각패턴 위에 금속층이 형성된 소프트 몰드를 상기 제2배향막 물질이 형성된 기판 위에 제공하는 단계; 상기 소프트 몰드의 금속층과, 상기 기판 위의 전극 사이에 전압을 인가하는 단계; 상기 기판 위의 제2배향막 물질에 소프트 몰드를 임프린팅(imprinting)시켜 전계에 의한 마이크로그루브(microgroove)를 형성함과 동시에 상기 제2배향막 물질을 일정한 선경사각을 가지도록 배향시켜 제2배향막을 형성하는 단계; 및 상기 제2배향막이 형성된 제1기판 및 제2기판을 합착하여 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device, including: providing a first substrate and a second substrate; Forming an electrode on at least one of the first substrate and the second substrate; Forming a polyimide-based first alignment layer on the substrate on which the electrode is formed; Forming a second alignment layer material having a functional group on the first alignment layer; Providing a soft mold in which a relief pattern is formed at regular intervals on a bottom surface and an engraved pattern is formed between the relief patterns and a metal layer is formed on the relief pattern and the relief pattern on a substrate on which the second alignment film material is formed; Applying a voltage between the metal layer of the soft mold and an electrode on the substrate; A soft mold is imprinted on the second alignment film material on the substrate to form a microgroove by an electric field and a second alignment film is formed by orienting the second alignment film material so as to have a predetermined square- ; And forming a liquid crystal layer by laminating the first substrate and the second substrate on which the second alignment layer is formed.
상기와 같이, 소프트 몰드의 금속층과 제1배향막 및 제2배향막이 형성된 제1기판 혹은 제2기판의 전극 사이에 전압을 인가한 후, 그 전압에 의하여 소프트 몰드를 배향막상에 접촉시켜 마이크로그루브의 형성과 배향을 동시에 수행함으로써 대면적상에서도 균일한 배향이 가능하게 되고, 그 결과 액정표시소자의 휘도 불균일성을 개선할 수 있다.As described above, after a voltage is applied between the metal layer of the soft mold and the electrodes of the first or second substrate on which the first and second alignment films are formed, the soft mold is brought into contact with the alignment film by the voltage, By simultaneously performing the formation and orientation, it is possible to achieve uniform alignment over a large area, and as a result, the luminance non-uniformity of the liquid crystal display element can be improved.
이하, 도면을 참조하여 상기 구성 및 제조방법에 관하여 좀더 구체적으로 살펴보고자 한다.Hereinafter, the configuration and the manufacturing method will be described in more detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조 및 그 소자를 구성하는 배향막의 극성을 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2의 제1배향막과 제2배향막의 결합구조를 나타내는 구조식이다. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a liquid crystal display element according to the present invention and the polarity of an alignment film constituting the element, and FIG. 3 is a structural formula showing a bonding structure of the first alignment film and the second alignment film in FIG.
본 발명에 따른 액정표시소자는 액정패널의 하부에 배치되고 광원으로 이용되는 백라이트장치, 그리고 액정패널 외곽에 위치하며 액정패널을 구동시키기 위한 구동부를 포함한다.The liquid crystal display device according to the present invention includes a backlight unit disposed at a lower portion of a liquid crystal panel and used as a light source, and a driving unit positioned at an outside of the liquid crystal panel and driving the liquid crystal panel.
이때, 액정패널은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 대향하여 합착되는 제1기판(100) 즉 박막트랜지스터 어레이기판과, 제2기판(200) 즉 컬러필터기판, 그리고 그 두 기판 사이에 액정이 개재되어 형성된 액정층(300)을 포함하여 구성되어 있다. 이때, 제1기판(100)과 제2기판(200)은 합착 이전 과정으로서 공통된 배향막 인쇄(혹은 코팅)와 음각 및 양각을 이루는 부위에 금속층을 형성한 소프트 몰드를 적용한 임프린팅 공정을 거쳐 각각의 기판마다 제1배향막(110, 210)과 그 제1배향막(110, 210)에 결합되어 마이크로그루브가 형성된 제2배향막(120a, 220a)을 포함하고 있다.2 and 3, the liquid crystal panel includes a
여기서, 제1배향막(110, 210)은 폴리이미드 계열의 재질로 형성되며, 상기 제1배향막(110, 210)의 R-기, 즉 메틸(-CH3)에 결합하여 마이크로그루브를 형성한 제2배향막(120a, 220a)은 전계에 비교적 민감하게 반응할 수 있도록 하기 위하여 분극 현상이 강한 작용기(혹은 기능성기)를 갖는 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate) 혹은 디메틸아민 아크릴레이트(dimethylamino acrylate) 등과 같은 메틸 계열의 아크릴레이트로 이루어져 있다.Here, the
이와 같이, 제2배향막(120a, 220a)을 이루는 메틸 계열의 아크릴레이트에서 강한 분극 현상을 띠는 작용기는 배향막 형성시 소프트 몰드에 형성된 금속층과 제1기판(100) 혹은 제2기판(200)상에 형성된 전극(109, 209) 사이에 인가된 전압의 세기에 따라 마이크로그루브가 형성되고, 이와 동시에 제2배향막(120, 220)의 사슬(chain)이 그 전압의 세기에 따라 서로 다른 반응 정도를 보임으로써 결정된 선경사각(pretilt angle)을 이루고 있다.As described above, the functional groups that are strongly polarized in the methyl acrylate of the
또한, 구동부는 별도의 도면으로 나타내지는 않았지만 PCB(printed circuit board)에 구현되고, 이러한 PCB는 액정패널의 게이트 라인과 연결되는 게이트 PCB와, 데이터 라인과 연결되는 데이터 PCB로 구분된다. 그리고 이들 각각의 PCB는 액정패널의 일측면에 형성되며 게이트 라인과 연결된 게이트 패드부와, 통상적으로 게이트 패드부가 형성된 일측면과 직교하는 상측면에 형성되는 데이터 라인과 연결된 데이터 패드부 각각에 실장된 TCP(tape carrier package)와 접속하고 있다.Although not shown in the drawing, the driving unit is implemented in a printed circuit board (PCB). The PCB is divided into a gate PCB connected to the gate line of the liquid crystal panel and a data PCB connected to the data line. Each of the PCBs is mounted on each of the data pad portions formed on one side of the liquid crystal panel and connected to the data lines formed on the upper side orthogonal to the one side where the gate pad portion is formed, And is connected to a TCP (tape carrier package).
도면에 자세히 도시되지는 않았지만, 상기 제1기판(100)상에는 서로 교차·형성되어 매트릭스 형태의 단위화소를 정의하는 다수 개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차영역에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 게이트 라인 및/혹은 데이터 라인의 끝 부위에 형성된 다수 개의 게이트 패드부 및 데이터 패드부와, 상기 각각의 게이트 패드부 및 데이터 패드부상에서 형성 된 콘택홀과, 상기 제1기판(100)의 단위화소에 형성된 화소전극(109)을 포함하여 구성되어 있다.Although not shown in the drawings, a plurality of gate lines and data lines are formed on the
이때, 상기 화소전극(109)이 형성된 제1기판(100)의 전면(全面)에는 각각 폴리이미드 계열의 제1배향막(110)이 형성되어 있고, 또 그 제1배향막(110)상에는 앞서 언급한 대로 제1배향막(110)의 R-기에 결합된 분극 현상이 강한 작용기를 갖는 메틸 아크릴레이트 혹은 디메틸아민 아크릴레이트 등과 같은 메틸 계열의 아크릴레이트로 이루어진 제2배향막(120a)이 형성되어 있다.At this time, a polyimide-based
물론, 이러한 제1배향막(110) 및/혹은 제2배향막(120a)상에는 액정이 배향될 수 있도록 하기 위한 마이크로그루브가 형성되어 있는데, 이때 마이크로그루브의 형성과 제2배향막(120a)의 배향은 다수의 양각 및 음각 패턴을 일측면에 형성하고 그 양각 및 음각 패턴상에 형성된 금속층을 갖도록 형성된 소프트 몰드의 금속층에 인가된 (+)전압과, 상기 제2배향막(120a)의 하부에 형성된 화소 전극(109)에 인가된 (-)전압 사이의 전기력(혹은 전계)에 의해 작용하는 임프린팅 공정을 제2배향막(120a)상에 적용함으로써 이루어진다.Of course, microgrooves are formed on the
다시 말해, 외부로부터 인가된 대략 20V 이내에 해당되는 전압의 세기에 따라 소프트 몰드 혹은 제1기판(100) 중 어느 하나가 이동하여 전압의 세기에 따른 콘택이 이루어지게 되고, 이때 제2배향막(120a)의 일부가 비교적 약한 전압의 세기에 의해 상기 소프트 몰드의 음각부위에서 그 중앙부위가 약간, 그리고 정교하게 들어 올려지면서 대략 1~10nm 가량의 높이를 갖는 마이크로그루브가 형성된다. 이와 동시에 마이크로그루브를 형성한 제2배향막(120a)의 사슬, 혹은 부-사슬(side chain)은 그 강한 분극 현상을 띠는 작용기가 전계에 반응하여 일정한 방향성을 갖도록 배향이 이루어져 있다.In other words, any one of the soft mold or the
이때 전압의 세기에 따라 사슬의 반응 정도가 달라짐으로써 선경사각이 조절되어 일정한 방향성을 갖도록 형성되어 있는데, 예컨대 소프트 몰드의 금속층과 제1기판(100)의 화소전극(109)간 0.5V의 전압을 인가한 후, 2분 정도 경과되었을 때 대략 45% 가량의 배향이 이루어졌다고 가정하면 그 전압의 세기 및 전압의 인가 시간에 따라 선경사각이 얼마든지 조절 가능하게 된다.For example, a voltage of 0.5 V between the metal layer of the soft mold and the
여기서, 통상 나노 단위의 마이크로그루브를 형성하는 소프트 몰드는 양각과 음각 패턴간 단차가 1~10㎛의 범위에서 형성된 것을 가정하였다.Here, it is assumed that the soft mold for forming the microgrooves in the unit of nano unit is formed in the range of 1 to 10 mu m in the step between the embossed pattern and the engraved pattern.
한편, 도면에 자세히 나타내지는 않았지만 제2기판(200)은 상기 제1기판(100)의 게이트 라인 및 데이터 라인, 그리고 TFT에 대응하여 형성된 블랙매트릭스와, 상기 블랙매트릭스에 의해 구획되고 상기 제1기판(100)의 화소전극(109)에 각각 대응하여 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러를 구현하는 컬러필터, 그리고 상기 컬러필터상에 형성된 오버코트층과, 상기 오버코트층상의 공통전극(209)이 형성되어 제1기판(100)상의 화소전극(109)과 대향하고 있다. Although not shown in the drawing, the
이때 물론 공통전극(209)이 형성된 제2기판(200)의 전면(全面)에는 제1기판(100)에서와 마찬가지로 폴리이미드 계열의 제1배향막(210)이 형성되어 있고, 또 그 제1배향막(210)상에는 거듭 반복되지만 제1배향막(210)의 R-기에 결합된 분극 현상이 강한 작용기를 갖는 메틸 아크릴레이트 혹은 디메틸라민 아크릴레이트와 같은 메틸 계열의 아크릴레이트로 이루어진 제2배향막(220a)이 형성되어 있다.At this time, a polyimide-based
물론, 이러한 제2기판(200)상의 제1배향막(210) 및/혹은 제2배향막(220a)상에 액정이 배향될 수 있도록 하기 위하여 마이크로그루브가 형성되어 있는데, 이때 마이크로그루브의 형성과 제2배향막(220a)의 배향은 다수의 양각 및 음각 패턴을 일측면에 형성하고 그 양각 및 음각 패턴상에 형성된 금속층을 갖도록 형성된 소프트몰드의 금속층에 인가된 (+)전압과, 상기 제2배향막(220a)의 하부에 형성된 공통전극(209)에 인가된 (-)전압 사이의 전기력에 의해 작용하는 임프린팅 공정을 제2배향막(220a)상에 진행함으로써 이루어져 있다.Of course, in order to align the liquid crystal on the
즉, 외부로부터 인가된 0~20V 이내의 전압에 의해 소프트 몰드 혹은 제2기판(200) 중 어느 하나가 이동하여 전압의 세기에 따른 콘택이 이루어지게 되고, 이때 제2배향막(220a)의 일부가 비교적 약한 전압의 세기에 의해 상기 소프트 몰드의 음각부위 중 그 중앙부위에서 약간, 그리고 정교하게 들어 올려지면서 대략 1~10nm 가량의 높이를 갖는 마이크로그루브가 형성됨과 동시에, 마이크로그루브를 형성한 제2배향막(220a)의 사슬, 혹은 부(혹은 곁)-사슬은 강한 분극 현상을 띠는 작용기가 전계에 반응하여 일정한 방향성을 갖도록 배향이 이루어지게 된다. That is, either the soft mold or the
이때, 전압의 세기에 따라 사슬의 반응 정도(혹은 분극 정도)가 달라짐으로써 선경사각이 조절되어 일정한 방향성을 갖도록 형성되어 있는데, 가령 소프트 몰드의 금속층과 제2기판(200)의 공통전극(209)간 0.5V의 전압을 인가한 후, 2분 정도 경과되었을 때 대략 45% 가량의 분극(혹은 배향)이 이루어졌다고 가정하면 그 전압의 세기 및 전압의 인가 시간에 따라 선경사각이 얼마든지 조절될 수 있다.For example, the metal layer of the soft mold and the
여기서, 통상 나노 단위의 마이크로그루브를 형성하는 소프트 몰드는 양각과 음각 패턴간 단차가 1~10㎛의 범위에서 형성되어 있다.Here, the soft mold for forming the microgrooves in the unit of nano unit is formed in the range of 1 to 10 mu m in the step between the embossed pattern and the engraved pattern.
그리고, 제1배향막(110, 210) 및 제2배향막(120a, 220a)이 형성되어 있는 제1기판(100) 및 제2기판(200)은 그 어느 하나의 기판 외곽으로 형성된 도전 실(seal)을 통하여 서로 합착이 이루어져 있다.The
이때, 그 도전실 라인의 내부 즉 액정표시소자의 화소영역에 해당되는 부위에는 두 기판의 합착 전 액정의 적하 공정이 이루어지게 되고, 그 적하된 액정은 두 기판의 합착과 동시에 균일하게 확산이 이루어져 분포함으로써 액정층(300)을 형성하고 있다.At this time, a dropping step of dropping the liquid crystal between the two substrates is performed in a portion corresponding to the pixel region of the liquid crystal display element in the inside of the conductive chamber line, and the dropwise liquid crystal is uniformly diffused simultaneously with the adhesion of the two substrates The
물론, 상기 제2기판(200)상의 공통전극(209)은 공통전압배선과 그 공통전압배선상에 형성된 실(seal) 패턴을 통해 공통 전압(Vcom)이 인가될 수 있고, 상기 제1기판(100)상의 화소 전극(109)에 인가된 R, G, B의 화소 전압(Vdata)과 서로 전계를 생성하게 된다.Of course, the
그러면, 도 4a 및 도 4b, 도 5를 참조하여 제1기판(100) 혹은/및 제2기판(200)상에 구성된 배향막의 형성과정을 좀더 구체적으로 살펴보고자 한다.The formation process of the alignment layer formed on the
도 4a 및 도 4b는 도 2의 배향막 형성과정을 나타내는 도면이고, 도 5는 전압의 세기에 따른 배향막의 분극 정도를 나타내는 그래프이다.FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a process of forming an alignment film in FIG. 2, and FIG. 5 is a graph showing polarization degree of an alignment film according to voltage intensity.
먼저, 화소 전극(109) 혹은 공통 전극(209) 등의 전극이 형성되어 있는 제1기판(100) 혹은/및 제2기판(200)을 준비하는 단계가 이루어진다. First, a step of preparing a
물론, 화소 전극(109)이 형성되기 이전 단계의 제1기판(100)상에는 게이트 라인 및 데이터 라인이 교차 형성되어 있고, 그 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에는 박막트랜지스터가 형성되어 있을 것이다. 이때, 게이트 라인과 데이터 라인의 사이에는 절연막이 개재되어 있으며, 데이터 라인 및 박막트랜지스터를 구성하는 소스/드레인 전극과 화소 전극 사이에는 보호막이 개재되어 있다.Of course, a gate line and a data line are formed on the
반면, 공통 전극(209)이 형성되기 이전 단계까지의 제2기판(200)상에는 제1기판(100)의 게이트 라인 및 데이터 라인, TFT에 대응하여 형성된 블랙매트릭스와, 상기 블랙매트릭스에 의해 구획되는 영역에 형성된 R, G, B의 컬러필터, 그리고 추가적으로 상기 R, G, B의 컬러필터를 평탄화하는 오버코트층이 형성될 수 있다.On the other hand, a black matrix formed corresponding to the gate lines, the data lines, and the TFTs of the
그리고, 상기 전극이 각각 형성된 제1기판(100) 및/혹은 제2기판(200)상에는 롤러의 인쇄 등에 의한 코팅방식으로 폴리이미드 계열의 제1배향막(110, 210)을 각각 형성하는 단계가 이루어진다. 이때, 폴리이미드 계열의 제1배향막(110, 210)은 메틸(-CH3)의 작용기를 갖게 된다.On the
이어, 제1배향막(110, 210)이 형성된 제1기판(100) 혹은/및 제2기판(200)상에 분극 현상이 강한 기능성기(혹은 작용기)를 갖는 메틸 아크릴레이트 혹은 디메틸아민 아크릴레이트와 같은 메틸 계열의 아크릴레이트를 다시 롤러의 인쇄방식 등을 이용해 코팅함으로써 제2배향막 물질(120, 220)을 각각 형성한다. 이를 통해 제1배향막(110, 210)의 -CH3의 작용기에 제2배향막 물질(120, 220)을 결합시킨다.Next, on the
또한, 상기 제1배향막(110, 210) 및 제2배향막 물질(120, 220)이 각각 형성된 제1기판(100) 및 제2기판(200)상에 소프트 몰드(400)를 준비하는 단계가 이루어 진다.The step of preparing the
이는 다시 말하면, 소프트 몰드(400)가 구비되어 있는 장비(tool)의 내부로 제1배향막(110, 210) 및 제2배향막 물질(120, 220)이 각각 형성된 제1기판(100) 및/혹은 제2기판(200)이 반입되는 것으로도 표현될 수 있다.That is to say, the
여기서, 소프트 몰드(400)는 예컨대 PDMS(polydimethylsiloxane)를 재질로 하여 그 일측면 혹은 바닥면에 일정한 간격을 두고 형상된 양각 패턴과 그 양각 패턴들 사이의 음각 패턴을 형성하고 있고, 그 양각 및 음각 패턴이 형성된 하측면에는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 크롬합금, 알루미늄, 구리 등과 같이 도전성이 있는 재질의 금속층(401)이 증착되어 있다. 이때, 금속층(401)이 증착된 양각 및 음각 패턴간 단차 혹은 높이는 1~10㎛의 범위에서 형성된다.Here, the
그 후, 제1기판(100) 및/혹은 제2기판(200)상의 전극(109, 209)과 소프트 몰드(400)의 금속층(401)에 대략 20V 이내의 범위에 해당되는 전압을 인가하게 된다.Subsequently, a voltage within a range of approximately 20 V is applied to the
이때, 물론 도 5에 도시된 바와 같이 특정 시간을 기준으로 할 때 전압이 높으면 높을수록 분극되는 정도는 높게 될 것이다. 가령, 제1기판(100) 및/혹은 제2기판(200)상의 전극(109, 209)과 소프트 몰드(400)의 금속층(401)에 20V의 전압을 2분 동안 인가하게 되면 제2배향막 물질(120, 220)의 분극 정도는 거의 100%에 달할 수 있다.At this time, as shown in FIG. 5, the higher the voltage is, the higher the degree of polarization will be. For example, when a voltage of 20 V is applied to the
예를 들어, 소프트 몰드(400)가 구비되어 있는 장비의 내부에는 소프트 몰드(400)의 금속층(401) 최외곽부로부터 (+)전압을 인가하고, 제1기판(100) 및 제2기판(200)의 전극 최외곽부에서 (-)전압을 인가하는 방식으로 이루어질 수 있다. 이때 그 인가되는 전압은 대략 0V보다 크고 20V보다 작은 범위에 해당되는 어느 하나의 전압이 될 수 있는데, 이와 같이 서로 다른 크기의 전압은 제2배향막 물질(120, 220)이 이루는 선경사각을 서로 다르게 형성할 수 있게 한다.For example, a positive voltage is applied from the outermost portion of the
이와 같이 전압을 인가하여, 도 4a에 나타낸 바와 같이 그 전압의 세기에 따라 소프트 몰드(400)와 제1기판(100) 및/혹은 제2기판(200)의 제2배향막 물질(120, 220)간 콘택되는 정도를 조절하여 서로 접촉시키는 단계가 이루어진다.4A, the
그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이 상호 접촉 후 그 전압의 세기에 따라 소프트 몰드(400)의 음각 부위에서 그 중앙부위가 약하게 들어 올려져 언덕 모양의 마이크로그루브가 균일하게 형성됨과 동시에 두 전압 사이의 전계에 의해 실타래처럼 얽혀 제2배향막(120a, 220a)을 이루며 분극 현상이 강한 작용기가 반응하여 일정한 방향으로의 배향이 이루어지게 되고, 이를 통해 선경사각이 결정된다.As shown in FIG. 4B, the center portion of the
여기서, 마이크로그루브가 균일하게 형성될 수 있는 것은 다름 아닌 제1기판(100) 및 제2기판(200)이 대면적이라 하더라도 모든 영역에서 전압의 세기가 균일하게 유지될 수 있고, 이때 전압의 세기를 약하게 인가하게 되면 그 전계의 세기에 따른 선경사각을 형성하면서 제2배향막(120, 220)의 마이크로그루브가 그만큼 세밀하게 형성되어 갈 수 있기 때문이다.In this case, even if the
그리고, 별도의 도면으로 나타내지는 않았지만 마이크로그루브 및 배향이 이루어진 제1기판(100) 혹은 제2기판(200)의 외곽 부위로는 도전 실 라인의 도포가 이루어진다.Although not shown in the drawing, a conductive seal line is applied to the outer portions of the
또한, 도전 실 라인이 형성된 그 내부, 즉 액정표시소자의 화상영역을 이루 는 부위로는 도 4c에 도시된 바와 같이 액정(301)을 적하게 된다.In addition, as shown in FIG. 4C, a
이후, 제1기판(100)과 제2기판(200)의 합착 공정에 의해 액정(301)을 균일하게 확산시킴으로써 액정층을 형성하게 된다.Then, the
도 1a는 롤러의 인쇄방법을 이용한 배향막 형성과정을 나타내는 도면1A is a view showing an orientation film forming process using a roller printing method
도 1b는 일반적인 러빙 공정을 개략적으로 나타내는 사시도1B is a perspective view schematically showing a general rubbing process.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구조 및 배향막의 극성을 나타내는 단면도2 is a cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal display device and the polarity of the alignment film according to the present invention
도 3은 도 2의 제1배향막과 제2배향막의 결합구조를 나타내는 구조식FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the structure of the first and second alignment layers shown in FIG.
도 4a 및 도 4c는 도 2의 배향막 형성과정을 나타내는 도면Figs. 4A and 4C are diagrams showing the alignment film formation process of Fig. 2
도 5는 전압의 세기에 따른 배향막의 분극 정도를 나타내는 그래프5 is a graph showing the degree of polarization of an orientation film according to the intensity of voltage
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