KR101493616B1 - Display cell manufactured by using a stamp and method of manufacturing a display using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디스플레이 셀 및 이를 이용하여 디스플레이, 예를 들어 액정 표시 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a display cell and a method of manufacturing a display using the same, for example, a liquid crystal display device.
액정 표시 소자의 배향막을 형성하는 종래의 배향법은 기계적인 러빙법, UV 조사법, 이온빔 배향법 등을 사용하였으나, 이러한 방법들은 정전기, 먼지 등을 발생시키고 낮은 고정 에너지 및 이미지 스틱킹(Image sticking)을 유발할 수 있다. Conventional alignment methods for forming an alignment layer of a liquid crystal display device use mechanical rubbing, UV irradiation, ion beam alignment, and the like. However, these methods generate static electricity, dust, Lt; / RTI >
한국공개특허공보 제2013-0031742호 (공개일 : 2013년 3월 29일)
Korean Published Patent Application No. 2013-0031742 (Publication date: March 29, 2013)
본 발명은 스탬프 방식을 이용하여 디스플레이 셀, 예를 들어 LCD 셀을 제조하고, 상기 LCD 셀들을 이용하여 디스플레이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a method of manufacturing a display cell, for example, an LCD cell using a stamping method, and manufacturing a display using the LCD cells.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 셀을 제조하는 방법은 스탬프 기판 및 상기 스탬프 기판 위에 형성된 배향 물질층을 포함하는 스탬프를 타겟 기판 상에 접촉시키는 단계; 및 상기 스탬프를 필링하는 방법을 통하여 상기 배향 물질층의 일부를 상기 타겟 기판으로 전사시킴에 의해 상기 타겟 기판 상에 배향막을 형성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a display cell, including: forming a stamp substrate on a target substrate; And forming an alignment layer on the target substrate by transferring a portion of the alignment material layer to the target substrate through a method of peeling the stamp.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 셀 제작용 스탬프를 제조하는 방법은 스탬프 기판 상에 배향 물질을 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 배향 물질에 자외선을 조사하여 상기 배향 물질을 경화시킴에 의해 상기 스탬프 기판 상에 배향 물질층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a display cell fabrication stamp according to an embodiment of the present invention includes: coating an alignment material on a stamp substrate; And forming an alignment material layer on the stamp substrate by irradiating the coated alignment material with ultraviolet light to cure the alignment material.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 소자 제조 방법은 제 1 스탬프 기판 및 제 1 배향 물질층을 포함하는 제 1 스탬프의 제 1 배향 물질층을 제 1 타겟 기판으로 전사시킴에 의해 형성된 제 1 배향막을 포함하는 제 1 LCD 셀을 제조하는 단계; 제 2 스탬프 기판 및 제 2 배향 물질층을 포함하는 제 2 스탬프의 제 2 배향 물질층을 제 2 타겟 기판으로 전사시킴에 의해 형성된 제 2 배향막을 포함하는 제 2 LCD 셀을 제조하는 단계; 및 상기 LCD 셀들 사이에 액정들을 배열하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention includes forming a first alignment layer on a first target substrate by transferring a first alignment material layer of a first stamp including a first alignment layer and a first alignment material layer to a first target substrate, The method comprising: fabricating a first LCD cell comprising: Forming a second LCD cell including a second alignment layer formed by transferring a second alignment material layer of a second stamp comprising a second stamping substrate and a second alignment material layer to a second target substrate; And arranging the liquid crystals between the LCD cells.
본 발명의 일 실시예에 따른 스탬프는 스탬프 기판; 및 상기 스탬프 기판 위에 형성된 배향 물질층을 포함한다. 여기서, 상기 배향 물질층은 디스플레이 셀의 배향막에 해당하며, 상기 배향 물질층은 상기 스탬프 기판 위에 배향 물질을 코팅한 후 선형 편광 자외선을 조사함에 의해 형성된다. A stamp according to an embodiment of the present invention includes a stamp substrate; And an alignment material layer formed on the stamp substrate. Here, the alignment material layer corresponds to an alignment film of a display cell, and the alignment material layer is formed by coating an alignment material on the stamp substrate and irradiating linear polarized ultraviolet rays.
본 발명의 일 실시예에 따른 LCD 셀은 타겟 기판; 상기 타겟 기판 위에 형성된 폴리이미드(PI) 배향막; 및 상기 PI 배향막 위에 형성된 반응성 메조겐(RM) 배향막을 포함한다. 여기서, 상기 RM 배향막은 선평 편광 자외선에 의해 경화된 반응성 메조겐층을 상기 PI 배향막 위로 전사시킴에 의해 형성된다. An LCD cell according to an embodiment of the present invention includes a target substrate; A polyimide (PI) alignment layer formed on the target substrate; And a reactive mesogen (RM) alignment layer formed on the PI alignment layer. Here, the RM alignment layer is formed by transferring a reactive mesogen layer cured by linear polarized ultraviolet rays onto the PI alignment layer.
본 발명은 스탬프 방식으로 디스플레이 셀의 배향막을 형성하므로, 배향막 형성 공정이 간단하고 상기 배향막이 이방성 성질을 가짐에 따라 우수한 전기적 특성을 실현할 수 있다. Since the present invention forms an alignment film of a display cell in a stamping manner, the alignment film forming process is simple and the alignment film has anisotropic properties, so that excellent electrical characteristics can be realized.
또한, 반응성 메조건 배향막이 PI 배향막의 표면 결함을 덮어주므로, C-V 특성이 향상될 수 있다. In addition, since the reactive mesa alignment film covers the surface defects of the PI alignment film, the C-V characteristics can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 공정을 도시한 도면이다.
도 3은 액정 배열 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 RM 스탬프의 XPS 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 5는 광 투과율 특성을 도시한 도면이다.
도 6은 온도 안정성 특성을 도시한 도면이다. 1 is a view illustrating a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an alignment film forming process according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a liquid crystal alignment state.
4 is a diagram showing an XPS spectrum of an RM stamp.
5 is a view showing the light transmittance characteristic.
6 is a diagram showing the temperature stability characteristic.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 액정들을 일정한 방향으로 배열하기 위한 배향막을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 예를 들어 반응성 메조겐(Reactive Mesogen, RM)을 배향 물질로 사용할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명은 반응성 메조겐을 타겟 기판에 전사하는 스탬프 방식을 사용하며, non-rubbing 방식이다. The present invention relates to a method of forming an alignment film for aligning liquid crystals in a certain direction, and for example, a reactive mesogen (RM) can be used as an alignment material. Specifically, the present invention uses a stamping method in which a reactive mesogen is transferred onto a target substrate, and is a non-rubbing method.
종래에는 배향막을 배향하는 배향법으로 기계적인 러빙법,UV 조사법, 이온빔 배향법 등이 사용되었으나, 이러한 방법들은 정전기, 먼지 등을 발생시키고 낮은 고정 에너지, 이미지 스틱킹(image sticking) 등을 발생시킬 수 있다. 반면에, 본 발명의 배향법은 스탬프 방식을 사용하여 이러한 문제점을 해결한다. Conventionally, a mechanical rubbing method, a UV irradiation method, an ion beam alignment method, or the like has been used as an alignment method for orienting an alignment film. However, these methods generate static electricity, dust and the like and generate low fixed energy, image sticking, . On the other hand, the orientation method of the present invention solves this problem by using a stamping method.
또한, 본 발명에서 사용되는 반응성 메조겐층을 폴리이미드(Polyimide, PI) 배향막 위로 전사하여 RM 배향막을 형성하는 방법을 위해 마스터 몰드(master mold)를 하나 제작하면 상기 마스터 몰드를 여러번 재사용할 수 있으며, 따라서 경제적으로 효율적이다. Also, the master mold may be reused many times when a master mold is manufactured by transferring the reactive mesogen layer used in the present invention onto a polyimide (PI) alignment layer to form a RM alignment layer, Therefore, it is economically efficient.
게다가, 본 발명의 배향법은 단순한 공정으로 이루어지며 세정 공정의 수가 줄어들 수 있다. In addition, the alignment method of the present invention is a simple process, and the number of cleaning processes can be reduced.
이하, 본 발명의 배향법의 다양한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the orientation method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시한 도면이다. 1 is a view illustrating a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 액정 표시 장치는 액정 표시 패널(100) 및 액정 표시 패널(100)로 광을 제공하는 백라이트 유닛(40)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the liquid crystal display device of the present embodiment includes a liquid
액정 표시 패널(100)은 제 1 기판(110), 제 2 기판(112), 제 1 배향막(114), 제 2 배향막(116), 액정층(118), 제 1 편광판(120) 및 제 2 편광판(122)을 포함할 수 있다. The liquid
배향막들(114 및 116)을 제외한 나머지 구성요소들은 널리 주지된 내용이므로, 이하 설명을 생략한다.The remaining components except for the
각 배향막들(114 및 116)은 예를 들어 반응성 메조겐으로 이루어질 수 있으며, 하나의 막으로 이루어질 수도 있고 복수의 막들로 이루어질 수도 있다. 또한, 각 배향막들(114 및 116)은 이방성 성질을 가질 수 있다. Each of the
일 실시예에 따르면, 각 배향막들(114 및 116)은 후술하는 바와 같이 스탬프 방식을 사용하여 박막인 RM 배향막을 해당 기판(110 또는 112) 위에 형성시킬 수 있다. According to one embodiment, each of the
이하, 본 발명의 배향법을 상술하겠다.Hereinafter, the orientation method of the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 공정을 도시한 도면이다.2 is a view showing an alignment film forming process according to an embodiment of the present invention.
도 2의 (A)를 참조하면, 본 실시예의 배향법은 스탬프 기판(200) 위에 배향 물질을 코팅하여 배향 물질층(202)을 형성한다. 여기서, 스탬프 기판(200)은 추후 필링(Peeling) 과정 등을 고려할 때 플렉서블 기판일 수 있으며, 상기 배향 물질은 스핀-코팅(Spin-coating), 롤 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 코팅 등 다양한 방법을 통하여 스탬프 기판(200) 위에 코팅될 수 있다. Referring to FIG. 2A, in the alignment method of the present embodiment, an alignment material is coated on a
상기 배향 물질로는 다양한 물질이 사용될 수 있지만, 효과가 우수한 반응성 메조겐(RM)이 사용되는 것이 바람직하다. 반응성 메조겐(RM)은 추후의 필링 과정을 고려하여 충분한 두께를 가지고 형성될 수 있다. Although various materials can be used as the alignment material, it is preferable that a reactive mesogen (RM) having excellent effect is used. The reactive mesogens (RM) can be formed with sufficient thickness to account for the subsequent peeling process.
이어서, 상기 배향법은 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이 자외선(UV)을 배향 물질층(202)에 조사하여 배향 물질층(202)을 경화시키며, 그 결과 이방성 성질을 가지는 배향 물질층(202)이 형성된다. 이하, 도 2의 (B)의 구조체를 RM 스탬프라 하겠다. 2 (B), the
일 실시예에 따르면, 상기 배향법은 선형 편광 자외선(Linearly polarized UV)을 배향 물질층(202)으로 조사하며, 이는 스탬프 기판(200) 상의 반응성 메조겐의 모노머들(monomers)의 지향성 광 중합을 보장시킬 수 있다. According to one embodiment, the alignment method irradiates linearly polarized UV with an
계속하여, 상기 배향법은 도 2의 (C)에 도시된 바와 같이 상기 RM 스탬프를 LCD 셀을 위한 셀 구조체 위로 전사시킬 수 있다. 상기 셀 구조체는 순차적으로 위치한 타겟 기판으로서 제 1 기판(110), 전극(예를 들어 ITO층임, 212) 및 배향막, 예를 들어 PI 배향막(214)을 포함할 수 있다. 구체적으로는, RM 스탬프의 배향 물질층(202)이 PI 배향막(214) 위에 접촉한 후 전사될 수 있다. Subsequently, the alignment method can transfer the RM stamp onto the cell structure for the LCD cell as shown in FIG. 2C. The cell structure may include a
PI 배향막(214)은 광 배향, 이온빔 배향, 무기막 사방 증착, 마이크로 러빙, 자기흡착 배향 방법 등의 다양한 방법을 통하여 제 1 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, PI 배향막(214)은 ITO층(212)이 형성된 제 1 기판(110) 위에 스핀-코팅된 후 소프트 베이킹(Soft baking) 및 하드 베이킹되어 형성될 수 있다. The
이어서, 상기 배향법은 도 2의 (D)에 도시된 바와 같이 상기 RM 스탬프를 필링시킬 수 있으며, 그 결과 PI 배향막(214) 위에 반응성 메조겐으로 이루어진 얇은 두께의 RM 배양막(220)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 RM 스탬프의 배향 물질층(202)이 2개의 층들(220 및 222)로 분리될 수 있다. 결과적으로, 예를 들어 10㎚ 두께의 RM 배향막(220)이 액정 배열 및 스위칭을 위한 PI 배향막(214) 위에 형성될 수 있다. 2 (D), the RM stamp can be peeled. As a result, a thin
최종적으로, 이러한 전체 구조를 가지는 구조체를 하부 LCD 셀(디스플레이 셀)이라 하겠다. 상기 하부 LCD 셀은 PI 배향막(214) 및 RM 배향막(220)을 포함할 수 있다. 여기서, PI 배향막(214)은 RM 배향막(220)에 의해 이방성 성질을 가지게 된다. Finally, the structure having such an overall structure will be referred to as a lower LCD cell (display cell). The lower LCD cell may include a
또한, 위의 스탬프를 이용하는 방법을 통하여 ITO층(230)이 형성된 제 2 기판(112) 상의 PI 배향막(232) 위에 RM 배향막(234)이 형성될 수 있다. 즉, 상부 LCD 셀이 형성된다. The
계속하여, 본 발명의 디스플레이 제조 방법은 도 2의 (E)에 도시된 바와 같이 하부 LCD 셀과 상부 LCD 셀을 배열하고, 도 2의 (F)에 도시된 바와 같이 하부 LCD 셀과 상부 LCD 셀 사이에 액정들을 주입하여 액정층(118)을 형성한다. 2 (E), the lower LCD cell and the upper LCD cell are arranged, and as shown in FIG. 2 (F), the lower LCD cell and the upper LCD cell The
정리하면, 본 발명의 배향법은 반응성 메조겐층을 가지는 스탬프를 생성하고, 상기 스탬프를 타겟 기판(제 1 기판 또는 제 2 기판)에 접촉시킨 후 필링시켜, 즉 배향 물질층을 PI 배향막 위로 전사시켜 PI 배향막 위에 RM 배향막을 형성시킬 수 있다. 이렇게 스탬프를 이용하여 배향막을 형성하는 방법은 공정이 간단하다. 본 발명의 배향법을 이용하는 LCD는 러빙 방법 등의 배향법을 이용하는 종래의 LCD보다 액정 배열이 완벽하며, 더 우수한 전기광학(Electro-optical, EO) 특성을 가질 수 있다. In summary, in the alignment method of the present invention, a stamp having a reactive mesogen layer is produced, and the stamp is contacted with a target substrate (first substrate or second substrate) and then peeled, that is, the orientation material layer is transferred onto the PI alignment layer The RM alignment layer can be formed on the PI alignment layer. The process of forming the alignment film by using the stamp is simple. The LCD using the alignment method of the present invention has better liquid crystal alignment than the conventional LCD using the alignment method such as the rubbing method, and can have more excellent electro-optical (EO) characteristics.
위에서는, 배향막으로 PI 또는 반응성 메조겐이 사용될 수 있으나, 다른 배향 물질이 사용될 수도 있다. 또한, LCD 셀은 2개의 배향막을 포함하였으나, 하나 이상의 배향막을 포함하면 충분하다. In the above, PI or reactive mesogen may be used as the alignment film, but other orientation materials may be used. Further, although the LCD cell includes two alignment films, it is sufficient to include at least one alignment film.
이하, 본 발명의 배향막에 따른 LCD의 특성을 살펴보겠다. Hereinafter, characteristics of the LCD according to the alignment film of the present invention will be described.
도 3은 액정 배열 상태를 도시한 도면이다. RM 배향막 위에 형성된 액정들의 배열 상태를 살펴보기 위하여 편광 현미경(Polarized optical microscopy, POM)을 사용하였다.3 is a diagram showing a liquid crystal alignment state. Polarized optical microscopy (POM) was used to observe the alignment of the liquid crystals formed on the RM alignment layer.
도 3의 (A)에 도시된 바와 같이 어떠한 표면 처리 없이 순수한 PI 배향막 위에 랜덤하게 배열된 액정들 내에서는 슐리렌 조직(Schlieren texture)이 관찰되었다. 반면에, 도 3의 (B) 및 (C)에 도시된 바와 같이 비편광(nonpolarized) UV에 의해 경화된 스탬프로부터 전사된 RM 배향막 상에는 액정들의 국부적 배열이 유도되었다. As shown in FIG. 3A, a Schlieren texture was observed in liquid crystals randomly arranged on a pure PI alignment film without any surface treatment. On the other hand, a local alignment of the liquid crystals was induced on the RM alignment film transferred from the stamp cured by nonpolarized UV as shown in Figs. 3 (B) and 3 (C).
따라서, 본 발명은 액정들을 일정하게 배열하기 위해서 선형 편광 UV를 이용하여 스탬프 위에 RM층을 형성하였다. 결과적으로, 도 3의 (D) 및 (E)에 도시된 바와 같이 결점없는 액정층이 형성되고 액정 분자들이 넓은 영역에 배열되었다. 이러한 배열은 다양한 디스플레이 적용을 위해 필수적일 수 있다. Thus, the present invention formed a RM layer on the stamp using linearly polarized UV to uniformly align the liquid crystals. As a result, a defect-free liquid crystal layer is formed as shown in (D) and (E) of Fig. 3, and liquid crystal molecules are arranged in a wide region. This arrangement may be necessary for various display applications.
한편, 도 2의 (F)에 도시된 바와 같이 다른 PI 배향막 및 RM 배향막 상에 액정 배열 동작을 추적하도록 타겟 기판의 광학 지연(optical retardation)을 측정하였다. 액정 분자들을 배열하는 능력은 배향막들의 이방성 성질에 의해 좌우된다. 구체적으로는, 가시광선의 편광 해석법을 이용한 광학 지연 측정은 타겟 기판의 이방성을 평가하여 스탬프를 제조하기 위한 최적의 조건을 결정할 수 있다. On the other hand, the optical retardation of the target substrate was measured so as to track the liquid crystal alignment operation on the other PI alignment film and the RM alignment film as shown in FIG. 2 (F). The ability to align liquid crystal molecules depends on the anisotropic nature of the orientation films. Specifically, the optical delay measurement using the polarization analysis method of visible light can evaluate the anisotropy of the target substrate and determine the optimal conditions for producing the stamp.
순수한 PI 막에서는 어떠한 지연도 관찰되지 않았으며, 이는 배향 처리 없이 PI막 위에 액정들을 배열할 수 없다는 것을 의미한다. 반면에, 광학적으로 등방성인 PI 막에 반응성 메조겐을 인쇄함에 따라 지연이 증가한다. 비편광 UV 경화가 수행된 RM 스탬프로부터 배향 물질층을 전사함에 의해 형성된 RM 배향막의 지연은 약간 증가하였다. 그러나, 이러한 지연은 액정들의 전체 배열을 실현하기에는 충분하지 못하다. No retardation was observed in the pure PI film, which means that the liquid crystals can not be arranged on the PI film without alignment treatment. On the other hand, the retardation increases as the reactive mesogen is printed on the optically isotropic PI film. The delay of the RM alignment film formed by transferring the layer of orientation material from the RM stamp on which the non-polarizing UV curing was performed slightly increased. However, this delay is not sufficient to realize the full array of liquid crystals.
따라서, 본 발명은 선형 편광 UV 경화로 제조된 스탬프를 이용하였으며, 그 결과 RM 배향막의 지연 및 이방성이 향상되었다. 이는 완전한 액정 배향이 가능하도록 한다. Thus, the present invention utilizes a stamp made by linearly polarizing UV curing, resulting in improved delay and anisotropy of the RM alignment layer. This allows complete liquid crystal alignment.
도 4는 RM 스탬프의 XPS 스펙트럼을 도시한 도면이다. 편광 UV 조사 하에서 RM 모노머들의 광 중합을 확인하기 위하여 XPS 분석을 사용하였다. 4 is a diagram showing an XPS spectrum of an RM stamp. XPS analysis was used to confirm photopolymerization of RM monomers under polarized UV irradiation.
UV 조사 전 및 후의 RM 스탬프의 C 1s 및 O 1s의 XPS 스펙트럼은 각기 도 4의 (A) 및 (C)에서 보여진다. C 1s의 core-level XPS 스펙트럼은 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이 세가지 성분들로 분해된다. 284.6eV에서의 낮은 바인딩 에너지 성분 피크는 C-C 결합(bond)으로 인하며, 286.2eV에서의 피크는 C-O 결합과 관련된다. 288.5eV에서의 다른 성분 피크는 RM 모노머들에서의 C=O 결합에 해당한다. The XPS spectra of
편광 UV 조사 후, C-C 단일 결합의 원자 농도(atomic percentage)는 대략 20.6%까지 두드러지게 향상되고, C-O 단일 결합은 대략 8.7%까지 증가한다. 반면에, C=O 이중 결합은 13.6%까지 감소한다. 이는 편광 UV 조사가 C=O 이중 결합을 파괴하여 C-C 단일결합 및 C-O 단일 결합을 형성하는 라디컬들을 생성하기 때문이다. 이는 광 중합을 통하여 반응성 메조겐들 사이에 선형 cross-link를 형성한다. After polarized UV irradiation, the atomic percentage of the C-C single bond is significantly improved to about 20.6%, and the C-O single bond increases to about 8.7%. On the other hand, the C = O double bond decreases to 13.6%. This is because polarized UV irradiation destroys the C = O double bond to produce radicals that form a C-C single bond and a C-O single bond. This forms a linear cross-link between the reactive mesogens through photopolymerization.
도 4의 (C)는 O 1s의 XPS 스펙트럼을 보여준다. 531.6eV에서의 성분 피크는 O=C 이중 결합에 해당하며, 533.0eV에서의 성분 피크는 O-C 단일 결합으로 인해서이다. UV 조사 후, 약한 O 1s 결합이 반응성 메조겐들의 광 중합에서 파괴되기 때문에, O=C 및 O-C의 분자 농도는 각기 54.0% 및 27.0%까지 감소한다. 반응성 메조겐의 LC 코어 구조는 선형 편광 UV 조사로 인하여 호메오트로픽(homeotropic) 상태로 질서적으로 유지될 수 있다. Figure 4 (C) shows the XPS spectrum of O1s. The component peaks at 531.6 eV correspond to O = C double bonds and the component peaks at 533.0 eV due to O-C single bonds. After UV irradiation, the molecular concentrations of O = C and O-C are reduced to 54.0% and 27.0%, respectively, because weak O1s bonds are destroyed in photopolymerization of reactive mesogens. The LC core structure of the reactive mesogens can be maintained qualitatively in a homeotropic state due to linear polarized UV radiation.
다음으로, 배향 물질층(RM 막) 전사 전 및 후의 PI 막이 형성된 기판의 XPS 스펙트럼을 확인하였다. 도 4의 (B)는 PI 막이 코팅된 기판 상에서의 C 1s 피크의 core-level XPS 스펙트럼에서의 변화를 보여준다. 284.6eV, 286.2eV 및 288.5eV에서의 성분 피크는 RM 스탬프의 분해된 피크들에 해당한다. Next, the XPS spectrum of the substrate on which the PI film was formed before and after the transfer of the orientation material layer (RM film) was confirmed. FIG. 4 (B) shows the change in the core-level XPS spectrum of the
C-C 단일 결합의 원자 농도는 대략 19.7%까지 증가하고, C-O 단일 결합은 대략 25.8%까지 상당히 증가한다. C=O 이중 결합 원자 농도 또한 36.4%까지 증가한다. C-C 결합, C-O 결합 및 C=O 결합의 증가된 원자 농도들은 UV 경화된 RM 스탬프와의 접촉을 통한 PI 막으로의 RM 막의 전사에 기여한다. 또한, 도 4의 (D)에 도시된 바와 같이, PI 막 상의 O=C 결합 및 O-C 결합의 원자 농도는 전사된 RM 막으로 인하여 각기 20.9% 및 34.2%까지 증가한다. The atomic concentration of the C-C single bond increases to approximately 19.7%, and the C-O single bond increases significantly to approximately 25.8%. The C = O double bond atomic concentration also increases to 36.4%. Increased atomic concentrations of C-C bonds, C-O bonds and C = O bonds contribute to the transfer of the RM film to the PI membrane through contact with UV cured RM stamp. In addition, as shown in Fig. 4 (D), the atomic concentrations of O = C bonds and O-C bonds on the PI film increase to 20.9% and 34.2%, respectively, due to the transferred RM film.
새로운 막을 형성할 때 새로운 막이 광의 투명도를 감소시킬 수 있으므로, 광학 손실은 새로운 막을 부가할 때 중요한 요소이다. 이하, 종래의 러빙 방식으로 형성된 PI 배향막을 사용할 때와 본 발명의 RM 배향막/PI 배향막을 사용할 때의 광 투과율을 비교하겠다. Optical loss is an important factor when adding new films because new films can reduce the transparency of light when forming new films. Hereinafter, the light transmittance when using the PI alignment film formed by the conventional rubbing method and the RM alignment film / PI alignment film of the present invention will be compared.
도 5는 광 투과율 특성을 도시한 도면이다. 광 투과율 특성 비교를 위해 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이 자외선-가시광선 분광 광도계를 사용하였다. 5 is a view showing the light transmittance characteristic. For comparison of light transmittance characteristics, an ultraviolet-visible light spectrophotometer was used as shown in Fig. 5 (A).
RM 배향막/PI 배향막과 러빙 방식의 PI 배향막의 평균 광 투과율은 각기 81.4% 및 81.2%이며, 이는 PI 배향막 위에 RM 배향막을 형성할지라도 어떠한 광 손실도 발생하지 않았음을 의미한다. 얇은 RM 배향막이 토포그래피(topographical) 구조가 아니므로, 배향막들과 액정층 사이의 인터페이스 내의 광 손실을 최소화시킬 수 있다. The average light transmittance of the RM alignment film / PI alignment film and the rubbing type PI alignment film was 81.4% and 81.2%, respectively, which means that no light loss occurred even though the RM alignment film was formed on the PI alignment film. Since the thin RM alignment layer is not a topographical structure, the light loss in the interface between the alignment layers and the liquid crystal layer can be minimized.
감소된 임계값(Vth) 및 빠른 응답 시간을 포함하는 우수한 EO 특성은 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이 RM 배향막을 기초로 제작된 LCD에서 실현될 수 있다. 러빙 방식의 PI 막과 LIL을 사용하는 나노 패턴 PI 막을 비교를 위해 사용하였다. The excellent EO characteristic including the reduced threshold value V th and the fast response time can be realized in an LCD fabricated on the basis of a RM alignment film as shown in Fig. 5 (B). A rubbing type PI film and a nanopattern PI film using LIL were used for comparison.
전압-투과율(V-T) 곡선들은 액정들이 소정 임계값(Vth) 이상의 외부 전압 하에서 off에오 on으로 스위치될 수 있음을 확인시킨다. 10% 투과율에서 RM 배향막을 위한 임계값은 러빙 방식의 PI 막을 가지는 LCD에서보다 8.4% 감소하였으며, LIL을 이용하는 나노 패턴 PI 막을 포함하는 LCD의 임계값보다 낮은 28.9%이다. The voltage-transmittance (VT) curves confirm that the liquid crystals can be switched off to on-off under an external voltage above a predetermined threshold (V th ). The threshold for RM alignment at 10% transmittance is 8.4% lower than that of LCD with rubbed PI film and is 28.9% lower than the threshold of LCD including nanopatterned PI film using LIL.
인쇄된 RM 배향막, 러빙 방식의 PI 막 및 나노 패턴 PI막의 시간-투과율 그래프들은 도 5의 (C)에 도시된 바와 같이 상승 및 하강 응답 시간으로 귀속된다. RM 배향막을 사용하는 VA-LCD는 26.5㎳(상승 11.9㎳ 및 하강 14.6㎳)의 가장 빠른 응답 시간을 가지며, 러빙 방식의 PI 막을 사용하는 VA-LCD는 36.1㎳(상승 15.3㎳ 및 하강 20.8㎳)의 응답 시간을 나타내고, 나노 패턴 PI 막을 사용하는 VA-LCD는 27.5㎳(상승 10.2㎳ 및 하강 17.3㎳)의 응답 시간을 보인다. The time-permeability graphs of the printed RM orientation film, the rubbing PI film and the nanopattern PI film are attributed to the rise and fall response times as shown in Fig. 5 (C). The VA-LCD using the RM alignment layer has the fastest response time of 26.5 ms (11.9 ms up and 14.6 ms down), and the VA-LCD using the rubbing type PI film has 36.1 ms (15.3 ms up and 20.8 ms down) And the response time of the VA-LCD using the nanopattern PI film is 27.5 ms (rising 10.2 ms and falling 17.3 ms), respectively.
RM 배향막을 사용하는 LCD의 우수한 EO 특성은 PI 배향막 상의 RM 배향막의 defect-filling effect에 기여할 수 있다. RM 배향막은 PI 배향막 상에 microdefect들을 채울 수 있으며, 분자의 방향 전환을 방해하고 액정들과 배향막들 사이의 인터페이스에서 액정들의 분자 충돌을 증가시킬 수 있다. The excellent EO characteristics of the LCD using the RM alignment layer can contribute to the defect-filling effect of the RM alignment layer on the PI alignment layer. The RM alignment layer can fill the microdefects on the PI alignment layer and can interfere with the molecular redirection and increase the molecular collisions of the liquid crystals at the interface between the liquid crystals and the alignment layers.
이미지 스틱킹은 긴 LCD 수명을 가지면서 고품질 디스플레이를 개발하기 위한 중요한 이슈이다. 이미지 스틱킹은 LCD 셀들의 캐패시턴스-전압(C-V) 히스테리시스(hysteresis)에 의해 특징지어질 수 있다. 트랩된 전하들의 시간-의존형 손실은 이미지 스틱킹을 유발한다. 종래의 러빙 방식의 PI 막을 사용하는 LCD 셀들로부터 특성 히스테리시스를 나타내는 C-V 곡선들과 달리, LCD 셀을 위한 hysteresis-free C-V 곡선이 도 5의 (D)에 도시된 바와 같이 RM 배향막/PI 배향막에서 획득된다. 이는 RM 배향막이 PI 배향막의 defect들을 커버하여 전하들을 트랩하고 C-V 히스테리시스를 증가시킬 수 있다는 것을 나타낸다. 결론적으로, RM 배향막/PI 배향막을 포함하는 LCD에서 액정들 및 배향막 사이의 인터페이스에 존재하는 전하가 거의 없게 된다. Image sticking is an important issue for developing high quality displays with long LCD lifetime. The image sticking may be characterized by the capacitance-voltage (C-V) hysteresis of the LCD cells. Time-dependent loss of trapped charges causes image sticking. Unlike the CV curves showing the characteristic hysteresis from the LCD cells using the conventional rubbing type PI film, the hysteresis-free CV curve for the LCD cell is acquired in the RM alignment film / PI alignment film as shown in (D) do. This indicates that the RM alignment film can cover the defects of the PI alignment film, trapping charges and increasing C-V hysteresis. Consequently, there is almost no charge present at the interface between the liquid crystals and the alignment layer in the LCD including the RM alignment layer / PI alignment layer.
도 6은 온도 안정성 특성을 도시한 도면이다. 6 is a diagram showing the temperature stability characteristic.
도 6을 참조하면, PI 배향막 상에 defect들을 채우는 RM 배향막은 종래의 러빙 방식의 LCD 셀 및 PI 막 기반의 LCD 셀보다 온도 안정성을 향상시킨다. 마이크로디스플레이 및 고휘도 디스플레이와 같은 진보된 LCD에서의 증가된 열 처리량(Thermal budget)은 유기 물질의 질을 낮추어서 디스플레이의 수명을 감소시킨다. 따라서, 고열 안정성(high thermal stability)을 가지는 배향막들이 디스플레이를 위해 요구된다. RM 배향막/PI 배향막을 포함하는 LCD는 향상된 열 안정성으로 인하여 종래보다 향상된 고-온도 동작(high-temperature operation)을 제공한다. 이는 위에서 언급된 표면 defect filling으로부터 유발된다. 러빙 방식의 PI 막을 사용하는 LCD 셀은 150℃까지는 안정하나 210℃에서는 불안해지고 국부적으로 배열된 상태를 가지게 한다. 반면에, RM 배향막/PI 배향막을 포함하는 LCD 셀은 210℃까지 안정성을 유지한다. Referring to FIG. 6, the RM alignment layer filling the defects on the PI alignment layer improves the temperature stability of the conventional rubbing type LCD cell and the PI film based LCD cell. Increased thermal budget in advanced LCDs, such as microdisplay and high brightness displays, reduces the quality of organic materials and reduces the lifetime of the display. Therefore, alignment films having high thermal stability are required for display. LCDs including the RM alignment layer / PI alignment layer provide improved high-temperature operation due to improved thermal stability. This is caused by surface defect filling mentioned above. The LCD cell using the rubbing type PI film is stable up to 150 ° C but becomes unstable at 210 ° C and has a locally arranged state. On the other hand, the LCD cell including the RM alignment layer / PI alignment layer maintains stability up to 210 ° C.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Should be regarded as belonging to the following claims.
100 : 액정 표시 패널 102 : 백라이트 유닛
112, 114 : 기판 114, 116 : 배향막
118 : 액정층 120, 122 : 편광판100: liquid crystal display panel 102: backlight unit
112, 114:
118:
Claims (15)
상기 스탬프를 필링하는 방법을 통하여 상기 배향 물질층의 일부를 상기 타겟 기판으로 전사시킴에 의해 상기 타겟 기판 상에 배향막을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 필링시 상기 스탬프의 배향 물질층은 2개의 층들로 분리되고, 상기 스탬프의 배향 물질층의 일부는 상기 스탬프 상에 남는 것을 특징으로 하는 디스플레이 셀을 제조하는 방법. Contacting a stamp comprising a layer of orientation material formed on the stamp substrate on a target substrate by irradiating the stamp substrate and the linear polarized ultraviolet radiation; And
And forming an alignment film on the target substrate by transferring a part of the alignment material layer to the target substrate through a method of peeling the stamp,
Wherein the orientation material layer of the stamp is separated into two layers at the time of filling and a portion of the orientation material layer of the stamp remains on the stamp.
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