KR102205664B1 - 액정 표시 장치 제조 방법 - Google Patents

Abstract

액정 표시 장치는 제1 베이스 기판 상에 제1 배향막을 형성하고, 제2 베이스 기판 상에 제2 배향막을 형성하고, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 중 어느 하나 상에 액정을 적하하고, 상기 제1 베이스 기판과 상기 제2 베이스 기판을 결합함으로써 제조될 수 있다. 상기 제1 및 제2 배향막 중 적어도 하나는 대응하는 베이스 기판 상에 배향제 및 가교제를 포함하는 배향액을 형성하고, 상기 배향액을 제1 온도에서 경화하여 배향막을 형성하고, 상기 베이스 기판에 광을 제공하여 상기 배향막을 배향하고, 상기 배향막을 제2 온도에서 베이크함으로써 형성될 수 있으며, 상기 제1 온도는 상기 가교제의 가교 반응 온도보다 낮다.

Description

액정 표시 장치 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치는 액정층의 특성에 따라 트위스티드 네마틱형 액정 표시 장치, 수평 전계형 액정 표시 장치, 또는 수직 배향형 액정 표시 장치 등으로 구분된다.

상기 수직 배향형 액정 표시 장치는 전기장이 인가되지 않은 상태에서 소정 방향으로 배향되고 액정 분자들의 장축이 상기 기판면에 수직하게 배열된다. 이에 따라, 시야각이 넓고 콘트라스트 비가 크다.

상기 액정 분자들을 전기장이 인가되지 않은 상태에서 소정 방향으로 배향시키기 위한 방법으로는 러빙 방법이나 광 배향 방법이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 광배향법을 이용한 배향막 형성 방법을 제공하고, 상기 배향막 형성 방법을 이용하여 표시 품질이 향상된 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 베이스 기판 상에 제1 배향막을 형성하고, 제2 베이스 기판 상에 제2 배향막을 형성하고, 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 중 어느 하나 상에 액정을 적하하고, 상기 제1 베이스 기판과 상기 제2 베이스 기판을 결합함으로써 제조될 수 있다. 상기 제1 및 제2 배향막 중 적어도 하나는 대응하는 베이스 기판 상에 배향제 및 가교제를 포함하는 배향액을 형성하고, 상기 배향액을 제1 온도에서 경화하여 배향막을 형성하고, 상기 베이스 기판에 광을 제공하여 상기 배향막을 배향하고, 상기 배향막을 제2 온도에서 베이크함으로써 형성될 수 있으며, 상기 제1 온도는 상기 가교제의 가교 반응 온도보다 낮다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향막 중 적어도 하나는 광 분해 반응기를 갖는 고분자를 포함한다.

상기 배향제는 시클로부탄계 이무수물 또는 그의 유도체 및 디아민을 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 배향제는 하기 화학식 1로 이루어진 군에서 선택된 한 종 이상, 및 하기 화학식 2로 이루어진 군에서 선택된 한 종 이상을 포함할 수 있다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 n=1 내지 6의 알킬기, 알콕시기이다.

[화학식 2]

상기 화학식 2에서, R₁, R₂, R₃, R₄는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 알콕시기, 또는 비닐기(-(CH₂)_m-CH=CH₂, m=0, 1, 2) 또는 아세틸기(-(CH₂)_n-C≡CH, n=0, 1, 2)를 나타내고, X는 -S-, -CO-, -NH-이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가교제는 옥시란 화합물, 멜라민 화합물, 에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물, 폴리올 화합물, 비스아지드 화합물, 하기 화학식 3로 표시되는 화합물 등을 포함할 수 있다.

[화학식 3]

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가교제는 상기 배향액 100중량%를 기준으로 0.1중량% 내지 7중량%로 상기 배향액에 함유될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배향액을 경화하는 단계는 상기 배향액을 제3 온도로 선경화(procure)하는 단계, 및 상기 배향액을 상기 제3 온도보다 높은 제4 온도로 메인 경화(main cure)하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 메인 경화 단계는 상기 선 경화 단계보다 더 긴 시간 동안 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 온도는 65도 내지 80도이고, 상기 제4 온도는 150도 내지 200도일 수 있으며, 상기 선 경화 단계는 60초 내지 300초 동안 수행되고 상기 메인 경화 단계는 600초 내지 1000초 동안 수행될 수 있다.

상기 베이크 단계는 상기 메인 경화 단계보다 더 긴 시간 동안 수행되는 상기 가교 반응 온도보다 더 높은 온도로 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 베이크 단계에서의 상기 제2 온도는 210도 내지 240도이며, 상기 베이크 단계는 1200초 내지 2500초 동안 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광은 자외선, 적외선, 원적외선, 전자선, 및 방사선 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 상기 광은 일부 편광 또는 전편광된 광일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 광배향법을 이용한 배향막 형성 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 불량률이 감소한 고품질의 액정 표시 장치를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막을 형성하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 7a 내지 도 7c는 기존 발명에 있어서 배향막의 이방성을 형성하는 과정을 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 있어서 배향막의 이방성을 형성하는 과정을 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 9는 기존 발명과 본 발명에 있어서의 배향막의 이방성을 나타낸 그래프이다.
도 10은 기존 발명과 본 발명에 있어서의 배향막을 채용한 액정 표시 장치에 있어서 액정 분자들의 방위각 변화량을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 영상을 표시하는 영상 표시부(DPP), 영상 표시부(DPP)를 구동하는 게이트 구동부(GDR) 및 데이터 구동부(DDR), 상기 게이트 구동부(GDR)와 상기 데이터 구동부(DDR)의 구동을 제어하는 타이밍 컨트롤러(TC)를 포함한다.

상기 영상 표시부(DPP)는 다수의 게이트 라인(GL), 다수의 데이터 라인(DL) 및 다수의 화소(PXL)를 포함한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 영상 표시부(DPP)는 제1 기판(SUB1), 상기 제1 기판(SUB1)과 마주하는 제2 기판(SUB2), 및 상기 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2) 사이에 개재된 액정층(LC)으로 이루어진 액정 표시 패널을 포함할 수 있다.

상기 다수의 게이트 라인(GL)과 상기 다수의 데이터 라인(DL)은 상기 제1 기판(SUB1) 상에 구비된다. 상기 다수의 게이트 라인(GL)은 행 방향으로 연장되고 서로 평행하게 열 방향으로 배열된다. 상기 다수의 데이터 라인(DL)은 열 방향으로 연장되고, 서로 평행하게 행 방향으로 배열된다.

상기 다수의 화소(PXL) 각각은 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 연결될 수 있으며, 상기 각 화소(PXL)는 박막 트랜지스터(Tr), 액정 커패시터(Clc) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다.

상기 박막 트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 라인(GL)에 연결된 게이트 전극, 상기 데이터 라인(DL)에 연결된 소스 전극, 및 상기 액정 커패시터(Clc)와 상기 스토리지 커패시터(Cst)에 연결된 드레인 전극을 구비한다.

상기 액정 커패시터(Clc)는 상기 제1 기판(SUB1)에 구비된 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE)을 두 단자로 하며, 상기 액정층(LC)은 유전체 역할을 수행한다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 공통 전극(CE)은 기준 전압(Vcom)을 수신한다.

한편, 상기 각 화소(PXL)는 상기 화소 전극(PE)에 대응하는 상기 제2 기판(SUB2)의 영역에 구비되어 기본색 중 하나를 나타내는 컬러 필터(CF)를 포함한다. 도 2와는 달리, 상기 컬러 필터(CF)는 상기 제1 기판(SUB1)에 제공되는 상기 화소 전극(PE)의 상부 또는 하부에 형성될 수도 있다.

다시, 도 1을 참고하면, 상기 타이밍 컨트롤러(TC)는 상기 액정 표시 장치(1000)의 외부로부터 다수의 영상신호(RGB) 및 다수의 제어신호(CS)를 수신한다. 상기 타이밍 컨트롤러(TC)는 상기 데이터 구동부(DDR)와의 인터페이스 사양에 맞도록 상기 영상신호들(RGB)의 데이터 포맷을 변환하고, 변환된 영상신호들(R'G'B')을 상기 데이터 구동부(DDR)로 제공한다. 또한, 상기 타이밍 컨트롤러(TC)는 상기 다수의 제어신호(CS)에 근거하여 데이터 제어신호D-CS, 예를 들어, 출력개시신호, 수평개시신호 등) 및 게이트 제어신호(G-CS, 예를 들어, 수직개시신호, 수직클럭신호, 및 수직클럭바신호)를 생성한다. 상기 데이터 제어신호(D-CS)는 상기 데이터 구동부(DDR)로 제공되고, 상기 게이트 제어신호(G-CS)는 상기 게이트 구동부(GDR)로 제공된다.

상기 게이트 구동부(GDR)는 상기 타이밍 컨트롤러(TC)로부터 제공되는 상기 게이트 제어신호(G-CS)에 응답해서 게이트 신호를 순차적으로 출력한다. 따라서, 상기 다수의 화소(PXL)는 상기 게이트 신호에 의해서 행 단위로 순차적으로 스캐닝될 수 있다.

상기 데이터 구동부(DDR)는 상기 타이밍 컨트롤러(TC)로부터 제공되는 상기 데이터 제어신호(D-CS)에 응답해서 상기 영상신호들(R'G'B')을 데이터 전압들로 변환하여 출력한다. 상기 출력된 데이터 전압들은 상기 영상 표시부(DPP)로 인가된다.

따라서, 각 화소(PXL)는 상기 게이트 신호에 의해서 턴-온되고, 턴-온된 상기 화소(PXL)는 상기 데이터 구동부(DDR)로부터 해당 데이터 전압을 수신하여 원하는 계조의 영상을 표시한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 절단선 I-I`에 따라 절단한 단면도이다. 여기서, 각 화소는 동일한 구조로 이루어지므로 설명의 편의상 하나의 화소가, 상기 화소들 중 하나의 화소에 인접한 상기 게이트 라인들 및 상기 데이터 라인들과 함께 도시되었다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 액정 표시 장치는 제1 기판(SUB1)과 상기 제1 기판(SUB1)에 대향하는 제2 기판(SUB2), 및 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에 형성된 액정층(LC)을 포함한다.

상기 제1 기판(SUB1)은 제1 베이스 기판(BS1), 복수의 게이트 라인들(GL)과, 복수의 데이터 라인들(DL), 복수의 화소들(PXL), 및 상기 화소들을 커버하는 제1 배향막(ALN1)을 포함한다. 상기 제1 베이스 기판(BS1)은 대략 사각 형상을 가지며 투명 절연 물질로 이루어진다.

상기 게이트 라인들(GL)은 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제1 방향(D1)으로 연장되어 형성된다.

상기 게이트 라인들(GL)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에는 게이트 절연막(GI)이 제공된다. 상기 게이트 절연막(GI)은 절연 물질로 이루어질 수 있는 바, 예를 들어, 실리콘 질화물이나, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.

상기 데이터 라인들(DL)은 상기 게이트 라인들(GL)과 상기 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 상기 제1 방향(D1)에 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장되어 제공된다.

상기 각 화소(PXL)는 상기 게이트 라인들(GL) 중 하나와 상기 데이터 라인들(DL) 중 하나에 연결된다. 상기 각 화소(PXL)는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극(PE), 상기 화소 전극(PE)을 커버하는 보호막(PSV), 상기 화소 전극(PE)과 이격되어 제공된 공통 전극(CE), 상기 공통 전극(CE)에 연결되며 상기 화소 전극(PE)과 중첩하여 스토리지 커패시터를 형성하는 스토리지 라인(STL)을 포함한다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극(GE), 게이트 절연막(GI), 반도체 패턴(SM), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.

상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GL)으로부터 돌출되거나 상기 게이트 라인(GL)의 일부 영역 상에 제공된다.

상기 게이트 전극(GE)은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 전극(GE)은 몰리브덴, 알루미늄, 및 몰리브덴이 순차적으로 적층된 삼중막이거나, 티타늄과 구리가 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 또는 티타늄과 구리의 합금으로 된 단일막일 수 있다.

상기 게이트 절연막(GI)은 상기 제1 베이스 기판(BS1)의 전면에 제공되어, 상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 라인(GL)을 커버한다.

상기 반도체 패턴(SM)은 상기 게이트 절연막(GI)상에 제공된다. 상기 반도체층(SM)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 상기 게이트 전극(GE) 상에 제공된다. 상기 반도체 패턴(SM)은 일부 영역이 상기 게이트 전극(GE)과 중첩된다. 상기 반도체패턴(SM)은 상기 게이트 절연막(GI)상에 제공된 액티브 패턴(ACT)과 상기 액티브 패턴(ACT) 상에 형성된 오믹 콘택층(OHM)을 포함한다. 상기 액티브 패턴(ACT)은 비정질 실리콘 박막으로 이루어질 수 있으며, 상기 오믹 콘택층(OHM)은 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어질 수 있다. 상기 오믹 콘택층(OHM)은 상기 액티브 패턴(ACT)의 일부 영역과 후술할 소스 전극(SE) 사이 및 상기 액티브 패턴(ACT)의 다른 일부 영역과 후술할 드레인 전극(DE) 사이에 제공된다. 상기 오믹 콘택층(OHM)은 상기 액티브 패턴(ACT)과 상기 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 사이를 각각 오믹 콘택(ohmic contact)시킨다.

상기 소스 전극(SE)은 상기 데이터 라인(DL)에서 분지되어 제공된다. 상기 소스 전극(SE)은 상기 오믹 콘택층(OHM) 상에 형성되며 일부 영역이 상기 게이트 전극(GE)과 중첩한다.

상기 드레인 전극(DE)은 상기 반도체 패턴(SM)을 사이에 두고 상기 소스 전극(SE)으로부터 이격되어 제공된다. 상기 드레인 전극(DE)은 상기 오믹 콘택층(OHM) 상에 형성되며 일부 영역이 상기 게이트 전극(GE)과 중첩하도록 제공된다.

상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 티타늄과 구리가 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 또는 티타늄과 구리의 합금으로 이루어진 단일막일 수 있다.

이에 따라 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이의 상기 액티브 패턴(ACT)의 상면이 노출되며, 상기 게이트 전극(GE)의 전압 인가 여부에 따라 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 이루는 채널부(CHN)가 된다. 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이의 이격되어 형성된 채널부(CHN)를 제외한 영역에서 상기 반도체층(SM)의 일부와 중첩한다.

상기 화소 전극(PE)은 상기 드레인 전극(DE)과 상기 게이트 절연막(GI)상에 구비된다. 상기 화소 전극(PE)은 그 일부가 상기 드레인 전극(DE)의 일부와 상기 게이트 절연막(GI)의 바로 위에 제공되어 상기 드레인 전극(DE)에 연결된다. 이에 따라, 평면상에서 볼 때 상기 화소 전극(PE)의 일부는 상기 드레인 전극(DE)과 중첩한다. 상기 화소 전극(PE)은 평면상에서 볼 때 대략 직사각 형상을 가지나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 각 화소(PXL)의 형상에 따라 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 상기 화소 전극(PE)은 내부에 슬릿과 같은 패턴이 없이 통판으로 형성된다.

상기 화소 전극(PE)은 투명한 도전성 물질로 형성된다. 특히, 상기 화소 전극(PE)은 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide)로 형성된다. 상기 투명 도전성 산화물은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등이 있다.

상기 보호막(PSV)은 상기 화소 전극(PE)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제공된다. 상기 보호막(PSV)은 상기 채널부(CHN)와 상기 화소 전극(PE)을 커버한다. 상기 보호막(PSV)은 예를 들어, 실리콘 질화물이나, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.

상기 공통 전극(CE)은 상기 보호막(PSV) 상에 형성된다. 상기 공통 전극(CE)은 상기 화소 전극(PE)의 일부와 중첩된다. 상기 공통 전극(CE)은 평면 상에서 볼 때 상기 화소 전극(PE)이 상기 드레인 전극(DE)과 중첩하는 부분과는 중첩하지 않는다. 즉, 상기 화소 전극(PE)에 있어서 상기 드레인 전극(DE)과 중첩되는 영역을 제1 영역(PE1), 상기 드레인 전극(DE)과 중첩하지 않은 영역을 제2 영역(PE2)이라고 할 때, 상기 공통 전극(CE)은 상기 제1 영역(PE1)과 중첩하지 않으며 상기 제1 영역(PE1)으로부터 이격되어 제공된다.

상기 공통 전극(CE)은 그 일부가 제거되어 형성된 복수의 슬릿들(SLT)을 가진다. 상기 슬릿들(SLT)은 상기 제1 방향(D1)이나 상기 제2 방향(D2)에 경사진 방향을 갖도록 제공될 수 있다. 또한, 상기 공통 전극(CE)은 서로 다른 경사진 방향을 갖는 슬릿들(SLT)로 이루어진 복수의 영역을 가질 수 있으며, 이때, 상기 영역들은 상기 화소(PXL)를 가로지르는 가상의 선에 대해 실질적으로 선대칭되거나, 상기 화소 내의 어느 한 지점에 대해 실질적으로 점대칭될 수 있다. 도 1에서는 일 예로서, 상기 슬릿들(SLT)가 상기 화소를 제1 방향으로 가로지르는 가상의 선(IML)에 대해 선대칭으로 형성된 것을 도시하였다.

다시 말해, 상기 공통 전극(CE)은 각 화소 마다 형성된 줄기부(CEa)와, 상기 슬릿들(SLT)에 의해 나누어지며 상기 줄기부(CEa)로부터 돌출되어 연장된 복수의 가지부들(CEb)를 가진다. 상기 가지부들(CEb)은 서로 일정 간격 이격된다. 상기 공통 전극(CE)의 상기 가지부들(CEb)은 상기 화소 전극(PE)과 함께 전계를 형성한다.

상기 가지부들(CEb)은 소정 방향으로 평행하게 연장되도록 형성될 수 있다. 상기 줄기부(CEa)와 가지부들(CEb)은 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 가지부들(CEb)은 상기 줄기부(CEa)의 연장 방향과 수직한 양측 방향으로 모두 돌출되어 연장될 수도 있다. 또는 상기 줄기부(CEa)가 복수 회 절곡된 형태로 형성될 수도 있다.

상기 공통 전극(CE)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)은 상기 공통 전극(CE)은 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 도전성 금속 산화물로 형성될 수 있다.

상기 스토리지 라인(STL)은 상기 제1 베이스 기판(BS1)과 상기 게이트 절연막(GI)사이에 상기 게이트 라인들(GL)과 이격되어 제공된다. 상기 스토리지 라인(STL)은 상기 게이트 라인(GL)과 동일 물질로 형성될 수 있으며, 상기 게이트 라인(GL)과 단일 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다.

상기 스토리지 라인(STL)은 상기 제1 방향(D1)으로 연장되며, 상기 제2 방향(D2)으로 돌출되어 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 화소 전극(PE)의 일부와 중첩한다. 상기 스토리지 라인(STL)과 상기 화소 전극(PE)은 상기 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 스토리지 커패시터를 이룬다.

상기 게이트 절연막(GI)과 상기 보호막(PSV)에는 상기 게이트 절연막(GI)의 일부와 상기 보호막(PSV)의 일부가 제거되어 상기 스토리지 라인(STL)의 일부를 노출시키는 제1 콘택홀이 제공된다. 상기 공통 전극(CE)은 상기 제1 콘택홀을 통해 상기 스토리지 라인(STL)에 연결된다. 상기 스토리지 라인(STL)과 상기 공통 전극(CE)에는 동일한 레벨의 공통 전압이 인가된다. 여기서, 상기 공통 전압은 상기 스토리지 라인(STL)을 통해 각 화소의 상기 공통 전극(CE)에 인가되므로, 전체 표시 영역에서의 공통 전극(CE)에 전압 강하 없이 균일한 레벨의 전압이 인가된다.

상기 제1 배향막(ALN1)은 상기 공통 전극(CE)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(SUB1) 상에 제공되며 상기 액정층의 액정 분자들을 배향시킨다. 상기 제1 배향막(ALN1)은 후술하는 광 배향막의 구성 재료를 도포한 기판에 일부 편광 또는 전편광된 광을 조사하여 광반응을 일으킴으로써 얻어질 수 있으며, 상기 액정층의 상기 액정 분자들을 일 방향으로 배향시킨다.

상기 제1 배향막(ALN1)의 구성 재료는 광이 제공되었을 때 반응을 일으켜 상기 제1 배향막(ALN1)에 이방성을 부여하는 재료라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제1 배향막(ALN1)은 광 반응기를 갖는 고분자를 포함하며, 상기 제1 배향막(ALN1)은 상기 광 반응기에 광이 조사됨으로써 상기 광의 조사 방향에 따른 방향성을 가질 수 있다. 상기 고분자로는 폴리아믹산, 폴리아믹산을 부분적으로 이미드화한 폴리머, 또는 이 폴리아믹산을 탈수고리화하여 얻어지는 폴리이미드가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 광 반응기는 광 분해 반응(photo-decomposition) 을 일으키는 작용기일 수 있다.

본 발명의 일 실시예예 따르면, 상기 제1 배향막(ALN1)은 시클로부탄계 이무수물 또는 그의 유도체와 디아민으로 구성되는 폴리아믹산 또는 폴리이미드를 포함할 수 있으며, 상기 폴리아믹산 및 폴리 이미드는 가교제에 의해 가교된다.

상기 시클로부탄계 이무수물은 시클로부탄테트라카르복실산 이무수물일 수 있으며, 상기 디아민은 방향족 디아민일 수 있다. 상기 시클로부탄테트라카르복실산 이무수물 및 그의 유도체는 하기 화학식 1로 표시된다.

상기 화학식 1에서, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 n=1 내지 6의 알킬기, 알콕시기이다.

상기 방향족 디아민 화합물은 하기 화학식 2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함한다.

상기 화학식 2에서, R₁, R₂, R₃, R₄는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 알콕시기, 또는 비닐기(-(CH₂)_m-CH=CH₂, m=0, 1, 2) 또는 아세틸기(-(CH₂)_n-C≡CH, n=0, 1, 2)를 나타내고, X는 -S-, -CO-, -NH-이다.

상기 가교제는 상기 폴리아믹산 또는 폴리이미드의 잔기와 반응하여 서로 결합시킬 수 있다. 예를 들어 상기 가교제는 상기 폴리아믹산의 카르복시산 잔기와 반응할 수 있다. 상기 가교제는 상기 폴리아믹산 또는 폴리이미드의 잔기와 반응함으로써 배향막의 강도를 증가시키킴과 동시에 비틀림(torsion) 강도를 개선시킨다. 여기서, 상기 비틀림 강도는 배향막 표면의 강도를 나타내는 것으로서 러빙포를 이용하여 배향막 표면을 스크래칭하였을 때 발생되는 이물의 양으로써 측정될 수 있다. 상기 배향막 표면을 스크래칭하였을 때 발생되는 이물의 양이 많을수록 비틀림 강도가 약한 것으로 정의된다.

상기 가교제로는 옥시란 화합물, 멜라민 화합물, 에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물, 폴리올 화합물 및 비스아지드 화합물, 또는 하기 화학식 3으로 표시된 가교제 등이 포함될 수 있다.

상기 제2 기판(SUB2)은 제2 베이스 기판(BS2), 컬러 필터들(CF), 블랙 매트릭스(BM), 및 제2 배향막(ALN2)을 포함한다.

상기 컬러 필터들(CF)은 상기 액정층(LC)을 통과하는 광에 색을 제공하기 위한 것이다. 상기 컬러 필터들(CF)은 적색 컬러 필터, 녹색 컬러 필터, 및 청색 컬러 필터를 포함한다. 상기 적색 컬러 필터, 상기 녹색 컬러 필터, 또는 상기 청색 컬러 필터는 상기 각 화소(PXL)에 일대일로 대응하여 배치될 수 있다. 서로 인접한 화소와 화소 사이에는 누설되는 광을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(BM)가 배치된다.

상기 제2 배향막(ALN2)는 상기 컬러 필터(CF) 상에 제공되며, 상기 제1 배향막(ALN1)과 같이, 상기 액정층(LC)의 액정 분자들을 배향시킨다. 상기 제2 배향막(ALN2)은 상술한 광 배향막의 구성 재료를 도포한 기판에 일부 편광 또는 전편광된 광을 조사하여 광반응을 일으킴으로써 얻어질 수 있으며, 상기 액정층(LC)의 상기 액정 분자들을 일 방향으로 배향시킨다.

상기 제2 배향막(ALN2)의 재료는 상기 제1 배향막(ALN1)의 재료와 동일하거나 서로 다를 수 있다.

상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에는 액정 분자들을 포함하는 상기 액정층(LC)이 제공된다.

상기 액정 표시 장치에 있어서, 상기 게이트 라인(GL)에 게이트 신호가 인가되면, 상기 박막 트랜지스터가 턴-온된다. 따라서, 상기 데이터 라인(DL)으로 인가된 상기 데이터 신호는 상기 박막 트랜지스터를 통해 상기 화소 전극 (PE)으로 인가된다. 상기 박막 트랜지스터가 온 상태가 되어 화소 전극(PE)에 데이터 신호가 인가되면, 상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE) 사이에 전계가 형성된다. 이때, 상기 화소 전극(PE)에 인가되는 전압은 상기 공통 전극(CE) 에 인가되는 전압보다 크거나 작다. 예를 들어 상기 공통 전극(CE) 에 0V의 전압이 인가되고, 화소 전극(PE) 에 7V의 전압이 인가될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)과 상기 화소 전극(PE)에 인가되는 전압의 차이에 의해 생성된 전계에 의해 상기 액정 분자들이 구동된다. 이에 따라, 상기 액정층(LC)을 투과하는 광량이 변화되어 영상이 표시된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 화소 전극이 통판으로 형성되고 상기 공통 전극이 상기 화소 전극의 상부에 복수의 슬릿들을 가지도록 제공되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 화소 전극에 복수의 슬릿들이 형성될 수 있으며, 이 겨우 상기 화소 전극이 상기 공통 전극의 상부에 제공될 수 있다. 상기 실시예들에 있어서, 상기 액정 표시 장치는 PLS(plane-to-line switching) 모드로 구동된다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 화소 전극에 슬릿들이 없이 통판으로 형성되었으나, 상기 화소 전극에도 복수의 슬릿들이 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 화소 전극도 가지부들을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 화소 전극의 가지부들은 상기 공통 전극의 가지부들과 평면상에서 서로 교번하여 배치되어 IPS(in plane switching) 모드로 동작할 수 있다. 또한 본 발명의 개념에 반하지 않는 이상, 상기 액정 표시 장치의 구조는 상기 PLS 모드나 IPS 모드를 제외한 다른 모드를 가질 수 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 일 실시예 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 다만 설명의 편의상, 전술한 액정 표시 장치의 설명과 중복되는 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 베이스 기판에 제1 배향막을 형성하여 상기 제1 기판을 형성(S10)하고, 제2 베이스 기판에 제2 배향막을 형성하여 상기 제2 기판을 형성(S20)하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정을 적하(S30)한 후, 상기 제1 베이스 기판과 상기 제2 베이스 기판을 결합하는 단계를 포함(S40)한다.

상기 제1 기판은 상기 제1 베이스 기판 상에 게이트 라인들, 데이터 라인들, 상기 게이트 라인들 및 상기 데이터 라인들에 연결된 다수의 화소들 등을 형성하고, 상기 화소들 상에 제1 배향막을 형성하여 제조된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막을 형성하는 단계(S10, S20)을 도시한 순서도로서, 제1 배향막 및 제2 배향막 중 적어도 어느 하나가 도 6의 방법으로 제조될 수 있다.

도 6을 참조하면, 베이스 기판 상에 배향액을 형성(S210)하고, 상기 배향액을 경화 (S220)한 다음, 상기 배향막에 광을 제공하여 배향막을 배향(S230)한다. 그 다음 상기 배향막을 베이크함(S240)으로써 배향막을 형성한다.

도 5과 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 배향막 형성 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 베이스 기판상에 배향액이 형성(S210)된다. 상기 배향액은 배향제, 가교제, 및 용매를 포함한다. 상기 배향제는 상술한 광 분해 반응을 일으키는 작용기(즉, 광 반응기)를 갖는 고분자의 단량체 또는 고분자 전구체를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배향제는 시클로부탄계 이무수물 또는 그의 유도체 및 디아민 유도체를 포함할 수 있다. 상기 시클로부탄계 이무수물은 시클로부탄테트라카르복실산 이무수물일 수 있으며, 상기 디아민은 방향족 디아민일 수 있다. 상기 시클로부탄테트라카르복실산 이무수물 및 그의 유도체는 상기 화학식 1로 표시된다. 상기 방향족 디아민 화합물은 상기 화학식 2로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 가교제는 상기 배향액 100중량%를 기준으로 상기 배향액에 약 0.1중량% 내지 약 7중량%로 포함될 수 있으며, 또는 약 0.5중량% 내지 약 5중량%로 포함될 수 있으며, 또는 약 1중량% 포함될 수 있다.

상기 가교제는 상기 폴리아믹산 또는 폴리이미드의 잔기와 반응하여 서로 결합시킬 수 있다. 예를 들어 상기 가교제는 상기 폴리아믹산의 카르복시산 잔기와 반응할 수 있다. 상기 가교제로는 옥시란 화합물, 멜라민 화합물, 에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물, 글리콜 화합물 및 비스아지드 화합물 등이 포함될 수 있다. 상기 가교제는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.

상기 배향액을 상기 베이스 기판 상에 형성하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 배향액이 유체로 제공될 수 있으므로 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 등의 방법을 이용하여 상기 제1 베이스 기판 상에 형성할 수 있다.

다음으로 상기 배향액이 소정 온도에서 경화(S220)된다. 상기 배향액이 경화되는 온도는 약 65도 내지 약 200도일 수 있다.

상기 경화 과정은 제1 온도로 진행되는 선 경화 단계(S221)와 상기 제1 온도보다 더 높은 제2 온도로 진행되는 메인 경화 단계(S223)로 이루어질 수 있다. 상기 메인 경화 단계는 상기 선 경화 단계보다 더 긴 시간 수행될 수 있다. 상기 선 경화 단계에서 상기 배향액 내의 용매가 대부분 제거될 수 있으며, 상기 메인 경화 단계에서 상기 단량체나 상기 전구체의 중합이 대부분 완료될 수 있다.

상기 제1 온도 및 상기 제2 온도는 상기 가교제의 가교 반응이 일어나지 않는 온도로 설정된다. 상기 가교제가 상기 선 경화 단계 및 상기 메인 경화 단계에서 가교 반응을 일으키는 경우, 상기 가교제에 의해 결합된 분자들이 이후 베이크 단계에서 상기 고분자의 재배열(rearrangement)을 방해함으로써 잔상을 악화시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 제1 온도는 약 65도 내지 약 80도일 수 있으며, 또는 약 72도일 수 있다. 상기 선 경화 과정은 약 60초 내지 약 300초 동안 수행될 수 있으며, 또는 약 60초 내지 약 120초에서 수행될 수 있으며, 또는 약 70초 동안 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예들에 있어서, 상기 제2 온도는 약 150도 내지 약 200도일 수 있으며, 또는 약 170도 내지 약 200도일 수 있으며, 또는 약 190도일 수 있다. 상기 메인 경화 과정은 약 600초 내지 약 1000초 동안 수행될 수 있으며, 또는 약 700초 내지 약 900초에서 수행될 수 있으며, 또는 약 800초 동안 수행될 수 있다.

다음으로, 상기 배향막에 일부 편광 또는 전편광된 광을 조사하여 상기 배향막을 배향하는 노광 공정(S230)이 수행된다. 상기 배향막의 배향 과정을 거쳐 상기 배향막에 이방성이 부여된다.

상기 광은 상기 광 반응기의 반응을 일으킬 수 있는 것으로서, 자외선, 적외선, 원적외선, 전자선, 및 방사선 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광은 자외선일 수 있다. 이 경우, 상기 광은 약 200nm 내지 약 250nm의 광일 수 있으며, 또는 약 200nm 내지 약 230nm의 광일 수 있으며, 또는 약 214nm의 광일 수 있다. 상기 광은 약 0.3J 내지 약 2.0J의 노광량으로, 또는 약 1.0J 내지 약 1.7J의 노광량으로, 또는 약 1.5J의 노광량으로 상기 배향막에 조사될 수 있다. 상기 광은 상기 제1 베이스 기판에 수직 방향 또는 경사진 방향으로 조사될 수 있으며, 상기 광의 조사 각도 및 상기 노광량은 상기 액정 표시 장치의 구동 모드, 상기 배향막의 재료의 물성 등에 따라 달라질 수 있다.

이후, 도시되지는 않았으나, 상기 베이스 기판이 세정될 수 있다. 상기 세정 단계는 습식 세정 또는 건식 세정으로 수행될 수 있다. 상기 습식 세정은 상기 베이스 기판을 상기 용매에 담그는 방식으로 수행되거나, 상기 용매를 분사 노즐 등을 이용하여 상기 베이스 기판에 분사하는 방식으로 수행될 수 있다. 상기 습식 세정에는 탈이온수(de-ionized water; DI water)나 버블젯 등이 사용될 수 있다. 상기 건식 세정은 분사 노즐 등을 이용하여 상기 베이스 기판에 압축 공기를 분사하는 방식으로 수행될 수 있다.

이후, 상기 배향막이 제3 온도로 베이크(S240)된다. 상기 베이크를 통해 상기 가교제가 가교반응을 일으키며 노광 이후 불안정한 반응기들이 안정화됨과 동시에 노광시 반응하지 않고 남아있던 잔기들이 가교제에 의해 가교된다. 또한, 상기 베이크를 통해 잔류된 용매가 최종적으로 제거되고 상기 배향막의 중합이 완결됨으로써 상기 배향막의 내열성이 증가될 수 있다.

상기 제3 온도는 상기 제2 온도보다 높은 온도로 설정된다. 즉, 상기 베이크 단계는 상기 메인 경화 단계보다 더 높은 온도로 수행된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 온도는 상기 가교제가 가교 반응을 일으키는 온도 이상일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 베이크 단계는 약 210도 내지 약 240도, 또는 약 220도 내지 약 240도, 또는 약 230도로 수행될 수 있다.

상기 베이크 단계는 상기 메인 경화보다 더 긴 시간 동안 수행된다. 상기 베이크 단계는 약 1200초 내지 약 2500초 동안 수행될 수 있으며, 또는 약 1500초 내지 약 2200초에서 수행될 수 있으며, 또는 약 1800초 동안 수행될 수 있다.

상기 베이크 된 상기 베이스 기판은 냉각된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 베이크된 상기 베이스 기판은 액정층이 형성되기 이전에 추가적으로 건식 또는 습식 세정될 수 있다.

상기한 방법으로 제조된 배향막을 갖는 제1 기판 및/또는 제2 기판에는 액정층이 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가교제가 상기 경화 단계에서 가교 반응을 일으키지 않고 베이크 단계에서 가교 반응을 일으킨다. 이때, 노광시 반응하지 않고 남아있던 고분자의 잔기들이 가교제에 의해 가교된다. 상기 베이크 단계에서는 상기 고분자의 재배열(rearrangement)이 일어나 배향막에 이방성을 제공하며, 상기 고분자의 재배열과 동시에 가교제의 반응이 일어난다. 상기 배향막의 이방성이라 함은 상기 배향막을 이루는 고분자가 특정 방향으로 배열됨으로써 방향성을 가지는 것을 의미하며, 상기 배향막의 이방성에 따라 이후 상기 배향막이 액정 표시 장치에 채용되었을 때 액정 분자들이 특정 방향으로 배열된다. 또한, 여상기 가교제의 가교 반응 온도라 함은 50% 이상의 가교제가 반응하는 온도를 의미하며, 가교 반응 온도 이하에서도 가교 반응이 일부 일어날 수 있다.

도 7a 내지 도 7c는 기존 발명에 있어서 배향막에 이방성을 형성하는 과정을 개념적으로 도시한 평면도로서, 도 7a는 경화 후(즉, 선 경화 및 메인 경화 후), 노광 전의 배향막의 모습을 나타낸 것이고, 도 7b는 노광 후, 베이크 전 배향막의 모습을 나타낸 것이며, 도 7c는 베이크 후 배향막의 모습을 나타낸 평면도이다. 도 7a 내지 도 7c에 있어서, 중합된 고분자는 PM으로, 가교제는 CL로, 작은 분자들이 승화된 공간은 VD로, 재배열된 고분자는 R_PM으로 표시되었다.

도 7a를 참조하면, 선 경화와 메인 경화를 거친 배향막은 고분자의 중합 반응이 일어난다. 이때, 기존의 선 경화와 메인 경화시의 온도는 상기 가교제의 가교 반응 온도보다 높기 때문에 상기 가교제가 고분자를 이루는 화합물들과 가교 반응한다. 이에 따라 상기 중합된 고분자와 고분자 사이가 상기 가교제에 의해 가교된다.

도 7b를 참조하면, 상기 배향막에는 노광 과정을 통해 일부 편광 또는 전편광된 광이 소정 방향으로 조사된다. 상기 광의 조사 방향 및 편광 방향에 따라 상기 고분자의 일부가 광분해된다. 예를 들어, 도 7b에서는 직사각형 도면을 기준으로 볼 때 단변 방향과 평행한 고분자에서는 분해 반응이 일어나 더 작은 분자로 분해되며, 장변 방향과 평행한 고분자에서는 분해 반응이 일어나지 않는다.

도 7c를 참조하면, 베이크 단계에서 작게 분해된 분자들이 승화되며, 상기 작은 분자들이 승화된 공간으로 가교되지 않은 고분자가 베이크 단계에서의 열 에너지에 의해 이동하면서 재배열된다. 그러나, 상기 선 경화 및 상기 메인 경화시 가교된 고분자는 가교제에 의해 묶여있기 때문에 재배열되기가 힘들다. 따라서, 고분자 중 일부만 재배열된다.

기존 발명의 일 실시예에 있어서, 화학식 1의 시클로부탄계 이무수물과 화학식 2의 비페닐계 아민으로 이루어진 고분자 배향막 및 상기 화학식 3의 가교제를 이용하여 배향막을 형성하는 바, 상기 선 경화와 메인 경화시의 온도가 가교제의 반응 온도보다 높기 때문에 경화시에 다음 화학식 4과 같은 반응이 일어난다.

상기 화학식 4를 참조하면, 기존 발명에 따르면 시클로부탄계 이무수물과 비페닐계 아민의 이미드화 반응보다 가교제의 가교 반응이 먼저 일어날 수 있으며, 폴리이미드 고분자의 일부가 상기 화학식 4와 같이 일부 가교될 수 있다. 화학식 4와 같이 일부 가교된 폴리이미드 고분자는 유연성이 감소한다. 또한, 상기 가교제에 의한 입체 장애(Steric hinderance)로 인해 추가적인 이미드화 반응이 일어나기도 어렵다. 그 결과, 가교된 고분자의 재배열 능력이 감소함과 동시에 배향막이 특정 방향성을 갖는 특징(즉, 이방성) 이 감소된다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 있어서 배향막의 이방성을 형성하는 과정을 개념적으로 도시한 평면도로서, 도 8a는 선 경화와 메인 경화 후, 노광 전의 배향막의 모습을 나타낸 것이고, 도 8b는 노광 후 베이크 전 배향막의 모습을 나타낸 것이며, 도 8c는 베이크 후 배향막의 모습을 나타낸 평면도이다. 도 8a 내지 도 8c에 있어서, 중합된 고분자는 PM으로, 가교제는 CL로, 작은 분자들이 승화된 공간은 VD로, 재배열된 고분자는 R_PM으로 표시되었다.

도 8a를 참조하면, 선 경화와 메인 경화를 거친 배향막은 고분자의 중합 반응이 일어나 네트워크를 이룬다. 이때, 기존의 선 경화와 메인 경화시의 온도는 상기 가교제의 가교 반응 온도보다 낮게 설정되기 때문에 상기 가교제는 고분자와 반응하지 않는다. 이에 따라 상기 중합된 고분자와 고분자 사이가 상기 가교제에 의해 가교되지 않은 상태이다.

도 8b를 참조하면, 상기 배향막에는 노광 과정을 통해 일부 편광 또는 전편광된 광이 소정 방향으로 조사된다. 이에 따라, 상기 광의 조사 방향 및 편광 방향에 따라 상기 고분자의 일부가 광분해된다. 도 8b에서는 직사각형 도면을 기준으로 볼 때 단변 방향과 평행한 고분자에서는 분해 반응이 일어나 더 작은 분자로 분해되며, 장변 방향과 평행한 고분자에서는 분해 반응이 일어나지 않는다. 도 8b에 있어서, 상기 고분자는 가교제에 의해 가교된 부분이 없거나 적기 때문에 더 작은 분자로 분해될 수 있다.

도 8c를 참조하면, 베이크 단계에서 작게 분해된 분자들이 승화되며, 상기 작은 분자들이 승화된 공간으로 가교되지 않은 고분자가 베이크 단계에서의 열 에너지에 의해 이동하면서 재배열된다. 여기서, 상기 고분자는 가교제에 의해 묶여있지 않기 때문에 재배열이 용이하며, 상기 고분자들 중 많은 고분자가 재배열된다. 상기 고분자의 잔기는 재배열과 동시에 가교제에 의해 가교된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 화학식 1의 시클로부탄계 이무수물과 화학식 2의 비페닐계 아민으로 이루어진 고분자 배향막 및 상기 화학식 3의 가교제를 이용하여 배향막을 형성할 때, 상기 경화시의 온도가 가교제의 반응 온도보다 낮기 때문에 선 경화 및 메인 경화시에 가교제의 가교 반응은 없다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막에서는 경화시에 다음 화학식 5과 같은 이미드화 반응이 일어난다.

상기 화학식 5를 참조하면, 시클로부탄계 이무수물과 비페닐계 아민의 이미드화 반응 이 일어난다. 상기 이미드화 반응 후, 노광 단계에서 상기 폴리이미드의 일부가 분해되며, 베이크 시 가교제에 의해 상기 폴리이미드의 일부와 가교제가 반응하여 가교된다. 이에 따라, 베이크 동안 폴리이미드 고분자의 유연성이 증가하며, 고분자의 재배열 능력이 증가함과 동시에, 배향막의 이방성이 증가한다.

도 9는 기존 발명과 본 발명에 있어서의 배향막의 이방성을 나타낸 그래프이다. 도 9의 그래프의 비교예 1은 가교제를 첨가하지 않은 상태에서 기존 방법으로 배향막을 형성한 경우를 나타내며, 비교예 2는 가교제를 전체 배향액 100중량%의 5중량%의 함량으로 첨가한 후 기존의 방법으로 배향막을 형성한 경우를 나타낸다. 도 9 그래프의 실시예 1은 가교제를 전체 배향액 100중량%의 5중량%의 함량으로 첨가한 후 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 배향막을 형성한 경우를 나타낸다. 도 9에 있어서, 배향막의 이방성은 상대값으로 나타내었다.

비교예 1, 비교예 2, 및 실시예 1은 선 경화, 메인 경화, 및 베이크에 있어서의 온도와 가교제 이외에는 모두 동일한 조건으로 수행되었다. 비교예 1 및 비교예 2는 선 경화와 메인 경화시의 온도가 210도으로 설정되었으며, 실시예 1에서의 선 경화와 메인 경화시의 온도는 190도로 설정되었다.

도 9를 참고하면, 비교예 1에 있어서, 배향막의 이방성은 경화 단계 후, 노광 단계 후, 및 베이크 후 순차적으로 커진다. 특히, 베이크 후 배향막의 이방성은 약 3.5 이상의 값을 나타낸다. 여기서, 별도로 나타내지는 않았으나 비교예 1에서의 배향막의 이방성 자체는 높은 값을 가지지만, 비틀림 강도가 매우 낮은 문제점이 있음을 유의해야 한다.

비교예 2에 있어서, 배향막의 이방성은 경화 단계 후, 노광 단계 후, 및 베이크 후 순차적으로 커지나, 베이크 후 배향막의 이방성은 약 1.2 정도로 가교제를 넣지 않은 비교예1 보다 현저하게 작은 값을 나타낸다. 이는 가교제에 의해 경화 단계에서 가교된 고분자의 재배열이 감소되기 때문으로 판단된다.

실시예 1에 있어서, 배향막의 이방성은 배향막의 이방성은 경화 단계 후, 노광 단계 후, 및 베이크 후 순차적으로 커지며, 그 정도가 가교제를 넣지 않은 비교예 1에 상응하는 값을 갖는다. 즉, 베이크 후 배향막의 이방성은 약 3.5의 값을 가진다. 여기서, 별도로 표시하지는 않았으나 실시예 1에서의 비틀림 강도 또한 높은 값을 갖는다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막은 고분자의 재배열 능력과 방향성이 증가된다. 상기 고분자의 재배열 능력과 방향성의 증가는 잔상을 감소시킨다. 상기 배향막에 의해 배향된 액정 분자들의 초기 방위각과, 액정에 전계를 가한 후 상기 전계를 제거하였을 때 액정 분자들이 나타내는 방위각 사이의 차이를 방위각 변화량이라고 하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막은 방위각 변화량이 기존 발명에 비해 작다. 상기 방위각 변화량이 클수록 잔상 발생율이 크다.

도 10은 기존 발명과 본 발명에 있어서의 배향막을 채용한 액정 표시 장치에 있어서 액정 분자들의 방위각 변화량을 나타낸 그래프이다. 도 10의 그래프의 비교예 3은 가교제를 가교제를 전체 배향액 100중량%의 1중량%의 함량으로 첨가한 후 기존의 방법으로 배향막을 형성한 경우를 나타낸다. 비교예 4은 가교제를 전체 배향액 100중량%의 5중량%의 함량으로 첨가한 후 기존의 방법으로 배향막을 형성한 경우를 나타낸다. 실시예 2는 은 가교제를 가교제를 전체 배향액 100중량%의 1중량%의 함량으로 첨가한 후 본 발명의 일 실시예에 따른 방법으로 배향막을 형성한 경우를 나타낸다.

비교예 3, 비교예 4, 및 실시예 2는 선 경화, 메인 경화, 및 베이크에 있어서의 온도와 가교제 이외에는 모두 동일한 조건으로 수행되었다. 비교예 3 및 비교예 4는 선 경화와 메인 경화시의 온도가 210도으로 설정되었으며, 실시예 2에서의 선 경화와 메인 경화시의 온도는 190도로 설정되었다. 비교예 3, 비교예 4, 및 실시예 2의 각 액정의 방위각 변화량은 액정에 전계를 가하지 않았을 때의 방위각과, 24시간 및 168시간 동안 전계를 가한 후 상기 전계를 제거하였을 때의 방위각을 각각 측정하여 계산하였다.

도 10을 참조하면, 실시예 2의 방위각 변화량이 비교예 3 및 비교예 4의 방위각 변화량보다 보다 현저하게 감소된 값을 나타내었으며, 잔상 또한 현저하게 감소됨을 확인할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

ALN1 : 제1 배향막 ALN2 : 제2 배향막
SUB1 : 제1 기판 SUB2 : 제2 기판
CE : 공통 전극 PE : 화소 전극
LC : 액정층

Claims (15)

1. 제1 베이스 기판 상에 제1 배향막을 형성하는 단계;
   제2 베이스 기판 상에 제2 배향막을 형성하는 단계;
   상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 중 어느 하나 상에 액정을 적하하는 단계; 및
   상기 제1 베이스 기판과 상기 제2 베이스 기판을 결합하는 단계를 포함하며,
   상기 제1 및 제2 배향막을 형성하는 단계 중 적어도 하나는
   대응하는 베이스 기판 상에 배향제 및 가교제를 포함하는 배향액을 형성하는 단계;
   상기 배향액을 제1 온도에서 경화하여 배향막을 형성하는 단계;
   상기 베이스 기판에 광을 제공하여 상기 배향막을 배향하는 단계; 및
   상기 배향막을 제2 온도에서 베이크하는 단계를 포함하며,
   상기 제1 온도는 상기 가교제의 가교 반응 온도보다 낮은 액정 표시 장치 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 배향막 중 적어도 하나는 광 분해 반응기를 갖는 고분자를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 배향제는 시클로부탄계 이무수물 또는 그의 유도체 및 디아민을 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 배향제는 하기 화학식 1로 이루어진 군에서 선택된 한 종 이상, 및 하기 화학식 2로 이루어진 군에서 선택된 한 종 이상을 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법:
   [화학식 1]
   

   

   
   상기 화학식 1에서, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 알콕시기이고,
   [화학식 2]
   

   

   
   상기 화학식 2에서, R₁, R₂, R₃, R₄는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 알콕시기, 또는 비닐기(-(CH₂)_m-CH=CH₂, m=0, 1, 2) 또는 아세틸기(-(CH₂)_n-C≡CH, n=0, 1, 2)를 나타내고, X는 -S-, -CO- 또는 -NH-이다.
5. 제4항에 있어서,
   상기 가교제는 옥시란 화합물, 멜라민 화합물, 에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물, 폴리올 화합물 및 비스아지드 화합물 중 적어도 어느 하나인 액정 표시 장치 제조 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 가교제는 하기 화학식 3로 표시되는 액정 표시 장치 제조 방법.
   [화학식 3]
   

   
7. 제1항에 있어서,
   상기 가교제는 상기 배향액 100중량%를 기준으로 0.1중량% 내지 7중량%로 상기 배향액에 함유되는 액정 표시 장치 제조 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2 온도는 상기 가교 반응 온도보다 높은 액정 표시 장치 제조 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 배향액을 경화하는 단계는
   상기 배향액을 제3 온도로 선경화(procure)하는 단계; 및
   상기 배향액을 상기 제3 온도보다 높은 제4 온도로 메인 경화(main cure)하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 메인 경화 단계는 상기 선 경화 단계보다 더 긴 시간 동안 수행되는 액정 표시 장치 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 제3 온도는 65도 내지 80도이고, 상기 제4 온도는 150도 내지 200도이며,
    상기 선 경화 단계는 60초 내지 300초 동안 수행되고 상기 메인 경화 단계는 600초 내지 1000초 동안 수행되는 액정 표시 장치 제조 방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 베이크 단계는 상기 메인 경화 단계보다 더 긴 시간 동안 수행되는 액정 표시 장치 제조 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 온도는 210도 내지 240도이며, 상기 베이크 단계는 1200초 내지 2500초 동안 수행되는 액정 표시 장치 제조 방법.
14. 제1항에 있어서,
    상기 광은 자외선, 적외선, 원적외선, 전자선, 및 방사선 중 적어도 어느 하나인 액정 표시 장치 제조 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 광은 일부 편광 또는 전편광된 광인 액정 표시 장치 제조 방법.
    

Images