KR19980023052A - 액정표시장치의 배향막 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LCD의 배향막 제조방법에 관한 것으로서, 투명전극 패턴이 형성되어 있는 기판을 알코올 용액 내에서 알칸티올 폴리머와 접촉시키되, 상기의 알칸티올이 말단기로서 바이페닐이나 페로센 또는 이.삼고리 화합물 등의 말단기와 결합되어 있고, 알킬 체인의 길이가 정해져 있으며, 상기의 알칸티올이 금소과의 친화력에 의해 기판과 수직한 방향에 대해 0∼30°정도의 틸트각을 가지고 촘촘하게 트랜스 구조로 형성되어 자기집결단층인 알칸티올막으로 된 배향막을 형성하였으므로, 말단기의 크기 및 알킬 체인의 길이로 틸트각을 조절할 수 있어 액정의 종류 및 작동 조건 등에 따라 적당한 틸트각을 갖도록 하여 화질이 향상되고, 러빙 공정이 생략되어 그에 따른 불량 발생이 방지되며, 공정이 간단해지므로 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

액정표시장치의 배향막 제조방법

본 발명은 액정표시장치(Ferroelectric Liquid Crystal Display ; 이하 LCD라 칭함)의 배향막 제조방법에 관한 것으로서, 특히 투명전극 상에 자발적으로 배향각을 가지고 형성되는 자기집결단층(spontaneous assembled monolayer ; 이하 SAM이라 칭함)을 알칸 티올(Alkane thio1)기를 포함하는 알칸티올층을 형성하되, 말단기의 크기나 알킬 체인의 수를 조절하여 배향 틸트각(θ)을 조절할 수 있어 러빙 공정없이 배향막을 형성하여 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 LCD의 배향막 제조방법에 관한 것이다.

평판표시장치(flat panel display)의 일종인 LCD는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 장치로서, 종래 음극선관(Cathode Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고, 부피가 작으며, 대형화 및 고정세화가 가능하여 널리 사용되고 있다.

일반적으로 LCD는 화소전극이 형성되어 스위칭 소자와 연결되어 있는 하측 액정기판과 공통전극이 형성되어 있는 상측 액정기판의 사이의 액정이 밀봉되어 있는 형태로 구성된다.

일반적으로 LCD에 관하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 석영이나 유리 또는 플라스틱 필름 등과 같은 투명기판 상에 인듐.틴.옥사이드(indium thin oxide ; 이하 ITO라 칭함)로된 화소전극과 투명전극 패턴을 형성하고, 상기 투명전극 패턴의 단락을 방지하기 위한 보호막과 액정을 배열시키기 위한 배향막을 순착적으로 형성한다.

그 다음 상기 배향막에 방향성을 주기 위하여 원통형의 코아에 천이 감겨 있는 러빙 롤로 러빙을 실시하여 배향막에 일정 방향의 골들을 형성한 후, 보호막과 칼라필터등을 형성하여 하측기판을 완성한다.

그 후, 공통 전극을 갖는 상측기판을 형성하고, 상기 상.하측기판을 일정한 셀갭을 갖도록 스페이서 및 실패턴을 형성하여 봉합시키고, 셀갭에 액정을 주입하고, 밀봉하여 LCD를 완성한다.

일반적으로 LCD는 사용되는 액정의 종류에 따라 티.엔(Twisted Nematic), 에스.티.엔(Super Twisted Nematic), 강유전성(Felloelectric) 또는 코레스테릭(cholesteric) LCD등으로 구분된다.

상기 LCD의 배향막은 고속 회전하는 러빙 롤에 부착되어 있는 러빙천과 폴리이미드 재질의 배향막을 마찰시켜 상기 배향막의 표면에 일정 방향의 골들을 형성하게 되는데, 상기의 골에는 표면이 일정한 각을 가지는데, 이를 프리틸트각이라 하며, 강유전성LCD의 경우에는 바닥면에 대해 1∼3°정도의 프리 틸트각을 가지며, TN 이나 STN 등의 경우에는 30°이하의 θ값을 갖는다.

상기와 같은 종래 기술에 따른 LCD의 배향막은 러빙 공정에 의해 배향막에 골들이 형성되므로 마찰 시의 정전기 발생에 의해 기판에 형성되어 있는 투명전극 패턴들이 단선 또는 유실되거나, 불순물에 의해 불량이 발생되며, 상.하측기판간의 프리틸트각 조절이 어려워 화질이 떨어지는 등 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 투명전극 패턴 상에서 일정한 틸트 각을 가지고 자발 배향되는 SAM을 형성하되, 바이페닐이나 페로센 또는 이.삼고리 화합물의 단말기를 가지는 알칸 티올층으로 형성하며, 말단기의 크기나 알킬 체인의 길이를 조절하여 틸트각을 조절하므로서 러빙 공정없이 배향막을 형성하고, 공정이 간단하며, 러빙에 의한 불량 발생을 방지하여 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 LCD의 배향막 제조방법을 제공함에 있다.

도 1는 본 발명에 따른 배향막이 형성되어 있는 액정표시장치의 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 상측기판, 12 : 하측기판, 14 : 투명전극 패턴, 15 : 배향막, 16 : 알킬체인, 17 : 황원자, 18 : 말단기, 20 : 액정

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LCD의 배향막 제조 방법의 특징은, 기판 상에 투명전극 패턴을 형성하는 공정과, 상기의 기판을 알칸티올이 소정의 말단기와 결합되어 있는 폴리머에 담가 상기 투명전극 패턴과 폴리머가 탈수소 반응하여 소저의 틸트각을 갖는 SAM의 배향막을 형성하는 공정을 구비함에 있다.

이하, 본 발명에 따른 LCD의 배향막 제조방법에 관하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 배향막이 형성되어 있는 LCD의 단면도이다.

먼저, 투명 재질, 예를 들어 석영이나 유리 또는 플라스틱 등으로 된 상.하측기판(10),(12)상에 투명도전재질, 예를 들어 ITO나 SnO₂로된 투명전극 패턴(14)을 형성하고, 상기 상.하측기판(10), (12)을 알칸티올이 말단기와 결합되어 있는 폴리머와 알코올 혼합액에 담가 상기 투명전극 패턴(14) 상에 폴리머인 알칸티올막으로 된 배향막(15)을 형성한다.

상기의 배향막(15)은 화학식1과 같이 긴 사슬 구조의 알킬체인(16)의 일측단에 황(17)이 결합되어 투명전극 패턴(14)에 부착되어 있고, 타측단에 말단기(18)들이 결합되어 있으며, 상기 배향막이 되는 알칸티올은 처음 알킬체인의 일측단에 티올기(SH)가 붙어 있는 화합물 구조를 가지는데, 상기에서 -(CH₂)n-에서 n은 8∼20 정도의 길이를 가진다.

상기의 알칸티올은 알코올 속에서 투명전극 패턴(14)과 접촉되면 금속과의 친화력에 의해 흡착이 일어나는데, 일측 말단에 결합되어 있는 SH기가 투명전극 패턴(14)과의 표면에서 탈수소화 반응을 하여 투명전극 패턴(14) 표면과 자발적으로 결합하며, 알킬기 사이의 친화력으로 인하여 촘촘하게 늘어서게 되며, 알킬기는 표면의 수직선으로부터 틸트각(θ)만큼 기울어진 체 트랜스 구조를 유지하며 뻗어 있어, SAM인 알칸티올막을 형성한다.

여기서 상기 배향막(15)은 알칸티올의 SH기와 결합되지 않는 타측에는 화학식2 또는 3에 표시되어 있는 바이페닐이나 페로센 또는 이.삼고리 화합물 등의 말단기와 결합되는데, 상기 말단기의 크기 및 알킬 체인의 길이(n)가 증가할 수록 틸트각이 증가되어 기판의 수직선으로부터 θ=0∼30°정도의 값을 가져, 자발적인 배향이 이루어진다. 이때 말단기로 바이페닐이나 페로센을 사용하는 알칸티올도 티올기의 탈수소 반응으로 배향막(15)이 된다.

그 다음 상기 상.하측기판(10), (12)을 실패턴(도시되지 않음)으로 봉합한 후, 셀갭에 액정(20)를 채워 밀봉한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 LCD의 배향막 제조방법은 투명전극 패턴이 형성되어 있는 기판을 알코올 용액 내에서 알칸티올 폴리머와 접촉시키되, 상기의 알칸티올이 말단기로서 바이페닐이나 페로센 또는 이.삼고리 화합물 등의 말단기와 결합되어 있고, 알킬 체인의 길이가 정해져 있으며, 상기의 알칸티올이 금속과의 친화력에 의해 기판과 수직한 방향에 대해 0∼30°정도의 틸트각을 가지고 촘촘하게 트랜스 구조로 형성되어 SAM인 배향막을 형성하였으므로, 말단기의 크기 및 알킬 체인의 길이로 틸트각을 조절할 수 있어 액정의 종류 및 작동 조건 등에 따라 적당한 틸트각을 갖도록 하여 화질이 향상되고, 러빙고정이 생략되어 그에 따른 불량 발생이 방지되며, 공정이 간단해지므로 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 기판 상에 투명전극 패턴을 형성하는 공정과, 상기의 기판을 알칸티올이 소정의 말단기와 결합되어 있는 폴리머에 담가 상기 투명전극 패턴과 폴리머가 탈 수소 반응하여 소정의 틸트각을 갖는 SAM의 배향막을 형성하는 공정을 구비하는 LCD의 배향막 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 투명전극 패턴을 ITO나 SnO₂로 형성하는 것을 특징으로 하는 LCD의 배향막 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 폴리머와 기판을 알코올 용액에서 담그는 것을 특징으로 하는 LCD의 배향막 제조방법
4. 제1항에 있어서, 상기 알칸티올의 알킬기의 체인에서 C가 8∼20정도의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 LCD의 배향막 제조방법
5. 제 1항에 있어서, 상기 알칸티올을 바이페닐이나 페로센 또는 이.삼고리 화합물의 말단기와 결합되어 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 LCD의 배향막 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 배향막을 기판의 수직선으로부터 θ=0∼30°정도의 틸트각을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 LCD의 배향막 제조방법.