KR19980040604A - 액정의 배향처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판상에 광배향재를 도포하여 배향막을 형성하는 단계; 및 상기 배향막에 대한 광조사방향을 다각화시킬 수 있는 광굴절수단을 상기 기판상에 장착시킨 상태에서 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정의 배향처리방법을 제공한다. 본 발명의 액정배향방법에 따르면, 한차례의 광조사로 배향시키는 것이 가능하므로 종래기술에 따른 액정의 배향처리방법에 비하여 제조공정이 단축되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Description

액정의 배향처리방법

본 발명은 액정의 배향처리방법에 관한 것으로서, 액정표시소자의 제조시 액정의 배열상태를 균일하게 조절시킬 수 있는 액정의 배향처리방법에 관한 것이다.

통상적인 액정표시소자는 소정간격으로 이격되어 상호 대향되어 있는 한 쌍의 상, 하 기판, 상기 상, 하 기판상에는 투명전극층과 액정의 배향을 위한 배향막이 순차적으로 형성되어 있으며, 상, 하 기판 사이의 공간에 액정이 주입된 액정층을 갖는 구조를 가지고 있다.

액정표시소자의 기본적 구동원리는 외부의 전압인가 여부에 따라 전계의 영향을 받은 액정의 배열이 변화되며, 그 배열의 변화에 따라 액정표시소자에 유입되는 외부의 광이 차단 및 투과되는 성질을 이용하는 것이다. 즉 상기 투명전극층에 전압이 인가되면 액정층에 전계가 형성된다. 이로써 액정은 일정방향으로 구동되며 액정의 구동여부에 따라 표시소자의 액정 내부로 유입되는 광이 차단 또는 투과된다.

이와 같은 액정표시소자는 액정 분자의 배열 특성에 따라 광투과성, 응답속도, 시야각, 콘트라스트 등과 같은 표시소자로서의 기능이 결정된다. 따라서 액정 분자의 배향을 균일하게 제어하는 기술이 필요하다. 여기에서 배향이란 배향막을 구성하는 고분자가 외부의 응력에 의하여 또는 자체의 배열로 선형의 구조로 서로 평행하게 일정방향으로 늘어서 부분적으로 질서있는 상태를 말한다. 일반적으로 액정의 물성은 분자 배열상태에 따라 변화되고 그 결과 전계 등의 외력에 대한 응답속도도 크게 변화되므로 액정 표시 소자를 제조함에 있어서 액정의 균일한 배향 제어는 매우 중요한 핵심기술이다.

액정의 균일한 배향상태는 단순히 액정을 상, 하 기판사이에 개재시키는 것만으로는 얻기 힘들기 때문에 전술한 바와 같은 액정표시소자의 구조로부터 알 수 있는 바와 같이 투명전극층 상부에 배향막을 형성하게 된다.

상기 배향막의 재질로는 폴리이미드, 폴리아미드 등과 같은 유기 고분자 물질, 산화규소(SiO₂), 산화티탄(TiO₂)과 같은 무기물질, 무기/유기 복합물질 등이 있다. 이러한 재질을 갖는 배향막을 배향처리하는 방법들에 대해 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 무기물질을 기판에 대하여 경사 증착시키는 사방증착법이 있다. 여기에서 증착물질로는 산화규소(SiO₂)를 가장 빈번하게 사용하며, 증착각, 증착속도, 진공도, 기판 온도, 막두께 등의 증착조건이나 증착물질 및 액정 물질에 따라 얻어지는 액정분자들의 배열상태는 매우 달라지게 된다.

둘째, 기판상에 유기 고분자 물질로 된 박막을 형성하고 경화한 후, 상기 결과물을 특수 형태의 천으로 러빙하여 액정 분자의 배향방향을 제어하는 러빙(rubbing)법이 있다.

셋째, 광을 이용한 배향법이 있다. 도 1을 참조하여 이 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 기판 (11)상에 광반응성 분자로 이루어진 배향막 (12)을 형성하고, 포토마스크 (13)를 이용하여 상기 배향막 (12)에 광을 국부적으로 조사하면 해당방향에 따라 상기 분자가 광반응을 일으켜 배열되어 프리틸트각이 형성된다. 그 후, 포토마스크 (13)을 이용하여 배향막의 다른 영역에 광을 조사하여 액정을 배열시키는 방법이다.

상기한 바와 같은 배향처리방법중, 두번째 러빙방법은 실시하기가 용이하고 공정이 단순하며 한 번에 넓은 면적의 액정을 배향처리할 수 있다. 그러나 러빙시 사용된 특수 형태의 천으로부터 미세입자 또는 섬유소가 이탈되어 배향막을 오염시킬 수 있고, 배향막 재료에 따라 배향이 잘 안되는 경우도 있으며, 러빙시 발생하는 정전기에 의하여 박막 트랜지스터가 손상된다는 문제점이 있다.

그리고 세번째 방법은 정전기가 발생되지 않고 공정이 깨끗하다. 그러나, 전술한 바와 같이 포토마스크를 이용한 광조사 단계를 수차례 반복해야 하므로 제조상 번거롭다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 제조공정이 단순화된 액정의 배향처리방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 액정의 광배향방법을 나타낸 도면이고,

도 2는 본 발명에 따른 액정의 광배향방법을 나타낸 도면이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11, 21. 기판12, 22. 배향막

13. 포토마스크23. 프리즘

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 기판상에 광배향재를 도포하여 배향막을 형성하는 단계; 및 상기 배향막에 대한 광조사방향을 다각화시킬 수 있는 광굴절수단을 상기 기판상에 장착시킨 상태에서 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정의 배향처리방법을 제공한다.

상기 광굴절수단으로는 연속된 삼각뿔, 사각뿔 등의 다각뿔 모양의 프리즘을 이용한다. 그리고 상기 광배향제로는 폴리비닐 신나메이트(polyvinyl cinnamate)과 폴리비닐 메톡시신나메이트(polyvinyl methoxycinnamate) 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 포토폴리머(photopolymer)를 사용한다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 액정의 배향방법을 설명하기로 한다.

먼저, 세정된 기판 (21)상에 광배향재로 이루어진 배향막 (22)을 도포한다. 그리고 나서, 상기 기판상에 광굴절수단인 연속된 다각뿔 모양의 프리즘 (23)을 장착시킨 상태에서 광을 조사한다. 여기에서 상기 프리즘은 입사광의 조사방향을 다각화시킬 수 있는 모양을 갖고 있다. 이렇게 연속된 다각형 모양의 프리즘을 사용하여 광을 조사하게 되면 광은 프리즘을 통과하여 일정각도로 배향막 (22)에 조사되어 배향막을 배향시키게 된다. 여기에서 실선은 입사광의 경로를 나타낸 것이고, 점선은 프리즘을 통과하는 광의 경로를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시에로만 한정되는 것은 아니다.

실시예

ITO 전극이 코팅된 상, 하 유리기판에 폴리비닐신나메이트 및 N-메틸피롤리딘을 포함하는 조성물을 도포한 다음, 건조시켜 배향막을 형성하였다. 그리고나서 상기 기판 상부에 연속된 사각뿔 모양의 프리즘을 설치한 다음, 약 365nm의 자외선을 조사하였다.

실프린팅하고 상, 하 기판을 스페이서로 셀두께를 유지시킨 다음, 액정을 주입하여 액정표시소자를 완성하였다.

비교예

ITO 전극이 코팅된 상, 하 유리기판에 폴리비닐신나메이트 및 N-메틸피롤리딘을 포함하는 조성물을 도포한 다음, 건조시켜 배향막을 형성하였다. 그리고 나서 상기 기판의 일측 상부에 포토마스크를 위치시킨 다음, 약 365nm의 자외선을 조사하였다. 이어서 상기 기판의 다른 일측면에 포토마스트를 위치시킨 다음, 상기와는 다른 방향으로 자외선을 조사하였다. 이러한 광조사 과정을 반복하여 상기 배향막을 배향시켰다.

실프린팅하고 상하 기판을 스페이서로 셀두께를 유지시킨 다음, 액정을 주입하여 액정표시소자를 완성하였다.

이상에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예의 경우네는 포토마스크를 이용한 자외선 조사과정을 반복적으로 실시해야 하는데 비하여 실시예의 경우에는 단한차례의 자외선 조사로 원하는 배향처리를 할 수 있어서 제조공정이 단축된다.

한편, 편광현미경을 이용하여 실시예에 따라 형성된 액정 분자들의 배열상태를 살펴본 결과, 액정 분자의 배향상태가 전반적으로 양호함을 확인할 수 있었다.

본 발명의 액정배향방법에 따르면, 한차례의 광조사로 배향시키는 것이 가능하므로 종래기술에 따른 액정의 배향처리방법에 비하여 제조공정이 단축되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 기판상에 광배향재를 도포하여 배향막을 형성하는 단계; 및

   상기 배향막에 대한 광조사방향을 다각화시킬 수 있는 광굴절수단을 상기 기판상에 장착시킨 상태에서 광을 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정의 배향처리방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 광굴절수단이 연속된 다각뿔 모양의 프리즘인 것을 특징으로 하는 액정의 배향처리방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 광배향재가 폴리비닐 신나메이트, 폴리비닐 메톡시신나메이트 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 액정의 배향처리방법.