KR19980057643A - 배향막, 그 형성방법 및 상기 배향막을 구비한 액정표시소자 - Google Patents

배향막, 그 형성방법 및 상기 배향막을 구비한 액정표시소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배향막, 그 형성방법 및 상기 배향막을 구비한 액정표시소자에 관한 것이다. 전극이 형성되어 있는 상하 기판상에 열경화성 수지층을 형성하는 단계; 프레스를 이용하여 상기 열경화성 수지층의 표면에 마이크로 그루브를 형성하는 단계; 및 마이크로 그루브가 형성된 열경화성 수지층 상부에 광배향성 고분자를 코팅하고 자외선을 조사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막의 형성방법에 의해 제조된 배향막을 구비한 액정표시소자는 액정의 배향성이 뛰어나 표시성능이 우수하다.

Description

배향막, 그 형성방법 및 상기 배향막을 구비한 액정표시소자
본 발명은 배향막, 그 형성방법 및 상기 배향막을 구비하고 있는 액정표시소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열적 안정성이 개선된 배향막, 그 형성방법 및 상기 배향막을 구비한 액정표시소자에 관한 것이다.
일반적으로 액정 (liquid crystal)이란 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비한 액체와 고체의 중간적 성질을 갖는 물질로서, 전계 또는 열에 의해 그 광학적 이방성이 변화될 수 있다. 이러한 성질을 이용한 것이 액정표시소자 (LCD;Liquid crystal display)로서, 플라즈마 디스플레이와 같은 발광장치와 더불어 평판 표시장치의 대표적인 것으로 알려져 있다.
도 1에는 일반적인 액정표시소자의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 유리등으로 제조되는 상, 하 한 쌍의 기판 (2,2')의 상부에 ITO 등으로 투명전극 (3,3')이 형성되어 있고, 상기 투명전극(3,3')의 상부에는 절연층(4,4')와 액정의 배향을 위한 배향막(5,5')이 차례로 형성되어 있으며, 상기 배향막(5,5') 사이에서 스페이스 (6)가 셀갭을 유지하고 있으며, 이 셀갭에 액정물질이 주입되어 액정층(7)을 이루고 있다. 상기 기판(2,2')의 바깥쪽에는 입사광 및 투과광의 편광을 위한 편광판(1,1')이 구비되어 있다.
도 2는 액정분자와 배향표면(기판)과의 방위관계를 나타내는 도면으로서 프리틸트 각도는 기판면과 액정 디텍터가 이루는 각을 말한다. 액정표시소자를 제작함에 있어서 액정의 프리틸트 각도를 적절한 범위로 조절할 수 있도록, 적합한 배향재료를 선택하거나 배향막 형성방법으로서 적절한 방법을 선택하는 것은 액정표시소자의 표시성능의 향상을 위해 필수적이다.
액정의 균일한 배향 상태는 단순히 액정을 상하 기판 사이에 게재시키는 것만으로는 얻기 힘들다. 따라서 균일한 배향을 위해 기판에 배향막을 형성하는 것이 일반적이다.
종래의 배향막 형성 방법으로는 기판상에 형성된 폴리이미드 수지등의 고분자 수지막을 천 등을 이용하여 한 방향으로 문지르는 러빙처리나 이산화규소를 경사증착하는 방법이 알려져 있다.
이중에서도 방법상의 용이성 등으로 인해 폴리이미드 수지의 러빙 방법이 보다 일반적으로 사용되었다. 폴리이미드 수지의 러빙 방법으로서, 종래에는 폴리이미드 수지를 포함하는 배향막 조성물을 전극층이 형성되어 있는 기판상에 코팅한 다음, 200-250℃에서 약 1시간 정도 열처리를 하여 배향막을 형성한다. 이어서, 액정층을 형성하기 위해서는 배향막이 형성된 기판상에 스페이서를 도포하여 소정의 셀갭을 유지한 채 상, 하 기판을 접착시킨 다음, 셀갭에 액정 조성물을 주입하여 다시 100℃ 정도에서 열처리 한다.
상기 방법에 의할 경우 표면 배향력이 크고 공정이 간단하며 넓은 면적에 걸쳐 처리할 수 있다는 장점은 있으나, 러빙과정에서 먼지 등이 발생하여 오염되기가 쉽고, 러빙으로 인하여 발생하는 정전기에 의해 TFT가 손상된다는 문제점이 있었다.
이에 대한 개선책으로서 자외선을 이용한 광배향 방법이 제안되었다. 이는 ITO 전극 패턴이 형성되어 있는 기판 위에 광반응을 일으키는 고분자를 코팅한 다음 마스크를 형성한 후, 편광된 자외선을 일정방향으로 조사하면 고분자가 광반응을 일으켜 편광방향으로 배열되어 프리틸트 각이 형성되고, 광을 조사하여 배향방향을 결정하여 액정을 배향시키는 방법이다.
그러나 상기 방법에 의할 경우, 정전기가 발생하기 않고 공정이 깨끗하다는 장점은 있으나 배향력이 약한 것이 단점이다. 이는 배향을 광배향 고분자와 액정분자간의 인력에만 의존하기 때문이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 배향력이 뛰어나면서 정전기등이 발생하지 않아 특성이 우수한 배향막을 제공하는 것이다.
본 발명이 우루고자 하는 다른 기술적 과제는 공정이 깨끗하고 정전기 발생이 없으면서도 배향력이 강한 배향막의 형성방법을 제공하는 것이다.
본 발명이이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 액정의 배향 특성이 우수하여 성능이 뛰어난 액정표시소자를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면도이다.
도 2는 액정분자와 배향표면(기판)과의 방위관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시소자의 단면도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,1'...편광판2,2'...기판
3.3'...전극4,4'...절연층
5,5...배향막6... 스페이서
7...액정층31...기판
32...ITO 전극33... 열경화성 수지층
34...광배향성 고분자층35... 배향막
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 마이크로 그루브가 형성되어 있는 열경화성 수지층과, 그 상부에 코팅된 광배향성 고분자층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막이 제공된다.
상기 다른 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 전극이 형성되어 있는 상하 기판상에 열경화성 수지층을 형성하는 단계: 프레스를 이용하여 상기 열경화성 수지층의 표면에 마이크로 그루브를 형성하는 단계; 및 마이크로 그루브가 형성된 열경화성 수지층 상부에 광배향성 고분자를 코팅하고 자외선을 조사하는 단계:를 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막의 형성방법이 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 마이크로그루브의 골의 깊이는 10 내지 50㎚인 것이 바람직하다. 상기 열경화성 수지층을 형성하는 물질로는 통상적인 열경화성 수지이라면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 그중에서 에폭시수지를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 상기 제조된 배향막을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자에 의해 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 특징에 대하여 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시소자의 배향막 구조를 나타내는 도면이다.
구체적으로, ITO 전극 패턴(32)이 형성된 유리 기판(31) 위에 열경화성 수지층 (33)이 적층되어 있다. 이 때 열경화성 수지층 (33)의 표면에는 마이크로 그루브가 형성되어 있다.
마이크로 그루브가 형성된 열경화성 수지층 (33) 상부에 광반응을 일으키는 고분자로 이루어진 광배향성 고분자층 (34)이 형성됨으로써 광배향막 (35)이 완성된다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 설명하기로 하되, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
표면이 세정된 ITO 전극이 형성되어 있는 유리기판상에 에폭시수지를 코팅한후 마이크로그루브가 형성된 몰드를 이용하여 프레스하고, 약 150℃에서 1시간 열처리하여 몰드의 마이크로그루브형상을 에폭시수지에 전사시켰다. 그후, 에폭시수지위에 광반응을 일으키는 폴리비닐신나메이트를 적층시킨후 편광자외선을 조사하여 배향막을 형성시켰다. 이어서, 통상적인 방법에 따라 스페이서를 도포하고, 상하 기판을 접착시킨 다음, 기판 사이에 형성된 셀갭에 액정을 주입하여 약 100℃에서 25분간 열처리하였다.
액정표시소자를 완성한 다음, 편광현미경하에서 액정층의 액정분자의 배향상태를 관찰하였다.
비교예 1
에폭시수지 표면에 마이크로그루브를 형성시키지 않는 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재되어 있는 방법과 동일한 방법으로 액정표시소자를 제조한 다음, 액정분자의 배향상태를 측정하였다.
비교예 2
표면이 세정된 ITO 전극이 형성되어 있는 유리 기판상에 폴리이미드 수지(일산화학, RN715)를 도포하고 약 220℃에서 약 1사간 열처리하여 폴리이미이드 수지막을 형성한 다음, 이를 천으로 문질러 러빙처리한 후, 통상적인 방법에 따라 스페이서를 도포하고, 상하 기판을 접착시킨 다음 기판 사이에 형성된 셀갭에 액정을 주입하여 약 100℃에서 약 25분간 열처리하였다.
액정표시소자를 완성한 다음, 편광 현미경하에서 액정층의 액정분자의 배향 상태를 관찰하였다.
그 결과, 실시예와 비교예 2의 경우 액정분자가 균일하게 배향됨으로써 배향성이 모두 우수한 것으로 나타난 반면, 비교예 1의 경우에는 액정분자의 배향이 일부 파괴되어 액정분자의 배향성이 균일하지 않음이 관찰되었다.
한편, 비교예 2의 경우는 러빙과정에 의해 먼지가 많이 발생하여 오염되기가 쉽고 러빙에 의한 정전기에 의하여 TFT 가 손상되는 반면, 실시예의 경우는 오염도가 매우 낮았다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 배향막 형성방법에 의하여 제조된 배향막은 그 표면에 마이크로그루브가 형성되어 광배향막의 안정성과 기판에 대한 고정성이 크게 개선되어 표시성능이 향상된 액정표시소자를 얻을수 있다.

Claims (6)

  1. 마이크로 그루브가 형성되어 있는 열경화성 수지층과, 그 상부에 코팅된 광배향성 고분자층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 수지층이 에폭시수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배향막.
  3. 전극이 형성되어 있는 상하 기판상에 열경화성 수지층을 형성하는 단계:
    프레스를 이용하여 상기 열경화성 수지층의 표면에 마이크로 그루브를 형성하는 단계; 및
    마이크로 그루브가 형성된 열경화성 수지층 상부에 광배향성 고분자를 코팅하고 자외선을 조사하는 단계:를 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막의 형성방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 마이크로 그루브의 골의 깊이는 10 내지 50㎚ 인 것을 특징으로 하는 배향막의 형성방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 열가소성 수지층이 에폭시수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 배향막의 형성방법.
  6. 제3항 내지 제5항중 어느 한 항에 따라 제조된 배향막을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
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