KR19990075709A - 액정표시장치와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

균일한 막품질을 구현할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 액정과 마주하는 배향막 가운데 적어도 일측 배향막으로 요철수단을 함유하여 상기 배향막 표면을 미세 요철화시키며, 이는 상기 배향제에 요철수단을 혼합하는 배향제-요철수단 혼합공정과, 혼합된 배향제를 기판의 일면으로 도포하는 배향제 도포공정과, 상기 기판을 건조 및 가열하여 도포된 배향제를 배향막으로 경화시키는 건조 및 경화공정을 포함하여 이루어진다.

상기 요철수단은 마이크로미터 단위의 직경을 갖는 다수의 미립자부재로 제공되며, 이에 따라 배향막의 표면은 균일한 요철면을 형성하게 되어 기판면에 가해지는 손상을 최소화하면서 보다 향상된 막품질을 구현할 수 있는 것이다.

Description

액정표시장치와 그 제조방법

본 발명은 액정표시장치와 그 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 기판면에 가해지는 손상을 최소화하면서 막품질을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 배향막과 상기 배향막을 제조하는 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 전압 인가에 따라 배열방향을 달리하는 액정분자의 특성을 이용한 디스플레이장치로서, 음극선관에 비하여 저전력으로 구동이 가능하며 소형화, 박형화에 더욱 유리한 장점을 지니므로 노트북 컴퓨터의 모니터와 벽걸이형 텔레비젼 및 차재용 모니터 등 차세대 디스플레이장치로 각광받고 있다.

이러한 액정표시장치는 통상 투명한 상하기판 사이로 공통(common)전극과 화소(segment)전극 패턴을 형성하고, 이들 전극 표면으로 절연막과 배향막을 형성한 다음 액정을 주입하여 이루어지며, 상기 공통전극과 화소전극 각각에 전압파형을 인가하여 각 화소에 해당하는 액정의 배열방향을 변화시킴에 따라 광투과율이 조정되어 소정의 화상을 구현하게 되는 것이다.

이때 상기 액정은 단순히 기판 사이에 주입되는 것 만으로는 균일한 분자배열을 이루기가 어려우므로 상기 기판상에 유기고분자 박막, 즉 배향막을 형성하고 이를 경화한 다음 통상의 러빙(rubbing)방법을 이용하여 배향막의 미세구조를 변화시키거나, 기판의 일면을 요철화하여 미세구조를 변화시킨 다음 요철화된 기판의 표면으로 배향제를 도포하는 방법 등이 사용된다.

상기 기판의 일면을 요철화하여 배향제를 도포하는 후자의 방법은, 도 6에서 도시하는 바와 같이 기판(1)의 일면으로 공통전극과 화소전극에 대응하는 도전막(3) 패턴을 형성하고, 상기 도전막(3) 표면으로 높은 절연특성을 갖는 보호막(5)을 형성하여 액정 셀 내부의 도전성 미립자에 의한 상하전극 사이의 단락을 방지하는 동시에 상기 도전막(3) 패턴을 보호하는 역할을 한다.

그리고 상기 보호막(5)은 그 표면으로 미세 요철부(7)를 형성하는데, 상기 보호막(5)의 표면을 요철화시키는 방법으로는 레이저를 이용하여 보호막(5)의 표면을 미세하게 깍아내는 방법과, 에칭용액을 이용하여 보호막(5)의 표면을 화학적으로 부식시키는 식각방법 등이 사용되고 있다.

이와 같은 방법으로 보호막(5)의 표면을 미시적으로 요철화한 다음 요철부(7)의 표면으로 배향제를 도포하고 건조 경화시킴으로써 요철을 형성하는 배향막(9)을 완성하는 바, 이때 요철부(7)는 상하기판 가운데 한 기판으로만 형성하며, 요철을 형성한 다음 통상의 러빙처리를 가할 수도 있다.

그러나 상기와 같이 기판의 일면으로 가공처리를 행하여 요철부를 형성하고 상기 요철부 표면으로 배향막을 형성하는 액정표시장치의 제조방법은 레이저와 식각공정 등을 통하여 기판의 일면을 가공처리함에 따라 기판은 물론 도전막에 손상을 가할 우려가 있으며, 상기 가공처리는 마이크로미터(μm) 단위의 고정밀을 요구하므로 공정상의 어려움이 유발되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판면에 가해지는 손상을 최소화하며 막품질을 향상시킬 수 있는 배향막을 갖는 액정표시장치와 상기 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소정의 간격으로 평행하게 배치되는 두장의 투명한 기판의 마주보는 내면으로 도전막 패턴과 배향막을 각기 형성하고 액정을 주입하여 이루어지는 액정표시장치에 있어서, 상기 배향막은 적어도 일측 배향막으로 요철수단을 함유하여 요철화된 표면을 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.

또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일면으로 도전막 패턴과 배향막을 각기 형성한 두장의 기판을 일체로 조립한 다음 액정을 주입하여 이루어지는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 배향막 형성물질인 배향제에 요철수단을 혼합하는 배향제-요철수단 혼합공정과, 적어도 일측 기판의 일면으로 상기 요철수단이 혼합된 배향제를 도포하는 배향제 도포공정과, 상기 배향제가 도포된 기판을 건조 및 가열하여 배향막으로 경화시키는 건조 및 경화공정을 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.

이에 따라 배향막 표면은 상기 요철수단에 의하여 요철면을 형성함에 따라 기판면에 가해지는 손상을 최소화하며 보다 간소해진 공정으로 액정표시장치를 제조할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 액정표시장치의 개략적인 단면도.

도 2는 도 1 A부의 확대 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 액정표시장치 중 배향막의 세부 절개 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 액정표시장치 제조방법의 단계들을 나타내는 공정 순서도.

도 5는 도 4의 공정 중 배향제 도포공정을 나타내는 개략적인 단면도.

도 6은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 세부 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 액정표시장치의 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1 A부의 확대 단면도로서, 본 발명에 의해 새롭게 구현되는 액정표시장치는 소정의 간격으로 평행하게 배치되는 상기판(2) 및 하기판(4)과, 상기 상기판(2)과 하기판(4)의 외면으로 각기 부착되는 상편광판(6) 및 하편광판(8)과, 상기 상기판(2)과 하기판(4)의 마주보는 내면으로 각기 형성되는 공통전극(10) 및 화소전극(12)과, 이들 전극(10,12)의 표면으로 형성되는 절연막(14) 및 배향막(16)과, 상기 배항막(16) 가운데 적어도 일측 배향막(16)에 포함되어 배향막(16)의 표면을 요철화시키는 요철수단을 포함한다.

상기 상기판(2)과 하기판(4)은 둘레면으로 시일재(18)를 도포하여 일체로 접착되며, 액정(LC)이 위치하는 배향막(16) 사이로 스페이서(20)를 도포하여 상하기판(2,4) 사이의 간격, 즉 액정 셀의 두께를 일정하게 유지시켜 표시 품질을 향상시키고, 상기 하편광판(8)의 저면으로 광원이나 반사판을 설치하여 액정표시장치가 구현하는 화상을 사용자에게 전달한다.

그리고 상기 전극(10,12) 패턴의 표면으로 형성되는 절연막(14)은 높은 절연특성을 갖는 재료로 이루어져 액정 셀 내부의 미립자에 의한 공통전극(10)과 화소전극(12) 사이의 단락을 방지하며, 화소를 구성하는 전극(10,12)을 액정(LC)으로부터 보호하는 역할을 수행한다.

이러한 절연막(14)의 표면으로 형성되는 배향막(16)은 액정분자(LC)를 균일하게 배열시키기 위하여 형성되는 막으로서, 상기 배향막(16)은 유기고분자 박막, 특히 배향제어능력과 화학적 안정성이 뛰어난 폴리이미드(polyimide)막으로 이루어짐이 바람직하다.

그리고 상기 액정(LC)과 접촉하는 상하 배향막(16) 가운데 공통전극(10) 또는 화소전극(12)의 일면으로 배치되는 배향막(16)에 요철수단을 포함하여 상기 배향막(16)의 표면을 미세 요철화하는 바, 상기 요철수단은 다수의 미립자부재(22)로 제공된다.

도 3은 상기 미립자부재(22)를 포함하는 배향막(16)의 세부 절개 사시도로서, 상기 미립자부재(22)는 도시하는 바와 같이 다수의 구형부재(24)와 다수의 원주형부재(26)로 이루어지며, 이들 미립자부재(22)는 상기 배향막(16)에 제공되어 배향막(16)의 표면을 미세 요철화시킨다.

이와 같이 상기 배향막(16)에 제공되는 미립자부재(22)는 상기 미립자부재(22)를 구성하는 구형부재(24)와 원주형부재(26)의 직경을 대략 1∼3 마이크로미터(μm) 정도로 설계하여 통상적인 배향막(26)의 두께가 40∼80 나노미터(nm)임을 감안할 때 상기 배향막(26)의 표면을 용이하게 미세 요철화하며, 이러한 미립자부재(22)에 사용되는 소재로는 유리섬유 등의 무기질 재료와, 디비닐 벤젠 혹은 벤속이나민 등의 가교 고분자로 이루어지는 플라스틱 재료 등을 사용할 수 있다.

이에 따라 상기 배향막(16) 표면은 수 마이크로미터 단위의 요철부를 형성하게 되며, 이러한 요철부 표면으로 액정분자를 배열시키면 상기 액정(LC)은 미시적으로 상기 요철부에 따라 변화되는 액정 두께를 가지게 되므로 상기 변화되는 액정 두께에 의하여 미시적인 위상차변화가 발생하고, 이러한 위상차변화에 따라 액정표시장치는 전체적으로 한가지의 단일 구현색을 표현하게 된다.

다음으로 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법에 대하여 설명하고자 하며, 도 4는 본 발명에 의한 액정표시장치 제조방법의 공정 순서도로서, 배향막 형성물질인 배향제에 요철수단을 혼합하는 배향제-요철수단 혼합공정(P1)과, 적어도 일측 기판의 일면으로 요철수단이 혼합된 배향제를 도포하는 배향제 도포공정(P2)과, 상기 배향제가 도포된 기판을 건조 및 가열하여 배향막으로 경화시키는 건조 및 경화공정(P3)과, 완성된 배향막의 일면으로 러빙작업을 행하는 러빙공정(P4)을 포함한다.

상기 요철수단은 도 3에서 도시한 바와 같이 다수의 미립자부재(22)로 이루어지고, 이는 직경이 대략 1∼3 마이크로미터(μm)인 구형부재(24)와 원주형부재(26)로 이루어진다.

이러한 다수의 미립자부재(22)를 배향제, 특히 폴리이미드계 고분자재료에 첨가하고 상기 미립자부재(22)가 배향제에 고루 분포하도록 교반기로 충분히 교반하여 배향제-요철수단 혼합공정(P1)을 수행한다.

그리고 다음으로 상기 미립자부재를 혼합한 배향제를 기판의 일면으로 도포하는 배향제 도포공정(P2)을 수행하는데, 이는 일례로 배향제 도포에 주로 사용되는 인쇄방식을 사용할 수 있다.

상기 인쇄방식은 도 5에서 도시하는 바와 같이, 미립자부재를 혼합한 배향제(28)를 주입구(30)를 통하여 투입시키면 상기 배향제(28)는 회전하는 다수의 롤러열(32)의 외주면으로 부착되고, 이는 기판(4)과 접촉하며 회전하는 인쇄롤러부재(34)에 의해 상기 기판(4)의 일면으로 인쇄되는 방식으로서, 보다 균일한 막품질을 얻을 수 있는 장점을 지니고 있다.

이와 같은 방법으로 미립자부재를 혼합한 배향제(28)를 기판(4)의 일면으로 도포한 다음 상기 기판(4)을 건조로와 경화로에 투입하여 상기 배향제(28)를 배향막으로 경화시키는 건조 및 경화공정(P3)을 수행한다.

상기 건조 및 경화공정(P3)은 상기 배향제가 도포된 기판을 예비건조기에 투입하고 가열하여 상기 배향제를 평탄화시키는 동시에 배향제 중의 용매를 균일하게 증발시키며, 이후 상기 기판을 경화로에 투입하여 최종 열화처리 함으로써 상기 배향제를 배향막으로 완전 경화시킨다.

이와 같은 공정들을 통하여 완성되는 배향막은 도 3에서 도시하는 바와 같이 배향막(16)이 함유하는 요철수단에 의하여 그 표면을 마이크로미터 단위의 미시적인 요철면을 형성하게 되며, 상기 건조 및 경화공정(P3) 이후 러빙부재를 이용한 러빙공정(P4)을 실행하여 상기 배향막의 표면을 더욱 균일하게 요철처리 할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 요철수단을 포함하는 배향제를 제조하고 이를 기판의 일면으로 도포한 후 건조 및 경화시킴으로써 균일한 요철면을 형성하는 배향막을 제공할 수 있으며, 기판면에 가해지는 손상을 최소화하고 균일한 막품질을 구현할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (9)

1. 소정의 간격으로 평행하게 배치되는 두장의 투명한 기판의 마주보는 내면으로 도전막 패턴과 배향막을 각기 형성하고 액정을 주입하여 이루어지는 액정표시장치에 있어서, 상기 배향막은 적어도 일측 배향막으로 요철수단을 함유하여 요철화된 표면을 형성함을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 요철수단은 미세직경을 갖는 다수의 미립자부재로 이루어지는 액정표시장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 미립자부재는 1∼3 마이크로미터(μm)의 직경을 갖는 구형부재로 이루어지는 액정표시장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 미립자부재는 1∼3 마이크로미터(μm)의 직경과 소정의 길이를 갖는 원주형부재로 이루어지는 액정표시장치.
5. 일면으로 도전막 패턴과 배향막을 각기 형성한 두장의 기판을 일체로 조립한 다음 액정을 주입하여 이루어지는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 배향막 형성물질인 배향제에 요철수단을 혼합하는 배향제-요철수단 혼합공정과; 적어도 일측 기판의 일면으로 상기 요철수단이 혼합된 배향제를 도포하는 배향제 도포공정과; 상기 배향제가 도포된 기판을 건조 및 가열하여 배향막으로 경화시키는 건조 및 경화공정을 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 건조 및 경화공정 후에 적어도 일측 배향막의 일면으로 러빙작업을 행하는 러빙공정을 더욱 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
7. 제 5항에 있어서, 상기 요철수단은 미세직경을 갖는 다수의 미립자부재로 이루어지는 액정표시장치의 제조방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 미립자부재는 1∼3 마이크로미터(μm)의 직경을 갖는 구형부재로 이루어지는 액정표시장치의 제조방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 미립자부재는 1∼3 마이크로미터(μm)의 직경과 소정의 길이를 갖는 원주형부재로 이루어지는 액정표시장치의 제조방법.