KR20020031453A - 멀티도메인 액정패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물이 형성된 마스크를 이용하여 배향막에 대한 광의 입사 방향을 제어하여 광조사로 배향분할을 구현하는 멀티도메인 액정패널의 제조방법에 관한 것으로서, 상부기판 또는 하부기판에 광배향막을 형성하는 공정과, 상기 광배향막 상에 입사광의 굴절방향을 제어하는 복수개의 구조물이 형성된 마스크를 씌우고 광을 조사하는 공정과, 상기 상부 기판 및 하부 기판을 대향하여 합착하는 공정과, 상기 두 기판 사이에 액정을 주입하는 공정을 포함하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티도메인 액정패널의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING MULTIDOMAIN LQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL}

본 발명은 액정패널의 제조방법에 관한 것으로 특히, 광배향을 이용하여 멀티도메인을 구현하는 멀티도메인 액정패널의 제조방법에 관한 것이다.

액정표시장치는 가볍고 전력소모가 적다는 장점을 지니고 있어서 브라운관을 대체할 수 있는 가장 경쟁력 있는 디스플레이로서 주목받고 있다.

상기 액정표시장치의 액정패널은 두 개의 기판을 일정 간격 이격되도록 대향 합착한 후, 상기 두 기판 사이에 액정을 주입하여 형성하는데, 디스플레이로서 그 역할을 다하기 위해 균일한 밝기와 높은 콘트라스트비가 요구된다.

따라서, 가능한한 액정이 균일한 배향이 되도록 하여야 한다. 액정의 배향 정도가 액정표시장치의 화질의 우수성을 결정짓는 중요한 요소이기 때문이다.

상기와 같은 배향 정도를 결정짓는 배향 처리 공정에는 주로 러빙법 또는 광배향법이 이용되는데, 러빙법은 상하 각 기판에 대하여 폴리이미드 도포 공정 1회, 사진 식각 공정 1회, 러빙 공정 2회를 포함하는 복잡한 공정을 거쳐야 하므로 생산비가 상승된다. 또한, 사진 식각 공정이 포함되므로 배향막의 프리틸트각 안정성 및 패널의 신뢰성을 확보하기 어려운 문제가 있다.

그래서, 기판 위에 도포된 광배향막에 광을 조사하여 광반응(중합과 분해)을 일으켜 고분자의 재배열을 유도함으로써 액정을 배향시키는 광배향 방법이 제안되었다.

여기서, 광배향이란 선형 편광된 자외선에 의해서 감광성 고분자에 결합된 감광성 그룹이 광반응을 일으키고 이 과정에서 고분자의 주쇄가 일정방향으로 배열함으로써, 결국 액정이 배향되는 메카니즘을 말한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 액정패널의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 1e는 종래 기술에 따른 멀티도메인 액정패널의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.

먼저, 도 1a에서와 같이, 기판(11) 상에 균일한 두께로 광배향막(12)을 형성한다.

이 때, 상기 기판 상의 화소는 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ 및 Ⅳ영역으로 분할되어 있다.

이어서, 도 1b에서와 같이, 마스크(13)를 이용하여 제 2,3 및 제 4 도메인(Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)을 차단한 후, 광조사 공정을 실시하여 제 1 도메인(Ⅰ)에 대해서만 제 1 프리틸트각이 형성하도록 한다.

이 때, 광조사는 편광된 UV로 조사한다.

다음, 도 1c 에서와 같이 제 2 도메인(Ⅱ)상에 마스크(13)의 개구부가 위치하도록 하고, 나머지 부분은 마스킹한 후, 광을 조사하여 제 2 프리틸트각을 형성한다.

이어서, 도 1d에서와 같이 상기 결과물상에 제 3 도메인(Ⅲ)만 노출되도록 마스크(13)를 이동(shift)시켜 광을 조사하여 제 3 프리틸트각을 형성한다.

그리고, 도 1d에서와 같이, 제 1,2 및 3 도메인(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ)이 차단되도록 마스크를 이동한 뒤, 제 4 도메인(Ⅳ) 상의 마스크(13) 개구부 위에서 광을 조사하여 제 4 프리틸트각을 형성한다.

상기한 광조사는 최소한 1회 이상으로 한다.

상기와 같은 방법으로 기판을 제조하는 것을 포함하여 형성한 액정패널은 4도메인을 구현한다.

만일 2도메인을 형성하기 원한다면 하나의 기판에 대해서 최소 2회에 걸친 광조사를 실시하면 된다.

상기 프리틸트각은 광배향막의 성질, 광배향막의 두께, 광조사 시간 또는 광조사 방향에 따라 달라지게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 멀티도메인 액정패널의 제조방법은 멀티도메인을 구현하기 위해서 마스크를 이동시켜 여러번에 나누어 광을 조사함으로써, 전체적인 광조사 시간이 길어진다는 문제점이 있다.

또한 하나의 도메인에 대해 1회 이상의 조사가 필요할 경우 2-도메인일 때에는 광조사 횟수가 8회가 되므로 조사횟수도 많아진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 구조물이 형성된 마스크를 이용하여 광조사 1회로 멀티도메인을 구현하는 멀티도메인 액정패널의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 1e는 종래 기술에 따른 멀티도메인 액정패널의 제조방법을 설명하기 위한 공정도.

도 2는 본 발명에 따른 멀티도메인 액정패널 제조방법을 설명하기 위한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 구조물의 크기를 설명하기 위한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 구조물의 각도, 굴절각, δ를 나타낸 표.

도 5는 본 발명에 따른 구조물과 기판과의 거리 관계를 설명하기 위한 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명

21 : 기판 22 : 광배향막

23 : 마스크 24 : 구조물

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀티도메인 액정패널의 제조방법은 상부기판 또는 하부기판에 광배향막을 형성하는 공정과, 상기 광배향막 상에 입사광의 굴절방향을 제어하는 복수개의 구조물이 형성된 마스크를 씌우고 광을 조사하는 공정과, 상기 상부 기판 및 하부 기판을 대향하여 합착하는 공정과, 상기 두 기판 사이에 액정을 주입하는 공정을 포함하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 멀티도메인 액정패널의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 멀티도메인 액정패널 제조방법을 설명하기 위한 단면도이고,도 3은 본 발명에 따른 구조물의 크기를 설명하기 위한 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 구조물과 기판과의 거리 관계를 설명하기 위한 단면도이다.

먼저 상부기판 및 하부기판을 준비한다.

다음, 상기 상부기판 상에 컬러필터층을 형성하고, 상기 컬러필터층 상에 투명도전막을 이용하여 공통전극을 형성한다.

그리고, 상기 하부기판 상에 매트릭스 형태로 배열되어 단위 화소를 구분짓는 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하고, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차점 부위에 박막트랜지스터를 형성하고, 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되어 단위 화소 영역의 대부분을 차지하는 화소전극을 투명도전막을 이용하여 형성한다.

이어서, 상기 상부기판 또는 하부기판에 광배향막을 균일한 두께로 도포한다. 이 때 균일하게 도포하지 않으면 후공정에서 광조사시 균일한 프리틸트각을 얻을 수 없으므로 주의한다.

상기 광배향막으로는 폴리비닐신나메이트(polyvinyl cinnamate), 폴리실록산 신나메이트(polysiloxane cinnamate), 셀룰로우즈 신나메이트(cellulose cinnamate), 폴리이미드(polyimide) 계열 등을 사용하며 광배향막에 적합한 물질이라면 어느것도 무방하다.

그리고, 광배향막이 도포된 상부기판 또는 하부기판 전면에 대응하도록 상부에 마스크(23)를 씌우고, 광을 1회 조사하여 프리틸트각을 형성한다.

상기와 같이, 배향처리가 끝난 뒤에는 상기 상부 기판과 하부기판을 대향되게 합착하여 두 기판 사이에 액정을 주입하면 원하는 액정패널을 완성하게 된다.

이 때, 상기 마스크(23)는 도 2에서와 같이, 상기 마스크(23) 아래에 구조물(24)이 형성된 것으로, 상기 구조물(24)에 의해 광이 직하되지 않고 굴절되어 광의 방향이 제어된다. 즉, 편광(ex,자외선)이 마스크(23)로 입사하여 상기 구조물에서 출광될 때, 구조물의 재료인 투영물질의 굴절률에 의해 굴절되어 일정한 굴절각을 가지고 기판(21) 전면을 향해 광이 조사되어 광배향막(22)이 처리되는 것이다.

상기한 광은 편광 이외에 부분편광, 선편광, 비편광 등을 사용하여도 된다.

상기 구조물(24)은 PMMA(polymethymethacrylate)와 같은 유기 투영물질 또는 석영, 유리 등의 무기 투영물질을 이용하여 형성하며, 구조물(24)의 각도 θ는 전반사가 일어나는 것을 방지하기 위해 90。보다 큰 것으로 한다.

다음의 ⅰ), ⅱ)에서 상기 구조물에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

이 때, 상기 구조물은 삼각기둥으로 하고, 상기 삼각기둥의 옆면 중 제 1 및 제 2 면에서 굴절된 광의 방향을 각각 제 1 및 제 2 방향으로 한다. 그리고, 상기 구조물은 상기 삼각기둥의 제 3 면이 마스크에 형성된 형태로 한다.

ⅰ) 도 3에서와 같이 상기 구조물(24)의 높이를 p라 하고, 구조물(24)의 폭을 2r이라 하고, 하나의 구조물에 대해서 굴절된 광이 조사되지 않는 제 1 방향과 제 2 방향 사이의 영역을 a라 하고, 제 1 방향으로 굴절된 광이 조사되지 않는 영역을 x, 제 1 방향으로 굴절된 광이 조사되는 영역을 y라 하면,

로 나타낼 수 있고, 하나의 구조물에 대해서 굴절된 광이 어느 방향으로도 조사가 되지 않는 영역은,

와 같이 나타낼 수 있다.

또한 도 3에서 보는 것처럼,이다.

이 때,이고, θ₁은 광의 굴절각이고, δ는 마스크에 대한 자외선의 입사방향과 구조물로부터의 자외선의 굴절방향이 이루는 각이다.

여기서, 구조물 각도(θ), 굴절각(θ₁) 및 δ를 스넬의 법칙(snell's law)에 의해 나타내면 다음과 같다.

이 때,는 도 3 에 표시한 것처럼이다.

도 4는 구조물로서 PMMA를 사용한 경우로서, PMMA의 굴절률 n₁=1.5과, 공기의 굴절률 n₀=1을 대입하여 상기 제 3 수학식에 의해 계산한 데이터값이다.

상기 데이터 값에 의하면,가 작아질수록 즉, 구조물의 각도(θ)가 커질수록 δ가 작아진다는 것을 알 수 있는데, 이는 광이 어느 영역으로도 조사가 되지 않는 a(=ptanδ)가 작아진다는 것을 의미한다.

따라서, 광이 조사되지 않는 영역(a)은 구조물의 각도(θ) 및 구조물의 높이(p)와 관련된다.

ⅱ) 도 5에서와 같이, BC' 길이를 h라 하고 광배향막(22)과 C'사이의 길이를 h'라 하면, 광이 조사되지 않는 a 영역을 최소화하기 위해서는 구조물과 기판 사이의 간격(h+h')과도 관련된다.

즉, 도 5의 △ABC에서이고, △ABC'에서이므로

이다.또한, h'는 다음과 같이 구해진다.

도 5에서 2r : a = h : h' 이므로, 앞서 ⅰ)에서 밝힌 a=ptanδ와 상기 제 4 수학식을 이용하면,

이다.

따라서, 상기 제 5 수학식에서 구조물과 기판 사이의 간격(h+h')은 구조물의 높이(p),구조물의 폭(2r), 구조물 각도(θ)와 관련이 있음을 알 수 있다.

이상의 ⅰ), ⅱ)에서의 내용을 바탕으로 구조물의 높이(p),구조물의 폭(2r), 구조물 각도(θ) 및 구조물과 기판 사이의 간격(h+h')을 적절히 조절하여 설계하면 광이 조사되지 않는 영역(a)을 최소화할 수 있다.

그리고, 상기와 같은 삼각기둥의 구조물(24)이 형성된 마스크(23)를 사용하면 하나의 구조물(24)에 대해 광이 두 방향으로 굴절되어 광배향막(22)에 조사되므로 2-도메인의 기판(21)이 형성된다.

만일 상기 구조물을 삼각기둥형이 아닌 피라미드형으로 한다면 광이 4 방향으로 굴절되어 4-도메인의 기판이 형성되고, 반구형으로 한다면 여러 방향으로 광이 굴절되어 멀티도메인의 기판이 형성된다.

상기와 같은 본 발명의 멀티도메인 액정패널의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 광배향을 이용한 멀티도메인 액정패널을 제조할 때, 입사광의 굴절방향을 제어하는 복수개의 구조물이 형성된 마스크를 이용하여 1회 광조사로 광의 방향을 제어하여 액정방향을 조절함으로써 멀티도메인을 구현할 수 있으며, 1회 광조사이므로 공정이 단순해지는 공정이 단순해지는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 상부기판 또는 하부기판에 광배향막을 형성하는 공정;

   상기 광배향막 상에 입사광의 굴절방향을 제어하는 복수개의 구조물이 형성된 마스크를 씌우고 광을 조사하는 공정;

   상기 상부 기판 및 하부 기판을 대향하여 합착하는 공정;

   상기 두 기판 사이에 액정을 주입하는 공정을 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정패널의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구조물은 PMMA(polymethymethacrylate)인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정패널의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 구조물은 석영 또는 유리인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정패널의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 구조물은 삼각기둥형, 피라미드형 또는 반원형 중 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정패널의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 구조물의 크기 및 마스크와 기판과의 거리는 광이 기판상의 광배향막 전면에 조사될 수 있도록 설계하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정패널의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 광은 1회 조사하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정패널의 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 액정의 배향방향은 상기 구조물에 의한 광의 방향에 의해 조절하는 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정패널의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 배향방향은 서로 다른 것을 특징으로 하는 멀티도메인 액정패널의 제조방법.