KR20070066234A - Liquid crystal display panel, method of manufacturing the same and method of manufacturing alignment film used in the liquid crystal display panel - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating the concept of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 액정층의 액정 분자들이 프리틸트(pre-tilt)각을 갖는 것을 나타내는 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating that the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer illustrated in FIG. 1 have a pre-tilt angle.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 제조 방법을 설명하기 위한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating a method of manufacturing an alignment film according to an embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시패널의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.5 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of drawings *
30 : 제1 배향막 40 : 제2 배향막30: first alignment layer 40: second alignment layer
60 : 머리부 65 : 몸통부60: head 65: body
110 : 하부 기판 120 : 박막트랜지스터110: lower substrate 120: thin film transistor
140 : 화소전극 150 : 제1 배향막140: pixel electrode 150: first alignment layer
210 : 상부 기판 220 : 공통전극210: upper substrate 220: common electrode
250 : 제2 배향막 300 : 액정층250: second alignment layer 300: liquid crystal layer
500 : 액정표시패널500: liquid crystal display panel
본 발명은 액정표시패널 및 이에 사용되는 배향막의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기조립 단분자막(self assembled monolayers, SAMs)으로 이루어진 배향막을 포함하는 액정표시패널, 상기 배향막의 제조 방법 및 상기 액정표시패널의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display panel and a method of manufacturing the alignment layer used therein, and more particularly, to a liquid crystal display panel including an alignment layer made of self assembled monolayers (SAMs), a method of manufacturing the alignment layer, and the liquid crystal. A manufacturing method of a display panel is related.
액정표시장치(Liquid Crystal Display Apparatus: LCD)는 평판표시장치의 일종으로, 액정의 광학적 특성을 이용하여 영상을 표시하는 표시 장치이다. 이러한 액정표시장치는 CRT, PDP 등의 다른 표시 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 구동전압 및 낮은 소비전력을 갖는 장점이 있어, 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 사용되고 있다.Liquid Crystal Display Apparatus (LCD) is a type of flat panel display, and is a display device that displays an image by using the optical characteristics of the liquid crystal. Such liquid crystal displays are thinner and lighter than other display devices such as CRTs and PDPs, and have low driving voltages and low power consumption, and thus are widely used throughout the industry.
일반적으로 액정표시장치는 각 화소를 스위칭하는 박막 트랜지스터(TFT) 및 화소 전극이 형성된 어레이 기판(또는 TFT 기판)과, 컬러필터 및 공통 전극이 형성된 대향 기판(또는 컬러필터 기판)과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성된 액정패널을 포함한다. 상기 액정표시장치는 상기 액정층에 전압을 인가하여 광의 투과율을 제어함으로써 화상을 표시한다.In general, a liquid crystal display device includes a thin film transistor (TFT) for switching each pixel and an array substrate (or TFT substrate) on which pixel electrodes are formed, an opposing substrate (or color filter substrate) on which color filters and a common electrode are formed, and the two substrates. It includes a liquid crystal panel composed of a liquid crystal layer interposed therebetween. The liquid crystal display displays an image by applying a voltage to the liquid crystal layer to control light transmittance.
상기 액정표시장치에는 다양한 모드들이 개발되어 있는데, 광시야각을 실현 하기 위한 수직 배향(Vertically Aligned, 이하 VA라 한다) 모드도 이에 포함된다. 상기 VA 모드의 액정표시장치가 갖는 액정패널은 대향하는 면에 수직 배향 처리된 2개의 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 네거티브 타입의 유전율 이방성(Negative type dielectric constant anisotropy)을 갖는 액정 분자들로 구성된 액정층으로 구성된다. 이때, 상기 액정 분자들은 수직(homeotropic) 배향의 성질을 갖는다.Various modes have been developed in the liquid crystal display, including a vertically aligned (VA) mode for realizing a wide viewing angle. The liquid crystal panel of the liquid crystal display of the VA mode includes liquid crystal molecules having two substrates vertically aligned on opposite surfaces and a negative type dielectric constant anisotropy interposed between the two substrates. It consists of the liquid crystal layer comprised. In this case, the liquid crystal molecules have a property of homeotropic alignment.
이러한 액정의 배향을 위해서 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판에는 배향막(alignment film)을 형성하는 과정을 거치게 된다. 이러한 배향막으로 폴리이미드(polyimide)계의 유기 물질이 많이 사용되고 있다. 상기 유기배향막은 회전 도포법이나 인쇄 도포법으로 기판 상에 유기고분자막을 형성하고 경화시킨 후 러빙 롤을 이용한 러빙(rubbing) 공정을 거치게 된다. 상기 러빙 공정은 배향막의 표면에 배향 각도를 정의하여 액정분자에 배향 방향을 부여하는 역할을 하게 된다.In order to align the liquid crystal, an alignment film is formed on the TFT substrate and the color filter substrate. Many polyimide organic materials are used as the alignment layer. The organic alignment film is subjected to a rubbing process using a rubbing roll after forming and curing the organic polymer film on the substrate by a rotary coating method or a printing coating method. The rubbing process serves to give an alignment direction to the liquid crystal molecules by defining an alignment angle on the surface of the alignment layer.
그러나, 러빙공정 진행시에 수지판에 붙어 있는 이물질에 의해서 박막 트랜지스터(TFT) 및 각종 전극이 형성된 기판이 오염될 우려가 있고, 먼지와 정전기가 발생하여 TFT 소자가 단선되는 등의 불량을 일으키는 문제가 있다. 그리고, 상기 먼지나 이물질을 제거하기 위해서는 러빙공정 후 별도의 세정 및 건조 공정이 더 필요하기 때문에 제조 원가가 상승되는 문제가 있다.However, there is a possibility that the thin film transistor (TFT) and the substrate on which various electrodes are formed may be contaminated by the foreign matter adhering to the resin plate during the rubbing process, and dust and static electricity may be generated to cause the TFT element to be disconnected. There is. Further, in order to remove the dust or foreign matter, since a separate washing and drying process is required after the rubbing process, a manufacturing cost increases.
이러한 문제를 해결하기 위해 러빙을 하지 않는 액정배향방법에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 러빙을 하지 않는 공정으로는 Langmuir-Blodgett(LB)법, 미세형상 형성법(Grating법), 자계인가표면흡착법(MOLCA), 광 배향법등이 있다. In order to solve this problem, much research is being conducted on the liquid crystal alignment method without rubbing. Examples of processes that do not rub are the Langmuir-Blodgett (LB) method, the micro-shaping method (Grating method), the magnetic field applied surface adsorption method (MOLCA), the optical alignment method and the like.
상기 Langmuir-Blodgett(LB)법의 경우 막을 만들기 위해서 Langmuir through라는 기구를 이용하며, 분자막과 기질 사이에는 이온 결합만이 존재하기 때문에 튼튼한 분자막이 형성되기 어렵다.In the case of the Langmuir-Blodgett (LB) method, a mechanism called Langmuir through is used to make a film, and since only ionic bonds exist between the molecular film and the substrate, it is difficult to form a strong molecular film.
따라서, 분자막과 기질 사이에 튼튼한 분자막을 형성하고, 별도의 기구가 필요없으며, 제조가 용이하여 원가를 절감할 수 있는 액정배향 방법이 필요하다.Accordingly, there is a need for a liquid crystal alignment method that forms a robust molecular film between the molecular film and the substrate, does not require a separate device, and is easy to manufacture to reduce costs.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 러빙공정이 필요없는 액정 배향막을 포함하는 액정표시패널을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display panel including a liquid crystal alignment layer that does not require a rubbing process.
본 발명의 다른 목적은 상기 배향막의 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the alignment layer.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 액정표시패널의 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the liquid crystal display panel.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시패널은 하부 기판, 상기 하부 기판상에 형성되는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극, 상기 화소전극상에 형성되며 자기조립단분자막(SAM)으로 이루어진 제1 배향막, 상기 하부 기판에 대향하여 형성된 상부 기판, 상기 상부 기판상에 형성되는 공통전극, 상기 공통전극상에 형성되며, 자기조립단분자막(SAM)으로 이루어진 제2 배향막 및 상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 주입되는 액정층을 포함한다. 상기 제1 및 제2 배향막은 상기 액정층의 액정 분자들이 프리틸트(pre-tilt)각을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 자기조립단분자막(SAM)은 머리부 및 꼬리부를 포함한다. 상기 머리부는, 예컨대, 클로로실란(chlorosilane), 티올(thiol) 또는 알카노익 산(alkanoic acid)으로 이루어진다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a liquid crystal display panel includes a lower substrate, a thin film transistor formed on the lower substrate, a pixel electrode electrically connected to the thin film transistor, and a self-assembled monolayer film formed on the pixel electrode. A first alignment layer (SAM), an upper substrate formed to face the lower substrate, a common electrode formed on the upper substrate, a second alignment layer formed on the common electrode, and made of a self-assembled monolayer (SAM) and the first And a liquid crystal layer injected between the first alignment layer and the second alignment layer. The first and second alignment layers may be formed such that the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer have a pre-tilt angle. The self-assembled monolayer (SAM) includes a head and a tail. The head is made of, for example, chlorosilane, thiol or alkanoic acid.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 배향막 제조 방법은 자기조립단분자막(SAM)을 형성하기 위한 용액을 준비하는 단계, 기판을 상기 용액에 담그는 단계 및 상기 용액과 상기 기판의 표면 사이의 화학반응을 통해 자기조립단분자막(SAM)을 형성하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an alignment layer, including preparing a solution for forming a self-assembled monolayer (SAM), immersing a substrate in the solution, and chemical reaction between the solution and the surface of the substrate. Forming a self-assembled monolayer (SAM).
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 액정표시장치의 제조 방법은 하부 기판상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 단계, 상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판을 형성하는 단계, 상기 상부 기판상에 공통전극을 형성하는 단계, 자기조립단분자막(SAM)을 형성하기 위한 용액을 준비하는 단계, 상기 화소전극이 형성된 상기 하부 기판을 상기 용액에 담그는 단계, 상기 용액과 상기 화소전극의 표면 사이의 화학반응을 통해 자기조립단분자막(SAM)으로 이루어진 제1 배향막을 형성하는 단계, 상기 공통전극이 형성된 상기 상부 기판을 상기 용액에 담그는 단계, 상기 용액과 상기 공통전극의 표면 사이의 화학반응을 통해 자기조립단분자막(SAM)으로 이루어진 제2 배향막을 형성하는 단계, 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판을 결합하는 단계 및 액정층을 주입하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device, the method including: forming a thin film transistor on a lower substrate, forming a pixel electrode electrically connected to the thin film transistor, and opposing the lower substrate. Forming a substrate, forming a common electrode on the upper substrate, preparing a solution for forming a self-assembled monolayer (SAM), dipping the lower substrate on which the pixel electrode is formed, in the solution, Forming a first alignment layer made of a self-assembled monolayer (SAM) through a chemical reaction between a solution and a surface of the pixel electrode, dipping the upper substrate on which the common electrode is formed, in the solution, the solution and the common electrode Forming a second alignment layer made of a self-assembled monolayer (SAM) through a chemical reaction between the surfaces of , And a step of injecting the upper substrate and the liquid crystal layer and the step of combining the lower substrate.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시패널, 이에 사용되는 배향막의 제조 방법 및 상기 액정표시패널의 제조 방법에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a liquid crystal display panel according to a preferred embodiment of the present invention, a manufacturing method of an alignment layer used therein, and a manufacturing method of the liquid crystal display panel will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating the concept of the present invention.
본 발명에 따른 액정표시패널은 액정 배향을 위해 자기조립단분자막(Self Assembly Monolayer, SAM)을 배향막으로 채용한다. The liquid crystal display panel according to the present invention employs a self assembly monolayer (SAM) as an alignment layer for liquid crystal alignment.
자기조립단분자막(SAM)은 금속, 금속 산화물, 반도체의 계면 성질을 조절할 수 있는 간단하고 유동적인 시스템이다. 자기조립단분자막(SAM)은 용액 혹은 기체 상(phase)에 존재하는 유기 분자들이 서로 흡착하여 형성되는 유기 조립체(organic assembly)이다. 상기 흡착물은 자발적으로 정렬되어 결정 구조를 형성한다. 상기 자기조립단분자막(SAM)의 머리부는 노출된 계면에 따라 변경가능하기 때문에 상기 계면에 따라 유용한 화학적 기능성을 갖는 유기 표면을 형성할 수 있다. 이때, 기질(substrate)의 표면과 막을 형성하는 분자들이 직접적인 화학결합을 하여서 매우 튼튼한 분자막을 형성한다. 또한, 막의 두께가 수 나노미터(nm)에 불과하여 매우 얇고 균일한 막이 형성된다.Self-assembled monolayer (SAM) is a simple and flexible system that can control the interfacial properties of metals, metal oxides, and semiconductors. The self-assembled monolayer (SAM) is an organic assembly formed by adsorption of organic molecules present in a solution or gas phase with each other. The adsorbates are spontaneously aligned to form a crystal structure. Since the head of the self-assembled monolayer (SAM) is changeable according to the exposed interface, it is possible to form an organic surface having useful chemical functionality according to the interface. At this time, the molecules forming the film with the surface of the substrate directly bond to form a very strong molecular film. In addition, the thickness of the film is only a few nanometers (nm) to form a very thin and uniform film.
또한, 자기조립단분자막(SAM)으로 막을 형성할 때에는 별도의 장치를 필요로 하지 않으며, 기질(substrate)의 모양이나 크기에 영향을 받지 않아서 복잡한 기질이나 대면적을 갖는 기질에도 용이하게 막을 형성할 수 있다.In addition, when forming the film by the self-assembled monolayer (SAM), a separate device is not required, and since the film is not affected by the shape or size of the substrate, the film can be easily formed even on a complex substrate or a substrate having a large area. have.
도 1을 참조하면, 제1 기질(10)에는 제1 배향막(30)이 형성되고, 제2 기질(20)에는 제2 배향막(40)이 형성된다.Referring to FIG. 1, a
상기 제1 및 제2 기질(10,20)은, 예건대, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZO(Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어진다.The first and
상기 제1 및 제2 배향막(30,40)은 자기조립단분자막(SAM)으로 형성된다. 상기 자기조립단분자막(SAM)의 머리부(60)는 상기 제1 및 제2 기질(10,20)의 표면과 화학결합을 한다. 상기 머리부(60)는, 예컨대, 클로로실란(chlorosilane), 티올(thiol) 또는 알카노익 산(alkanoic acid)으로 이루어진다. 상기 몸통부(65)는 복수의 알킬기([CH2]n)를 포함한다. 상기 몸통부의 말단(미도시)에는, 예컨대, 지방족(aliphatic) 화합물, 방향족(aromatic) 화합물 또는 벤젠(benzene)과 같은 물질이 형성될 수도 있다.The first and
상기 제1 배향막(30)과 상기 제2 배향막(40) 사이에는 액정층(50)이 주입된다. 상기 액정층(50)은 실런트(미도시)에 의해 밀봉된다. The
도 1에는 상기 액정층(50)의 액정 분자들이 수직 배향(Vertical Alignment, VA) 모드로 배열되어 있다. 그러나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 상기 액정층(50)의 액정 분자들은 트위스트 배향(Twisted Nematic, TN), 엠티엔 배향(Mixed Twisted Nematic, MTN) 모드 또는 호모지니우스(Homogeneous) 배향 모드로 배열될 수도 있다.In FIG. 1, the liquid crystal molecules of the
도 2는 도 1에 도시된 액정층의 액정 분자들이 프리틸트(pre-tilt)각을 갖는 것을 나타내는 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating that the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer illustrated in FIG. 1 have a pre-tilt angle.
도 1을 참조하면, 제1 기질(10)에는 제1 배향막(30)이 형성되고, 제2 기질(20)에는 제2 배향막(40)이 형성된다.Referring to FIG. 1, a
상기 제1 배향막(30)과 상기 제2 배향막(40) 사이에는 액정층(50)이 주입된다. 상기 액정층(50)의 액정 분자들은, 예컨대, 수직 배향(Vertical Alignment, VA) 모드, 트위스트 배향(Twisted Nematic, TN) 모드, 엠티엔 배향(Mixed Twisted Nematic, MTN) 또는 호모지니우스(Homogeneous) 배향 모드로 배열된다.The
상기 제1 및 제2 배향막(30,40)은 자기조립단분자막(SAM)으로 형성된다. 이때, 상기 자기조립단분자막(SAM)을 이루는 물질의 종류에 따라 프리틸트(pre-tilt)각을 조절할 수 있다. 예건대, 기존의 배향막을 채용한 액정표시패널에서 트위스트 배향(Twisted Nematic, TN) 모드일 때 액정 분자들이 2 내지 3도의 프리틸트(pre-tilt)각을 갖는 것처럼, 상기 자기조립단분자막(SAM)의 배향각을 2 내지 3도로 조절하면 기존과 같은 프리틸트(pre-tilt)각을 유지할 수 있다. 배향각의 수치는 여기에 한정되는 것이 아니며, 필요에 따라 조절할 수 있다.The first and second alignment layers 30 and 40 are formed of a self-assembled monolayer (SAM). In this case, the pre-tilt angle may be adjusted according to the type of material forming the self-assembled monolayer (SAM). For example, in the liquid crystal display panel employing the conventional alignment layer, the self-assembled monolayer (SAM) is formed as if the liquid crystal molecules have a pre-tilt angle of 2 to 3 degrees in the twisted nematic (TN) mode. By adjusting the orientation angle of 2 to 3 degrees can maintain the same pre-tilt (pre-tilt) angle. The numerical value of an orientation angle is not limited to this, It can adjust as needed.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시패널(500)은 하부 기판(110), 상기 하부 기판에 대향하는 상부 기판(210)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the liquid
상기 하부 기판(110) 위에는 박막트랜지스터(120)가 형성된다. 상기 박막트랜지스터(120)는 상기 하부 기판(110) 위에 형성된 게이트 전극(121), 소스 전극(123) 및 드레인 전극(125)을 포함한다. 상기 박막트랜지스터(120)는 상기 게이트 전극(121)을 커버하는 반도체층(127) 및 불순물 반도체층(128)을 더 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극(121) 위에는 게이트 절연막(130)이 형성된다.The
상기 박막트랜지스터(120) 위에는 상기 박막 트랜지스터(120)와 전기적으로 연결되는 화소전극(140)이 형성된다. 상기 화소전극(140)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZO(Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질 로 이루어진다.The
상기 박막트랜지스터(120)는 복수의 게이트 라인(미도시) 및 복수의 데이터 라인(미도시)에 의해 정의되는 각각의 영역마다 형성된다. 상기 박막트랜지스터(120)는 상기 게이트 라인(미도시) 및 상기 데이터 라인(미도시)으로부터 인가되는 신호에 따라 상기 화소전극(140)에 신호를 인가 또는 차단한다.The
상기 박막트랜지스터(120) 위에는 유기절연막(170)이 형성될 수 있다. 이 경우에는, 상기 박막트랜지스터(120)와 상기 화소전극(140)을 전기적으로 연결하기 위한 콘택홀(180)을 더 포함한다. 상기 유기절연막(170)과 박막트랜지스터(120) 사이에는 패시베이션막(160)이 형성될 수도 있다.An organic insulating
한편, 상기 상부 기판(210)상에는 공통전극(220)이 형성된다. 상기 공통전극(220)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZO(Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어진다. 상기 상부 기판(210)과 상기 공통전극(220) 사이에는 차광 기능을 수행하는 블랙 매트릭스(미도시) 및 원하는 색만 발현하는 복수의 컬러필터(미도시)가 형성될 수도 있다.Meanwhile, the
상기 화소전극(140)상에는 제1 배향막(150)이 형성되고, 상기 공통전극(220)상에는 제2 배향막(250)이 형성된다. 상기 제1 및 제2 배향막(150,250)은 자기조립단분자막(SAM)으로 형성된다. 상기 자기조립단분자막(SAM)은 도 1 및 도 2에 도시된 것과 동일한 구조를 가지므로 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 자기조립단분자막(SAM)의 머리부는 상기 화소전극(140) 및 상기 공통전극(220)의 표면과 화학결합을 한다. 상기 머리부는, 예컨대, 클로로실란(chlorosilane), 티올 (thiol) 또는 알카노익 산(alkanoic acid)으로 이루어진다. A
상기 제1 배향막(150)과 상기 제2 배향막(250) 사이에는 액정층(300)이 주입된다. 상기 액정층(300)은 실런트(미도시)에 의해 밀봉된다.The
상기 액정층(300) 내의 액정은, 예컨대, 수직 배향(Vertical Alignment, VA) 모드, 트위스트 배향(Twisted Nematic, TN), 엠티엔 배향(Mixed Twisted Nematic, MTN) 모드 또는 호모지니우스 (Homogeneous) 배향 모드로 배열된다.The liquid crystal in the
이때, 상기 자기조립단분자막(SAM)을 이루는 물질의 종류에 따라 액정의 프리틸트(pre-tilt)각을 조절할 수 있다.In this case, the pre-tilt angle of the liquid crystal may be adjusted according to the type of material forming the self-assembled monolayer (SAM).
상기한 바와 같이, 액정표시패널에 채용되는 배향막이 자기조립단분자막(SAM)으로 형성될 경우 러빙공정을 생략할 수 있기 때문에, 러빙공정 진행 중에 발생하는 이물질에 의해서 박막 트랜지스터(TFT) 및 각종 전극이 형성된 기판이 오염될 우려가 없고, 먼지와 정전기가 발생으로 인한 소자 불량을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 먼지나 이물질을 제거하기 위한 별도의 세정 및 건조 공정이 불필요하기 때문에 제조 원가를 줄일 수 있다.As described above, when the alignment layer employed in the liquid crystal display panel is formed of a self-assembled monolayer (SAM), the rubbing process can be omitted. Therefore, the thin film transistor TFT and various electrodes are formed by foreign substances generated during the rubbing process. There is no risk of contamination of the formed substrate, and it is possible to prevent device defects caused by dust and static electricity. In addition, since a separate washing and drying process for removing the dust or foreign matter is unnecessary, manufacturing costs can be reduced.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 제조 방법을 설명하기 위한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating a method of manufacturing an alignment film according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 배향막 제조 방법은 자기조립단분자막(SAM)을 형성하기 위한 용액을 준비하는 단계를 포함한다. 상기 용액의 용질의 머리부는, 예컨대, 클로로실란(chlorosilane), 티올(thiol) 또는 알카노익 산(alkanoic acid)으로 이루어진다. 상기 용액의 용질의 몸통부는 복수의 알킬기 ([CH2]n)를 포함한다. 상기 몸통부의 말단에는, 예컨대, 지방족(aliphatic) 화합물, 방향족(aromatic) 화합물 또는 벤젠(benzene)과 같은 물질이 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 4, the method of manufacturing an alignment layer according to the present invention includes preparing a solution for forming a self-assembled monolayer (SAM). The head of the solute of the solution consists of, for example, chlorosilane, thiol or alkanoic acid. The body portion of the solute of the solution contains a plurality of alkyl groups ([CH2] n). At the end of the body portion, for example, an aliphatic compound, an aromatic compound, or a substance such as benzene may be formed.
본 실시예에서는, 자기조립단분자막(SAM)을 형성하기 위한 용액의 용질(70)로서 옥타데실트리클로로실란(Octadecyltrichlorosilane, OTS)을 사용하였다. 상기 용질(70)은 머리부(71) 및 몸통부(75)를 포함한다. 상기 머리부(71)는 클로로실란(chlorosilane)으로 이루어져 있고, 상기 몸체부(75)는 탄소의 수가 18개인 알킬(alkyl) 체인으로 구성된다. 상기 용액의 용매로는, 예컨대, 톨루엔(toluen) 또는 n-헥산(n-hexane)을 사용하였다.In this embodiment, octadecyltrichlorosilane (OTS) was used as the
본 발명에 따른 배향막 제조 방법은 배향막이 형성될 기판(10)을 상기 용액에 담그는 단계 및 상기 용액과 상기 기판(10)의 표면(15) 사이의 화학반응을 통해 자기조립단분자막(80)을 형성하는 단계를 더 포함한다.In the method for manufacturing an alignment layer according to the present invention, the self-assembled monolayer (80) is formed by immersing the substrate (10) on which the alignment layer is to be formed in the solution and by chemical reaction between the solution and the surface (15) of the substrate (10). It further comprises the step.
상기 기판(10)은, 예건대, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZO(Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어진다.The
상기 옥타데실트리클로로실란(Octadecyltrichlorosilane, OTS)을 용질(70)로 사용하는 용액에 상기 기판(10)을 담그면, 산화물로 이루어진 상기 기판(10)의 표면(15)과 상기 용질(70)이 화학반응을 한다. 따라서, 클로로실란(chlorosilane)으로 이루어진 상기 용질(70)의 머리부(71)에 부착된 염소(chlorine)가 이탈되고, 산화물로 이루어진 상기 기판(10)의 표면(15)과 공유결합(covalent bond)을 하는 배향막(80)이 형성된다.When the
상기 배향막(80)은 상기 기판(10)의 표면(15)과 공유결합(covalent bond)을 하기 때문에 결합력이 크다. 따라서, 매우 튼튼한 배향막이 형성된다.The
본 실시예에서는 상기 용질(70)의 머리부(71)가 클로로실란(chlorosilane)으로 이루어져 있지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않으며, 상기 머리부(71)가, 예컨대, 티올(thiol) 또는 알카노익 산(alkanoic acid)으로 이루어질 수도 있다.In this embodiment, the
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시패널의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.5 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시패널의 제조 방법은 하부 기판(110) 위에 박막트랜지스터(120)를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 박막트랜지스터(120)의 구조는 도 3에 도시된 것과 동일한 구성을 가지므로, 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호를 사용하며, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 5, a method of manufacturing a liquid crystal display panel according to the present invention includes forming a
상기 박막트랜지스터(120)를 형성하는 공정은 박막 증착(Thin Film Deposition), 사진(Photolithography), 식각(Etching), 박리(Strip) 및 검사(Inspection) 공정을 포함한다. The process of forming the
본 발명에 따른 액정표시패널의 제조 방법은 상기 박막트랜지스터(120) 위에 상기 박막 트랜지스터(120)와 전기적으로 연결되는 화소전극(140)을 도포하는 단계를 더 포함한다. 상기 화소전극(140)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZO(Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어진다. 상기 박막트랜지스터(120) 위에는 유기절연막(170)이 형성될 수 있다. 이 경우에는, 상기 박막트랜지스터(120)와 상기 화소전극(140)을 전기적으로 연결하기 위한 콘택홀(180) 을 더 포함한다.The method of manufacturing a liquid crystal display panel according to the present invention further includes applying a
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시패널의 제조 방법은 상기 상부 기판(210) 위에 공통전극(220)을 도포하는 단계를 더 포함한다. 상기 공통전극(220)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZO(Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어진다. Referring to FIG. 6, the method of manufacturing a liquid crystal display panel according to the present invention further includes applying a
본 발명에 따른 액정표시패널의 제조 방법은 자기조립단분자막(SAM)을 형성하기 위한 용액을 준비하는 단계를 더 포함한다.The method of manufacturing a liquid crystal display panel according to the present invention further includes preparing a solution for forming a self-assembled monolayer (SAM).
상기 자기조립단분자막(SAM)을 형성하기 위한 용액의 용질로, 예컨대, 옥타데실트리클로로실란(Octadecyltrichlorosilane, OTS)을 사용할 수 있고, 상기 용액의 용매로는, 예컨대, 톨루엔(toluen) 또는 n-헥산(n-hexane)을 사용할 수 있다.As a solute of the solution for forming the self-assembled monolayer (SAM), for example, octadecyltrichlorosilane (OTS) may be used, and as the solvent of the solution, for example, toluene or n-hexane (n-hexane) can be used.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시패널의 제조 방법은 상기 화소전극(140)이 형성된 상기 하부 기판(110)을 상기 용액에 담그는 단계 및 상기 용액과 상기 화소전극(140)의 표면 사이의 화학반응을 통해 자기조립단분자막(SAM)으로 이루어진 제1 배향막(150)을 형성하는 단계를 더 포함한다.Referring to FIG. 7, a method of manufacturing a liquid crystal display panel according to the present invention includes dipping the
상기 화학반응는 도 4를 참조하여 이미 설명하였으므로, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the chemical reaction has already been described with reference to FIG. 4, detailed descriptions thereof will be omitted.
본 발명에 따른 액정표시패널의 제조 방법은 상기 공통전극(220)이 형성된 상기 상부 기판(210)을 상기 용액에 담그는 단계 및 상기 용액과 상기 공통전극(220)의 표면 사이의 화학반응을 통해 자기조립단분자막(SAM)으로 이루어진 제2 배향막(250)을 형성하는 단계를 더 포함한다. In the method of manufacturing a liquid crystal display panel according to the present invention, a method of manufacturing a liquid crystal display panel may be performed by immersing the
이때, 자기조립단분자막(SAM)으로 이루어진 상기 제1 및 제2 배향막(150, 250)을 이루는 물질의 종류에 따라 프리틸트(pre-tilt)각을 조절할 수 있다.In this case, the pre-tilt angle may be adjusted according to the type of the material forming the first and second alignment layers 150 and 250 made of the self-assembled monolayer (SAM).
본 발명에 따른 액정표시패널의 제조 방법은 상기 제1 배향막(150)이 형성된 상기 하부 기판(110)과 상기 제2 배향막(250)이 형성된 상기 상부 기판(210)을 결합하는 단계를 더 포함한다.The method of manufacturing a liquid crystal display panel according to the present invention further includes combining the
상기 제1 배향막(150)과 상기 제2 배향막(250) 사이에는 액정층(300)이 주입된다. 상기 액정층(300)은 실런트(미도시)에 의해 밀봉된다. 상기 액정층(300) 내의 액정은, 예컨대, 수직 배향(Vertical Alignment, VA) 모드, 트위스트 배향(Twisted Nematic, TN), 엠티엔 배향(Mixed Twisted Nematic, MTN) 모드 또는 호모지니우스 (Homogeneous) 배향 모드로 배열된다.The
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 액정표시패널에 채용되는 배향막이 자기조립단분자막(SAM)으로 형성되기 때문에 러빙공정을 생략하여 공정수를 감소시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, since the alignment layer employed in the liquid crystal display panel is formed of a self-assembled monolayer (SAM), the number of steps can be reduced by omitting the rubbing process.
또한, 러빙공정 중에 발생하는 이물질에 의해서 박막 트랜지스터(TFT) 및 각종 전극이 형성된 기판이 오염될 우려가 없고, 먼지와 정전기가 발생으로 인한 소자 불량을 방지할 수 있다.In addition, the thin film transistor TFT and the substrate on which the various electrodes are formed may not be contaminated by the foreign matter generated during the rubbing process, and device defects due to dust and static electricity may be prevented.
그리고, 상기 먼지나 이물질을 제거하기 위한 별도의 세정 및 건조 공정이 불필요하기 때문에 제조 원가를 줄일 수 있다.In addition, since a separate washing and drying process for removing the dust or foreign matter is unnecessary, manufacturing costs can be reduced.
또한, 자기조립단분자막(SAM)은 기질의 모양이나 크기에 영향을 받지 않기 때문에 복잡한 기판 위에서도 얇고 균일한 배향막을 형성할 수 있고, 대면적화가 용이하다.In addition, since the self-assembled monolayer (SAM) is not affected by the shape or size of the substrate, it is possible to form a thin and uniform alignment layer even on a complicated substrate, and to facilitate large area.
본 발명은 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the invention has been described with reference to the examples, those skilled in the art may variously modify and change the invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. You will understand.
Claims (14)
Priority Applications (1)
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KR1020050127147A KR20070066234A (en) | 2005-12-21 | 2005-12-21 | Liquid crystal display panel, method of manufacturing the same and method of manufacturing alignment film used in the liquid crystal display panel |
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KR20150133921A (en) * | 2014-05-20 | 2015-12-01 | 삼성디스플레이 주식회사 | Method of manufacturing liquid crystal display panel |
KR102042595B1 (en) * | 2018-12-21 | 2019-11-08 | 창원대학교 산학협력단 | manufacturing method of liquid crystal cell using self-assembled monolayers |
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KR102042595B1 (en) * | 2018-12-21 | 2019-11-08 | 창원대학교 산학협력단 | manufacturing method of liquid crystal cell using self-assembled monolayers |
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