KR20080003621A - 프린트 방식을 이용한 액정 배향막 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 배향막을 제조하는 방법에 있어서, 배향막 재료가 형성된 기판 위에 소정 형상의 미세구조를 가진 금속몰드를 놓고 열 또는 압력을 가하여 처리하는 것을 포함한다. 특히 유기고분자화합물을 배향막 재료로 하여 형성된 기판 위에, 자외선에 변화하는 폴리머에 자외선을 경사지게 쪼여 미세구조의 전기도금으로 제작된 금속몰드를 이용하여 액정 배향막을 제조하는 방법을 포함한다. 구체적으로 폴리이미드계, 폴리아미드산이미드계, 폴리이미드실록산계, 폴리아미드이미드계의 유기고분자화합물 중에서 선택된 1종 이상을 유기용매에 용해시켜 기판 위에 도포하는 단계와, 소정 형상의 미세구조를 가진 금속몰드를 제조하는 단계 및 상기 금속몰드를 상기 유기고분자화합물이 도포된 기판 위에 놓고 열 또는 압력을 가하여 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 액정 배향막의 액정 정렬도(order parameter), 방위각상 앵커링 에너지(azimuthal anchoring energy), 선경사각(pretilt angle) 등을 높이는 효과를 얻을 수 있다.
액정 배향막, 금속몰드, 유기고분자화합물, 폴리이미드

Description

프린트 방식을 이용한 액정 배향막 및 제조방법{Liquid Crystal Orientation Layer And Fabrication Method Thereof}
도 1은 일반적인 액정디스플레이의 단면구조를 도시한 단면도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법에 사용되는 금속몰드의 미세구조를 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호 설명〉
1 : 편광판 2 : 유리기판
3 : 투명전극 4 : 배향막
5 : 액정 6 : 스페이서
7 : 봉착제(sealer)
본 발명은 액정디스플레이(LCD)의 제조공정 중 액정을 배향하는데 필요한 배향막의 제조에 관한 것으로서, 특히 소정 형상의 미세구조를 가지는 금속몰드를 이용하여 프린트 방식으로 제조되는 액정 배향막 및 제조방법에 관한 것이다.
전자광학적 소자를 이용하여 전기적인 신호를 시각 영상으로 변환시켜 인간이 직접 정보를 해독할 수 있도록 하는데 사용되는 정보 표시장치 중 평판이면서 경량인 표시장치는 크게 방사형 표시장치와 무방사형 표시장치로 구분된다.
방사형 표시장치는 전기적인 에너지를 영상신호의 함수로서 빛으로 변환시키는 표시장치이고, 무방사형 표시장치는 확산, 흡수, 복굴절, 반사, 굴절 등과 같이 전기적으로 변화를 일으킬 수 있는 광학적 효과를 이용하여 주변광, 후면광 또는 측면광 등을 제어함으로써 원하는 칼라와 휘도를 얻는 평판 표시장치이다.
무방사형 표시장치에서 액정을 이용한 액정디스플레이가 가장 많이 응용되고 있다.
이러한 액정디스플레이는 가볍고 부피가 작아서 노트북이나 카 네비게이터 시스템 등에 이용되고 있으며, 최근 대형 TV의 수요가 급증함에 따라 액정디스플레이의 경량, 박형이라는 장점이 더욱 부각되어 대형으로의 이용도 증가하고 있다.
액정디스플레이는 액정표시패널, 구동회로 및 필요에 의한 조명장치로 구성된다.
도 1에는 일반적인 액정디스플레이의 단면구조가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면 일반적인 액정디스플레이는 두 개의 유리기판(2)과 이들 안쪽에 형성된 배향막(4)과 유리기판 외부의 편광판(1), 투명전극(3), 유리기판 사이 에 충진되는 액정(5)과 스페이서(6) 및 봉착제(7)등으로 구성되어 있다.
액정(5)재료는 네마틱(nematic) 액정, 골레스테릭(cholesteric) 액정, 스멕틱(smectic) 액정 및 그들의 혼합 액정이 사용된다.
투명전극(3)은 산화주석, 산화인듐 또는 그들의 혼합물을 유리기판에 스프레이, 증착 또는 스퍼터링방법으로 형성한다.
스페이서(6)는 액정층의 두께를 일정하게 유지하기 위한 것으로 마일러 필름이나 테플론 필름을 사용한다.
봉착제(sealer)(7)로는 무기 접착제와 유기 접착제가 사용되며, 수분 침입에 의한 액정(5)의 열화를 방지하기 위하여 기밀성이 유지되는 기능을 하여야 한다.
배향막(4)은 액정 분자 배열을 균일하게 하기 위한 것으로서 표시 방식에 따라 평행 배향처리, 수직 배향처리 또는 그것들을 조합한 처리를 한다.
편광판(1)은 액정층을 통과한 빛의 선광을 위해 유리기판의 상하부에 편광방향이 서로 직교하도록 부착된다.
이와 같이 이루어진 액정디스플레이는 액정에 전압을 인가하면 빛이 통과하는 방향이 바뀐다. 즉, 액정분자의 배열이 90°비틀린 네마틱(Twisted nematic, TN)형 LCD인 경우 전압을 인가하지 않은 상태에서는 액정(5)에 광을 투사하면 액정분자가 배열된 홈을 따라 광이 비틀려서 통과하게 되고 전압을 인가하면 광의 비틀림이 없이 직진하게 되어 광이 통과하지 않게 되어 화면상에 검게 표시된다.
특히, 대부분의 액정디스플레이는 박막트랜지스터 액정디스플레이(TFT-LCD)인데, 형광램프에서 나온 빛이 반사 및 분산 장치에 의해 액정 패널쪽으로 입사되 고, 이 빛은 박막트랜지스터 (TFT)에 의해 조절되는 전압에 의하여 복굴절율이 변화하는 액정층에 의해 차단되기도 하고 통과하기도 한다.
박막트랜지스터 액정디스플레이의 구조도 일반적인 액정디스플레이와 크게 다르지 않다.
액정 패널은 두 개의 유리판 사이에 비틀림네마틱 액정이 약 5㎛ 두께로 채워져 있다.
빛이 입사된 쪽의 유리판 위에는 박막트랜지스터 및 인듐틴옥사이드 (ITO) 화소와 액정 배향층이 있고, 다른 쪽의 유리판 위에는 컬러 필터와 액정 배향층이 코팅되어 있다. 그리고 두 장의 유리판밖에는 편광판이 부착되어 있다.
공지된 바와 같이 액정분자는 길고 가느다란 막대모양(nematic)으로된 유기 화합물이며 자연상태에서는 액정분자가 완만하고 규칙적으로 배열되어 일정 방향의 홈을 새긴 배향막에 접촉시키면 홈을 따라 배열상태가 변하게 된다.
액정분자를 기판에 수직방향과 수평방향으로 배향하는 방법으로 여러 가지가 개발되었지만 현재 대부분의 박막트랜지스터 액정디스플레이에서는 부드러운 면이나 나일론 밸뱃으로 고분자가 코팅되어있는 기판을 물리적으로 접촉함으로써 액정을 배향시키는 러빙(Rubbing) 방법이 널리 이용되고 있다.
하지만 이들 러빙에 의한 액정 배향은 러빙 시 생성되는 정전기 및 기계적인 결함으로 인하여 박막트랜지스터가 파손되거나 크로스 트랙 쇼트 등이 일어나거나, 위상왜곡과 광산란 등의 문제점을 안고 있으며, 주변의 먼지를 끌어당겨 불량률을 높일 가능성이 높다.
따라서 최근 들어 액정분자의 배향을 위한 새로운 방법들이 제안되고 있는데, 액정의 선경사각(pretilt angle)은 LCD의 스위칭 시간 뿐만 아니라 콘트라스트 비를 증가시키기 위해서 매우 중요하므로 비러빙(non-rubbing) 기술을 이용하여 선경사각을 달성하기 위한 기술이 연구되고 있다.
특히 종래기술의 일례로서 폴리비닐알콜과 4-메톡시 시남산의 반응에서 생성되는 PVCN(polyvinyl-4-methoxy cinnamic acid) 유도체를 유리기판에 도포하여 선편광된 자외선을 조사하면 광반응에 의해 크로스 링킹된 광 배향막을 형성하는 방법이 있다. 또한 상기 PVCN을 대신하여 아조(azo) 단분자를 이용하여 광배향 후 배향막으로 사용하는 방법, 아조 부사슬 폴리아민산 또는 폴리이미드를 유리기판에 코팅하여 광배향하는 방법, 아조 주사슬 폴리아민산을 열처리과정 없이 유리기판에 코팅하여 광배향하는 방법 등이 사용되거나 시도되고 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 러빙 기술의 문제점을 해결하고 액정 정렬도, 방위각상 앵커링 에너지, 선경사각 등의 물성이 우수한 비러빙 방법의 프린트 방식을 이용한 액정 배향막 및 액정 배향막을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 프린트 방식으로 일정 패턴에 따른 액정 배향막을 제조함으로써 액정 배향 매커니즘에 대한 명확한 예측이 가능하고 우수한 신뢰성을 가지는 경제적인 액정 배향막을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 액정배향의 세밀한 조절로 인하여 시야각이 향상되고 고화질인 제품 개발에 이용될 수 있는 액정 배향막을 생산하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법은 배향막 재료가 형성된 기판 위에 소정 형상의 미세구조를 가진 금속몰드를 놓고 열 또는 압력을 가하여 처리하는 것을 포함한다.
본 발명에서 바람직하게는 배향막 재료가 폴리이미드계, 폴리아미드산이미드계, 폴리이미드실록산계, 폴리아미드이미드계의 유기고분자화합물 중에서 선택된 1종 이상을 유기용매에 용해시켜 기판 위에 도포한 것을 포함한다.
본 발명에서, 상기 유기고분자화합물의 농도는 전체 중량대비 5 내지 90중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 폴리이미드계 유기고분자화합물은 폴리(피로멜리틱디안하이드라이드-4,4′-옥시디아민), 폴리(피로멜리틱디안하이드라이드-2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-헥사플루오로프로판), 폴리(피로멜리틱디안하이드라이드-2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판), 폴리(1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산-4,4′-옥시디아민), 폴리(1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산-2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-헥사플루오로프로판), 폴리(1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산-2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판), 폴리(2,2-비스(3,4-디카르복실페닐)헥사플 루오로프로판 디안하이드라이드-4,4′-옥시디아민), 폴리(2,2-비스(3,4-디카르복실페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드-2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-헥사플루오로프로판), 폴리(2,2-비스(3,4-디카르복실페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드-2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판), 폴리(4,4′-(헥사플루오로아이소프로필리덴)다이프탈릭안하이드라이드-4,4′-옥시디아민), 폴리(3,3′-4,4′-(바이페닐테트라카볼실릭)다이안하이드라이드-4,4′-옥시디아민) 및 상기 고분자화합물 제조시에 사용되었던 단량체들로 구성된 그룹에서 선택한 1종 이상인 것을 포함한다.
본 발명에서, 상기 유기고분자화합물은 고분자의 평균 분자량이 10,000 내지 300,000 인 것을 포함한다.
본 발명에서, 상기 유기용매는 N-메틸-2-피롤리돈, γ-부틸로락톤, 메타크레졸, 디메틸설폭사이드, 디메틸아세테이트, n-부틸아세테이트, 디에틸에테르, 아세톤, 및 클로로포름으로 구성된 그룹에서 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 기판 위에 배향막 재료를 형성하는 것은 유기용매에 용해된 유기고분자화합물을 1000 내지 3000rpm에서 10초 내지 10분간 스핀코팅하는 것을 포함한다.
본 발명에서, 상기 금속몰드의 소정 형상의 미세구조는, 반복되는 측단면의 형태가 사각형, U자형, V자형 중 어느 하나의 형태인 것을 포함한다.
본 발명에서 바람직하게는 상기 금속몰드가, 실리콘 기판 위에 감광제(PR, Photoresist)를 도포하고 미세구조의 패턴대로 노광한 후 현상하는 사진식각 단계 와, 상기 식각된 구조물 위에 전기도금 씨앗층을 성막하고, 금, 은, 구리, 니켈 및 크롬 중에서 선택한 1종의 금속으로 전기도금을 하는 단계 및 상기 전기도금된 몰드를 남겨두고 상기 구조물과 씨앗층을 제거하는 단계로 제조되는 것을 포함한다.
본 발명에서 상기 사진식각 단계는 노광 단계에서 자외선을 기판에 대하여 경사지게 입사시키는 것을 포함한다.
본 발명에서 금속몰드를 제조하는 방법은 상기 사진식각 단계 이후에 식각된 구조물에 감광제를 환류(reflow)하는 단계를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 배향막 재료가 형성된 기판 위에 소정 형상의 미세구조를 가진 금속몰드를 놓고 열 또는 압력을 가하여 처리함에 있어 상기 열처리의 온도는 100 내지 300℃이고 압력은 0.1 내지 0.5Mpa인 것을 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 프린트 방식을 이용한 액정 배향막은 상기의 방법으로 제조하는 것을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법에 사용되는 금속몰드의 미세구조를 주사전자현미경(SEM)으로 이미지 촬영한 사진이다.
도 2를 참조하면, (a)는 사각형, (b)는 V자형, (c)는 U자형의 반복된 형태를 가지는 금속몰드를 나타냄을 알 수 있다.
상기 실시예에서, 사각형과 U형, 그리고 V형의 몰드는 감광제로 각각 그에 해당하는 패턴대로 미세 구조물을 제작한 후에 전기도금으로 그 형상을 떠서 제작되었으며, 세부적인 방법은 다음과 같다.
즉, 사각형의 미세 구조물은 실리콘 기판 위에 자외선 감광제(PR)를 도포하고 노광을 한 후, 현상을 하는 단순한 사진식각공정으로 제작한다. U형 미세 구조물은 위와 같은 방법으로 사각형 미세 구조물을 제작한 후에 식각된 구조물에 감광제를 환류(reflow)시켜서 제작한다. 마지막으로 V형 미세 구조물은 사진식각공정 중에 노광 단계에서 자외선을 경사지게 입사시키는 경사 사진식각공정으로 제작한다.
이와 같이 제작된 미세 구조물 위에 전기도금 씨앗층 역할을 하는 타이타늄을 증착하고 니켈 전기도금을 한 후에, 니켈을 제외한 나머지 물질을 제거하여 금속몰드를 완성한다.
본 발명의 일 실시예에서, 금속몰드를 제작하는데 사용되는 전기도금 씨앗층은 타이타늄이 바람직하나 반드시 이에 한정하지 않으며 당업자가 공지물질로부터 씨앗층으로 사용되는 물질이면 충분하다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 몰드로 전기도금되는 금속은 전기전도도가 우수한 금속이면 어느 것이든 무방하고 특히 금, 은, 구리, 니켈 및 크롬 중에서 선택한 1종의 금속이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 금속몰드의 미세구조는 홈의 높이와 간격이 3 × 3 ㎛ 크기인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예는 도 2와 같이 제작된 금속몰드를 배향막 재료가 형성된 기판 위에 놓고 열 또는 압력을 가하여 처리하는 것을 포함한다.
열처리의 온도는 100 내지 300℃로 하되 너무 고온은 기판의 물성과 성질을 변화시키므로 바람직하지 못하다.
압력처리를 하는 경우 0.1 내지 0.5 Mpa 에서 수행하는 것이 바람직하고 특히 0.37 Mpa에서 효과적이다.
본 발명의 일 실시예는 금속몰드가 용이하게 찍히고 효과적으로 굳어져서 액정 배향막이 잘 제작될 수 있도록 기판 위에 적절한 배향막 재료를 형성한다.
일반적으로 액정디스플레이의 기판은 투명한 유리기판이 이용되며, 배향막 재료로는 무기재료와 유기재료로 나뉜다.
금속몰드의 패턴대로 프린팅 될 수 있는 배향막의 재료는 유기화합물이 가능하고 특히 유기고분자화합물이 바람직하다.
배향막의 무기재료는 실리콘 다이옥사이드(SiO) 등이 주로 사용되며 당업자가 공지의 물질로 알 수 있는 재료를 사용하여도 무방하다.
배향막의 주된 재료는 유기재료로서 폴리이미드계, 폴리아미드산이미드계, 폴리이미드실록산계, 폴리아미드이미드계의 유기고분자화합물 중에서 선택하는데 반드시 이에 한정하지 아니하고 이 밖에 당업자가 공지물질로부터 알 수 있는 유기고분자화합물이면 가능하다.
특히 폴리이미드계 고분자화합물은 액정 배향막의 재료로서 우수한 인쇄성과 러빙성, 배향제어능력이 있고 화학적 안정성 측면에서 다른 유기고분자화합물에 비해 우수함이 확인되었기에 널리 사용되고 있다.
본 발명의 일 실시예에서 사용되는 폴리이미드 계열의 고분자로는 폴리(피로멜리틱디안하이드라이드-4,4′-옥시디아민), 폴리(피로멜리틱디안하이드라이드-2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-헥사플루오로프로판), 폴리(피로멜리틱디안하이드라이드-2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판), 폴리(1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산-4,4′-옥시디아민), 폴리(1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산-2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-헥사플루오로프로판), 폴리(1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산-2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판), 폴리(2,2-비스(3,4-디카르복실페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드-4,4′-옥시디아민), 폴리(2,2-비스(3,4-디카르복실페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드-2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-헥사플루오로프로판), 폴리(2,2-비스(3,4-디카르복실페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드-2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판) 등 및 이들 고분자 제조시에 사용되었던 단량체들로부터 선택된 1종 이상의 폴리이미드 계열의 고분자가 사용될 수 있으며, 이 중 폴리(4,4′-(헥사플루오로아이소프로필리덴)다이프탈릭안하이드라이드-4,4′-옥시디아민) 또는 폴리(3,3′-4,4′-(바이페닐테트라카볼실릭)다이안하이드라이드-4,4′-옥시디아민)을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기의 유기고분자화합물은 극성용매에 용해되어 기판에 도포되어 부착되는데, 사용되는 유기용매는 N-메틸-2-피롤리돈, γ-부틸로락톤, 메타크레졸, 디메틸설폭사이드, 디메틸아세테이트, n-부틸아세테이트, 디에틸에테르, 아세톤, 및 클로로포름 등에서 선택하여 사용할 수 있다. 다만 인쇄성을 개선하기 위해서 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve)나 메틸셀로솔브(methyl cellosolve) 등의 셀로솔브류 같은 표면 장력이 낮은 용매가 혼합되어 사용되기도 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 유기고분자화합물의 중합도는 총 평균분자량이 10,000 내지 300,000 정도가 되도록 중합한 것을 사용하며, 용매에 용해되는 유기고분자화합물의 농도는 10 내지 90중량% 로 하여 기판 위에 도포한다.
유기 배향막 재료를 기판 위에 도포하는 방법은 스핀코팅법과 인쇄코팅법이 있으나 반드시 이에 한정하지 아니하며 당업자가 공지의 방법에서 알 수 있는 방법을 포함한다.
구체적인 본 발명의 제조방법은 하기의 일 실시예를 들어 설명하고자 한다.
〈실시예〉
폴리(4,4′-(헥사플루오로아이소프로필리덴)다이프탈릭안하이드라이드-4,4′-옥시디아민)을 공용매인 N-메틸-2-피롤리돈에 5중량%로 녹여 제조된 균일한 용액을 유리판 위에 스핀코팅 한다. 사각형, V자형, U자형의 미세구조를 가지는 몰더를 코팅 용액 위에 놓고 열과 압력을 통해 열처리(thermal curing) 시킨 다음 두 장의 배향막 사이에 액정을 주입하여 액정셀을 제조하였다.
상기 실시예에서 어떤 모양의 미세구조가 배향특성에 영향을 미치는지 규명하기 위해, 사각형과 U자형, 그리고 V자형의 금속몰드로부터 프린팅된 배향막을 가지는 액정셀의 정렬도(order parameter)를 아래 표 1에 나타내었다.
(표 1)
사각형 미세구조를 가진 배향막 V자형 미세구조를 가진 배향막 U자형 미세구조를 가진 배향막
액정 정렬도 (order parameter) 0.42 0.46 0.53
사각형의 배향막을 가지는 액정셀이 정렬도가 가장 낮음을 알 수 있었고 이는 액정 배향이 좋지 않음을 의미한다. U자형의 배향막이 높은 정렬도를 나타내는데 U형의 배향막에 의해서 액정배향이 잘 일어나는 것을 알 수 있었다.
상기 실시예에서 어떤 모양의 미세구조가 배향특성에 영향을 미치는지 규명하기 위해, 사각형과 U자형, 그리고 V자형의 금속몰드로부터 프린팅된 배향막을 가지는 액정셀의 선경사각(pretilt angle)을 아래 표 2에 나타내었다.
(표 2)
사각형 미세구조를 가진 배향막 V자형 미세구조를 가진 배향막 U자형 미세구조를 가진 배향막
선경사각 (pretilt angle) 3.5° 5.5° 10.3°
사각형의 배향막을 가지는 액정셀의 선경사각이 가장 낮음을 알 수 있었고 이는 액정이 거의 표면에 누워있다는 것을 의미한다. U자형의 배향막이 높은 선경사각을 나타내었다.
상기 실시예에서 어떤 모양의 미세구조가 배향특성에 영향을 미치는지 규명하기 위해, 사각형과 U자형, 그리고 V자형의 금속몰드로부터 프린팅된 배향막을 가지는 액정셀의 방위각상 앵커링 에너지(azimuthal anchoring energy)를 아래 표 3에 나타내었다.
(표 3)
사각형 미세구조를 가진 배향막 V자형 미세구조를 가진 배향막 U자형 미세구조를 가진 배향막
방위각상 앵커링 에너지 (azimuthal anchoring energy) 7.104×10-6 J/m2 2.841×10-5 J/m2 1.138×10-4 J/m2
방위각상 앵커링 에너지 역시 사각형의 배향막을 가지는 액정셀이 가장 낮음을 알 수 있었고 U자형의 배향막이 높은 방위각상 앵커링 에너지를 나타내었다.
일반적으로 액정디스플레이의 배향막의 배향특성은 선경사각과 방위각상 앵커링 에너지 및 액정 정렬도가 클수록 우수한 것인데, 상기 발명의 일 실시예에서는 동일한 크기의 미세구조 몰드라고 하더라도 미세구조의 형태에 따라 상기 물성이 차이가 나는 것을 알 수 있었다.
특히, 사각형의 미세 구조보다는 V자형, U자형의 미세구조를 가진 금속몰드로부터 만들어진 V자형, U자형의 배향막이 선경사각, 방위각상 앵커링 에너지 및 액정 정렬도가 크기 때문에 본 발명에서는 미세구조의 세밀한 조절을 통하여 더욱 우수한 배향막을 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허등록청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 액정 배향막의 제조에 있어서 종래 러빙 기술이 가지는 정전기적, 기계적인 결함을 해결하고 액정 정렬도, 방위각상 앵커링 에너지, 선경사각 등의 물성이 우수하고 안정적인 배향특성을 가지는 배향막을 제공하는 효과가 있다.
그리고, 금속몰드를 이용한 프린트 방식으로 일정 패턴에 따른 액정 배향막을 제조할 수 있으므로 액정 배향 매커니즘에 대한 명확한 예측과 연구가 가능하고 정확하고 반복적으로 생산되는 액정 배향막을 기대할 수 있어 액정디스플레이 공정의 생산 수율 상승으로 인한 경제적 비용절감의 효과가 있다.
결과적으로 본 발명을 통하여 생산되는 액정 배향막의 안정적인 적용과 신뢰성 높은 배향성으로 인해 이러한 배향막이 장착되는 액정디스플레이의 수출경쟁력의 향상과 고화질에 따른 제품 경쟁력의 향상이 기대되는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 배향막 재료가 형성된 기판 위에 소정 형상의 미세구조를 가진 금속몰드를 놓고 열 또는 압력을 가하여 처리하는 것을 포함하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 배향막 재료는 폴리이미드계, 폴리아미드산이미드계, 폴리이미드실록산계, 폴리아미드이미드계의 유기고분자화합물 중에서 선택된 1종 이상을 유기용매에 용해시켜 기판 위에 도포한 것을 포함하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 유기고분자화합물의 농도는 전체 중량대비 5 내지 90중량%인 것을 특징으로 하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 폴리이미드계 유기고분자화합물은 폴리(피로멜리틱디안하이드라이드-4,4′-옥시디아민), 폴리(피로멜리틱디안하이드라이드-2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-헥사플루오로프로판), 폴리(피로멜리틱디안하이드라이드-2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판), 폴리(1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산-4,4′-옥시디아민), 폴리(1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산-2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-헥사플루오로프로판), 폴리(1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산- 2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판), 폴리(2,2-비스(3,4-디카르복실페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드-4,4′-옥시디아민), 폴리(2,2-비스(3,4-디카르복실페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드-2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-헥사플루오로프로판), 폴리(2,2-비스(3,4-디카르복실페닐)헥사플루오로프로판 디안하이드라이드-2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판), 폴리(4,4′-(헥사플루오로아이소프로필리덴)다이프탈릭안하이드라이드-4,4′-옥시디아민), 폴리(3,3′-4,4′-(바이페닐테트라카볼실릭)다이안하이드라이드-4,4′-옥시디아민) 및 상기 고분자화합물 제조시에 사용되었던 단량체들로 구성된 그룹에서 선택한 1종 이상인 것을 특징으로 하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 유기고분자화합물은 고분자의 평균 분자량이 10,000 내지 300,000 인 것을 특징으로 하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 유기용매는 N-메틸-2-피롤리돈, γ-부틸로락톤, 메타크레졸, 디메틸설폭사이드, 디메틸아세테이트, n-부틸아세테이트, 디에틸에테르, 아세톤, 및 클로로포름으로 구성된 그룹에서 선택하는 것을 특징으로 하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기판 위에 배향막 재료를 형성하는 것은 유기용매에 용해된 유기고분자화합물을 1000 내지 3000rpm에서 10초 내지 10분간 스핀코팅하는 것을 포함하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 금속몰드의 소정 형상의 미세구조는, 반복되는 측단면의 형태가 사각형, U자형, V자형 중 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  9. 제 1항 또는 제 8항에 있어서, 상기 금속몰드는,
    실리콘 기판 위에 감광제(PR, Photoresist)를 도포하고 미세구조의 패턴대로 노광한 후 현상하는 사진식각 단계;
    상기 식각된 구조물 위에 전기도금 씨앗층을 성막하고, 금, 은, 구리, 니켈 및 크롬 중에서 선택한 1종의 금속으로 전기도금을 하는 단계; 및
    상기 전기도금된 몰드를 남겨두고 상기 구조물과 씨앗층을 제거하는 단계로 제조되는 것을 특징으로 하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 사진식각 단계는 노광 단계에서 자외선을 기판에 대하여 경사지게 입사시키는 것을 특징으로 하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 사진식각 단계 이후에 식각된 구조물에 감광제를 환 류(reflow)하는 단계를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 열처리는 100 내지 300℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 압력은 0.1 내지 0.5Mpa에서 수행하는 것을 특징으로 하는 프린트 방식을 이용한 액정 배향막의 제조방법.
  14. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 하나의 항에 의한 방법으로 제조한 프린트 방식을 이용한 액정 배향막.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20150335258A1 (en) * 2012-11-30 2015-11-26 The Regent Of The University Of California Silicon microsystems for high-throughput analysis of neural circuit activity, method and process for making the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH086024A (ja) * 1994-06-20 1996-01-12 Fujitsu Ltd 液晶パネルの配向膜の形成方法
KR100297500B1 (ko) * 1999-03-16 2001-09-26 윤덕용 폴리이미드와 폴리비닐시나메이트의 블렌드를 이용한 액정 광배향막 및 그의 제조방법
KR100959129B1 (ko) * 2003-12-30 2010-05-25 엘지디스플레이 주식회사 멀티도메인 수직배향 모드 액정표시장치 및 그의 제조방법
KR20050108465A (ko) * 2004-05-11 2005-11-16 배상민 백라이트용 도광판 제조를 위한 스탬퍼 제작 방법과 상기스탬퍼를 이용한 도광판 제조 방법 및 장치.
KR100736661B1 (ko) * 2006-01-18 2007-07-06 한양대학교 산학협력단 액정 표시 장치 및 그 제조방법

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