KR20090032914A

KR20090032914A - 배향막의 제조방법 및 액정패널의 제조방법

Info

Publication number: KR20090032914A
Application number: KR1020080015219A
Authority: KR
Inventors: 유이치 모모이
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2009-04-01
Also published as: JP2009086265A; KR100933457B1

Abstract

본 발명은 액정내의 불순물 이온이 전극계면으로의 침입을 방지하는 것으로, 표시불량의 발생을 방지하고, 액정디스플레이 장치의 품질 및 신뢰성을 향상시키도록 한 배향막의 제조방법 및 액정패널의 제조방법에 관한 것으로서, 글라스 기판의 표면에 배향막을 형성하는 공정과, 열경화성 수지 혹은 UV 경화성 수지를 유기용매로 용해시킨 유기용액을 생성하는 공정과, 상기 배향막의 표면에 상기 유기용액을 도포하고 건조시켜 코팅층을 형성하는 공정을 구비하고, 상기 코팅층은 불순물 이온을 투과하는 상기 배향막에 대해 형성되고, 액정내의 불순물 이온이 상기 글라스 기판상에 형성된 전극상의 전기 2중층으로 접촉하는 것을 방지하기 위해 형성된다.

배향막, 액정패널, 열경화성 수지, 유기용매, 코팅층, 액정

Description

배향막의 제조방법 및 액정패널의 제조방법{Method of forming an alignment layer and Method of manufacturing a liquid crystal display device}

본 발명은 배향막의 제조방법에 관한 것으로, 특히 액정 디스플레이가 형성된 각종 기기에 이용하기 위한 배향막 및 액정패널의 제조방법에 관한 것이다.

액정 디스플레이에 있어서, 액정표시소자의 구조에는 반드시 액정분자를 배향시키기 위한 배향막이 존재한다.

통상 그것은 먼저, 글라스 기판의 표면에 폴리이미드(PI)라고 부르는 유기막을 얇게 도포하고, 상기 막을 가열하여 경화시킨 후에, 나일론이라 레이온 등의 포로 막 표면을 일정 방향으로 문질러 러빙법이라 부르는 방법을 사용하여 액정분자를 일축방향으로 배향시켜 제조한다.

또한, 액정패널은 이와 같이하여 제조된 배향막을 갖는 2매의 기판을 합착하고, 그 사이에 액정을 주입하여 봉지하고, 최후에 편광판을 그들의 글라스 기판 외측에 부착하여 제조한다.

종래의 이와 같은 액정패널에 있어서는 딥(deep)방식의 진공주입법을 이용하여 액정을 주입하는 경우, 표시얼룩이 액정 주입구에 대향하는 변의 근접에서 나타 나고 있다.

또한, 적하 주입법을 이용한 경우에는 예를 들면, 기판상에 매트릭스 형태로 액정을 적하하면, 격자 형상의 표시얼룩이 보이고 있다. 그것을 방지하기 위해 배향막상에 배향 방위를 규제하기 위해 폴리머층을 형성하는 것을 제안한 종래기술이 있다(예를 들면, 특허문헌 1).

특허문헌 일본 특개 2006-215326호 공보

그러나 상기 액정의 어긋남에 의한 표시얼룩을 해결하기 위한 제안은 많이 있고, 현재의 기술에서도 해결가능하다.

그렇지만, 실제의 신뢰성의 문제로서, 상기 문제 이외에 액정표시소자 내에 불순물 이온이 포함되어 일어나는 표시불량이 있다. 이것은 불순물 이온이 전기력선에 따라 전극에 대해서 움직이는 것에 의해 전하를 보지하지 않기 때문에 액정에 이르는 전압이 저하하여 휘도얼룩이 발생한다는 현상이 있다.

종래, 이와 같은 불순물 이온에 의해 신뢰성 문제를 해결하기 위한 수법으로서 가장 효과적인 것이, 액정재료의 재료성분을 시아노(cyano)계 재료로부터 불소계 재료로의 전환으로 불순물 이온의 용해성의 저하에 따른 개선이었다.

그러나 불소계 재료를 갖는다 해도 액정은 액체라는 특성을 가지고 있는 이상, 불순물을 녹인다고 하는 성질은 적지 않게 가지고 있으므로 어느 정도의 불순물을 용해한다고 하는 것은 피할 수 없다.

액정표시소자의 신뢰성 문제로는, 그것에 포함된 불순물 이온이 비록 작더라도 구동전계에 의해서 표시소자 내의 전위가 낮은 부분에는 긴 시간을 걸쳐 불순물 이온이 농축되므로 일어나는 표시불량도 있으므로, 액정의 불순물 이온의 용해를 저감한다고 하는 관점에서는 현재 이용되고 있는 기술에서는 이 이상의 개선은 어렵다.

본 발명은 이런 문제점을 해결하기 위한 것으로 액정내의 불순물 이온의 전극계면으로의 침입을 방지한 것으로 표시불량의 발생을 방지하고, 액정디스플레이 장치의 품질 및 신뢰성을 향상시키는 것이 가능한 배향막의 제조방법 및 액정패널의 제조방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 글라스 기판의 표면에 배향막을 형성하는 공정과, 열경화성 수지 혹은 UV 경화성 수지를 유기용매로 용해시킨 유기용액을 생성하는 공정과, 상기 배향막의 표면에 상기 유기용액을 도포하고 건조시켜 코팅층을 형성하는 공정을 구비하고, 상기 코팅층은 불순물 이온을 투과하는 상기 배향막에 대해 형성되고, 액정내의 불순물 이온이 상기 글라스 기판상에 형성된 전극상의 전기 2중층으로 접촉하는 것을 방지하기 위해 형성되는 것을 특징으로 배향막의 제조방법이다.

본 발명은 글라스 기판의 표면에 배향막을 형성하는 공정과, 열경화성 수지 혹은 UV 경화성 수지를 유기용매로 용해시킨 유기용액을 생성하는 공정과, 상기 배향막의 표면에 상기 유기용액을 도포하고 건조시켜 코팅층을 형성하는 공정을 구비하고, 상기 코팅층은 불순물 이온을 투과하는 상기 배향막에 대해 형성되고, 액정내의 불순물 이온이 상기 글라스 기판상에 형성된 전극상의 전기 2중층으로 접촉하는 것을 방지하기 위해 형성되는 것을 특징으로 배향막의 제조방법이므로, 액정내 불순물 이온의 전극계면으로의 침입을 방지하는 것으로 표시불량의 발생을 방지하여 액정 디스플레이 장치의 품질 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 종래의 폴리이미드막은 폴리이미드 도포 후에, 가열하여 형성된다. 이 가열에 의해 용재가 막으로부터 증발하므로 폴리이미드막에는 무수의 극간이 열어져 있다는 것으로 추측된다. 또한 폴리이미드의 폴리머 구조는 메인 체인(maim chain)형 구조를 취하고 있고, 그물코 구조로 되어 있지 않고, 즉 스폰지 구조로 되어 있다. 이것은 폴리이미드 수지가 흡수성을 갖는 것이 명확하다.

글라스 기판의 사이에 주입되는 액정은 그 스폰지 구조의 폴리이미드의 극간(隙間)으로 들어가고, 그 결과 직접, ITO 전극과 액정이 접할 것으로 예상되고, 액정에 포함된 불순물 이온이 폴리이미드 내부로 인입되어, 전극의 전계 2중층 영역으로 접하는 것에 의해 이온의 이동이 일어나고 전극의 전하 상실이 일어나므로 보지불량이 된다.

통상, 전해 2중층의 두께는 수 10Å, 폴리이미드 배향막의 막 두께는 100Å이므로, 만약 폴리이미드 배향막에 불순물 이온이 통과하지 않는 베리어 기능을 가질 수 있으면, 불순물 이온이 전계 2중층의 영역으로 유입될 수 없으므로 액정에 포함된 불순물 이온에 의해 보지 열화 불량은 일어나지 않게 된다.

그래서 본 발명에서는 글라스 기판상에 형성된 폴리이미드 배향막상에 유기용매에 용해된 열경화성 수지를 도포하여 깊이 스며들게 하고 실온에서 천천히 용제를 증발시켜서, 폴리이미드 배향막의 스폰지 구조의 극간에 열경화성 수지를 인 입하고, 그 후 열경화시키는 것으로, 상기 극간을 매립한다. 이것에 의해 ITO 전극에 액정이 직접 접촉하는 것이 없게 되어 불순물 이온의 전계 2중층으로 침입도 방지할 수 있다.

도 1에 근거하여 본 발명에 의한 배향막 및 액정패널의 제조방법에 관해서 서술한다.

먼저, ITO(Indium Tin Oxide) 전극 등의 투명전극이 형성된 글라스 기판(1)을 준비하고(공정 1), 글라스 기판(1)의 표면상에 폴리이미드 수지 등의 용액을 도포하고, 도포 후에, 프리 베이킹 공정으로 용제를 날려서 건조시키고, 포스트 베이킹하여 경화시키는 것에 의해 폴리이미드막(2)을 형성한다(공정 2). 포스트 베이크 공정의 가열온도는 임의로 선택하면 좋은데, 100~400℃정도로 하고, 바람직하게는 150~300℃의 범위로 하는데, 이들에 한정된 것은 아니다.

또한, 가열시간도 임의로 선택하면 좋고, 예를 들면 1분~6시간 정도, 바람직하게는 1분~3시간정도 하는데, 이것에 관해서도 이들에 한정된 것은 아니다. 또한, 폴리이미드 수지도, 그것에 한정되지 않고, 예를 들면 그것의 전구체인 폴리아믹산 등을 이용해도 좋다.

이어서, 이와 같이 형성된 폴리이미드막(2)의 막 표면을 러빙법이라고 부르는 배향막 처리 중 하나의 방법에 의해 포를 사용하여 일정방향으로 문질러 액정분자를 일축방향으로 배향시킨다(공정 3). 이것에 의해 폴리이미드막(2)은 폴리이미드 배향막(2A)이 된다.

상기 러빙공정은 예를 들면, 나일론이나 레이온의 포를 러비용 롤러라고 부 르는 드럼에 감아 붙이고, 상기 드럼을 막 표면상에서 회전시키는 것에 의해 실시한다. 포의 권선 방향 및 문지를 때의 포 근처의 강도 등은 적절하게 선택한다. 또한 러빙법의 다른 예로 UV(Ultra Violet) 조사 혹은 이온빔 조사를 이용한 비접촉 방법에 의해서 배향막 처리를 행해도 좋다.

이어서, 액상 에폭시계 접착제의 비스페놀(F) 등의 열경화성 수지(또는 UV 경화성 수지)를, MEK(Methyl Ethyl Ketone) 등의 유기용매에 미리 용해시킨, 그렇게 만들어진 유기용액(3)을 폴리이미드 배향막(2A)의 표면상에 도포하고, 스며들게 한다(공정 4).

또한, 유기용액(3)은 필요에 따라 에타놀 등에서 선택하여 이용해도 좋다. 도포방법으로서는 침적법, 인쇄법, 혹은 샤워 등에 의한 적하법 및 분사법 등이 이용된다. 또한, 유기용매에 용해시킨 수지로서, 이하의 설명에서는 열경화성 수지로 총칭하여 설명하는데, UV로 경화하는 UV 경화성 수지로도 상관없다는 것은 말할 필요도 없다.

그렇게 하여 도포한 유기용액(3)을 실온에서 천천히 증발시켜, 유기용액(3)에 용해된 열경화성 수지를 폴리이미드 내로 추출시켜 폴리이미드 배향막(2A)상에 코팅층(3a)을 형성한다. 그 후 열에 의해 접착제로서의 기능을 갖는 에폭시기가 개환반응하여 폴리이미드 배향막(2)과 열경화성 수지가 결합 혹은 열경화성 수지끼리 결합하는 것으로, 코팅층(3a)을 고착한다(공정 5). 이렇게 하여 생성한 폴리이미드 배향막은 이하에서는, 베리어 기능 부착성 폴리이미드 배향막(2B)이라고 부른다.

종래의 폴리아미드 배향막은 액정내의 불순물 이온을 투과시켜버리지만, 본 발명의 코팅층(3a)은 액정내의 불순물 이온의 이동을 방지하여 글라스 기판(1)상의 전극으로의 접촉을 일어나지 않도록 방지한다.

이어서, 글라스 기판(1)의 가장자리에 액정을 유출을 저지함과 함께 글라스 기판(1) 끼리 접착하기 위해 실재(4)를 도포함과 함께 글라스 기판(1) 끼리 접착할 때 그들의 기판 사이의 셀갭을 제어하기 위해 스페어서 볼(5)을 글라스 기판(1)의 표면 전체에 산포한다(공정 6). 또한 셀갭을 제어하기 위해 스페이서이면 스페이서 이외의 다른 타입의 것을 이용해도 좋다.

최종적으로 상기와 같이 제작한 글라스 기판(1)상에 동일 공정으로 제조한 또 하나의 글라스 기판(1)을 탑재하여 겹치고, 치구에 의해서 가공 고정한 후에 가열 또는 UV조사하는 것으로 합착한다. 그 후 액정(6)을 주입하고, 2매의 글라스 기판(1) 외측에 각각 편광판(7)을 붙여 액정패널을 만든다(공정 7). 한편 이들 2매의 글라스 기판(1) 중 1매가 어레이 기판이고, 또 1매가 칼라 필터 기판이다.

이상과 같이 본 발명에서는, 불순물 이온을 투과하는 폴리이미드 배향막(2A) 표면상에 열경화성 수지를 용해시킨 유기용액(3)을 도포하는 것에 의해 폴리이미드 배향막(2A)의 스폰지 구조의 극간에 열경화성 수지가 유입되고, 그것을 실온에서 건조시키고, 가열하여 경화시키는 것으로 상기 극간을 매립할 수 있다. 이와 같이 폴리이미드 배향막(2A)에 베리어 기능을 갖도록 하는 것에 의해 ITO 전극에 액정이 직접접촉하는 것이 없게 되어, 액정내의 불순물 이온의 전계 2중층으로의 침입도 방지할 수 있다.

이것에 의해 ITO 전극의 전하 보지를 확보할 수 있기 때문에 휘도 얼룩이 없 게 되어 표시불량도 발생하지 않아 액정 디스플레이의 품질 및 신뢰성을 향상한다.

또한, 실제로는 상기의 발명에서는 생략하였는데, 필요에 따라 행해지는 미세한 처리가 몇개 있지만, 본 발명에서 중요한 점은 공정 4 및 공정 5가 공정 3의 러빙 처리와 공정 6의 실재 및 스페이서 시행처리 사이에서 행해지는 것이고, 그 사이면 어느 타입에서 행해도 좋다.

도 2a는 종래의 배향막을 갖는 액정패널 중 불순물 이온의 동작을 나타낸 모식도이고, 도 2b는 본 발명의 베리어 기능을 부가한 폴리이미드 배향막(2B)을 구비한 액정패널내 불순물 이온의 동작을 나타낸 모식도이다. 본 발명의 베리어 기능을 부가한 폴리이미드 배향막(2A)과 종래의 배향막(20)에 의한 액정(6)의 동작에 차이가 생기고, 본 발명에 의한 배향막이 장시간에 걸쳐 양호한 전하보지율을 보지할 수 있는 것은 이하의 이유에 의한 것이다.

종래의 도 2a에 나타난 배향막(20)의 분자구조는 상술한 같이 스폰지 구조가 되어 있고, 상기 스폰지 구조의 폴리이미드의 각 극간으로 액정(6)이 유입된다. 불순물 이온(9)은 그 극간으로 유입한 액정(6)을 통해서 글라스 기판(1)상의 ITO 전극(8)에 도달한다. 불순물 이온(9)의 그와 같은 동작에 의해서 화소에 축적된 전하가 소비되어 전하보지율이 저하하는 원인이 되어 액정이 걸리는 전압이 저하하고, 휘도얼룩이 된다. 제조시에 있어서는 불순물 이온이 작고, 휘도얼룩이 발생하지 않아도 구동전계에 의해 표시소자내의 전위가 낮은 부분에서 장시간을 거쳐서 불순물 이온이 점점 축적되므로 시간의 지남에 의해 휘도얼룩은 발생하게 된다.

한편, 도 2b에 나타낸 본 발명에서는, 베리어 기능이 부가된 배향막(2B) 에서, 폴리이미드의 스폰지 구조의 각 극간을 열경화성 수지로 메울 수 있으므로, 불순물 이온(9)이 ITO 전극(8)에 접촉하지 않는다. 그렇게 하여 폴리이미드 구조내에서의 불순물 이온(9)의 이동을 억제할 수 있기 때문에 전하보지열화를 방지하여 장시간에 걸쳐서 양호한 전하보지율을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에 이용되는 폴리이미드 수지 또는 폴리아믹산은 디아민 화합물 및 테트라카르복실산이무수화물을 용매내에서 반응시켜 얻어진 것이면 특히 제한은 없지만, 도 1의 공정 4 및 공정 5에서 생성된 유기용액(3)에 의한 코팅층(3a)의 성질을 고려하여 선택하는 것이 보다 바람직하다.

디아민화합물과 테트라카르복실산이무수화물의 배합비율은 거의 같은 몰로하여도 좋은데, 예를 들면, 테트라카르복실산이무수화물의 양에 대해서 디아민화합물의 량이 50~200몰% 정도, 바람직하게는 80~120몰%이다. 50몰%이하 혹은 200몰%이상 사용한 경우 얻어진 폴리이미드의 분자량이 낮아 박막화가 어렵다.

이들은 유기용매(반응용매) 내에서 반응시킨다. 이것에 의해 폴리이미드 수지 또는 폴리아미드산을 생성한다. 또한 상기 폴리아미드산은 일부 이미드화하여도 좋고, 이들을 총칭하여 폴리이미드 수지 전구체라고 한다. 폴리이미드 수지 전구체는 글라스 기판상에 배향막의 층을 형성할 때 완전하게 이미드화되어 폴리이미드 수지가 된다. 반응용매로 이용되는 유기용매로서는 예를 들면, N-메틸-2-피롤리돈(N-methy-2-pyrolidone), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭사이드, 술포란, 부틸락톤, 크레졸, 페놀, 시클로헥사, 디옥산, 테트라하이드로퓨렌, 부틸셀솔브, 부틸셀솔브아세테이트, 아세트페논 등이고, 이들 중에서 1종 또는 2종 이상이 이용되고, 상기 용매 중에서 -20℃ ~ 200℃의 온도환경에서 조정할 수 있다. 또한, 벤젤, 톨루엔, 크실렌 등을 적절하게 첨가하여 탈수폐환반응에 의해 생기는 물을 공비로서 반응계로부터 제거하여 탈수폐환반응을 촉진할 수 있다.

또한, 본 발명에 이용되는 디아민 화합물로서는 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, o-, m- 및 p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노톨루엔, 1,4-디아미노-2-메톡시벤젠, 2,5-디아미노크실렌, 1,3-디아미노-2, 5-디클로로벤젠, 1,4-디아미노-3-클로로벤젠, 1,4-디아미노-2, 5-디클로로벤젠, 1,4-디아미노-2-클로로-5-메틸벤젠, 5-니트로-m-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3, 3', 5, 5'-테트라메틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3',5,5'-테트라에틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸-5,5'-디에틸디페닐메탄, 4,4'-디아미노-2,2',3,3'-테트라클로로디페닐메탄, 4,4'-디아미노-3,3'디클로로디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐에탄, 4,4-디아미노디페닐-2, 2-프로판, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸디페닐에테르, 4,4'-디아미노-3,3'-디에틸디페닐에테르, 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디에틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,3',5,5'-테트라메틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,3',5,5'-테트라에틸-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디메톡시-4,4'-디아미노비페닐, 2,2',5,5'-테트라클로로-4,4'-디아미노비페닐, 2,2'-디클로로-4,4'-디아미노-5,5'-디메톡시비페닐, 벤치진, 4,4'-디아미노디페닐술파이드, 4,4'-디아미노 디페닐술폰, 3,3'-디아미노디페닐술폰, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로핀, 비스[4-4(4-아미노페녹시)페닐]술폰, 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]술폰, 4,4-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]에테르, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스[1-(4-아미노페닐)-1-메틸에틸]벤젠, 1,3-비스[1-4-아미노페닐)-1-메틸에틸]벤젠, 트리메틸렌글리콜-비스-(4-아미노벤조에이트), 1,2-비스(2-아미노페닐티올)에탄, 4,4'-디아미노벤즈아닐라이드, 9-10-비스(4-아미노페닐)안세트라센, 9,9-비스(4-아미노페닐)-10-하이드로안트라센, 9,9-비스(4-아미노페닐)플루오렌, 0-톨리딘술폰, 2,2'-디아미노스틸벤, 4-4'-디아미노스틸벤, 3,3'-디아미노벤젠페논, 3,4'-디아미노벤조피논, 4,4'-디아미노벤조피논, 4,5-디아미노나프탈렌, 3,4'-디아미노벤즈아닐라이드 등의 방향족 디아민 화합물;

4,4'-디아미노디페닐헥사플로우프로판, 3,3'-디아미노디페닐헥사플로우로프로판, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]헥사플로우로프로판, 4,4'-비스-2-(4-아미노페녹시페닐헥사플로우로프로판)디페닐에테르, 2,2-비스-(3-아미노-4,5-디메틸페닐)헥사플로우로프로판, 2,2'-트리플로우로디메틸-4,4'-디아미노비페닐 등의 불소함유 디아민화합물;

4-디아미노시클로헥산, 1,3-디아미노시클로헥산, 4,4'-디아미노시클로헥실메탄, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸스헥실메탄, 1,3-디아미노메틸벤젠, 1,4-디아미노메틸벤젠, 1,3-디아미노메틸시클로헥산, 1,4-디아미노메틸시클로헥산, 1,3-프로판디아민, 테트라메틸렌디아민, 펜타메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아 민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 4,4'-디메틸헵타메틸렌디아민, 이소포론디아민, 테트라하이드로디시클로펜타디에닐렌디아민, 헥사하이드로-4,7-메타노인다니렌디아민, 3(4),8,(9)-비스(아미노에틸)트리사이클로[5, 2, 1, 0^2,6]데칸 등의 지방족 또는 지환족 디아민 화합물;

그 외에, 디아미노올가노실록산 화합물 및 디아미노올가노실록산 화합물의 실록산계 화합물 등을 들 수 있다. 이들 상술한 디아미노 화합물은 단독사용하거나 2종 이상의 병용하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 이용되는 테트라카르복실산(tetracarboxylic acid)종류로서는, 특히 한정된 것은 아니지만, 예를들면, 피로메리트산(pyromellitic acid), 2,3,6,7-나프탈렌테트라카르복실산, 1,2,3,6,7-나프탈렌테트라카르복실산, 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산, 2,3,6,7-안트라센테트라카르복실산, 1,2,5,6-안트라센테트라카르복실산, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산, 2,3,3'4-비페닐테트라카르복실산, 비스(3,4-디칼복시페닐)에테르, 3,3'4,4'-벤조피논테트라카르복실산, 비스(3,4-디카르복시페닐)술폰, 비스(3,4-디카르복시페닐)메탄, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판, 1,1,1,3,3,3-헥사플로우로-2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)프로판, 비스(3,3디카르복시페닐)디메틸실란, 비스(3,4-디카르복시페닐)디페닐실란, 2,3,4,5-피리딘테트라카르복실산, 2,6-비스(3,4-디카르복시페닐)피리딘, 에틸렌글리콜비스(트리메리트산), 1,3-프로판디올비스(트리메리트산), 1,4-부탄디올비스(트리메리트산), 1,5-펜탄디올비스(트리메리트산), 1,6- 헥산디올비스(트리메리트산), 1,8-옥탄디올비스(트리메리트산), 1,10-데칸디올비스(트리메릭트산), 1,16-헥사데칸디올비스(트리메리트산) 등의 방향족 테트라카르복실산 및 이들의 일무수물, 이무수물, 모노알킬에스테르, 디알킬에스테르, 트리알킬에스테르, 테트라알킬에스테르; 5-(2,5-디옥소시테트라하드로-3-퓨라닐)-3-메틸-3-시클로헥산-1, 2-디카르복실산, 비시클로[2,2,1]헵탄-2,3,5,6-테트라카르복실산, 1-알킬-비시클로[2,2,1]헵탄-2,3,5,6-테트라카르복실산, 1,2,3,4-시클로부탄테트라카르복실산, 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산, 1,2,4,5-시클로헥산테트라카르복실산, 2,3,5-트리카르복실시실크로펜틸초산, 3,4-디카르복시-1,2,3,4-테트라하이드로-1-나프탈렌숙신산, 비시클로[2,2,2] 옥토-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실산, 3,5,6-트리카루복기노볼란-2-초산, 데카하이드로나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산, 4,8-디메틸-1,2,3,5,6,7-헥사하이드로나프탈렌-1,2,5,6-테트라카르복실산, 3,3'-비시클로헥실-1,1',2,2'-테트라카르복실산 등의 지환식 테트라카르복실산 및 이들의 일무수물, 이무수물, 모노알킬에스테르, 디알킬에스테르, 트리알킬에스테르, 테트라알킬에스테르; 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산, 2,2,6,6-헵탄테트라카르복실산 등의 지환신 테트라카르복실산 및 이들의 일무수물, 이무수물, 모노알킬에스테르, 디알킬에스테르, 트리알킬에스테르, 테트라알킬에스테르가 이용된다. 이들 테트라카르복실산 종류는 단독 또는 2 종류이상이 조합하여 얻는다.

전하보지율을 보지하는 효과를 얻는 과점에서, 본 발명의 배향막을 형성하는 폴리이미드 및/또는 폴리아미드산은, 하이드록시, 카르복실기, 이소시아네이트기, 활성화 에스테르기, 아크릴산비닐기, 산무수물기, 글리시딜기 등의 반응성기를 측쇄(側鎖)로 가지고 있어도 좋다.

상기 관점으로부터 (1) 상기 반응성기를 1 또는 2 이상 포함한 디아민산화물 및/또는 테트라카르복실산 종류를 이용하여 폴리이미드 및/또는 폴리아미드산을 생성한다. 혹은 (2) 폴리이미드 및/또는 폴리아미드산으로 한 후, 상기 반응성기를 도입해도 좋다. 이들 반응성기내에서 글리시딜기가 바람직하게 이용된다.

또한, 본 발명에 이용되는 코팅층(3a)을 형성하기 위해 열경화성 수지로서는 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 히드록시기, 카르복실기, 이소시아네이트기, 활성화 에스테르기, 아크릴산비닐기, 산무수물기, 글리시들기 등의 반응성기를 1 또는 2이상 포함한 열경화성 수지가 적절하게 이용된다.

그 밖에도 취급성, 접착성, 액정주변 기기에 이용해도 액정의 표시불량 등의 부작용이 없는 관점에서 글리시들기를 1 또는 2이상 포함한 에폭시 산화물이 바람직하다.

더구나 150이상 5,000미만의 중량평균 분자량인 에폭시수지가 바람직하다. 바람직하게는 2,000이상 더 바람직하게는 1,000이하이다. 중량평균 분자량이 5,000이상인 경우 점도가 높고 혹은 고체로 되어 유기용매로의 사용성이 떨어져 본 발명에서 기대되는 액정의 소망 효과를 얻을 수 없다.

에폭시 수지는 1분자내에 1 또는 2개 이상의 글리시들기를 갖는 것이 있으면 특히, 한정되지 않지만, 예를 들면, 비스페놀F, 비스페놀A, 비스페널S, 디히드록시나프탈렌, 디스크로페탄디엔디페놀, 디스크로페탄디엔디키시레놀 등의 글리시들기 에테르, 에폭시화페놀노볼락, 에폭시화크레졸노볼락, 에폭시화트리즈페놀메탄, 에폭시화테트라페닐에탄, 에폭시화메타키시렌디아민, 지환식에폭시수지 등이 이용된다.

또한, 액정분자로 변화시키는 것이 양호한 것으로, 액정분자의 전기적 거동을 방지하지 않고, 스트레스를 주지않다고 하는 관점에서, 방향환을 1종 이상 갖는 에폭시수지가 적절하게 이용된다. 이와 같은 에폭시수지의 일례로서, 도 3에 그 화학식(도내에서, n은 1이상의 정수이다)을 나타내고, bis-F형 에폭시수지(비스페놀F)이 예시된다. Bis-F형 에폭시 수지는 가늘고 긴 분자양단에 글리시들기를 갖고, 열에 의해서 폴리이미드내부의 폴리아믹산을 개시제로하여 Bis-F형 에폭시수지끼리 혹은 폴리이미드의 카르복실기와 화학반응을 일어나는 것으로부터 적절하게 이용된다. 또한 Bis-F형 에폭시수지는 n=1의 경우, 액정(12)과 유사한 봉 형상의 분자구조 및 동일 정도의 분자량을 가지고, 저점도이다.

또한, 코팅층(3a)을 형성하는 열경화성수지를 용해시키는 용매로서, 예를 들면 MEK(메틸에틸케톤) 등을 예로 하여 들 수 있는데, N-메틸-2-히로리든, 디메틸홀무아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술옥사이드, 술포란, 부틸락톤, 크레졸, 페놀, 시클로키사논, 디옥센, 테트라하이드로헤란, 부틸아솔브, 부틸세놀부아세테이트, 아세트페논 등 중요에서 1종 또는 2종 이상이 열결화성수지를 용해하고자 하는 범위내에서 선택되어 이용된다.

실시예 1

이어 실시예에 관해서 서술한다. 1㎠ 사이즈의 ITO 전극이 패턴된, 10㎝ 각 사이즈, 두께 0.7㎜의 글라스 기판을 이용했다. 상기 글라스 기판을 세정하고 표면에 폴리이미드막을 1000Å 두께가 되도록 스핀 코팅으로 도포한다. 건조 후 230℃의 오븐에서 30분간 소성하고, 그후에 러빙처리(레이온포, 깊이 0.4㎜)를 실시한다.

계속해서, 액상 에폭시계 접착제의 비스페놀F를 MEK(메틸에틸케톤)으로 용해시여 20% 농도의 용액을 제조하고, 그 용액을 에타놀로 희석하는 것에 의해 비스페놀F의 농도가 0.1%, 1%, 3%의 3종류 용액을 만든다.

상기 3종류의 비스페놀의 희석용액을 러빙처리 후에 스포이드로 글라스 기판 1매에 약 1.5㏄ 분을 기판 표면에 균등하게 되도록 적하하고, 실온에서 천천히 증발시킨다.

상기 증발시킨 후 열경화성 접착제를 도포하고, 직경 4㎛ 사이즈의 스페이서 볼을 산포하고, 기판끼리를 접합시킨 후 30㎏ 가압환경에서 160℃, 6시간의 조건으로 압착한다.

압착 후, 액정을 주입하고, 주입구는 UV경화용 접착제로 봉지한다. 봉지 후 편광현미경으로 배향성을 확인하고, 비스페널F이 3%농도인 경우에만 배향불량이 발견되었다. 그러나 90℃, 30분의 조건으로 어닐을 행하는 것으로 배향불량을 삭감되었다.

이들 프로세스를 통해 얻어진 샘플을 70℃, 80%의 환경에서 내구시험을 행한다. 전압보지율의 측정을 행하여 경시변화를 조사한다.

도 4는 보지시간 500msec 경우의 데이터인데, 명확하게 비스페놀F의 농도가 1%와 3%의 케이스로 보지율의 열화가 개선되고 있는 것을 알 수 있다. 도 4의 그래프에 있어서, 횡축은 경과시간, 종축은 보지율이고, -×-가 처리없슴(비스페놀F의 희석 용액 적하 처리없슴), -□-가 비스페놀F의 농도가 0.1%, -△-가 1%, -○-가 3%의 경우이다.

그리고 상술의 설명에서는, 폴리이미드 배향막(2A)의 표면상에 열경화성 수지를 유기용매로 용해시킨 것을 도포하는 예에 관해서 설명했지만, 글라스 기판에 도포하는 폴리이미드 수지에, 직접 열경화성수지를 혼합시켜서 열경화성수지를 포함한 폴리이미드 수지를 글라스 기판에 도포하여 배향막을 형성하는 방법도 있다.

그러나 그 경우는 폴리이미드에 직접혼합시키므로 폴리이미드가 갖는 점성, 젖음성, 인쇄특성 등의 물리특성이 크게 변화하는 것이 생각되어, 도포공정에서의 프로세스 마진 저하의 위험이 있고, 그들을 회피하기 위해 열경화성수지의 분자설계 및 폴리이미드의 재료설계가 꽤 제약된다.

그 결과 폴리이미드의 특성을 조정해야만 한다. 그래서 본 발명에서는 폴리이미드에 관해서는 종래와 같이 인쇄 또는 스핀코트로 도포하고, 프리베이크 공정을 지나서, 용제를 날린 후, 열경화성수지를 유기용제에 극히 조금 담근 것을 폴리이미드막의 표면에 도포하는 것으로 폴리이미드 표면에 불순물 이온을 통과하지 않는 베리어 기능을 형성하도록 했다. 이 경우는 폴리이미드는 종래와 같이 물성으로 도포할 수 있으므로 특성을 조절할 필요가 없다.

도 1은 본 발명에 의한 배향막 및 액정패널의 제조방법을 나타낸 설명도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 의한 배향막을 구비한 액정패널 내의 불순물 이온의 거동을, 종래의 액정패널과 비교한 모식도이다.

도 3은 본 발명에 의한 열경화성수지 코팅 붙임 배향막을 생성하기 위해 이용되는 열경화성수지의 화학식 일예를 나타낸 설명도이다.

도 4는 본 발명에 의한 배향막을 이용한 액정패널의 신뢰성 모식에 있어서 액정의 보지율을 그래프로 나타낸 설명도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 글라스 기판 2 : 폴리이미드막

2A : 폴리이미드 배향막 2B : 배리어 붙임 폴리이미드 배향막

3 : 유기용액 3a : 코팅층

4 : 실재 5 : 스페이서 볼

6 : 액정 7 : 편광판

8 : ITO 전극 9 : 불순물 이온

20 : 폴리이미드 배향막

Claims

글라스 기판의 표면에 배향막을 형성하는 공정과,

열경화성 수지 혹은 UV 경화성 수지를 유기용매로 용해시킨 유기용액을 생성하는 공정과,

상기 배향막의 표면에 상기 유기용액을 도포하고 건조시켜 코팅층을 형성하는 공정을 구비하고,

상기 코팅층은 불순물 이온을 투과하는 상기 배향막에 대해 형성되고, 액정내의 불순물 이온이 상기 글라스 기판상에 형성된 전극상의 전기 2중층으로 접촉하는 것을 방지하기 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 배향막의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 배향막은 폴리이미드막 또는 그 전구체로 이루어진 폴리 아믹산막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배향막의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지가 에폭시성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 배향막의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유기용매가 메틸에틸케톤을 포함하고 상기 건조는 실온에서 행해지는 것을 특징으로 하는 배향막의 제조방법.
글라스 기판의 표면에 폴리이미드막 또는 그 전구체로 이루어진 폴리아믹산막을 형성하는 공정과,

상기 폴리이미드막에 대해서 배향 처리하는 공정과,

열경화성 수지 혹은 UV 경화성 수지를 유기용매로 용해시킨 유기용액을 생성하는 공정과,

상기 폴리이미드막의 표면에 상기 유기용액을 도포하고 건조시켜 코팅층을 형성하는 공정과,

상기 글라스 기판의 표면에 상기 글라스 기판끼리 접착하기 위해 실재, 및 접착하는 상기 글라스 기판 사이의 셀갭을 형성하기 위해 스페이서를 형성하는 공정과,

상기 글라스 기판끼리 접착시켜 조립하는 공정과,

상기 글라스 기판 사이에 액정을 주입하는 공정과,

상기 글라스 기판 외측에 편광판을 부착하는 공정을 구비하고,

상기 코팅층은 불순물 이온을 투과하는 상기 배향막에 대해 형성되고, 액정내의 불순물 이온이 상기 글라스 기판상에 형성된 전극상의 전기 2중층으로 접촉하는 것을 방지하기 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.