KR20130011457A - Method of forming alignment layer for liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 이미드화율을 향상시키고 잔상의 문제를 방지할수 있는 배향막 형성 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a method of forming an alignment film capable of improving the imidation ratio and preventing a problem of afterimages.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 평판표시장치로서 액정표시장치가 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다. In recent years, as the society enters the information age, the display field that processes and displays a large amount of information has developed rapidly. Is replacing the existing Cathode Ray Tube (CRT).
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.Generally, the driving principle of a liquid crystal display device utilizes the optical anisotropy and polarization properties of a liquid crystal. Since the liquid crystal has a long structure, it has a directionality in the arrangement of molecules, and the direction of the molecular arrangement can be controlled by artificially applying an electric field to the liquid crystal.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.Therefore, when the molecular alignment direction of the liquid crystal is arbitrarily adjusted, the molecular arrangement of the liquid crystal is changed, and light is refracted in the molecular alignment direction of the liquid crystal by optical anisotropy, so that image information can be expressed.
위와 같은 액정의 구동을 위해서는 초기 액정의 배열을 위한 배향막이 필요하다. 일반적으로, 배향막은 고분자 수지로서 액정을 일정한 방향으로 배향하기 위한 수단이며, 액정표시장치를 이루는 어레이기판과 컬러필터 기판의 최상층으로 액정과 접하여 위치한다.In order to drive the liquid crystal as described above, an alignment layer for arranging the initial liquid crystal is required. In general, the alignment film is a polymer resin, which is a means for aligning a liquid crystal in a predetermined direction, and is positioned in contact with the liquid crystal as an uppermost layer of the array substrate and the color filter substrate constituting the liquid crystal display device.
이하, 도 1과 도 2를 참조하여 액정표시장치의 구성을 설명한다.Hereinafter, the configuration of the liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 액정표시장치의 단면 구성을 도시한 도면이다.1 is a perspective view illustrating a general liquid crystal display device, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 액정표시장치는 컬러필터 기판(B2)과 어레이 기판(B1)과, 상기 두 기판(B1,B2) 사이에 충진된 액정층(14)으로 구성된다.As shown, the liquid crystal display device includes a color filter substrate B2 and an array substrate B1, and a
상세히는, 상기 어레이기판(B1)은 투명한 제 1 기판(22)상에 교차하여 구성된 게이트 배선(12)과 데이터 배선(24)이 구성되고, 상기 게이트 배선(12)과 데이터 배선(24)의 교차부에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 구성된다.In detail, the array substrate B1 includes a
상기 게이트 배선(12)과 데이터 배선(24)이 교차하여 정의되는 영역은 화상이 표시되는 최소단위인 화소영역(P)이며, 상기 화소 영역(P)에는 상기 박막트랜지스터(T)로부터 화소전압이 인가되는 투명한 화소 전극(17)이 구성된다.The region defined by the intersection of the
상기 화소 전극(17)이 형성된 기판(22)의 전면에는 폴리 이미드(polyimide)로 형성된 제 1 배향막(32)이 형성된다.The
상기 컬러필터 기판(B2)은, 상기 제 1 기판(22)과 마주보는 투명한 제 2 기판(5)면에 상기 화소영역(P)의 경계에 대응하는 빛 차단 수단인 블랙매트릭스(6)가 구성되고, 상기 화소영역(P)에 대응하여 컬러필터(7a, 7b,7c)가 구성된다. 상기 컬러필터(7a, 7b, 7c)는 적색, 녹색, 청색을 갖는다.The color filter substrate B2 includes a
상기 컬러필터(7a, 7b, 7c)와 블랙매트릭스(6)가 구성된 상기 제 2 기판(5)의 전면에 평탄화막(미도시)이 형성되고, 상기 평탄화막(미도시)의 전면에는 공통전극(18)과 제 2 배향막(34)이 구성된다.A planarization film (not shown) is formed on an entire surface of the
그런데, 상기 액정층(14)을 일정한 방향으로 배열하는 기능을 하며 이를 위해 상기 제 1 배향막(32)과 제 2 배향막(34)에는 배향공정이 진행된다. 이러한 배향 공정은 러빙포를 이용한 접촉방식 또는 광(자외선)을 이용한 비접촉 방식으로 구분된다.However, an alignment process is performed on the
전술한 접촉방식은 러빙포를 이용한 물리적인 마찰을 통해 표면에 미세한 그루브(groove)를 형성하게 되며, 상기 비접촉 방식은 UV 등을 빛을 배향막 표면에 조사하게 된다. The above-described contact method forms a fine groove on the surface through physical friction using a rubbing cloth, and the non-contact method irradiates the surface of the alignment layer with light such as UV.
그런데, 상기 러빙포를 이용한 접촉식 배향공정은 이에 사용되는 러빙장치의 크기 및 러빙포 교체에 따른 비용 등을 감안할 때 여러가지 단점을 갖는다.However, the contact alignment process using the rubbing cloth has various disadvantages in view of the size of the rubbing device and the cost of replacing the rubbing cloth.
따라서, 빛을 조사하는 공정만으로 배향공정이 완료될 수 있는 비접촉 방식이 선호되고 있으며 특히, 단일 화소에 액정의 배열방향이 다른 다수의 영역을 형성하기 위한 배향공정시, 상기와 같이 빛을 이용한 배향공정이 유용하게 사용되어 지고 있다.Therefore, a non-contact method in which an alignment process can be completed by only a process of irradiating light is preferred, and in particular, in an alignment process for forming a plurality of regions having different alignment directions of liquid crystals in a single pixel, alignment using light as described above. The process is useful.
일반적으로, 비접촉 방식을 이용한 배향공정에는 광반응기가 포함된 폴리이미드수지 등의 고분자 재질의 광배향물질을 사용하게 된다. In general, in the alignment process using a non-contact method, an optical alignment material made of a polymer material such as a polyimide resin including a photoreactor is used.
예를 들어, 사이클로부탄 디언하이드라이드(Cyclobutan dianhydride, 이하 "CBDA"라고 칭함)를 이용한 비접촉 방식 배향 공정이 공개특허 10-2008-90680에 개시되었다.For example, a non-contact orientation process using Cyclobutan dianhydride (hereinafter referred to as "CBDA") has been disclosed in Patent Publication No. 10-2008-90680.
전술한 비접촉 방식 배향은 배향막 도포 공정, 가열에 의한 제 1 소성 공정, UV 배향공정, 가열에 의한 제 2 소성 공정에 의해 이루어진다.The above-mentioned non-contact type orientation is performed by the orientation film application | coating process, the 1st baking process by heating, a UV orientation process, and the 2nd baking process by heating.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, CBDA로부터 얻어지는 polyamic acid로 이루어지는 배향제를 코팅하고 이를 약 230℃에서 약 1 시간 정도의 제 1 소성 공정에 의해 폴리이미드(polyimde)를 형성한다. 이후, UV를 조사하여 사이클로부탄의 링(ring)을 파괴(cleavage)하여 이방성을 부여한다. 이후, 약 200~230℃의 조건에서 제 2 소성 공정이 진행된다.For example, as shown in FIG. 3, an alignment agent made of polyamic acid obtained from CBDA is coated and formed into a polyimide by a first firing process at about 230 ° C. for about 1 hour. Thereafter, UV is irradiated to cleave the ring of cyclobutane to impart anisotropy. Thereafter, the second firing process is performed under the condition of about 200 to 230 ° C.
그런데, 위와 같은 가열에 의한 제 1 소성 공정에 의하면 고온 조건에 의해 charge site로 작용하는 carboxylic acid site가 많이 존재하게 되므로, DC 잔상의 문제를 발생시킨다. 또한, 위와 같은 제 1 소성 공정은 이미드화율에 있어 한계가 있기 때문에 배향막의 낮은 결정성에 의해 AC 잔상의 문제 역시 발생시킨다. 또한, 제 1 및 제 2 소성 공정은 약 1시간 정도 진행되어야 하므로, 낮은 공정 수율의 문제가 있다.However, according to the first firing process by heating as described above, since there are many carboxylic acid sites acting as charge sites under high temperature conditions, DC afterimage problems occur. In addition, since the above first firing step has a limitation in the imidization ratio, the problem of AC afterimage also occurs due to the low crystallinity of the alignment film. In addition, since the first and second firing processes have to proceed for about 1 hour, there is a problem of low process yield.
한편, 광배향에 의해 사이클로부탄의 링(ring)이 파괴되어 발생한 단량체(monomer)들의 재배열이 이방성 특성에 매우 중요한 역할을 하게 된다. 그러나, 전술한 배향 공정에서 제 1 및 제 2 소성 공정에 의해 용매가 증발되었기 때문에 유동성이 충분치 않으며, 따라서 단량체의 재배열이 이루어지지 않기 때문에 이방성 특성에 문제가 발생한다.
On the other hand, rearrangement of monomers generated by the ring of cyclobutane due to photo-alignment plays a very important role in anisotropic properties. However, fluidity is not sufficient because the solvents have been evaporated by the first and second firing processes in the above-described alignment process, and thus, anisotropic properties arise because no rearrangement of the monomers occurs.
본 발명은 종래 비접촉 방식 배향 공정에서의 잔상 문제 및 이방성 특성에서의 문제를 해결하고자 한다.The present invention seeks to solve the problem of residual image and anisotropy in the conventional non-contact alignment process.
즉, 종래 CBDA를 이용한 비접촉 방식 배향 공정에서, UV 배향 공정 전후의 제 1 및 제 2 소성 공정에 의하면, 많은 carboxylic acid site와 낮은 이미드화율에 의해 DC 잔상 및 AC 잔상의 문제가 발생하게 된다. 또한, 소성 공정에 의해 배향막에는 용매가 존재하지 않기 때문에 단량체의 재배열에 한계가 있으며, 이에 의해 이방성 특성이 저하된다. That is, in the conventional non-contact type alignment process using CBDA, according to the first and second firing processes before and after the UV alignment process, problems of DC afterimage and AC afterimage occur due to a large number of carboxylic acid sites and low imidization ratio. In addition, since there is no solvent in the alignment film by the firing step, there is a limit in rearrangement of the monomers, whereby the anisotropic characteristic is lowered.
따라서, 본 발명에서는 소성 공정을 대체하여 잔상의 문제와 이방성 특성 저하의 문제를 방지할 수 있는 배향막의 형성 방법을 제공하고자 한다.
Accordingly, the present invention is to provide a method of forming an alignment film that can prevent the problem of residual image and the problem of deterioration of anisotropic properties in place of the firing step.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은 기판 상에 광 배향물질을 도포하여 배향물질층을 형성하는 단계와; 상기 배향물질층에서 이미드 반응을 일으키는 제 1 소성 단계와; 상기 제 1 소성 공정 후에, 상기 배향물질층에 UV를 조사하는 광 배향 단계와; 상기 광 배향 단계 후에, 상기 배향물질층에 마이크로웨이브를 조사하는 제 2 소성 단계를 포함하는 액정표시장치용 배향막의 형성 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of forming an alignment material layer by applying a photo alignment material on the substrate; A first firing step of causing an imide reaction in the alignment material layer; A photo alignment step of irradiating UV on the alignment material layer after the first firing process; After the optical alignment step, there is provided a method of forming an alignment layer for a liquid crystal display device comprising a second firing step of irradiating microwaves to the alignment material layer.
상기 제 2 소성 단계에서 이용되는 마이크로웨이브의 파장은 10~15cm인 것이 특징이다.The wavelength of the microwave used in the second firing step is characterized in that 10 ~ 15cm.
상기 제 1 소성 단계는 상기 배향물질층에 마이크로웨이브를 조사하는 것이 특징이다.In the first firing step, the microwave is irradiated to the alignment material layer.
상기 제 1 소성 단계에서 이용되는 마이크로웨이브의 파장은 10~15cm인 것이 특징이다.The wavelength of the microwave used in the first firing step is characterized in that 10 ~ 15cm.
상기 배향물질층에 마이크로웨이브를 조사하는 상기 제 1 소성 단계는 촉매 및 탈수제를 이용하는 것이 특징이다.The first firing step of irradiating microwaves to the alignment material layer is characterized by using a catalyst and a dehydrating agent.
상기 탈수제는 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 트리플루오로아세트산 무수물 중 어느 하나인 것이 특징이다.The dehydrating agent is characterized in that any one of acetic anhydride, propionic anhydride, trifluoroacetic anhydride.
상기 촉매는 피리딘, 콜리딘, 루티딘, 트리에틸아민 중 어느 하나인 것이 특징이다.The catalyst is characterized in that any one of pyridine, collidine, lutidine, triethylamine.
상기 제 1 소성 단계는 상기 배향물질층을 200~230℃의 조건에서 1시간 동안 가열하는 것이 특징이다.The first firing step is characterized in that to heat the alignment material layer for 1 hour under the conditions of 200 ~ 230 ℃.
상기 UV는 230~270nm의 파장을 가지며 5~15분간 조사되는 것이 특징이다.The UV is characterized by having a wavelength of 230 ~ 270nm and irradiated for 5-15 minutes.
상기 광 배향물질은 폴리아믹산인 것이 특징이다.
The photo-alignment material is characterized in that the polyamic acid.
본 발명에서는 비접촉 방식 배향 공정에서 잔상 문제를 최소화하고 이방성 특성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.In the present invention has the effect of minimizing the afterimage problem in the non-contact type alignment process and improve the anisotropic properties.
즉, UV 배향 공정에서 발생한 단량체를 마이크로웨이브(microwave)를 이용하여 재배열시킴으로써, 이방성 특성이 향상된다.In other words, by rearranging the monomer generated in the UV alignment process using a microwave (microwave), the anisotropic characteristic is improved.
또한, UV 배향 공정 전에 이루어지는 마이크로웨이브 조사 공정에 의해 이미드화율을 증가시킬 수 있으며, 이에 의해 DC 잔상 및 AC 잔상 문제를 최소화할 수 있다.In addition, it is possible to increase the imidation rate by the microwave irradiation process made before the UV alignment process, thereby minimizing the problem of DC afterimage and AC afterimage.
따라서, 본 발명의 배향 공정에 의해 제조된 배향막을 포함하는 액정표시장치는 고품질의 영상을 제공할 수 있다.
Therefore, the liquid crystal display device including the alignment film manufactured by the alignment process of the present invention can provide a high quality image.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 액정표시장치의 단면 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 종래 배향 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 배향막 형성 방법을 설명하기 위한 순서도(flowchart)이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명에 따른 배향막 형성 공정에 따른 배향 물질의 변화를 보여준다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 실시예에 따른 배향막 형성 공정을 보여주는 단면도이다.1 is a perspective view illustrating a general liquid crystal display device.
2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device.
3 is a view for explaining a conventional alignment process.
4 is a flowchart illustrating a method of forming an alignment film according to the present invention.
5a to 5c show the change of the alignment material according to the alignment film forming process according to the present invention.
6A through 6E are cross-sectional views illustrating an alignment film forming process according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 4는 본 발명에 따른 배향막 형성 방법을 설명하기 위한 순서도(flowchart)이며, 도 5는 본 발명에 따른 배향막 형성 공정에 따른 배향 물질의 변화를 보여준다.4 is a flowchart illustrating a method of forming an alignment layer according to the present invention, and FIG. 5 illustrates a change of the alignment material according to the alignment layer forming process according to the present invention.
도시된 바와 같이, 기판의 상부에 광배향물질을 도포하여 배향 물질층을 형성한다. (ST110) 상기 광배향물질은 하기 화학식으로 표시되는 폴리이미드 고분자일 수 있다.As shown, a photo-alignment material is applied on top of the substrate to form an alignment material layer. (ST110) The photo-alignment material may be a polyimide polymer represented by the following formula.
여기서, M은 사이클로부탄일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식으로 표시되는 폴리이미드 고분자는 하기 화학식으로 표시되는 CBDA로부터 얻을 수 있다. Here, M may be cyclobutane. For example, the polyimide polymer represented by the above formula can be obtained from CBDA represented by the following formula.
상기 배향 물질층 형성 공정(ST110) 이후, 제 1 소성 공정(ST120)을 진행하여 상기 배향 물질층을 소성(curing)시킨다. 예를 들어, 상기 제 1 소성 공정(ST120)은 마이크로웨이브(microwave)의 조사에 의해 이루어질 수 있다. 또는, 상기 제 1 소성 공정(ST120)은 오븐 내에서 약 200~250℃의 조건에서 이루어질 수 있다.After the alignment material layer forming process ST110, the first firing process ST120 is performed to cure the alignment material layer. For example, the first firing process ST120 may be performed by irradiation of microwaves. Alternatively, the first firing process (ST120) may be performed under conditions of about 200 ~ 250 ℃ in the oven.
예를 들어, 상기 제 1 소성 공정(ST120)에서 마이크로웨이브를 조사하는 경우, 제 1 소성 공정(ST120) 시간을 감소시킬 수 있다. 즉, 종래 가열에 의한 소성 공정의 경우, 약 200~230℃의 조건에서 약 1시간 정도 진행되는 반면, 본 발명에서와 같이 마이크로웨이브를 이용한 제 1 소성 공정(ST120)의 경우 이보다 매우 짧은 시간이 소요되므로, 공정 시간을 줄여 공정 효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 약 10~15 cm의 파장을 갖는 마이크로웨이브를 약 3~7분간 조사할 수 있다.For example, when the microwave is irradiated in the first firing process ST120, the time of the first firing process ST120 may be reduced. That is, in the case of the firing process by the conventional heating, about 1 hour in the condition of about 200 ~ 230 ℃ proceeds, while in the first firing process (ST120) using a microwave as in the present invention, a much shorter time than this Since the process time is shortened, process efficiency can be improved. For example, a microwave having a wavelength of about 10 to 15 cm can be irradiated for about 3 to 7 minutes.
마이크로웨이브는 열적 효과(thermal effect) 및 비열적 효과(non-thermal effect)로 반응에 작용하며, 이로 인하여 마이크로웨이브에 의해 반응의 가속화가 일어난다. 마이크로웨이브의 비열적 효과에 의해 분극효과에 의한 원자나 분자의 배향 및 충돌 횟수의 증가로 인한 엔트로피의 증가 또는 활성화 에너지의 감소로 반응 속도가 증가하여 짧은 시간 또는 낮은 반응온도에서 화학반응이 진행된다. 도 5a를 참조하면, CBDA로부터 얻어지는 폴리아믹산(polyamic acid)에 마이크로웨이브를 조사하면 이미드 반응이 가속화되어, 짧은 공정 시간에서 이미드화율이 증가하게 된다. Microwaves act on the reaction with thermal and non-thermal effects, thereby accelerating the reaction by the microwaves. Due to the non-thermal effects of microwaves, the reaction rate increases due to the increase of entropy or decrease of activation energy due to the increase in the number of atoms and molecules by the polarization effect and the number of collisions. . Referring to FIG. 5A, irradiating microwaves to polyamic acid obtained from CBDA accelerates the imide reaction, thereby increasing the imidization rate in a short process time.
따라서, 본 발명에서와 같이 제 1 소성 공정(ST120)에서 마이크로웨이브를 이용하는 경우 높은 이미드화율에 의해 AC 잔상 문제를 최소화할 수 있고, 결과적으로 carboxylic acid site를 최소화하여 DC 잔상 문제 역시 방지할 수 있다.Therefore, when using the microwave in the first firing process (ST120) as in the present invention, it is possible to minimize the AC afterimage problem by the high imidization rate, and consequently to minimize the carboxylic acid site to prevent the DC afterimage problem. have.
한편, 상기 제 1 소성 공정(ST110)에서의 이미드화율을 높이기 위해 촉매와 탈수제를 이용할 수 있다. 예를 들어, 이미드 반응에서는 물이 발생하게 되는데, 탈수제를 이용함으로써 물을 제거하여 이미드 반응을 촉진시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 탈수제는 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 트리플루오로아세트산 무수물 중 어느 하나일 수 있으며, 폴리아믹산 1몰에 기준으로 약 0.01 내지 20몰의 첨가될 수 있다. 또한, 상기 촉매는 피리딘, 콜리딘, 루티딘, 트리에틸아민 중 어느 하나일 수 있으며, 폴리아믹산 1몰 기준으로 0.01 내지 10 몰의 비율로 첨가될 수 있다.On the other hand, in order to increase the imidation ratio in the first firing step (ST110), a catalyst and a dehydrating agent may be used. For example, in the imide reaction, water is generated. By using a dehydrating agent, water can be removed to promote the imide reaction. For example, the dehydrating agent may be any one of acetic anhydride, propionic anhydride, and trifluoroacetic anhydride, and may be added in an amount of about 0.01 to 20 moles based on 1 mole of polyamic acid. In addition, the catalyst may be any one of pyridine, collidine, lutidine, triethylamine, and may be added in a ratio of 0.01 to 10 moles based on 1 mole of polyamic acid.
다음, 제 1 소성 공정(ST120) 후 이방성을 부여하기 위한 광 배향 공정(ST130)이 진행된다. 상기 광 배향 공정(ST130)에서 편광된 UV가 이용될 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, UV 조사에 의해 사이클로부탄(cyclobutane) 링을 선택적으로 파괴시켜 배향막에 이방성을 부여하게 된다.Next, after the first firing step ST120, a light alignment step ST130 for imparting anisotropy is performed. Polarized UV may be used in the photo alignment process ST130. As shown in FIG. 5B, the cyclobutane ring is selectively destroyed by UV irradiation to impart anisotropy to the alignment layer.
상기 UV는 약 230~270nm의 파장을 가지며 약 5~15분간 조사될 수 있다. 상기 광 배향공정(ST130)은 상온(25℃)에서 이루어지거나 또는 약 170~230℃의 조건에서 진행될 수 있다. 또한, 상기 광 배향 공정(ST130)은 불활성 기체, 예를 들어 질소 분위기에서 이루어질 수 있다. 불활성 기체 하에서는 부반응인 산화반응을 최소화시킬 수 있으며, 산화반응에 의한 배향막 특성 저하를 방지할 수 있다.The UV has a wavelength of about 230 ~ 270nm and may be irradiated for about 5-15 minutes. The photo alignment process (ST130) may be carried out at room temperature (25 ℃) or may be carried out under the conditions of about 170 ~ 230 ℃. In addition, the photo alignment process ST130 may be performed in an inert gas, for example, a nitrogen atmosphere. Under inert gas, side reaction oxidation can be minimized, and deterioration of alignment film properties due to oxidation can be prevented.
다음, 상기 광 배향 공정(ST130) 이후에 제 2 소성 공정(ST140)이 진행된다. 상기 제 2 소성 공정(ST140)은 마이크로웨이브를 이용하며, 이에 의해 상기 광 배향 공정(ST130)에서 발생한 단량체의 재배열(rearrangement)이 이루어진다. 상기 마이크로웨이브의 파장은 약 10~15 cm일 수 있으며, 약 3~7분간 조사된다.Next, the second firing process ST140 is performed after the photo alignment process ST130. The second firing process ST140 uses microwaves, thereby rearranging monomers generated in the photo alignment process ST130. The wavelength of the microwave may be about 10 to 15 cm, it is irradiated for about 3 to 7 minutes.
마이크로웨이브는 분자, 특히 단량체의 움직임에 영향을 미치게 된다. 도 5c를 참조하면, 조사된 마이크로웨이브는 상기 광 배향 공정(ST130)에서 발생한 단량체를 움직이게 하여 단량체의 재배열이 일어난다. Microwaves affect the movement of molecules, especially monomers. Referring to FIG. 5C, the irradiated microwaves move the monomer generated in the photo alignment process (ST130) to rearrange the monomers.
즉, 종래에서와 같이 광 배향 공정 이후에 가열에 의한 소성공정을 진행하는 경우, 배향막에는 용매가 없기 때문에 분자의 움직임이 매우 제한된다. 따라서, 광 배향 공정에서 발생한 단량체의 재배열이 일어나지 않으며, 배향 특성 (이방성 특성)이 저하된다.That is, when the baking process by heating is performed after the photo alignment process as in the related art, the movement of molecules is very limited because there is no solvent in the alignment film. Therefore, rearrangement of the monomers generated in the photo-alignment process does not occur, and the orientation characteristic (anisotropic characteristic) is lowered.
그러나, 본 발명에서는 광 배향 공정(ST130) 이후에 분자의 움직임에 영향을 미치는 마이크로웨이브를 조사함으로써, 광 배향 공정(ST130)에서 발생한 단량체를 재배열시켜, 배향 특성을 향상시킬 수 있다. 이에 의해 AC 잔상 문제를 최소화할 수 있다.
However, in the present invention, by irradiating the microwaves affecting the movement of the molecules after the photo alignment process (ST130), it is possible to rearrange the monomers generated in the photo alignment process (ST130), thereby improving the orientation characteristics. This can minimize the problem of AC afterimage.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 실시예에 따른 배향막 제조 공정을 보여주는 단면도이다.6A through 6E are cross-sectional views illustrating an alignment film manufacturing process according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6a 내지 도 6e에서는 액정표시장치의 컬러필터 기판을 예로 들어 보여주고 있으나, 어레이 기판에 배향막이 형성되는 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 컬러필터 기판에 컬러필터, 공통전극 등이 형성되는 공정을 보여주고 있으나, 이에 한정되지 않으며 액정의 초기 배향을 위한 배향막의 형성 공정에는 제한 없이 적용될 수 있다.6A to 6E illustrate the color filter substrate of the liquid crystal display as an example, but it may be applied to the case where the alignment layer is formed on the array substrate. In addition, the process of forming a color filter, a common electrode, etc. on the color filter substrate is shown, but is not limited thereto, and may be applied to the process of forming the alignment layer for the initial alignment of the liquid crystal.
우선, 도 6a에 도시된 바와 같이, 다수의 화소영역(P1, P2, P3)이 정의되어 있는 기판(100)의 일면에 빛 차단수단인 블랙매트릭스(102)를 형성한다.First, as shown in FIG. 6A, a
상기 블랙매트릭스(102)는 빛샘 영역을 차단하기 위한 것으로, 게이트 배선 및 데이터 배선, 박막트랜지스터 등이에 대응하여 구성하게 되며, 상기 화소영역(P1, P2, P3)에 대응한 부분이 개구된 격자 형상을 갖는다.The
다음, 상기 블랙매트릭스(102)가 형성된 기판(100) 상에 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 컬러수지를 도포하고 패터닝하여 제 1 화소영역(P1)에 제 1 컬러필터(104a)를 형성한다.Next, the
다음, 도 6b에 도시된 바와 같이, 적색, 녹색, 청색 중 다른 어느 하나의 컬러수지를 도포하고 패터닝하여 제 2 화소영역(P2)에 제 2 컬러필터(104b)를 형성하고, 연속하여 적색, 녹색, 청색 중 또 다른 어느 하나의 컬러수지를 도포하고 패터닝하여 제 3 화소영역(P3)에 제 3 컬러필터(104c)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 6B, the
이후, 상기 블랙매트릭스(102) 및 제 1 내지 제 3 컬러필터(104a, 104b, 104c) 상부로 투명 도전성 물질을 증착하여 공통전극(106)을 형성한다. 도면에서 제 1 내지 제 3 컬러필터(104a, 104b, 104c) 상에 공통전극(106)이 형성되는 것을 보이고 있으나, 평탄화층(미도시)이 상기 제 1 내지 제 3 컬러필터(104a, 104b, 104c)를 덮으며 형성되고, 상기 공통전극(106)이 상기 평탄화층 상에 형성될 수 있다.Thereafter, a transparent conductive material is deposited on the
다음, 상기 공통전극(106) 상에 폴리아믹산과 같은 광배향물질을 도포하여 배향물질층(108)을 형성한다.Next, an
도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 배향물질층(108)에 대하여 마이크로웨이브를 조사하거나 가열하는 제 1 소성 공정을 진행한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 소성 공정에 의해 이미드 반응이 진행되어 폴리이미드가 얻어진다.As shown in FIG. 6C, a first firing process of irradiating or heating microwaves is performed on the
예를 들어, 상기 제 1 소성 공정에서 마이크로웨이브를 조사하는 경우, 마이크로웨이브의 열적 효과 및 비열적 효과에 의해 이미드 반응이 가속화시킬 수 있다. 마이크로웨이브의 조사에 의해 높은 이미드화율을 얻을 수 있어 AC 잔상 문제를 최소화할 수 있고, 결과적으로 carboxylic acid site를 최소화하여 DC 잔상 문제 역시 방지할 수 있다. 또한, 공정 시간을 줄여 공정 효율을 높일 수 있다.For example, when irradiating microwaves in the first firing process, the imide reaction may be accelerated by the thermal and non-thermal effects of the microwaves. The high imidation rate can be obtained by irradiation of microwaves to minimize the problem of AC afterimage, and consequently to minimize the carboxylic acid site to prevent DC afterimage. In addition, it is possible to increase the process efficiency by reducing the process time.
전술한 바와 같이, 상기 제 1 소성 공정에서의 이미드화율을 높이기 위해 촉매와 탈수제를 이용할 수 있다.As described above, a catalyst and a dehydrating agent may be used to increase the imidation ratio in the first firing step.
다음 도 6d에 도시된 바와 같이, 제 1 소성 공정이 진행된 배향물질층(108)에 대하여 UV를 조사하는 광 배향 공정을 진행한다.Next, as shown in FIG. 6D, a photo alignment process of irradiating UV is performed on the
예를 들어, 상기 UV는 약 230~270nm의 파장을 가지며 약 10분간 조사될 수 있다. 상기 UV 조사 공정은 상온(25℃)에서 이루어지거나 또는 약 170~230℃의 조건에서 진행될 수 있다. 또한, 상기 UV 조사 공정은 불활성 기체, 예를 들어 질소 분위기에서 이루어질 수 있다.For example, the UV has a wavelength of about 230 ~ 270nm and can be irradiated for about 10 minutes. The UV irradiation process may be carried out at room temperature (25 ℃) or may be carried out under the conditions of about 170 ~ 230 ℃. In addition, the UV irradiation process may be performed in an inert gas, for example nitrogen atmosphere.
다음, 도 6e에 도시된 바와 같이, UV 조사에 의한 광 배향 공정이 진행된 기판(100)에 대하여 마이크로웨이브를 조사하는 제 2 소성 공정을 진행한다.Next, as shown in FIG. 6E, a second firing process of irradiating microwaves to the
전술한 바와 같이, UV 조사 공정에 의해 폴리이미드의 사이클로부탄 ring이 파괴되어 단량체가 발생하게 되는데, 이러한 단량체는 배향막의 이방성 특성을 저하시키게 된다.As described above, the cyclobutane ring of the polyimide is broken by the UV irradiation process to generate monomers. Such monomers lower the anisotropic properties of the alignment layer.
종래 배향 공정에서는, UV 조사 공정 이후에 가열공정인 후소성(post-baking) 공정을 진행하는데, 용매가 없는 배향막에서 열을 가하여도 단량체의 재배열은 일어나지 않게 된다. 따라서, 러빙 방향과 수직하게 배열되어 있는 단량체는 배향막의 이방성 특성을 저하시키고 원하지 않는 액정 배열에 의해 액정표시장치의 영상 품질 또한 저하된다.In the conventional alignment process, a post-baking process, which is a heating process, is performed after the UV irradiation process, and rearrangement of monomers does not occur even if heat is applied in the alignment film without the solvent. Therefore, the monomers arranged perpendicularly to the rubbing direction lower the anisotropy characteristic of the alignment layer, and the image quality of the liquid crystal display device also decreases due to the unwanted liquid crystal arrangement.
그러나, 본 발명에서는 UV 조사 공정 이후에 분자의 움직임에 영향을 주는 마이크로웨이브를 조사함으로써, 단량체의 재배열이 일어나도록 한다. 따라서, 배향막의 이방성 특성이 향상되는 효과를 갖게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 배향막 제조 방법에 의해 제조된 배향막을 포함하는 액정표시장치의 경우 잔상이 최소화되어 고품질의 영상을 제공할 수 있다.
In the present invention, however, the rearrangement of monomers is caused by irradiating microwaves that affect the movement of molecules after the UV irradiation process. Therefore, it has the effect that the anisotropic characteristic of an oriented film improves. Therefore, in the case of the liquid crystal display including the alignment layer manufactured by the alignment layer manufacturing method according to the embodiment of the present invention, the afterimage is minimized to provide a high quality image.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated.
100: 기판
102: 블랙매트릭스
104a: 제 1 컬러필터
104b: 제 2 컬러필터
104c: 제 3 컬러필터
106: 공통전극
108: 배향물질층
110: 배향막100: substrate
102: Black Matrix
104a: first color filter
104b: second color filter
104c: third color filter
106: common electrode
108: alignment material layer
110: alignment film
Claims (10)
상기 배향물질층에서 이미드 반응을 일으키는 제 1 소성 단계와;
상기 제 1 소성 공정 후에, 상기 배향물질층에 UV를 조사하는 광 배향 단계와;
상기 광 배향 단계 후에, 상기 배향물질층에 마이크로웨이브를 조사하는 제 2 소성 단계
를 포함하는 액정표시장치용 배향막의 형성 방법.
Applying an optical alignment material on the substrate to form an alignment material layer;
A first firing step of causing an imide reaction in the alignment material layer;
A photo alignment step of irradiating UV on the alignment material layer after the first firing process;
A second firing step of irradiating microwaves to the alignment material layer after the photo alignment step
Method of forming an alignment film for a liquid crystal display device comprising a.
상기 제 2 소성 단계에서 이용되는 마이크로웨이브의 파장은 10~15cm인 것이 특징인 액정표시장치용 배향막의 형성 방법.
The method of claim 1,
The wavelength of the microwave used in the second firing step is a method of forming an alignment film for a liquid crystal display device, characterized in that 10 ~ 15cm.
상기 제 1 소성 단계는 상기 배향물질층에 마이크로웨이브를 조사하는 것이 특징인 액정표시장치용 배향막의 형성 방법.
The method of claim 1,
And the first firing step comprises irradiating microwaves to the alignment material layer.
상기 제 1 소성 단계에서 이용되는 마이크로웨이브의 파장은 10~15cm인 것이 특징인 액정표시장치용 배향막의 형성 방법.
The method of claim 3, wherein
The wavelength of the microwave used in the first firing step is a method of forming an alignment film for a liquid crystal display device, characterized in that 10 ~ 15cm.
상기 배향물질층에 마이크로웨이브를 조사하는 상기 제 1 소성 단계는 촉매 및 탈수제를 이용하는 것이 특징인 액정표시장치용 배향막의 형성 방법.
The method of claim 3, wherein
And the first firing step of irradiating the layer of the alignment material with microwaves uses a catalyst and a dehydrating agent.
상기 탈수제는 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 트리플루오로아세트산 무수물 중 어느 하나인 것이 특징인 액정표시장치용 배향막의 형성 방법.
The method of claim 5, wherein
And said dehydrating agent is any one of acetic anhydride, propionic anhydride and trifluoroacetic anhydride.
상기 촉매는 피리딘, 콜리딘, 루티딘, 트리에틸아민 중 어느 하나인 것이 특징인 액정표시장치용 배향막의 형성 방법.
The method of claim 5, wherein
The catalyst is a method of forming an alignment film for a liquid crystal display device, characterized in that any one of pyridine, collidine, lutidine, triethylamine.
상기 제 1 소성 단계는 상기 배향물질층을 200~230℃의 조건에서 1시간 동안 가열하는 것이 특징인 액정표시장치용 배향막의 형성 방법.
The method of claim 1,
The first firing step is a method of forming an alignment layer for a liquid crystal display device, characterized in that the alignment material layer is heated for 1 hour under the conditions of 200 ~ 230 ℃.
상기 UV는 230~270nm의 파장을 가지며 5~15분간 조사되는 것이 특징인 액정표시장치용 배향막의 형성 방법.
The method of claim 1,
The UV has a wavelength of 230 ~ 270nm and the method of forming an alignment layer for a liquid crystal display device characterized in that for 5 to 15 minutes irradiation.
상기 광 배향물질은 폴리아믹산인 것이 특징인 액정표시장치용 배향막의 형성 방법.The method of claim 1,
And the photo-alignment material is a polyamic acid.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
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AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |