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KR100205260B1 - 광배향을 이용한 액정셀의 제조방법 - Google Patents

광배향을 이용한 액정셀의 제조방법 Download PDF

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KR100205260B1 KR1019970021139A KR19970021139A KR100205260B1 KR 100205260 B1 KR100205260 B1 KR 100205260B1 KR 1019970021139 A KR1019970021139 A KR 1019970021139A KR 19970021139 A KR19970021139 A KR 19970021139A KR 100205260 B1 KR100205260 B1 KR 100205260B1
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Abstract

본 발명은 DDTN 액정셀의 제조방법에 관한 것으로서, 2이상의 도메인을 갖는 제1기판 위에 광배향막을 형성하되, 상기 광배향막은 각 도메인에서 상이한 높이로 형성하고, 광조사 공정을 실시하여 각 도메인에 상이한 프리틸트각을 형성한 후, 제1기판 위에 일정거리 이격되어 대향배치되도록 제2기판을 형성하고, 제1 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 DDTN 액정셀의 제조방법이 개시된다.

Description

광배향을 이용한 액정셀의 제조방법
본 발명은 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로서 특히, 도메인 분할된 트위스트네마틱(Domain-Divided Twisted Nematic; 이하, DDTN이라 한다) 액정셀의 제조방법에 관한 것이다.
트위스트네마틱(Twisted Nematic; 이하, TN이라 한다) 액정셀은 시야각에 따라 각 계조 표시(gray level)에서의 광투과도가 달라지는 특성을 갖는다.
도 1a는 TN 액정셀의 광투과도에 대한 전압의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 TN 액정셀의 좌우방향에서의 시야각대 광투과도의 관계를 보이는 그래프이며, 도 1c는 도 1a에 보여진 TN 액정셀의 상하방향의 시야각대 광투과도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 1b 내지 도 1c에 나타난 바와 같이, 좌우방향에서의 시야각에 대해서는 광투과도가 대칭적으로 분포하지만, 상하방향의 시야각에서는 그레이가 반전되는 영역이 발생되어 시야각이 좁아지는 문제가 있다. 이러한 그레이 반전은 TN액정셀의 배향에 기인한다.
이를 해결하기 위한 하나의 방법으로서, 도메인 분할된(Domain-Divided) 트위스트네마틱(Twisted Nematic) 액정셀(이하, DDTN 액정셀)이 제안되었다. 이러한 DDTN 액정셀의 배향공정에는 러빙법 또는 광배향법이 이용된다.
그런데, 러빙법으로 상기의 DDTN 액정셀을 제조하기 위해서는 상하 각 기판에 대하여 폴리이미드(polyimide) 도포 공정 2회, 사진 식각 공정 1회, 러빙 공정 1회를 포함하는 복잡한 공정을 거쳐야 하므로 생산비가 상승된다. 또한, 사진 식각 공정이 포함되므로 폴리이미드 배향막의 프리틸트각 안정성 및 패널의 신뢰성을 확보하기 어려운 문제가 있다.
한편, 광배향법의 경우에도 광조사 시간이 길어지는 등의 문제가 있다.
도 2a 내지 도 2d는 광배향 공정을 채용하는 종래의 DDTN 액정셀의 배향공정을 도시하는 단면도들이다.
먼저, 도 2a에서와 같이, 기판(10) 상에 균일한 막두께로 광배향 물질을 도포하여 광배향막(12)을 형성한다.
이어서, 도 2b에서와 같이, 상기 결과물의 전면에 광조사 공정을 실시하여 제1프리틸트각(α1)을 형성한다.
이어서, 도 2c에서와 같이, 마스크(14)를 이용하여 제1도메인(I)을 차단한 후, 제2도메인(II)에 대해서만 광조사 공정을 추가로 실시한다.
그 결과, 제2도메인(II)은 제1도메인(I)에 비해 상대적으로 광조사량이 많아지므로 도 2d에서 보여지듯이 제1프리틸트각(α1) 보다 작은 제2프리틸트각(α2)이 형성된다.
이러한 종래의 광배향법은 첫째, 전체적인 광조사 시간이 길어지는 문제점이 있다. 이는, 추가적인 광조사 공정 및 마스크에 의한 조사광의 흡수에 기인한다.
둘째, 마스크의 합·탈착시에 먼지가 발생될 뿐만 아니라 공정이 복잡한 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는 보다 간단하고 신뢰성 있는 DDTN 액정셀의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1a 내지 도 1c는, 트위스트네마틱 액정셀의 광투과도 특성을 도시하는 그래프이다.
도 2a 내지 도 2d는, 종래의 광배향법을 채용한 DDTN 액정셀의 배향공정을 도시하는 단면도들이다.
도 3a 내지 도 3f는, 본 발명의 일 실시예에 따른 DDTN 액정셀의 제조방법을 도시하는 단면도들이다.
도 4a 내지 도 4e는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DDTN 액정셀의 제조방법을 도시하는 단면도들이다.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-
100, 200 : 제1기판 102 : 포토레지스트
106 : 배향막 10, 210 : 제2기판
120, 220 : 액정층 202a : 제1배향막 패턴
202b : 제2배향막 패턴
본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위해서, 2이상의 도메인을 갖는 제1기판상에 광배향막을 형성하되 상기 광배향막을 각 도메인에서 상이한 높이로 형성하고, 광조사 공정을 실시하여 각 도메인에 상이한 프리틸트각을 형성한 후, 제1기판상에 일정거리 이격되어 대향배치되도록 제2기판을 형성하고, 제1 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 DDTN 액정셀 제조방법이 제공된다.
일정한 양의 빛이 조사되는 경우에, 광배향막의 두께가 두꺼울수록 프리틸트각의 감소가 빨라진다. 따라서, 한 개 화소를 2이상의 도메인으로 나눈 후, 각 도메인 상의 배향막 두께를 상이하게 형성하고 UV광을 이용한 광조사 공정을 실시하면 동일한 광조사 시간에도 불구하고 각 도메인의 프리틸트각의 크기가 달라진다. 즉, 광배향막의 두께가 두꺼운 도메인에는 작은 프리틸트각이 형성되고, 광배향막의 두께가 상대적으로 얇은 도메인에는 큰 프리틸트각이 형성된다.
본 발명에서는 이러한 광배향막의 성질을 이용하여 각 도메인에서 광배향막의 높이를 상이하게 형성한 후 광조사 공정을 실시하여 각 도메인에서 상이한 프리틸트각이 형성되도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 DDTN 액정셀의 제조방법을 도시한다.
도 3a를 참조하면, 제1기판(100) 상에 포토레지스트를 일정 두께(d)만큼 도포하여 포토레지스트층(102)을 형성한다. 이때, 상기 제1기판(100) 상의 각 화소는 제1도메인(I) 및 제2도메인(II)으로 분할되어 있다.
이어서, 도 3b에서와 같이, 마스크(104)를 이용하여 제1도메인(I)만을 차단한 후 상기 포토레지스트층(102)을 노광한다.
도 3c에서 보여지는 바와 같이, 제2도메인(II) 상에 형성된 포토레지스트만을 제거하여 포토레지스트 패턴(102a)을 형성한다. 도 3c는 양성 포토레지스트가 사용된 경우를 도시하고 있으나, 음성 포토레지스트를 사용해도 무방하다.
이어서, 도 3d에서와 같이, 상기 결과물 전면에 광배향막(106)을 소정의 두께(d2)로 평탄하게 도포한다. 따라서, 상기 제1도메인(I) 상에는 두께(d1)의 광배향막(106)이 증착되고, 상기 제2도메인(II)에는 두께(d2)의 광배향막(106)이 증착된다. 이때, d2 = d1＋d 의 관계가 있다. 결국, 제2도메인(II) 상에는 상대적으로 높은 두께의 광배향막(106)이 형성된다.
이어서, 상기 결과물 상에 UV광을 이용하여 광조사 공정을 실시함으로써 프리틸트를 유발한다. 이때, 광배향막이 두꺼울수록 프리틸트각이 빨리 감소하므로, 도 3e에서 보여진 바와 같이, 상기 제1도메인(I) 상에는 상대적으로 큰 프리틸트각(β1)이 형성되고 상기 제2도메인(II) 상에는 상대적으로 작은 프리틸트각(β2)이 형성된다. 이때, 상기 광조사 공정은 광배향 공정의 특성에 따라 1회 또는 2회 이상 행해질 수 있다.
도 3f를 참조하면, 도 3a 내지 도 3e의 공정을 반복적으로 수행하여 얻어진 제2기판(110)과 상기 제1기판(100)을 일정 거리 이격되도록 대향배치한 후, 그 사이에 액정층(120)을 형성함으로써 DDTN 액정셀을 완성한다.
이때, 상기 DDTN 액정셀의 제1도메인 하부에는 큰 프리틸트각(β1)이 형성되고 상부에는 작은 프리틸트각(β2)이 형성된다. 반면에, 제2도메인(II)의 하부에는 작은 프리틸트각(β2)이 형성되고 상부에는 큰 프리틸트각(β1)이 형성되어 광투과도를 보상하므로 넓은 시야각이 확보된다. 한편, 상기 제2기판(110)의 배향공정은 종래의 러빙 공정이나 광배향 공정에 의해 수행될 수도 있고, 도 3f에서와 같이 본 발명의 광배향 공정에 따라 수행될 수도 있다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 DDTN 액정셀의 제조방법을 도시한다.
도 4a를 참조하면, 제1기판(200) 상에 일정 두께(D1)로 광배향막(202)을 도포한다. 상기 제1기판(200)의 각 화소는 제1도메인(I) 및 제2도메인(II)으로 분할되어 있다.
이어서, 도 4b에서와 같이, 마스크(204)를 이용하여 상기 제1도메인(I)을 마스킹한 후, 고강도의 빛 예를 들어, 80 내지 90 Watt의 강도를 갖는 빛을 조사하여 제2도메인(II) 상에 형성된 광배향막(202)을 소정 깊이(D)만큼 식각 제거한다. 이때, 상기 조사광으로 레이저를 사용할 수 있다.
그 결과, 도 4c에서 보여지는 바와 같이, 제1도메인(I) 상에는 상대적으로 두꺼운 제1광배향막 패턴(202a)이 형성되고, 제2도메인(II)에는 상대적으로 얇은 제2광배향막 패턴(202b)이 형성된다. 즉, 상기 제1광배향막 패턴(202a)은 D1의 두께를 갖는 반면, 상기 제2광배향막 패턴(202b)은 D2의 두께를 갖는다. 이때, D1 = D2＋D의 관계가 있다.
상기 결과물 상에 일정 시간동안 UV광을 조사하면, 도 4d에서 보여지듯이, 제1도메인(I)에서는 상대적으로 작은 제1프리틸트각(δ1)이 형성되며, 제2도메인(II)에서는 상대적으로 큰 프리틸트각(δ2)이 형성된다.
도 4e를 참조하면, 도 4a 내지 도 4d에서와 동일한 공정을 반복적으로 수행하여 얻어진 제2기판(210)과 상기 제1기판(200)을 일정 거리 이격되도록 대항배치한 후, 그 사이에 액정층(220)을 형성함으로써 DDTN 액정셀을 완성한다. 제1실시예에서와 마찬가지로 상기 제2기판(210)은 종래의 러빙공정 또는 광배향 공정에 의해 수행될 수도 있고, 도 4e에서와 같이 본 발명의 광배향 공정에 의해 수행될 수도 있다.
따라서, 제1도메인(I)의 하부에는 작은 프리틸트각(δ1)이 형성되고 상부에는 큰 프리틸트각(δ2)이 형성된다. 반면에, 제2도메인(II)의 하부에는 큰 프리틸트각(δ2)이 형성되며 상부에는 작은 프리틸트각(δ1)이 형성되어 광투과도의 차이를 보상하게 되므로 넓은 시야각이 확보된다.
본 발명은 2도메인 액정셀에 한정되지 않으며, 2 이상의 도메인을 갖는 멀티 도메인 액정셀에 대해서도 적용될 수 있다.
러빙법에 의한 DDTN 액정셀의 제조공정과 비교할 때, 본 발명은 러빙공정을 포함하지 않으므로 화질에 영향을 줄 수 있는 먼지가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 포토리소그래피 공정을 포함하지 않으므로 그로 인한 프리틸트각의 손상 및 소자의 신뢰성 저하를 막을 수 있으며 공정을 단순화 할 수 있다.
한편, 종래의 광배향 공정과 비교할 때, 본 발명은 광조사 시간을 단축할 수 있다. 또, 프리틸트각 형성을 위한 광조사시에 마스킹 공정이 포함되지 않으므로 먼지의 발생을 막을 수 있고 공정을 단순화 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. (a) 2이상의 도메인을 갖는 제1기판 상의 각 도메인에 상이한 높이로 광배향막을 형성되는 단계;
    (b) 상기 광배향막 상에 광조사 공정을 실시하여 각 도메인에 상이한 프리틸트각을 형성하는 단계;
    (c) 제2기판을 준비하는 단계;
    (d) 상기 제1기판 상에 일정거리 이격되어 대향되도록 상기 제2기판을 배치하는 단계; 및
    (e) 상기 제1 및 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DDTN 액정셀의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a)단계는
    (f) 상기 기판 상에 평탄하게 감광 물질을 증착하는 단계:
    (g) 일부 도메인상의 감광물질을 선택적으로 제거하는 단계; 및
    (h) 상기 결과물 전면에 광배향막을 평탄하게 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DDTN 액정셀의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 (g)단계는 포토리소그래피 공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 DDTN 액정셀의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계는 1회 또는 2회 이상의 광조사에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 DDTN 액정셀의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계는 UV광을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 DDTN 액정셀의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (a)단계는
    (i) 상기 기판 상에 평탄하게 광배향막을 증착하는 단계: 및
    (j) 일부 도메인상의 광배향막을 선택적으로 소정 깊이 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DDTN 액정셀의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 (j)단계는 고강도의 광을 조사함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 DDTN 액정셀의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 고강도의 광은 80 내지 90 Watt의 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 DDTN 액정셀의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 고강도의 광은 레이저인 것을 특징으로 하는 DDTN 액정셀의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계는
    (a) 2이상의 도메인을 갖는 제2기판 상의 각 도메인에 상이한 높이로 광배향막을 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 광배향막상에 광조사 공정을 실시하여 각 도메인에 상이한 프리틸트각을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 DDTN 액정셀의 제조방법.
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