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KR100412080B1 - 액정표시소자의배향막형성용조성물 - Google Patents

액정표시소자의배향막형성용조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명에는 액정표시소자의 배향막 형성용 조성물이 개시되어 있다. 본 발명의 배향막 형성용 조성물은 폴리이미드 또는 폴리아믹산 10-25중량%, 접착제 0.1-1중량% 및 그 나머지량의 용매를 포함하고 있는데, 접착제가 첨가되어 있어서 열안정성이 크게 개선되어 액정의 프리틸트 각도 및 액정분자의 배향성이 바람직하게 유지될 수 있다.

Description

액정표시소자의 배향막 형성용 조성물
본 발명은 열적 안정성이 우수한 배향막 형성용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정표시소자의 액정층에 존재하는 액정분자의 배향을 좋게하는 배향막을 형성하기 위해 사용되는, 열적 안정성이 우수한 배향막 형성용 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 액정 (liquid crystal)이란 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비한 액체와 고체의 중간적 성질을 갖는 물질로서, 전계 또는 열에 의해 그광학적 이방성이 변화될 수 있다. 이러한 성질을 이용한 것이 액정표시소자 (LCD:Liquid Crystal Display)로서, 플라즈마 디스플레이와 같은 발광장치와 더불어 평판 표시장치의 대표적인 것으로 알려져 있다.
도 1에는 일반적인 액정표시소자의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 유리등으로 제조되는 상하, 한 쌍의 기판(2,2')의 상부에 ITO 등으로 투명전극(3,3')이 형성되어 있고, 상기 투명전극(3,3')의 상부에는 절연층(4,4')와 액정의 배향을 위한 배향막(5,5')이 차례로 형성되어 있으며, 상기 배향막(5,5') 사이에 스페이서(6)가 셀갭을 유지하고 있으며, 이 셀갭에 액정물질이 주입되어 액정층(7)을 이루고 있다. 상기 기판(2,2')의 바깥쪽에는 입사광 및 투과광의 편광을 위한 편광판(1,1')이 구비되어 있다.
도 2는 액정분자와 배향표면(기판)과의 방위관계를 나타내는 도면으로서 프리틸트 각도는 기판면과 액정 디렉터가 이루는 각을 말한다. 액정표시소자를 제작함에 있어서 액정의 프리틸트 각도를 적절한 범위로 조절할 수 있도록, 적합한 배향재료를 선택하거나 배향막 형성방법으로서 적절한 방법을 선택하는 것은 액정표시소자의 표시성능의 향상을 위해 필수적이다.
액정의 균일한 배향 상태는 단순히 액정을 상하 기판 사이에 끼우는 것만으로는 얻기 힘들다. 따라서 균일한 배향을 위해 기판에 배향막을 형성하는 것이 일반적이다.
배향막을 형성하는 방법으로서는 기판상에 형성된 폴리이미드 수지 등의 고분자 수지막을 천 등을 이용하여 한 방향으로 문지르는 러빙처리나 이산화규소를경사증착하는 방법이 알려져 있다.
이중에서도 방법상의 용이성 및 표면배향력의 우수성으로 인해 폴리이미드 수지의 러빙방법이 보다 일반적으로 사용되었다. 폴리이미드 수지의 러빙방법으로서, 종래에는 폴리이미드 수지로 형성된 배향막 조성물을 전극층이 형성되어 있는 기판상에 코팅한 다음 200-250℃에서 약 1시간 정도 열처리를 하여 배향막을 형성한다. 이어서, 액정층을 형성하기 위해서는 배향막이 형성된 기판상에 스페이서를 도포하여 소정의 셀갭을 유지한 채 상,하 기판을 접착시킨다음, 셀갭에 액정조성물을 주입하여 다시 100℃ 정도에서 열처리 한다. 그러나, 이 과정에서 액정의 종류에 따라 배향막에 손상이 발생되어 프리틸트각도 또는 배향 정도가 바람직하지 않게 변화될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 열안정성이 우수한 배향막 형성용 조성물을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면도이다.
도 2는 액정분자와 배향표면(기판)과의 방위관계를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1,1'... 편광판 2,2'... 기판
3,3'... 전극 4,4'... 절연층
5,5'... 배향막 6... 스페이서
7... 액정층
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 액정표시소자의 배향막 형성용 조성물은, 폴리이미드 또는 폴리아믹산 10-25중량%, 접착제 0.1-1중량% 및 그 나머지량의 용매를 포함하고 있는 것을 그 특징으로 한다.
상기 접착제로는 접착성을 가지고 있는 수지가 사용될 수 있으며, 그 중에서도 에폭시 수지가 바람직하게 사용된다. 이때, 에폭시 수지의 분자량은 10,000 내지 30,000인 것이 바람직하다.
본 발명의 배향막 형성용 조성물에 사용되는 용매는 통상적인 유기용매이며, 그 중에서도 클로로포름, N-메틸피롤리돈(NMP)이 바람직하게 사용된다.
본 발명의 배향막 형성용 조성물에 있어서, 접착제와 폴리이미드 수지 또는 폴리아믹산이 1:99 내지 6:94의 중량비로 혼합되는 것이 바람직한데, 그 이유는 폴리이미드 수지에 대한 접착제의 양이 6중량%를 초과하는 경우에는 접착성이 지나치게 커져서 러빙처리가 원활하지 않게 되고, 1중량% 미만인 경우에는 접착제의 첨가효과가 바람직한 수준으로 나타나지 않기 때문이다.
본 발명에 따르면, 배향막 형성용 조성물에 접착제가 적정 비율로 첨가됨으로써 기판에 대한 배향막의 접착성이 개선되고, 러빙처리시에도 에폭시가 고분자와 함께 한 방향으로 배향되면서 고분자 체인을 고정시키며 액정 주입 후 또는 열처리 후에도 배향이 초기상태로 유지될 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기 실시예들은 본 발명의 예시일뿐 본 발명의 범위를 이들로서만 제한하는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에서 용매로는 NMP를 사용하였고, 에폭시 수지로는 알드리치사의 Z10을 사용하였으며, 폴리이미드 수지로는 일산화학의 RN715를 사용하였다. 이들 수지는 모두 용매가 포함되어 있는 상태로 공급된 것이지만, 편의상 상기 에폭시 수지와 폴리이미드 수지를 모두 10중량%의 용액 상태로 만들어서 사용하였다.
실시예 1
에폭시 수지 용액 1g과 폴리이미드 수지 용액 99g을 혼합하여 배향막 형성용 조성물을 만들었다. 이 조성물을 표면이 세정된 ITO 전극이 형성되어 있는 유리기판상에 균일하게 도포하여 약 220℃에서 약 1시간 열처리하여 용매를 증발 건조시킴으로써 폴리이미드 수지막을 형성한 다음 러빙처리하여 배향막을 형성하였다. 이어서, 통상적인 방법에 따라 스페이서를 도포하고, 상,하 기판을 접착시킨 다음 기판 사이에 형성된 셀갭에 액정을 주입하여 약 100℃에서 약 25분간 열처리하였다. 액정표시소자를 완성한 다음, 크리스탈 로테이션 방법에 의해 프리틸트각도의 변화를 관찰하고 편광현미경하에서 액정층의 액정분자의 배향상태를 관찰하였다.
실시예 2
에폭시 수지용액을 3g, 폴리이미드 수지 용액을 97g 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기재되어 있는 방법과 동일한 방법으로 액정표시소자를 제조한 다음 프리틸트 각도의 변화와 액정분자의 배향상태를 측정하였다.
실시예 3
에폭시 수지 용액을 6g, 폴리이미드 수지 용액을 94g 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기재되어 있는 방법과 동일한 방법으로 액정표시소자를 제조한 다음 프리틸트 각도의 변화와 액정분자의 배향상태를 측정하였다.
비교예 1
에폭시 수지 용액을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1에 기재되어 있는 방법과 동일한 방법으로 액정표시소자를 제조한 다음 프리틸트 각도의 변화와 액정분자의 배향상태를 측정하였다.
비교예 2
에폭시 수지용액을 0.2g, 폴리이미드 수지 용액을 99.8g 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기재되어 있는 방법과 동일한 방법으로 액정표시소자를 제조한 다음 프리틸트 각도의 변화와 액정분자의 배향상태를 측정하였다.
비교예 3
에폭시 수지 용액을 8g, 폴리이미드 수지 용액을 92g 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1에 기재되어 있는 방법과 동일한 방법으로 액정표시소자를 제조한 다음 프리틸트 각도의 변화와 액정분자의 배향상태를 측정하였다.
그 결과, 실시예 1-3의 경우에는 프리틸트 각도의 변화가 거의 관찰되지 않았고 액정분자도 균일하게 배향됨으로써 배향성이 모두 우수한 것으로 나타났다. 반면, 비교예 1의 경우에는 액정분자의 배향이 파괴된 것으로 나타났는데, 즉 액정분자의 배향성이 균일하지 않았다. 또한, 프리틸트 각도도 바람직한 범위로 유지되지 않았다. 비교예 2의 경우에는 프리틸트 각도 및 액정분자의 배향상태가 모두 실시예 1-3의 경우에 비해 떨어지는 수준이었으며, 비교예 3의 경우에는 에폭시 수지의 다량 첨가로 인하여 접착성이 지나치게 높아서 취급 자체가 용이하지 않았다.
이상 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 배향막 형성용 조성물에 의하면, 배향막 형성용 조성물에 접착제가 첨가됨으로써 열안정성이 크게 개선되어 액정표시소자의 제조과정 중 열처리 공정으로 인해 발생되는 액정의 프리틸트 각도의 변화나 액정분자의 배향성의 파괴가 크게 감소될 수 있다.

Claims (5)

  1. 액정표시소자의 배향막 형성용 조성물에 있어서, 폴리이미드 또는 폴리아믹산 10-25중량%, 접착제 0.1-1중량% 및 그 나머지량의 용매를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 배향막 형성용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리이미드 수지 또는 폴리아믹산과 접착제의 혼합중량비가 99:1-94:6인 것을 특징으로 하는 배향막 형성용 조성물.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 접착제는 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 배향막 형성용 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 에폭시 수지의 분자량은 10,000 내지 30,000인 것을 특징으로 하는 배향막 형성용 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 용매는 클로로포름과 N-메틸피롤리돈 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 배향막 형성용 조성물.
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