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KR102418432B1 - 액정표시패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

액정표시패널 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR102418432B1
KR102418432B1 KR1020150011306A KR20150011306A KR102418432B1 KR 102418432 B1 KR102418432 B1 KR 102418432B1 KR 1020150011306 A KR1020150011306 A KR 1020150011306A KR 20150011306 A KR20150011306 A KR 20150011306A KR 102418432 B1 KR102418432 B1 KR 102418432B1
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이형섭
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Abstract

액정표시패널 및 이의 제조방법이 제공된다. 일 실시예에 따르면, 서로 마주하는 기판들; 상기 기판들의 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층의 외곽을 둘러싸고 있고, 상기 기판들의 사이에 배치된 씰(seal) 라인; 및 제1 영역과 상기 제1 영역의 외곽에 배치된 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 영역은 상기 씰 라인과 적어도 일부가 오버랩되고 상기 제1 영역에 비해 큰 표면 거칠기(surface roughness) 값을 가지며, 상기 기판들 중 적어도 하나의 기판의 일면에 배치된 폴리이미드계 액정 배향막;을 포함하는 액정표시패널 및 이의 제조방법이 제공된다.

Description

액정표시패널 및 이의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정표시패널 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 영상을 표시하는 액정표시패널은 다수의 화소들을 독립적으로 구동시키기 위하여 각 화소마다 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)가 형성된 박막 트랜지스터 기판과, 액정층을 사이에 두고 상기 박막 트랜지스터 기판과 마주하는 대향 기판을 포함한다.
액정표시패널은 실질적으로 영상을 표시하는 표시 영역과 표시 영역을 둘러싸는 베젤(bezel) 영역으로 구분되는데, 표시 영역에는 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터 등을 포함하는 화소부가 형성되고, 베젤(bezel) 영역에는 게이트 라인에 게이트 신호를 인가하기 위한 게이트 구동부 등이 형성된다.
최근 들어, 액정표시패널의 면적을 감소시키기 위하여, 베젤 영역의 폭을 감소시키는 구조에 대한 개발이 진행되고 있다. 예를 들어, 대향 기판의 베젤 영역에 형성되는 블랙 매트릭스의 폭과 표시 기판과 대향 기판을 접착시키는 씰 라인의 폭을 최대한 감소시키는 구조에 대한 개발이 진행되고 있다.
베젤 영역의 폭이 감소되는 경우, 폴리이미드계 액정 배향막과 씰 라인은 서로 중첩될 수 있다. 폴리이미드계 액정 배향막과 씰 라인의 계면을 통해 액정표시패널의 내부로 습기 또는 수분이 유입될 수 있다. 이로 인해, 액정표시패널의 내부가 부식되고 테두리 잔상이 유발될 수 있다. 또한, 종국에는 박막 트랜지스터 기판과 대향 기판이 서로 분리될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 방습성이 향상되고 폭이 좁은 베젤 영역을 가진 액정표시패널 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시패널은, 서로 마주하는 기판들; 상기 기판들의 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층의 외곽을 둘러싸고 있고, 상기 기판들의 사이에 배치된 씰(seal) 라인; 및 제1 영역과 상기 제1 영역의 외곽에 배치된 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 영역은 상기 씰 라인과 적어도 일부가 오버랩(overlap)되며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 표면 거칠기(surface roughness) 값 및/또는 친수기(hydrophilic group) 함량이 서로 상이하고, 상기 기판들 중 적어도 하나의 기판의 일면에 배치된 폴리이미드계 액정 배향막; 을 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 액정표시패널은, 서로 마주하는 기판들; 상기 기판들의 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층의 외곽을 둘러싸고 있고, 상기 기판들의 사이에 배치된 씰(seal) 라인; 및 제1 영역과 상기 제1 영역의 외곽에 배치된 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 영역은 상기 씰 라인과 적어도 일부가 오버랩되고 상기 제1 영역에 비해 큰 표면 거칠기(surface roughness) 값을 가지며, 상기 기판들 중 적어도 하나의 기판의 일면에 배치된 폴리이미드계 액정 배향막;을 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액정표시패널은, 서로 마주하는 기판들; 상기 기판들의 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층을 둘러싸고 있고, 상기 기판들 사이에 배치된 씰(seal) 라인; 및 제1 영역과 상기 제1 영역의 외곽에 배치된 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 영역은 상기 씰 라인과 적어도 일부가 오버랩되고 상기 제1 영역에 비해 높은 친수기(hydrophilic group) 함량을 가지며, 기판들 중 적어도 하나의 기판의 일면에 배치된 폴리이미드계 액정 배향막;을 포함한다.
상기 제2 영역은 선택적으로 친수성 표면처리된 친수성 표면개질층을 포함하고, 상기한 실시예들에 따른 액정표시패널은, 폴리이미드계 액정 배향막의 제1 영역과 제2 영역 중 상기 제2 영역만을 선택적으로 친수성 표면처리하는 단계; 및 상기 제2 영역에 씰런트(sealant)를 도포하는 단계;를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시패널의 제조방법을 이용하여 제작한다. 상기 친수성 표면개질층은 상기 씰 라인과 직접 접촉된다.
상기 친수기는 수산기(-OH), 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR), 카르복시기(-COOH)기 등일 수 있다.
상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비해 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR) 및 카르복시기(-COOH)기로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 친수기의 함량이 높을 수 있다.
상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비해 이미드기(-CONHCO-)의 함량이 적을 수 있다.
상기 제2 영역의 물 접촉각이 상기 제1 영역의 물 접촉각에 비해 클 수 있다.
상기 제2 영역은 물리적 표면 개질방법(Physical Surface Modification) 또는 화학적 표면 개질방법(Chemical Surface Modification)을 이용하여 선택적으로 친수성 표면처리될 수 있다.
물리적 표면 개질방법으로는 화염 처리(Flame Treatment), 코로나 방전(Corona Discharge Treatment), 플라즈마 처리(Plasma Treatment), 자외선 조사(UV Irradiation) 등을 일례로 들 수 있고, 화학적 표면 개질방법으로는 플라즈마 고분자 중합법(Plasma Polymerization) 등을 일례로 들 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
폴리이미드계 액정 배향막과 씰 라인의 계면 접착력을 향상시킬 수 있다.
폴리이미드계 액정 배향막과 씰 라인의 계면의 밀봉성과 방습률을 향상시킬 수 있다.
폭이 좁은 베젤 영역을 가진 액정표시패널의 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시패널의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시패널의 개략적인 단면도이다.
도 3은 액정 배향막의 제1 영역의 시차주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 액정 배향막의 제2 영역의 시차주사전자현미경(SEM)사진이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시패널의 제1 표시판의 개략적인 배치도이다.
도 6은 상압 플라즈마(atmospheric plasma, AP plasma) 조사법을 이용하여 도 5의 액정 배향막의 제2 영역을 친수성 표면처리하고 씰 라인을 제2 영역에 형성하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 7은 도 6의 제1 영역과 제2 영역의 물 접촉각을 대비한 실험결과이다.
도 8은 도 6의 제2 영역과 씰 라인의 계면 접착력을 제1 영역과 씰 라인의 계면 접착력을 비교한 실험결과이다.
도 9는 UV-오존(ozone) 처리법을 이용하여 도 5의 액정 배향막의 제2 영역을 친수성 표면처리하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 10은 친수성 표면처리한 도 8의 제2 영역과 중첩되는 영역에 씰런트 등을 도포하고 씰 라인을 형성하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 11은 도 9의 제1 영역과 제2 영역의 물 접촉각을 대비한 실험결과이다.
도 12는 도 9의 제2 영역과 씰 라인의 계면 접착력을 제1 영역과 씰 라인의 계면 접착력을 비교한 실험결과이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시패널의 개략적인 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시패널의 개략적인 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시패널의 개략적인 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정표시패널의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 실시예들 및 비교예들을 참고로 하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시패널(500)의 개략적인 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정표시패널(500)의 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 액정표시패널(500)은 제1 표시 기판(100), 제1 표시 기판(100)과 이격하여 대향하는 제2 표시 기판(200), 및 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200)의 사이에 개재된 액정층(300)을 포함할 수 있다. 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200)은 각각 표시 영역(I) 및 비표시 영역(II)을 포함한다. 표시 영역(I)에는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소(PX)가 정의될 수 있다.
제1 표시 기판(100)의 표시 영역(I)에는 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인(GL), 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인(DL)이 형성될 수 있다. 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 의해 정의된 각 화소(PX)마다 화소 전극(180)이 배치될 수 있다.
화소 전극(180)은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 통해 데이터 전압을 제공받을 수 있다. 박막 트랜지스터의 제어단자인 게이트 전극(125)은 게이트 라인(GL)에 연결되고, 입력 단자인 소오스 전극(152)은 데이터 라인(DL)에 연결되며, 출력 단자인 드레인 전극(155)은 화소 전극(180)에 접촉을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
박막 트랜지스터의 채널은 반도체층(140)으로 형성될 수 있다. 반도체층(140)은 게이트 전극(125)과 오버랩(overlap)되도록 배치될 수 있다. 소오스 전극(152)과 드레인 전극(155)은 반도체층(140)을 기준으로 이격될 수 있다. 화소 전극(180)은 공통 전극(250)과 함께 전계를 생성하여 그 사이에 배치된 액정층(300) 액정분자(301)의 배향 방향을 제어할 수 있다.
비표시 영역(II)은 표시 영역(I)의 주변부로서 표시 영역(I)을 둘러싸는 영역일 수 있다. 제1 표시 기판(100)의 비표시 영역(II)에는 표시 영역(I)의 각 화소에 게이트 구동 신호, 데이터 구동 신호 등을 제공하는 구동부(미도시)가 배치될 수 있다.
제2 표시 기판(200)의 표시 영역(I)에는 각 화소(PX)마다 컬러 필터(230)가 형성될 수 있다. 컬러 필터(230)는 적색, 녹색, 청색 컬러 필터(230)를 포함할 수 있다. 적색, 녹색, 청색 컬러 필터(230)는 교대로 배열될 수 있다. 각 컬러 필터(230)간 경계에는 차광 패턴(220)이 배치될 수 있다. 또한, 차광 패턴(220)은 제2 표시 기판(200)의 비표시 영역(II)에까지 배치될 수 있다. 비표시 영역(II)의 차광 패턴(220)은 컬러 필터(230) 경계에 형성된 차광 패턴(220)보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 표시 영역(I)의 전면에는 화소(PX)와 무관하게 일체형으로 형성된 공통 전극(250)이 배치될 수 있다.
제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200)은 씰런트(sealant) 등으로 이루어진 씰 라인(310)에 의해 합착될 수 있다. 씰 라인(310)은 제1 표시 기판(100) 및 제2 표시 기판(200)의 주변부로서, 비표시 영역(II) 상에 위치할 수 있다. 씰 라인(310)는 표시 영역(I)의 주변부를 따라 형성되어 표시 영역(I)을 둘러싼다. 따라서, 씰 라인(310)에 의해 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200)이 합착될 뿐만 아니라, 그 사이에 소정 공간이 정의될 수 있다. 상기 정의된 공간 내에 액정층(300)이 개재됨으로써, 액정분자(301)들이 외부로 유출되는 것이 방지될 수 있다.
이하, 상기한 액정표시패널(500)에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다. 제1 표시 기판(100)은 제1 기판(110)을 베이스 기판으로 할 수 있다. 제1 기판(110)은 표시 영역(I)과 비표시 영역(II)을 포함할 수 있다. 제1 기판(110)은 유리 또는 투명한 플리스틱과 같은 투명한 절연 기판으로 이루어질 수 있다.
표시 영역(I)의 제1 기판(110) 상에는 도전성 물질로 이루어진 게이트 라인(GL) 및 그로부터 돌출된 게이트 전극(125)이 배치된다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 게이트 라인(GL)은 비표시 영역(II)까지 연장될 수 있고, 비표시 영역(II)에서 게이트 패드(미도시)를 형성할 수 있다. 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(125)은 게이트 절연막(130)에 의해 덮인다. 게이트 절연막(130)은 비표시 영역(II)까지 형성된다.
표시 영역(I)의 게이트 절연막(130) 상에는 반도체층(140)과 오믹 콘택층(미도시)이 형성될 수 있다. 반도체층(140) 및 오믹 콘택층 상에는 데이터 라인(DL)으로부터 분지된 소오스 전극(152) 및 소오스 전극(152)과 이격된 드레인 전극(155)이 형성될 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 데이터 라인은 비표시 영역(II)까지 연장될 수 있고 비표시 영역(II)에서 데이터 패드(미도시)를 형성할 수 있다.
소오스 전극(152)과 드레인 전극(155) 상에는 실리콘 질화막, 실리콘 산화막, 실리콘 산질화막 등의 절연 물질로 이루어진 절연막의 일종인 패시베이션막(160)이 형성되고, 패시베이션막(160) 상에는 유기 물질로 이루어진 유기막(170)이 형성될 수 있다. 패시베이션막(160)과 유기막(170)은 비표시 영역(II)까지 형성될 수 있다. 패시베이션막(160)은 생략될 수도 있다.
표시 영역(I)의 유기막(170) 상에는 화소(PX)마다 도전 물질로 이루어진 화소 전극(180)이 형성될 수 있다. 화소 전극(180)은 유기막(170)과 패시베이션막(160)을 관통하여 드레인 전극(155)을 노출하는 콘택홀(172)의 통해 드레인 전극(155)과 전기적으로 연결될 수 있다. 화소 전극(180)은 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 인듐 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 갈륨 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄, 은, 백금, 크롬, 몰리브덴, 탄탈륨, 니오븀, 아연, 마그네슘, 이들의 합금이나 이들의 적층막으로 구성될 수 있다.
계속해서, 제2 표시 기판(200)에 대해 설명한다. 제2 표시 기판(200)은 제2 기판(210)을 베이스 기판으로 한다. 제2 기판(210)은 유리나 투명한 플리스틱과 같은 투명한 절연 기판으로 이루어질 수 있다.
제2 기판(210) 상에는 차광 패턴(220)이 형성된다. 차광 패턴(220)은 비표시 영역(II)까지 형성될 수 있다. 표시 영역(I)의 차광 패턴(220) 상에는 컬러 필터(230)가 형성될 수 있다. 컬러 필터(230)와 차광 패턴(220) 상에는 오버코팅층(240)이 형성될 수 있다. 오버코팅층(240)은 비표시 영역(II)까지 형성될 수 있다.
오버코팅층(240) 상에는 공통 전극(250)이 배치될 수 있다. 공통 전극(250)은 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 인듐 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 갈륨 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄, 은, 백금, 크롬, 몰리브덴, 탄탈륨, 니오븀, 아연, 마그네슘, 이들의 합금이나 이들의 적층막으로 구성될 수 있다.
공통 전극(250)은 표시 영역(I) 전체를 커버하도록 형성될 수 있다. 다만, 공통 전극(250)은 표시 영역(I) 내에서 슬릿(미도시)이나 개구부(미도시)를 포함할 수도 있다. 공통 전극(250)은 비표시 영역(II)의 일부에까지 형성될 수 있지만, 제2 표시 기판(200)의 테두리 부근에는 미형성되어 오버코팅층(240)을 노출할 수 있다. 제1 표시 기판(100)의 화소 전극(180)과 제2 표시 기판(200)의 공통 전극(250)은 상호 마주보도록 배치되어 액정층(300)에 전계를 형성할 수 있다.
제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200)은 소정의 셀갭을 유지하면서 대향하여 배치된다. 표시 영역(I)의 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200) 사이에는 액정층(300)이 개재될 수 있다.
액정층(300) 및 씰 라인(310)에 접하는 제1 표시 기판(100)과 제2 표시 기판(200)의 표면 중 적어도 하나에는 액정 배향막(190, 270)이 형성될 수 있다. 비제한적인 일례에서, 액정 배향막(190, 270)은 폴리이미드계 액정 배향막일 수 있다. 액정 배향막(190, 270)은 각각 제1 영역(190-1, 270-1)과 제2 영역(190-2, 270-2)을 포함한다. 제1 영역(190-1, 270-1)은 각 표시 기판(100, 200)과 액정층(300)의 사이에 배치될 수 있고, 제2 영역(190-1, 270-1)의 각 표시 기판(100, 200)과 씰 라인(310)의 사이에 배치될 수 있다.
제1 영역(190-1, 270-1)은 친수성 표면개질되지 않는 영역인 반면에, 제2 영역(190-2, 270-2)은 친수성 표면개질되는 영역이라는 점에서 제1 영역(190-1, 270-1)과 제2 영역(190-2, 270-2)은 서로 상이하다. 제2 영역(190-2, 270-2)은 액정 배향막(190, 270)과 씰 라인(310) 의 접촉계면에 배치될 수 있다. 제2 영역(190-2, 270-2)과 씰 라인의 폭(W1)은 서로 일치할 수 있다.
제2 영역(190-2, 270-2)의 표면 거칠기(surface roughnes) 값은 제1 영역(190-1, 270-1)의 표면 거칠기 값에 비해 크다. 이와 관련하여 도 3 및 도 4를 참고하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 제1 영역의 시차주사전자현미경(SEM) 사진이다. 도 4는 제2 영역의 시차주사전자현미경(SEM)사진이다. 도 3 및 도 4를 참고하면, 제2 영역(190-2, 270-2)은 제1 영역(190-1, 270-1)에 비해 표면이 거친 것을 확인할 수 있다. 제2 영역(190-2, 270-2)은 씰 라인(310)과의 접촉 계면에서의 접착력을 향상시킬 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 도 8을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.
제2 영역(190-2, 270-2)과 씰 라인(310)의 접촉계면에서의 향상된 접착력은 베젤 영역의 폭이 좁은 액정표시패널(500)을 제공할 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 영역(190-2, 270-2)과 씰 라인(310)의 접촉계면에서의 향상된 접착력은 표시 영역(I)으로 수분이나 불순물이 침투되는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 그 결과, 내로우(narrow) 베젤을 가진 액정표시패널(500)은 표시 품질의 안정성과 신뢰성이 개선될 수 있다.
한편, 친수성 표면처리는 제2 영역(190-2, 270-2)에 친수기를 제공할 수 있다. 제1 영역(190-1, 270-1)과 제2 영역(190-2, 270-2)은 친수기의 함량이 서로 상이할 수 있다. 친수기는 수산기(-OH), 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR), 카르복시기(-COOH)기 등일 수 있다. 제2 영역(190-2, 270-2)은 제1 영역(190-1, 270-1)에 비해 친수기 함량이 높을 수 있다. 상세하게는, 제2 영역(190-2, 270-2)은 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR) 및 카르복시기(-COOH)로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 친수기의 함량이 제1 영역(190-1, 270-1)에 비해 높을 수 있다.
폴리이미드계 액정 배향막은 이미드기(-CONHCO-)가 주쇄에 포함된다. 친수성 표면처리에 의해서 이미드기(-CONHCO-)의 탄소(C)-질소(N) 사이의 결합이 끊어질 수 있다. 제2 영역(190-2, 270-2)은 카르복실산 유도체를 포함할 수 있다. 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR) 및 카르복시기(-COOH)로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 친수기는 이미드기(-CONHCO-)의 탄소(C)-질소(N) 사이의 결합이 끊어지면서 만들어지는 카르복실산 유도체에 포함될 수 있다.
친수성 표면처리는 제2 영역(190-2, 270-2)에만 선택적으로 수행되므로, 제1 영역(190-1, 270-1)에서는 이미드기(-CONHCO-)의 탄소(C)-질소(N) 사이의 결합이 끊어질 가능성이 제2 영역(190-2, 270-2)에 비해 낮다. 따라서, 제1 영역(190-1, 270-1)은 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR) 및 카르복시기(-COOH)로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 친수기를 포함할 가능성이 낮다.
제1 영역(190-1, 270-1)에는 수산기(-OH)가 도입될 수 있으나, 임의적으로 친수성 표면처리를 수행한 제2 영역(190-2, 270-2)에 비해 수산기의 함량이 적을 수 있다.
제1 영역(190-1, 270-1)과 제2 영역(190-2, 270-2)은 물 접촉각이 서로 상이하다. 전술한 바와 같이, 제2 영역(190-2, 270-2)은 친수성 표면개질되는 점에서 제1 영역(190-1, 270-1)과 상이하다. 친수성 표면개질은 제2 영역(190-2, 270-2)에 대해 제1 영역(190-1, 270-1)보다 작은 물 접촉각을 제공한다. 상세하게는, 제2 영역(190-2, 270-2)의 물 접촉각은 제1 영역(190-1, 270-1)의 물 접촉각에 비해 작을 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 도 9를 참고하여 상세히 설명하기로 한다.
제2 영역(190-2, 270-2)은 친수성 표면개질층을 포함할 수 있다. 친수성 표면개질층은 대략 수 나노미터 내지 수 마이크로 미터의 두께를 가진 산화박막의 형태로 형성될 수 있다. 친수성 표면개질층의 일면은 씰 라인(310)과 직접 접촉될 수 있고, 친수성 표면개질층의 타면은 친수성 표면개질되지 않은 소수성층의 표면과 직접 접촉될 수 있다. 친수성 표면개질층은 폴리이미드계 액정 배향막의 주쇄의 이미드기(-CONHCO-)의 탄소(C)-질소(N) 결합이 깨지고 친수기가 도입된 층이고, 소수성층은 폴리이미드계 액정 배향막의 주쇄의 이미드기(-CONHCO-)의 탄소(C)-질소(N) 결합이 깨지지 않고 친수기가 도입되지 않은 층으로 구분될 수 있다. 제2 영역(190-2) 내에서 친수성 표면개질층과 소수성층의 이미드기(-CONHCO-)의 함량은 서로 상이할 수 있다. 다시 말하면, 친수성 표면개질층은 이미드기(-CONHCO-)의 함량은 소수성층의 이미드기의 함량에 비해 낮을 수 있다. 마찬가지로, 제2 영역(190-2) 내에서 친수성 표면개질층과 소수성층의 친수기의 함량은 서로 상이할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 제1 표시판(100)의 개략적인 배치도이다. 도 5를 참고하면, 제1 액정 배향막(190)은 제1 기판(110) 상의 표시 영역(I)과 비표시 영역(II)을 덮고 있다. 제2 영역(190-2)은 화소 전극(180)이 배치되어 있는 표시 영역(I)의 주변부를 따라 형성되고, 표시 영역(I)의 외곽을 둘러싸고 있다. 제2 영역(190-2)은 씰 라인이 형성될 영역과 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 제2 영역(190-2)이 제1 액정 배향막(190)의 최외곽 테두리에 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이것만으로 제한되는 것은 아니다. 다시 말하면, 제2 영역(190-2)의 외곽에 제1 영역(190-1)이 존재할 수 있다.
제2 영역(190-2)은 물리적 표면 개질방법(Physical Surface Modification) 또는 화학적 표면 개질방법(Chemical Surface Modification)을 통해 선택적으로 친수성 표면처리될 수 있다. 물리적 표면 개질방법으로는 화염 처리(Flame Treatment), 코로나 방전(Corona Discharge Treatment), 플라즈마 처리(Plasma Treatment), 자외선 조사(UV Irradiation) 등을 일례로 들 수 있고, 화학적 표면 개질방법으로는 플라즈마 고분자 중합법(Plasma Polymerization) 등을 일례로 들 수 있다. 다만, 이로 제한되는 것은 아니다.
비제한적인 일례로서, 도 6은 상압 플라즈마(atmospheric plasma, AP plasma) 조사법을 이용하여 도 5의 제2 영역(190-2)을 친수성 표면처리하고 씰 라인(310)을 제2 영역(190-2)에 형성하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 6을 참고하면, 씰 라인(310)은 상온 상태에서 산소 플라즈마(plasma)를 제2 영역(190-2)에 조사한 이후에, 씰런트 등을 제2 영역(190-2)과 중첩되는 영역에 도포하고, 경화시킴으로써 만들어질 수 있다. 제2 영역(190-2)에 조사되는 플라즈마에 의해 제2 영역(190-2)의 표면의 이미드기(-CONHCO-)의 탄소(C)-질소(N) 사이의 결합이 끊어질 수 있다. 탄소(C)-질소(N) 사이의 결합이 끊어지면서 제2 영역(190-2)의 표면에는 친수기가 도입될 수 있다. 제2 영역(190-2)에 조사되는 플라즈마에 의해 제2 영역(190-2)의 표면 거칠기 값이 커질 수 있다. 증가된 표면 거칠기는 비표면적을 넓힘으로써 물리적으로 제2 영역(190-2)의 표면과 씰런트 간의 접착력을 높일 수 있다. 도 6을 참고하면, 씰 라인(310)은 제2 영역(190-2)과 중첩되는 영역에 씰런트 등을 도포하는 것에 의해 형성될 수 있다.
비제한적인 일례에서. 제2 영역(190-2)의 친수성 표면처리는 95% 이상 내지 99% 이하의 질소(N2)와 1% 이상 내지 5% 이하의 산소(O2)로 이루어진 혼합 기체를 캐리어(carrier) 기체로 사용할 수 있다. 질소(N2)는 질소 라디칼(radical)로 제2 영역(190-2)에 물리적인 영향을 줄 수 있다. 질소(N2)는 제2 영역(190-2)을 활성화 내지 세정할 수 있다. 산소(O2)는 제2 영역(190-2)에 친수기를 제공할 수 있다. 선택적 친수성 표면처리는 제2 영역(190-2)에만 플라즈마를 선택적으로 조사하고, 제1 영역(190-1)에는 플라즈마가 조사하지 않는다. 따라서, 액정표시패널(500)의 표시 품질에는 영향을 미치지 않는다.
상압 플라즈마 조사법을 통한 친수성 표면처리는 제2 영역(190-2)의 자유에너지를 증가시키며, 이로부터 제2 영역(190-2)의 젖음성을 향상시켜 씰 라인(310)과의 접착력을 향상시킬 수 있다.
도 7은 도 6의 제1 영역(190-1)과 제2 영역(190-2)의 물 접촉각을 대비한 실험결과이다. 도 7을 참고하면, 제1 영역(190-1)은 물 접촉각이 70.7° 인 반면에, 제2 영역(190-2)은 물 접촉각이 25.2 ° 임을 알 수 있다. 도 6의 상압 플라즈마 조사법을 이용하여 제2 영역(190-2)을 친수성 표면개질한 결과, 물 접촉각이 약 64% 감소하였음을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 제2 영역(190-2)은 제1 영역(190-1)에 비해 약 64% 젖음성이 향상되었다.
도 8은 도 6의 제2 영역(190-2)과 씰 라인(310)의 계면 접착력을 제1 영역(190-1)과 씰 라인(310)의 계면 접착력을 비교한 실험결과이다. 도 8을 참고하면, 제2 영역(190-2)과 씰 라인(310)의 계면 접착력(EX1)은 17.0 N 인 반면에, 제1 영역(190-1)과 씰 라인(310)의 계면 접착력(CEX1, CEX2)은 4.9 N, 3.6 N 임을 확인할 수 있다. 도 6의 상압 플라즈마 조사법을 이용하여 제2 영역(190-2)을 친수성 표면개질한 결과, 접착력이 약 4.7 배 증가하였음을 확인할 수 있다.
다른 비제한적인 일례에서, 도 9는 자외선(UV)-오존(O3) 처리법을 이용하여 도 5의 제1 액정 배향막(190)의 제2 영역(190-2)을 친수성 표면처리하는 과정을 개략적으로 도시한다. 도 10은 친수성 표면처리한 도 9의 제2 영역(190-2)과 중첩되는 영역에 씰런트 등을 도포하고 씰 라인(310)을 형성하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 9 및 도 10을 참고하면, 자외선(UV)-오존(O3) 처리법을 이용한 제2 영역(190-2)의 친수성 표면처리는 마스크(M)를 사용하여 표시 영역(I)을 보호한 상태에서 비표시 영역(II)에만 자외선(UV)이 조사되는 점에서 도 6의 상압 플라지마 조사법을 이용한 친수성 표면 처리와 상이하다.
도 9를 참고하면, 자외선(UV)은 마스크(M)를 이용하여 표시 영역(I)을 보호한 상태에서 제1 액정 배향막(190)의 비표시 영역(II)에만 선택적으로 조사된다. 자외선(UV)은 화소 전극(180)이 배치된 표시 영역(I)에는 조사되지 않으므로, 액정표시패널(500)의 표시 품질에는 영향을 미치지 않는다.
자외선(UV)의 조사에 의해 제2 영역(190-2)의 표면 거칠기는 증가하고 제2 영역(190-2)의 표면의 이미드기(-CONHCO-)의 탄소(C)-질소(N) 사이의 결합이 끊어질 수 있다. 오존(O3)은 자외선(UV) 조사 시에 발생될 수 있다. 탄소(C)-질소(N) 사이의 결합이 끊어지면서 제2 영역(190-2)의 표면에는 친수기가 도입될 수 있다. 비제한적인 일례에서, 자외선(UV)은 파장이 180 nm 이상 내지 250 nm 일 수 있다. 비제한적인 일례에서, 파장이 248 nm 인 자외선(UV) 엑사이머(eximer) 레이저를 이용할 수 있다.
자외선(UV)은 제1 액정 배향막(190)의 표면에 붙어 있는 오염물을 분해시켜 표면을 세정할 수 있다. 친수기는 자외선(UV)으로 세정된 제2 영역(190-2)의 표면에 도입될 수 있다. 자외선(UV)-오존(O3) 처리법은 산소 플라즈마(O2 plasma)를 조사한 경우에 비해 제2 영역(190-2)의 표면의 균열 발생이 없으며 친수성 표면개질된 산화박막이 두꺼워 제2 영역(190-2)의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 10을 참고하면, 씰 라인(310)은 제2 영역(190-2)을 선택적으로 친수성 표면처리한 이후에, 마스크(M)을 제거하고, 제2 영역(190-2)과 중첩되는 영역에 씰런트 등을 도포함으로써 형성할 수 있다.
도 11은 도 9의 제1 영역(190-1)과 제2 영역(190-2)의 물 접촉각을 대비한 실험결과이다. 도 11을 참고하면, 제1 영역(190-1)은 물 접촉각이 70.7° 인 반면에, 제2 영역(190-2)은 물 접촉각이 30.3 ° 임을 알 수 있다. 도 9의 자외선(UV)-오존(O3) 처리법을 이용하여 제2 영역(190-2)을 친수성 표면개질한 결과, 물 접촉각이 약 57% 감소하였음을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 제2 영역(190-2)은 제1 영역(190-1)에 비해 약 57% 젖음성이 향상되었다.
도 12는 도 9의 제2 영역(190-2)과 씰 라인의 계면 접착력을 제1 영역(190-1)과 씰 라인의 계면 접착력을 비교한 실험결과이다. 도 12를 참고하면, 제2 영역(190-2)과 씰 라인(310)의 계면 접착력(EX2, EX3)은 14.9 N, 12.3 N 인 반면에, 제1 영역(190-1)과 씰 라인(310)의 계면 접착력(CEX1, CEX2)은 4.9 N, 3.6 N 임을 확인할 수 있다. 도 9의 자외선(UV)-오존(O3) 처리법을 이용하여 제2 영역(190-2)을 친수성 표면개질한 결과, 접착력이 약 3.4 배, 약 4.1배 증가하였음을 확인할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 액정표시패널에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 이전에 언급된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일 부호로 지칭하고, 그 설명을 생략하거나 간략화하기로 한다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정표시패널(501)의 개략적인 단면도이다. 도 13을 참고하면, 액정표시패널(501)은 제2 영역(190-2, 270-2)이 씰 라인(310)과 액정 배향막(190, 270)의 접촉계면의 일부에만 형성된 점에서 제2 영역(190-2, 270-2)이 씰 라인(310)과 액정 배향막(190, 270)의 접촉계면의 전부에 형성된 도 2의 액정표시패널(500)과 상이하다. 다시 말하면, 도 2의 액정표시패널(500)과 달리, 씰 라인(310)과 액정 배향막(190, 270)의 접촉계면에는 제1 영역(190-1, 270-1)과 제2 영역(190-2, 270-2)이 모두 형성될 수 있다. 제2 영역(190-2, 270-2)의 폭(W2)은 씰 라인(310)의 폭(W1)보다 작을 수 있다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정표시패널(502)의 개략적인 단면도이다. 도 14를 참고하면, 액정표시패널(502)은 제2 영역(190-2, 270-2)이 씰 라인(310)과 액정층(300)에 모두 접촉되어 있는 점에서 제2 영역(190-2, 270-2)이 액정층(300)과는 접촉하고 있지 않은 도 2의 액정표시패널(500) 및 도 13의 액정표시패널(501)과 상이하다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정표시패널(504)의 개략적인 단면도이다. 도 15를 참고하면, 액정표시패널(504)은 액정 배향막(190, 270)의 제2 영역(190-2, 270-2) 뿐만 아니라 유기막(170)의 제1 영역(170-1)과 오버코트층(240)의 제1 영역(240-1)이 친수성 표면처리된 점에서 액정 배향막(190, 270)의 제2 영역(190-2, 270-2)만이 친수성 표면처리된 도 2의 액정표시패널(500)과 상이하다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액정표시패널(505)의 개략적인 단면도이다. 도 16을 참고하면, 액정표시패널(505)은 제2 영역(190-2, 270-2)이 씰 라인(310) 및 액정층(300)과 접촉하고 있는 점에서 제2 영역(190-2, 270-2)이 씰 라인(310)의 접촉계면에만 배치되는 도 15의 액정표시패널(505)과 상이하다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 제1 표시기판
200: 제2 표시기판 500: 표시 장치
190. 270: 액정 배향막
190-1, 270-1: 제1 영역
190-2, 270-2: 제2 영역

Claims (20)

  1. 서로 마주하는 기판들;
    상기 기판들의 사이에 배치된 액정층;
    상기 액정층의 외곽을 둘러싸고 있고, 상기 기판들의 사이에 배치된 씰(seal) 라인; 및
    폴리이미드를 포함하는 액정 배향막으로서, 상기 기판들 중 적어도 하나의 기판의 일면에 배치되며, 제1 영역 및 상기 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 액정 배향막을 포함하되,
    상기 제2 영역의 적어도 일부는 상기 씰 라인과 오버랩(overlap)되고,
    상기 씰 라인에 대향하는 상기 제2 영역의 표면은 상기 액정층에 대향하는 상기 제1 영역의 표면보다 큰 표면 거칠기(surface roughness) 값을 갖되, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비해 이미드기(-CONHCO-)의 함량이 적은 액정표시패널.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 친수성 표면개질층을 포함하고, 상기 친수성 표면개질층은 상기 씰 라인과 직접 접촉된 액정표시패널.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 영역의 물 접촉각이 상기 제1 영역의 물 접촉각에 비해 작은 액정표시패널.
  5. 서로 마주하는 기판들;
    상기 기판들의 사이에 배치된 액정층;
    상기 액정층을 둘러싸고 있고, 상기 기판들 사이에 배치된 씰(seal) 라인; 및
    폴리이미드를 포함하는 액정 배향막으로서, 상기 기판들 중 적어도 하나의 기판의 일면에 배치되며, 제1 영역 및 상기 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 액정 배향막을 포함하되,
    상기 제2 영역의 적어도 일부는 상기 씰 라인과 오버랩되고,
    상기 씰 라인에 대향하는 상기 제2 영역의 표면은 상기 액정층에 대향하는 상기 제1 영역의 표면보다 높은 친수기(hydrophilic group) 함량을 갖되,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비해 이미드기(-CONHCO-)의 함량이 적은 액정표시패널.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 친수기는 수산기(-OH), 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR) 및 카르복시기(-COOH)기로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 액정표시패널.
  7. 서로 마주하는 기판들;
    상기 기판들의 사이에 배치된 액정층;
    상기 액정층을 둘러싸고 있고, 상기 기판들 사이에 배치된 씰(seal) 라인; 및
    폴리이미드를 포함하는 액정 배향막으로서, 상기 기판들 중 적어도 하나의 기판의 일면에 배치되며, 제1 영역 및 상기 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역을 포함하는 액정 배향막을 포함하되,
    상기 제2 영역의 적어도 일부는 상기 씰 라인과 오버랩되고,
    상기 씰 라인에 대향하는 상기 제2 영역의 표면은 상기 액정층에 대향하는 상기 제1 영역의 표면보다 높은 친수기(hydrophilic group) 함량을 가지며,
    상기 친수기는 수산기(-OH), 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR) 및 카르복시기(-COOH)기로 구성된 군에서 선택된 하나 이상이고,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비해 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR) 및 카르복시기(-COOH)기로 구성된 군에서 선택된 친수기의 함량이 높은 액정표시패널.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 영역의 표면 거칠기 값이 상기 제1 영역의 표면 거칠기 값에 비해 큰 액정표시패널.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 친수성 표면개질층을 포함하고, 상기 친수성 표면개질층은 상기 씰 라인과 직접 접촉된 액정표시패널.
  10. 삭제
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 영역의 물 접촉각이 상기 제1 영역의 물 접촉각에 비해 작은 액정표시패널.
  12. 폴리이미드를 포함하는 액정 배향막의 제1 영역과 제2 영역 중 상기 제2 영역만을 선택적으로 친수성 표면처리하는 단계; 및
    상기 친수성 표면처리하는 단계 후에 씰런트(sealant)를 상기 제2 영역에 도포하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비해 이미드기(-CONHCO-)의 함량이 상대적으로 적은 액정표시패널의 제조방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 영역은, 화염 처리(Flame Treatment), 코로나 방전(Corona Discharge Treatment), 플라즈마 처리(Plasma Treatment), 자외선 조사(UV Irradiation) 및 플라즈마 고분자 중합법(Plasma Polymerization)으로 구성된 군에서 선택된 하나의 표면 개질방법을 통해 선택적으로 친수성 표면 처리된 액정표시패널의 제조방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 영역의 물 접촉각이 상기 제1 영역의 물 접촉각에 비해 작은 액정표시패널의 제조방법.
  15. 삭제
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비해 높은 친수기(hydrophilic group) 함량을 가진 액정표시패널의 제조방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 친수기는 수산기(-OH), 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR) 및 카르복시기(-COOH)기로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 액정표시패널의 제조방법.
  18. 폴리이미드를 포함하는 액정 배향막의 제1 영역과 제2 영역 중 상기 제2 영역만을 선택적으로 친수성 표면처리하는 단계; 및
    상기 친수성 표면처리하는 단계 후에 씰런트(sealant)를 상기 제2 영역에 도포하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비해 높은 친수기(hydrophilic group) 함량을 가지며,
    상기 친수기는 수산기(-OH), 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR) 및 카르복시기(-COOH)기로 구성된 군에서 선택된 하나 이상이고,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역에 비해 아미드기(-CONH-, -CONH2, -CONRH, -CONR2), 카르복실산에스테르기(-OOCR) 및 카르복시기(-COOH)기로 구성된 군에서 선택된 친수기의 함량이 높은 액정표시패널의 제조방법.
  19. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 영역의 표면 거칠기 값이 상기 제1 영역의 표면 거칠기 값에 비해 큰 액정표시패널의 제조방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 친수성 표면개질층을 포함하고, 상기 친수성 표면개질층은 상기 씰런트와 직접 접촉된 액정표시패널의 제조방법.
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