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KR102712598B1 - Substrate, Liquid Crystal Display Device Including The Same And Method Of Fabricating The Same - Google Patents

Substrate, Liquid Crystal Display Device Including The Same And Method Of Fabricating The Same Download PDF

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KR102712598B1
KR102712598B1 KR1020180129955A KR20180129955A KR102712598B1 KR 102712598 B1 KR102712598 B1 KR 102712598B1 KR 1020180129955 A KR1020180129955 A KR 1020180129955A KR 20180129955 A KR20180129955 A KR 20180129955A KR 102712598 B1 KR102712598 B1 KR 102712598B1
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신길용
이종회
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엘지디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명은, 기판과; 상기 기판 상부에 배치되고, 제1배향부, 제2배향부, 광분해부 및 광중합부를 포함하는 배향물질로 이루어지는 배향막을 포함하는 액정표시장치용 기판을 제공한다.The present invention provides a substrate for a liquid crystal display device, comprising: a substrate; and an alignment film disposed on an upper portion of the substrate and made of an alignment material including a first alignment portion, a second alignment portion, a photodecomposition portion, and a photopolymerization portion.

Description

기판, 이를 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법 {Substrate, Liquid Crystal Display Device Including The Same And Method Of Fabricating The Same}Substrate, liquid crystal display device including the same, and method of fabricating the same {Substrate, liquid crystal display device including the same, and method of fabricating the same}

본 발명은 기판에 관한 것으로, 특히 경도 및 배향력이 개선되는 배향막을 포함하는 기판, 이를 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate, and more particularly, to a substrate including an alignment film having improved hardness and alignment power, a liquid crystal display device including the same, and a manufacturing method thereof.

최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있는데, 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었다.Recently, as the era has rapidly advanced into the information society, the display field that processes and displays large amounts of information has developed, and the need for flat panel displays has arisen to respond to the needs of the times, such as thinness, weight reduction, and low power consumption.

이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막트랜지스터 액정표시장치(thin film transistor liquid crystal display: TFT-LCD)가 개발되었는데, 액정표시장치는 액정분자의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하여 영상을 표시한다. Accordingly, a thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD) with excellent color reproducibility and a thin form factor was developed. The liquid crystal display displays images by utilizing the optical anisotropy and polarization properties of liquid crystal molecules.

액정표시장치는 액정층을 초기 배향하기 위하여 배향막을 포함하는데, 배향막은 러빙공정 또는 광배향공정을 통하여 형성된다. Liquid crystal displays include an alignment film to initially align the liquid crystal layer, and the alignment film is formed through a rubbing process or a photoalignment process.

시감특성에 장점을 갖는 광배향공정은, 배향물질층의 인쇄단계, 소성단계, 자외선 조사단계, 후소성단계를 포함하는데, 소성단계에서는 배향물질의 이미드화(imidization)가 진행되고, 자외선 조사단계에서는 배향물질층이 이방성을 갖게 된다. The photoalignment process, which has advantages in terms of visual characteristics, includes a printing step of an alignment material layer, a firing step, an ultraviolet irradiation step, and a post-firing step. In the firing step, imidization of the alignment material progresses, and in the ultraviolet irradiation step, the alignment material layer becomes anisotropic.

최근에는, 배향막의 경도 향상을 위하여 배향물질에 가교성 첨가제를 추가하여 배향물질층을 형성하는데, 가교성 첨가제는 배향물질 사이에 고분자 네트워크를 형성함으로써, 배향물질층의 경도를 향상시킬 수 있다.Recently, in order to improve the hardness of the alignment film, a crosslinking additive is added to the alignment material to form an alignment material layer. The crosslinking additive can improve the hardness of the alignment material layer by forming a polymer network between the alignment materials.

그런데, 가교성 첨가제가 추가된 배향물질을 이용한 배향막에서는, 가교성 첨가제의 첨가량이 증가할수록, 배향막의 경도는 증가하지만, 미반응 가교성 첨가제가 증가하여 배향결함이 발생하는 문제가 있다.However, in an alignment film using an alignment material with added crosslinking additives, as the amount of crosslinking additives increases, the hardness of the alignment film increases, but there is a problem in that the unreacted crosslinking additives increase, causing alignment defects.

그리고, 가교성 첨가제에 의한 고분자 네트워크는 소성단계의 열에 의하여 형성되는데, 소성단계에서 공급되는 총 열량의 일부가 이미드화에 사용되지 않고 고분자 네트워크 형성에 사용되므로, 가교성 첨가제의 첨가량이 증가할수록, 이미드화율(imidization rate)이 저하되고 배향력이 저하되는 문제가 있다. In addition, the polymer network by the crosslinking additive is formed by the heat of the sintering step, and since a portion of the total heat supplied in the sintering step is not used for imidization but for polymer network formation, there is a problem that as the amount of crosslinking additive added increases, the imidization rate decreases and the orientation force decreases.

또한, 비저항 및 배향력이 상이한 이중층의 배향막에서는, 경도가 취약한 상부층보다 하부층에 고분자 네트워크 형성이 집중되어, 경도 개선 효율이 저하되는 문제가 있다.In addition, in a double-layer alignment film with different resistivity and orientation, there is a problem in that the polymer network formation is concentrated in the lower layer than in the upper layer, which has weaker hardness, and thus the efficiency of improving hardness is reduced.

이에 따라, 가교성 첨가제가 추가된 배향물질에 의한 배향막을 포함하는 액정표시장치에 잔상과 같은 불량이 발생하는 문제가 있다. Accordingly, there is a problem of defects such as afterimages occurring in liquid crystal displays including alignment films using alignment materials with cross-linking additives added.

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 배향부 및 광분해부 중 적어도 하나의 측쇄에 광중합부를 도입한 배향물질을 이용하여 배향막을 형성함으로써, 배향결함이 방지되고 경도 및 배향력이 향상되는 기판, 이를 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been proposed to solve such problems, and the purpose of the present invention is to provide a substrate in which alignment defects are prevented and hardness and alignment power are improved by forming an alignment film using an alignment material in which a photopolymerization unit is introduced into at least one side chain of an alignment unit and a photodecomposition unit, a liquid crystal display device including the same, and a manufacturing method thereof.

그리고, 본 발명은, 배향부 및 광분해부 중 적어도 하나의 측쇄에 광중합부를 도입한 배향물질을 이용하여 배향막의 상부층 또는 상하부층을 형성함으로써, 배향결함이 방지되고 배향막의 상부층의 경도 및 배향력이 향상되는 기판, 이를 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a substrate in which alignment defects are prevented and the hardness and alignment force of the upper layer of the alignment film are improved by forming the upper layer or the upper and lower layers of the alignment film using an alignment material having a photopolymerization unit introduced into the side chain of at least one of an alignment unit and a photodecomposition unit, a liquid crystal display device including the same, and a manufacturing method thereof.

위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 기판과; 상기 기판 상부에 배치되고, 제1배향부, 제2배향부, 광분해부 및 광중합부를 포함하는 배향물질로 이루어지는 배향막을 포함하는 액정표시장치용 기판을 제공한다. To solve the above problem, the present invention provides a substrate for a liquid crystal display device, including a substrate; and an alignment film disposed on the upper portion of the substrate and made of an alignment material including a first alignment portion, a second alignment portion, a photodecomposition portion, and a photopolymerization portion.

그리고, 상기 광중합부는, 상기 제1배향부, 상기 제2배향부 및 상기 광분해부 중 적어도 하나의 측쇄에 결합되고, 비편광상태의 제1자외선에 의하여 중합되어 고분자 네트워크를 형성하고, 상기 광분해부는, 편광상태의 제2자외선에 의하여 선택적으로 분해되어 상기 제1배향부 및 상기 제2배향부를 일축배향 할 수 있다. And, the photopolymerization unit is bonded to a side chain of at least one of the first alignment unit, the second alignment unit, and the photodecomposition unit, and is polymerized by first ultraviolet rays in a non-polarized state to form a polymer network, and the photodecomposition unit is selectively decomposed by second ultraviolet rays in a polarized state to uniaxially orient the first alignment unit and the second alignment unit.

또한, 상기 제1배향부는, 디아민(diamine) 또는 아래의 화학식1로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리이미드(polyimide)를 포함할 수 있다. In addition, the first orientation portion may include a diamine or a polyimide having a repeating unit represented by the chemical formula 1 below.

[화학식1][Chemical formula 1]

그리고, 상기 제2배향부는, 아래의 화학식2로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리아민산(polyamic acid)를 포함할 수 있다. In addition, the second orientation portion may include a polyamic acid having a repeating unit represented by the chemical formula 2 below.

[화학식2][Chemical formula 2]

또한, 상기 광분해부는, 아래의 화학식3으로 표시되는 싸이클로부탄(cyclobutane) 및 그 유도체를 포함하는 디안하이드라이드(dianhydride)를 포함할 수 있다. In addition, the photolytic unit may include a dianhydride including cyclobutane and its derivatives represented by the chemical formula 3 below.

[화학식3][Chemical formula 3]

그리고, 상기 광중합부는, 쿠마린(coumarine) 또는 그 유도체(derivative), 신나메이트(cinnamate) 또는 그 유도체, 칼콘(chalcone) 또는 그 유도체 중 하나를 포함할 수 있다. And, the photopolymerization unit may include one of coumarine or a derivative thereof, cinnamate or a derivative thereof, and chalcone or a derivative thereof.

또한, 상기 배향막은, 상기 제1배향부, 상기 제2배향부, 상기 광분해부 및 상기 광중합부를 포함하는 상부층과, 제3배향부 및 상기 제2배향부를 포함하는 하부층을 포함할 수 있다. In addition, the alignment film may include an upper layer including the first alignment portion, the second alignment portion, the photodecomposition portion, and the photopolymerization portion, and a lower layer including the third alignment portion and the second alignment portion.

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그리고, 상기 광분해부는, 이산화무수물(dianhydride)을 포함하고, 상기 제1배향부는, 아래의 화학식1로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리이미드(polyimide) 또는 디아민(diamine)을 포함하고, 상기 제2배향부는, 아래의 화학식2로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리아민산(polyamic acid)를 포함하고, 상기 제3배향부는, 이산화무수물(dianhydride)을 포함하고, 상기 광중합부는, 상기 광분해부인 이산화무수물의 측쇄와, 상기 제1배향부인 디아민의 측쇄 중 적어도 하나에 독립적으로 결합될 수 있다.
[화학식1]

[화학식2]
And, the photolytic unit includes dianhydride, the first alignment unit includes polyimide or diamine having a repeating unit represented by the following chemical formula 1, the second alignment unit includes polyamic acid having a repeating unit represented by the following chemical formula 2, the third alignment unit includes dianhydride, and the photopolymerization unit can be independently bonded to at least one of a side chain of the photolytic unit, dianhydride, and a side chain of the first alignment unit, diamine.
[Chemical formula 1]

[Chemical formula 2]

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또한, 상기 배향막은, 상기 제1배향부, 상기 제2배향부, 상기 광분해부 및 상기 광중합부를 포함하는 상부층과, 제3배향부, 상기 제2배향부 및 상기 광중합부를 포함하는 하부층을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 광분해부는, 이산화무수물(dianhydride)을 포함하고, 상기 제1배향부는, 아래의 화학식1로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리이미드(polyimide) 또는 디아민(diamine)을 포함하고, 상기 제2배향부는, 아래의 화학식2로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리아민산(polyamic acid)를 포함하고, 상기 제3배향부는, 이산화무수물(dianhydride)을 포함하고, 상기 광중합부는, 상기 광분해부인 이산화무수물의 측쇄와, 상기 제1배향부인 디아민의 측쇄와, 상기 제3배향부인 이산화무수물의 측쇄 중 적어도 하나에 독립적으로 결합될 수 있다.
[화학식1]

[화학식2]
In addition, the alignment film may include an upper layer including the first alignment portion, the second alignment portion, the photodecomposition portion, and the photopolymerization portion, and a lower layer including the third alignment portion, the second alignment portion, and the photopolymerization portion.
And, the photolytic unit includes dianhydride, the first alignment unit includes polyimide or diamine having a repeating unit represented by the following chemical formula 1, the second alignment unit includes polyamic acid having a repeating unit represented by the following chemical formula 2, the third alignment unit includes dianhydride, and the photopolymerization unit can be independently bonded to at least one of a side chain of the photolytic unit, dianhydride, a side chain of the first alignment unit, diamine, and a side chain of the third alignment unit, dianhydride.
[Chemical formula 1]

[Chemical formula 2]

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한편, 본 발명은, 기판 상부에, 제1배향부, 제2배향부, 광분해부 및 광중합부를 포함하는 배향물질을 도포하여 배향물질층을 형성하는 단계와; 상기 배향물질층의 용매를 제거하기 위하여 상기 배향물질층을 제1열처리 하는 단계와; 상기 배향물질층을 이미드화 하기 위하여 상기 배향물질층을 제2열처리 하는 단계와; 상기 배향물질층에 고분자 네트워크를 형성하기 위하여 상기 배향물질층에 비편광상태의 제1자외선을 조사하는 단계와; 상기 배향물질층을 일축배향 하기 위하여 상기 배향물질층에 편광상태의 제2자외선을 조사하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 기판의 제조방법을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device, comprising: a step of forming an alignment material layer by applying an alignment material including a first alignment portion, a second alignment portion, a photodecomposition portion, and a photopolymerization portion on an upper portion of a substrate; a step of performing a first heat treatment on the alignment material layer to remove a solvent of the alignment material layer; a step of performing a second heat treatment on the alignment material layer to imidize the alignment material layer; a step of irradiating a first ultraviolet ray in a non-polarized state on the alignment material layer to form a polymer network on the alignment material layer; and a step of irradiating a second ultraviolet ray in a polarized state on the alignment material layer to uniaxially align the alignment material layer.

그리고, 상기 광중합부는, 비편광상태의 상기 제1자외선에 의하여 중합되어 상기 고분자 네트워크를 형성하고, 상기 광분해부는, 편광상태의 상기 제2자외선에 의하여 선택적으로 분해되어 상기 제1배향부 및 상기 제2배향부를 일축배향 할 수 있다.And, the photopolymerization unit is polymerized by the first ultraviolet ray in a non-polarized state to form the polymer network, and the photodecomposition unit is selectively decomposed by the second ultraviolet ray in a polarized state to uniaxially align the first alignment unit and the second alignment unit.

본 발명은, 배향부 및 광분해부 중 적어도 하나의 측쇄에 광중합부를 도입한 배향물질을 이용하여 배향막을 형성함으로써, 배향결함이 방지되고 경도 및 배향력이 향상되는 효과를 갖는다. The present invention forms an alignment film by using an alignment material having a photopolymerization unit introduced into at least one side chain among an alignment unit and a photodegradable unit, thereby preventing alignment defects and improving hardness and alignment strength.

그리고, 본 발명은, 배향부 및 광분해부 중 적어도 하나의 측쇄에 광중합부를 도입한 배향물질을 이용하여 배향막의 상부층 또는 상하부층을 형성함으로써, 배향결함이 방지되고 배향막의 상부층의 경도 및 배향력이 향상되는 효과를 갖는다. In addition, the present invention has the effect of preventing alignment defects and improving the hardness and alignment power of the upper layer of the alignment film by forming the upper layer or the upper and lower layers of the alignment film using an alignment material having a photopolymerization unit introduced into the side chain of at least one of the alignment unit and the photodecomposition unit.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 배향막을 구성하는 배향물질을 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1실시예에 따른 배향물질을 이용하여 배향막을 형성하는 방법을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 배향막을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 배향막을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 배향막에 대한 자외선 조사장치를 도시한 도면.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a drawing illustrating an alignment material constituting an alignment film according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 3A to 3C are drawings illustrating a method for forming an alignment film using an alignment material according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a drawing illustrating an alignment film according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a drawing illustrating an alignment film according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a drawing illustrating an ultraviolet irradiation device for an alignment film according to the first embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판, 이를 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 설명하는데, 인-플레인 스위칭 모드(IPS mode) 액정표시장치를 예로 들어 설명한다. Hereinafter, with reference to the attached drawings, a substrate according to the present invention, a liquid crystal display device including the same, and a manufacturing method thereof will be described, using an in-plane switching mode (IPS mode) liquid crystal display device as an example.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치를 도시한 단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치(110)는, 서로 마주보며 이격되고 적, 녹, 청 부화소영역(SPr, SPg, SPb)을 포함하는 제1 및 제2기판(120, 160)과, 제1 및 제2기판(120, 160) 사이에 형성되는 액정층(180)과, 제1기판(120) 하부의 백라이트 유닛(미도시)을 포함한다.As illustrated in FIG. 1, a liquid crystal display device (110) according to a first embodiment of the present invention includes first and second substrates (120, 160) facing each other and spaced apart from each other and including red, green, and blue subpixel areas (SPr, SPg, SPb), a liquid crystal layer (180) formed between the first and second substrates (120, 160), and a backlight unit (not shown) under the first substrate (120).

구체적으로, 제1기판(120) 내면에는 서로 교차하여 적, 녹, 청 부화소영역(SPr, SPg, SPb)을 정의하는 게이트배선(미도시) 및 데이터배선(미도시)이 형성되고, 적, 녹, 청 부화소영역(SPr, SPg, SPb)에는 각각 게이트배선 및 데이터배선에 연결되고 게이트전극(122), 반도체층(126), 소스전극(128), 드레인전극(130)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 형성된다. Specifically, gate wiring (not shown) and data wiring (not shown) that intersect each other and define red, green, and blue subpixel areas (SPr, SPg, SPb) are formed on the inner surface of the first substrate (120), and a thin film transistor (T) that is connected to the gate wiring and data wiring and includes a gate electrode (122), a semiconductor layer (126), a source electrode (128), and a drain electrode (130) is formed in each of the red, green, and blue subpixel areas (SPr, SPg, SPb).

게이트전극(122)과 반도체층(126) 사이에는 게이트절연층(124)이 형성되고, 박막트랜지스터(T) 상부의 제1기판(120) 전면에는 보호층(132)이 형성된다. A gate insulating layer (124) is formed between the gate electrode (122) and the semiconductor layer (126), and a protective layer (132) is formed on the entire surface of the first substrate (120) above the thin film transistor (T).

여기서, 박막트랜지스터(T)의 게이트전극(122) 및 소스전극(128)은 각각 게이트배선 및 데이터배선에 연결될 수 있다.Here, the gate electrode (122) and source electrode (128) of the thin film transistor (T) can be connected to gate wiring and data wiring, respectively.

보호층(132) 상부의 적, 녹, 청 부화소영역(SPr, SPg, SPb)에는, 각각 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(130)에 연결되는 화소전극(134)과, 화소전극(134)으로부터 이격되는 공통전극(136)이 형성된다.In the red, green, and blue subpixel regions (SPr, SPg, SPb) on the upper portion of the protective layer (132), a pixel electrode (134) connected to the drain electrode (130) of the thin film transistor (T) and a common electrode (136) spaced apart from the pixel electrode (134) are formed.

화소전극(134) 및 공통전극(136) 상부의 제1기판(120) 전면에는 제1배향막(138)이 형성된다.A first alignment film (138) is formed on the entire surface of the first substrate (120) above the pixel electrode (134) and the common electrode (136).

화소전극(134) 및 공통전극(136)은, 바(bar) 형상을 갖고, 금속물질 또는 투명도전성 물질로 이루어지고, 적, 녹, 청 부화소영역(SPr, SPg, SPb) 각각에서 교대로 배치될 수 있다. The pixel electrode (134) and the common electrode (136) have a bar shape, are made of a metal material or a transparent conductive material, and can be arranged alternately in each of the red, green, and blue subpixel areas (SPr, SPg, SPb).

도 1에서는 화소전극(134) 및 공통전극(136)이 동일한 층으로 형성되는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 화소전극(134) 및 공통전극(136)이 절연층을 개재하여 상이한 층으로 형성될 수도 있다. In FIG. 1, the pixel electrode (134) and the common electrode (136) are formed as the same layer as an example, but in other embodiments, the pixel electrode (134) and the common electrode (136) may be formed as different layers with an insulating layer interposed therebetween.

그리고, 제2기판(160) 내면의 적, 녹, 청 부화소영역(SPr, SPg, SPb) 경계부에는 각각 블랙매트릭스(162)가 형성되고, 블랙매트릭스(162) 하부의 제2기판(160) 전면에는 컬러필터층(164)이 형성된다.And, a black matrix (162) is formed at the boundaries of the red, green, and blue subpixel areas (SPr, SPg, SPb) on the inner side of the second substrate (160), and a color filter layer (164) is formed on the entire surface of the second substrate (160) below the black matrix (162).

컬러필터층(164)은 적, 녹, 청 부화소영역(SPr, SPg, SPb)에 각각 대응되는 적, 녹, 청 컬러필터(166, 168, 170)를 포함한다.The color filter layer (164) includes red, green, and blue color filters (166, 168, 170) corresponding to red, green, and blue subpixel areas (SPr, SPg, SPb), respectively.

컬러필터층(164) 하부의 제2기판(160) 전면에는 평탄화층(172)이 형성되고, 평탄화층(172) 하부의 제2기판(160) 전면에는 제2배향막(174)이 형성된다. A planarization layer (172) is formed on the entire surface of the second substrate (160) under the color filter layer (164), and a second alignment film (174) is formed on the entire surface of the second substrate (160) under the planarization layer (172).

이와 같은 액정표시장치(110)에서는, 게이트배선의 게이트전압에 따라 박막트랜지스터가 턴-온(turn-on) 되면, 데이터배선의 데이터전압이 박막트랜지스터를 통하여 화소전극(134)에 인가된다. In a liquid crystal display device (110) like this, when a thin film transistor is turned on according to the gate voltage of the gate wire, the data voltage of the data wire is applied to the pixel electrode (134) through the thin film transistor.

데이터전압이 인가된 화소전극(134)과 공통전압이 인가된 공통전극(136) 사이에 수평 전기장이 생성되고, 액정층(180)의 액정분자가 생성된 수평 전기장에 따라 재배열되어 영상을 표시한다. A horizontal electric field is generated between the pixel electrode (134) to which the data voltage is applied and the common electrode (136) to which the common voltage is applied, and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer (180) are rearranged according to the generated horizontal electric field to display an image.

본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시장치(110)에서, 제1 및 제2배향막(138, 174) 중 적어도 하나는 배향부 및 광분해부 중 적어도 하나의 측쇄에 광중합부를 도입한 배향물질로 이루어지는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다. In a liquid crystal display device (110) according to the first embodiment of the present invention, at least one of the first and second alignment films (138, 174) is made of an alignment material having a photopolymerization part introduced into the side chain of at least one of the alignment part and the photodecomposition part, which will be described with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 배향막을 구성하는 배향물질을 도시한 도면으로, 도 1을 함께 참조하여 설명한다.FIG. 2 is a drawing illustrating an alignment material constituting an alignment film according to a first embodiment of the present invention, and is described together with reference to FIG. 1.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 제1 및 제2배향막(138, 174) 중 적어도 하나를 구성하는 배향물질은, 제1 및 제2배향부(140, 142), 광분해부(144) 및 광중합부(146)를 포함한다. As illustrated in FIG. 2, the alignment material constituting at least one of the first and second alignment films (138, 174) according to the first embodiment of the present invention includes first and second alignment portions (140, 142), a photodecomposition portion (144), and a photopolymerization portion (146).

제1배향부(140)는, 액정층(180)의 제1 및 제2배향막(138, 174)에 인접한 액정분자를 일방향으로 배열시키는 배향력을 갖는 부분으로, 제2배향부(142) 및 광분해부(144)와 일렬로 배열될 수 있다.The first alignment portion (140) is a portion having an alignment force that aligns liquid crystal molecules adjacent to the first and second alignment films (138, 174) of the liquid crystal layer (180) in one direction, and can be arranged in a row with the second alignment portion (142) and the photodecomposition portion (144).

예를 들어, 제1배향부(140)는, 디아민(diamine) 또는 아래의 화학식1로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리이미드(polyimide)를 포함할 수 있다.For example, the first orientation portion (140) may include a diamine or a polyimide having a repeating unit represented by the chemical formula 1 below.

[화학식1][Chemical formula 1]

제2배향부(142)는, 수분 제거에 의하여 제1배향부(140)가 되는 전구체로서, 제1배향부(140) 및 광분해부(144)와 일렬로 배열될 수 있다.The second alignment portion (142) is a precursor that becomes the first alignment portion (140) by removing moisture, and can be arranged in a row with the first alignment portion (140) and the photodecomposition portion (144).

예를 들어, 제2배향부(142)는, 아래의 화학식2로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리아민산(polyamic acid)을 포함할 수 있다.For example, the second orientation portion (142) may include a polyamic acid having a repeating unit represented by the chemical formula 2 below.

[화학식2][Chemical formula 2]

광분해부(144)는, 약 254nm의 파장을 갖는 편광상태의 자외선에 의하여 선택적으로 분해되어 제1 및 제2배향부(140, 142)를 일축배향(uniaxial alignment) 하는 부분으로, 제1 및 제2배향부(140, 142)와 일렬로 배열될 수 있다. The photodecomposition section (144) is a section that selectively decomposes by polarized ultraviolet rays having a wavelength of about 254 nm to uniaxially align the first and second alignment sections (140, 142), and can be arranged in a line with the first and second alignment sections (140, 142).

그리고, 자외선의 편광방향에 평행하게 배열된 광분해부(144)는 분해되고, 자외선의 편광방향에 수직하게 배열된 광분해부(144)는 분해되지 않고 그대로 잔존할 수 있다. And, the photodecomposition part (144) arranged parallel to the polarization direction of ultraviolet rays is decomposed, and the photodecomposition part (144) arranged perpendicular to the polarization direction of ultraviolet rays is not decomposed and can remain as is.

예를 들어, 광분해부(144)는, 싸이클로부탄(cyclobutane) 및 그 유도체를 포함하는 디안하이드라이드(dianhydride)를 포함할 수 있다. For example, the photolysis unit (144) may include a dianhydride including cyclobutane and its derivatives.

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여기서, 자외선의 편광방향에 평행하게 배열된 광분해부(144)의 디안하이드라이드는 자외선의 조사에 의하여 싸이클로부탄이 절단되어 단분자 분해물질로 분해되는 반면, 자외선의 편광방향에 수직하게 배열된 광분해부(144)의 디안하이드라이드는 자외선이 조사된 경우에도 분해되지 않고 그대로 잔존할 수 있다. Here, the dianhydride of the photodecomposition part (144) arranged parallel to the polarization direction of ultraviolet rays is decomposed into a single molecular decomposition substance by cleaving cyclobutane upon irradiation with ultraviolet rays, whereas the dianhydride of the photodecomposition part (144) arranged perpendicular to the polarization direction of ultraviolet rays is not decomposed and can remain as is even when irradiated with ultraviolet rays.

광중합부(146)는, 약 260nm 이상의 파장을 갖는 편광상태의 자외선에 의하여 인접한 광중합부(146)와 중합 또는 가교(cross-linking)되어 고분자 네트워크(polymer network)를 형성하는 부분으로, 제1 및 제2배향부(140, 142)와 광분해부(144)의 측쇄(side chain)에 화학적으로 결합될 수 있다. The photopolymerization portion (146) is a portion that forms a polymer network by polymerization or cross-linking with an adjacent photopolymerization portion (146) by polarized ultraviolet rays having a wavelength of about 260 nm or more, and can be chemically bonded to the side chains of the first and second alignment portions (140, 142) and the photodecomposition portion (144).

구체적으로, 편광상태의 자외선을 광중합부(146)에 조사하면, 비닐(vinyl)(C=C) 사이에 딜스-알더(Diels-Alder) 반응의 일종인 [2+2] 고리화 첨가반응(cycloaddition)이 발생하고, 그 결과 싸이클로부탄(cyclobutane)이 생성되어 인접 광중합부(146)가 중합된다.Specifically, when ultraviolet rays in a polarized state are irradiated on the photopolymerization unit (146), a [2+2] cycloaddition reaction, which is a type of Diels-Alder reaction, occurs between vinyl (C=C), and as a result, cyclobutane is generated and the adjacent photopolymerization unit (146) is polymerized.

그리고, 자외선의 편광방향에 평행하게 배열된 광중합부(146)는 중합되고, 자외선의 편광방향에 수직하게 배열된 광분해부(146)는 중합되지 않고 그대로 잔존할 수 있는데, 본 발명의 제1실시예에서는 비편광상태의 자외선을 배향물질에 조사하여 배열방향과 무관하게 광중합부(146) 전체를 중합되도록 할 수 있다.And, the photopolymerization portion (146) arranged parallel to the polarization direction of ultraviolet rays is polymerized, and the photodecomposition portion (146) arranged perpendicular to the polarization direction of ultraviolet rays is not polymerized and can remain as is. In the first embodiment of the present invention, by irradiating the alignment material with ultraviolet rays in a non-polarized state, the entire photopolymerization portion (146) can be polymerized regardless of the arrangement direction.

예를 들어, 광중합부(146)는, 약 310nm 이상의 파장을 갖는 편광상태의 자외선에 의하여 중합되는 쿠마린(coumarine) 또는 그 유도체(derivative), 약 260nm 이상의 파장을 갖는 편광상태의 자외선에 의하여 중합되는 신나메이트(cinnamate) 또는 그 유도체, 약 306nm 이상의 파장을 갖는 편광상태의 자외선에 의하여 중합되는 칼콘(chalcone) 또는 그 유도체 중 하나를 포함할 수 있다.For example, the photopolymerization unit (146) may include one of coumarine or a derivative thereof that is polymerized by ultraviolet light in a polarized state having a wavelength of about 310 nm or more, cinnamate or a derivative thereof that is polymerized by ultraviolet light in a polarized state having a wavelength of about 260 nm or more, and chalcone or a derivative thereof that is polymerized by ultraviolet light in a polarized state having a wavelength of about 306 nm or more.

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이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 배향물질을 도포하여 배향물질층을 형성하고, 배향물질층에 비편광상태의 제1자외선을 조사하여 광중합부(146)를 중합함으로써 배향물질층의 경도를 향상시키고, 배향물질층에 편광상태의 제2자외선을 조사하여 광분해부(144)를 분해함으로써 배향물질층의 배향력을 향상시킬 수 있다.By applying the alignment material according to the first embodiment of the present invention, an alignment material layer is formed, and the alignment material layer is irradiated with first ultraviolet rays in a non-polarized state to polymerize the photopolymerization portion (146), thereby improving the hardness of the alignment material layer, and by irradiating the alignment material layer with second ultraviolet rays in a polarized state to decompose the photodecomposition portion (144), thereby improving the alignment power of the alignment material layer.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1실시예에 따른 배향물질을 이용하여 배향막을 형성하는 방법을 도시한 도면으로, 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다.FIGS. 3A to 3C are drawings illustrating a method of forming an alignment film using an alignment material according to a first embodiment of the present invention, and will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 3a에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2배향부(140, 142), 광분해부(144) 및 광중합부(146)를 포함하는 배향물질을 도포하여 배향물질층을 형성한다.As shown in Fig. 3a, an alignment material layer is formed by applying an alignment material including first and second alignment parts (140, 142), a photodecomposition part (144), and a photopolymerization part (146).

배향물질층에서는, 제1 및 제2배향부(140, 142), 광분해부(144) 및 광중합부(146)가 가로방향 및 세로방향으로 배열될 수 있다.In the alignment material layer, the first and second alignment parts (140, 142), the photodecomposition part (144), and the photopolymerization part (146) can be arranged in the horizontal and vertical directions.

이후, 배향물질층에 대하여 제1열처리(건조공정)를 수행하는데, 제1열처리에 의하여 배향물질층이 건조된다.Afterwards, a first heat treatment (drying process) is performed on the alignment material layer, and the alignment material layer is dried through the first heat treatment.

예를 들어, 제1열처리는 약 50도 내지 약 120도의 온도에서 약 80초 내지 약 120초 동안 수행될 수 있다.For example, the first heat treatment can be performed at a temperature of about 50 degrees to about 120 degrees for about 80 seconds to about 120 seconds.

이후, 배향물질층에 대하여 제2열처리(소성공정)를 수행하는데, 제2열처리에 의하여 배향물질층의 제2배향부(142)로부터 수분(H2O)이 제거되어 배향물질층이 이미드화(imidization) 된다. Afterwards, a second heat treatment (sintering process) is performed on the alignment material layer. Through the second heat treatment, moisture (H 2 O) is removed from the second alignment portion (142) of the alignment material layer, and the alignment material layer is imidized.

예를 들어, 제2열처리는 약 200도 내지 약 250도의 온도에서 약 1000초 내지 약 2000초 동안 수행될 수 있다.For example, the second heat treatment can be performed at a temperature of about 200 degrees to about 250 degrees for about 1000 seconds to about 2000 seconds.

여기서, 별도의 첨가제를 사용하지 않으므로, 이미드화율이 증가하고 배향력이 향상된다.Here, since no separate additive is used, the imidization rate increases and the orientation power is improved.

도 3b에 도시한 바와 같이, 배향물질층에 약 260nm 이상의 파장을 갖는 비편광 상태의 제1자외선을 조사하면, 배향물질층의 인접 광중합부(146)가 중합되어 가교결합(CL)이 생성되고, 그 결과 배향물질층에 고분자 네트워크가 형성되고 배향물질층의 경도가 향상된다. As illustrated in Fig. 3b, when the alignment material layer is irradiated with first ultraviolet light in a non-polarized state having a wavelength of about 260 nm or more, adjacent photopolymerization portions (146) of the alignment material layer are polymerized to generate cross-linking (CL), and as a result, a polymer network is formed in the alignment material layer and the hardness of the alignment material layer is improved.

여기서, 비편광상태의 자외선은 모든 방향의 편광을 포함하므로, 배열방향과 무관하게 배향물질층의 광중합부(146) 전체가 중합될 수 있다.Here, since the ultraviolet rays in a non-polarized state include polarization in all directions, the entire photopolymerization section (146) of the alignment material layer can be polymerized regardless of the arrangement direction.

그리고, 별도의 첨가제 사용 없이 고분자 네트워크를 형성하고 경도를 향상시키므로, 잔존 첨가제에 의한 배향막의 배향결함이 방지되고 액정표시장치의 잔상과 같은 불량이 방지된다. In addition, since a polymer network is formed and hardness is improved without using a separate additive, alignment defects of the alignment film due to residual additives are prevented, and defects such as afterimages in liquid crystal displays are prevented.

도 3c에 도시한 바와 같이, 배향물질층에 약 254nm의 파장을 갖는 편광상태의 제2자외선을 조사하면, 배향물질층의 광분해부(144)가 선택적으로 분해된다. As illustrated in Fig. 3c, when the alignment material layer is irradiated with second ultraviolet rays in a polarized state having a wavelength of about 254 nm, the photodecomposition portion (144) of the alignment material layer is selectively decomposed.

예를 들어, 제2자외선은 가로방향에 평행한 편광상태를 가질 수 있으며, 이 경우 가로방향으로 배열된 광분해부(144)는 제2자외선에 의하여 분해상태(DC)가 되고 세로방향으로 배열된 광분해부(144)는 분해되지 않고 그대로 잔존할 수 있다. For example, the second ultraviolet ray may have a polarization state parallel to the horizontal direction, in which case the photodecomposition part (144) arranged in the horizontal direction becomes a decomposition state (DC) by the second ultraviolet ray, and the photodecomposition part (144) arranged in the vertical direction may remain as is without being decomposed.

이에 따라, 가로방향으로 배열된 제1 및 제2배향부(140, 142)는 연결이 절단되고 세로방향으로 배열된 제1 및 제2배향부(140, 142)는 연결이 유지되어, 배향물질층은 세로방향으로 일축배향 될 수 있다. Accordingly, the first and second alignment parts (140, 142) arranged in the horizontal direction are disconnected, and the first and second alignment parts (140, 142) arranged in the vertical direction are maintained connected, so that the alignment material layer can be uniaxially aligned in the vertical direction.

즉, 제2자외선 조사에 의하여 배향물질층은 제2자외선의 편광방향과 수직한 방향으로 일축배향 될 수 있다.That is, by irradiating the second ultraviolet ray, the alignment material layer can be uniaxially aligned in a direction perpendicular to the polarization direction of the second ultraviolet ray.

이후, 배향물질층에 대하여 제3열처리(후소성공정)를 수행하여 제1 또는 제2배향막(138, 174)을 완성하는데, 제3열처리에 의하여 제2자외선의 편광방향에 수직하게 배열되지 않은 일부 제1 및 제2배향부(140, 142)가 자외선의 편광방향에 보다 더 수직하게 재배열 될 수 있다. Thereafter, a third heat treatment (post-firing process) is performed on the alignment material layer to complete the first or second alignment film (138, 174). Through the third heat treatment, some of the first and second alignment portions (140, 142) that are not aligned perpendicularly to the polarization direction of the second ultraviolet rays can be rearranged more perpendicularly to the polarization direction of the ultraviolet rays.

예를 들어, 제3열처리는 약 200도 내지 약 250도의 온도에서 약 1000초 내지 약 2000초 동안 수행될 수 있다.For example, the third heat treatment can be performed at a temperature of about 200 degrees to about 250 degrees for about 1000 seconds to about 2000 seconds.

한편, 다른 실시예에서는 제1 및 제2배향막 각각을 상대적으로 높은 비저항을 갖는 상부층과 상대적으로 낮은 비저항을 갖는 하부층을 포함하는 이중층으로 형성할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.Meanwhile, in another embodiment, each of the first and second alignment films may be formed as a double layer including an upper layer having a relatively high resistivity and a lower layer having a relatively low resistivity, which will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 배향막을 도시한 도면으로, 제1실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.FIG. 4 is a drawing illustrating an alignment film according to a second embodiment of the present invention. Descriptions of parts that are the same as those in the first embodiment are omitted.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 배향막(238)은 상부층(238a) 및 하부층(238b)을 포함하는데, 상부층(238a)은 제1배향부(240a), 제2배향부(242), 광분해부(244) 및 광중합부(246)를 포함하는 배향물질로 이루어지고, 하부층(238b)은 제3배향부(240b) 및 제2배향부(242)를 포함하는 배향물질로 이루어진다. As illustrated in FIG. 4, the alignment film (238) according to the second embodiment of the present invention includes an upper layer (238a) and a lower layer (238b). The upper layer (238a) is made of an alignment material including a first alignment portion (240a), a second alignment portion (242), a photodecomposition portion (244), and a photopolymerization portion (246), and the lower layer (238b) is made of an alignment material including a third alignment portion (240b) and a second alignment portion (242).

즉, 고분자 네트워크 형성을 위한 광중합부(246)는 상부층(238a)의 배향물질에만 포함되는데, 광중합부(246)는 제1배향부(240a), 제2배향부(242) 및 광분해부(244) 중 적어도 하나에 측쇄로 결합될 수 있다. That is, the photopolymerization unit (246) for forming a polymer network is included only in the alignment material of the upper layer (238a), and the photopolymerization unit (246) can be bonded as a side chain to at least one of the first alignment unit (240a), the second alignment unit (242), and the photodecomposition unit (244).

예를 들어, 광분해부(244)는, 이산화무수물(dianhydride) 일 수 있다.For example, the photodecomposition unit (244) may be dianhydride.

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여기서, 광중합부(246)는 광분해부(244)인 이산화무수물의 측쇄 중 적어도 하나에 독립적으로 결합될 수 있다. Here, the photopolymerization portion (246) can be independently bonded to at least one of the side chains of the photodecomposable portion (244) of the anhydride dioxide.

그리고, 광분해부(244)인 이산화무수물은 아래의 화학식(7-1) 내지 화학식(7-4)로 표시되는 물질 중 하나를 포함할 수 있다. And, the photodecomposition part (244) of anhydride dioxide may include one of the substances represented by the chemical formulas (7-1) to (7-4) below.

[화학식7-1][Chemical Formula 7-1]

[화학식7-2][Chemical Formula 7-2]

[화학식7-3][Chemical Formula 7-3]

[화학식7-4][Chemical Formula 7-4]

제1배향부(240a)는, 위의 화학식1로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리이미드(polyimide) 또는 디아민(diamine) 일 수 있다.The first orientation portion (240a) may be a polyimide or diamine having a repeating unit represented by the chemical formula 1 above.

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여기서, 광중합부(246)는 제1배향부(240a)인 디아민의 측쇄 중 적어도 하나에 독립적으로 결합될 수 있다. Here, the photopolymerization portion (246) can be independently bonded to at least one of the side chains of the diamine, which is the first orientation portion (240a).

그리고, 제1배향부(240a)인 디아민은 아래의 화학식(8-1) 내지 화학식(8-24)로 표시되는 물질 중 하나를 포함할 수 있다. And, the first orientation portion (240a), diamine, may include one of the substances represented by the chemical formulas (8-1) to (8-24) below.

[화학식8-1][Chemical Formula 8-1]

[화학식8-2][Chemical Formula 8-2]

[화학식8-3][Chemical Formula 8-3]

[화학식8-4][Chemical Formula 8-4]

[화학식8-5][Chemical Formula 8-5]

[화학식8-6][Chemical Formula 8-6]

[화학식8-7][Chemical Formula 8-7]

[화학식8-8][Chemical Formula 8-8]

[화학식8-9][Chemical Formula 8-9]

[화학식8-10][Chemical Formula 8-10]

[화학식8-11][Chemical Formula 8-11]

[화학식8-12][Chemical Formula 8-12]

[화학식8-13][Chemical Formula 8-13]

[화학식8-14][Chemical Formula 8-14]

[화학식8-15][Chemical Formula 8-15]

[화학식8-16][Chemical Formula 8-16]

[화학식8-17][Chemical Formula 8-17]

[화학식8-18][Chemical Formula 8-18]

[화학식8-19][Chemical Formula 8-19]

[화학식8-20][Chemical Formula 8-20]

[화학식8-21][Chemical Formula 8-21]

[화학식8-22][Chemical Formula 8-22]

[화학식8-23][Chemical Formula 8-23]

[화학식8-24][Chemical Formula 8-24]

제2배향부(242)는, 위의 화학식2로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리아민산(polyamic acid) 일 수 있다.The second orientation portion (242) may be a polyamic acid having a repeating unit represented by the chemical formula 2 above.

제3배향부(240b)는, 아래의 화학식9로 표시되는 이산화무수물(dianhydride) 일 수 있다.The third orientation portion (240b) may be dianhydride represented by the chemical formula 9 below.

[화학식9][Chemical formula 9]

여기서, Z는 아래의 화학식(9-1) 내지 화학식(9-28)로 표시되는 물질 중 하나일 수 있다. Here, Z can be one of the substances represented by chemical formulas (9-1) to (9-28) below.

[화학식9-1][Chemical Formula 9-1]

[화학식9-2][Chemical Formula 9-2]

[화학식9-3][Chemical Formula 9-3]

[화학식9-4][Chemical Formula 9-4]

[화학식9-5][Chemical Formula 9-5]

[화학식9-6][Chemical Formula 9-6]

[화학식9-7][Chemical Formula 9-7]

[화학식9-8][Chemical Formula 9-8]

[화학식9-9][Chemical Formula 9-9]

[화학식9-10][Chemical Formula 9-10]

[화학식9-11][Chemical Formula 9-11]

[화학식9-12][Chemical Formula 9-12]

[화학식9-13][Chemical Formula 9-13]

[화학식9-14][Chemical Formula 9-14]

[화학식9-15][Chemical Formula 9-15]

[화학식9-16][Chemical Formula 9-16]

[화학식9-17][Chemical Formula 9-17]

[화학식9-18][Chemical Formula 9-18]

[화학식9-19][Chemical Formula 9-19]

[화학식9-20][Chemical Formula 9-20]

[화학식9-21][Chemical Formula 9-21]

[화학식9-22][Chemical Formula 9-22]

[화학식9-23][Chemical Formula 9-23]

[화학식9-24][Chemical Formula 9-24]

[화학식9-25][Chemical Formula 9-25]

[화학식9-26][Chemical Formula 9-26]

[화학식9-27][Chemical Formula 9-27]

[화학식9-28][Chemical Formula 9-28]

본 발명의 제2실시예에 따른 배향막(238)에서는, 비편광상태의 제1자외선을 조사하여 인접 광중합부(246)를 중합하여 가교결합(CL)을 생성할 수 있고, 그 결과 배향막(238)의 상부층(238a)에 고분자 네트워크가 형성되어 배향막(238)의 상부층(238a)의 경도를 향상시킬 수 있다. In the alignment film (238) according to the second embodiment of the present invention, by irradiating the first ultraviolet ray in a non-polarized state, the adjacent photopolymerization portion (246) can be polymerized to generate cross-linking (CL), and as a result, a polymer network is formed in the upper layer (238a) of the alignment film (238), thereby improving the hardness of the upper layer (238a) of the alignment film (238).

그리고, 별도의 첨가제 사용 없이 고분자 네트워크를 형성하므로, 잔존 첨가제에 의한 배향막(238)의 배향결함이 방지되고 액정표시장치의 잔상과 같은 불량이 방지된다.In addition, since a polymer network is formed without using a separate additive, alignment defects of the alignment film (238) due to residual additives are prevented, and defects such as afterimages in a liquid crystal display device are prevented.

또한, 편광상태의 제2자외선을 조사하여 광분해부(244)를 분해할 수 있고, 그 결과 배향막(238)의 상부층(238a)을 일축배향 하고 배향력을 향상시킬 수 있다.In addition, the photodecomposition part (244) can be decomposed by irradiating the second ultraviolet ray in a polarized state, and as a result, the upper layer (238a) of the alignment film (238) can be uniaxially aligned and the alignment power can be improved.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 배향막을 도시한 도면으로, 제1 및 제2실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.FIG. 5 is a drawing illustrating an alignment film according to a third embodiment of the present invention. Descriptions of parts that are the same as those in the first and second embodiments are omitted.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 배향막(338)은 상부층(338a) 및 하부층(338b)을 포함하는데, 상부층(338a)은 제1배향부(340a), 제2배향부(342), 광분해부(344) 및 광중합부(346)를 포함하는 배향물질로 이루어지고, 하부층(338b)은 제3배향부(340b), 제2배향부(342) 및 광중합부(346)를 포함하는 배향물질로 이루어진다. As illustrated in FIG. 5, an alignment film (338) according to a third embodiment of the present invention includes an upper layer (338a) and a lower layer (338b). The upper layer (338a) is made of an alignment material including a first alignment portion (340a), a second alignment portion (342), a photodecomposition portion (344), and a photopolymerization portion (346), and the lower layer (338b) is made of an alignment material including a third alignment portion (340b), a second alignment portion (342), and a photopolymerization portion (346).

즉, 고분자 네트워크 형성을 위한 광중합부(346)는 상부층(338a) 및 하부층(338b)의 배향물질에 포함되는데, 광중합부(346)는 제1배향부(340a), 제2배향부(342), 제3배향부(340b) 및 광분해부(344) 중 적어도 하나에 측쇄로 결합될 수 있다. That is, the photopolymerization unit (346) for forming a polymer network is included in the alignment material of the upper layer (338a) and the lower layer (338b), and the photopolymerization unit (346) can be bonded to at least one of the first alignment unit (340a), the second alignment unit (342), the third alignment unit (340b), and the photodecomposition unit (344) as a side chain.

예를 들어, 광분해부(344)는, 위의 화학식7로 표시되는 이산화무수물(dianhydride) 일 수 있다.For example, the photodecomposition unit (344) may be dianhydride represented by the chemical formula 7 above.

여기서, 광중합부(346)는 R1, R2, R3, R4 중 적어도 하나에 독립적으로 결합될 수 있다. Here, the photopolymerization unit (346) can be independently combined with at least one of R1, R2, R3, and R4.

그리고, X는 위의 화학식(7-1) 내지 화학식(7-4)로 표시되는 물질 중 하나일 수 있다. And, X can be one of the substances represented by the chemical formulas (7-1) to (7-4) above.

제1배향부(340a)는, 위의 화학식1로 표시되는 폴리이미드(polyimide) 또는 위의 화학식8로 표시되는 디아민(diamine) 일 수 있다.The first orientation portion (340a) may be a polyimide represented by the chemical formula 1 above or a diamine represented by the chemical formula 8 above.

여기서, 광중합부(346)는 A1, A2 중 적어도 하나에 독립적으로 결합될 수 있다. Here, the photopolymerization unit (346) can be independently combined with at least one of A1 and A2.

그리고, Y는 위의 화학식(8-1) 내지 화학식(8-24)로 표시되는 물질 중 하나일 수 있다. And, Y can be one of the substances represented by the chemical formulas (8-1) to (8-24) above.

제2배향부(342)는, 위의 화학식2로 표시되는 폴리아민산(polyamic acid) 일 수 있다.The second orientation portion (342) may be a polyamic acid represented by the chemical formula 2 above.

제3배향부(340b)는, 위의 화학식9로 표시되는 이산화무수물(dianhydride) 일 수 있다.The third orientation portion (340b) may be dianhydride represented by the chemical formula 9 above.

여기서, 광중합부(346)는 Z의 측쇄 중 적어도 하나에 독립적으로 결합될 수 있다. Here, the photopolymerization unit (346) can be independently bonded to at least one of the side chains of Z.

Z는 위의 화학식(9-1) 내지 화학식(9-28)로 표시되는 물질 중 하나일 수 있다. Z can be one of the substances represented by the chemical formulas (9-1) to (9-28) above.

본 발명의 제3실시예에 따른 배향막(338)에서는, 비편광상태의 제1자외선을 조사하여 인접 광중합부(346)를 중합하여 가교결합(CL)을 생성할 수 있고, 그 결과 배향막(338)의 상부층(338a) 및 하부층(338b)에 고분자 네트워크가 형성되어 배향막(338)의 상부층(338a) 및 하부층(338b)의 경도를 향상시킬 수 있다. In the alignment film (338) according to the third embodiment of the present invention, by irradiating the first ultraviolet ray in a non-polarized state, the adjacent photopolymerization portion (346) can be polymerized to generate cross-linking (CL), and as a result, a polymer network is formed in the upper layer (338a) and the lower layer (338b) of the alignment film (338), thereby improving the hardness of the upper layer (338a) and the lower layer (338b) of the alignment film (338).

그리고, 별도의 첨가제 사용 없이 고분자 네트워크를 형성하므로, 잔존 첨가제에 의한 배향막(338)의 배향결함이 방지되고 액정표시장치의 잔상과 같은 불량이 방지된다.In addition, since a polymer network is formed without using a separate additive, alignment defects of the alignment film (338) due to residual additives are prevented, and defects such as afterimages in a liquid crystal display device are prevented.

또한, 편광상태의 제2자외선을 조사하여 광분해부(344)를 분해할 수 있고, 그 결과 배향막(338)의 상부층(338a)을 일축배향 하고 배향력을 향상시킬 수 있다.In addition, the photodecomposition part (344) can be decomposed by irradiating the second ultraviolet ray in a polarized state, and as a result, the upper layer (338a) of the alignment film (338) can be uniaxially aligned and the alignment power can be improved.

한편, 하나의 장치를 이용하여 제1 및 제2자외선을 배향막에 조사할 수 있는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.Meanwhile, the first and second ultraviolet rays can be irradiated onto the alignment film using one device, which will be explained with reference to the drawings.

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 배향막에 대한 자외선 조사장치를 도시한 도면으로, 도 1 내지 도 3c를 함께 참조하여 설명한다.FIG. 6 is a drawing illustrating an ultraviolet irradiation device for an alignment film according to the first embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIGS. 1 to 3c.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 배향막에 자외선을 조사하기 위한 자외선 조사장치(410)는, 제1광원(420), 제1미러(422) 및 제1필터(424)로 구성되는 제1조사부와, 제2광원(430), 제2미러(432), 제2필터(434) 및 편광판(436)으로 구성되는 제2조사부를 포함하고, 1회의 스캔(scan)으로 스테이지(440) 상부에 안착된 제1기판(120) 상부의 제1배향막(138)에 제1 및 제2자외선을 순차적으로 조사할 수 있다.As illustrated in FIG. 6, an ultraviolet irradiation device (410) for irradiating ultraviolet rays to an alignment film according to a first embodiment of the present invention includes a first irradiation unit comprising a first light source (420), a first mirror (422), and a first filter (424), and a second irradiation unit comprising a second light source (430), a second mirror (432), a second filter (434), and a polarizing plate (436), and can sequentially irradiate first and second ultraviolet rays to a first alignment film (138) on a first substrate (120) mounted on a stage (440) with one scan.

제1광원(420)은 다양한 파장을 갖는 비편광 상태의 제1자외선을 방출하고, 제1미러(422)는 제1광원(420)의 배면에 배치되어 제1광원(420)으로부터 후방으로 방출되는 자외선을 반사하여 전방으로 전달한다.The first light source (420) emits first ultraviolet rays in a non-polarized state with various wavelengths, and the first mirror (422) is arranged on the back surface of the first light source (420) to reflect ultraviolet rays emitted backward from the first light source (420) and transmit them forward.

제1필터(424)는 제1자외선 중 일부 파장을 선택적으로 통과시키는데, 예를 들어, 제1필터(424)는 약 260nm 이상의 파장은 통과시키고 약 260nm 미만의 파장은 차단할 수 있다. The first filter (424) selectively passes some wavelengths of the first ultraviolet rays. For example, the first filter (424) can pass wavelengths of about 260 nm or longer and block wavelengths of less than about 260 nm.

이에 따라, 제1조사부는 약 260nm 이상의 파장을 갖는 비편광상태의 제1자외선을 제1배향막(138)에 조사할 수 있고, 그 결과 제1배향막(138)의 광중합부(146)에 의하여 고분자 네트워크가 형성되고 제1배향막(138)의 경도가 향상된다. Accordingly, the first irradiation unit can irradiate the first alignment film (138) with unpolarized first ultraviolet rays having a wavelength of about 260 nm or more, and as a result, a polymer network is formed by the photopolymerization unit (146) of the first alignment film (138), and the hardness of the first alignment film (138) is improved.

그리고, 제2광원(430)은 다양한 파장을 갖는 비편광 상태의 제2자외선을 방출하고, 제2미러(432)는 제2광원(430)의 배면에 배치되어 제2광원(430)으로부터 후방으로 방출되는 자외선을 반사하여 전방으로 전달한다.In addition, the second light source (430) emits non-polarized second ultraviolet rays having various wavelengths, and the second mirror (432) is arranged on the back surface of the second light source (430) to reflect ultraviolet rays emitted backward from the second light source (430) and transmit them forward.

제2필터(434)는 제2자외선 중 일부 파장을 선택적으로 통과시키는데, 예를 들어, 제2필터(434)는 약 254nm의 파장은 통과시키고 약 254nm 이외의 파장은 차단할 수 있다. The second filter (434) selectively passes some wavelengths of the second ultraviolet rays. For example, the second filter (434) can pass a wavelength of about 254 nm and block wavelengths other than about 254 nm.

편광판(436)은 제2자외선 중 일부 편광성분을 선택적으로 통과시키는데, 예를 들어, 편광판(436)은 일 방향에 평행한 선편광성분은 통과시키고, 그 외의 선편광성분은 차단할 수 있다.The polarizing plate (436) selectively allows some polarization components of the second ultraviolet rays to pass through. For example, the polarizing plate (436) can allow linear polarization components parallel to one direction to pass through and block other linear polarization components.

이에 따라, 제2조사부는 약 254nm의 파장을 갖는 편광상태의 제2자외선을 제1배향막(138)에 조사할 수 있고, 그 결과 제1배향막(138)의 광분해부(144)에 의하여 제1배향막(138)이 일축배향 되고 제1배향막(138)의 배향력이 향상된다. Accordingly, the second irradiation unit can irradiate the first alignment film (138) with second ultraviolet rays in a polarized state having a wavelength of about 254 nm, and as a result, the first alignment film (138) is uniaxially aligned by the photodecomposition unit (144) of the first alignment film (138), and the alignment power of the first alignment film (138) is improved.

이상과 같이, 본 발명에 따른 기판, 이를 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법에서는, 배향부(140, 142) 및 광분해부(144) 중 적어도 하나의 측쇄에 광중합부(146)를 도입함으로써, 배향막(138, 172)의 배향결함을 방지하고 경도 및 배향력을 향상시킬 수 있다. As described above, in the substrate according to the present invention, the liquid crystal display device including the same, and the manufacturing method thereof, by introducing a photopolymerization portion (146) into the side chain of at least one of the alignment portions (140, 142) and the photolytic portion (144), alignment defects of the alignment film (138, 172) can be prevented and hardness and alignment power can be improved.

그리고, 배향부(240a, 242) 및 광분해부(244) 중 적어도 하나의 측쇄에 광중합부(246)를 도입한 배향물질을 이용하여 배향막(238)의 상부층(238a)을 형성하거나, 배향부(340a, 340b, 342) 및 광분해부(344) 중 적어도 하나의 측쇄에 광중합부(346)를 도입한 배향물질을 이용하여 배향막(338)의 상하부층(338a, 338b)을 형성함으로써, 배향막(238, 338)의 배향결함을 방지하고 배향막(238, 338)의 상부층(238a, 338a)의 경도 및 배향력을 향상시킬 수 있다. And, by forming the upper layer (238a) of the alignment film (238) using an alignment material having a photopolymerization portion (246) introduced into at least one side chain among the alignment portions (240a, 242) and the photodecomposition portion (244), or by forming the upper and lower layers (338a, 338b) of the alignment film (338) using an alignment material having a photopolymerization portion (346) introduced into at least one side chain among the alignment portions (340a, 340b, 342) and the photodecomposition portion (344), alignment defects of the alignment film (238, 338) can be prevented, and the hardness and alignment force of the upper layer (238a, 338a) of the alignment film (238, 338) can be improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 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 present invention has been described above with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the technical spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below.

110: 액정표시장치 120: 제1기판
160: 제2기판 138: 제1배향막
140: 제1배향부 142: 제2배향부
144: 광분해부 146: 광중합부
174: 제2배향막 180: 액정층
110: Liquid crystal display device 120: First substrate
160: Second substrate 138: First alignment film
140: 1st orientation part 142: 2nd orientation part
144: Photolysis section 146: Photopolymerization section
174: Second alignment layer 180: Liquid crystal layer

Claims (15)

기판과;
상기 기판 상부에 배치되고, 제1배향부, 제2배향부, 광분해부 및 광중합부를 포함하는 배향물질로 이루어지는 배향막
을 포함하고,
상기 제1배향부, 상기 제2배향부 및 상기 광분해부는 일렬로 배열되고,
상기 광중합부는 상기 제1배향부, 상기 제2배향부 및 상기 광분해부 중 적어도 하나의 측쇄에 결합되고,
비편광상태의 제1자외선에 의하여 배열방향과 무관하게 인접한 상기 광중합부 전체가 서로 중합되어 고분자 네트워크를 형성하는 액정표시장치용 기판.
substrate and;
An alignment film formed of an alignment material, which is disposed on the upper portion of the substrate and includes a first alignment portion, a second alignment portion, a photodecomposition portion, and a photopolymerization portion.
Including,
The first orientation part, the second orientation part and the photodecomposition part are arranged in a row,
The photopolymerization unit is bonded to a side chain of at least one of the first orientation unit, the second orientation unit and the photodecomposition unit,
A substrate for a liquid crystal display device in which adjacent photopolymerization sections are polymerized to form a polymer network regardless of the arrangement direction by first ultraviolet rays in a non-polarized state.
제 1 항에 있어서,
상기 광분해부는, 편광상태의 제2자외선에 의하여 선택적으로 분해되어 상기 제1배향부 및 상기 제2배향부를 일축배향 하는 액정표시장치용 기판.
In paragraph 1,
A substrate for a liquid crystal display device in which the above-mentioned photodecomposition section is selectively decomposed by second ultraviolet rays in a polarized state to uniaxially align the first alignment section and the second alignment section.
제 1 항에 있어서,
상기 제1배향부는, 디아민(diamine) 또는 아래의 화학식1로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리이미드(polyimide)를 포함하는 액정표시장치용 기판.
[화학식1]

In paragraph 1,
The above first orientation portion is a substrate for a liquid crystal display device including a diamine or a polyimide having a repeating unit represented by the chemical formula 1 below.
[Chemical formula 1]

제 1 항에 있어서,
상기 제2배향부는, 아래의 화학식2로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리아민산(polyamic acid)를 포함하는 액정표시장치용 기판.
[화학식2]

In paragraph 1,
The second orientation portion is a substrate for a liquid crystal display device including a polyamic acid having a repeating unit represented by the chemical formula 2 below.
[Chemical formula 2]

제 1 항에 있어서,
상기 광분해부는, 아래의 화학식3으로 표시되는 싸이클로부탄(cyclobutane) 및 그 유도체를 포함하는 디안하이드라이드(dianhydride)를 포함하는 액정표시장치용 기판.
[화학식3]

In the first paragraph,
The above photolytic section is a substrate for a liquid crystal display device including a dianhydride including cyclobutane and its derivatives represented by the chemical formula 3 below.
[Chemical formula 3]

제 1 항에 있어서,
상기 광중합부는, 쿠마린(coumarine) 또는 그 유도체(derivative), 신나메이트(cinnamate) 또는 그 유도체, 칼콘(chalcone) 또는 그 유도체 중 하나를 포함하는 액정표시장치용 기판.
In paragraph 1,
The above photopolymerization unit is a substrate for a liquid crystal display device, which contains one of coumarine or a derivative thereof, cinnamate or a derivative thereof, and chalcone or a derivative thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 배향막은, 상기 제1배향부, 상기 제2배향부, 상기 광분해부 및 상기 광중합부를 포함하는 상부층과, 제3배향부 및 상기 제2배향부를 포함하는 하부층을 포함하는 액정표시장치용 기판.
In paragraph 1,
A substrate for a liquid crystal display device, wherein the alignment film comprises an upper layer including the first alignment portion, the second alignment portion, the photodecomposition portion, and the photopolymerization portion, and a lower layer including the third alignment portion and the second alignment portion.
제 7 항에 있어서,
상기 광분해부는, 이산화무수물(dianhydride)을 포함하고,
상기 제1배향부는, 아래의 화학식1로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리이미드(polyimide) 또는 디아민(diamine)을 포함하고,
상기 제2배향부는, 아래의 화학식2로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리아민산(polyamic acid)를 포함하고,
상기 제3배향부는, 이산화무수물(dianhydride)을 포함하고,
상기 광중합부는, 상기 광분해부인 이산화무수물의 측쇄와, 상기 제1배향부인 디아민의 측쇄 중 적어도 하나에 독립적으로 결합되는 액정표시장치용 기판.
[화학식1]

[화학식2]

In paragraph 7,
The above photodecomposition unit comprises dianhydride,
The above first orientation part includes a polyimide or diamine having a repeating unit represented by the chemical formula 1 below,
The second orientation portion includes a polyamic acid having a repeating unit represented by the chemical formula 2 below,
The third orientation portion comprises dianhydride,
A substrate for a liquid crystal display device, wherein the photopolymerization unit is independently bonded to at least one of the side chain of the photodecomposition unit, the anhydride dioxide, and the side chain of the first alignment unit, the diamine.
[Chemical formula 1]

[Chemical formula 2]

제 1 항에 있어서,
상기 배향막은, 상기 제1배향부, 상기 제2배향부, 상기 광분해부 및 상기 광중합부를 포함하는 상부층과, 제3배향부, 상기 제2배향부 및 상기 광중합부를 포함하는 하부층을 포함하는 액정표시장치용 기판.
In the first paragraph,
A substrate for a liquid crystal display device, wherein the alignment film comprises an upper layer including the first alignment portion, the second alignment portion, the photodecomposition portion, and the photopolymerization portion, and a lower layer including the third alignment portion, the second alignment portion, and the photopolymerization portion.
제 9 항에 있어서,
상기 광분해부는, 이산화무수물(dianhydride)을 포함하고,
상기 제1배향부는, 아래의 화학식1로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리이미드(polyimide) 또는 디아민(diamine)을 포함하고,
상기 제2배향부는, 아래의 화학식2로 표시되는 반복단위를 갖는 폴리아민산(polyamic acid)을 포함하고,
상기 제3배향부는, 이산화무수물(dianhydride)을 포함하고,
상기 광중합부는, 상기 광분해부인 이산화무수물의 측쇄와, 상기 제1배향부인 디아민의 측쇄와, 상기 제3배향부인 이산화무수물의 측쇄 중 적어도 하나에 독립적으로 결합되는 액정표시장치용 기판.
[화학식1]

[화학식2]

In Article 9,
The above photodecomposition unit comprises dianhydride,
The above first orientation part includes a polyimide or diamine having a repeating unit represented by the chemical formula 1 below,
The second orientation portion includes a polyamic acid having a repeating unit represented by the chemical formula 2 below,
The third orientation portion comprises dianhydride,
A substrate for a liquid crystal display device, wherein the photopolymerization unit is independently bonded to at least one of the side chain of the photodecomposable anhydride, the side chain of the first alignment unit, the diamine, and the side chain of the third alignment unit, the dioxide anhydride.
[Chemical formula 1]

[Chemical formula 2]

기판 상부에, 제1배향부, 제2배향부, 광분해부 및 광중합부를 포함하는 배향물질을 도포하여 배향물질층을 형성하는 단계와;
상기 배향물질층의 용매를 제거하기 위하여 상기 배향물질층을 제1열처리 하는 단계와;
상기 배향물질층을 이미드화 하기 위하여 상기 배향물질층을 제2열처리 하는 단계와;
상기 배향물질층에 고분자 네트워크를 형성하기 위하여 상기 배향물질층에 비편광상태의 제1자외선을 조사하는 단계와;
상기 배향물질층을 일축배향 하기 위하여 상기 배향물질층에 편광상태의 제2자외선을 조사하는 단계
를 포함하고,
상기 제1배향부, 상기 제2배향부 및 상기 광분해부는 일렬로 배열되고,
상기 광중합부는 상기 제1배향부, 상기 제2배향부 및 상기 광분해부 중 적어도 하나의 측쇄에 결합되고,
비편광상태의 상기 제1자외선에 의하여 배열방향과 무관하게 인접한 상기 광중합부 전체가 서로 중합되어 상기 고분자 네트워크를 형성하는 액정표시장치용 기판의 제조방법.
A step of forming an alignment material layer by applying an alignment material including a first alignment portion, a second alignment portion, a photodecomposition portion, and a photopolymerization portion on the upper part of a substrate;
A step of performing a first heat treatment on the alignment material layer to remove the solvent of the alignment material layer;
A step of performing a second heat treatment on the alignment material layer to imidize the alignment material layer;
A step of irradiating first ultraviolet rays in a non-polarized state to the alignment material layer to form a polymer network in the alignment material layer;
A step of irradiating the second ultraviolet ray in a polarized state to the alignment material layer to uniaxially align the alignment material layer.
Including,
The first orientation part, the second orientation part and the photodecomposition part are arranged in a row,
The photopolymerization unit is bonded to a side chain of at least one of the first orientation unit, the second orientation unit and the photodecomposition unit,
A method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device, wherein adjacent photopolymerization sections are polymerized regardless of the arrangement direction by the first ultraviolet ray in a non-polarized state to form the polymer network.
제 11 항에 있어서,
상기 광분해부는, 편광상태의 상기 제2자외선에 의하여 선택적으로 분해되어 상기 제1배향부 및 상기 제2배향부를 일축배향 하는 액정표시장치용 기판의 제조방법.
In Article 11,
A method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device, wherein the photodecomposition section is selectively decomposed by the second ultraviolet ray in a polarized state to uniaxially align the first alignment section and the second alignment section.
제 1 항에 있어서,
상기 제1자외선의 조사에 의하여, 상기 광중합부의 비닐(C=C) 사이에 [2+2] 고리화 첨가반응이 발생하여 싸이클로부탄이 생성되고, 싸이클로부탄에 의하여 인접한 상기 광중합부가 서로 중합되는 액정표시장치용 기판.
In paragraph 1,
A substrate for a liquid crystal display device, wherein, by irradiation with the first ultraviolet ray, a [2+2] cyclization addition reaction occurs between vinyl (C=C) of the photopolymerization portion to generate cyclobutane, and adjacent photopolymerization portions are polymerized with each other by the cyclobutane.
제 2 항에 있어서,
상기 제1자외선은 260nm 이상의 파장을 갖고,
상기 제2자외선은 254nm의 파장을 갖는 액정표시장치용 기판.
In the second paragraph,
The above first ultraviolet ray has a wavelength of 260 nm or more,
The above second ultraviolet ray is a substrate for a liquid crystal display device having a wavelength of 254 nm.
제 1 항에 있어서,
상기 제2배향부는 수분 제거에 의하여 상기 제1배향부가 되는 전구체인 액정표시장치용 기판.
In paragraph 1,
A substrate for a liquid crystal display device, wherein the second alignment portion is a precursor that becomes the first alignment portion by removing moisture.
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