KR101190043B1 - Liquid crystal display device and method for fabricating of the same - Google Patents
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Abstract
최근의 액정표시장치 점점 대형화되면서 경량 박형을 추구하고 있으며, 표시물질 또한 고품위를 요구하고 있는 실정이다. 특히 표시품질을 향상시키고자 즉, 광시야각 확보, 위상지연 방지를 위해 액정표시장치의 외측면에 연신필름타입의 다층의 보상막을 구비한 보상필름을 부착하고 있다.In recent years, as the liquid crystal display device becomes larger and larger, it is pursuing light weight and thinness, and the display material also requires high quality. In particular, in order to improve display quality, that is, to secure a wide viewing angle and prevent phase delay, a compensation film having a multilayer compensation film of a stretched film type is attached to the outer surface of the liquid crystal display device.
하지만, 액정표시장치에 보상필름을 부착 구성하게 되면, 필요로 하는 보상막 이외에 접착층이라든지 상기 보상막을 형성하기 위한 베이스 필름을 더욱 필요로 하는 바 경량 박형 실현에 어려움이 있으며, 연신의 한계로 원하는 retardation을 얻는데 제약이 따른다. However, when the compensation film is attached to the liquid crystal display device, the adhesive layer or the base film for forming the compensation film is required in addition to the required compensation film. There is a constraint on obtaining.
따라서, 본 발명은 이러한 문제를 해결하고자 코팅타입의 액정 재료로 위의 기능을 갖는 보상막을 액정표시장치를 구성하는 기판상에 형성 시 특정 조성을 갖는 첨가제를 섞어 용이하고 안정적으로 직접 다층의 보상막을 형성하는 것을 특징으로 한 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공한다. Therefore, in order to solve this problem, the present invention provides a multilayer compensation film easily and stably by mixing an additive having a specific composition when forming a compensation film having the above function as a coating type liquid crystal material on a substrate constituting the liquid crystal display. A liquid crystal display device and a method of manufacturing the same are provided.
보상막, A-플레이트, C-플레이트, 첨가제 Compensation Film, A-Plate, C-Plate, Additive
Description
도 1은 일반적인 횡전계형 액정표시장치의 일부에 대한 단면도.1 is a cross-sectional view of a part of a general transverse electric field type liquid crystal display device.
도 2는 종래의 보상필름을 부착한 횡전계형 액정표시장치의 단면도.2 is a cross-sectional view of a transverse electric field type liquid crystal display device with a conventional compensation film.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 A-플레이트 및 C-플레이트의 보상막과 컬러필터층을 액정표시장치용 기판 상에 형성하는 단계를 도시한 단면도.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a step of forming a compensation film and a color filter layer of an A-plate and a C-plate according to a first embodiment of the present invention on a substrate for a liquid crystal display;
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 다층 구조의 보상막을 구비한 횡전계형 액정표시장치의 단면도.4 is a cross-sectional view of a transverse electric field type liquid crystal display device having a compensation film having a multilayer structure according to a first embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 A-플레이트 및 C-플레이트의 보상막과 컬러필터층을 액정표시장치용 기판 상에 형성하는 단계를 도시한 단면도.5A to 5C are cross-sectional views illustrating a step of forming a compensation film and a color filter layer of an A-plate and a C-plate according to a second embodiment of the present invention on a substrate for a liquid crystal display;
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 다층 구조의 보상막을 구비한 횡전계형 액정표시장치의 단면도.6 is a cross-sectional view of a transverse electric field type liquid crystal display device having a compensation film having a multilayer structure according to a second embodiment of the present invention.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이중층 구조의 A-플레이트 보상막을 액정표시장치용 기판 상에 형성하는 단계를 도시한 단면도.7A to 7C are cross-sectional views illustrating a step of forming an A-plate compensation film having a double layer structure on a liquid crystal display substrate according to a third embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110 : 컬러필터 기판 113 : 제 1 배향막110
118 : A-플레이트(보상막) 120 : A-플레이트 내의 수평 배열된 액정분자118: A-plate (compensation film) 120: horizontally aligned liquid crystal molecules in the A-plate
122 : 첨가제 127 : C-플레이트(보상막)122: additive 127: C-plate (compensation film)
129 : C-플레이트 내의 수직 배열된 액정분자129: vertically aligned liquid crystal molecules in the C-plate
150 : 어레이 기판 155 : 게이트 전극150
157 : 공통전극 158 : 게이트 절연막 157: common electrode 158: gate insulating film
165 : 데이터 배선 167 : 소스 전극 165: data wiring 167: source electrode
169 : 데이터 전극 175 : 화소전극169: data electrode 175: pixel electrode
P : 화소영역 Tr : 박막트랜지터 P: Pixel Area Tr: Thin Film Transistor
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display)에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 시야각을 향상을 위한 코터블 보상필름을 구비한 횡전계형 액정표시장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있다.Recently, as the information society has progressed rapidly, a display field for processing and displaying a large amount of information has been developed.
특히 최근 들어 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위 해 평판표시장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었고, 이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막트랜지스터형 액정표시장치(Thin film transistor liquid crystal display )가 개발되었다.In particular, in order to meet the times of thinning, light weight, and low power consumption, there is a need for a flat panel display. Accordingly, a thin film transistor type liquid crystal display device having excellent color reproducibility and thinness has been developed. liquid crystal display) has been developed.
이러한 액정표시장치의 디스플레이 방법은 액정분자의 광학적 이방성과 분극성질을 이용하는데, 이는 상기 액정분자의 구조가 가늘고 길며, 그 배열에 있어서 방향성을 갖는 선 경사각(pretilt angle)을 갖고 있기 때문에, 인위적으로 액정에 전압을 인가하면 액정분자가 갖는 선 경사각을 변화시켜 상기 액정 분자의 배열 방향을 제어할 수 있으므로, 적절한 전압을 액정층에 인가함으로써 상기 액정분자의 배열 방향을 임의로 조절하여 액정의 분자배열을 변화시키고, 이러한 액정이 가지고 있는 광학적 이방성에 의하여 편광된 빛을 임의로 변조함으로써 원하는 화상정보를 표현한다.The display method of the liquid crystal display device uses optical anisotropy and polarization properties of liquid crystal molecules, which are artificially thin and long and have a pretilt angle having directionality in the arrangement thereof. When voltage is applied to the liquid crystal, the direction of alignment of the liquid crystal molecules can be controlled by changing the inclination angle of the liquid crystal molecules. Therefore, by applying an appropriate voltage to the liquid crystal layer, the alignment direction of the liquid crystal molecules can be arbitrarily adjusted to adjust the molecular arrangement of the liquid crystal. The desired image information is expressed by randomly modulating the light polarized by the optical anisotropy of the liquid crystal.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동형 액정표시장치(Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다. Currently, an active matrix LCD in which a thin film transistor and pixel electrodes connected to the thin film transistor are arranged in a matrix manner has attracted the most attention due to its excellent resolution and ability to implement video.
일반적인 액정표시장치를 이루는 기본적인 소자인 액정 패널은 상부의 컬러필터기판과 하부의 어레이 기판이 서로 대향하여 소정의 간격을 두고 이격되어 있고, 이러한 두 개의 기판 사이에 액정분자를 포함하는 액정이 충진되어 있는 구조이다.In the liquid crystal panel, which is a basic element of a general liquid crystal display device, an upper color filter substrate and a lower array substrate face each other and are spaced apart at a predetermined interval, and a liquid crystal including liquid crystal molecules is filled between the two substrates. It is a structure.
이때, 이러한 액정에 전압을 인가하는 전극은 컬러필터 기판에 위치하는 공통전극과 어레이 기판에 위치하는 화소전극이 되고, 이러한 두개의 전극에 전압이 인가되면, 인가되는 전압의 차이에 의하여 형성되는 상하의 수직적 전기장이 그 사이에 위치하는 액정 분자의 방향을 제어하는 방식을 사용한다.At this time, the electrode for applying a voltage to the liquid crystal is a common electrode located on the color filter substrate and the pixel electrode located on the array substrate, when the voltage is applied to these two electrodes, the upper and lower sides formed by the difference of the applied voltage It uses a way to control the direction of the liquid crystal molecules between which the vertical electric field is located.
그러나, 상술한 바와 같이 공통전극과 화소전극이 수직적으로 형성되고, 여기에 발생하는 상하의 수직적 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식을 사용할 경우 투과율과 개구율 등의 특성이 우수한 장점은 있으나, 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있기 때문에, 이러한 단점을 극복하기 위해 수평적 전기장을 이용하는 횡전계(IPS ; In-Plane Switching)형 액정표시장치가 제안되었다. However, as described above, the common electrode and the pixel electrode are vertically formed, and when the liquid crystal is driven by the vertical electric field generated above and below, the characteristics such as transmittance and aperture ratio are excellent, but the viewing angle characteristics are excellent. In order to overcome this disadvantage, an in-plane switching (IPS) type liquid crystal display device using a horizontal electric field has been proposed.
이하, 상술한 횡전계형 액정표시장치를 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the above-described transverse electric field type liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG. 1.
일반적인 횡전계형 액정표시장치(1)는 컬러필터층(23)을 갖는 컬러필터 기판(20)과 서로 엇갈리며 배치된 공통전극(13) 및 화소전극(15)을 갖는 어레이 기판(10)이 서로 대향하고 있으며, 이러한 컬러필터 기판(20)과 어레이 기판(10) 사이에는 액정층(30)이 충진되어 있다.In the general transverse electric field type liquid
이때, 어레이 기판(10) 상에는 공통전극(13)과 화소전극(15)이 동일 평면상에 수평적으로 형성되어 있고, 여기에 인가되는 전압에 따라 수평적 전기장(L)을 형성하게 되고, 이때 이러한 수평적 전기장(L) 사이에 있는 액정 분자들은 이에 영향을 받아 구동하게 된다.In this case, the
따라서, 액정이 수평적 자기장에 의해 구동하므로 횡전계형 액정표시장치(1)를 통하여 표시된 화면을 사용자가 정면에서 보았을 때, 상하좌우 방향으로 각각 약 80~85ㅀ방향까지 가시할 수 있는 시야각 특성을 가지고 있다.Therefore, since the liquid crystal is driven by the horizontal magnetic field, when the user views the screen displayed through the transverse electric field type liquid
하지만, 이러한 광시야각을 구현한 횡전계형 액정표시장치(1)는 시야각 방향 에서의 색 변화(color shift)가 두드러지게 된다는 단점을 갖는다.However, the transverse electric field type liquid
따라서, 이러한 문제를 해결하고자 도 2에 도시한 바와 같이, A-플레이트(46)와 C-플레이트(48)를 포함하는 보상필름(40)을 횡전계형 액정표시장치의 어느 하나의 기판 또는 두 기판 모두의 외측면에 부착한 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치(50)가 제안되고 있다. 이때, 도면에 있어서는, 하나의 기판 외측면에 대해서는 생략될 수도 있으므로 점선으로 표시하였다.Therefore, to solve this problem, as shown in FIG. 2, the
하지만, 상기 A-플레이트(46)와 C-플레이트(48)를 포함하는 보상필름(40)은 베이스 필름(42)에 상기 A-플레이트(46)와 C-플레이트(48) 이외에 어레이 기판(10) 또는 컬러필터(20)과의 접착을 위한 접착층(49)을 더욱 포함하여 구성되는 바, 두꺼운 두께를 가지게 되며, 이러한 구조의 보상필름(40)을 횡전계형 액정표시장치의 외측면에 부착하게 되면 횡전계형 액정표시장치(50)의 부피가 커지게 되어 최근의 액정표시장치의 추세인 경량 박형 구현에 부합되지 않는다는 문제가 발생하게 된다. However, the
또한, TV향 대면적의 디스플레이의 경우, 대면적의 필름을 균일하게 연신하여 제조해야 하는 바, 제조상의 어려움이 있으며, 일단 액정 패널에 균일한 연신타입의 필름을 부착했다 하더라도 고온고습의 환경에서는 여러 필름 층간의 수축률 및 수축 방향이 달라 화면 표시가 저하되는 문제점 등이 있다. In addition, in the case of a large-area display for TV, a large-area film must be uniformly stretched to be produced, which causes manufacturing difficulties. The shrinkage rate and the shrinkage direction of various film layers are different, such that display on the screen is degraded.
이러한 문제점을 해결하기 위해 경화형 액정을 이용하여 기판상에 직접 코팅하여 앞서 전술한 보상막을 형성하는 액정 필름이 제안되고 있다. In order to solve this problem, a liquid crystal film has been proposed to form a compensation film as described above by coating directly on a substrate using a curable liquid crystal.
코팅 타입의 보상필름(40)을 형성하는 데 있어, 상기 기판상에 배향막(44) 을 형성하고, 상기 배향막(44) 위로 상기 경화형 액정을 코팅하여 일정 방향으로 정렬시켜 상기 액정표시장치의 특성을 향상할 수 있는 광학 특성을 갖는 보상막을 형성한다. 이때 원하는 광학 특성을 얻기 위해서는 코팅된 경화형 액정의 배향 특성 제어가 필요하다. In forming the
이러한 코팅 타입의 보상필름(40)을 횡전계방식에 적용하는데 있어, 기판 상에 배향막(44)을 형성하고, 상기 배향막(44) 위로 A-플레이트를 형성(46)하고, 상기 A-플레이트(46) 위로 C-플레이트(48)를 형성할 경우, 상기 A-플레이트(46)의 표면 특성에 따라 C-플레이트(48)를 이루는 액정물질 내의 액정분자들이 수직 배향되지 않고, 스플레이(splay) 배향되는 등 C-플레이트(48)의 수직 배향을 제어하는데 어려움이 있다. In applying the coating
즉, C-플레이트(48)가 A-플레이트(46) 상에서 수직 배향되기 위해서는 C-플레이트(48)를 이루는 물질이 코팅되는 표면 즉 A-플레이트(46)의 표면 에너지가 매우 중요한 요소가 되고 있으며, 이러한 표면 에너지는 노광 에너지량, 노광 파장, 플라즈마(plasma) 처리 등에 의해 변화될 수 있는데, 이중 특히 노광 에너지량에 의해 많은 영향을 받게 되며, 이때, 상기 C-플레이트(48)의 안정적으로 수직배향을 이루기 위해 상기 A-플레이트(46) 표면이 충분히 높은 표면 에너지를 갖도록 해야 하며, 이를 위해서는 단위 면적당 50J/㎠이상의 노광 에너지 밀도를 갖는 자외선이 조사되도록 상기 A-플레이트(46)에 노광을 실시해야 한다. That is, in order for the C-
하지만, 상기 코팅된 A-플레이트(46) 위에 단위 면적당 50J/㎠이상의 노광 에너지 밀도를 갖는 자외선 노광이 실시되면 A-플레이트(46)가 황색 계열로 변색되 는 등의 문제가 발생하며, 이렇게 제조된 보상필름을 부착하여 액정표시장치를 구현한 경우, 색 표현력 및 휘도를 저하시키는 문제가 발생하고 있는 실정이다.However, when ultraviolet exposure having an exposure energy density of 50 J / cm 2 or more per unit area is performed on the coated
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 횡전계형 액정표시장치는 액정패널을 형성하는 어느 하나의 기판면에 A-플레이트 및 C-플레이트를 형성하고, 이렇게 A-플레이트 및 C-플레이트가 형성된 기판을 이용하여 어레이 또는 컬러필터 기판을 완성하여 횡전계형 액정표시장치를 구현함으로써 그 부피 및 무게를 줄이며, 색 변이 등의 발생을 효과적으로 방지하는 것을 그 목적으로 한다. In the transverse electric field type liquid crystal display device according to the present invention for solving the above problems, the A-plate and the C-plate are formed on any one surface of the substrate forming the liquid crystal panel, and thus the A-plate and the C-plate are formed. The purpose of the present invention is to complete the array or the color filter substrate to implement the transverse electric field type liquid crystal display device, thereby reducing its volume and weight and effectively preventing the occurrence of color shift.
또한, 기판 상에 A-플레이트 또는 C-플레이트를 구현 시, 특정 첨가제를 더욱 사용함으로서 종래대비 저 에너지량의 노광을 통해서도 필요로 하는 표면 에너지를 갖는 표면 상태를 용이하게 형성하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다. In addition, when implementing an A-plate or a C-plate on a substrate, it is another object to easily form a surface state having a surface energy required even through low-energy exposure by using a specific additive further. It is done.
상기의 목적을 이루기 위해, 본 발명에 실시예에 따른 액정표시장치는, 서로 교차하여 화소영역를 정의하는 게이트 및 데이터 배선을 구비하고, 상기 화소영역 내에 박막트랜지스터를 구비한 제 1 면과 그 반대면의 제 2 면을 갖는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판의 제 1 면과 마주하며 컬러필터층을 구비한 제 3 면과 그 반대면인 제 4 면을 갖는 제 2 기판과, 상기 제 1 면과 제 3 면 사이에 개재된 액정층을 갖는 액정표시장치에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 중 어느 하나의 기판 의 내측면 또는 배면에 접착층 없이 직접 형성되는 보상막을 포함한다.In order to achieve the above object, the liquid crystal display according to the embodiment of the present invention includes a gate and a data line defining a pixel region crossing each other, and a first surface having a thin film transistor in the pixel region and an opposite side thereof. A second substrate having a first surface having a second surface thereof, a third surface facing the first surface of the first substrate, a third surface having a color filter layer, and a fourth surface opposite to the first surface; A liquid crystal display device having a liquid crystal layer interposed between a third surface, the liquid crystal display device comprising a compensation film directly formed on the inner side or the rear side of one of the first and second substrates without an adhesive layer.
여기서, 상기 다층의 보상막은 상기 제 2 기판의 제 4 면 또는 상기 제 1 기판의 제 1 면에 형성되며, 기판면으로 순차적으로 제 1 배향막, A-플레이트, C-플레이트로 구성될 수 있다.Here, the multilayer compensation film is formed on the fourth surface of the second substrate or the first surface of the first substrate, and may be composed of a first alignment layer, an A-plate, and a C-plate in order to the substrate surface.
상기 A-플레이트는 상기 A-플레이트의 표면 에너지를 증가시키는 첨가제가 섞인 것이 특징이다.The A-plate is characterized by a mixture of additives to increase the surface energy of the A-plate.
상기 첨가제는 폴리아크릴산 아킬, polyalkyl vinyl ether, cellulose acetate butyrate(CAB), dimethyl polysiloxane, methyl phenyl polysiloxane, ethylene thriethoxy silane을 포함하는 silane계 물질 및 불소계 계면활성제 중에서 선택될 수 있다.The additive may be selected from polyacrylic acid alkyl, polyalkyl vinyl ether, cellulose acetate butyrate (CAB), silane-based materials including dimethyl polysiloxane, methyl phenyl polysiloxane, ethylene thriethoxy silane, and fluorine-based surfactants.
상기 첨가제의 양은 상기 A-플레이트를 형성하는 액정물질용액의 용질의 0.01w% 내지 5w%일 수 있다.The amount of the additive may be 0.01w% to 5w% of the solute of the liquid crystal material solution forming the A-plate.
상기 제 A-플레이트와 상기 C-플레이트 사이에는 제 2 배향막이 더욱 형성될 수 있다. A second alignment layer may be further formed between the A-plate and the C-plate.
상기 다층의 보상막은 상기 제 2 기판의 제 3 면 또는 제 1 기판의 제 2 면에 형성되며, 기판면으로 순차적으로 제 1 배향막, C-플레이트, A-플레이트로 구성될 수 있다.The multilayer compensation film may be formed on the third surface of the second substrate or the second surface of the first substrate, and may include a first alignment layer, a C-plate, and an A-plate.
상기 A-플레이트는 하부의 상기 C-플레이트와의 코팅성을 향상시키기 위해 상기 A-플레이트의 장력을 낮추는 첨가제가 섞인 것이 특징이다.The A-plate is characterized in that it is mixed with an additive to lower the tension of the A-plate to improve the coatability with the C-plate below.
상기 첨가제는 33%g-aminopropyl thriethoxy을 포함하는 silane계 물질 중에 서 선택될 수 있다.The additive may be selected from silane-based materials including 33% g-aminopropyl thriethoxy.
상기 첨가제의 양은 상기 A-플레이트용 용액의 용질에 대해 0.1w% 내지 1w% 일 수 있다.The amount of the additive may be 0.1w% to 1w% with respect to the solute of the solution for A-plate.
상기 다층의 보상막은 상기 제 1 면 내지 제 4 면 중 어느 한 면에 직접 접촉하며 형성되며, 형성된 면으로부터 순차적으로 제 1 배향막, 제 1 A-플레이트, 제 2 A-플레이트로 구성될 수 있다.The multilayer compensation film is formed in direct contact with any one of the first to fourth surfaces, and may be formed of a first alignment layer, a first A-plate, and a second A-plate sequentially from the formed surface.
상기 제 2 A-플레이트는 하부의 상기 제 1 A-플레이트 상에 코팅이 안정적으로 용이하게 형성되도록 하기 위해 상기 제 2 A-플레이트의 장력이 작아지도록 하는 특정 조성을 갖는 첨가제가 섞인 것이 특징이다.The second A-plate is mixed with an additive having a specific composition such that the tension of the second A-plate is reduced so that a coating can be stably formed on the first A-plate below.
상기 첨가제는 33%g-aminopropyl thriethoxy을 포함하는 silane계 물질 중에서 선택될 수 있다.The additive may be selected from silane-based materials including 33% g-aminopropyl thriethoxy.
다른 측면에서, 본 발명의 실시예는, 서로 교차하여 화소영역를 정의하는 게이트 및 데이터 배선을 구비하고, 상기 화소영역 내에 박막트랜지스터를 구비한 제 1 면과 그 반대면의 제 2 면을 갖는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판의 제 1 면과 마주하며 컬러필터층을 구비한 제 3 면과 그 반대면인 제 4 면을 갖는 제 2 기판과, 상기 제 1 면과 제 3 면 사이에 개재된 액정층을 갖는 액정표시장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 제 1 면 내지 제 4 면 중 어느 하나의 면에 제 1 배향막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 배향막 위로 첨가제를 섞은 제 1 용액을 코팅하여 제 1 보상막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 보상막이 35mN/㎡ 이상의 표면 에너지 갖도록 하는 30J/㎠이하의 에너지 밀도를 갖는 자외선을 노광하 는 단계와; 상기 노광된 제 1 보상막 위로 제 2 용액을 코팅하여 제 2 보상막을 형성하는 단계를 포함함으로써 보상막을 기판상에 직접 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법을 제공한다.In another aspect, an embodiment of the present invention includes a first surface having a gate and a data line crossing each other to define a pixel region, and having a first surface having a thin film transistor in the pixel region and a second surface opposite thereto. A second substrate having a substrate, a third surface facing the first surface of the first substrate and having a fourth surface opposite to the third surface having the color filter layer; and a liquid crystal interposed between the first and third surfaces. A method of manufacturing a liquid crystal display device having a layer, comprising the steps of: forming a first alignment layer on any one of the first to fourth surfaces of the first substrate or the second substrate; Coating a first solution including the additive on the first alignment layer to form a first compensation layer; Exposing an ultraviolet ray having an energy density of 30 J / cm 2 or less such that the first compensation film has a surface energy of 35 mN / m 2 or more; And forming a second compensation film by coating a second solution on the exposed first compensation film to form a compensation film directly on the substrate.
여기서, 상기 제 1 용액은 A-플레이트용 액정물질 용액이며, 상기 제 2 용액은 C-플레이트용 액정물질 용액일 수 있다. Here, the first solution may be a liquid crystal material solution for A-plate, and the second solution may be a liquid crystal material solution for C-plate.
상기 첨가제는 폴리아크릴산 아킬, polyalkyl vinyl ether, cellulose acetate butyrate(CAB), dimethyl polysiloxane, methyl phenyl polysiloxane, ethylene thriethoxy silane을 포함하는 silane계 물질 및 불소계 계면활성제 중에서 선택될 수 있다.The additive may be selected from polyacrylic acid alkyl, polyalkyl vinyl ether, cellulose acetate butyrate (CAB), silane-based materials including dimethyl polysiloxane, methyl phenyl polysiloxane, ethylene thriethoxy silane, and fluorine-based surfactants.
상기 첨가제의 양은 상기 A-플레이트를 형성하는 액정물질 용액의 용질의 0.01w% 내지 5w%일 수 있다.The amount of the additive may be 0.01w% to 5w% of the solute of the liquid crystal material solution forming the A-plate.
상기 제 1 보상막 위로 제 2 배향막을 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.The method may further include forming a second alignment layer on the first compensation layer.
또다른 측면에서, 본 발명의 실시예는, 서로 교차하여 화소영역를 정의하는 게이트 및 데이터 배선을 구비하고, 상기 화소영역 내에 박막트랜지스터를 구비한 제 1 면과 그 반대면의 제 2 면을 갖는 제 1 기판과, 상기 제 1 기판의 제 1 면과 마주하며 컬러필터층을 구비한 제 3 면과 그 반대면인 제 4 면을 갖는 제 2 기판과, 상기 제 1 면과 제 3 면 사이에 개재된 액정층을 갖는 액정표시장치의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 제 1 면 내지 제 4 면 중 어느 하나의 면에 제 1 배향막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 배향막 위로 제 1 용액을 코 팅하여 제 1 보상막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 보상막이 적정한 표면 에너지 갖도록 하는 자외선을 노광하는 단계와; 상기 노광된 제 1 보상막 위로 첨가제를 섞은 제 2 용액을 코팅하여 제 2 보상막을 형성하는 단계를 포함함으로써 보상막을 기판상에 직접 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법을 제공한다.In another aspect, an embodiment of the present invention includes a gate and data wiring crossing each other to define a pixel region, and having a first surface having a thin film transistor in the pixel region and a second surface opposite to the surface. A second substrate having a first substrate, a third surface facing the first surface of the first substrate and having a fourth surface opposite to the third surface having the color filter layer, and interposed between the first surface and the third surface; A method of manufacturing a liquid crystal display device having a liquid crystal layer, the method comprising: forming a first alignment layer on any one of first to fourth surfaces of the first substrate or the second substrate; Coating a first solution over the first alignment layer to form a first compensation layer; Exposing ultraviolet rays such that the first compensation film has an appropriate surface energy; And forming a second compensation layer by coating a second solution containing an additive on the exposed first compensation layer to form a second compensation layer.
여기서, 상기 제 1 용액은 C-플레이트용 액정물질 용액이며, 상기 제 2 용액은 A-플레이트용 액정물질 용액일 수 있다.Here, the first solution may be a liquid crystal material solution for C-plate, and the second solution may be a liquid crystal material solution for A-plate.
상기 제 1 및 제 2 용액은 A-플레이트용 액정물질 용액일 수 있다.The first and second solutions may be liquid crystal material solutions for A-plates.
상기 첨가제는 33%g-aminopropyl thriethoxy silane을 포함하는 silaner계 물질일 수 있다.The additive may be a silane-based material including 33% g-aminopropyl thriethoxy silane.
상기 첨가제의 양은 상기 A-플레이트용 액정물질 용액의 용질에 대해 0.1w% 내지 1w%일 수 있다.The amount of the additive may be 0.1w% to 1w% with respect to the solute of the liquid crystal material solution for the A-plate.
상기 제 1 보상막 위로 제 2 배향막을 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.The method may further include forming a second alignment layer on the first compensation layer.
상기 제 1 기판상에 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트 및 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 화소영역에 박막트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 화소영역에 상기 박막트랜지스터와 연결된 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판 상에 개구부를 갖는 격자형태의 블랙매트릭스를 형성하는 단계와; 상기 개구부에 순차 반복되는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴의 컬러필터층을 형성하는 단계와; 상기 화소전극과 상기 컬러필터층이 마주하도록 하고 상기 제 1 및 제 2 기 판 사이에 액정을 개재하여 합착하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.Forming a gate and a data line on the first substrate to define a pixel area crossing each other; Forming a thin film transistor in the pixel region; Forming a pixel electrode connected to the thin film transistor in the pixel region; Forming a lattice-shaped black matrix having an opening on the second substrate; Forming a color filter layer of red, green, and blue color filter patterns which are sequentially repeated in the openings; The method may further include bonding the pixel electrode and the color filter layer to face each other and bonding the liquid crystal between the first and second substrates.
상기 제 1 기판에 상기 화소전극과 서로 엇갈리도록 공통전극을 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. The method may further include forming a common electrode on the first substrate to cross the pixel electrode.
상기 제 2 기판의 상기 컬러필터층과 접촉하도록 전면에 공통전극을 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.The method may further include forming a common electrode on a front surface of the second substrate so as to contact the color filter layer of the second substrate.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면과 더불어 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 가장 특징적인 부분은 폴리머로 이루어진 베이스 필름을 사용하지 않고, A-플레이트 및 C-플레이트 등의 광 보상막을 액정표시장치용 기판의 내측면 또는 외측면에 직접 형성하는 것이다. 따라서, 폴리머의 베이스 필름상에 A-플레이트 및 C-플레이트가 형성된 보상필름을 부착하지 않으므로 상기 보상필름에 액정패널과의 접착을 위해 형성하는 점착층등을 생략할 수 있으며, 베이스 필름 자체를 필요로 하지 않으므로 액정표시장치의 경량 박형의 구현이 용이하다는 것이 특징적인 것이 되고 있다. The most characteristic part of the present invention is to form an optical compensation film such as an A-plate and a C-plate directly on the inner side or the outer side of the substrate for a liquid crystal display without using a polymer base film. Therefore, since the compensation film on which the A-plate and the C-plate are formed on the base film of the polymer is not attached, the adhesive layer formed for adhesion with the liquid crystal panel may be omitted, and the base film itself is required. It is characteristic that the light weight and thinness of the liquid crystal display device are easily implemented.
<제 1 실시예>≪
우선, A-플레이트와 C-플레이트 보상막에 대해 간단히 설명한다. First, the A-plate and C-plate compensation films will be briefly described.
액정표시장치의 표면 즉, 화상이 표시되는 디스플레이면(이하 표면이라 칭함)에 대해 수직인 방향을 z축으로, x축과 y축은 액정표시장치의 표면과 같은 평면상에 있는 것으로 하고, 보상 필름을 구성하는 분자의 x, y, z 방향으로의 굴절률 을 각각 nx, ny, nz라고 할 때, A-플레이트는 nx>ny=nz인 특성을 갖는 보상막을 말하고, C-플레이트는 nx=ny<nz인 특성을 갖는 보상막을 말한다. The compensation film is a surface perpendicular to the surface of the liquid crystal display, that is, a direction perpendicular to the display surface (hereinafter referred to as a surface) on the z axis, and the x and y axes are on the same plane as the surface of the liquid crystal display device. When the indices of refraction in the x, y, and z directions of molecules constituting are nx, ny, and nz, respectively, A-plate refers to a compensation film having a characteristic of nx> ny = nz, and C-plate refers to nx = ny < The compensation film which has the characteristic of nz.
이러한 A-플레이트와 C-플레이트를 형성하는 물질은 액정물질이 주로 이용되고 있으며, 상기 액정물질을 배향막을 이용하여 소정의 각도로 액정분자들을 배향시킴으로써 상기 A-플레이트 및 C-플레이트를 이루는 보상막을 형성할 수 있다.As a material for forming the A-plate and the C-plate, a liquid crystal material is mainly used, and the liquid crystal material is aligned with the liquid crystal molecules at a predetermined angle by using the alignment layer to form the compensation film forming the A-plate and the C-plate. Can be formed.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 A-플레이트 및 C-플레이트의 보상막을 액정표시장치용 기판 상에 형성하는 단계를 도시한 단면도이다. 이때, 상기 기판은 액정표시장치용 어레이 형성 공정이나 또는 컬러필터 형성 공정을 진행하기 전의 상태에서 진행하는 것을 도시하였다. 하지만, 어레이 공정 또는 컬러필터 공정을 진행한 어레이 기판 또는 컬러필터 기판을 이용하여 진행할 수도 있다. 이 경우, 상기 보상막은 상기 어레이 소자 또는 컬러필터 패턴이 형성된 면에 형성할 수 없으므로 액정표시장치를 완성하게 되면 상기 보상막은 액정표시장치의 외측면에 구비되어짐을 알 수 있다.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a step of forming a compensation film of an A-plate and a C-plate on a substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention. In this case, it is shown that the substrate proceeds in a state before the process of forming an array for a liquid crystal display or a process of forming a color filter. However, the process may be performed using an array substrate or a color filter substrate that has undergone an array process or a color filter process. In this case, since the compensation layer cannot be formed on the surface on which the array element or the color filter pattern is formed, it can be seen that when the liquid crystal display device is completed, the compensation film is provided on the outer surface of the liquid crystal display device.
우선, 도 3a에 도시한 바와 같이, 투명한 유리 재질의 기판(110) 상에 nx>ny=nz를 만족하는 A-플레이트을 형성하기 위해 폴리이미드(polyimede) 등의 고분자 물질을 전면에 도포하고 이를 소성함으로써 제 1 배향막(113)을 형성한다. 이후, 상기 제 1 배향막에 러빙(rubbing)을 실시하거나 또는 이온빔(ion beam)을 조사하거나 또는 UV광을 조사함으로써 상기 제 1 배향막(113)이 일정한 방향성을 가지며 그 표면의 고분자 측쇄(미도시)들이 일방향을 정렬되도록 한다. First, as shown in Figure 3a, to form an A-plate satisfying nx> ny = nz on a
다음, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 배향막(113) 위로 작은 노광 에 너지량에 의해서도 충분한 표면 에너지를 가져 추후 공정에서 형성되는 C-플레이트(미도시)의 수직 배향이 가능하도록 하는 특정 조성을 갖는 첨가제(122)를 용질의 0.01w% 내지 5w%의 비율로 섞은 A-플레이트용 액정물질 용액을 스핀 코팅(spin coating), 바 코팅(bar coating), 슬릿 코팅(slit coating) 등의 코팅법에 의해 코팅함으로써 A-플레이트용 액정층(미도시)을 형성하고, 이러한 A-플레이트용 액정층(미도시)을 자외선 또는 열을 이용한 경화공정을 진행시킴으로써 내부의 액정분자(120)가 일정한 배열 즉, 그 장축이 기판(110) 표면에 대해 평행한 배열을 가지며 경화된 상태의 A-플레이트(118)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 3B, a small amount of exposure energy over the
이때, 상기 특정 조성을 갖는 첨가제(122)는 폴리아크릴산 아킬, polyalkyl vinyl ether, cellulose acetate butyrate(CAB), dimethyl polysiloxane, methyl phenyl polysiloxane, ethylene thriethoxy silane을 포함하는 silane계 물질 및 불소계 계면활성제 중에서 선택되는 것이 바람직하다.In this case, the additive 122 having the specific composition is selected from polyacrylic acid, polyalkyl vinyl ether, cellulose acetate butyrate (CAB), dimethyl polysiloxane, methyl phenyl polysiloxane, silane-based materials including ethylene thriethoxy silane and fluorine-based surfactants. desirable.
전술한 첨가제는 추후 상기 A-플레이트(118)에로의 자외선 노광 공정 진행시 비교적 낮은 단위 면적당 노광 에너지에 의해서도 충분히 상부에 형성되는 C-플레이트(미도시)를 이루는 액정분자들이 수직배향 되도록 하는 역할을 하게 된다.The additives described above serve to vertically align the liquid crystal molecules forming the C-plate (not shown) formed at the top sufficiently even by a relatively low exposure energy per unit area during the ultraviolet exposure process to the
다음, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 첨가제(122)가 소정의 비율로 포함된 액정물질로써 경화된 상태의 A-플레이트(118)에 단위 면적당 30J/㎠ 이하의 에너지 밀도를 갖는 자외선을 조사하는 노광을 실시함으로써 상기 A-플레이트(118)의 표면에서 35mN/㎡ 이상의 표면 에너지를 갖도록 한다. Next, as illustrated in FIG. 3C, ultraviolet rays having an energy density of 30 J / cm 2 or less per unit area are irradiated to the A-plate 118 cured with a liquid crystal material including the additive 122 in a predetermined ratio. The exposure is performed to have a surface energy of 35 mN / m 2 or more at the surface of the
전술한 첨가제를 섞지 않은 액정물질 용액을 투명한 폴리머 재질의 베이스 필름상에 형성하여 A-플레이트를 형성할 경우, 35mN/㎡ 이상의 표면 에너지를 갖는 A-플레이트를 형성하기 위해서는 50J/㎠의 노광 에너지 밀도를 갖도록 자외선을 조사하여야 했으며, 이 경우, 상기 A-플레이트 보상막 자체에 변색이 발생하는 문제가 있었으나, 본 발명의 경우, 상기 A-플레이트(118)를 형성하는 액정물질 용액에 그 용질에 대해 0.01w% 내지 5w%의 비율을 갖도록 폴리아크릴산 아킬, polyalkyl vinyl ether, cellulose acetate butyrate(CAB), dimethyl polysiloxane, methyl phenyl polysiloxane, ethylene thriethoxy silane을 포함하는 silane계 물질 및 불소계 계면활성제 등의 첨가제(122)를 섞음으로써 노광 에너지 밀도를 30J/㎠이하로 하여 자외선에 의해 노광을 실시해도 상기 A-플레이트(118)의 표면 에너지가 35mN/㎡ 이상이 되므로 충분히 상기 A-플레이트(118) 상부로 안정적으로 수직 배열되는 액정분자 상태를 갖는 C-플레이트(미도시)를 형성할 수 있는 것이 특징이다.When an A-plate is formed by forming a solution of the liquid crystal material without the above-mentioned additives on a transparent polymer base film, an exposure energy density of 50 J / cm 2 is required to form an A-plate having a surface energy of 35 mN / m 2 or more. In this case, there was a problem that discoloration occurs in the A-plate compensation film itself, but in the case of the present invention, the solute in the liquid crystal material solution forming the
또한, 상기 A-플레이트(118)는 일정한 방향성을 가지며 액정분자(120)들이 배열된 상태에서 경화되어 일방향으로 고정되어짐으로써 그 자체로써 배향막을 대신할 수 있는 것이 특징적인 것이 된다.In addition, the
다음, 도 3d에 도시한 바와 같이, 그 표면 에너지가 35mN/㎡ 이상의 값을 갖는 A-플레이트(118) 위로 nx=ny<nz인 특성을 갖는 C-플레이트용 액정물질을 도포하고 자외선을 조사하여 경화시키거나 또는 열 경화시킴으로써 수직 배열된 액정분자(129)를 갖는 C-플레이트(127)를 완성한다. Next, as shown in FIG. 3D, a C-plate liquid crystal material having a characteristic of nx = ny <nz is coated on the A-plate 118 having a surface energy of 35 mN / m 2 or more and irradiated with ultraviolet rays. Curing or thermal curing completes the C-
이때, 상기 제 1 실시예의 변형예로서 도면으로 제시하지 않았지만, 상기 A-플레이트를 C-플레이트용 배향막으로 사용하지 않고, 상기 적정 에너지밀도를 갖는 자외선에 노광된 A-플레이트 위로 제 1 배향막과 동일한 물질을 도포하여 제 2 배향막을 형성한 후, 상기 제 2 배향막 상에 상기 C-플레이트를 형성할 수도 있다. In this case, although not shown in the drawings as a modification of the first embodiment, the same as the first alignment layer on the A-plate exposed to ultraviolet light having the appropriate energy density, without using the A-plate as the alignment layer for the C-plate. After applying a material to form a second alignment layer, the C-plate may be formed on the second alignment layer.
전술한 제 1 실시예에 따른 실험예로서 M사에서 제공하는 A-플레이트용 액정물질인 RMS03-023의 경우, 상기 A-플레이트용 액정물질인 RMS03-023 33%용액에 ethylene thriethoxy silane 첨가제를 상기 33%용액의 용질에 대해 0.05w% 내지 0.1w%의 비율로 첨가한 후, 노광 에너지 밀도를 30J/㎠이하로 하여 노광을 실시한 경우, 상기 A-플레이트의 표면 에너지를 35mN/㎡이상으로 확보할 수 있었으며, 상기 A-플레이트 상부로 매우 양호한 상태의 수직 배향된 C-플레이트를 구현할 수 있었다.In the case of RMS03-023, which is an A-plate liquid crystal material provided by Company M, as an experimental example according to the first embodiment, the ethylene thriethoxy silane additive was added to 33% solution of RMS03-023, which is the liquid crystal material for A-plate. The surface energy of the A-plate is secured to 35 mN / m 2 or more when the exposure energy density is 30 J / cm 2 or less after the addition of 0.05 w% to 0.1 w% of the solute of the 33% solution. It was possible to implement a vertically oriented C-plate in a very good state on top of the A-plate.
전술한 제 1 실시예에서와 같이 A-플레이트 및 C-플레이트가 형성된 기판의 상기 C-플레이트 위 또는 상기 A-플레이트 및 C-플레이트가 형성되지 않은 기판면에 대해 서로 교차하는 게이트 및 데이터 배선과, 상기 두 배선의 교차영역에 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 화소전극을 형성하는 어레이 공정을 진행하거나, 또는 격자형태의 블랙매트릭스와, 적, 녹, 청색의 컬러필터 패턴을 포함하는 컬러필터층을 형성하는 컬러필터 공정을 진행하고, 하나의 기판에 대해 보상막을 갖고 상기 어레이 공정 및 컬러필터 공정을 진행하여 완성된 어레이 기판 및 컬러필터 기판을 상기 두 기판 사이에 액정을 개재하여 합착함으로써 보상막을 구비한 액정표시장치를 완성할 수 있다. As in the first embodiment described above, the gate and data wirings intersecting with each other on the C-plate of the substrate on which the A- and C-plates are formed or on the surface of the substrate on which the A- and C-plates are not formed; Or an array process of forming a thin film transistor and a pixel electrode connected to the thin film transistor at an intersection region of the two wires, or a color filter layer including a black matrix in the form of a lattice and color filter patterns of red, green, and blue. A color filter process for forming a substrate, and having a compensation film for one substrate, the array process and the color filter process are performed to bond the completed array substrate and the color filter substrate to each other through the liquid crystal between the two substrates. The liquid crystal display device provided can be completed.
일례로써, 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 A-플레이트(118) 및 C-플레이트(127)의 보상막이 형성된 면을 배면으로 하는 기판상의 상기 보상막이 형성되지 않 은 면 상부로 카본(carbon)을 포함하는 수지 또는 블랙레진(black resin)을 도포하거나, 또는 크롬(Cr) 등의 금속물질을 증착하고 이를 패터닝함으로써 다수의 개구부(135a, 135b, 135c)를 갖는 격자형태의 블랙매트릭스(133)를 형성한다. For example, as shown in FIG. 3E, carbon is formed on the surface of the substrate on which the compensation film of the A-plate 118 and the C-
다음, 도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 개구부(135a, 135b, 135c)에 적색, 녹색 및 청색 레지스트를 순차적으로 도포하고 이를 패터닝함으로써 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(138a, 138b, 138c)이 순차 주기적으로 반복하는 형태의 컬러필터층(138)을 형성함으로써 본 발명에 따른 A-플레이트(118)와 C-플레이트(127)를 포함하는 보상막을 구비한 횡전계형 액정표시장치용 컬러필터 기판(110)을 완성한다.Next, as illustrated in FIG. 3F, red, green, and blue
이때, 상기 컬러필터층(138)의 보호 및 단차를 보상하기 위해 상기 컬러필터층(138) 위로 유기절연물질로써 오버코트층(미도시)을 더욱 형성할 수도 있으며, 횡전계형의 액정표시장치용 컬러필터 기판이 아닌 TN(Twist nematic)모드용 액정표시장치용 컬러필터 기판인 경우, 상기 컬러필터층(138) 또는 상기 오버코트층(미도시) 위로 투명 도전성 물질로써 공통전극(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다.In this case, in order to compensate for the protection and the step of the
이렇게 완성된 보상막(118, 127)을 구비한 액정표시장치용 컬러필터 기판(110)과, 어레이 공정을 통해 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(165)이 교차하여 화소영역(P)을 정의하고, 상기 화소영역(P)내에 스위칭 소자로서 게이트 전극(155)과 게이트 절연막(158)과, 반도체층(160)과 소스 및 드레인 전극(167, 169)을 포함하는 박막트랜지스터(Tr)를 구비하고, 상기 드레인 전극(169)과 연결된 다수의 화소전극(175)과, 상기 화소전극(175) 사이에 상기 화소전극(175)과 이격하며 형성된 공통전극(157)을 갖는 어레이 기판(150)을 서로 대향하고, 상기 두 기판(110, 150) 사이에 액정층(180)을 개재하고 이를 씰 패턴(미도시)으로 테두리한 후, 합착함으로써 도 4에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 다층 구조의 보상막(118, 127)을 구비한 횡전계형 액정표시장치(101)를 완성할 수 있다.The
이렇게 완성된 횡전계형 액정표시장치(101)는 A-플레이트(118)와 C-플레이트(127)를 기판(도면에 있어서는 110) 자체에 구비함으로서 보상층 이외에 접착층 및 베이스 필름을 포함하는 보상필름을 상기 액정표시장치에 부착하는 종래의 액정표시장치 대비 경량 박형을 실현할 수 있으며, A-플레이트용 액정물질에 소정의 조성을 갖는 첨가제를 섞음으로서 에너지 밀도가 낮은 자외선 조사에 의해서도 상기 C-플레이트의 수직 배향이 가능한 표면 에너지 상태를 갖게 되어 높은 에너지 밀도를 갖는 자외선 조사에 의한 색 변이 등의 문제를 해결할 수 있는 것이 특징이다. The completed transverse electric field type liquid
<제 2 실시예>≪ Embodiment 2 >
전술한 제 1 실시예에서는 기판 상에 A-플레이트를 형성하고, 이를 배향막으로 이용하여 C-플레이트 형성한 예를 보이고 있으나, 상기 보상막을 액정층이 형성되는 내부로 구성하는 경우, 이와는 반대로 A-플레이트와 C-플레이트와의 위치가 바뀌는 것이 바람직하며, 이 경우 본 발명의 제 2 실시예에 의한 보상막을 형성하는 방법을 도시한 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 우선, 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 유기 기판(210) 상에 먼저 제 1 배향막(213)을 형성하고, 상기 제 1 배향막(213) 위로 상기 C-플레이트용 액정물질을 스핀 코팅, 바코팅 또는 슬릿코팅 장치를 이용하여 코팅하고, 이를 경화시킴으로써 상기 제 1 배향막(213)에 의해 기판면에 대해 그 장축이 수직 배향된 액정분자(219)를 갖는 C-플레이트(217)를 형성한다. In the above-described first embodiment, an A-plate is formed on a substrate and a C-plate is formed using the same as an alignment layer. However, in the case where the compensation layer is formed inside the liquid crystal layer, the A-plate is formed on the contrary. It is preferable that the position of the plate and the C-plate is changed. In this case, referring to FIGS. 5A to 5C showing a method of forming the compensation film according to the second embodiment of the present invention, first, as shown in FIG. Likewise, a
이후, 상기 C-플레이트(217)에 자외선을 조사함으로써 상기 C-플레이트(217)의 표면이 적절한 표면 에너지를 갖는 상태로 만든 후, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 C-플레이트(217)를 배향막으로 하여 그 상부로 A-플레이트용 액정물질에 특정 조성을 갖는 첨가제 예들들면 g-aminopropyl thriethoxy silane을 포함하는 silane계 물질(230)을 섞은 후, 이를 코팅함으로써 기판면에 대해 수평한 배열을 갖는 액정분자(227)를 갖는 A-플레이트(225)를 형성한다. 단, 여기서 각 배향막(213)은 경우에 따라 생략할 수 있다.Thereafter, the C-
이렇게 C-플레이트(217) 상부에 특정 조성을 갖는 첨가제(230)를 섞은 A-플레이트용 액정물질을 코팅하여 형성하는 경우는 상부층을 형성하는 A-플레이트(225)의 장력을 낮춤으로써 하부의 C-플레이트(217)와의 코팅성을 상대적으로 높인 것이다. In this case, when the liquid crystal material for A-plate mixed with the additive 230 having a specific composition is formed on the C-
일반적으로 이중층의 물질을 코팅하여 형성하는 경우, 하부막의 표면 에너지가 크고, 그 위에 코팅하는 물질의 표면 장력이 작아야 안정적인 코팅이 될 수 있으며, 이러한 조건이 만족되지 않을 경우, de-wetting이 발생하여 화질불량을 초래하게 된다.In general, when the bilayer material is formed by coating, the surface energy of the lower layer is large, and the surface tension of the material coated thereon is small to be a stable coating. If these conditions are not satisfied, de-wetting occurs. It may result in poor image quality.
따라서, 이러한 화질불량을 초래하는 de-wetting이 발생하지 않도록 코팅을 하기 위해서, 본 발명의 제 2 실시예에 있어서는, 하부막인 C-플레이트(217) 상부 에 형성되는 A-플레이트(225)를 형성하는 액정물질 용액에 장력을 낮추는 특정 조성의 첨가제(230)를 첨가함으로써 전술한 조건을 만족시키도록 한 것이 가장 특징적인 면이 되고 있다. Therefore, in order to coat so that de-wetting that causes such poor image quality does not occur, in the second embodiment of the present invention, the A-plate 225 formed on the upper portion of the C-
실험예로써 B사에서 제공하는 LC242 A-플레이트 물질에 대해, 이를 33% 희석한 용액의 용질에 대해 0.1w% 내지 1w%를 갖는 g-aminopropyl thriethoxy silane을 로 첨가하고, 이를 이용하여 상기 C-플레이트 상부에 코팅한 경우, de-wetting의 발생없이 안정적이 코팅이 되었음을 알 수 있었다. As an experimental example, g-aminopropyl thriethoxy silane having 0.1w% to 1w% relative to the solute of the solution diluted by 33% was added to LC242 A-plate material provided by Company B, and the C- In the case of coating on the upper plate, it was found that the coating was stably without de-wetting.
이렇게 C-플레이트 상부(217)로 A-플레이트(225)를 형성한 기판(210)을 이용하여 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 A-플레이트(225) 상부로 격자형태의 블랙매트릭스(230)를 형성하고, 상기 블랙매트릭스(230)로 둘러싸인 개구부(233a, 233b, 233c )에 순차 주기적으로 반복하는 적, 녹, 청색 컬러필터 패턴(235a, 235b, 235c)으로 이루어진 컬러필터층(235)을 형성함으로서 컬러필터 기판(210)을 완성한다. As shown in FIG. 5C using the
다음, 이렇게 완성된 컬러필터 기판(210)과 제 1 실시예에서 언급한 바와 동일한 공통전극 및 화소전극이 형성된 어레이 기판(250)을 액정층(280)을 개재하여 합착함으로서 도 6에 도시한 바와 같은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 보상막(213, 225)이 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 횡전계형 액정표시장치(201)를 완성할 수 있다. Next, as shown in FIG. 6 by bonding the completed
<제 3 실시예> Third Embodiment
본 발명의 제 3 실시예는 A-플레이트 위로 A-플레이트가 형성된 보상막을 갖는 기판의 형성 방법에 관한 것이다. A third embodiment of the present invention relates to a method of forming a substrate having a compensation film having an A-plate formed thereon.
이중층 구조의 A-플레이트를 갖는 보상막은 주로 반사투과형 액정표시장치에 이용되는 것으로, 상기 반사투과형 액정표시장치는 반사부와 투과부에서 빛의 진행 경로 차에 의해 발생하는 위상지연을 보상하기 위한 보상필름으로써 광대역QWP(wide band quater wave plate)를 부착하는데, 이러한 광대역QWP(quater wave plate)는 이중의 A-플레이트를 구성함으로서 구현될 수 있다. Compensation film having a double-layer A-plate is mainly used in a reflection type liquid crystal display device, and the reflection type liquid crystal display device is a compensation film for compensating a phase delay caused by a difference in the path of light in the reflection part and the transmission part. By attaching a wide band quater wave plate (QWP), such a wide band quater wave plate (QWP) can be implemented by configuring a double A-plate.
따라서 본 발명의 제 3 실시예에서는 투명한 유리기판 상에 이중층 구조의 A-플레이트를 형성하고, 이렇게 이중층의 A-플레이트가 형성된 기판 상에 컬러필터층 또는 어레이 층을 형성함으로써 액정표시장치의 경량 박형을 실현할 수 있는 것이다. Therefore, in the third embodiment of the present invention, a thin-layered A-plate is formed on a transparent glass substrate, and a color filter layer or an array layer is formed on the substrate on which the double-layer A-plate is formed. It can be realized.
제 2 실시예에 전술한 바, 이중막을 형성하기 위해 물질을 코팅하는 경우, 하부막의 표면 에너지가 크고, 그 위에 코팅하는 물질의 표면 장력이 작아야 안정적인 코팅이 될 수 있으며, 이러한 조건이 만족되지 않을 경우, de-wetting이 발생하여 화질불량을 초래하게 되므로 이를 방지하기 위해서, 본 발명의 제 3 실시예에 있어서는 상부에 형성되는 제 2 A-플레이트를 형성하는 액정물질에 그 장력을 낮추는 특정 조성의 첨가제를 첨가함으로써 전술한 조건을 만족시키도록 한 것이 가장 특징적인 면이 되고 있다. As described above in the second embodiment, when the material is coated to form the double film, the surface energy of the lower film is large and the surface tension of the material to be coated thereon is small so that a stable coating can be obtained, and such a condition may not be satisfied. In this case, de-wetting may occur, resulting in poor image quality. In order to prevent this problem, in the third embodiment of the present invention, a specific composition for lowering the tension of the liquid crystal material forming the second A-plate formed thereon is used. The addition of an additive to satisfy the above-described conditions is the most characteristic aspect.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판상에 보상막을 형성 하는 방법을 도시한 단면도이다. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating a method of forming a compensation film on a substrate according to a third embodiment of the present invention.
우선, 도 7a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(310) 상에 폴리이미드 등의 배향막 물질을 코팅하고 소성함으로써 제 1 배향막(313)을 형성하고, 상기 제 1 배향막(313)에 러빙을 실시하거나 또는 이온빔을 조사하거나 또는 UV광을 조사함으로써 상기 제 1 배향막(313)이 일정한 방향성을 가지며 그 표면의 고분자 측쇄(미도시)들이 일방향을 정렬되도록 한다. First, as shown in FIG. 7A, the
다음, 상기 제 1 배향막(313) 위로 A-플레이트용 액정물질 용액을 스핀 코팅, 바 코팅, 슬릿 코팅 등의 코팅법에 의해 코팅함으로써 A-플레이트용 액정층(미도시)을 형성하고, 이러한 A-플레이트용 액정층(미도시)을 자외선 또는 열을 이용한 경화공정을 진행시킴으로써 제 1 A-플레이트(317)를 형성한다. Next, the liquid crystal material for A-plate is coated on the
다음, 상기 제 1 A-플레이트(317) 표면에 적정 노광 에너지를 갖는 자외선 광을 조사함으로써 적정 표면 에너지를 갖도록 한다. Next, the surface of the
다음, 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 자외선 노광에 의해 적정 표면 에너지를 갖는 제 1 A-플레이트(317) 상부로 장력을 낮추는 특성을 가지며, 특정 조성을 갖는 첨가제(329)를 섞은 A-플레이트용 액정물질 용액을 코팅스핀 코팅, 바 코팅, 슬릿 코팅 등의 코팅법에 의해 코팅함으로써 A-플레이트용 액정층(미도시)을 형성하고, 이러한 A-플레이트용 액정층(미도시)을 자외선 또는 열을 이용한 경화공정을 진행시킴으로써 제 2 A-플레이트(325)를 형성한다. Next, as shown in FIG. 7B, the A-plate having the characteristic of lowering the tension to the upper portion of the first A-plate 317 having the proper surface energy by the ultraviolet light exposure, and the additive 329 having the specific composition is mixed. The liquid crystal material solution is coated by a coating method such as coating spin coating, bar coating, and slit coating to form a liquid crystal layer for A-plate (not shown), and the liquid crystal layer for A-plate (not shown) is UV or heat. The
이때, 상기 특성 조성을 갖는 첨가제(330)는 g-aminopropyl thriethoxy silane을 포함하는 silane계 물질인 것이 바람직하며, 그 조성은 상기 A-플레이트 용 액정물질의 용질에 대해 0.1w% 내지 1w%가 되도록 하는 것이 바람직하다. In this case, the additive 330 having the characteristic composition is preferably a silane-based material including g-aminopropyl thriethoxy silane, and the composition is 0.1w% to 1w% of the solute of the liquid crystal material for A-plate. It is preferable.
전술한 제 3 실시예의 경우, 제 1 A-플레이트(317)의 표면은 적절한 노광 에너지 밀도를 갖는 자외선 노광을 통해 그 표면 에너지를 높이고, 그 상부로 형성되는 제 2 A-플레이트(325)에는 특성 조성을 갖는 첨가제를 첨가하여 장력을 낮춤으로써 de-wetting 발생을 방지하며 코팅성을 향상시킨 것이 특징적인 것이 되고 있다. In the case of the third embodiment described above, the surface of the first A-plate 317 increases its surface energy through ultraviolet exposure with an appropriate exposure energy density, and the second A-plate 325 formed thereon is characterized by a characteristic. The addition of an additive having a composition lowers the tension to prevent de-wetting and improves coating properties.
다음, 이렇게 제 1 및 제 2 A-플레이트를 갖는 기판에 도 7에 도시한 바와 같이, 블랙매트릭스(330)와 컬러필터층을 형성하는 컬러필터 공정(도 7c)을 진행하거나, 또는 박막트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 어레이 공정을 진행하여 어느 하나의 기판에 상기 제 1 및 제 2 A-플레이트의 보상막이 구비된 컬러필터 기판과 어레이 기판을 완성한 후, 이들 두 기판 사이에 액정을 개재하여 합착함으로 경량 박형의 액정표시장치를 완성한다. Next, as shown in FIG. 7, the substrate having the first and second A-plates is subjected to a color filter process (FIG. 7C) to form a
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
본 발명에 따른 액정표시장치는 광시야각 확보 또는 위상 지연 등을 보상하기 위해 필름형태로 구현되는 연신 타입의 보상필름을 부착하지 않고 컬러필터 기판 또는 어레이 기판 자체에 보상막을 직접 형성함으로써 경량 박형을 실현하는 효과가 있다.The liquid crystal display according to the present invention realizes light weight and thinness by directly forming a compensation film on the color filter substrate or the array substrate itself without attaching a stretch type compensation film formed in a film form to secure a wide viewing angle or compensate for phase delay. It is effective.
또한, 다층을 코팅하기 위해서는 안정된 코팅 형성 또는 상부에 위치하는 보상막의 배향특성을 안정적으로 형성하기 위해서는 하부막 형성 후, 그 표면 에너지를 크게해야 함으로 적정 노광 에너지밀도를 갖는 자외선을 노광하는데, 이러한 고에너지 밀도의 자외선 노광에 의해 형성된 보상막의 색변이 발생하는데 반해 본 발명에서는 컬러필터 기판 또는 어레이 기판으로 주로 이용되는 기판상에 보상막을 형성할 때, 액정 필름 자체의 색변이 등이 발생하는 않아 표시 품질을 향상시키는 효과가 있다.In addition, in order to coat the multilayer, after forming the lower layer in order to form a stable coating or stably forming the alignment characteristics of the compensation layer located on the upper side, the surface energy must be increased to expose ultraviolet rays having an appropriate exposure energy density. Color change of the compensation film formed by ultraviolet exposure of energy density occurs, whereas in the present invention, when the compensation film is formed on a substrate mainly used as a color filter substrate or an array substrate, color shift of the liquid crystal film itself does not occur, and thus display quality is improved. Has the effect of improving.
또한, 표면 에너지 향상을 위한 노광시 특정 조성을 갖는 첨가제를 섞어 하부의 보상막을 형성함으로써 작은 노광 에너지 밀도를 갖는 자외선 노광만으로도 충분히 안정적으로 배열특성을 살리며 상부의 보상막을 형성시키는 효과가 있다. 또한, 이러한 노광 에너지 밀도가 낮은 노광을 실시하여도 안정적인 보상막을 형성할 수 있으므로 비용절감의 효과가 있다. In addition, by forming a lower compensation film by mixing an additive having a specific composition during exposure to improve the surface energy, there is an effect of forming an upper compensation film while maintaining the alignment characteristics stably enough even by ultraviolet exposure having a small exposure energy density. In addition, since a stable compensation film can be formed even when such exposure energy density is low, there is an effect of reducing the cost.
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