KR20100090545A

KR20100090545A - 이온빔 배향법을 이용한 혼합된 배향막 상의 프리틸트각 제어 방법

Info

Publication number: KR20100090545A
Application number: KR1020090009891A
Authority: KR
Inventors: 서대식; 박홍규; 오병윤
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2010-08-16

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 액정의 프리틸트각 제어 방법은, 수평 배향 물질과 수직 배향 물질이 혼합된 혼합 배향 물질을 준비하는 단계; 상기 혼합 배향 물질을 기판 상에 도포하여 상기 기판 상에 배향 처리될 물질막을 형성하는 단계; 상기 물질막에 이온빔을 조사하는 단계를 포함하되, 상기 혼합 배향 물질 내의 수평 및 수직 배향 물질의 혼합 비율을 조절함으로써 상기 물질막 상의 프리틸트각을 제어하는 것을 특징으로 한다.

액정, 프리틸트각, LCD

Description

이온빔 배향법을 이용한 혼합된 배향막 상의 프리틸트각 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING PRETILT ANGLE ON BLENDED ALIGNMENT LAYER USING ION-BEAM ALIGNMENT METHOD}

본 발명은 액정 표시 장치에 사용되는 배향막의 형성과 관련하여 액정의 프리틸트각을 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온빔 배향법을 이용하여 액정의 프리틸트각을 중간 프리틸트각을 포함한 넓은 범위에서 용이하게 제어할 수 있고 노바이어스 파이 셀 구현에 효과적인 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치(LCD; liquid crystal display)를 제작하기 위해서는 액정 배향 기술을 필요로 한다. 예를 들어, TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드는 각각 양의 유전율 이방성과 음의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정을 사용하는데, 이러한 액정을 균일하게 정렬하기 위해서는 배향막(예컨대, 폴리이미드막) 상에서 배향 공정을 거쳐야 한다.

배향 처리로서 기존의 러빙 공정에 따르면, 공정 내에서 먼지나 부스러기가 발생하거나 정전기가 쉽게 발생한다. 이로 인해 배향막 표면에 먼지가 부착되거나 국부적인 결함 또는 줄이 생겨서 디스플레이의 해상도를 열화시키고 표시 불량을 초래하기도 한다. 특히, TFT(Thin Film Transistor) 소자를 갖는 기판의 경우에는, 발생한 정전기에 의해 TFT 소자의 회로 파괴가 발생하여 수율저하의 원인이 된다. 또한 러빙 처리는 별도의 세척 공정을 필요로 하므로 공정수와 공정비가 증가된다. 향후 점점 더 고정밀화되는 액정 표시 장치에 있어서, 화소의 고밀도화에 따라 기판 표면에 요철이 생기는 경우 균일하게 러빙 처리를 행하여야 하는 문제가 있다.

액정을 배향시키는 다른 수단으로서, 기판 표면에 형성된 폴리비닐신나메이트 또는 폴리이미드 등의 감광성 박막에 편광 또는 비편광의 자외선(Ultra Violet; UV)을 조사함으로써 액정 배향능을 부여하는 광 배향법이 알려져 있다. 광 배향법 또는 이온빔 배향법은 러빙법과 달리 비접촉 방식의 배향법으로서, 정전기나 먼지를 발생시키지 않고, 균일한 액정 배향을 실현할 수 있다. 그러나, 기존의 광 배향법 또는 이온빔 배향법을 이용하더라도 동일 물질막에 대한 이러한 비접촉식 배향처리로써 수평 배향막에서 수직 배향막에 이르는 광범위한 프리틸트각을 얻을 수 없으며, 특히 40~60°의 중간 프리틸트각(mid-pretilt angle)을 얻기가 어렵다. 통상 배향막은 TN 모드에 적합한 수평 배향막(homogeneous alignment film)과 VA 모드에 적합한 수직 배향막(homeotropic alignment film)이 따로 구분되어지는데, 이는 배향 공정이 액정의 프리틸트각을 제어하는데 한계가 있어왔음을 나타낸다.

LCD에 있어서 빠른 응답시간(response time)은 많은 LCD 적용에서 요구되며 특히, 대면적의 총천연색 디스플레이로 고품질 화상을 이루는데에 요구된다. 응답 시간의 개선을 위해 강유전 액정(ferroelectric LC) 모드, OCB(Optically Compensated Bend) 모드(동의어로서 파이(π) 셀이라고도 함) 등이 연구되고 있다. 특히 OCB 모드, 즉 파이 셀은 LCD 구동에 있어서 액정의 움직임에 따른 블러링 현상을 줄이는데 기여할 수 있는 매우 빠른 디스플레이 응답을 위한 후보에 해당한다. 그러나, 일반적으로 파이 셀은 액정 모드를 스플레이(splay) 상태에서 벤드(bend) 상태로 전환하기 위해 초기 설정 전압(initial setting voltage, 초기 임계전압 이라고도 함)을 필요로 하며, 액정을 벤드 상태로 유지하기 위해 홀딩 전압(holding voltage)를 요한다. 이는 통상적인 파이 셀의 전력 소모 특성이 열악하다는 것을 의미한다. 따라서, 빠른 응답시간과 높은 전력 소모 효율 양자 모두를 달성하기 위해서는, 초기 설정 전압이 없는 노-바이어스-벤드(no-bias-bend) 파이 셀(간단히, 'NBB 파이 셀' 또는 '노바이어스 파이 셀(no bias π cell)' 이라고도 함)이 필요하다.

NBB 파이 셀을 제조하기 위해서는, 중간 프리틸트각(intermediate pretilt angle, 예컨대, 40~60°)이 필수적으로 요구된다. NBB 파이 셀에 적용될 수 있는 중간 프리틸트각을 실현하기 위해, SiO₂ 이베포레이션(evaporation), 폴리이미 드(PI)막의 개질, 듀얼 배향막, 이온빔을 통한 비정질 플루오르화탄소 박막 처리 등 다양한 방법들이 제안되었다. 그러나, 이러한 기존의 방법들은 무기물질의 증착이나 추가적인 물질의 유도, 러빙 처리의 필요성 등으로 인해, 대량 생산성, 안정성, 재현성, 고비용의 제조 공정과 같은 해결해야할 기술적 어려움을 여전이 갖고 있다. 러빙 공정의 단점을 극복하기 위한 광배향 등 기존의 방법들도 개선될 여지가 여전히 남아있다.

본 발명의 일 과제는 이온빔 배향법에 의한 배향 처리에 있어서 NBB 파이 셀 구현을 위한 중간 프리틸트각을 포함하여 매우 넓은 범위의 액정 프리틸트각을 용이하게 구현할 수 있는 프리틸트각 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 액정의 프리틸트각 제어 방법은, 수평 배향 물질과 수직 배향 물질이 혼합된 혼합 배향 물질을 준비하는 단계; 상기 혼합 배향 물질(blended alignment material)을 기판 상에 도포하여 상기 기판 상에 배향 처리될 물질막을 형성하는 단계; 상기 물질막에 이온빔을 조사하는 단계를 포함하되, 상기 혼합 배향 물질 내의 수평 및 수직 배향 물질의 혼합 비율을 조절함으로써 상기 물질막 상의 프리틸트각을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 수평 및 수직 배향 물질은 유기 배향 물질일 수 있다. 특히, 상기 수평 및 수직 배향 물질은 각각 수평 폴리이미드(homogeneous polyimide, 간단히 '수평 PI'라고도 함)와 수직 폴리이미드(homeotropic polyimide, 간단히, '수직 PI'라고도 함)일 수 있다. 상기 물질막 형성 단계는, 상기 혼합 배향 물질을 상기 기판 상에 스핀-코팅하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 물질막 형성 단계는, 상기 스핀-코팅 단계 후에, 상기 스핀- 코팅된 혼합 배향 물질을 예비열처리(prebake)하고 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 물질막에 이온빔을 조사할 때, 10~80°의 입사각으로 상기 물질막에 이온빔이 조사될 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 수평 및 수직 배향 물질의 혼합 비율의 조절에 의해 상기 물질막에 대해 6~80°범위로 프리틸트각을 제어할 수 있다. 또한, 상기 혼합 비율의 조절에 의해, 상기 물질막에 40~60°의 중간 프리틸트각이 얻어질 수 있다. 상기 혼합 비율의 조절에 의해, 상기 물질막에는 NBB 파이 셀이 구현되는 프리틸트각이 얻어질 수 있다. 상기 혼합 배향 물질에서 수직 배향 물질의 농도가 증가할 수록 상기 물질막에서의 프리틸트각은 증가할 수 있다.

본 발명에 따르면, 혼합 배향 물질에 소정의 입사각으로 이온빔을 조사하되 그 혼합 배향 물질에서의 수평 및 수직 배향 물질의 혼합 비율을 조절함으로써, 프리틸트각을 매우 넓은 범위로 쉽게 제어할 수 있게 된다. 특히, 이온빔 조사와 혼합 비율의 조절을 통해, 고속응답 특성과 전력 소모의 절감 특성이 우수한 NBB 파이 셀을 위한 중간 프리틸트각을 기존의 수평 및 수직 배향 물질로부터 용이하게 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 이온빔 조사의 비접촉식 처리를 이용함으로써, 러빙 공정의 문제점을 제거할 수 있고 세척 공정이 필요없어 공정비를 절감할 수 있다. 다양한 각도로 제어된 프리틸트각을 이용하여 TN, STN, IPS, VA, OCB, NBB 등 다양한 액정 모드에 적용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

본 발명의 실시형태에서는 배향막 상의 프리틸트각을 매우 넓은 범위에서 쉽게 제어하기 위해, 기판 상에 도포되는 물질막으로서 수평 배향 물질과 수직 배향 물질의 혼합물인 혼합 배향 물질막(blended alignment material film)을 사용한다. 또한, 그 혼합 배향 물질막에 대해 이온빔을 조사하여 배향 처리를 하되, 혼합 배향 물질막의 혼합 비율(또는 혼합 배향 물질막 중 수직 배향 물질의 농도)의 조절을 통해 중간 프리틸트각(mid-pretilt angle)을 포함하여, 거의 0~90°에 이르는 다양한 프리틸트각을 달성할 수 있다.

이온빔 조사 전에 기판 상에 배향 처리될 물질막은, 예컨대 JALS-696 또는 JALS2021(JSR Co., Ltd.에서 입수 가능)의 수직 배향 폴리머와, JALS9203(JSR Co., Ltd.에서 입수 가능) 또는 SE-7492(Nissan Chemical Industries Co., Ltd.) 등의 수평 배향 폴리머의 혼합물로 준비될 수 있다. 이러한 혼합 배향 폴리머막은 스핀-코팅 등의 방법으로 기판 상에 도포된다. 기판 상에 도포된 혼합 배향 폴리머막은 이온빔 조사 전에 예비열처리(prebake)와 이미드화 과정 등을 거쳐 경화될 수 있다. 수직 또는 수평 배향 물질로서 폴리이미드(PI)를 사용할 수 있다. 폴리이미드 이외에도, 폴리스티렌(PS), 폴리메틸메트아크릴레이트(PMMA) 등의 다른 유기 배향 물질을 사용할 수도 있다.

기판 상에 도포된 혼합 배향 물질에 대한 이온빔 조사는, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 듀오피가트론(DuoPIGatron) 타입의 이온소스를 갖는 이온빔 시스템을 사용하여 수행될 수 있다. Ar 등의 불활성 가스(10)가 듀오피가트론 이온 소스의 마그넷 방전 영역(magnet discharge area)(20)으로 투입되어 이온화되고 이온 가속기(ion accelerator)(30)에서 에너지를 얻어 가속된다. 가속된 이온들은 플라즈마 플럭스의 형태로 이온빔(40)을 형성하고, 이온빔(40)은 챔버 내의 스테이지(60) 상에 탑재된 기판(100) 상으로 조사된다. 셔터(50)는 이온빔의 차단과 통과를 허용하는 개폐 동작을 통해 기판(100)으로의 이온빔 조사 시간을 조절할 수 있다.

기판(100) 상으로 조사되는 이온빔의 입사각도(α)는 스테이지 상면(수평면) 에 대해 기판(100)이 기울어진 각도를 조절함으로써 원하는 입사각으로 선택할 수 있다. 기판을 적절히 기울임으로써 10~80°의 입사각으로 혼합 배향 물질막에 이온빔을 조사할 수 있다. 특히, 일 실시예로서, 45°의 입사각으로 기판(100)에 이온빔을 조사할 수 있다.

상술한 바와 같이, 이온빔 조사되는 혼합 배향 물질막의 수직/수평 배향 물질의 혼합 비율을 조절함으로써, 도 2의 그래프에 나타난 바와 같이 그 혼합 배향 물질막에 거의 0 에서 90°(특히, 6~80°)에 이르는 다양한 프리틸트각을 형성시킬 수 있다. 도 2를 참조하면, 수평 PI(수평 폴리이미드)와 수직 PI(수직 폴리이미드)의 혼합 PI(blended PI)에서 수직 PI의 농도가 증가할 수록 프리틸트각은 증가함을 볼 수 있다. 이러한 넓은 범위(약 6~80°)의 프리틸트각 제어는 단지 중량%로 10~80%의 수직 PI 농도 조절과 이온빔 조사에 의해 얻어지기 때문에, 본 실시형태에 따라 원하는 각도로 프리틸트각을 제어하는 것은 용이하다.

본 실시형태에 따른 제어된 프리틸트각의 정도에 따라 배향막은 다양한 액정셀 모드에 적용될 수 있다. 예를 들어, 수평 배향의 경우(예컨대, 10°이하의 프리틸트각을 갖는 경우), TN, STN, IPS 등의 모드가 사용될 수 있고, 수직 배향의 경우(예컨대, 80°이상의 프리틸트각을 갖는 경우), VA 모드가 적용될 수 있다. 특히, 40~60°의 범위 또는 45°근방의 중간 프리틸트각을 용이하게 구현함으로써 초기 설정 전압이 없는 OCB 모드(파이 셀), 즉 NBB 파이 셀과 이를 적용한 LCD(즉, LBB-LCD)를 제작할 수 있다.

도 3은 중간 프리틸트각을 갖도록 배향처리된 혼합 배향막(예컨대, 수평 PI 물질과 수직 PI 물질이 혼합된 혼합 PI)에 기반한 NBB 파이 셀의 주요부 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 2개의 편광판(101a, 101b) 사이의 마주보는 면에 배향막(102a, 102b)이 배치되고, 두 혼합 배향막(102a, 102b) 사이에 예컨대, 네마틱 액정(105)이 삽입되어 있다. 이러한 NBB 파이 셀 구조에서는, 배향막(102a, 102b) 상에 중간 프리틸트각(예컨대 40~60°)이 형성되어 벤드 상태로의 전이를 위한 초기 임계전압이 필요하지 않다.

종래에는 OCB 모드의 구현에 있어서 40~60°의 중간 프리틸트각 형성의 어려움으로 인해 벤드 상태로의 전환 및 유지를 위해 기본적으로 액정 셀에 전압을 걸어주어야 하는 전력 소모 특성 상의 문제점이 있다. 그러나, 본 발명의 실시형태에서는, 수평과 수직 배향 물질의 혼합 배향막에 있어서의 혼합 비율의 조절을 통해 중간 프리틸트각을 용이하게 구현함으로써 종래 OCB 모드의 문제점을 쉽게 제거한다. 본 발명자들에 의해 제안된 프리틸트각 제어 방법을 통해 얻어진 프리틸트각을 사용하여 NBB 파이 셀의 액정 디스플레이를 제작하여 그 V-T(전압-투과율) 특성과 응답 특성을 조사한 결과, 0.9V 이하의 낮은 문턱 전압(threshold voltage)과 5.4 ms의 짧은 응답 시간(response time)을 얻었다. 따라서, 본 실시형태에 따른 액정의 프리틸트각 제어 방법은 액정의 블러링 현상을 줄이고 대면적 풀컬러 디스플레 이의 고품질 화상을 구현하는데 기여할 수 있다. 또한, 러빙 공정이 아닌 이온빔 조사의 비접촉식 배향 처리를 이용하므로 정전기에 취약하지 않으며 세척 작업 등을 절약할 수 있고 공정비를 낮출 수 있다.

(실시예)

본 발명자들은 수평 PI와 수직 PI가 혼합된 혼합 PI(blended polyimide)에서, 이온빔 조사를 통해 수직 PI의 농도에 따라 다양한 액정 프리틸트각을 쉽게 얻었다. 표면 장력의 플롯(도 5 참조)은 프리틸트각의 변화와 잘 매치되었다. 또한, 본 발명자들은 모든 LCD 샘플에 대해 국부적인 결함이 적은 균일한 액정 배향을 관찰하였다. 이에 더하여, 6°의 낮은 프리틸트각과 약 41°의 중간 프리틸트각을 갖는 파이 셀의 전기광학적 특성을 측정하여, 통상적인 파이 셀과 달리 중간 프리틸트각을 갖는 NBB 파이 셀이 초기 설정 전압 없는 벤드 상태(도 7 참조)와 5.4 ms의 빠른 응답시간(도 8 참조)을 나타냄을 확인하였다.

수평 PI와 수직 PI의 혼합 PI들이 서로 다른 농도로 준비되었다. 이 혼합 PI들은, 스핀-코팅을 사용하여, ITO(Indium-Tin-Oxide)가 코팅된 유리기판들 상에 균일하게 도포되었다. 이 혼합 PI들은 80℃에서 10분간 프리베이크된 후, 230℃에서 1시간동안 이미드화되었다. 이 막들은 약 50m 두께이었다. 다양한 프리틸트각을 갖는 균일한 액정 구성을 얻기 위해, 듀오피가트론 타입의 이온 소스를 갖는 이온빔 시스템(도 1 참조)을 사용하여 다른 농도의 상기 혼합 PI막들에 Ar 이온빔 플라즈 마를 조사하였다. 이온빔 조사 시간은 5초이었다. 또한, 이온빔의 입사각도와 입사 에너지는, 각각 45°와 1000 eV 이었다.

이 기판들을 사용하여, 반평행 구성으로 된 LCD 샘플들을 제작하였고, 이러한 LCD들에 대해 프리틸트각과 전기광학적 특성을 각각 측정하였다. 네가티브 액정(MJ98468, Merck 사부터 입수가능)으로 채워진 셀이 조립되었다. 모든 샘플에 있어서, 액정의 프리틸트각은 상온에서 결정 회전법에 의해 측정되었다. 오웬-벤트(Owen-Wendt) 법을 사용하여, 혼합 PI막 표면에 놓인 물(water) 및 디요오도메탄(diiodomethane)의 접촉각으로부터 분산 에너지(dispersion energy)와 극 에너지(polar energy)의 합으로서 표면 장력(surface tension)이 계산되었다. 접촉각(contact angles)은 접촉각 분석기(contact-angle analyzer)(PEONIX 300)을 사용하여 세실 드롭법(sessile drop technique)에 의해 측정되었다. 이에 더하여, 상기 NBB-LCD의 전압-투과율(V-T) 및 응답 시간 성능이 LCMS-200(Sesim Photonics Technology 사로부터 입수할 수 있는 전기광학적 특성 측정 장비)에 의해 측정되었다.

도 2는 수직 PI의 농도의 함수로서 이온빔 조사된 혼합 PI막 상의 프리틸트각을 보여준다. 이 그래프는 10에서 80 wt%로 수직 PI의 농도를 변화시킴으로써 넓은 범위(약 6°에서 80°)의 프리틸트각이 형성될 수 있음을 보여준다. 또한, 프리틸트각은 수직 PI의 농도에 거의 선형적으로 의존한다. 따라서, 프리틸트각을 매우 넓은 범위로 정확하고 쉽게 조절할 수 있게 된다. 도 2의 농도-프리틸트각 그래프는 아래 표 1로 표시될 수 있다.

샘플 번호	수직PI 농도 (wt%)	프리틸트각 (°)	셀 갭 (㎛)
1	10	6.22699	58.1876
2	20	18.9625	64.9752
3	40	41.0313	56.6651
4	60	49.0367	53.3774
5	80	74.8014	55.8166

도 4는 수직 PI의 농도에 따른 고정 에너지(anchoring energy)를 나타내는 그래프이다. 고정 에너지는 배향막과 액정 분자간의 결합력의 척도가 될 수 있으며 높은 고정 에너지는 배향막과 액정층의 계면에서 액정 분자가 일정 방향으로 잘 고정될 수 있고 이에 따라 액정의 정렬도가 좋다는 것을 의미한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 표시된 전체 수직 PI 농도 범위에서 4×10^-3 J/m² 이상의 충분한 고정 에너지를 나타냄을 알 수 있다. 도 4의 농도-고정 에너지 그래프는 아래의 표 2로 표시될 수 있다.

샘플 번호	수직PI 농도 (wt%)	고정 에너지 (J/m²)
1	10	0.00489
2	20	0.00436
3	40	0.00875
4	60	0.00457
5	80	0.00579

도 5는 수직 PI의 농도에 변화에 따른 표면 장력(surface tension)의 변화를 나타낸다. 이 그래프는 중량%로 20에서 80%까지의 수직 PI 농도에 대해 현저한 편차를 나타내지 않고 유사한 표면 장력값을 나타내었다. 그러나, 표면 장력의 플롯은 대체로 수직 PI의 농도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 갖는데, 이는 프리틸트각의 변화에 잘 대응된다.

도 6은 LCD 소자의 안정성 실험을 위해서 추가적으로 액정셀을 90℃로 어닐링(anealing)한 후 측정된 '수직 PI 농도-프리틸트각' 특성을 나타내는 그래프이다. 도 2와 비교하여 어닐링 효과로 인해 40%이상의 수직 PI 농도에서 프리틸트각에 약간의 변화가 있었으나 여전히 수직 PI 농도에 따라, 6~80°에 이르는 넓은 범위의 프리틸트각을 쉽게 구현할 수 있음을 알 수 있다.

액정 셀의 전기광학적 특성을 조사하기 위해, 본 발명자들은 수직 PI 농도 제어를 통해 41°의 중간 프리틸트각을 갖는 NBB 셀을 제조하였다. 또한 NBB 셀과의 비교를 위해, 6°의 저(낮은) 프리틸트각을 갖는 10%의 수직 PI가 함유된 혼합 PI로 구성된 파이 셀을 제조하였다. 도 7은 저 프리틸트각을 갖는 파이 셀의 V-T 특성과 중간 프리틸트각을 갖는 NBB 셀의 V-T 특성의 플롯을 나타낸다. 저 프리틸트각(6°)의 파이 셀이 초기 벤드 상태를 형성하기 위해 1 V의 초기 설정 전압를 요하는 반면에, 중간 프리틸트각(41°)을 갖는 혼합된 PI막은 (초기 설정 전압이 없는) NBB 셀로 귀결되었다. 이것은 프리틸트각이 41°정도일 때 스플레이 상태보다 벤드 상태가 효과적으로 더 안정적이라는 것을 나타낸다. 또한, 상기 중간 프리틸트각의 문턱 전압는 90%의 투과율에서 0.9 V보다 작았으나, 저 프리틸트각의 파이 셀의 문턱 전압은 1.4 V이었다. 감소된(작은) 문턱 전압을 갖는 LCD는 저전압에서 효과적으로 동작할 수 있어 전력 소모를 줄여준다.

NBB 셀의 응답 시간 특성은 도 8에 도시되어 있다. 상승 시간(rising time)과 하강 시간(falling time)은 각각 0.4ms와 5.0ms이었다. 5.4 ms의 관찰된 전체 응답 시간은 저 프리틸트각을 갖는 통상적인 OCB 모드(파이 셀)와 비교될 수 있다

결론적으로, 중간 프리틸트각을 갖는 이온빔 조사된 혼합 PI를 사용하여 NBB 셀을 용이하게 제조할 수 있다. 수직 PI의 농도의 함수로서 이온빔 조사된 혼합 PI는 거의 0에서 90°에 이르는 넓은 범위로 변할 수 있는 다양한 프리틸트각을 달성할 수 있다. 더욱이, 이 방법은 기존의 PI 물질을 사용할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명자들은 수직 PI의 농도에 상관없이 액정 셀의 전체 유효면적에 대해 균일한 액정 배향을 관찰하였다. 중간 프리틸트각을 갖는 NBB 셀은 초기 설정 전압 없이 효과적으로 동작하였는데, 이는 전력 소모를 줄이는 데 도움이 된다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 프리틸트각 제어에 사용되는 듀오피가트론 이온빔 배향 장비를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법에 있어서, 수직 PI의 농도에 따른 프리틸트각의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 3은 NBB 파이 셀의 주요부를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프리틸트각 제어 방법에 있어서, 수직 PI의 농도에 따른 고정 에너지를 나타내는 그래프이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프리틸트각 제어 방법에 있어서, 수직 PI의 농도에 따른 표면 에너지를 나타내는 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프리틸트각 제어 방법에 있어서, 어닐링 처리한 후 수직 PI의 농도에 따른 프리틸트각의 변화를 나타내는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프리틸트각 제어 방법을 통해 구현된 중간 프리틸트각의 NBB 파이 셀의 V-T(전압-투과율) 특성과, 이와 비교되는 저 프리틸트각의 파이 셀의 V-T 특성을 나타내는 그래프이다.

도 8은 실시예에 따른 프리틸트각 제어 방법을 통해 구현된 NBB 파이 셀의 응답 시간 특성(response time characteristics)을 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 불활성 가스 20: 마그넷 방전 영역

30: 이온 가속기 40: 이온빔

50: 셔터 60: 스테이지

100: 기판 101a, 101b: 평광판

102a, 102b: 배향막 105: 액정

Claims

수평 배향 물질과 수직 배향 물질이 혼합된 혼합 배향 물질을 준비하는 단계;

상기 혼합 배향 물질을 기판 상에 도포하여 상기 기판 상에 배향 처리될 물질막을 형성하는 단계; 및

상기 물질막에 이온빔을 조사하는 단계를 포함하되,

상기 혼합 배향 물질 내의 수평 및 수직 배향 물질의 혼합 비율을 조절함으로써 상기 물질막 상의 프리틸트각을 제어하는 것을 특징으로 액정의 프리틸트각 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 수평 및 수직 배향 물질은 유기 배향 물질인 것을 특징으로 하는 액정의 프리틸트각 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 수평 및 수직 배향 물질은 각각 수평 폴리이미드와 수직 폴리이미드인 것을 특징으로 하는 액정의 프리틸트각 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 물질막 형성 단계는, 상기 혼합 배향 물질을 상기 기판 상에 스핀-코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정의 프리틸트각 제어 방법.
제4항에 있어서,

상기 물질막 형성 단계는, 상기 스핀-코팅 단계 후에, 상기 스핀-코팅된 혼합 배향 물질을 예비열처리하고 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정의 프리틸트각 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 이온빔 조사 단계에서, 10~80°의 입사각으로 상기 물질막에 이온빔이 조사되는 것을 특징으로 하는 액정의 프리틸트각 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 수평 및 수직 배향 물질의 혼합 비율의 조절에 의해, 상기 물질막에 대 해 6~80°범위로 프리틸트각을 제어하는 것을 특징으로 하는 프리틸트각 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 수평 및 수직 배향 물질의 혼합 비율의 조절에 의해, 상기 물질막에 40~60°의 중간 프리틸트각이 얻어지는 것을 특징으로 하는 프리틸트각 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 혼합 비율의 조절에 의해, 상기 물질막에는 NBB 파이 셀이 구현되는 프리틸트각이 얻어지는 것을 특징으로 하는 프리틸트각 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 혼합 배향 물질에서 수직 배향 물질의 농도가 증가할 수록 상기 물질막에서의 프리틸트각은 증가하는 것을 특징으로 하는 프리틸트각 제어 방법.