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CN1797127A - 在液晶显示器中形成定向层的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在LCD中形成定向层的方法，包括：在基板上沉积定向层材料；摩擦所述定向层材料以在定向层材料上形成定向方向；以及向所述定向层材料照射非偏振的紫外光以形成定向层。

Description

在液晶显示器中形成定向层的方法
本申请要求享有2004年12月27日在韩国递交的申请号为No.11369/2004的申请的权益，在此引用其全部内部作为参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器件(LCD)的制造方法，尤其涉及一种可以改善LCD的图像质量的在液晶显示器(LCD)中形成定向层的方法。
背景技术
通常，阴极射线管(CRT)已经广泛用于在屏幕上显示图像数据的显示器件中，但是由于其体积大并且和其显示区域相比重量大导致了很多不便。随着电子工业的发展，显示器件已经用于电视(TV)和个人计算机、笔记本电脑、无线终端、交通仪表面板、电子显示板的监视器等。而且，由于信息通信技术的发展，可能传送大容量的图像信息。因此，可以处理并显示大容量图像信息的下一代显示器件的重要性逐渐提高。
要求该下一代显示器件实现重量轻、外形薄、亮度高、屏幕尺寸大、低功耗和价格低。在下一代显示器件中，液晶显示器件(LCD)受到更多的关注。LCD可以比其他平板显示器表现更出色的分辨率并且和CRT相比具有更快的响应时间以实现运动图像。
近来，薄膜晶体管(TFT)和连接到TFT上的像素电极以矩阵形式排列的有源矩阵LCD(AM-LCD)得到广泛应用。图1所示为现有技术LCD的分解透视图。
参照图1，现有技术彩色LCD包括具有黑矩阵106、具有子滤色片(R、G、B)的滤色片108和位于滤色片108上的透明公共电极118的上基板105以及具有像素区域P、像素电极117和形成于像素区域P上的开关元件T的下基板122。在上基板105和下基板122之间夹有液晶。为了方便说明，颠倒过来说明上基板105。
下基板122也称为阵列基板。在下基板122中，用作开关元件的TFT T以矩阵形式排列。栅线113和数据线115交叉，并且在交叉处具有TFT T。此外，像素区域P为由栅线113和数据线115的交叉部分限定的区域。像素区域P上形成的像素电极117由具有相对较高透光率的透明导电金属诸如氧化铟锡(ITO)形成。定向层形成于上基板和下基板105和122的最上层并确定液晶的初始定向方向和预倾角。
在该LCD中，像素电极117上的液晶层114的液晶分子通过从TFT施加的信号取向，并且根据液晶层114的定向程度(alignment)控制通过液晶层114的光量。这里，液晶的物理属性随着分子的排列而变化，因此响应于诸如电场的外力而存在不同。
由于液晶的这些特性，使得液晶分子的排列控制成为LCD构造以及液晶物理属性研究方面的基本技术。具体地，使液晶分子以固定方向均匀定向的摩擦工序成为保证LCD正常驱动和LCD的均匀特性方面的重要因素。
以下将详细说明现有技术形成用于确定液晶分子初始定向方向的定向层的工序。
首先，沉积聚合物薄膜并且液晶分子以固定方向定向。通常，沉积聚酰亚胺基有机材料并经过摩擦工序以形成定向层。根据摩擦法，在基板上涂敷聚酰亚胺基有机材料并在60-80℃烘干溶液。然后，对该材料进行取向并在80-200℃下进行硬化，从而形成聚酰亚胺定向层。采用诸如丝绒的摩擦布以固定方向摩擦定向层。通过所述工序，形成定向层。摩擦方法对于定向工序来说很容易并适用于批量生产。而且，可以实现稳定定向。
但是，在采用包裹有质量差的摩擦布的辊子摩擦定向层时，摩擦工序会产生缺陷。即，由于通过在摩擦布和定向层之间直接接触执行摩擦工序，因此液晶单元会由于颗粒导致污染。此外，TFT可能由于静电放电而被损坏，在摩擦工序之后需要额外的清洁工序，而且液晶分子可能会在宽屏LCD中不均匀定向。因此，导致LCD生产率下降。具体地，随着基板尺寸变大，会产生诸如垂直线、擦伤和瑕疵(云纹)等摩擦缺陷，从而降低LCD生产率。
图2A所示为现有技术定向层中垂直线的照片，并且图2B所示为在现有技术的定向层中擦伤的截面图。如图2A和2B所示，由于在定向层中诸如垂直线和擦伤等摩擦缺陷导致的液晶定向程度无序从而发生漏光。此外，黑亮度和对比度提高，导致LCD图像质量下降。
发明内容
因此，本发明涉及一种在LCD中形成定向层的方法，该方法基本上可以消除由于现有技术的局限性和不足产生的一个或者多个问题。
本发明的目的在于提供一种在LCD中形成定向层的方法，该方法可以解决摩擦缺陷并改善图像质量。在该方法中，在摩擦定向层的整个表面上照射具有预定能量的非偏振(non-polarized)UV(紫外)光。
本发明的附加优点、目的和特征部分将在以下的描述中得以阐明，一部分通过以下的分析对熟悉本领域的普通技术人员显而易见，或者通过实践本发明来认识它们。本发明的这些优点可通过书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和得到。
为了实现上述和其它优点并根据本发明的目的，作为具体而广泛的说明，本发明提供一种在LCD中形成定向层的方法，包括：在基板上沉积定向层材料；摩擦所述定向层材料以在定向层材料上形成定向方向；以及向所述定向层材料照射非偏振的紫外光以形成定向层。
一种在液晶显示器中形成定向层的方法包括：在基板上沉积定向层材料；执行第一定向工序以在所述定向层材料上形成定向方向；以及执行第二定向工序以蚀刻其上形成了定向方向的定向层材料的表面部分以形成定向层。
可以理解上述的概括性描述和以下的详细说明均为示例性的和解释性的并旨在提供进一步如权利要求所述的本发明的解释。
附图说明
包含用来提供本发明进一步理解并结合进来组成本申请一部分的附图，其示出了本发明的实施方式，并和说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1所示为现有技术LCD的分解透视图；
图2A所示为位于现有技术LCD定向层中垂直线的照片；
图2B所示为位于现有技术LCD定向层中擦伤的截面图；
图3所示为根据本发明实施方式在LCD中形成定向层方法的流程图；
图4所示为根据本发明实施方式在第一定向工序后进行第二定向工序的定向层的截面图；以及
图5所示为在不同条件下执行第二定向工序时定向层的照片。
具体实施方式
现在详细说明本发明的实施方式，其实施例在附图中示出。在整个附图中尽可能使用同样的附图标记表示相同或相近的部件。
图3所示为根据本发明实施方式在LCD中形成定向层方法的流程图。
如图3所示，在操作S100，制备上基板和下基板。在操作S110，执行从形成有多个图案的基板上去除杂质的清洁工序。在操作S120，采用定向印刷装置在基板上印刷用于定向层的聚酰亚胺(PI)溶液。在操作S130，通过对用于定向层的溶液施加高温以烘干包含在该溶液中的溶剂，然后执行硬化工序。
然后，在操作S140，在定向层的表面执行第一定向工序。该第一定向工序为通过采用摩擦布(例如，丝绒、人造纤维、尼龙等)在由聚酰亚胺形成的第一定向层上沿一个方向摩擦第一定向层形成定向方向的摩擦工序。
在操作S150，采用光照射在摩擦后的定向层上执行第二定向工序。该光为非偏振紫外光。该紫外光具有200nm-400nm的波长范围，并且光照射能量约为0.01-5J/cm2。光照射方法的实施例为倾斜照射方法和垂直照射方法。
如果采用光照射执行第二定向工序，则产生蚀刻效应。即，打断该定向层的主链或侧链并且薄薄地蚀刻该定向层的表面部分。由于该蚀刻效应，使得该定向层变薄。
因此，可以通过由第二定向工序产生的蚀刻效应去除在第一定向工序后出现在该定向层中的摩擦缺陷。
表1
定向层        定向层(聚酰亚胺)
  UV照射前   UV照射后
  厚度()   790   750
如表1所示，在定向层(例如，聚酰亚胺)上进行第一定向工序后，第二定向工序前(UV照射前)该定向层厚度为790，并且在第二定向工序后(在非偏振UV照射后)该定向层厚度为750。在该具体实施例中，该非偏振UV的照射能量约为3J/cm2。
当在该定向层上照射该非偏振UV时，定向层的表面部分被薄薄地蚀刻。这样可以达到去除在第一定向工序期间产生的诸如垂直线、擦伤和云纹等摩擦缺陷的效果。
因此，通过在第二定向工序期间在定向层表面照射非偏振UV可以去除出现在定向层表面以下大约100的摩擦缺陷。
图4所示为根据本发明实施方式在第一定向工序后进行第二定向工序的定向层的截面图；
如图4所示，在基板200上形成的定向膜210上执行第一定向工序。该第一定向工序为通过采用摩擦布(例如，丝绒、人造纤维、尼龙等)在由聚酰亚胺形成的定向层210上沿一个方向摩擦定向层210形成定向方向的摩擦工序。
这样，因为摩擦布由于台阶部分导致不能与基板200上的定向层210接触因此不能实现定向。而且，摩擦布在穿过该台阶部分时可能出现紊乱，因此产生诸如垂直线、擦伤和瑕疵的摩擦缺陷。
因此，对已经经过第一定向工序的定向层210采用光照射执行第二定向工序。当在定向层210上采用光照射执行第二定向工序时，薄薄地蚀刻该定向层210的表面，从而去除摩擦缺陷。
在操作S160，在除了液晶注入孔的上基板的边缘形成粘着密封图案，然后在上基板上散布衬垫料。
在操作S170，以几微米的精确性彼此相对地粘结两个基板从而防止漏光。然后，将该粘结后的基板切割为单元。该切割工序包括用于在上基板和下基板上形成线条的划片工序和通过在其上施加外力用于将划片后的基板划分为单元的切断工序。在操作S170，通过注入孔将液晶注入已切割为单元的两基板之间的间隙，然后密封该注入孔以完成该LCD的制造。
另外，在操作S180，在第二定向工序后，在该定向层滴入液晶，并将两个基板粘结在一起。然后，执行单元切割工序。
以下将更详细地说明根据本发明的形成用于确定液晶分子初始排列方向的定向层工序。该定向层的形成包括第一定向工序和第二定向工序，其中涂敷聚合体薄膜并以固定方向排列定向层。
该第一定向工序为通过采用摩擦布(例如，丝绒、人造纤维、尼龙等)在由聚酰亚胺形成的定向层上沿一个方向摩擦第一定向层形成定向方向的摩擦工序。
除了聚酰亚胺树脂，用于定向层的材料可以为聚酰胺酸、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、聚酰胺、聚乙烯、聚苯乙烯、聚亚苯基邻苯二酰胺、聚酯、聚亚安酯和聚甲基丙烯酸甲酯，定向层的材料包括通过UV照射选择性打断其化学键的聚合体。在基板上涂敷具有良好耐热性和与液晶具有良好亲和力的聚酰亚胺树脂并烘干以形成定向层。然后，在该定向层上采用摩擦工序执行第一定向工序。
然后，通过向已经进行第一定向工序的定向层照射光执行第二定向工序。该光为非偏振UV光。此外，该紫外光具有200-400nm的波长范围，并且光照射能量约为0.01-5J/cm2。光照射方法的实施例为倾斜照射方法和垂直照射方法。此外，采用用于照射非偏振UV光的装置，可以在整个基板的表面上照射光或者在移动基板的同时以顺列型(in-line type)照射光。
当将非偏振UV光照射在定向层上时，定向层的表面部分被薄薄地蚀刻。这样可以达到去除第一定向工序期间产生的诸如垂直线、擦伤和云纹等摩擦缺陷的效果。因此，通过在第二定向工序期间在定向层表面照射非偏振UV可以去除出现在定向层表面以下大约100的摩擦缺陷。
图5所示为根据本发明通过在向LCD的定向层上照射非偏振UV光得到的摩擦缺陷减少的图。
如图5所示，通过在已经采用摩擦工序进行了第一定向工序的定向层上照射UV光执行第二定向工序。当光照射能量为1.0J/cm2(中心为250nm)时，垂直线减少。为了比较，图5中一起示出了仅执行第一定向工序的定向层。而且，当由于摩擦工序导致在定向层表面产生擦伤时，通过照射非偏振UV光可以将定向层表面薄薄地蚀刻掉。这样，改变该定向层表面的形态从而减少或者去除擦伤。
根据本发明，通过在摩擦后的定向层表面上照射非偏振UV光可以减少摩擦缺陷，从而提高图像质量。另外，由于非偏振光可以照射在摩擦后的定向层表面上，因此不需要单独的偏振装置即可获得很高的图像质量。因此，可以简化制造工序并降低制造成本。
显然，对于熟悉本领域的技术人员来说可以对本发明进行各种改进和变型。因而，本发明意在覆盖落入由所附权利要求及其等效物限定的本发明的改进和变型。

Claims (12)

1、一种在液晶显示器中形成定向层的方法，包括：
在基板上沉积定向层材料；
摩擦所述定向层材料以在所述定向层材料上形成定向方向；以及
在具有定向方向的所述定向层材料上照射非偏振紫外光以形成定向层。
2、根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述非偏振紫外光的照射能量为0.01-5J/cm2。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非偏振紫外光波长为200-400nm。
4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述定向层材料照射非偏振紫外光操作过程中向下蚀刻所述定向层材料小于200。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述定向层材料照射非偏振紫外光操作过程中向下蚀刻所述定向层材料小于100。
6、一种在液晶显示器上形成定向层的方法，包括：
在基板上沉积定向层材料；
在所述定向层材料上执行第一定向工序以形成定向方向；以及
执行第二定向工序以蚀刻具有其上形成有定向方向的定向层材料以形成定向层。
7、根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述第一定向工序包括摩擦工序。
8、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二定向工序包括向所述定向层材料照射非偏振紫外光。
9、根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述非偏振紫外光的照射能量为0.01-5J/cm2。
10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述非偏振紫外光波长为200-400nm。
11、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，第二定向工序中向下蚀刻所述定向层材料小于200。
12、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在第二定向工序中向下蚀刻所述定向层材料小于100。
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