액정표시소자용 배향재료의 제조방법 및 그것을 사용한 액정표시소자의 제조방법 document_id A220623011400

본 발명은 액정표시소자에 사용되는 배향재료의 제조방법 및 그것을 사용한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 화소전극이나 공통전극을 카본나노튜브(carbon nano tube)와 폴리이미드(polyimide)를 혼합한 물질로 형성하여 그 제조공정을 단순화할 수 있는 것에 관한 것이다. 최근 디스플레이소자는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 한층 더 강조되고 있으며, 여러 가지 종류의 경쟁력 있는 디스플레이소자들이 많이 개발 되어지고 있다. 그러한 여러 가지 종류의 디스플레이소자 중에서 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다. 현재 평판 디스플레이(FPD: Flat Panel Display)의 주력 제품인 액정표시소자(LCD: Liquid Crystal Display)는 디스플레이의 이러한 조건들을 만족시킬 수 있는 성능뿐만 아니라 양산성까지 갖추었기 때문에, TV나 자동차용 네비게이션시스템 등 여러 응용분야에 널리 사용되고 있으며, 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube; CRT)이 지배하고 있던 시장을 대체할 수 있는 핵심 디스플레이소자로서 자리 잡고 있다. 상기 액정표시소자는 박막트랜지스터 어레이 기판이라고 불리우는 상판과, 컬러필터 기판이라고 불리우는 하판과, 그 사이에 충진된 액정으로 구성되는 액정패널으로 구성된다. 상기 상판에는 종횡으로 N×M개의 화소가 배열되며, 각 단위화소에는 화상신호를 전달하는 박막트랜지스터와 전계를 형성하기 위한 화소전극이 형성되어 있고, 상기 하판에는 컬러필터 패턴과 블랙매트리스 등이 형성되어 있으며, 수직전계방식의 경우에는 상기 화소전극에 대응하는 공통전극이 형성된다. 그리고, 상기 상판과 하판 사이에 충진된 액정층은 광이방특성을 가지는 물질로 구성되며, 상기 화소전극과 공통전극 사이에 형성된 전계에 따라 배열을 달리하여, 빛의 편광특성에 따른 투과율 변화를 발생시키게 된다. 이때, 상기 상판과 하판의 액정층과의 접촉면에는 배향막이 형성되어 있는데, 상기 배향막은 액정분자가 균일한 방향성을 가진 상태에서 화소전극과 공통전극 사이에 형성된 전계에 의하여 그 방향성을 제어하는 역할을 한다. 상기 배향막은 일반적으로 고분자재료인 폴리이미드(polyimide)가 사용되며, 액정을 일정한 방향으로 배향시키기 위하여 일정한 방향으로 배향처리되어야 한다. 상기 배향방법으로는 여러가지 방법이 알려져 있지만, 현재 가장 많이 사용되고 있는 방법이 러빙(rubbing)에 의한 배향방법이다. 상기 러빙에 의한 배향방법은 기판에 배향막을 형성한 후 러빙포를 이용하여 이해 러빙을 실시하여 배향막 표면에 균일한 미세홈(microgrooves)를 형성시켜 배향하는 방법이다. 이것은 배향막 표면에서 러빙에 의해 미세홈이 형성된 배향막과 액정분자가 상호작용하여 액정분자에 배향규제력을 제공함으로써 배향막 전표면에 걸쳐서 원하는 방향으로 액정분자를 일정하게 배향하는 것이다. 도 1과 도 2를 참조하여 종래기술에 따른 액정표시소자를 구성하는 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판의 단면구조에 대하여 살펴본다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 박막트랜지스터 어레이 기판은, 기판(101) 위에 금속층으로 이루어진 게이트전극(103)이 형성되고, 상기 게이트전극(103)을 포함하는 기판 위에 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 게이트절연층(105)이 형성되며, 그 위에 섬 형태로 패터닝된 활성층패턴(107)과, 상기 활성층패턴(107)과 소정의 형태로 중첩되는 소스 및 드레인전극(109a, 109b)이 형성된다. 그리고, 상기 소스 및 드레인전극(109a, 109b)을 포함하는 기판 위에 층간절연층(111)이 형성되며, 상기 층간절연층(111)에 형성된 컨택트홀(미표시)을 통하여 드레인전극(109b)과 전기적으로 연결되는 화소전극(113)이 층간절연층(111) 위에 형성된다. 마지막으로, 상기 화소전극(113)을 포함하는 기판 전면에 배향막(115)이 형성된다. 이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 컬러필터 기판은 기판(201)에 금속재료나 블랙수지로 이루어진 블랙매트릭스(203)가 화소영역의 주변을 따라 형성되며, 상기 블랙매트릭스(203) 사이에 순차적으로 적색, 녹색, 청색 컬러필터패턴(205a, 205b, 205c)이 형성된다. 상기 컬러필터패턴(205a, 205b, 205c) 위에 오버코트층(207)이 형성되며 그 위에 공통전극(209)이 형성된다. 그리고 상기 공통전극(209)을 포함하는 기판 전면에 배향막(211)이 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이 박막트랜지스터 어레이 기판(117)과 컬러필터 기판(213)이 합착되고 그 사이에 액정층(301)이 채워지면 액정패널이 완성되며, 상기 액정층(301)은 상기 두 기판 사이에 형성된 배향막(115, 211)과 접촉하며 전계에 의하여 광유전율이 변화하게 된다. 상기한 바와 같이, 종래기술의 액정표시소자는 화소전극과 공통전극 위에 별도의 배향막을 형성하여야 한다. 이는 종래에 화소전극과 공통전극을 형성하는 물질이 인듐 틴 옥사이드나 인듐 징크 옥사이드와 같은 산화금속막으로 이루어지고, 상기 산화금속막들은 배향막으로 사용될 수 없는 특성을 지녔기 때문이다. 따라서, 종래기술에서는 화소전극과 공통전극 위에 다시 배향막을 형성하여야 하므로 공정의 단계가 증가하고, 그에 따른 생산성 감소를 피할 수 없는 문제점이 있었다.