KR101607479B1 - Liquid crystal alignment layer, liquid crystal device using the same and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정 배향층 및 이를 이용한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 폴리이미드 배향막 없이 액정층의 액정분자들을 균일하게 배열할 수 있는 액정 배향층 및 이를 이용한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 기존의 폴리이미드 배향막 없이 액정분자들을 균일하게 배열할 수 있고 우수한 전기광학특성을 구현할 수 있다.More particularly, the present invention relates to a liquid crystal alignment layer capable of uniformly arranging liquid crystal molecules of a liquid crystal layer without a conventional polyimide alignment layer, and a liquid crystal display device using the same And a method for producing the same.
According to the present invention, it is possible to uniformly arrange the liquid crystal molecules without the conventional polyimide alignment film, and to realize excellent electro-optical characteristics.
Description
본 발명은 액정 배향층, 이를 이용한 액정표시소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 폴리이미드 배향막 없이 액정층의 액정분자들을 균일하게 배열할 수 있는 액정 배향층, 이를 이용한 액정표시소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a liquid crystal alignment layer, a liquid crystal display using the same and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a liquid crystal alignment layer capable of uniformly arranging liquid crystal molecules of a liquid crystal layer without a conventional polyimide alignment layer, Device and a method of manufacturing the same.
액정 표시장치(liquid crystal display)는 액정의 광투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시 패널과 광을 제공하는 백라이트 어셈블리로 구성된다. 상기 액정 표시패널은 일반적으로 TFT 어레이 기판, 상기 어레이 기판과 대향하는 컬러 필터(color filter)층 기판 및 상기 어레이 기판과 상기 컬러필터층 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 액정층에 전계가 인가되면 형성된 전계에 따라 액정 분자들의 배열이 변화되고 이에 따라 액정층을 통과한 입사광들의 위상차가 발생하여 빛이 투과되어 영상이 표시된다. 2. Description of the Related Art A liquid crystal display (LCD) is composed of a liquid crystal display panel that displays an image using light transmittance of a liquid crystal and a backlight assembly that provides light. The liquid crystal display panel generally includes a TFT array substrate, a color filter layer substrate facing the array substrate, and a liquid crystal layer interposed between the array substrate and the color filter layer substrate. When an electric field is applied to the liquid crystal layer, the arrangement of the liquid crystal molecules changes according to an electric field formed thereby, and a phase difference of incident light passing through the liquid crystal layer is generated, and light is transmitted to display an image.
일반적으로 표시장치에 전압이 공급되지 않은 상태에서 액정 분자의 초기 배향을 형성하기 위해 배향막 고분자층을 사용하게 된다. 통상 폴리이미드(polyimide)계 고분자가 주로 이용되며, 액정 주입 전 상기 어레이 및 컬러필터층 기판 각각에 박막 형태로 고분자 용액을 프린팅 후 열처리 소성과정을 거쳐 형성하게 된다.In general, an alignment film polymer layer is used to form an initial alignment of liquid crystal molecules in a state where a voltage is not supplied to a display device. Generally, polyimide-based polymers are mainly used, and the polymer solution is printed on the array and the color filter layer substrate in the form of a thin film before the injection of the liquid crystal, followed by heat treatment and firing.
하지만 기존 배향막 공정은 액정 주입 전 별도의 박막 형성 단계가 필요하며, 상기 박막의 소성시 다단계의 건조 및 경화 공정을 거치게 되어 복잡하고 많은 시간이 소요되게 되는 단점이 있다. 또한 박막의 두께 불균일로 얼룩 등의 문제가 발생된다.
However, the conventional alignment film process requires a separate thin film forming step before liquid crystal injection, and the thin film is subjected to a multi-step drying and curing process, which complicates and takes a long time. Further, unevenness in thickness of the thin film causes problems such as stain.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기존의 폴리이미드 배향막 없이 액정층의 액정분자들을 균일하게 배열하는 액정 배향층을 제공한다. 또한 기존의 폴리이미드 배향막 없이 우수한 표시특성을 구현할 수 있는 저원가의 고속응답 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공한다.
In order to solve the above problems, the present invention provides a liquid crystal alignment layer which uniformly arranges liquid crystal molecules of a liquid crystal layer without a conventional polyimide alignment layer. Also provided is a low cost, high-response liquid crystal display device capable of realizing excellent display characteristics without a conventional polyimide alignment film and a method of manufacturing the same.
본 발명에 따르면, TFT 어레이 기판; 컬러필터 기판; 및 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 액정층을 포함하여 구성되는 액정표시소자 제조방법으로서, 하기 화학식 1로 표시되는 유기분자와 액정을 혼합하여 유기분자 액정 혼합물을 제조하는 단계(단계 1); 상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판의 일면에 상기 유기분자 액정 혼합물을 떨어뜨리는 단계(단계 2); 두 기판 사이에 유기분자 액정 혼합물이 위치하도록, 두 기판을 합착하는 단계(단계 3); 및 합착된 기판을 열처리하고 상온으로 냉각하는 단계(단계 4)를 포함하는 액정표시소자 제조방법을 제공한다.According to the present invention, a TFT array substrate; A color filter substrate; And a liquid crystal layer between the array substrate and the color filter substrate, the method comprising the steps of: (1) preparing an organic molecular liquid crystal mixture by mixing organic molecules represented by the following formula (1) with liquid crystal; Dropping the organic molecular liquid crystal mixture on one side of the array substrate or the color filter substrate (step 2); Coalescing the two substrates so that the organic molecular liquid crystal mixture is positioned between the two substrates (step 3); And a step of heat-treating the bonded substrate and cooling the substrate to a normal temperature (step 4).
[화학식 1] [Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
a는 수소결합을 할 수 있는 작용기, b는 고리화합물, c는 알킬기임.
a is a functional group capable of forming a hydrogen bond, b is a cyclic compound, and c is an alkyl group.
상기 화학식 1로 표시되는 유기분자는 한 쪽 말단에 상기 액정층의 액정분자들과 상호작용할 수 유연한 알킬기(c 부분), 다른 쪽 말단에는 기판과 결합되는 수소결합 단위(a 부분) 및 가운데 스페이서에는 액정 배향의 안정성을 부여하는 강직한 고리 구조(b 부분)가 결합된 구조일 수 있다.
The organic molecule represented by Formula 1 has a flexible alkyl group (c portion) capable of interacting with the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer at one end thereof, a hydrogen bonding unit (a portion) bonded to the substrate at the other end thereof, And a rigid ring structure (part b) which gives stability of liquid crystal alignment.
상기 유기분자는 기판과 비공유결합을 형성할 수는 작용기를 포함할 수 있다. 상기 비공유결합은 수소결합일 수 있다.
The organic molecule may include a functional group capable of forming a noncovalent bond with the substrate. The non-covalent bond may be a hydrogen bond.
상기 유기분자의 알킬기는 액정층의 액정분자들과 상호작용하여 액정 분자들을 수직 배향시킬 수 있고, 수소결합을 할 수 있는 작용기는 기판의 ITO 전극 또는 유리 등과 수소결합을 형성함으로써 유기분자가 기판에 고정되게 할 수 있으며, 고리 구조는 액정 배향을 안정화 시킬 수 있다.
The alkyl group of the organic molecule interacts with the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer to vertically align the liquid crystal molecules and the functional group capable of hydrogen bonding forms a hydrogen bond with the ITO electrode or glass of the substrate, And the ring structure can stabilize the liquid crystal alignment.
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
a는 하이드록시기, 아민기, 피리미딘기 및 카르복시산기로 이루어진 군에서 선택되고,a is selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amine group, a pyrimidine group and a carboxylic acid group,
b는 
c는 
c is
상기 유기분자는 상기 액정 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 10 중량부로 혼합될 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다 The organic molecules may be mixed in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the liquid crystal. More preferably from 0.1 to 0.5 parts by weight
상기 유기분자가 0.01 중량부 미만으로 혼합되면 초기 액정 배향력이 낮아져 블랙(black) 화면에서 빛샘이 발생하고, 10 중량부 초과시에는 초기 액정 배향력이 너무 높아 전압 인가시 액정분자의 응답특성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.When the organic molecules are mixed in an amount of less than 0.01 part by weight, light leakage occurs on a black screen due to low initial liquid crystal alignment, and when the amount is more than 10 parts by weight, the initial liquid crystal alignment power is too high, Problems can arise.
또한 유기분자가 0.1 내지 0.5 중량부로 혼합되는 경우, 초기 액정 배향력과 전계시 액정 응답특성이 최적화되어 블랙(black) 표시 특성과 동화상 응답특성이 우수한 장점이 있다.
In addition, when the organic molecules are mixed in the amount of 0.1 to 0.5 parts by weight, the initial liquid crystal alignment power and the liquid crystal response characteristics under an electric field are optimized, which is advantageous in black display characteristic and moving image response characteristic.
상기 합착은 실런트에 의해 수행될 수 있다.The cementation may be performed by a sealant.
상기 열처리는 80 ~ 120 ℃ 온도에서 30 ~ 120 분 동안 수행될 수 있다. 상기 범위로 열처리되는 경우 기판 영역에 걸쳐 유기분자들이 균일 배열될 수 있어 배향 불균일에 기인한 화면얼룩이 발생하지 않는 액정표시소자를 제조할 수 있다.
The heat treatment may be performed at a temperature of 80 to 120 DEG C for 30 to 120 minutes. When heat treated in the above range, the organic molecules can be uniformly arranged over the substrate region, thereby making it possible to manufacture a liquid crystal display device free from screen unevenness due to uneven orientation.
상기 단계 3에서, 유기분자와 기판 사이 수소결합이 형성될 수 있다.In step 3, a hydrogen bond may be formed between the organic molecules and the substrate.
상기 단계 3에서, 유기분자에 의해 액정 분자를 기판에 대해 수직 배향 또는 수평 배향시키는 액정 배향층을 형성할 수 있다.
In the step 3, a liquid crystal alignment layer for orienting the liquid crystal molecules vertically or horizontally with respect to the substrate by the organic molecules can be formed.
상기 유기분자는 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드(4-(4-heptylphenyl)benzoic acid), 4'-메틸-4-바이페닐카복실릭 애시드(4'-methyl-4-biphenylcarboxylic acid), 4-n-옥틸벤조익 애시드(4-n-octylbenzoic acid), p-톨루익 애시드(p-toluic acid), 4-펜틸페놀(4-pentylphenol), 4-도데실아닐린(4-dodecylaniline), 4-데실피리딘(4-decylpyridine), 트랜스-4-n-펜틸사이클로헥산카복실릭 애시드 (trans-4-n-pentylcyclohexanecarboxylic acid), 4-(4-헵틸사이클로헥실)벤조익 애시드(4-(4-heptylcyclohexyl)benzoic acid) 및 4'-(4-펜틸사이클로헥실)바이페닐-4-카복실릭 애시드(4'-(4-pentylcyclohexyl)biphenyl-4-carboxylic acid)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
The organic molecule may be selected from the group consisting of 4- (4-heptylphenyl) benzoic acid, 4'-methyl-4-biphenylcarboxylic acid, 4-n-octylbenzoic acid, p-toluic acid, 4-pentylphenol, 4-dodecylaniline, 4-decylpyridine, trans-4-n-pentylcyclohexanecarboxylic acid, 4- (4-heptylcyclohexyl) benzoic acid (4- ( 4-heptylcyclohexyl) benzoic acid, and 4 '- (4-pentylcyclohexyl) biphenyl-4-carboxylic acid. . ≪ / RTI >
또한 본 발명에 따르면, TFT 어레이 기판; 컬러필터 기판; 및 상기 어레이 기판과 컬러기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성되는 액정표시소자로서, 상기 어레이 기판 및 컬러필터 기판으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 기판과 액정층 사이에는 액정 배향층이 형성되고, 상기 액정 배향층은 하기 화학식 1로 표시되는 유기분자로 이루어지며, 상기 액정 배향층은 기판과 비공유결합으로 결합되고, 상기 유기분자는 상기 액정층 내의 액정분자를 수직 배향 또는 수평 배향시키는 것을 특징으로 하는 액정표시소자를 제공할 수 있다.
According to the present invention, there is also provided a TFT array substrate; A color filter substrate; And a liquid crystal layer interposed between the array substrate and the color substrate, wherein a liquid crystal alignment layer is formed between the liquid crystal layer and at least one substrate selected from the group consisting of the array substrate and the color filter substrate , The liquid crystal alignment layer is composed of organic molecules represented by the following formula (1), the liquid crystal alignment layer is bonded to the substrate by non-covalent bonding, and the organic molecules are vertically or horizontally aligned in the liquid crystal layer Can be provided.
[화학식 1] [Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
a는 수소결합을 할 수 있는 작용기, b는 고리화합물, c는 알킬기임.
a is a functional group capable of forming a hydrogen bond, b is a cyclic compound, and c is an alkyl group.
상기 화학식 1로 표시되는 유기분자는 한 쪽 말단에 상기 액정층의 액정분자들과 상호작용할 수 유연한 알킬기(c 부분), 다른 쪽 말단에는 기판과 결합되는 수소결합 단위(a 부분) 및 가운데 스페이서에는 액정 배향의 안정성을 부여하는 강직한 고리 구조(b 부분)가 결합된 구조일 수 있다.
The organic molecule represented by Formula 1 has a flexible alkyl group (c portion) capable of interacting with the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer at one end thereof, a hydrogen bonding unit (a portion) bonded to the substrate at the other end thereof, And a rigid ring structure (part b) which gives stability of liquid crystal alignment.
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
a는 하이드록시기, 아민기, 피리미딘기 및 카르복시산기로 이루어진 군에서 선택되고,a is selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amine group, a pyrimidine group and a carboxylic acid group,
b는 
c는 
c is
상기 유기분자는 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드(4-(4-heptylphenyl)benzoic acid), 4'-메틸-4-바이페닐카복실릭 애시드(4'-methyl-4-biphenylcarboxylic acid), 4-n-옥틸벤조익 애시드(4-n-octylbenzoic acid), p-톨루익 애시드(p-toluic acid), 4-펜틸페놀(4-pentylphenol), 4-도데실아닐린(4-dodecylaniline), 4-데실피리딘(4-decylpyridine), 트랜스-4-n-펜틸사이클로헥산카복실릭 애시드 acid(trans-4-n-pentylcyclohexanecarboxylic acid), 4-(4-헵틸사이클로헥실)벤조익 애시드(4-(4-heptylcyclohexyl)benzoic acid) 및 4'-(4-펜틸사이클로헥실)바이페닐-4-카복실릭 애시드(4'-(4-pentylcyclohexyl)biphenyl-4-carboxylic acid)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.The organic molecule may be selected from the group consisting of 4- (4-heptylphenyl) benzoic acid, 4'-methyl-4-biphenylcarboxylic acid, 4-n-octylbenzoic acid, p-toluic acid, 4-pentylphenol, 4-dodecylaniline, 4-decylpyridine, trans-4-n-pentylcyclohexanecarboxylic acid, 4- (4-heptylcyclohexyl) benzoic acid (4- (4-heptylcyclohexyl) benzoic acid and 4 '- (4-pentylcyclohexyl) biphenyl-4-carboxylic acid. Or more.
상기 비공유결합은 수소결합일 수 있다.
The non-covalent bond may be a hydrogen bond.
또한 본 발명에 따르면, 액정표시소자에 사용되는 액정 배향층으로서, 하기 화학식 1로 표시되는 유기분자로 이루어지고, 상기 유기분자는 인접한 기판과 비공유결합으로 결합되고, 상기 유기분자는 액정분자를 수직 배향 또는 수평 배향시키는 것을 특징으로 하는 액정 배향층을 제공할 수 있다.According to the present invention, there is also provided a liquid crystal alignment layer for use in a liquid crystal display device, comprising: an organic molecule represented by the following general formula (1), wherein the organic molecule is bonded to an adjacent substrate by noncovalent bonding, Alignment or horizontal alignment of the liquid crystal alignment layer.
[화학식 1] [Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
a는 수소결합을 할 수 있는 작용기, b는 고리화합물, c는 알킬기임.
a is a functional group capable of forming a hydrogen bond, b is a cyclic compound, and c is an alkyl group.
상기 화학식 1로 표시되는 유기분자는 한 쪽 말단에 상기 액정층의 액정분자들과 상호작용할 수 유연한 알킬기(c 부분), 다른 쪽 말단에는 기판과 결합되는 수소결합 단위(a 부분) 및 가운데 스페이서에는 액정 배향의 안정성을 부여하는 강직한 고리 구조(b 부분)가 결합된 구조일 수 있다.
The organic molecule represented by Formula 1 has a flexible alkyl group (c portion) capable of interacting with the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer at one end thereof, a hydrogen bonding unit (a portion) bonded to the substrate at the other end thereof, And a rigid ring structure (part b) which gives stability of liquid crystal alignment.
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
a는 하이드록시기, 아민기, 피리미딘기 및 카르복시산기로 이루어진 군에서 선택되고,a is selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amine group, a pyrimidine group and a carboxylic acid group,
b는 
c는 
c is
상기 유기분자는 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드(4-(4-heptylphenyl)benzoic acid), 4'-메틸-4-바이페닐카복실릭 애시드(4'-methyl-4-biphenylcarboxylic acid), 4-n-옥틸벤조익 애시드(4-n-octylbenzoic acid), p-톨루익 애시드(p-toluic acid), 4-펜틸페놀(4-pentylphenol), 4-도데실아닐린(4-dodecylaniline), 4-데실피리딘(4-decylpyridine), 트랜스-4-n-펜틸사이클로헥산카복실릭 애시드 acid(trans-4-n-pentylcyclohexanecarboxylic acid), 4-(4-헵틸사이클로헥실)벤조익 애시드(4-(4-heptylcyclohexyl)benzoic acid) 및 4'-(4-펜틸사이클로헥실)바이페닐-4-카복실릭 애시드(4'-(4-pentylcyclohexyl)biphenyl-4-carboxylic acid)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.The organic molecule may be selected from the group consisting of 4- (4-heptylphenyl) benzoic acid, 4'-methyl-4-biphenylcarboxylic acid, 4-n-octylbenzoic acid, p-toluic acid, 4-pentylphenol, 4-dodecylaniline, 4-decylpyridine, trans-4-n-pentylcyclohexanecarboxylic acid, 4- (4-heptylcyclohexyl) benzoic acid (4- (4-heptylcyclohexyl) benzoic acid and 4 '- (4-pentylcyclohexyl) biphenyl-4-carboxylic acid. Or more.
상기 비공유결합은 수소결합일 수 있다.
The non-covalent bond may be a hydrogen bond.
본 발명에 따르면 알킬리, 고리 구조 및 수소결합 단위를 포함하는 유기분자를 적용함으로써 기존의 폴리이미드 배향막 없이 액정분자들을 균일하게 배열할 수 있고 우수한 전기광학특성을 구현할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to uniformly arrange liquid crystal molecules without using a conventional polyimide alignment layer and to realize excellent electro-optical characteristics by applying organic molecules including an alkyl group, a ring structure and a hydrogen bonding unit.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시소자의 모식도이다.
도 2은 백라이트가 켜진 상태에서 전압 인가가 되지 않은 액정표시소자(실시예 1 및 비교예)의 검은(black) 화면 정도를 DSLR 카메라를 이용하여 분석한 결과이다.
도 3는 실시예 1과 비교예에 따른 액정표시소자의 전압에 따른 투과율 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1과 비교예에 따른 액정표시소자의 액정 반응속도를 측정한 결과는 나타낸 그래프이다.
도 5은 백라이트가 켜진 상태에서 전압 인가가 되지 않은 액정표시소자(실시예 2 및 비교예)의 검은(black) 화면 정도를 DSLR 카메라를 이용하여 분석한 결과이다.
도 6은 실시예 2와 비교예에 따른 액정표시소자의 전압에 따른 투과율 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 2와 비교예에 따른 액정표시소자의 액정 반응속도를 측정한 결과는 나타낸 그래프이다.1 is a schematic view of a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a result of analyzing the black screen degree of a liquid crystal display element (Example 1 and Comparative Example) in which no voltage was applied in a state that the backlight was turned on, using a DSLR camera.
3 is a graph showing a transmittance curve according to voltage of the liquid crystal display element according to Example 1 and Comparative Example.
4 is a graph showing the results of measurement of the liquid crystal reaction rate of the liquid crystal display device according to Example 1 and Comparative Example.
FIG. 5 is a result of analyzing the black screen area of a liquid crystal display device (Example 2 and Comparative Example) in which no voltage was applied in a state that the backlight was turned on, using a DSLR camera.
6 is a graph showing a transmittance curve according to voltage of a liquid crystal display device according to Example 2 and a comparative example.
7 is a graph showing the results of measurement of the liquid crystal reaction rate of the liquid crystal display element according to Example 2 and Comparative Example.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 도면 및 실시예를 통하여 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 도면 및 실시예에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기서 소개되는 도면 및 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서. 이하의 도면 및 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. The objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following drawings and examples. The present invention is not limited to the drawings and embodiments described herein, but may be embodied in other forms. The drawings and embodiments are provided so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. therefore. The scope of the present invention should not be limited by the following drawings and examples.
도 1을 참조하여 본원발명의 액정표시소자(100)를 설명하면 다음과 같다. 액정표시소자(100)는 컬러필터 기판(110)과 TFT 어레이 기판(120) 사이에 액정층을 포함하여 구성된다. 액정표시소자(100)의 액정층(130)과 기판(110, 120) 사이에 유기분자(140)로 이루어진 액정 배향층이 형성된다. 유기분자(140)는 한쪽 말단에는 액정층의 액정(130)과 상호작용을 하는 유연한 알킬기(143)가, 다른 말단에는 기판과 결합하는 수소결합 단위(141)가, 가운데 스페이서 부분에는 액정 배향의 안정성을 부여하는 강직한 고리 구조(142)가 결합되어 있다. 유기분자(140)의 알킬기(143)는 액정층의 액정분자들과 상호작용하여 액정 분자들을 수직배향시키게 되고, 수소결합 단위(141)는 기판의 ITO 전극 또는 유리와 수소결합을 하여 유기분자가 기판에 고정되게 하며, 고리 구조(142)는 액정 배향을 안정시키게 된다.
The
실시예 1: 액정표시소자의 제조 1Example 1: Production of liquid crystal display element 1
유전율 이방성(△ε)이 -3.3인 호스트(host) 액정에 비공유결합 가능 유기분자인 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드 (4-(4-heptylphenyl)benzoic acid)를 첨가하였다. 이 때 유기분자는 액정 100 중량부에 대하여 0.1 중량부를 첨가하였다. 그 다음 70 ℃ 온도에서 약 10분간 교반하여 유기분자가 호스트(host) 액정에 완전히 녹아 혼합되도록 하였다. 상기 혼합방법에서 유기분자는 액정 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 첨가하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량부로 첨가하는 것이 좋다. 4- (4-heptylphenyl) benzoic acid was added to a host liquid crystal having a dielectric anisotropy (DELTA epsilon) of -3.3, which is a noncovalent bondable organic molecule. At this time, 0.1 part by weight of organic molecules was added to 100 parts by weight of the liquid crystal. Then, the mixture was stirred at 70 DEG C for about 10 minutes to allow the organic molecules to completely dissolve and mix in the host liquid crystal. In the above mixing method, the organic molecules are preferably added in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 0.5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the liquid crystal.
그 다음 화소전극(ITO)을 갖는 하부 TFT 어레이 기판 또는 공통전극(common ITO)을 갖는 상부 컬러필터 기판에 유기분자 액정 혼합물을 고르게 떨어트려 놓고 두 기판을 봉지제(sealant)를 이용해 합착하였다. 합착 후 액정표시 셀(cell)을 100 ℃ 온도의 고온 오븐에서 약 1시간 동안 열처리를 한 후 상온으로 냉각하여 유기분자들이 기판과 비공유 수소결합을 하도록 하고 동시에 액정분자들이 유기분자에 의해 수직으로 배향되게 하여 액정 배향층을 형성시킴으로써 액정표시소자를 제조하였다.
Next, the organic molecular liquid crystal mixture was evenly dropped on the lower TFT array substrate having the pixel electrode (ITO) or the upper color filter substrate having the common electrode (common ITO), and the two substrates were bonded together using a sealant. After the cementation, the liquid crystal display cell was heat-treated in a high-temperature oven at a temperature of 100 ° C for about 1 hour and then cooled to room temperature so that the organic molecules were bonded to the substrate by non-covalent hydrogen bonding. At the same time, To form a liquid crystal alignment layer, thereby producing a liquid crystal display element.
실시예 2: 액정표시소자의 제조 2 Example 2: Production of liquid
유전율 이방성(△ε)이 -3.3인 호스트(host) 액정과 비공유결합 가능 유기분자인 4-n-옥틸벤조익 애시드(4-n-octylbenzoic acid)를 첨가하였다. 이때 유기분자는 액정 100 중량부에 대하여 약 0.2 중량부로 첨가하였다. 그 다음 70 ℃ 온도에서 약 10분간 교반하여 유기분자가 호스트(host) 액정에 완전히 녹아 혼합되도록 하였다.4-n-octylbenzoic acid, an organic molecule capable of noncovalent bonding with a host liquid crystal having a dielectric anisotropy (DELTA epsilon) of -3.3, was added. At this time, the organic molecules were added in an amount of about 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the liquid crystal. Then, the mixture was stirred at 70 DEG C for about 10 minutes to allow the organic molecules to completely dissolve and mix in the host liquid crystal.
그 다음 화소전극(ITO)을 갖는 하부 TFT 어레이 기판 또는 공통전극(common ITO)을 갖는 상부 컬러필터 기판에 유기분자 액정 혼합물을 고르게 떨어트려 놓고 두 기판을 봉지제(sealant)를 이용해 합착하였다. 합착 후 액정표시 셀(cell)을 100 ℃ 온도의 고온 오븐에서 약 1시간 동안 열처리를 한 후 상온으로 냉각하여 유기분자들이 기판과 비공유 수소결합을 하게하고 동시에 액정분자들이 유기분자에 의해 수직으로 배향되게 하여 액정 배향층을 형성시킴으로써 액정표시소자를 제조하였다.
Next, the organic molecular liquid crystal mixture was evenly dropped on the lower TFT array substrate having the pixel electrode (ITO) or the upper color filter substrate having the common electrode (common ITO), and the two substrates were bonded together using a sealant. After the cementation, the liquid crystal display cell was heat-treated in a high-temperature oven at a temperature of 100 ° C for about 1 hour and then cooled to room temperature to cause organic molecules to be bonded to the substrate by non-covalent hydrogen bonding. At the same time, To form a liquid crystal alignment layer, thereby producing a liquid crystal display element.
비교예 Comparative Example
실시예에서 적용한 액정 배향층이 아닌, 기존 폴리이미드 배향막을 적용한 액정표시소자를 실시예에 따라 제조된 액정표시소자와 비교하였다.
A liquid crystal display device to which a conventional polyimide alignment film was applied, instead of the liquid crystal alignment layer applied in the examples, was compared with the liquid crystal display device manufactured according to the example.
실험예: 액정표시소자의 배향력 및 전기광학특성 분석 1 Experimental Example: Analysis of Orientation Force and Electro-optical Characteristics of Liquid Crystal Display Device 1
실시예 1에 따라 제조된 액정표시소자의 배향력 및 전기광학특성을 측정하였다. 먼저 전압이 액정소자에 인가되지 않은 O V에서 블랙(black) 화면표시정도를 비교한 결과, 실시예 1 따른 액정표시 셀은 기존 폴리이미드 배향막이 적용된 액정표시 셀(비교예)과 동등한 수준으로 수직 배향력을 나타내었으며 화면 전체적으로 빛샘(light leakage)이 없이 검은(black) 화면을 구현하였다(도 2 참조).
The alignment properties and electro-optical properties of the liquid crystal display device prepared in Example 1 were measured. As a result of comparing the degree of black display on the OV where no voltage was applied to the liquid crystal device, the liquid crystal display cell according to Example 1 had the same vertical alignment as the liquid crystal display cell (Comparative Example) to which the conventional polyimide alignment film was applied And realized a black screen without light leakage throughout the screen (see FIG. 2).
또한 전압에 따른 투과율 곡선(voltage-transmittance curve)을 측정하여 그 결과를 도 3에 나타내었다. 실시예 1에 따른 액정표시 셀은 기존 셀(비교예)과 유사한 V-T 특성을 나타내어 전압에 따른 계조(gray scale) 표현이 가능한 것으로 확인되었다.
The voltage-transmittance curve according to the voltage was measured, and the results are shown in FIG. The liquid crystal display cell according to Example 1 exhibited VT characteristics similar to those of the conventional cell (comparative example), and it was confirmed that the gray scale can be expressed according to the voltage.
아울러 상기 액정표시소자의 액정 반응속도(response time)를 측정하여 그 결과를 도 4에 나타내었다. 기존 액정소자(비교예)의 경우 라이징 타임(rising time, Ton)이 16 ms, 폴링 타임(falling time, Toff)이 6 ms로 나타났으며, 실시예 1에 따른 액정소자의 경우 라이징 타임이 24ms, 폴링타임이 6 ms로 나타났다. 따라서 기존 액정소자와 동등 수준의 고속 액정 반응속도를 구현할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
The liquid crystal reaction time (response time) of the liquid crystal display device was measured and the results are shown in FIG. In the case of the conventional liquid crystal device (comparative example), the rising time (Ton) is 16 ms and the falling time (Toff) is 6 ms. In the case of the liquid crystal device according to the first embodiment, , And the polling time was 6 ms. Therefore, it can be confirmed that a high-speed liquid crystal reaction speed equivalent to that of the conventional liquid crystal device can be realized.
실험예: 액정표시소자의 배향력 및 전기광학특성 분석 2 Experimental Example: Analysis of Orientation Force and Electrooptical Characteristics of Liquid
실시예 2에 따른 액정표시소자의 배향력 및 전기광학특성을 측정하였다. 먼저 전압이 액정소자에 인가되지 않은 O V에서 블랙(black) 화면표시정도를 비교한 결과, 실시예 2에 따른 액정표시 셀은 기존 폴리이미드 배향막이 적용된 액정표시 셀(비교예)과 동등한 수준으로 수직배향력을 나타내었으며 화면 전체적으로 빛샘(light leakage)이 없이 검은(black) 화면을 구현하였다(도 5 참조)
The alignment properties and the electro-optical characteristics of the liquid crystal display device according to Example 2 were measured. As a result of comparing the degree of black display on the OV in which the voltage was not applied to the liquid crystal device, the liquid crystal display cell according to Example 2 exhibited the same vertical level as the liquid crystal display cell (Comparative Example) to which the conventional polyimide alignment film was applied And the black screen was realized without light leakage throughout the screen (refer to FIG. 5)
또한 전압에 따른 투과율 곡선(voltage-transmittance curve)을 측정하여 그 결과를 도 6에 나타내었다. 실시예 2에 따른 액정표시 셀은 기존 cell(conventional)과 유사한 V-T 특성을 나타내어 전압에 따른 계조(gray scale) 표현이 가능한 것으로 확인되었다.
The voltage-transmittance curve according to the voltage was measured and the results are shown in FIG. The liquid crystal display cell according to the second embodiment exhibits VT characteristics similar to those of conventional cells and is capable of expressing a gray scale according to a voltage.
아울러 상기 액정표시소자의 액정 반응속도(response time)를 측정하여 그 결과를 도 7에 나타내었다. 실시예 2에 따른 액정소자의 경우 라이징 타임이 32ms, 폴링타임이 6 ms로 나타났는 바, 기존 액정소자와 동등 수준의 고속 액정 반응속도를 구현할 수 있음이 확인되었다.
The liquid crystal reaction time (response time) of the liquid crystal display device was measured, and the result is shown in FIG. In the case of the liquid crystal device according to the second embodiment, the rising time is 32 ms and the polling time is 6 ms. As a result, it is confirmed that the liquid crystal device according to the second embodiment can achieve the same high speed liquid crystal reaction speed as the conventional liquid crystal device.
100: 액정표시소자
110: 컬러필터기판 111: 기판
112: 컬러필터 113: 공통전극
120: TFT 어레이 기판 121: 기판
122: 절연막 123: 화소전극
124: 데이터 배선 130: 액정
140: 유기분자 141: 수소결합할 수 있는 작용기
142: 고리화합물 143: 알킬기
150: 쇼트 160: 실런트100: liquid crystal display element
110: color filter substrate 111: substrate
112: color filter 113: common electrode
120: TFT array substrate 121: substrate
122: insulating film 123: pixel electrode
124: data line 130: liquid crystal
140: organic molecule 141: functional group capable of hydrogen bonding
142: cyclic compound 143: alkyl group
150: shot 160: sealant
Claims (16)
컬러필터 기판; 및
상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 액정층을 포함하여 구성되는 액정표시소자 제조방법으로서,
하기 화학식 1로 표시되는 유기분자와 액정을 혼합하여 유기분자 액정 혼합물을 제조하는 단계(단계 1);
상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판의 일면에 상기 유기분자 액정 혼합물을 떨어뜨리는 단계(단계 2);
두 기판 사이에 유기분자 액정 혼합물이 위치하도록, 두 기판을 합착하는 단계(단계 3); 및
합착된 기판을 100~120℃로 30~120분 동안 열처리하고 상온으로 냉각하여 상기 유기분자와 상기 기판 간 수소결합이 이루어지는 단계(단계 4)를 포함하는 액정표시소자 제조방법.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
a는 카르복시산기, b는
A TFT array substrate;
A color filter substrate; And
And a liquid crystal layer between the array substrate and the color filter substrate,
Preparing an organic molecular liquid crystal mixture by mixing an organic molecule represented by the following formula (1) and a liquid crystal (step 1);
Dropping the organic molecular liquid crystal mixture on one side of the array substrate or the color filter substrate (step 2);
Coalescing the two substrates so that the organic molecular liquid crystal mixture is positioned between the two substrates (step 3); And
And a step (4) of subjecting the bonded substrate to heat treatment at 100 to 120 ° C for 30 to 120 minutes and cooling the coated substrate to room temperature to form a hydrogen bond between the organic molecules and the substrate.
[Chemical Formula 1]
In Formula 1,
a is a carboxylic acid group, b is
상기 유기분자는 액정 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
In claim 1,
Wherein the organic molecules are mixed in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the liquid crystal.
상기 유기분자는 액정 100 중량부에 대하여 0.1 내지 0.5 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
In claim 1,
Wherein the organic molecules are mixed in an amount of 0.1 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the liquid crystal.
상기 단계 4에서 유기분자에 의해 액정 분자를 기판에 대해 수직 배향 또는 수평 배향시키는 액정 배향층을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
In claim 1,
Wherein the liquid crystal alignment layer is formed by vertically or horizontally aligning the liquid crystal molecules with the substrate by the organic molecules in the step (4).
상기 유기분자는 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드 및 4-n-옥틸벤조익 애시드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
In claim 1,
Wherein the organic molecule comprises at least one selected from the group consisting of 4- (4-heptylphenyl) benzoic acid and 4-n-octylbenzoic acid.
컬러필터 기판; 및
상기 어레이 기판과 컬러기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성되는 액정표시소자로서,
상기 어레이 기판 및 컬러필터 기판으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 기판과 액정층 사이에는 액정 배향층이 형성되고,
상기 액정 배향층은 하기 화학식 1로 표시되는 유기분자로 이루어지며,
상기 액정 배향층은 기판과 수소결합으로 결합되고,
상기 유기분자는 상기 액정층 내의 액정분자를 수직 배향 또는 수평 배향시키는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
a는 카르복시산기, b는
A TFT array substrate;
A color filter substrate; And
And a liquid crystal layer interposed between the array substrate and the color substrate,
A liquid crystal alignment layer is formed between the liquid crystal layer and at least one substrate selected from the group consisting of the array substrate and the color filter substrate,
Wherein the liquid crystal alignment layer is made of an organic molecule represented by the following formula (1)
Wherein the liquid crystal alignment layer is bonded to the substrate by hydrogen bonding,
Wherein the organic molecules vertically or horizontally align the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer.
[Chemical Formula 1]
In Formula 1,
a is a carboxylic acid group, b is
상기 유기분자는 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드 및 4-n-옥틸벤조익 애시드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.
In claim 9,
Wherein the organic molecule comprises at least one member selected from the group consisting of 4- (4-heptylphenyl) benzoic acid and 4-n-octylbenzoic acid.
하기 화학식 1로 표시되는 유기분자로 이루어지고,
상기 유기분자는 인접한 기판과 수소결합으로 결합되고,
상기 유기분자는 액정분자를 수직 배향 또는 수평 배향시키는 것을 특징으로 하는 액정 배향층.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
a는 카르복시산기, b는
As a liquid crystal alignment layer used in a liquid crystal display element,
1. An organic electroluminescent device comprising an organic molecule represented by the following formula (1)
The organic molecules are bonded by hydrogen bonding to an adjacent substrate,
Wherein the organic molecules align the liquid crystal molecules vertically or horizontally.
[Chemical Formula 1]
In Formula 1,
a is a carboxylic acid group, b is
상기 유기분자는 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드 및 4-n-옥틸벤조익 애시드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 배향층.
In claim 13,
Wherein the organic molecule comprises at least one selected from the group consisting of 4- (4-heptylphenyl) benzoic acid and 4-n-octylbenzoic acid.
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