KR101699744B1 - 표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

표시장치 및 이의 제조방법에서, 상기 표시 장치는 각 화소 영역에 형성되고 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소전극 및 상기 화소 전극상에 형성된 제1 배향막을 포함하는 제1 기판과, 상기 제1 기판과 대향하며 전면에 형성된 공통 전극층 및 상기 공통 전극층 상에 형성된 제2 배향막을 포함하는 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 개재되고 약 80℃ 이상의 네마틱 등방성 전이온도(Tni)를 갖는 액정조성물을 포함하는 액정층을 포함하는 표시패널, 상기 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리, 상기 백라이트 어셈블리를 수납하는 수납용기 및 상기 백라이트 어셈블리 및 상기 수납용기의 사이에 배치된 방열부재를 포함한다. 이에, 높은 네마틱 등방성 전이온도(Tni)를 갖는 액정 조성물을 적용시킴에 따라 액정 흑화 얼룩을 방지하여 표시품질을 향상시킬 수 있다.

Description

표시장치 및 이의 제조방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 표시 품질이 향상된 표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 입사광의 투과율을 조정하여 영상을 표시하는 액정표시패널 및 상기 액정표시패널의 하부에 배치되어 상기 액정표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 포함한다.
상기 백라이트 어셈블리는 상기 액정표시패널에 영상을 표시하는데 필요한 광을 발생시키는 광원을 포함한다. 상기 광원으로는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL), 평판 형광램프(Flat Fluorescent Lamp, FFL) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 등이 대표적이다.
상기 백라이트 어셈블리는 상기 광원이 배치되는 위치에 따라 에지형과 직하형으로 구분된다. 상기 직하형 백라이트 어셈블리는 상기 액정표시패널의 하부에 복수의 광원을 두어 상기 액정표시패널에 전면적으로 직접 광을 조사하는 방식이다. 한편, 상기 에지형 백라이트 어셈블리는 광원이 도광판의 측면에 배치되어 상기 도광판을 통해 상기 액정표시패널로 광이 조사되는 방식이다.
그러나, 상기 에지형 백라이트 어셈블리는 고온 구동을 요하는 디스플레이에 적용될 경우, 램프의 발열이 취약하여 액정의 흑화불량이 발생하고 서냉시 도메인이 발생하여 표시 불량을 야기시킬 수 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 표시 품질이 향상된 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 장치는 각 화소 영역에 형성되고 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소전극 및 상기 화소 전극상에 형성된 제1 배향막을 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하며 전면에 형성된 공통 전극층 및 상기 공통 전극층 상에 형성된 제2 배향막을 포함하는 제2 기판, 및 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 개재되고, 80℃ 이상의 네마틱 등방성 전이온도(Tni)를 갖는 액정조성물을 포함하는 액정층을 포함하는 표시패널, 상기 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리, 상기 백라이트 어셈블리를 수납하는 수납용기, 및 상기 백라이트 어셈블리 및 상기 수납용기의 사이에 배치된 방열부재를 포함한다.
상기 액정조성물은 제1 액정화합물 및 제2 액정화합물을 포함하고, 상기 제1 액정 화합물은 하기 화학식 1 및 2로 나타내는 화합물들로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 액정 화합물은 하기 화학식 3으로 나타내는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 1>
Figure 112010011062364-pat00001
<화학식 2>
Figure 112010011062364-pat00002
<화학식 3>
Figure 112010011062364-pat00003
상기 X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, F 또는 Cl을 나타내고, Z1, Z2 및 Z3는 각각 독립적으로,
Figure 112010011062364-pat00004
Figure 112010011062364-pat00005
,
Figure 112010011062364-pat00006
, 또는
Figure 112010011062364-pat00007
를 나타내며, Y는 H 또는 F를 나타낸다.
상기 제1 액정 화합물 및 제2 액정 화합물은 각각 액정 조성물 전체 중량의 약 4 내지 약 8 중량%를 포함할 수 있다.
상기 액정조성물의 유전율 이방성(Δε)은 약 7 내지 약 10일 수 있다.
상기 액정조성물의 굴절율 이방성(Δn)은 약 0.1 내지 약 0.12일 수 있다.
상기 액정조성물의 회전점도는 약 60 mPa.s 내지 약 70 mPa.s일 수 있다.
상기 제1 및 제2 배향막들 각각은 폴리이미드(polyimide)계 화합물 및 폴리아믹산(polyamic acid)계 화합물을 포함할 수 있다.
상기 백라이트 어셈블리는, 상기 광을 가이드 하여 상기 표시 패널로 출사하는 도광판, 및 상기 도광판의 일측에 위치한 램프 유닛을 포함할 수 있다.
상기 방열부재는 상기 램프 유닛과 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
상기 방열부재의 장변의 길이는 상기 표시패널의 장변의 길이와 동일하고, 단변의 길이는 약 100mm 내지 약 160mm일 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판의 각 화소 영역에 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소전극을 형성한다. 상기 화소 전극상에 제1 배향막을 형성한다. 상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판의 전면에 공통 전극층을 형성한다. 상기 공통 전극층 상에 제2 배향막을 형성한다. 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 80℃ 이상의 네마틱 등방성 전이온도(Tni)를 갖는 액정조성물을 개재시킨다. 상기 액정 조성물들이 개재된 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 전압을 인가하여 상기 액정 조성물들을 4.5 내지 5.5도의 각도로 프리틸트 시켜 액정층을 형성하여 표시패널을 형성한다. 상기 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 형성한다. 상기 백라이트 어셈블리를 수납하는 수납용기를 형성한다. 상기 백라이트 어셈블리 및 상기 수납용기 사이에 방열부재를 배치한다.
상기 전압은 약 4V 내지 약 5V 일 수 있다.
상기 액정조성물은 제1 액정화합물 및 제2 액정화합물을 포함하고, 상기 제1 액정 화합물은 하기 화학식 1 및 2로 나타내는 화합물들로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 액정 화합물은 하기 화학식 3으로 나타내는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 1>
Figure 112010011062364-pat00008
<화학식 2>
Figure 112010011062364-pat00009
<화학식 3>
Figure 112010011062364-pat00010
상기 X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, F 또는 Cl을 나타내고, Z1, Z2 및 Z3는 각각 독립적으로,
Figure 112010011062364-pat00011
Figure 112010011062364-pat00012
,
Figure 112010011062364-pat00013
, 또는
Figure 112010011062364-pat00014
를 나타내며, Y는 H 또는 F를 나타낸다.
상기 제1 및 제2 배향막들 각각은 폴리이미드(polyimide)계 화합물 및 폴리아믹산(polyamic acid)계 화합물을 포함할 수 있다.
상기 백라이트 어셈블리는, 상기 광을 가이드 하여 상기 표시 패널로 출사하는 도광판, 및 상기 도광판의 일측에 위치한 램프 유닛을 포함할 수 있다.
상기 방열부재는 상기 램프 유닛과 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 표시장치 및 이의 제조방법에 의하면, 약 80℃ 이상의 네마틱 등방성 전이온도(Tni)를 갖는 액정 조성물을 적용함에 따라, 램프의 인접부분에서의 액정 흑화 얼룩을 방지하여, 표시장치의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 램프의 하부에 방열부재를 적용함에 따라, 패널의 온도가 액정 조성물의 네마틱 등방성 전이온도(Tni)보다 증가하는 것을 방지하여, 액정 흑화 얼룩을 감소시켜, 표시장치의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시패널의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 도 2에 도시된 표시패널의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1의 표시패널을 포함하는 표시장치의 평면도이다.
도 5는 도 4의 II-II'라인을 따라 절단한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 고안의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널의 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시패널(500)은 제1 기판(100), 제2 기판(200) 및 상기 제1 기판(100)과 상기 제2 기판(200)사이에 개재된 액정층(300)을 포함한다.
상기 제1 기판(100)은 제1 베이스 기판(110), 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL), 스위칭 소자(TFT), 패시베이션층(160), 유기절연층(170), 화소전극(180) 및 제1 배향막(AL1)을 포함한다.
상기 게이트 라인(GL)들은 제1 방향(x)으로 연장되고, 상기 데이터 라인(DL)들은 상기 제1 방향(x)과 교차하는 제2 방향(y)으로 연장된다. 상기 게이트 라인(GL)들과 데이터 라인(GL)들에 의해 복수의 화소영역(P)들이 정의된다.
상기 스위칭 소자(TFT)는 게이트 전극(120), 게이트 절연막(130), 소스 전극(154), 드레인 전극(156) 및 액티브층(140)을 포함한다.
상기 게이트 전극(120)상에는 상기 게이트 절연막(130)이 형성된다.
상기 소스 전극(154)은 상기 데이터 라인(DL)으로부터 연결되어 형성되며, 상기 게이트 절연막(130)상에서 상기 게이트 전극(1200)과 일부 영역이 중첩되도록 형성된다.
상기 드레인 전극(156)은 상기 소스 전극(154)으로부터 소정간격 이격되어 형성되며, 상기 게이트 절연막(130)상에 상기 게이트 전극(120)과 일부 영역이 중첩되도록 형성된다.
상기 액티브층(140)은 비정질 실리콘(a-Si:H)층(140a) 및 n+비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 이루어진 오믹 콘택층(140b)이 적층된 구조이다.
상기 패시베이션층(160)은 상기 스위칭 소자(TFT)가 형성된 상기 제1베이스 기판(110)상에 상기 스위칭 소자(TFT)를 덮도록 형성된다.
상기 패시베이션층(160)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(110)상에 유기절연층(170)이 형성되고, 상기 패시베이션층(160)과 상기 유기절연층(170)을 통하여 상기 드레인 전극(156)의 일단부를 노출시키는 콘택홀(CH)이 형성된다.
상기 화소전극(180)은 상기 유기절연층(170)상에 각 화소영역(P)에 대응하여 형성된다. 상기 화소전극(180)은 투명한 도전성 물질로 형성되며, 일례로서, 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide: IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide: ITO)로 이루어진다. 상기 화소 전극(180)은 상기 콘택홀(CH)을 통해 상기 드레인 전극(156)과 접촉한다.
상기 제1 배향막(AL1)은 상기 화소전극(180)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(110)상에 형성된다. 상기 제1 배향막(AL1)은 액정 분자들(310)에 전압이 가해지면, 상기 액정 분자들(310)을 상기 수직 방향에 대하여 소정의 각도(θ)로 프리틸트(pretilt)시킬 수 있다.
상기 제1 배향막(AL1)은 폴리이미드계 화합물 및 폴리아믹산계 화합물을 포함할 수 있다.
일반적으로, 에지형 백라이트 구조에서 고온구동을 요할때, 표시패널을 고온으로 구동시킨 후 서냉시, 낮은 프리틸트 각도를 갖는 액정분자들에 의해 데이터 라인과 인접한 화소전극의 우측부근 및 화소전극의 내부에 역틸트(reverse tilt)가 발생할 수 있다. 상기 역틸트(reverse tilt)에 의해 일부 영역에 도메인(domain)이 형성되어 표시패널의 불량을 야기시킨다.
본 발명에 따른 상기 제1 배향막(AL1)은 상기 액정분자들(310)의 프리틸트 각도를 기판(100)의 수직한 면을 기준으로 약 4.5이상으로 증가시켜 역틸트(reverse tilt)현상을 방지하는 효과를 나타낼 수 있다.
상기 제2 기판(200)은 상기 제1 기판(100)과 대향하는 제2 베이스 기판(210)상에 형성된 블랙 매트릭스(220), 컬러필터(230), 오버 코팅층(240), 공통전극층(250), 및 제2 배향막(AL2)을 포함한다.
상기 블랙 매트릭스(220)는 상기 스위칭 소자(TFT)와 대응되는 상기 제2 베이스 기판(210)상에 형성되고, 상기 제2 기판(200)의 상부로부터의 광이 상기 액정층(300)으로 제공되는 것을 차단할 수 있다. 상기 블랙 매트릭스 패턴(220)은 하부 기판인 제1 기판(100)상에 형성될 수도 있다.
상기 컬러필터(230)는 제1 컬러필터, 제2 컬러필터 및 제3 컬러필터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 컬러필터는 레드 컬러를 나타내고, 상기 제2 컬러필터는 블루 컬러를 나타내고, 상기 제3 컬러는 그린 컬러를 나타낼 수 있다. 상기 컬러필터(230)는 하부 기판인 제1 기판(100)상에 형성될 수도 있다.
상기 공통 전극층(250)은 상기 화소전극(180)과 대향하고, 상기 제2 베이스 기판(210)의 전면에 걸쳐 전체적으로 형성된다. 상기 공통 전극층(250)은 상기 화소전극(180)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
상기 제2 배향막(AL2)은 상기 공통 전극층(250)상에 형성되고, 상기 제2 기판(200)에 형성된 것을 제외하고는 실질적으로 상기 제1 배향막(AL1)과 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
상기 액정층(300)은 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(200)사이에 배치되고, 복수의 액정 분자들(310)을 포함하는 액정조성물로 이루어진다.
상기 액정분자들(310)은 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic)타입의 액정으로 상기 화소전극(180)과 상기 공통전극층(250)에 의해 전기장이 인가되기 전에는 장축 방향이 상기 제1 기판(100)과 상기 제2 기판(200)과 직교하는 방향으로 배향될 수 있다.
일반적으로 액정 조성물들은 대부분 네마틱 등방성 전이온도(Tni, Nematic to isotropic transition temperature)가 충분히 높지 않아 열안정성이 문제 될 수 있다. 예를 들어, 에지형 백라이트 구조에서, 측면 배치된 램프의 온도상승으로 인해 램프 주위의 패널의 온도가 네마틱 등방성 전이온도(Tni)보다 증가하여 액정 흑화 얼룩이 발생한다.
본 발명에 따른 상기 액정 조성물은 약 80℃이상의 네마틱 등방성 전이온도(Tni)를 갖는다. 따라서, 네마틱 등방성 전이온도(Tni)가 증가된 액정 조성물을 적용함에 따라, 램프와 인접한 부분에 발생하는 액정 흑화 얼룩을 방지할 수 있다
상기 액정조성물은 제1 액정화합물 및 제2 액정화합물을 포함하고, 상기 제1 액정 화합물은 하기 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 화합물 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 이용될 수 있다. 또한, 상기 제2 액정 화합물은 하기 화학식 3으로 나타내는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 1>
Figure 112010011062364-pat00015
<화학식 2>
Figure 112010011062364-pat00016
<화학식 3>
Figure 112010011062364-pat00017

상기 X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, F 또는 Cl을 나타내고, Z1, Z2 및 Z3는 각각 독립적으로,
Figure 112010011062364-pat00018
Figure 112010011062364-pat00019
,
Figure 112010011062364-pat00020
, 또는
Figure 112010011062364-pat00021
를 나타내며, Y는 H 또는 F를 나타낸다.
상기 제1 및 제2 액정 화합물들은 각각 상기 액정 조성물의 전체 중량의 약 4 내지 약 8 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1 및 제2 액정 화합물들의 함량이 각각 약 4 중량% 미만일 경우, 상기 액정조성물의 등방성 전이온도가 낮아져 액정 흑화 얼룩이 발생할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 액정 화합물의 함량이 각각 약 8 중량%를 초과하는 경우, 상기 액정 조성물 자체가 고체와 액체의 중간 상태를 가지는 액정의 고유한 특성이 변질되어 쉽게 고체화 될 수 있다. 따라서, 상기 제1 및 제2 액정 화합물의 함량은 약 4 내지 약 8 중량%일 수 있다.
상기 제1 및 제2 액정 화합물은 4개의 링(ring)구조를 포함하는 화합물로 높은 유전율 이방성을 유지시키며, 액정의 배향성을 향상시키는 효과를 나타낸다.
액정 조성물은 적절한 유전율 이방성 및 굴절율 이방성을 갖고, 점도가 작은 것이 바람직하다. 큰 유전율 이방성을 갖는 액정 화합물을 포함하는 액정 조성물의 경우, 임계값 전압을 낮게 할 수 있어, 표시장치의 구동 전압을 낮게 하여 소비전력을 감소시킬 수 있다. 적절한 굴절율 이방성을 갖는 화합물을 함유하는 액정 조성물을 표시장치에 적용하였을 때, 표시장치의 콘트라스트의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 점도가 작은 화합물을 함유하는 액정 조성물을 표시장치에 적용하였을 때 응답속도를 향상시킬 수 있다.
상기 액정 조성물은 약 7 내지 약 10의 유전율 이방성(Δε)을 가질 수 있다. 상기 액정 조성물의 유전율 이방성(Δε)이 약 7 미만일 경우 표시장치의 열화가 발생할 수 있으며, 약 10을 초과하는 경우, 임계값 전압이 증가되어 구동전압이 증가되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 액정조성물은 약 7 내지 약 10, 바람직하게는, 약 7.5 내지 약 8.5 의 유전율 이방성(Δε)을 가질 수 있다.
상기 액정 조성물은 약 0.1 내지 약 0.12의 굴절율 이방성(Δn)을 가질 수 있다. 상기 액정 조성물의 굴절율 이방성(Δn)이약 0.1 미만일 경우 콘트라스트가 감소하여 색재현성이 감소될 수 있으며, 약 0.12를 초과하는 경우, 구동전압이 증가되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 액정조성물은 약 0.1 내지 약 0.12, 바람직하게는, 약 0.113 내지 약 0.115의 굴절율 이방성(Δn)을 가질 수 있다.
상기 액정 조성물은 약60mPa.S 내지 약 70mPa.S의 회전 점도를 가질 수 있다. 상기 액정 조성물의 회전점도가 약 60mPa.S 미만일 경우 응답속도가 감소될 수 있으며, 약 70mPa.s을 초과하는 경우에는 시야각이 감소되고, 표시장치가 열화될 수 있다. 따라서, 본 발명의 액정 조성물은 약 60mPs.S 내지 약 70mPa.s, 바람직하게는, 약 63mPa.S 내지 68 mPa.s의 회전점도를 가질 수 있다. 일례로, 상기 액정 조성물은 약 68 mPa.S의 회전 점도, 약 8.8의 유전율 이방성 및 약 0.1147의 굴절률 이방성을 갖고, 상기 제1 액정 화합물의 함량은 약 5중량%이고, 상기 제2 액정 화합물의 함량은 약 6중량%일 수 있다.
상기 제1 및 제2 액정 화합물들은 상기 제1 및 제2 배향막들(AL1, AL2)에 의해 상기 수직 방향으로부터 소정 각도 기울어져 프리틸트 될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 액정 조성물은 약 80℃ 이상의 네마틱 등방성 전이온도(Tni)를 나타내어, 램프의 인접부분에서의 액정 흑화 얼룩을 방지하여, 표시패널의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 및 제2 배향막(AL1, AL2)은 폴리이미드계 화합물 및 폴리아믹산계 화합물을 포함함에 따라 액정 분자들의 선경사각(pre-tilt)을 증가시켜 역틸트(reverse tilt)현상을 방지하는 효과를 나타낼 수 있다.
도 3a 내지 도 3f는 도 2에 도시된 표시패널의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 상기 제1 베이스 기판(110)상에 게이트 패턴을 형성한다. 상기 게이트 패턴은 상기 게이트 라인(GL), 및 상기 게이트 전극(120)을 포함한다. 상기 게이트 패턴이 형성된 상기 제1 베이스 기판(110)상에 상기 게이트 절연층(130)을 형성한다. 상기 게이트 절연층(130)상에 상기 액티브 패턴(140)을 형성한다.
상기 액티브 패턴(140)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(110)상에 소스 패턴을 형성한다. 상기 소스 패턴은 상기 데이터 라인(DL), 상기 소스 전극(154) 및 상기 드레인 전극(156)을 포함한다. 상기 소스 패턴이 형성된 상기 제1 베이스 기판(110)상에 상기 패시베이션층(160) 및 상기 유기절연층(170)을 순차적으로 형성한다.
상기 패시베이션층(160) 및 상기 유기절연층(170)을 포함하는 상기 제1 베이스 기판(110)상에 상기 화소전극(180)을 형성한다. 상기 화소전극(180)은 상기 화소 영역에 형성된다.
도 3b를 참조하면, 상기 화소전극(180)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(110)상에 상기 제1 배향막(AL1)이 형성된다. 상기 제1 배향막(AL1)은 일반적으로 폴리이미드계 화합물를 이용하여 형성될 수 있으나, 본 발명에서는 폴리이미드계 화합물 및 폴리아믹산계 화합물을 혼합하여 상기 제1 배향막(AL1)을 형성하였다.
상기 제1 배향막(AL1)은 상기 폴리이미드계 화합물 및 상기 폴리아믹산계 화합물을 포함하는 고형분을 유기용매에 용해시켜 형성한다. 상기 유기 용매의 예로서는 클로로벤젠, N-메틸피롤리돈, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 톨루엔, 클로로포름, 감마부티로락톤, 메틸셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 부틸카르비톨 및 테트라하이드로퓨란 등을 들 수 있다. 상기 유기 용매는 서로 다른 2 이상의 유기 용매가 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 고형분은 상기 폴리이미드계 화합물 약 20중량% 및 상기 폴리아믹산계 화합물 약 80 중량%를 포함할 수 있다. 상기 폴리아믹산계 화합물이 약 80중량% 미만인 경우, 액정의 선경사각이 감소하여 역틸트 현상이 발생할 수 있으며, 약 80 중량%를 초과하는 경우, 배향막의 점성이 증가하여 도포특성이 감소되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 고형분은 상기 폴리이미드계 화합물 약 20중량% 및 상기 폴리아믹산계 화합물 약 80 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 배향막(AL1)은 상기 제1 베이스 기판(110)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 제1 배향막(AL1)은 코튼(cotten)재질의 러빙포를 이용하여 형성한다.
도 3c를 참조하면, 상기 제2 기판(200)은 상기 제2 베이스 기판(210)상에 상기 블랙 매트릭스(220)을 형성한다. 상기 블랙 매트릭스(220)는 상기 게이트 패턴 및/또는 상기 소스 패턴과 대응하는 상기 제2 베이스 기판(210)의 영역들에 형성될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(220)가 형성된 상기 제2 베이스 기판(210)상에 상기 컬러필터(230)를 형성한다. 상기 컬러필터(230)는 상기 화소 영역과 대응하는 상기 제2 베이스 기판(210)의 영역에 형성될 수 있다.
상기 블랙 매트릭스(220) 및 상기 컬러필터(230)을 포함하는 상기 제2 베이스 기판(210)상에 상기 오버 코팅층(240)을 형성하고, 상기 오버 코팅층(240)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(210)상에 상기 공통 전극층(250)을 형성한다. 상기 공통 전극층(250)은 별도의 패터닝 공정 없이 상기 제2 베이스 기판(210)의 전면에 형성될 수 있다.
상기 공통 전극층(250)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(210)상에 상기 제2 배향막(AL2)을 형성한다. 상기 제2 배향막(AL2)은 상기 제2 베이스 기판(210)의 전면에 형성될 수 있다. 상기 제2 배향막(AL2)은 상기 제2 기판(200)에 형성된 것을 제외하고는 실질적으로 상기 제1 배향막(AL1)과 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 3e를 참조하면, 상기 제1 배향막(AL1)이 형성된 상기 제1 기판(100)과 제2 배향막(AL2)이 형성된 상기 제2 기판(200)을 결합하여, 상기 제1 및 제2 배향막들(AL1, AL2)이 서로 대향되도록 배치시킨다. 상기 제1 및 제2 기판들(100, 200)사이에는 액정 조성물이 개재된다. 상기 액정 조성물은, 상기 제1 및 제2 기판들(100, 200)을 결합시킨 후에 상기 제1 및 제2 기판들(100, 200)사이에 주입할 수 있다. 이와 달리, 상기 액정 조성물은 상기 제1 기판(100)상에 상기 액정 조성물을 적하시킨 후, 상기 제2 기판(200)을 상기 제1 기판(100)과 결합시킴으로써 상기 제1 및 제2 기판들(100, 200)사이에 개재될 수 있다.
상기 액정 조성물은 약 80℃ 이상의 등방성 전이온도를 갖는다.
상기 액정조성물은 제1 액정화합물 및 제2 액정화합물을 포함하고, 상기 제1 액정 화합물은 하기 화학식 1 및 화학식 2로 나타내는 화합물 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 이용될 수 있다. 또한, 상기 제2 액정 화합물은 하기 화학식 3으로 나타내는 화합물을 포함할 수 있다.
<화학식 1>
Figure 112010011062364-pat00022
<화학식 2>
Figure 112010011062364-pat00023
<화학식 3>
Figure 112010011062364-pat00024
상기 X1, X2, X3 및 X4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, F 또는 Cl을 나타내고, Z1, Z2 및 Z3는 각각 독립적으로,
Figure 112010011062364-pat00025
Figure 112010011062364-pat00026
,
Figure 112010011062364-pat00027
, 또는
Figure 112010011062364-pat00028
를 나타내며, Y는 H 또는 F를 나타낸다.
상기 액정 조성물은 상기 제1 및 제2 기판들(100, 200)사이에 단순히 개재된 상태, 즉 상기 제1 및 제2 기판들(100, 200)에 전압이 인가되지 않은 상태에서 상기 제1 기판(100)의 표면을 기준으로 액정 분자(310)들이 수직한 방향으로 배열될 수 있다.
도 3f를 참조하면, 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(200)사이에 전압을 인가하여 전계(fringe field)를 형성함으로써, 상기 액정분자들(310)이 선경사각(pre-tilt)을 갖는다. 상기 전압은 약 4V 내지 약 5V로 인가된다. 상기 액정분자들(310)은 제1 기판(100) 및 제2 기판(200)의 수직한 방향으로 기준으로 약 4.5 내지 약 5.5도의 선경사각을 갖는다.
본 발명에 따른 상기 액정 조성물은 약 80℃ 이상의 네마틱 등방성 전이온도(Tni)를 나타내어, 램프의 인접부분에서의 액정 흑화 얼룩을 방지하여, 표시패널의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 및 제2 배향막들(AL1, AL2)은 폴리이미드계 화합물 및 폴리아믹산계 화합물을 포함함에 따라 액정 분자들의 선경사각(pre-tilt)을 증가시켜 역틸트(reverse tilt)현상을 방지하는 효과를 나타낼 수 있다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 평면도이다. 도 5는 도 4의 II-II'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 표시장치(1500)는 광을 이용하여 화상을 표시하는 표시패널 어셈블리(500) 및 상기 광을 발생하는 백라이트 어셈블리(600), 상기 백라이트 어셈블리(600)의 하부에 배치된 방열부재(700), 및 상기 백라이트 어셈블리(600)를 수납하는 수납용기(800)를 포함한다.
상기 표시패널 어셈블리(500)는 상기 화상을 표시하는 표시패널(510), 다수의 데이터측 및 게이트측 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package: 이하, TCP)(520, 525), 데이터측 및 게이트측 인쇄회로기판(530, 535)을 포함한다.
상기 표시패널(510)은 박막 트랜지스터 기판(Thin Film Transistor: 이하 TFT)인 제1 기판(511), 상기 제1 기판(511)과 서로 대향하여 결합하는 제2 기판(512) 및 상기 제1 기판(511)과 상기 제2 기판(512)의 사이에 주입된 액정층(미도시)을 포함한다.
상기 표시패널은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 도 1 및 2에 나타낸 표시패널과 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
상기 표시패널 어셈블리(500)의 하부에는 상기 표시패널(510)로 균일한 광을 제공하기 위한 백라이트 어셈블리(600)가 구비된다.
상기 백라이트 어셈블리(600)는 상기 광을 발생하는 램프 유닛(610), 상기 광의 경로를 가이드하기 위한 도광판(630), 상기 도광판(630)으로부터 출사된 광의 휘도를 균일하게 하는 광학 시트들(640), 및 상기 도광판(630)으로부터 누설된 광을 반사하기 위한 반사 시트(650)를 포함한다.
상기 램프 유닛(610)은 상기 도광판(630)의 일 측면에 위치하고, 상기 도광판(630)으로 상기 광을 제공한다. 본 실시예에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리(600)는 한 개의 램프 유닛을 구비하나, 상기 램프 유닛의 개수는 상기 표시패널(510)의 크기 및 램프의 종류에 따라 감소되거나 증가될 수 있다.
상기 램프 유닛(610)은 외부로부터 제공되는 전원에 응답하여 상기 광을 발생하는 다수의 램프(611) 및 상기 다수의 램프(611)로부터 입사된 광을 상기 도광판(630)측으로 제공하기 위한 램프 반사판(612)를 구비한다. 상기 램프 유닛(610)은 적어도 하나 이상의 램프를 구비한다.
상기 다수의 램프(611)는 외부의 전원 공급 장치(미도시)와 연결되어 상기 전원을 인가받음에 따라 상기 광을 발생한다. 램프의 개수는 상기 표시패널(610)의 크기에 따라 증가되거나 감소될 수 있으며, 본 발명에 따른 상기 램프의 개수는 2개이다.
상기 램프(611)는 가늘고 긴 원통 형상을 가지면서 양단에는 리드선을 포함하는 전극부가 형성된다. 상기 램프(611)의 상기 리드선이 램프 소켓(미도시)와 전기적으로 연결됨으로써 인버터로부터 전원이 인가되어 광을 발생하게 된다. 이와 같이, 상기 램프(611)는 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Light: CCFL)을 의미할 수 있다.
상기 도광판(630)은 상기 표시패널(610)의 아래에 위치하고, 상기 제램프유닛(610)과의 사이에 위치한다. 상기 도광판(630)은 상기 램프 유닛(610)으로부터 입사된 광의 경로를 변경하여 상기 표시패널(610)로 출사한다.
상기 반사시트(650)의 하부에는 상기 방열부재(700)가 구비된다. 즉, 상기 방열부재(700)는 상기 도광판(630)과 상기 수납용기(800)사이에 배치된다. 이 경우, 상기 방열부재(700)는 상기 램프(611)와 대응하는 위치에 형성된다.
상기 방열부재(700)의 장변의 길이는 패널의 장변의 길이와 동일하고, 단변의 길이는 약 100m 내지 약 160mm인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 방열부재(700)의 두께는 약 0.4mm인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 방열부재(700)를 통상의 다른 방열부재와 비교하였을 때 상기와 같이 길이를 증가시킴에 따라, 패널의 온도는 약 0.7℃ 감소하였으며, 두께를 증가시킴에 따라, 패널의 온도는 약 1.4℃ 감소한 것을 확인할 수 있었다.
상기 방열부재(700)의 하부에는 수납용기(800)가 구비된다. 상기 수납용기(800)는 바닥면(810) 및 상기 바닥면(810)으로부터 수납 공간을 형성하도록 연장된 측벽(420)을 포함한다. 상기 수납공간에는 상기 백라이트 어셈블리(600)가 수납된다.
한편, 상기 표시패널(510) 및 상기 백라이트 어셈블리(600)와의 사이에는 몰드 프레임(900)이 형성되고, 상기 표시패널(510)의 상부에는 상부커버(1000)가 형성된다. 상기 상부 커버(1000)는 상기 표시패널(510)의 위치를 가이드하고, 상기 표시패널(510)을 상기 수납용기(800)에 고정한다.
본 발명에 따르면, 램프의 하부에 방열부재를 적용함에 따라, 패널의 온도가 액정 조성물의 네마틱 등방성 전이온도(Tni)보다 증가하는 것을 방지하여, 액정 흑화 얼룩을 감소시켜, 표시장치의 품질을 향상시킬 수 있다.
500: 표시 패널 100: 제1 기판
200: 제2 기판 300: 액정층
310: 액정분자 AL1, AL2: 제1, 제2 배향막
600: 백라이트 어셈블리 700: 방열부재
800: 수납용기

Claims (16)

  1. 각 화소 영역에 형성되고 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소전극 및 상기 화소 전극상에 형성된 제1 배향막을 포함하는 제1 기판, 상기 제1 기판과 대향하며 전면에 형성된 공통 전극층 및 상기 공통 전극층 상에 형성된 제2 배향막을 포함하는 제2 기판, 및 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 개재되고, 80℃ 이상의 네마틱 등방성 전이온도(Tni)를 갖는 액정조성물을 포함하는 액정층을 포함하는 표시패널;
    상기 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리;
    상기 백라이트 어셈블리를 수납하는 수납용기; 및
    상기 백라이트 어셈블리 및 상기 수납용기의 사이에 배치된 방열부재를 포함하고,
    상기 액정조성물의 유전율 이방성(Δε)은 7 내지 10이고,
    상기 액정조성물은 제1 액정화합물 및 제2 액정화합물을 포함하고, 상기 제1 액정 화합물은 하기 화학식 1로 나타내는 화합물을 포함하고, 상기 제2 액정 화합물은 하기 화학식 3으로 나타내는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
    <화학식 1>
    Figure 112016103151798-pat00053

    <화학식 3>
    Figure 112016103151798-pat00055

    (상기 X1, X3 및 X4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, F 또는 Cl을 나타내고, Z1 및 Z3는 각각 독립적으로,
    Figure 112016103151798-pat00056

    Figure 112016103151798-pat00057
    ,
    Figure 112016103151798-pat00058
    , 또는
    Figure 112016103151798-pat00059
    를 나타내며, Y는 H 또는 F를 나타낸다.)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 액정 화합물 및 제2 액정 화합물은 각각 액정 조성물 전체 중량의 4 내지 8 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 액정조성물의 굴절율 이방성(Δn)은 0.1 내지 0.12인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 액정조성물의 회전점도는 60 mPa.s 내지 70 mPa.s인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향막들 각각은 폴리이미드(polyimide)계 화합물 및 폴리아믹산(polyamic acid)계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는,
    상기 광을 가이드 하여 상기 표시 패널로 출사하는 도광판; 및
    상기 도광판의 일측에 위치한 램프 유닛을 포함하는 표시장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 방열부재는 상기 램프 유닛과 대응하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 방열부재의 장변의 길이는 상기 표시패널의 장변의 길이와 동일하고, 단변의 길이는 100mm 내지 160mm 인 것을 특징으로 하는 표시장치.
  11. 제1 기판의 각 화소 영역에 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 화소 전극상에 제1 배향막을 형성하는 단계;
    상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판의 전면에 공통 전극층을 형성하는 단계;
    상기 공통 전극층 상에 제2 배향막을 형성하는 단계;
    상기 제1 및 제2 기판들 사이에 80℃ 이상의 네마틱 등방성 전이온도(Tni)를 갖는 액정조성물을 개재시키는 단계; 및
    상기 액정 조성물들이 개재된 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 전압을 인가하여 상기 액정 조성물들을 4.5 내지 5.5도의 각도로 프리틸트시켜 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 표시패널을 형성하는 단계;
    상기 표시패널로 광을 제공하는 백라이트 어셈블리를 형성하는 단계;
    상기 백라이트 어셈블리를 수납하는 수납용기를 형성하는 단계; 및
    상기 백라이트 어셈블리 및 상기 수납용기 사이에 방열부재를 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 액정조성물의 유전율 이방성(Δε)은 7 내지 10이고,
    상기 액정조성물은 제1 액정화합물 및 제2 액정화합물을 포함하고, 상기 제1 액정 화합물은 하기 화학식 1로 나타내는 화합물을 포함하고, 상기 제2 액정 화합물은 하기 화학식 3으로 나타내는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조 방법.
    <화학식 1>
    Figure 112016103151798-pat00060

    <화학식 3>
    Figure 112016103151798-pat00062

    (상기 X1, X3 및 X4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, F 또는 Cl을 나타내고, Z1 및 Z3는 각각 독립적으로,
    Figure 112016103151798-pat00063

    Figure 112016103151798-pat00064
    ,
    Figure 112016103151798-pat00065
    , 또는
    Figure 112016103151798-pat00066
    를 나타내며, Y는 H 또는 F를 나타낸다.)
  12. 제11항에 있어서, 상기 전압은 4V 내지 5V 인 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 배향막들 각각은 폴리이미드(polyimide)계 화합물 및 폴리아믹산(polyamic acid)계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 백라이트 어셈블리는,
    상기 광을 가이드 하여 상기 표시 패널로 출사하는 도광판; 및
    상기 도광판의 일측에 위치한 램프 유닛을 포함하는 표시장치의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 방열부재는 상기 램프 유닛과 대응하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 제조방법.
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