KR101802182B1 - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101802182B1
KR101802182B1 KR1020150044310A KR20150044310A KR101802182B1 KR 101802182 B1 KR101802182 B1 KR 101802182B1 KR 1020150044310 A KR1020150044310 A KR 1020150044310A KR 20150044310 A KR20150044310 A KR 20150044310A KR 101802182 B1 KR101802182 B1 KR 101802182B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
group
color filter
array substrate
substrate
Prior art date
Application number
KR1020150044310A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160116504A (ko
Inventor
이준협
손인태
김재홍
Original Assignee
명지대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 명지대학교 산학협력단 filed Critical 명지대학교 산학협력단
Priority to KR1020150044310A priority Critical patent/KR101802182B1/ko
Publication of KR20160116504A publication Critical patent/KR20160116504A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101802182B1 publication Critical patent/KR101802182B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G02F1/133723—Polyimide, polyamide-imide

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 폴리이미드 배향막과 비공유결합을 할 수 있는 기능성 유기분자를 적용한 액정 배향층을 형성함으로써 액정층의 액정분자들을 보다 균일하게 배열할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 알킬기, 고리 구조 및 수소결합 단위를 포함하는 유기분자를 적용한 액정 배향층을 구현함으로써 기존의 폴리이미드 배향막으로 제조된 액정표시장치보다 액정분자들을 균일하게 배열할 수 있고 우수한 전기광학특성을 구현할 수 있다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 폴리이미드 배향막과 비공유결합을 할 수 있는 기능성 유기분자를 이용한 액정 배향층을 형성함으로써 액정층의 액정분자들을 보다 균일하게 배열할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정 표시장치(liquid crystal display)는 액정의 광투과율을 이용하여 영상을 표시하는 액정 표시패널과 광을 제공하는 백라이트 어셈블리로 구성된다. 상기 액정 표시패널은 일반적으로 TFT 어레이 기판, 상기 어레이 기판과 대향하는 컬러필터층 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.
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.
하지만, 이러한 폴리이미드 배향막은 명암비 및 신뢰성 등의 성능 향상을 위해 별도의 단량체 합성이 필요하고 그 합성법 또한 매우 복잡한 문제점을 안고 있다. 따라서 디스플레이 특성향상을 위한 새로운 배향제 개발이 절실한 상황이다.
대한민국 등록특허 제10-0484851호 대한민국 등록특허 제10-0782436호 대한민국 등록특허 제10-1046926호
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 액정표시장치에 포함되는 폴리이미드 배향막과 비공유 결합을 할 수 있는 기능성 유기분자를 적용한 액정 배향층을 적용함으로써 액정층의 액정분자들을 균일하게 배열할 수 있고, 우수한 표시특성을 구현할 수 있는 저원가, 고품질의 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은, TFT 어레이 기판; 컬러필터 기판; 및 상기 어레이 기판과 컬러기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성되고, 상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 중 하나 이상의 기판에는 폴리이미드 배향막이 형성된 액정표시장치로서, 상기 액정층은 액정과 액정 배향층을 포함하여 구성되고, 상기 액정 배향층은 하기 화학식 1로 표시되는 유기분자를 포함하여 구성되고, 상기 유기분자는 상기 폴리이미드 배향막과 결합되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112015030976713-pat00001
상기 화학식 1에서,
a는 수소결합을 할 수 있는 작용기, b는 고리화합물, c는 알킬기이며, 단, a 가 고리화합물인 경우 b 는 생략될 수 있음.
상기 유기분자는 기판에 대해 액정을 수직 또는 수평 배향시킬 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 유기분자는, 한 쪽 말단에 상기 액정층의 액정분자들과 상호작용할 수 유연한 알킬기(c 부분), 다른 쪽 말단에는 폴리이미드 배향막과 결합되는 수소결합 단위(a 부분) 및 가운데 스페이서에는 액정 배향의 안정성을 부여하는 강직한 고리 구조(b 부분)가 결합된 구조일 수 있다.
상기 유기분자는 폴리이미드 배향막과 비공유결합을 형성할 수 있다. 상기 비공유결합은 수소결합일 수 있다.
상기 유기분자의 알킬기는 액정층의 액정분자들과 상호작용하여 액정 분자들을 수직 또는 수평 배향시킬 수 있고, 수소결합을 할 수 있는 작용기는 폴리이미드 배향막과 수소결합을 형성함으로써 유기분자가 폴리이미드 배향막에 고정되게 할 수 있으며, 고리 구조는 액정 배향을 안정화 시킬 수 있다. 상기 액정 배향층은 자기 조립될 수 있다.
상기 화학식 1에서,
a는 하이드록시기(hydroxy group), 아민기(amine group), 피리딘기(pyridine group) 또는 카르복시산기(carboxylic acid group)를 포함하고,
b는
Figure 112015030976713-pat00002
이고 (여기서 x=0~4, y=0~4),
c는
Figure 112015030976713-pat00003
(여기서 z=0~16)일 수 있다.
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.
또한 본 발명은, TFT 어레이 기판; 컬러필터 기판; 및 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성되는 액정표시장치 제조방법으로서, 상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 중 하나 이상의 기판의 일면에 폴리이미드 배향막을 형성하는 단계(단계 a); 상기 화학식 1로 표시되는 유기분자와 액정을 혼합하여 유기분자-액정 혼합물을 제조하는 단계(단계 b); 이후, 상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판의 일면에 상기 유기분자-액정 혼합물을 떨어뜨리는 단계(단계 c); 이후, 상기 유기분자 액정 혼합물과 폴리이미드 배향막이 접하도록 두 기판을 합착하는 단계(단계 d); 및 합착된 기판을 열처리하고 상온으로 냉각하는 단계(단계 e)를 포함하는 액정표시장치 제조방법을 제공한다.
상기 유기분자는 액정 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 혼합될 수 있고 더욱 바람직하게는 0.05 내지 3 중량부로 혼합될 수 있다.
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.
또한 유기분자가 0.05 내지 3 중량부로 혼합되는 경우, 초기 액정 배향력과 전계시 액정 응답특성이 최적화되어 블랙(black) 표시 특성과 동화상 응답특성이 우수한 장점이 있다.
상기 합착은 실런트에 의해 수행될 수 있다.
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 액정표시장치를 제조할 수 있다.
상기 방법에 따라 형성되는 액정층은 액정 및 액정 배향층을 포함하여 구성될 수 있고, 액정 배향층은 상기 화학식 1로 표시되는 유기분자를 포함할 수 있다. 상기 유기분자는 폴리이미드 배향막과 수소결합을 형성할 수 있다. 또한 상기 액정 배향층은 기판에 대해 액정 분자를 수직 또는 수평 배향시킬 수 있다.
상기 유기분자는 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드, 4'-메틸-4-바이페닐카복실릭 애시드, 4-n-옥틸벤조익 애시드, p-톨루익 애시드, 4-펜틸페놀, 4-도데실아닐린, 4-데실피리딘, 트랜스-4-n-펜틸사이클로헥산카복실릭 애시드, 4-(4-헵틸사이클로헥실)벤조익 애시드 및 4'-(4-펜틸사이클로헥실)바이페닐-4-카복실릭 애시드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한 본 발명은, TFT 어레이 기판; 컬러필터 기판; 및 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성되는 액정표시장치 제조방법으로서, 상기 화학식 1로 표시되는 유기분자와, 폴리이미드를 포함하여 구성되는 액정 배향제를 혼합하여 유기분자-폴리이미드 혼합 배향제를 제조하는 단계(단계 a′); 상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 중 하나 이상의 기판의 일면에 상기 혼합 배향제를 코팅하는 단계(단계 b′); 두 기판 사이에 혼합 배향제가 코팅된 면이 위치하도록 하여 두 기판을 합착하는 단계(단계 c'); 합착된 두 기판 사이에 액정을 주입하는 단계(단계 d'); 및 이후 합착된 두 기판을 열처리하고 상온으로 냉각하는 단계(단계 e′)를 포함하는 액정표시장치 제조방법을 제공한다.
상기 유기분자는 액정 배향제 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 혼합될 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.05 내지 7 중량부로 혼합될 수 있다.
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.
또한 유기분자가 0.05 내지 7 중량부로 혼합되는 경우, 초기 액정 배향력과 전계시 액정 응답특성이 최적화되어 블랙(black) 표시 특성과 동화상 응답특성이 우수한 장점이 있다.
유기분자, 열처리 단계 등에 대한 상세한 내용은 상기에서 설명한 것과 동일하므로 생략한다.
본 발명에 따르면 알킬기, 고리 구조 및 수소결합 단위를 포함하는 유기분자를 적용한 액정 배향층을 구현함으로써 기존의 폴리이미드 배향막으로 제조된 액정표시장치보다 액정분자들을 균일하게 배열할 수 있고 우수한 전기광학특성을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 개략도이다.
도 2는 백라이트가 켜진 상태에서 전압 인가가 되지 않은 액정표시장치(실시예 1 및 비교예)의 검은(black) 화면 정도를 DSLR 카메라를 이용하여 분석한 결과이다.
도 3은 실시예 1과 비교예에 따른 액정표시장치의 전압에 따른 투과율 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 4는 백라이트가 켜진 상태에서 전압 인가가 되지 않은 액정표시장치(실시예 2 및 비교예)의 검은(black) 화면 정도를 DSLR 카메라를 이용하여 분석한 결과이다.
도 5는 실시예 2와 비교예에 따른 액정표시장치의 전압에 따른 투과율 곡선을 나타낸 그래프이다.
이하, 도면 및 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.
도 1을 참조하여 본원발명의 액정표시장치(100)를 설명하면 다음과 같다. 액정표시장치(100)는 컬러필터 기판(110)과 TFT 어레이 기판(120) 사이에 액정층을 포함하여 구성된다. 상기 액정층은 액정(130) 및 액정 배향층을 포함하여 구성된다. 컬러필터 기판(110)과 TFT 어레이 기판(120) 상에 형성된 폴리이미드 배향막(170)에는 유기분자(140)로 이루어진 액정 배향층이 결합된다. 유기분자(140)는 한쪽 말단에는 액정층의 액정(130)과 상호작용을 하는 유연한 알킬기(143), 다른 말단에는 폴리이미드 배향막(170)과 결합하는 수소결합 단위(141), 가운데 스페이서 부분에는 액정 배향의 안정성을 부여하는 강직한 고리 구조(142)로 구성된다. 유기분자(140)의 알킬기(143)는 액정층의 액정분자들과 상호작용하여 액정 분자들을 수직 배향시키게 하고, 수소결합 단위(141)는 폴리이미드 배향막(170)과 수소결합을 하여 유기분자가 폴리이미드 배향막(170)에 고정되게 하며, 고리 구조(142)는 액정 배향을 안정시킨다.
실시예 1: 액정표시장치의 제조 1
유전율 이방성(△ε)이 -3.3인 호스트(host) 액정(상전이돈도 75도임)에 비공유결합을 할 수 있는 기능성 유기분자인 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드 (4-(4-heptylphenyl)benzoic acid)를 첨가하여 상기 기능성 유기분자와 액정의 혼합물을 제조하였다. 이때 유기분자인 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드는 액정 100 중량부에 대하여 0.1 중량부로 첨가하였다. 그 다음 70 ℃ 온도에서 약 10분간 교반하여 유기분자가 호스트(host) 액정에 완전히 녹아 혼합되도록 하였다.
그 다음 화소전극(ITO)을 갖는 하부 TFT 어레이 기판 또는 공통전극(common ITO)을 갖는 상부 컬러필터 기판에 폴리이미드 5 g을 N-메틸-2-피롤리돈 (N-Methyl-2-pyrrolidone)과 감마 부티로락톤 (gamma-Butyrolactone) 혼합용액 100 mL에 녹인 폴리이미드 용액을 스핀 코터(spin coater)를 이용하여 고르게 분산시켜 코팅하였다. 코팅된 TFT 어레이 기판 또는 공통전극을 갖는 상부 컬러필터 기판을 핫 플레이트(hot plate)를 이용하여 120℃에서 5분 동안 소프트 베이킹(soft baking)한 후, 오븐을 이용하여 230℃에서 30분간 하드 베이킹(hard baking)하여 약 100 nm 두께의 PI 배향막을 형성하였다. 이후, 상기 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 PI 배향막과 비공유 수소결합을 하게하고 동시에 액정분자들이 유기분자에 의해 수직으로 배향되게 하는 액정 배향층을 형성시킴으로써 액정표시장치를 제조하였다.
실시예 2: 액정표시장치의 제조 2
실시예 1과 동일하게 제조한 폴리이미드 용액에 유기분자인 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드 (4-(4-heptylphenyl)benzoic acid)를 혼합하여 유기분자 혼합 배향액을 제조하였다. 이 때 유기분자인 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드는 폴리이미드 100 중량부에 대하여 0.1 중량부로 첨가하였다. 그 다음 70 ℃ 온도에서 약 10분간 교반하여 유기분자가 폴리이미드 용액에 완전히 녹아 혼합되도록 하였다.
그 다음 화소전극(ITO)을 갖는 하부 TFT 어레이 기판 또는 공통전극(common ITO)을 갖는 상부 컬러필터 기판에 상기 유기분자 혼합 배향액을 스핀 코터(spin coater)를 이용하여 고르게 분산시켜 코팅을 형성하였다.
코팅된 TFT 어레이 기판 또는 공통전극을 갖는 상부 컬러필터 기판을 핫 플레이트(hot plate)를 이용하여 120℃에서 5분 동안 소프트 베이킹(soft baking)한 후, 오븐을 이용하여 230℃에서 30분간 하드 베이킹(hard baking)하여 약 100 nm 두께의 배향막을 형성하였다. 이후, 두 기판을 봉지제(sealant)를 이용해 합착한 후, 두 기판 사이에 액정을 주입하였다. 이후 액정표시 셀(cell)을 100 ℃ 온도의 고온 오븐에서 약 1시간 동안 열처리를 한 후 상온으로 냉각하여 유기분자들이 PI 배향막과 비공유 수소결합을 하게 하고 동시에 액정분자들이 유기분자에 의해 수직으로 배향되게 하는 액정 배향층을 형성시킴으로써 액정표시장치를 제조하였다.
비교예
화소전극(ITO)을 갖는 하부 TFT 어레이 기판 또는 공통전극(common ITO)을 갖는 상부 컬러필터 기판에 폴리이미드 5 g을 N-메틸-2-피롤리돈 (N-Methyl-2-pyrrolidone)과 감마 부티로락톤 (gamma-Butyrolactone) 혼합용액 100 mL에 녹인 폴리이미드 용액을 스핀 코터(spin coater)를 이용하여 고르게 분산시켜 코팅하였다. 코팅된 TFT 어레이 기판 또는 공통전극을 갖는 상부 컬러필터 기판을 핫 플레이트(hot plate)를 이용하여 120℃에서 5분 동안 소프트 베이킹(soft baking)한 후, 오븐을 이용하여 230℃에서 30분간 하드 베이킹(hard baking)하여 약 100 nm 두께의 PI 배향막을 형성하였다. 이후, 상기 기판에 유전율 이방성(△ε)이 -3.3인 호스트(host) 액정을 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 액정표시장치를 제조하였다.
실험예 1: 액정표시장치의 배향력 및 전기광학특성분석
실시예 1에 따라 제조된 액정표시장치의 배향력 및 전기광학특성을 분석하였다. 먼저 전압이 액정표시장치에 인가되지 않은 O V에서 블랙(black) 화면표시정도를 비교한 결과, 비교예에 따른 액정표시장치는 빛샘(light leakage)이 어느 정도 나타나는 것으로 확인되었으나, 실시예 1에 따른 액정표시장치는 화면 전체적으로 빛샘(light leakage)이 없이 검은(black) 화면을 구현하는 것으로 확인되었다(도 2 참조). 또한 편광현미경 (BX 51, Olympus) 사진을 통하여 액정의 배향상태를 확인한 결과, 실시예 1에 따른 액정표시장치는 비교예에 따른 액정표시장치와 유사한 수준의 수직 배향력을 나타내는 것으로 확인되었다.
또한 632-nm He-Ne 레이저(JDSU, 1135P), 광검출기(EOT, ET-2000), 오실로스코프(Tektronix, TBS1062), 펑션제너레이터 (Agilent, 33210A)가 장착된 전기광학특성장치(Electo-optical characteristics measurement system를 이용하여 전압에 따른 투과율 곡선(voltage-transmittance curve)을 측정하고 그 결과를 도 3에 나타내었다. 실시예 1에 따른 액정표시장치는 기존 액정표시장치(비교예)와 유사한 V-T 특성을 나타내어 전압에 따른 계조(gray scale) 표현이 가능한 것으로 확인되었다.
실험예 2: 액정표시장치의 배향력 및 전기광학특성분석 2
실시예 2에 따라 제조된 액정표시장치의 배향력 및 전기광학특성을 분석하였다. 먼저 전압이 액정표시장치에 인가되지 않은 O V에서 블랙(black) 화면표시정도를 비교한 결과, 비교예에 따른 액정표시장치는 빛샘(light leakage)이 어느 정도 나타나는 것으로 확인되었으나, 실시예 2에 따른 액정표시장치는 화면 전체적으로 빛샘(light leakage)이 없이 검은(black) 화면을 구현하는 것으로 확인되었다(도 4 참조). 또한 편광현미경 (BX 51, Olympus) 사진을 통하여 액정의 배향상태를 확인한 결과, 실시예 2에 따른 액정표시장치는 비교예에 따른 액정표시장치와 유사한 수준의 우수한 수직 배향력을 나타내는 것으로 확인되었다.
또한 632-nm He-Ne 레이저(JDSU, 1135P), 광검출기(EOT, ET-2000), 오실로스코프(Tektronix, TBS1062), 펑션제너레이터 (Agilent, 33210A)가 장착된 전기광학특성장치(Electo-optical characteristics measurement system)를 이용하여 전압에 따른 투과율 곡선(voltage-transmittance curve)을 측정하고 그 결과를 도 5에 나타내었다. 실시예 2에 따른 액정표시장치는 기존 액정표시장치(비교예)보다 문턱 전압 값 (threshold voltage)이 2.33 V로 비교예에 따른 문턱 전압 값 2.22　V 보다 높아 우수한 수직 배향력을 나타내는 것으로 확인되었으며, 또한 전압에 따른 계조(gray scale) 표현이 가능한 것으로 확인되었다.
100: 액정표시장치
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: 고리구조 143: 알킬기
150: 쇼트 160: 실런트
170: 폴리이미드 배향막

Claims (11)

  1. TFT 어레이 기판;
    컬러필터 기판; 및
    상기 어레이 기판과 컬러기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성되고,
    상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 중 하나 이상의 기판에는 폴리이미드 배향막이 형성된 액정표시장치로서,
    상기 액정층은 액정과 액정 배향층을 포함하여 구성되고,
    상기 액정 배향층은 하기 화학식 1로 표시되는 유기분자를 포함하여 구성되며,
    상기 유기분자는 상기 폴리이미드 배향막과 수소결합되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
    [화학식 1]
    Figure 112017111482931-pat00004

    상기 화학식 1에서,
    a는 수소결합을 할 수 있는 작용기, b는 고리화합물, c는 알킬기이며, 단, a 가 고리화합물인 경우 b는 생략될 수 있으며,
    상기 a는 하이드록시기, 아민기, 피리딘기 및 카르복시산기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 b는
    Figure 112017111482931-pat00016
    이고 (여기서 x=0~4, y=0~4),
    상기 c는
    Figure 112017111482931-pat00017
    (여기서 z=0~16)인 것을 특징으로 함.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유기분자는 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드, 4'-메틸-4-바이페닐카복실릭 애시드, 4-n-옥틸벤조익 애시드, p-톨루익 애시드, 4-펜틸페놀, 4-도데실아닐린, 4-데실피리딘, 트랜스-4-n-펜틸사이클로헥산카복실릭 애시드, 4-(4-헵틸사이클로헥실)벤조익 애시드 및 4'-(4-펜틸사이클로헥실)바이페닐-4-카복실릭 애시드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 삭제
  5. TFT 어레이 기판;
    컬러필터 기판; 및
    상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성되고,
    상기 액정층은 폴리이미드 배향막과 수소결합되는 하기 화학식 1로 표시되는 유기분자를 포함하는 액정배향층 및, 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법으로서,
    상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 중 하나 이상의 기판의 일면에 폴리이미드 배향막을 형성하는 단계(단계 a);
    하기 화학식 1로 표시되는 유기분자와 액정을 혼합하여 유기분자-액정 혼합물을 제조하는 단계(단계 b);
    이후, 상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판의 일면에 상기 유기분자-액정 혼합물을 떨어뜨리는 단계(단계 c);
    이후, 상기 유기분자-액정 혼합물과 폴리이미드 배향막이 접하도록 두 기판을 합착하는 단계(단계 d); 및
    합착된 기판을 열처리하고 상온으로 냉각하는 단계(단계 e)를 포함하는 액정표시장치 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure 112017111482931-pat00007

    상기 화학식 1에서,
    a는 수소결합을 할 수 있는 작용기, b는 고리화합물, c는 알킬기이며, 단, a 가 고리화합물인 경우 b는 생략될 수 있으며,
    상기 a는 하이드록시기, 아민기, 피리딘기 및 카르복시산기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 b는
    Figure 112017111482931-pat00018
    이고 (여기서 x=0~4, y=0~4),
    상기 c는
    Figure 112017111482931-pat00019
    (여기서 z=0~16)인 것을 특징으로 함.
  6. TFT 어레이 기판;
    컬러필터 기판; 및
    상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하여 구성되고,
    상기 액정층은 폴리이미드 배향막과 수소결합되는 하기 화학식 1로 표시되는 유기분자를 포함하는 액정배향층 및, 액정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법으로서,
    하기 화학식 1로 표시되는 유기분자와, 폴리이미드를 포함하여 구성되는 액정 배향제를 혼합하여 유기분자-폴리이미드 혼합 배향제를 제조하는 단계(단계 a′);
    상기 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 중 하나 이상의 기판의 일면에 상기 혼합 배향제를 코팅하는 단계(단계 b′);
    두 기판 사이에 혼합 배향제가 코팅된 면이 위치하도록 하여 두 기판을 합착하는 단계(단계 c');
    합착된 두 기판 사이에 액정을 주입하는 단계(단계 d'); 및
    이후 합착된 두 기판을 열처리하고 상온으로 냉각하는 단계(단계 e′)를 포함하는 액정표시장치 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure 112017111482931-pat00008

    상기 화학식 1에서,
    a는 수소결합을 할 수 있는 작용기, b는 고리화합물, c는 알킬기이며, 단, a 가 고리화합물인 경우 b는 생략될 수 있으며,
    상기 a는 하이드록시기, 아민기, 피리딘기 및 카르복시산기로 이루어진 군에서 선택되고,
    상기 b는
    Figure 112017111482931-pat00020
    이고 (여기서 x=0~4, y=0~4),
    상기 c는
    Figure 112017111482931-pat00021
    (여기서 z=0~16)인 것을 특징으로 함.
  7. 삭제
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 유기분자는 액정 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 유기분자는 액정 배향제 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  10. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 유기분자는 4-(4-헵틸페닐)벤조익 애시드, 4'-메틸-4-바이페닐카복실릭 애시드, 4-n-옥틸벤조익 애시드, p-톨루익 애시드, 4-펜틸페놀, 4-도데실아닐린, 4-데실피리딘, 트랜스-4-n-펜틸사이클로헥산카복실릭 애시드, 4-(4-헵틸사이클로헥실)벤조익 애시드 및 4'-(4-펜틸사이클로헥실)바이페닐-4-카복실릭 애시드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  11. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 열처리는 80~120 ℃ 온도에서 30 ~ 120 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
KR1020150044310A 2015-03-30 2015-03-30 액정표시장치 및 그 제조방법 KR101802182B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150044310A KR101802182B1 (ko) 2015-03-30 2015-03-30 액정표시장치 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150044310A KR101802182B1 (ko) 2015-03-30 2015-03-30 액정표시장치 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160116504A KR20160116504A (ko) 2016-10-10
KR101802182B1 true KR101802182B1 (ko) 2017-11-28

Family

ID=57145672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150044310A KR101802182B1 (ko) 2015-03-30 2015-03-30 액정표시장치 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101802182B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001013527A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示素子およびその製造法
JP2005200500A (ja) * 2004-01-14 2005-07-28 Seiko Epson Corp 液晶添加物、液晶組成物、液晶装置、投射型表示装置
JP2007206536A (ja) * 2006-02-03 2007-08-16 Seiko Epson Corp 液晶組成物、液晶装置及び電子機器
JP2015044974A (ja) * 2013-07-29 2015-03-12 Jnc株式会社 重合性液晶組成物および光学異方体

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4274713B2 (ja) 2001-09-11 2009-06-10 シャープ株式会社 液晶表示装置および光学素子、並びにこれらの製造方法
KR101046926B1 (ko) 2004-08-12 2011-07-06 삼성전자주식회사 액정표시장치의 액정 배향막용 조성물
KR100782436B1 (ko) 2005-12-30 2007-12-05 제일모직주식회사 액정 배향제

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001013527A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示素子およびその製造法
JP2005200500A (ja) * 2004-01-14 2005-07-28 Seiko Epson Corp 液晶添加物、液晶組成物、液晶装置、投射型表示装置
JP2007206536A (ja) * 2006-02-03 2007-08-16 Seiko Epson Corp 液晶組成物、液晶装置及び電子機器
JP2015044974A (ja) * 2013-07-29 2015-03-12 Jnc株式会社 重合性液晶組成物および光学異方体

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160116504A (ko) 2016-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4052307B2 (ja) 液晶配向剤およびそれを用いた液晶表示素子
JP5894567B2 (ja) 液晶表示装置の製造方法
KR102420194B1 (ko) 액정 배향제, 액정 배향막, 및 그것을 사용한 액정 표시 소자
US8785567B2 (en) Liquid crystal alignment agent, film and display element
KR20110109839A (ko) 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자
JPWO2006068197A1 (ja) 液晶配向剤及びそれを用いた液晶表示素子
TW201807067A (zh) 液晶取向劑、液晶取向膜及其製造方法、液晶元件、聚合物以及化合物
TWI679221B (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜以及液晶顯示元件
KR102237883B1 (ko) 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자와 그의 제조 방법
TW201604222A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜及其製造方法、液晶顯示元件、聚合物及化合物
KR101618785B1 (ko) 액정 배향층, 이를 이용한 수직배향 액정표시소자 및 이의 제조방법
KR102554524B1 (ko) 액정 배향막의 제조 방법, 액정 배향막, 및 액정 표시 소자
TW201441282A (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜、液晶顯示元件、相位差膜、相位差膜的製造方法、聚合物以及化合物
KR101675936B1 (ko) 양친성 블록공중합체를 포함하는 액정 배향층, 이를 이용한 액정표시소자 및 이의 제조방법
KR101607479B1 (ko) 액정 배향층, 이를 이용한 액정표시소자 및 이의 제조방법
JP2013105063A (ja) 液晶配向剤および液晶表示素子
KR101802182B1 (ko) 액정표시장치 및 그 제조방법
TWI729013B (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜、及液晶顯示元件
KR101704400B1 (ko) 반응성 유기분자 배향막, 이를 이용한 액정표시소자 및 이의 제조방법
KR101974162B1 (ko) 자기정렬 액정 배향층, 이를 이용한 액정표시장치 및 이의 제조방법
KR101970588B1 (ko) 자기조립 다관능성 광반응 액정 배향층, 이를 이용한 액정표시장치 및 이의 제조방법
KR101992881B1 (ko) 액정표시소자
TW202104362A (zh) 機能性高分子膜形成用塗佈液及機能性高分子膜
TWI656174B (zh) 液晶配向劑、液晶配向膜的製造方法、液晶顯示元件、聚合物及化合物
CN109716223A (zh) 具有液晶取向膜的基板的制造方法以及液晶表示元件

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant