KR102015202B1 - 액정 수직 배향제, 액정 디스플레이 소자 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

액정 수직 배향제, 액정 디스플레이 소자 및 이들의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102015202B1
KR102015202B1 KR1020177021296A KR20177021296A KR102015202B1 KR 102015202 B1 KR102015202 B1 KR 102015202B1 KR 1020177021296 A KR1020177021296 A KR 1020177021296A KR 20177021296 A KR20177021296 A KR 20177021296A KR 102015202 B1 KR102015202 B1 KR 102015202B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
vertical alignment
display element
alignment agent
Prior art date
Application number
KR1020177021296A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180011456A (ko
Inventor
송 란
Original Assignee
센젠 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
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 센젠 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 filed Critical 센젠 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20180011456A publication Critical patent/KR20180011456A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102015202B1 publication Critical patent/KR102015202B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/18—Compounds having one or more C—Si linkages as well as one or more C—O—Si linkages
    • C07F7/1804—Compounds having Si-O-C linkages
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56—Aligning agents
    • 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
    • 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
    • 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
    • G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133788—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by light irradiation, e.g. linearly polarised light photo-polymerisation
    • 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
    • G02F1/1341—Filling or closing of cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • C09K2323/02—Alignment layer characterised by chemical composition
    • 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
    • G02F1/133715—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films by first depositing a monomer
    • 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
    • G02F1/133742—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homeotropic alignment
    • 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
    • G02F1/1341—Filling or closing of cells
    • G02F1/13415—Drop filling process

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Abstract

액정 수직 배향제(6)를 개시한다. 상기 액정 수직 배향제(6)는 기판 표면(1, 2)에 대하여 액정 분자(4)를 수직 배향시킬 수 있다. 상기 액정 수직 배향제(6)는 저렴한 가격, 안정된 성능 및 액정 분자(4)에 대한 보다 강한 고정 효과를 갖고, 현재 액정 디스플레이의 폴리이미드(PI)와 같은 배향 막을 대체하여, 액정 디스플레이의 디스플레이 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 액정 디스플레이 장치를 제공한다. 액정 디스플레이 장치에 채택된 상기 액정 수직 배향제(6)에 의해, 기판 상(1, 2)의 액정 분자(4)의 초기 배향을 수직 방향으로 보다 일치시키고, 장기간 안정성을 갖고, 이로써 액정 디스플레이 장치의 빠른 응답 속도 및 우수한 이미지 디스플레이 성능을 가능하게 한다. 또한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법을 제공한다.

Description

액정 수직 배향제, 액정 디스플레이 소자 및 이들의 제조 방법
상호 참조
본 출원은 2015 년 6 월 18 일자로 출원된 "액정 수직 배향제, 액정 디스플레이 소자 및 액정 디스플레이 소자의 제조 방법"이라는 발명의 명칭의 중국 특허 출원 제 201510341139.7 호의 우선권을 주장하며, 그 개시 내용 전문이 본원에 참조로 인용된다.
발명의 분야
본 발명은 디스플레이 기술 분야에 관한 것으로, 보다 특히 액정 수직 배향제, 액정 디스플레이 소자 및 상기 액정 디스플레이 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 액정 디스플레이(LCD) 기술은 적은 전력 소비, 저방사율, 가벼운 중량 및 편리함이라는 독특한 장점으로 인해 널리 보급되고 있다. 액정 디스플레이의 우수한 디스플레이 결과를 수득하기 위해서, 액정 분자는 큰 초기 정렬(초기 배향)을 필요로 한다.
기판 표면에 대하여 액정 분자를 일정 방향으로 배향시키기 위해서, 액정 배향 막을 기판 표면에 배치한다. 수직 배향 액정 디스플레이는 보다 높은 콘트라스트 및 빠른 응답 속도 등의 우수한 성능을 갖는다. 액정 수직 배향 기술은 널리 이용되어왔다. 일반적으로, 종래 기술에 따른 수직 배향 액정 디스플레이는 배향 막으로 알킬 측쇄를 가진 폴리이미드(PI) 또는 폴리아믹산 박막을 사용한다. 통상적인 PI 배향 막 물질은 러빙 배향 유형 PI 물질 및 광 배향 유형 PI 물질일 수 있다. 러빙 배향 유형 PI 물질은 러빙 과정에서 분말, 정전기 및 액정 디스플레이 소자의 회로 손상을 발생시키기 쉬울 수 있고, 광 배향 유형 PI 물질은 정전기 및 분말을 방지할 수 있다. 그러나, PI 물질 그 자체의 특성의 제한으로, 배향 막의 내열성 및 내노화성이 나쁘고, 흡습성이 높다. 저장 및 운반 중에, 상기 열화는 쉽게 발생할 수 있고, 액정의 불균일한 배향을 초래한다. 한편, 액정 분자를 고정하는 PI의 능력은 더 약하며, 따라서 패널의 품질에 영향을 미친다. 더 중요한 것은, PI 물질의 가격이 비싸고, 막 형성 공정이 복잡하여 패널 비용이 상승한다는 것이다.
따라서, 저렴한 가격, 안정된 성능으로 제조될 수 있고 PI 배향 막을 배제시키면서 액정 분자를 수직 정렬시킬 수 있는 액정 수직 배향제, 액정 디스플레이 소자 및 상기 액정 디스플레이 소자의 제조 방법을 제공할 필요가 있다.
이런 이유로, 본 발명의 실시양태는 우선, 종래 기술에 따른 폴리이미드(PI) 배향 막의 사용을 대체하기 위한 액정 수직 배향제를 제공한다. 상기 액정 수직 배향제는 저렴한 가격, 안정된 성능을 가지며, 액정 분자를 수직 배향시킬 수 있다.
먼저, 본 발명은 액정 수직 배향제를 제공하며, 상기 액정 수직 배향제의 분자식은 R2Si-(OR1)3으로 나타내어지고, 이 때 R1은 -Si(CH3)3, H 원자 또는 탄소 원자 수가 1 내지 5 개인 알킬기이고, R2는 하기 식 (E)의 구조이다:
-B1-B2-B3-B4-C (E)
상기 식 (E)에서, B1은 단일 사슬, -CH2- 또는 -(CH2)2-이고, B2는 -O-, -COO-*, -OCO-* 또는 -NHCO-*이고, 이 때 B2의 *는 B3의 한쪽에 연결되고, B3은 페닐렌, 탄소수 2 내지 6의 알킬렌, 탄소수 3 내지 8의 올레핀 결합 또는 아세틸렌 결합을 갖는 알킬렌이고, B4는 -O-, -(CO)NH-*, -COO-* 또는 -OCO-*이고, 이 때 B4의 *는 C의 한쪽에 연결되고, C는 탄소수 1 내지 10의 선형 알킬벤젠이다.
본 발명의 실시양태에서, R1은 -CH3, -Si(CH3)3 또는 -CH2CH3이다.
본 발명의 실시양태에서, 상기 B3는 -C6H4-, 탄소수 2 내지 6의 알킬렌, -CH=CH- 또는 -(CH3)C=C(CH3)-이다.
본 발명의 실시양태에서, 상기 C는 탄소수 5 내지 8의 선형 알킬벤젠이다.
첫째, 본 발명은 액정 분자를 기판 표면에 대하여 수직 배향시킬 수 있는 소분자 수직 배향제를 제공한다. 액정 분자에 대한 고정 기능이 보다 강하고, 현재의 액정 디스플레이(예를 들어, TFT-LCD)에서의 폴리이미드(PI)와 같은 배향 막을 대체할 수 있다. 상기 액정 수직 배향제는 저렴한 가격, 안정된 성능을 가지며, 액정 분자를 수직 배향시킬 수 있다.
둘째, 본 발명은 액정 디스플레이 소자를 제공하며, 상기 액정 디스플레이 소자는 액정 디스플레이 소자 전구체를 포함하고, 상기 액정 디스플레이 소자 전구체는, 대향 배치되고 도전 막(film)을 갖는 2 개의 기판을 포함하고, 이들 기판 사이에 액정 매질이 위치하고, 상기 액정 매질은 액정 수직 배향제, 액정 및 광중합 단량체(약어로 RM)를 포함하고, 이 때 상기 기판의 표면은 액정 배향 막을 포함하지 않고, 상기 액정 수직 배향제는 상기 액정을 초기 상태에서 기판의 표면상에 수직으로 배향시키는데 사용되고, 상기 액정 디스플레이 소자 전구체는 전압을 적용한 상태에서 자외선에 조사되어 액정 디스플레이 소자를 형성하는데 사용되고, 상기 액정 수직 배향제의 분자식은 R2Si-(OR1)3으로 나타내어지고, 이 때 R1은 -Si(CH3)3, H 원자 또는 탄소 원자 수가 1 내지 5 개인 알킬기이고, R2는 하기 식 (E)의 구조이다:
-B1-B2-B3-B4-C (E)
상기 식 (E)에서, B1은 단일 사슬, -CH2- 또는-(CH2)2-이고, B2는 -O-, -COO-*, -OCO-* 또는 -NHCO-*이고, 이 때 B2의 *는 B3의 한쪽에 연결되고, B3은 페닐렌, 탄소수 2 내지 6의 알킬렌, 탄소수 3 내지 8의 올레핀 결합 또는 아세틸렌 결합을 갖는 알킬렌이고, B4는 -O-, -(CO)NH-*, -COO-* 또는 -OCO-*이고, 이 때 B4의 *는 C의 한쪽에 연결되고, C는 탄소수 1 내지 10의 선형 알킬벤젠이다.
본 발명의 실시양태에서, 상기 액정 매질 중 상기 액정 수직 배향제의 질량 비율은 0.1 % 내지 5 %이다.
본 발명의 실시양태에서, 상기 액정 매질 중의 상기 광중합 단량체의 질량 비율은 0.01 % 내지 0.1 %이다.
본 발명의 실시양태에서, 상기 광중합 단량체 RM은
Figure 112017072965663-pct00001
또는
Figure 112017072965663-pct00002
이다.
본 발명에 의해 제공되는 액정 디스플레이 소자에 전압을 적용하고 자외선을 조사하기 전에, 상기 액정 수직 배향제를 사용하여 초기 상태에서 액정을 기판의 표면상에 수직 배향시킨다. 전체 액정의 초기 배향 방향은 매우 일관성이 있다. 적절한 전압이 적용된 후, 상기 액정 분자는 비틀린다. 그 후, 특정 에너지의 자외선을 조사하여 상기 광중합 단량체 RM을 중합시키고 기판의 표면상에 퇴적시켜 액정(약어로 LC)의 고정 목적을 실현한다. 적용된 전압이 제거된 후, LC 분자는 특정 비틀린 각(twisted angle)을 발생시켜 액정 디스플레이 소자를 수득한다.
본 발명에 의해 제공되는 액정 디스플레이 소자는 상기 액정 수직 배향제를 이용하여 수직 방향의 액정 분자의 배향을 더욱 일치시키고 장기간 안정성을 갖는다. 따라서, 액정 디스플레이 소자의 응답 속도는 더욱 빨라져, 우수한 전기적 특성, 투과율 및 콘트라스트를 나타낸다. 이미지 디스플레이 성능이 우수하다.
셋째로, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법을 제공한다:
(1) 광중합 단량체를 포함하는 액정에 액정 수직 배향제를 첨가하여 액정 매질을 수득하는 단계로서, 여기서, 상기 액정 수직 배향제의 분자식은 R2Si-(OR1)3으로 나타내어지고, 이 때 R1은 -Si(CH3)3, H 원자 또는 탄소 원자 수가 1 내지 5 개인 알킬기이고, R2는 하기 식 (E)의 구조인, 단계:
-B1-B2-B3-B4-C (E)
(상기 식 (E)에서, B1은 단일 사슬, -CH2- 또는 -(CH2)2-이고, B2는 -O-, -COO-*, -OCO-* 또는 -NHCO-*이고, 이 때 B2의 *는 B3의 한쪽에 연결되고, B3은 페닐렌, 탄소수 2 내지 6의 알킬렌, 탄소수 3 내지 8의 올레핀 결합 또는 아세틸렌 결합을 갖는 알킬렌이고, B4는 -O-, -(CO)NH-*, -COO-* 또는 -OCO-*이고, 이 때 B4의 *는 C의 한쪽에 연결되고, C는 탄소수 1 내지 10의 선형 알킬벤젠이다);
(2) 대향 배치되고 도전 막을 갖는 2 개의 기판 사이에 상기 액정 매질을 가하여 액정 디스플레이 소자 전구체를 수득하는 단계로서, 이 때 상기 기판의 표면은 액정 배향 필름을 포함하지 않는, 단계;
(3) 상기 액정 디스플레이 소자 전구체에 자외선을 조사하여 전압을 적용한 상태에서 액정 디스플레이 소자를 형성하는 단계.
본 발명의 실시양태에서, 상기 단계 (2)에서, 상기 액정 매질은 한 방울 충전(one drop filling) 공정으로 상기 도전 막을 갖는 기판 사이에 주입된다.
본 발명의 실시양태에 의해 제공된 액정 디스플레이 소자의 제조 방법은 제조 공정을 간소화하고, 기존 액정 디스플레이 요소(예를 들어, TFT-LCD)에서 폴리이미드(PI)와 같은 배향 막의 제조를 대체하는 강력한 작업 조작성을 제공한다. 액정 디스플레이 소자의 제조 플로우를 대폭 간소화하여 생산 비용을 저감할 수 있고, 액정 디스플레이 소자의 디스플레이 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시양태에서 액정 디스플레이 수직 배향제의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시양태에서 액정 디스플레이 소자의 제조 공정도로서, 이 때 (1)은 CF 기판이고, 이의 전체 표면상에 ITO 전극(3)이 있고, 다른 쪽의 기판(2)은 TFT 기판이고, 이의 표면상에 특정 패턴의 ITO 전극이 있고, (4)는 액정이고, (5)는 광중합 단량체이고, (6)은 액정 수직 배향제이고, (51)은 광중합 단량체에 의해 형성된 중합체이고, (41)은 선경사각을 갖도록 제조된 액정이다.
본 발명의 실시양태는 기술적 사상, 구조적 특징, 달성된 목적 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 하기와 같이 상세하게 기술한다. 기술된 실시양태는 본 발명의 실시양태의 일부일 뿐 모든 실시양태가 아닌 것은 명백하다. 본 발명의 실시양태들에 기초하여, 창조적인 노력이 필요없는 모든 다른 실시양태들은 본 발명의 보호범위 내로 고려되어야 한다. 본원에 기술된 특정 실시양태는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
먼저, 본 발명은 액정 수직 배향제를 제공하며, 상기 액정 수직 배향제의 분자식은 R2Si-(OR1)3으로 나타내어지고, R1은 -Si(CH3)3, H 원자 또는 탄소 원자 수가 1 내지 5 개인 알킬기이고, R2는 하기 식 (E)의 구조이다:
-B1-B2-B3-B4-C (E)
상기 식 (E)에서, B1은 단일 사슬, -CH2- 또는 -(CH2)2-이고, B2는 -O-, -COO-*, -OCO-* 또는 -NHCO-*이고, 이 때 B2의 *는 B3의 한쪽에 연결되고, B3은 페닐렌, 탄소수 2 내지 6의 알킬렌, 탄소수 3 내지 8의 올레핀 결합 또는 아세틸렌 결합을 갖는 알킬렌이고, B4는 -O-, -(CO)NH-*, -COO-* 또는 -OCO-*이고, 이 때 B4의 *는 C의 한쪽에 연결되고, C는 탄소수 1 내지 10의 선형 알킬벤젠이다.
본 발명의 실시양태에서, R1은 탄소수 1 내지 5의 선형 알킬 또는 분지형 알킬이다.
본 발명의 실시양태에서, R1은 -CH3, -Si(CH3)3 또는 -CH2CH3이다.
본 발명의 실시양태에서, 상기 B3는 -C6H4-, 탄소수 2 내지 6의 선형 알킬렌 라디칼, -CH=CH- 또는 -(CH3)C=C(CH3)-이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 C는 탄소수 5 내지 8의 선형 알킬벤젠이다.
구체적으로, 하기 구조들은 상기 액정 수직 배향제를 예시하는 것으로서, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112017072965663-pct00003
Figure 112017072965663-pct00004
R2Si-(OR1)3으로 나타내어지는 화합물은 유기 합성에 의해 수득할 수 있다.
특정 합성 실시양태로서, R2Si-(OR1)3으로 나타내어지는 액정 수직 배향제의 몇 가지 합성 경로를 하기와 같이 예시할 수 있다:
Figure 112017072965663-pct00005
화합물 (I)의 특정 합성 방법:
화합물 (I)의 H1-NMR 데이터는 하기와 같다: δ(ppm): 0.08(27H), 3.96(2H), 3.56(2H), 3.37(2H), 1.46(2H), 1.29(4H), 1.33(2H), 0.96(3H).
Figure 112017072965663-pct00006
.
본 발명의 실시양태에서, (II)에 도시된 액정 수직 배향제의 합성은 (I)에 도시된 액정 수직 배향제의 합성과 유사하다.
본 발명의 실시양태에서, (III)에 도시된 액정 수직 배향제의 합성은 (IV)에 도시된 액정 수직 배향제의 합성과 유사하다.
화합물 (IV)의 특정 합성 방법:
Figure 112017072965663-pct00007
화합물 (IV)의 H1-NMR 데이터는 하기와 같다: δ(ppm): 0.96(3H), 1.33(2H), 1.29(2H), 1.59(2H), 3.20(2H), 8.0(1H), 8.13(2H), 7.69(2H), 3.55(9H), 3.2(2H).
Figure 112017072965663-pct00008
화합물 (V)의 특정 합성 방법은 하기와 같다:
Figure 112017072965663-pct00009
화합물 (V)의 H1-NMR 데이터는 하기와 같다: δ(ppm): 0.96(3H), 1.33(2H), 1.29(8H), 1.57(2H), 4.15(2H), 3.55(9H), 8.0(1H), 3.0(2H), 0.84(2H), 7.49(1H).
Figure 112017072965663-pct00010
화합물 (VI)의 특정 합성 방법:
Figure 112017072965663-pct00011
화합물 (VI)의 H1-NMR 데이터는 하기와 같다:
Figure 112017072965663-pct00012
본 발명의 실시양태에 의해 제공되는 액정 수직 배향제에는, 헤드 그룹 A, 중간 베이스 그룹 B, 및 테일 그룹 C(도 1에 도시된 바와 같음)이 있으며, 이 때 헤드 그룹 A는 Si(OR1)3-이며, 상기 헤드 그룹은 주로 액정 디스플레이의 기판 표면상에 액정 수직 배향제를 고정시키는 기능을 하는 극성 얼로이(alloy) 그룹이며, 기판 물질의 차이는 하기의 상이한 기본 기능 메커니즘을 야기할 수 있다: (1) 기판 (또는 전극) 상의 ITO 도전 막의 기능은, -Si-O-의 산소 원자상의 고립 전자쌍을 사용하고, 배위 결합의 방식으로 결합되는, 기판 표면 상의 ITO 내의 인듐 원자의 빈 p 궤도와 d 궤도 혼성화(과잉 핵 전자 구조: In: [Kr]4d105s25p1) 또는 주석 원자의 빈 p 궤도와 d 궤도 혼성화(과잉 핵 전자 구조: Sn: [Kr]4d105s25p2)를 사용하는 것이다; (2) 기판 상의 SiNx 보호막의 기능 메카니즘은 -Si-O-의 산소 원자 및 SiNx의 질화물 원자를 사용하여 분자 간 힘을 발생시키는 것이며, 이 때 중간 베이스 그룹 및 테일 그룹의 주요 기능은 입체 장애의 방식으로 액정 분자를 수직으로 정렬시키는 PI 분지쇄의 기능과 유사하다. 액정 수직 배향제의 가요성(flexible) 테일 그룹은, 기판과 수직으로 정렬된 액정 분자의 장축을 유도할 수 있다.
항상, 헤드 그룹 A의 기능은 기판 표면과 고정시키는 것이다. 중간 베이스 그룹 B 및 테일 그룹 C의 기능은 액정을 입체 장애의 방식으로 기판과 수직 배향시키는 것이다.
본 발명에 의해 제공되는 소분자 액정 수직 배향제는 기판 표면에 대하여 액정 분자를 수직 배향시킬 수 있다. 액정 분자에 대한 고정 기능은 더 강하며, 현재 액정 디스플레이(예를 들어, TFT-LCD)의 배향 막, 예를 들어 폴리이미드(PI)를 대체할 수 있고, 이는 액정 디스플레이 소자의 제조 플로우를 대폭 간소화하여, 제조 비용을 저감시키고, 액정 디스플레이 소자의 디스플레이 성능을 향상시킬 수 있다.
둘째로, 본 발명은 액정 디스플레이 소자를 제공한다. 상기 액정 디스플레이 소자는, 액정 디스플레이 소자 전구체를 포함하고, 상기 액정 디스플레이 소자 전구체는, 대향 배치되고 도전 막을 갖는 2 개의 기판을 포함하고, 액정 매질이 이들 기판 사이에 위치하고, 상기 액정 매질은 액정 수직 배향제, 액정 및 광중합 단량체를 포함하고, 이 때 상기 기판의 표면은 액정 배향 막을 포함하지 않고, 상기 액정 수직 배향제는 상기 액정을 초기 상태에서 기판의 표면상에 수직으로 배향시키는데 사용되고, 상기 액정 디스플레이 소자 전구체는 자외선으로 조사되어 전압을 적용한 상태에서 액정 디스플레이 소자를 형성하는데 사용되며, 액정 수직 배향제의 분자식은 R2Si-(OR1)3으로 나타내어지고, 이 때 R1은 -Si(CH3)3, H 원자 또는 탄소 원자 수가 1 내지 5 개인 알킬기이고, R2는 하기 식 (E)의 구조이다:
-B1-B2-B3-B4-C (E)
상기 식 (E)에서, B1은 단일 사슬, -CH2- 또는 -(CH2)2-이고, B2는 -O-, -COO-*, -OCO-* 또는 -NHCO-*이고, 이 때 B2의 *는 B3의 한쪽에 연결되고, B3은 페닐렌, 탄소수 2 내지 6의 알킬렌, 탄소수 3 내지 8의 올레핀 결합 또는 아세틸렌 결합을 갖는 알킬렌이고, B4는 -O-, -(CO)NH-*, -COO-* 또는 -OCO-*이고, 이 때 B4의 *는 C의 한쪽에 연결되고, C는 탄소수 1 내지 10의 선형 알킬벤젠이다.
본 발명의 실시양태에서, R1은 탄소수 1 내지 5의 선형 또는 분지형 알킬이다.
본 발명의 실시양태에서, R1은 -CH3, -Si(CH3)3 또는 -CH2CH3이다.
본 발명의 실시양태에서, 상기 B3는 -C6H4-, 탄소수 2 내지 6의 선형 알킬렌 라디칼, -CH=CH- 또는 -(CH3)C=C(CH3)-이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 C는 탄소수 5 내지 8의 선형 알킬벤젠이다.
본 발명에 의해 제공되는 액정 디스플레이 소자는 도 2의 (a) 내지 (d)에 도시되어 있고, 기판의 상면에 전체 표면에 ITO 전극을 형성하고, 특정 패턴(일반적으로 피시 본드(fish bond))을 기판의 하부면에 형성한다. 특히, 2 개의 기판의 표면은 PI 배향 막을 포함하지 않고, 상기 2 개의 기판 사이에 액정 매질이 첨가된다. 상기 액정 매질은 액정 수직 배향제, 액정, 광중합 단량체 RM을 포함하며, 상기 액정 수직 배향제를 이용하여 상기 액정을 초기 상태에서 기판의 표면상에 수직으로 배향시킨다. 전기장의 작용으로 디스플레이 소자의 액정 소자에 전압이 적용되는 조건하에, 다양한 영역에서 액정이 미리 설정된 방향으로 배향된다. 그 후, 자외선을 조사하여, 광중합 단량체 RM이 자외선 광중합을 일으켜 배향된 LC가 도입된 돌기 물체(이것은 정렬 기능을 위해 기판의 표면상에 퇴적된다)를 형성하도록 한다.
특히, 본 발명의 실시양태에서 사용되는 액정 수직 배향제는 폴리실란으로 중축합되지 않을 것이다. 액정 수직 배향제는 헤드 그룹으로 기판의 표면상에 고정되기 때문에, 즉 이중 결합 그룹을 함유하는 액정 수직 배향제에 UV 광이 조사되기 때문에, 액정 수직 배향제는 이동할 수 없고, 폴리실란을 형성하는 중축합은 불가능하다.
본 발명의 실시양태에서, 상기 액정은 네마틱 액정이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 액정은 유전 이방성 네마틱 액정이다. 구체적으로는, 다이시아노벤젠 액정, 피리다진온 액정, 쉬프(schiffs) 염기 액정, 아족시 액정, 바이페닐 액정, 페닐사이클로헥산 액정, 피리미딘 액정, 다이옥산 액정, 바이사이클로-옥탄 액정, 쿠반(cubane) 액정을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시양태에서, 액정 매질 중 액정 수직 배향제의 질량비는 0.1 % 내지 5 %이다.
본 발명의 실시양태에서, 액정 매질 중 광중합 단량체(RM)의 질량비는 0.01 % 내지 0.1 %이다.
본 발명의 실시양태에서, 상기 광중합 단량체 RM은
Figure 112017072965663-pct00013
또는
Figure 112017072965663-pct00014
이다.
상기 기판은 특별히 제한 없이 고도 투명 기판이기만 하면 액정 디스플레이 기술 분야에서의 통상적인 기판일 수 있다. 바람직하게는, 액정을 구동하는데 사용되는 투명 전극이 상기 기판 상에 형성된다.
특정 실시양태로서, 상부에 투명 전극이 형성되는 상기 기판으로는 유리 플레이트 또는 플라스틱 기판, 예를 들어 폴리 비스페놀 A 카보네이트, 폴리 메틸 아크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리설폰, 폴리에테르, 폴리에테르케톤, 트라이메틸펜텐, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 메타크릴로나이트릴 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트가 예시될 수 있다.
바람직하게는, 시트 일면에 1 내지 10 ㎛ 스트립/슬릿 전극 패턴이 형성되고 반대쪽 면에 슬릿 패턴 또는 돌기 패턴이 없는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구조의 액정 디스플레이 소자 기판에 의하면, 제조 단계를 단순화할 수 있고, 높은 투과율을 수득할 수 있다.
또한, TFT-LCD에서는, 기판으로서 컬러 필터 기판(즉, CF 기판) 및 어레이 기판(TFT 기판)이 사용될 수 있다.
기판(또는 투명 도전 막)의 일면에, 투명 전극으로서, 산화 인듐-산화 주석(In2O3-SnO2)으로 제조된 ITO, 산화 주석(SnO2)으로 제조된 도전 막이 위치한다.
액체 매질이 주입된 후, 액정 디스플레이 소자 전구체에서, 액정 분자는 기판의 표면상에 수직 배향된다. 액정 디스플레이 소자 전구체의 2 개의 기판의 전극에 전압을 적용하고 자외선을 조사한 후, RM이 중합반응을 일으켜 액정 디스플레이 소자가 수득된다.
인가 전압은 10 내지 20 V이다. 자외선의 조사를 실행하기 위해서, 고전압 수은 램프, 초고전압 수은 램프, 금속 할라이드 램프 등이 이용된다. 조사량은 0.01 내지 1 mW/cm2(313 nm 파장의 조건에서), 바람직하게는 0.5 mW/cm2이고; UV 조사 시간은 바람직하게는 80 내지 100 초이고, 전압 제거 후 0.03 mW/cm2의 자외선을 이용하여 100 내지 120 분간 조사한다.
본 발명이 제공하는 액정 디스플레이 소자에 전압을 적용하고 자외선을 조사하기 전에, 액정 수직 배향제를 사용하여 초기 상태에서 기판의 표면상에 액정을 수직 배향시킨다. 전체 액정의 초기 배향 방향은 보다 일관성이 있다. 적절한 전압이 적용된 후, 액정 분자는 비틀릴 것이다. 이어서, 특정 에너지의 자외선을 조사하여 RM을 중합시키고 기판의 표면상에 퇴적시킨 후 액정 LC의 고정 목적을 실현할 수 있으며, 적용된 전압을 제거한 후, 액정 분자가 특정 비틀림 각을 발생시켜 액정 디스플레이 소자가 수득될 수 있다.
구체적으로, 상기 액정 수직 배향제는 액정 분자를 기판의 표면상에 수직으로 배향시킨다. 액정 수직 배향제가 이중 결합 또는 삼중 결합과 같은 불포화 결합을 포함하는 경우, 자외선 조사 하에서, RM은 액정 수직 배향제와 중합을 일으켜 중합체 네트워크를 생성할 것이다. 중합체 네트워크 주위의 액정 분자는 미리 고정되어 있으며, 액정 수직 배향제가 이중 결합을 함유하지 않는 경우, 자외선의 조사 하에서, 이중 결합을 함유하는 RM이 중합을 일으켜 중합체 네트워크를 생성하고, 이에 의해 액정이 비틀린 각을 발생시키고 응답 속도가 빨라진다.
본 발명에 의해 제공되는 액정 디스플레이 소자는 상기 액정 수직 배향제를 이용하여 액정 분자의 수직 방향 배향을 보다 일치시키고 장기 안정성을 갖는다. 따라서, 액정 디스플레이 소자의 응답 속도가 보다 빠르며, 우수한 전기적 특성, 투과율 및 콘트라스트를 나타낸다. 이미지 디스플레이 성능도 우수하다.
셋째로, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법을 제공한다:
(1) 광중합 단량체를 포함하는 액정에 액정 수직 배향제를 첨가하여 액정 매질을 수득하는 단계로서 이 때, 상기 액정 수직 배향제의 분자식은 R2Si-(OR1)3으로 나타내어지고, 여기서 R1은 -Si(CH3)3, H 원자 또는 탄소 원자 수가 1 내지 5 개인 알킬기이고, R2는 하기 식 (E)의 구조인, 단계:
-B1-B2-B3-B4-C (E)
(상기 식 (E)에서, B1은 단일 사슬, -CH2- 또는 -(CH2)2-이고, B2는 -O-, -COO-*, -OCO-* 또는 -NHCO-*이고, 이 때 B2의 *는 B3의 한쪽에 연결되고, B3은 페닐렌, 탄소수 2 내지 6의 알킬렌, 탄소수 3 내지 8의 올레핀 결합 또는 아세틸렌 결합을 갖는 알킬렌이고, B4는 -O-, -(CO)NH-*, -COO-* 또는 -OCO-*이고, 이 때 B4의 *는 C의 한쪽에 연결되고, C는 탄소수 1 내지 10의 선형 알킬벤젠이다);
(2) 대향 배치되고 도전 막을 갖는 2 개의 기판 사이에 상기 액정 매질을 가하여 액정 디스플레이 소자 전구체를 수득하는 단계로서, 이 때 상기 기판의 표면은 액정 배향 필름을 포함하지 않는, 단계;
(3) 상기 액정 디스플레이 소자 전구체에 자외선을 조사하여 전압을 적용한 상태에서 액정 디스플레이 소자를 형성하는 단계.
본 발명의 실시양태에서, R1은 탄소수 1 내지 5의 선형 또는 분지형 알킬이다.
본 발명의 실시양태에서, R1은 -CH3, -Si(CH3)3 또는 -CH2CH3이다.
본 발명의 실시양태에서, 상기 B3는 -C6H4-, 탄소수 2 내지 6의 선형 알킬렌 라디칼, -CH=CH- 또는 -(CH3)C=C(CH3)-이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상기 C는 탄소수 5 내지 8의 선형 알킬벤젠이다.
본 발명의 실시양태에서, 액정 매질 중 액정 수직 배향제의 질량비는 0.1 % 내지 5 %이다.
본 발명의 실시양태에서, 액정 매질 중 광중합 단량체(RM)의 질량비는 0.01 % 내지 0.1 %이다.
본 발명의 실시양태에서, 상기 광중합 단량체 RM은
Figure 112017072965663-pct00015
또는
Figure 112017072965663-pct00016
이다.
공지된 방법에 의해, 본 발명의 액정 디스플레이 소자를 수득할 수 있다. 일반적으로, 액정 배향 막을 갖지 않는 한 쌍의 기판은 스페이서에 의해 대향하여 위치하고, 2 개의 기판의 주변부는 실란트로 부착된다. 그 후, 기판의 표면과 실란트로 나누어진 셀 갭 내로 액정 매질이 주입되고, 주입 구멍이 폐쇄되어 셀이 구성된다. 그 후, 셀 박스를 구성하는 각 기판의 외측에 편광판을 배치하여 액정 디스플레이 소자를 제조한다.
상기 실란트로서, 경화제가 될 에폭시 수지 및 알루미나 볼의 세퍼레이터(separator)가 예시될 수 있다.
기판 사이에 액정 매질을 주입하는 방법에 특별한 제한은 없다. 예시로서, 제조된 액정 디스플레이 소자 전구체를 감압한 후 액정 주입하는 진공 방법, 액정을 떨어뜨린 후 밀봉을 행하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 실시양태에서, 액정 매질은 도전 막을 갖는 기판 사이에 한 방울 충전(ODF) 공정으로 주입된다.
구체적으로는, 어레이 기판상에 또는 컬러 필터 기판상에 수직 배향제를 함유하는 상기 액정 매질 및 프레임 접착제를 순서대로 적하한다. 그 후, 어레이 기판 및 컬러 필터 기판을 수 마이크로미터의 정밀도 범위로 진공 상태에서 적층한다. 적층이 완료된 후, 프레임 접착제에 대한 UV 광 조사 후에 열 경화 공정이 수행된다. 그 후, 수직 배향제의 기능에 의해 액정 분자가 기판의 표면상에 수직으로 정렬되고, 2 개의 기판의 전극에 전압을 적용함으로써, UV 광의 조사 하에서 RM 사이 또는 RM과 액정 수직 배향제 사이에서 중합 반응이 발생한다.
적용 전압은 10 내지 20 V이다. 자외선의 조사를 실행하기 위해서, 고전압 수은 램프, 초고전압 수은 램프, 금속 할라이드 램프 등이 이용된다. 조사량은 0.01 내지 1 mW/cm2J(313nm 파장의 조건)이고, 바람직하게는 0.5 mW/cm2이고; UV 조사 시간은 80 내지 120 초가 바람직하고, 그 후 전압을 제거한 후 0.03 mW/cm2의 자외선을 이용하여 100 내지 120 분 동안 조사한다.
본 발명의 실시양태에 의해 제공된 액정 디스플레이 소자의 제조 방법은 제조 공정을 단순하게 하고, 박막 트랜지스터 LCD(TFT-LCD)에서 폴리이미드(PI)와 같은 배향 막의 제조를 대체하는 강력한 작업 조작성을 제공한다. 이는, 액정 디스플레이 소자의 제조 흐름을 대폭 간소화하여, 액정 디스플레이 소자의 제조 비용을 저감하고, 액정 디스플레이 소자의 디스플레이 성능을 향상시킬 수 있다.
실시양태 1
하기 단계를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법:
(1) 광중합 단량체 RM을 함유하는 액정(LC)에 액정 수직 배향제를 첨가하여 액정 매질을 수득하는 단계로서, 이 때 액정 매질 중 액정 수직 배향제의 질량비가 1 %이고, 액정 매질 중의 광중합 단량체 RM의 질량비가 0.05 %이고, 광중합 단량체 RM의 구조식은
Figure 112017072965663-pct00017
인, 단계,
(2) ITO 도전 막을 갖는 TFT 기판 상에 ODF 공정으로 상기 액정 매질을 적가하고, 상기 ITO 도전 막을 갖는 다른 컬러 필터 기판(CF 기판)에 상기 기판을 대향 배치하고, 실란트로 상기 2 개의 기판의 주변부를 부착하여 액정 디스플레이 소자 전구체를 수득하는 단계로서, 상기 기판들은 액정 배향 막을 포함하지 않는, 단계;
(3) 상기 액정 디스플레이 소자 전구체의 상기 2 개의 기판의 전극에 19 V의 전압을 적용하고, 19 V의 전압을 적용한 상태에서 상기 액정 디스플레이 소자 전구체에 100 초 동안 자외선을 조사하고(이 때 자외선의 에너지는 0.5 mW/cm2이다), 전압을 제거한 후 0.03 mW/cm2의 자외선을 120 분 동안 조사하여 액정 디스플레이 소자 TFT-LCD를 형성하는 단계.
단계 (1)에서, 상기 액정 수직 배향제의 구조도는 도 1에 의해 나타낼 수 있고, 이 때 A는 헤드 그룹 Si(OSi(CH3)3)3-을 나타내고, 중간 베이스 그룹 B는 -O-(CH2)6-O-이고 테일 그룹 C는 탄소수 6의 알킬 기이다.
단계 (2)에서, 상기 TFT 기판은 SiNx 보호막과 ITO 도전 막(또는 이른바 ITO 전극)을 포함한다. 하부면의 TFT 기판은 특정 패턴(일반적으로 피시 본드)을 갖는 ITO 전극을 포함한다.
본 발명에서 기술한 바와 같이, 단계 (2)에서, CF 기판은 ITO 도전 막(또는 이른바 ITO 전극)을 포함한다. 상층 CF 기판은 전체 표면상에 ITO 전극을 포함한다.
본 발명에서 기술한 바와 같이, TFT 기판 및 CF 기판의 표면은 PI 배향 막을 포함하지 않는다.
단계 (2)에서, 초기 상태에서, 액정 수직 배향제의 기능에 의해 액정 분자는 기판의 표면상에 수직으로 정렬된다(도 2(a)에 도시된 바와 같음).
단계 (3)에서, 액정 디스플레이 소자 전구체의 2 개의 기판의 전극에 전압을 적용한 후, 상이한 영역의 액정 분자들이 전기장의 작용에 의해 비틀리고(도 2(b)에 도시한 바와 같음), 상기 액정은 상기 미리 설정된 방향으로 배향되며; 자외선 조사에 의해 RM은 가벼운 중합반응을 일으켜 배향된 액정을 가진 중합체를 형성하고, 이는 기판 표면에 퇴적시켜 액정 분자를 고착시키고(도 2(c)에 도시한 바와 같음); 최종적으로, 적용 전압을 제거하고, LC 분자가 비틀림 각을 발생시키고(도 2(d)에 도시된 바와 같음), 궁극적으로, 액정 디스플레이 소자가 수득된다.
실시양태 2
하기 단계를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법:
(1) 광중합 단량체 RM을 함유하는 액정(LC)에 화학식 (III)에 도시된 액정 수직 배향제를 첨가하여 액정 매질을 수득하는 단계로서, 이 때 액정 매질 중 액정 수직 배향제의 질량비가 1 %이고, 액정 매질 중의 광중합 단량체 RM의 질량비가 0.01 %이고, 광중합 단량체 RM의 구조식은
Figure 112017072965663-pct00018
인, 단계;
(2) ITO 도전 막을 갖는 TFT-LCD 기판(실시양태 1에서 TFT 기판, CF 기판과 같음) 사이에 ODF 공정으로 상기 액정 매질을 적가하여 액정 디스플레이 소자 전구체를 수득하는 단계로서, TFT-LCD의 2 개의 기판들은 액정 배향 막을 포함하지 않는, 단계;
(3) 상기 액정 디스플레이 소자 전구체의 상기 2 개의 기판의 전극에 19 V의 전압을 적용하고, 상기 액정 디스플레이 소자 전구체에 80 초 동안 자외선을 조사하고(이 때 자외선의 에너지는 1 mW/cm2이다), 전압을 제거한 후 0.03 mW/cm2의 자외선을 110 분 동안 조사하여 액정 디스플레이 소자 TFT-LCD를 형성하는 단계.
실시양태 3
하기 단계를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법:
(1) 광중합 단량체 RM을 함유하는 액정(LC)에 화학식 (VI)에 도시된 액정 수직 배향제를 첨가하여 액정 매질을 수득하는 단계로서, 이 때 액정 매질 중 액정 수직 배향제의 질량비가 1 %이고, 액정 매질 중의 광중합 단량체 RM의 질량비가 0.1 %이고, 광중합 단량체 RM의 구조식은
Figure 112017072965663-pct00019
인, 단계;
(2) ITO 도전 막을 갖는 TFT 기판 상에 ODF 공정으로 상기 액정 매질을 적가하고, 상기 ITO 도전 막을 갖는 다른 컬러 필터 기판(즉, CF 기판)에 상기 기판을 대향 배치하고, 실란트로 상기 2 개의 기판의 주변부를 부착하여 액정 디스플레이 소자 전구체를 수득하는 단계로서, 상기 기판들은 액정 배향 막을 포함하지 않는, 단계;
(3) 상기 액정 디스플레이 소자 전구체의 상기 2 개의 기판의 전극에 19 V의 전압을 적용하고, 19 V의 전압을 적용한 상태에서 상기 액정 디스플레이 소자 전구체에 120 초 동안 자외선을 조사하고(이 때 자외선의 에너지는 0.01 mW/cm2이다), 전압을 제거한 후 0.03 mW/cm2의 자외선을 110 분 동안 조사하여 액정 디스플레이 소자 TFT-LCD를 형성하는 단계.
전술한 실시양태는 단지 본 발명의 몇몇 실시양태를 표현한 것일 뿐이며, 상세한 설명은 보다 구체적이고 상세하지만, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석될 수는 없다. 용이하게 유추되는 당업자의 변경 또는 대체는 본 발명의 보호범위에 포함되어야 한다는 것을 알아야 한다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의해 결정되어야 한다. 따라서, 본 발명의 특허 보호범위는 첨부된 청구범위로 판단해야 한다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 액정 디스플레이 소자로서,
    상기 액정 디스플레이 소자는 액정 디스플레이 소자 전구체를 포함하고, 상기 액정 디스플레이 소자 전구체는, 대향 배치되고 도전 막을 갖는 2 개의 기판을 포함하고, 이들 기판 사이에 액정 매질이 위치하고, 상기 액정 매질은 액정 수직 배향제, 액정 및 광중합 단량체를 포함하고, 상기 기판의 표면은 액정 배향 막을 포함하지 않고, 상기 액정 수직 배향제는 상기 액정을 초기 상태에서 기판의 표면상에 수직으로 배향시키는데 사용되고, 상기 액정 디스플레이 소자 전구체는 전압을 적용한 상태에서 자외선으로 조사되어 액정 디스플레이 소자를 형성하는데 사용되고, 이때 상기 액정 수직 배향제의 분자식은 R2Si-(OR1)3으로 나타내어지고, R1은 -Si(CH3)3, H 원자 또는 탄소 원자 수가 1 내지 5 개인 알킬기이고, R2는 하기 식 (E)의 구조이며,
    상기 광중합 단량체는
    Figure 112019073016416-pct00024
    또는
    Figure 112019073016416-pct00025
    인, 액정 디스플레이 소자:
    -B1-B2-B3-B4-C (E)
    [상기 식 (E)에서, B1은 선형 탄화수소 기, -CH2- 또는 -(CH2)2-이고, B2는 -O-, -COO-*, -OCO-* 또는 -NHCO-*이고, 이때 B2의 *는 B3의 한쪽에 연결되고, B3는 페닐렌, 탄소수 2 내지 6의 선형 알킬렌 라디칼, -CH=CH- 또는 -(CH3)C=C(CH3)-이고, B4는 -O-, -(CO)NH-*, -COO-* 또는 -OCO-*이고, 이때 B4의 *는 C의 한쪽에 연결되고, C는 탄소수 1 내지 10의 선형 알킬이다].
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 액정 매질 중의 상기 액정 수직 배향제의 질량 비율이 0.1 % 내지 5 %인, 액정 디스플레이 소자.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 액정 매질 중의 상기 광중합 단량체의 질량 비율이 0.01 % 내지 0.1 %인, 액정 디스플레이 소자.
  8. 삭제
  9. 하기 단계를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법:
    (1) 광중합 단량체를 포함하는 액정에 액정 수직 배향제를 첨가하여 액정 매질을 수득하는 단계로서, 여기서, 상기 광중합 단량체는
    Figure 112019073016416-pct00026
    또는
    Figure 112019073016416-pct00027
    이며, 상기 액정 수직 배향제의 분자식은 R2Si-(OR1)3으로 나타내어지고, 이때 R1은 -Si(CH3)3, H 원자 또는 탄소 원자 수가 1 내지 5 개인 알킬기이고, R2는 하기 식 (E)의 구조인, 단계:
    -B1-B2-B3-B4-C (E)
    [상기 식 (E)에서, B1은 선형 탄화수소 기, -CH2- 또는 -(CH2)2-이고, B2는 -O-, -COO-*, -OCO-* 또는 -NHCO-*이고, 이때 B2의 *는 B3의 한쪽에 연결되고, B3은 페닐렌, 탄소수 2 내지 6의 선형 알킬렌 라디칼, -CH=CH- 또는 -(CH3)C=C(CH3)-이고, B4는 -O-, -(CO)NH-*, -COO-* 또는 -OCO-*이고, 이때 B4의 *는 C의 한쪽에 연결되고, C는 탄소수 1 내지 10의 선형 알킬이다];
    (2) 대향 배치되고 도전 막을 갖는 2 개의 기판 사이에 상기 액정 매질을 가하여 액정 디스플레이 소자 전구체를 수득하는 단계로서, 이때 상기 기판의 표면은 액정 배향 필름을 포함하지 않는, 단계;
    (3) 상기 액정 디스플레이 소자 전구체에 자외선을 조사하여 전압을 적용한 상태에서 액정 디스플레이 소자를 형성하는 단계.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 단계 (2)에서, 상기 액정 매질이 상기 도전 막을 갖는 기판 사이에 한 방울 충전(one drop filling) 공정으로 주입되는, 액정 디스플레이 소자의 제조 방법.










KR1020177021296A 2015-06-18 2015-06-26 액정 수직 배향제, 액정 디스플레이 소자 및 이들의 제조 방법 KR102015202B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510341139.7A CN105087021B (zh) 2015-06-18 2015-06-18 一种液晶垂直取向剂、液晶显示元件以及液晶显示元件的制备方法
CN201510341139.7 2015-06-18
PCT/CN2015/082510 WO2016201720A1 (zh) 2015-06-18 2015-06-26 一种液晶垂直取向剂、液晶显示元件以及液晶显示元件的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180011456A KR20180011456A (ko) 2018-02-01
KR102015202B1 true KR102015202B1 (ko) 2019-08-27

Family

ID=54568367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177021296A KR102015202B1 (ko) 2015-06-18 2015-06-26 액정 수직 배향제, 액정 디스플레이 소자 및 이들의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9963471B2 (ko)
JP (1) JP6488396B2 (ko)
KR (1) KR102015202B1 (ko)
CN (1) CN105087021B (ko)
GB (1) GB2549427A (ko)
WO (1) WO2016201720A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105647547B (zh) * 2016-01-29 2018-06-05 深圳市华星光电技术有限公司 热敏型交联材料、液晶显示面板的制作方法及液晶显示面板
CN105542796A (zh) * 2016-02-01 2016-05-04 深圳市华星光电技术有限公司 自取向液晶介质组合物及液晶显示面板
CN105936830A (zh) * 2016-04-22 2016-09-14 深圳市华星光电技术有限公司 液晶材料、液晶显示面板的制作方法及液晶显示面板
CN106085464B (zh) * 2016-06-02 2019-01-15 深圳市华星光电技术有限公司 配向膜材料、液晶显示面板的制作方法及液晶显示面板
CN105974683B (zh) * 2016-07-13 2019-09-24 深圳市华星光电技术有限公司 液晶显示面板及其制作方法
CN106753428A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 深圳市华星光电技术有限公司 一种反式pdlc液晶材料组合物、基板及显示器
CN108121116A (zh) * 2017-12-29 2018-06-05 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 一种液晶显示面板的配向方法
CN108485683B (zh) * 2018-05-21 2020-04-28 中节能万润股份有限公司 一种液晶取向剂、液晶取向膜以及液晶显示元件
CN110187565B (zh) * 2019-05-23 2021-11-02 Tcl华星光电技术有限公司 显示器及其制造方法
CN110568645B (zh) * 2019-08-07 2021-07-06 Tcl华星光电技术有限公司 显示面板及显示装置
CN110734771B (zh) 2019-09-27 2022-12-20 江苏三月科技股份有限公司 液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014196540A1 (ja) * 2013-06-06 2014-12-11 日産化学工業株式会社 アルコキシシラン化合物、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11125823A (ja) * 1997-10-23 1999-05-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶配向膜とその製造方法およびそれを用いた液晶表示装置とその製造方法
US7070839B2 (en) * 1998-09-16 2006-07-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Functional film, method of fabricating the same, liquid crystal display device using functional film, and method of fabricating the same
JP2000321562A (ja) * 1999-05-12 2000-11-24 Japan Science & Technology Corp リバースモード光スイッチング機能を有する液晶光学装置とその製造方法
JP2002148600A (ja) * 2000-11-14 2002-05-22 Canon Inc 高分子分散型液晶素子及びその製造方法
JP2002148626A (ja) * 2000-11-15 2002-05-22 Chisato Kajiyama 液晶セルおよびその製造方法
JP2007025529A (ja) * 2005-07-21 2007-02-01 Seiko Epson Corp 液晶装置及びその製造方法、並びに電子機器
JP5078326B2 (ja) * 2005-11-24 2012-11-21 株式会社半導体エネルギー研究所 液晶表示装置の作製方法
US8399068B2 (en) * 2007-08-21 2013-03-19 Jsr Corporation Liquid crystal aligning agent, method of producing a liquid crystal alignment film and liquid crystal display device
KR100969330B1 (ko) * 2007-12-07 2010-07-09 제일모직주식회사 액정 광배향제, 이를 포함하는 액정 광배향막, 및 이를포함하는 액정 표시 장치
KR101049550B1 (ko) * 2008-09-29 2011-07-14 제일모직주식회사 액정 배향제, 이를 포함하는 액정 배향막, 및 이를 포함하는 액정 표시 장치
JP5311054B2 (ja) * 2009-02-19 2013-10-09 Ｊｓｒ株式会社 液晶配向剤、液晶表示素子およびその製造方法
US8865274B2 (en) * 2010-04-02 2014-10-21 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display device, alignment film, and methods for manufacturing the same
JP5488146B2 (ja) * 2010-04-08 2014-05-14 大日本印刷株式会社 体積型ホログラム記録用感光性組成物、ｐ偏光回折型偏光分離素子及び液晶体積型ホログラム素子
JP2012058562A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Seiko Epson Corp 液晶装置、液晶装置の製造方法、及び電子機器
WO2012165354A1 (ja) * 2011-05-27 2012-12-06 日産化学工業株式会社 ケイ素系液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP6193226B2 (ja) * 2011-07-07 2017-09-06 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＭｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ 液晶媒体
WO2013073636A1 (ja) * 2011-11-17 2013-05-23 日産化学工業株式会社 ケイ素系液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子
JP2015099170A (ja) * 2012-03-05 2015-05-28 シャープ株式会社 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法
KR102115015B1 (ko) * 2012-08-30 2020-05-25 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 액정 배향 처리제 및 그것을 사용한 액정 표시 소자
CN104903786B (zh) * 2012-11-06 2017-12-08 日产化学工业株式会社 液晶取向剂、液晶取向膜及液晶显示元件
KR101999242B1 (ko) * 2012-11-20 2019-07-11 제이에스알 가부시끼가이샤 액정 배향제, 위상차 필름 및 위상차 필름의 제조 방법
EP2931838B1 (en) * 2012-12-17 2017-08-16 Merck Patent GmbH Liquid-crystal displays and liquid-crystalline media having homeotropic alignment
CN103064208B (zh) * 2013-01-23 2015-06-10 深圳市华星光电技术有限公司 一种聚合物稳定垂直配向液晶显示面板及液晶显示器
KR102018163B1 (ko) * 2013-02-07 2019-09-04 제이에스알 가부시끼가이샤 액정 배향제, 액정 배향막 그리고 액정 표시 소자 및 그의 제조 방법
WO2015025911A1 (ja) * 2013-08-21 2015-02-26 日産化学工業株式会社 液晶配向処理剤、液晶配向膜および液晶表示素子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014196540A1 (ja) * 2013-06-06 2014-12-11 日産化学工業株式会社 アルコキシシラン化合物、液晶配向剤、液晶配向膜及び液晶表示素子

Also Published As

Publication number Publication date
GB2549427A (en) 2017-10-18
CN105087021B (zh) 2017-11-17
US9963471B2 (en) 2018-05-08
CN105087021A (zh) 2015-11-25
GB201710848D0 (en) 2017-08-23
US20170158715A1 (en) 2017-06-08
KR20180011456A (ko) 2018-02-01
WO2016201720A1 (zh) 2016-12-22
JP6488396B2 (ja) 2019-03-20
JP2018505447A (ja) 2018-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102015202B1 (ko) 액정 수직 배향제, 액정 디스플레이 소자 및 이들의 제조 방법
CN103443696B (zh) 液晶显示元件及其制造方法
US9677003B2 (en) Liquid crystal display device and method for producing the same
JP2013163672A (ja) 反応性メソゲン化合物、これを含む液晶組成物、表示パネルの製造方法、及び表示パネル
CN103443695B (zh) 液晶显示元件及其制造方法
CN109541854B (zh) 液晶衍射光栅、液晶组合物、液晶衍射光栅的制造方法及线栅偏振片
CN105647547B (zh) 热敏型交联材料、液晶显示面板的制作方法及液晶显示面板
US20150361345A1 (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element
CN107267154B (zh) 液晶组合物和包括该液晶组合物的液晶显示装置
KR20140064614A (ko) 액정 배향제, 액정 배향막 및 그의 형성 방법, 위상차 필름, 및 액정 셀
US20190085243A1 (en) Negative liquid crystal material, liquid crystal cell, and liquid crystal display
JP5783380B2 (ja) 液晶配向剤および液晶配向膜の形成方法
US10082704B2 (en) Liquid crystal alignment agent, liquid crystal alignment film and liquid crystal display element having thereof
CN105793770A (zh) 液晶显示元件及其制造方法
RU2683825C1 (ru) Разветвленный кремнийорганический полимер и способ изготовления жидкокристаллических панелей отображения информации
KR20200041965A (ko) 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자
CN103226262B (zh) 影像显示系统及液晶显示装置的制造方法
CN110596944A (zh) 显示装置及其制作方法
US20130286317A1 (en) Liquid Crystal Medium Composition, Liquid Crystal Display Using Same and Manufacturing Method Thereof
KR102539385B1 (ko) 액정 조성물 및 이를 포함하는 액정표시장치
CN117471772A (zh) 一种配向结构及其制备方法、显示面板
JP2014215543A (ja) 液晶配向剤
JP2012215834A (ja) 液晶表示素子
WO2019181883A1 (ja) 液晶表示素子

Legal Events

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