KR102141165B1 - 액정 고분자 조성물, 이를 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 고분자 조성물은 액정, 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)와, 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)를 포함하는 아크릴계 모노머, 및 광개시제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 고분자 조성물, 이를 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL POLYMER COMPOSITION, LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 격벽의 접착력을 향상시켜 액정 셀 갭 변동에 의한 불량을 방지하고 신뢰성이 우수한 액정 고분자 조성물, 이를 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광소자(Orginic light emitting diode, OLED) 등 여러 가지 평판표시장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점을 가지는 액정표시장치가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
일반적인 액정표시장치는, 박막트랜지스터 및 전극들이 형성된 박막트랜지스터 어레이 기판과, R, G, B의 컬러필터가 형성된 컬러필터 기판과, 이들 사이에 주입된 액정층으로 구성된다. 이와 같은 액정표시장치는 전극들 사이의 전계에 의해 액정층의 액정이 배향되고, 액정의 배향 정도에 따라 액정층을 투과하는 빛의 양을 조절하여 화상을 표현할 수 있다. 이와 같이 형성되는 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이에는 액정층이 형성되는 일정한 간격을 유지하기 위해 격벽이 형성된다. 격벽은 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조 공정에서 형성되어, 일정 높이를 가지는 기둥 형태로 고정되어 형성된다.
최근에는 기판의 재료가 유리에서 유연한 플라스틱으로 옮겨가는 추세에 있다. 기판을 플라스틱으로 바꿀 경우에는 액정의 셀 갭이 유지가 되지 않으며, 액정의 쏠림으로 인한 실(Seal) 터짐 등의 문제가 발생하고 있다. 플라스틱 기판은 유리와 달리 강성이 떨어지기 때문에 상판과 하판 사이를 잡아주고, 액정의 쏠림을 막아줄 벽이 필요한데 현재의 구조상으로 이를 해결하는 것은 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 액정 셀 갭을 유지하고, 실 터짐 등의 문제를 해결할 수 있는 액정 고분자 조성물, 이를 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 고분자 조성물은 액정, 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)와, 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)를 포함하는 아크릴계 모노머, 및 광개시제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)는 이소보닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate) 또는 이소보닐 메타아크릴레이트(isobornyl methacrylate)인 것을 특징으로 한다.
상기 체인 구조를 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)는 2-메틸헵틸 아크릴레이트(2-methylheptyl acrylate), 이소데실 아크릴레이트(isodecyl acrylate), 옥틸데실 아크릴레이트(octyldecyl acrylate), 트리데실 아크릴레이트(tridecyl acrylate), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate) 및 라우릴 아크릴레이트(lauryl acrylate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)는 3,3,5 트리메틸 사이클로헥산올 아크릴레이트(3,3,5 trimethyl cyclohexanol acrylate)인 것을 특징으로 한다.
상기 액정과 아크릴계 모노머의 함량비는 8:2 내지 9:1인 것을 특징으로 한다.
상기 아크릴계 모노머 중 상기 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)과 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)의 함량비는 8:2 내지 9:1인 것을 특징으로 한다.
상기 아크릴계 모노머와 상기 광개시제의 함량비는 7:3 내지 9:1인 것을 특징으로 한다.
상기 광개시제는 2-벤질-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄온-1(2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1), 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드)(phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide), 비스(.에타.5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)-페닐)티타늄(bis(.eta.5-2,4-cylcopentadien-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)-phenyl) titanium), 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide), 2-디메틸아미노-2-(4-메틸-벤질)-1-(4-모폴린-4-페닐)-부탄-1-원(2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one), 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판(2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone), 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H 카바졸-3-일]-, 1-(0-아세틸옥심)(1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9Hcarbazol-3-yl]-,1-(O-acetyloxime)), 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), 옥시-페닐-아세틱 산 2-[2 옥소-2 페닐-아세톡시-에톡시]-에틸 에스테르(oxy-phenyl-acetic acid 2-[2 oxo-2 phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethyl ester), 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모폴리닐)-1-프로판원(2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone), 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥사이드(2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide), 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one), 및 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-원(2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정층 내에 위치하되 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이를 지지하는 격벽;을 포함하며, 상기 격벽은 제1 항 내지 제8 항에 따른 액정 고분자 조성물의 아크릴계 모노머가 경화된 것으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판은, 박막트랜지스터를 보호하는 유기절연막, 상기 유기절연막 상에 위치하는 화소 전극, 상기 화소 전극 상에 위치하는 패시베이션막, 및 상기 패시베이션막 상에 위치하는 공통 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 격벽은 상기 패시베이션막에 형성된 적어도 하나의 홈을 채우도록 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 컬러필터 어레이 기판은 블랙매트릭스와 컬러필터를 덮는 오버코트층을 더 포함하며, 상기 격벽은 상기 오버코트층에 형성된 적어도 하나의 홈을 채우두록 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 패시베이션막에 형성된 적어도 하나의 홈은 게이트 라인과 대응하도록 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판과 합착하여 셀을 형성하는 단계, 액정, 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)와, 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)를 포함하는 아크릴계 모노머, 및 광개시제를 포함하는 액정 고분자 조성물을 상기 셀에 주입하는 단계, 및 상기 셀에 UV를 조사하여 상기 아크릴계 모노머를 경화시켜 격벽을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 셀에 UV를 조사하는 단계는, 1차 UV 조사 단계, 상온 방치 단계 및 2차 UV 조사 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 UV 조사 단계에서 조도는 1 내지 20mW이고 조사 시간은 5 내지 60분인 것을 특징으로 한다.
상기 상온 방치 단계는 상기 셀을 상온에서 60 내지 200분 동안 방치하는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 UV 조사 단계에서 조도는 50 내지 1500mW이고 조사 시간은 1 내지 20분인 것을 특징으로 한다.
상기 2차 UV 조사 단계에서 온도는 60도 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판은, 하부기판 상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막트랜지스터 상에 유기절연막을 형성하는 단계, 상기 유기절연막을 패터닝하여 콘택홀 및 적어도 하나의 제1 홈을 형성하는 단계, 상기 유기절연막 상에 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 유기절연막 및 상기 화소 전극 상에 패시베이션막을 형성하여 상기 적어도 하나의 제1 홈에 대응하는 적어도 하나의 제2 홈을 형성하는 단계, 및 상기 패시베이션막 상에 공통 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 격벽은 상기 패시베이션막에 형성된 적어도 하나의 제2 홈을 채우도록 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 컬러필터 어레이 기판은, 상부기판 상에 블랙매트릭스와 컬러필터를 형성하는 단계, 상기 블랙매트릭스와 컬러필터 상에 오버코트층을 형성하는 단계, 및 상기 오버코트층을 패터닝하여 적어도 하나의 제3 홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 격벽은 상기 오버코트층에 형성된 적어도 하나의 제3 홈을 채우두록 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 제1 홈 및 제2 홈은 게이트 라인과 대응하도록 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 신규한 액정 고분자 조성물을 제공하여 접착력 및 신뢰성이 우수한 격벽을 형성함으로써, 액정 셀 갭을 유지하고, 실 터짐을 방지할 수 있는 이점이 있다. 이에 따라, 제품의 제조수율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 다양한 구조의 액정표시장치를 나타낸 도면.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 공정별로 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예 1에 따라 이소데실 아크릴레이트와 이소보닐 아크릴레이트를 사용하여 제조한 격벽을 나타낸 이미지.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시예 1에 따라 3,3,5 트리메틸 사이클로헥산올 아크릴레이트와 이소보닐 아크릴레이트를 사용하여 제조한 격벽을 나타낸 이미지.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예 1에 따라 옥틸데실 아크릴레이트와 이소보닐 아크릴레이트를 사용하여 제조한 격벽을 나타낸 이미지.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 실시예 1에 따라 트리데실 아크릴레이트와 이소보닐 아크릴레이트를 사용하여 제조한 격벽을 나타낸 이미지.
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 실시예 1에 따라 2-에틸헥실 아크릴레이트와 이소보닐 아크릴레이트를 사용하여 제조한 격벽을 나타낸 이미지.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조한 격벽들을 나타낸 이미지.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 실시예 3에 따른 잔류 모노머의 함량을 나타낸 그래프.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시예 3에 따른 UV 노광 온도에 따라 제조한 격벽을 나타낸 이미지.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 실시예 3에 따라 UV 노광 온도가 35도, 45도 및 55도일 때의 제조한 격벽을 나타낸 이미지.
도 16은 본 발명의 실시예 3에 따라 UV 노광 온도가 35도, 45도 및 55도일 때의 제조한 격벽의 모듈러스를 측정하여 나타낸 그래프.
도 17a 내지 도 17c는 본 발명의 실시예 4에 따라 1차 UV 조사 후 상온 방치하고 2차 UV 조사 후의 격벽을 나타낸 이미지.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 실시예 4에 따라 1차 UV 조사하고 이어 2차 UV 조사 후의 격벽을 나타낸 이미지.
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 실시예 5에 따라 UV 조사 직 후의 액정층과 UV 조사 후 3시간 후의 액정층을 나타낸 이미지.
도 20은 본 발명의 실시예 6에 따라 2차 UV 조사 조건에 따른 액정층의 잔류 모노머 함량을 나타낸 그래프.
도 21a 내지 도 21e는 본 발명의 실시예 7에 따라 접착력 테스트의 결과를 나타낸 그래프.
도 22a 내지 도 22d는 본 발명의 실시예 8에 따라 제조한 액정표시장치의 격벽을 나타낸 이미지.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지된 내용 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 고분자 조성물은 액정, 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)와, 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)를 포함하는 아크릴계 모노머, 및 광개시제를 포함한다.
본 발명의 액정 고분자 조성물에 사용되는 액정은 네마틱, 스메틱 또는 콜레스테릭 액정을 사용할 수 있으며, 액정의 종류는 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 아크릴계 모노머는 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)와, 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)을 포함한다. 여기서, 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)은 이소보닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate) 또는 이소보닐 메타아크릴레이트(isobornyl methacrylate)를 포함한다. 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)는 추후 경화되어 격벽의 강성을 부여하는 역할을 한다.
Figure 112013065219595-pat00001
<isobornyl acrylate>
Figure 112013065219595-pat00002
<isobornyl methacrylate>
또한, 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)는 2-메틸헵틸 아크릴레이트(2-methylheptyl acrylate), 이소데실 아크릴레이트(isodecyl acrylate), 옥틸데실 아크릴레이트(octyldecyl acrylate), 트리데실 아크릴레이트(tridecyl acrylate), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate) 및 라우릴 아크릴레이트(lauryl acrylate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함한다. 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)는 격벽의 패턴성을 부여하는 역할을 한다.
Figure 112013065219595-pat00003
<2-methylheptyl acrylate>
Figure 112013065219595-pat00004
<isodecyl acrylate>
Figure 112013065219595-pat00005
<3,3,5 trimethyl cyclohexanol acrylate>
Figure 112013065219595-pat00006
<octyldecyl Acrylate>
Figure 112013065219595-pat00007
<tridecyl acrylate>
Figure 112013065219595-pat00008
<2-ethylhexyl acrylate>
Figure 112013065219595-pat00009
<lauryl Acrylate>
전술한 아크릴계 고분자는 UV 조사 시에 액정과 아크릴계 모노머가 상분리를 일으켜 아크릴계 모노머가 경화되어 접착층을 형성되게 된다. 또한, 액정 고분자 조성물에 대해 아크릴계 고분자의 함량이 소량만 들어가기 때문에 경화되지 않고 잔류하는 모노머가 적어 신뢰성 측면에서도 우수하다.
본 발명의 액정 고분자 조성물은 광개시제를 포함한다. 광개시제는 자유라디칼계, 양이온계 등의 광개시제를 모두 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는, 2-벤질-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄온-1(2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1), 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드)(phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide), 비스(.에타.5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)-페닐)티타늄(bis(.eta.5-2,4-cylcopentadien-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)-phenyl) titanium), 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide), 2-디메틸아미노-2-(4-메틸-벤질)-1-(4-모폴린-4-페닐)-부탄-1-원(2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one), 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판(2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone), 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H 카바졸-3-일]-, 1-(0-아세틸옥심)(1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9Hcarbazol-3-yl]-,1-(O-acetyloxime)), 1-피드록시-시클로헥실-페닐-케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), 옥시-페닐-아세틱 산 2-[2 옥소-2 페닐-아세톡시-에톡시]-에틸 에스테르(oxy-phenyl-acetic acid 2-[2 oxo-2 phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethyl ester), 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모폴리닐)-1-프로판원(2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone), 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥사이드(2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide), 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one), 및 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-원(2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 액정 고분자 조성물은 액정, 아크릴계 모노머 및 광개시제가 일정 함량비로 조성된다. 액정과 아크릴계 모노머의 함량비는 8:2 내지 9:1일 수 있다. 여기서, 액정과 아크릴계 모노머의 함량비 8:2 중 아크릴계 모너머의 함량이 2 이하이면, 액정층 내에 경화되지 않은 잔류 모노머로 인해 액정 구동의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있고, 액정과 아크릴계 모노머의 함량비 9:1 중 아크릴계 모노머의 함량이 1 이상이면, 아크릴계 모노머로 형성되는 격벽의 신뢰성이 향상된다.
또한, 아크릴계 모노머 중 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)와 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)의 함량비는 8:2 내지 9:1일 수 있다. 여기서, 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)는 격벽의 강성을 부여하고, 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)는 패턴성을 부여하는 것으로 이들의 함량비가 적절히 조절되야 한다.
또한, 아크릴계 모노머와 광개시제의 함량비는 7:3 내지 9:1일 수 있다. 광개시제의 함량이 적으면 모노머가 미반응되어 잔류하고 광개시제의 함량이 많으면 광개시제가 미반응되어 잔류하기 때문에 아크릴계 모노머와 광개시제의 잔류물이 남지 않는 범위에서 이들의 함량비가 적절히 조절되야 한다.
전술한 본 발명의 액정 고분자 조성물은 액정표시장치에 주입되어 액정과 격벽을 형성하는데 사용된다. 하기에서는 액정 고분자 조성물로 형성된 액정표시장치 및 그 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 다양한 구조의 액정표시장치를 나타낸 도면이다. 하기에서는 도 1을 참고하여 액정표시장치의 기본 구성요소에 대해 설명하고 도 2 내지 도 5에 대해서는 도 1과 다른 구성요소에 대해서만 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 액정표시장치(100)는 하부 기판(115) 상에 게이트 라인(120)이 위치한다. 게이트 라인(120)은 그 자체로 게이트 전극으로 작용한다. 게이트 라인(120) 상에 게이트 절연막(125)이 위치하고, 게이트 라인(120)에 대응하는 영역에 반도체층(130)이 위치한다. 반도체층(130)의 양측에 소스 전극(135a)과 드레인 전극(135b)이 각각 접속하고, 이들을 덮는 보호막(140)이 위치한다.
보호막(140)을 포함하는 하부 기판(115) 상에 드레인 전극(135b)을 노출하는 콘택홀(155)이 형성된 유기절연막(150)이 위치하고, 유기절연막(150) 상에 화소 전극(160)이 위치한다. 화소 전극(160)은 콘택홀(155)을 통해 드레인 전극(135b)과 연결된다. 화소 전극(160)을 포함하는 하부 기판(115) 상에 패시베이션막(165)이 위치하고, 패시베이션막(165) 상에 화소 전극(160)과 대응되는 공통 전극(170)이 위치한다. 하부 기판(115)부터 공통 전극(170)까지를 포함하여 박막트랜지스터 어레이 기판(110)이 구성된다.
한편, 박막트랜지스터 어레이 기판(110) 상에는 상부 기판(215)이 위치한다. 상부 기판(215) 상에 블랙매트릭스(220)가 위치하고, 이들 사이에 R, G, B의 컬러필터(225)가 위치한다. 그리고, 블랙매트릭스(220)와 컬러필터(225)를 덮도록 오버코트층(230)이 위치하여 컬러필터 어레이 기판(210)이 구성된다. 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(210) 사이에는 액정층(180)이 위치하고, 액정층(180)의 갭(gap)을 유지하기 위한 격벽(185)이 위치하여 본 발명의 액정표시장치(100)를 구성한다. 전술한 액정표시장치(100)의 액정층(180)과 격벽(185)은 전술한 본 발명의 액정 고분자 조성물에 의해 제조된다. 자세한 제조 공정은 후술하기로 한다.
한편, 본 발명의 격벽(185)은 박막트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(210) 사이의 평평만 면에 각각 접촉되어 있다. 그러나, 본 발명의 격벽(185)은 다른 접촉 구조로 이루어질 수도 있다.
도 2를 참조하면, 격벽(185)은 패시베이션막(165)에 형성된 제3 홈(250)과 제4 홈(260)에 접촉하는 구조로 이루어진다. 보다 자세하게는, 하부 기판(115) 상에 형성된 유기절연막(150)에 콘택홀(155)을 형성하는 과정에서 제1 홈(240)이 형성된다. 제1 홈(240)은 게이트 라인(120)에 대응되게 형성한다. 그리고, 유기절연막(150) 상에 실리콘 질화물(SiNx)이 CVD로 증착되어 패시베이션막(165)이 형성되면, 패시베이션막(165)이 하부 단차를 따라 형성되어 제3 홈(250) 및 제4 홈(260)이 형성된다. 따라서, 후속 공정인 액정 고분자 조성물에 UV가 조사되면 제3 홈(250)과 제4 홈(260)에 접촉하면서 격벽(185)이 형성된다.
또한, 도 3을 참조하면, 전술한 도 2의 구조에 더하여, 컬러필터 어레이 기판(210)의 오버코트층(230)에 형성된 제5 홈(280)에 격벽(185)이 접촉하는 구조로 형성된다. 제5 홈(280)은 전술한 제1 홈(240)과 대응하는 영역에 위치한다. 따라서, 격벽(185)은 컬러필터 어레이 기판(210)의 제5 홈(280), 박막트랜지스터 어레이 기판(110)의 제3 홈(250)과 제4 홈(260)에 접촉하면서 격벽(185)이 형성된다.
한편, 도 4를 참조하면, 격벽(185)은 패시베이션막(165)에 형성된 제3 홈(250), 제4 홈(260) 및 제6 홈(270)에 접촉하는 구조로 이루어진다. 보다 자세하게는, 하부 기판(115) 상에 형성된 유기절연막(150)에 콘택홀(155)을 형성하는 과정에서 제1 홈(240)과 제2 홈(245)이 형성된다. 제1 홈(240)은 게이트 라인(120)에 대응되게 형성하고 제2 홈(245)은 게이트 라인(120)과 나란하게 형성한다. 그리고, 유기절연막(150) 상에 실리콘 질화물(SiNx)이 CVD로 증착되어 패시베이션막(165)이 형성되면, 패시베이션막(165)이 하부 단차를 따라 형성되어 제3 홈(250), 제4 홈(260) 및 제6 홈(270)이 형성된다. 따라서, 후속 공정인 액정 고분자 조성물에 UV가 조사되면 제3 홈(250), 제4 홈(260) 및 제6 홈(270)에 접촉하면서 격벽(185)이 형성된다.
또한, 도 5를 참조하면, 전술한 도 4의 구조에 더하여, 컬러필터 어레이 기판(210)의 오버코트층(230)에 형성된 제5 홈(280)에 격벽(185)이 더 접촉하는 구조로 형성된다. 제5 홈(280)은 전술한 제1 홈(240)과 대응하는 영역에 위치한다. 따라서, 격벽(185)은 컬러필터 어레이 기판(210)의 제5 홈(280), 박막트랜지스터 어레이 기판(110)의 제3 홈(250), 제4 홈(260) 및 제6 홈(270)에 접촉하면서 격벽(185)이 형성된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 액정 고분자 조성물에 UV를 조사하여 격벽을 형성하되, 격벽이 형성되는 영역에 복수의 홈을 구비하여 격벽이 접촉하는 유효 면적을 넓혀 격벽의 접착력을 향상시킨다.
상기와 같은 구조의 액정표시장치의 제조방법을 도 6a 내지 도 6f를 참조하여 설명하기로 한다. 하기에서는 전술한 다양한 구조의 액정표시장치 중 모든 공정이 포함된 도 5의 구조를 예로 설명하기로 한다.
도 6a를 참조하면, 제1 지지기판(50) 상에 하부기판(115)을 형성한다. 제1 지지기판(50)은 유리 기판이고 하부기판(115)은 폴리이미드(PI)로 이루어진다. 하부기판(115) 상에 게이트 라인(120)을 형성한다. 게이트 라인(120)은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층일 수 있고, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴(Mo/Al/Mo) 또는 티타늄/알루미늄/티타늄(Ti/Al/Ti)의 다중층으로 형성할 수 있다. 게이트 라인(120) 상에 게이트 절연막(125)을 형성한다. 게이트 절연막(125)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 이들의 적층 구조로 이루어질 수 있다.
게이트 절연막(125) 상에 반도체층(130)을 형성한다. 반도체층(130)은 비정질 실리콘층, 비정질 실리콘층을 결정화한 다결정 실리콘층 또는 금속산화물로 이루어진 산화물 반도체로 이루어질 수 있다. 반도체층(130)의 양측에 소스 전극(135a)과 드레인 전극(135b)을 형성한다. 소스 전극(135a)과 드레인 전극(135b)은 전술한 게이트 라인(120)과 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 소스 전극(135a)과 드레인 전극(135b) 상에 보호막(140)을 형성한다. 보호막(140)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 또는 이들의 적층 구조로 이루어질 수 있다.
이어, 도 6b를 참조하면, 보호막(140)이 형성된 하부기판(115) 상에 유기절연막(150)을 형성하고, 유기절연막(150) 상에 포토레지스트(PR)를 이용한 포토리소그래피법으로 콘택홀(155), 제1 홈(240) 및 제2 홈(245)을 형성한다. 유기절연막(150)은 폴리이미드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin), 아크릴레이트(acrylate) 등의 유기물로 이루어질 수 있다. 이때, 콘택홀(155)은 드레인 전극(135b)을 노출하도록 형성하고, 제1 홈(240)은 게이트 라인(120)에 대응되는 영역에 형성하고, 제2 홈(245)은 제1 홈(240)과 나란하게 형성한다.
다음, 도 6c를 참조하면, 콘택홀(155), 제1 홈(240) 및 제2 홈(245)이 형성된 유기절연막(150) 상에 화소 전극(160)을 형성한다. 화소 전극(160)은 ITO, IZO 등의 투명도전막으로 형성할 수 있다. 화소 전극(160)이 형성된 하부기판(115) 상에 패시베이션막(165)을 형성한다. 패시베이션막(165)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 CVD로 증착하기 때문에 하부의 단차를 따라 형성하게 된다. 따라서, 패시베이션막(165)은 하부의 유기절연막(150)에 형성된 제1 홈(240)에 대응하는 제4 홈(250)이 형성되고, 제2 홈(245)에 대응하는 제5 홈(280)이 형성되고, 콘택홀(155)에 대응하는 제4 홈(260)이 형성된다. 이어, 패시베이션막(165) 상에 화소 전극(160)과 대응하는 공통 전극(170)을 형성하여 박막트랜지스터 어레이 기판(110)을 형성한다.
이어, 도 6d를 참조하면, 제2 지지기판(60) 상에 상부기판(215)을 형성하고, 상부기판(215) 상에 블랙매트릭스(220)를 패터닝하여 형성한다. 그리고, 블랙매트릭스(220)에 의해 구획된 화소영역에 R, G, B의 컬러필터(225)를 형성하고, 그 상부에 오버코트층(230)을 형성한다. 오버코트층(230)의 일부 영역 즉, 게이트 라인과 대응하는 영역을 패터닝하여 제5 홈(280)을 형성하여 컬러필터 어레이 기판(210)을 형성한다.
다음, 도 6e를 참조하면, 제조된 박막트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(210)을 합착하고 이들 사이에 전술한 본 발명의 액정 고분자 조성물을 주입하여 액정층(180)을 형성하여 셀(cell)을 형성한다. 이때, 액정 고분자 조성물은 액정, 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)와, 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)를 포함하는 아크릴계 모노머, 및 광개시제를 포함한다.
상기 액정 고분자 조성물의 주입이 끝난 후, 컬러필터 어레이 기판(210) 상에서 액정층(180)으로 UV(ultra violet)를 조사한다. UV가 조사되면 액정 고분자 조성물에서 액정과 아크릴계 모노머가 상분리를 일으켜 아크릴계 모노머가 경화되어 격벽을 형성하게 된다. 따라서, 도 6f에 도시된 바와 같이, UV가 조사되는 영역에 격벽(185)이 형성되고, 컬러필터 어레이 기판(210)의 제5 홈(280), 박막트랜지스터 어레이 기판(110)의 제3 홈(250), 제4 홈(260) 및 제6 홈(270)에 접촉하면서 격벽(185)이 형성된다. 그 후, 제1 지지기판(50)과 제2 지지기판(60)을 제거하였다.
여기서, 상기 UV 조사는 1차 UV 조사 단계, 상온 방치 단계 및 2차 UV 조사 단계를 포함한다. 1차 UV 조사 단계는 아크릴계 모노머의 상분리 시키기 위한 공정으로, 1 내지 20mW의 조도로 5 내지 60분간 UV를 조사하여 수행된다. 이때, UV 조사를 위한 램프는 공지된 UV 램프들을 사용하되 바람직하게는 수은 램프를 사용한다. 또한, UV 조사 시 조도는 1 내지 20mW로 수행된다. 여기서, 조도가 1mW 이상이면 상분리가 일어나 경화되는 시간을 단축시킬 수 있고, 조도가 20mW 이하이면 상분리되기 전에 경화가 일어나 패턴성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상온 방치 단계는 1차 UV 조사 단계가 끝난 후 아크릴계 모노머의 상분리와 경화가 계속 일어나도록 방치하는 공정이다. 이때, 방치 시간은 60 내지 200분 동안 수행될 수 있다. 여기서, 방치 시간이 60분 이상이면 격벽의 패턴성을 향상시키고, 방치 시간이 200분 이하이면 모노머끼리 둥글게 뭉쳐지는 것을 방지할 수 있다.
2차 UV 조사 단계는 아크릴계 모노머의 경화를 완료시키는 공정으로, 50 내지 1500mW의 조도로 1 내지 20분 동안 수행된다. 2차 UV 조사 단계에서도 수은 램프를 사용함이 바람직하다. 여기서, 2차 UV 조사 시간은 1 내지 20분 동안 수행되는데, 1분 이상이면 경화되지 않고 액정층에 존재하는 잔류 모노머를 감소시킬 수 있고, 20분 이하이면 모노머를 완전경화시키고 택 타임(tact time)을 줄일 수 있다. 이때, 2차 UV 조사 단계에서 온도는 60도 이하로 유지하여 모노머가 열에 손상되어 격벽이 변형되는 것을 방지한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 UV 조사 단계는 1차 UV 조사 단계, 상온 방치 단계 및 2차 UV 조사 단계로 수행된다. 각각의 단계에서 UV 조도나 조사 시간을 기재하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 UV 조사 조건에 따라 조사 시간 등이 달라질 수도 있다.
따라서, 컬러필터 어레이 기판(210)과 박막트랜지스터 어레이 기판(110) 사이를 격벽(185)이 접착하면서 지지함으로써, 액정 셀 갭을 유지하고, 실 터짐 등의 문제를 방지할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 개시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 : 아크릴계 고분자 재료에 따른 격벽 평가
두 장의 기판 사이에 액정 고분자 조성물을 주입하여 액정 셀을 제조하였다. 이때, 액정 고분자 조성물로는 액정 외에 아크릴계 고분자와 광개시제의 재료를 각각 달리하였고, 아크릴계 고분자 중 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)와 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)의 함량비, 액정과 아크릴계 고분자와의 함량비 및 아크릴계 고분자와 광개시제의 함량비를 각각 달리하였다. 그리고, 액정 셀에 UV를 17.6mW의 조도로 약 10분간 조사하여 액정과 아크릴계 고분자를 상분리시켜 격벽을 제조하였다.
여기서, 아크릴계 고분자로 이소데실 아크릴레이트와 이소보닐 아크릴레이트를 사용하여 제조한 격벽을 도 7a 내지 도 7d에 나타내었고, 3,3,5 트리메틸 사이클로헥산올 아크릴레이트와 이소보닐 아크릴레이트를 사용하여 제조한 격벽을 도 8a 내지 도 8d에 나타내었고, 옥틸데실 아크릴레이트와 이소보닐 아크릴레이트를 사용하여 제조한 격벽을 도 9a 내지 도 9d에 나타내었고, 트리데실 아크릴레이트와 이소보닐 아크릴레이트를 사용하여 제조한 격벽을 도 10a 내지 도 10d에 나타내었고, 2-에틸헥실 아크릴레이트와 이소보닐 아크릴레이트를 사용하여 제조한 격벽을 도 11a 내지 도 11d에 나타내었다.
도 7a 내지 도 11d에서 사용된 약자들은 하기 표 1에서 정리하였고, 각각의 숫자들은 함량비를 나타내고, 광개시제의 함량은 아크릴계 모노머의 함량 대비 10%, 20%, 30%로 달리하였다.
A Isodecyl Acrylate
B 3,3,5 Trimethyl Cyclohexanol acrylate
C Iso-bornyl Acrylate
D Octyldecyl Acrylate
E Tridecyl Acrylate
F 2-Ethylhexyl acrylate
LC 액정
M 아크릴계 모노머
PI 광개시제
Dar-1173 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one
Irg-2959 2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone
Irg-651 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one
도 7a 내지 도 11d를 참조하면, 각각의 아크릴계 모노머의 재료와 함량비, 액정과 아크릴계 모노머의 함량비, 광개시제의 재료와 함량비에 따라 격벽의 형성에 영향을 미치는 것을 나타내고 있다.
실시예 2 : 광개시제의 함량에 따른 격벽 평가
두 장의 기판 사이에 액정 고분자 조성물을 주입하여 액정 셀을 제조하였다. 이때, 액정 고분자 조성물로는 액정, 아크릴계 고분자로 이소보닐 메타크릴레이트와 이소데실 아크릴레이트를 사용하였고, 광개시제로 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-원을 사용하였다. 여기서, 아크릴계 고분자의 함량비는 9:1로, 액정과 아크릴계 고분자의 함량비는 8.5:1.5로 고정하고, 광개시제의 함량비를 아크릴계 고분자의 함량에 대해 0.05% 부터 1.5%까지 각각 달리하여 격벽을 제조하였고 이를 도 12a에 나타내었다. 또한, 광개시제 함량 0.5%로 고정한 상태에서, 액정과 아크릴계 고분자의 함량비를 6.5:3.5부터 9:1까지 각각 달리하여 격벽을 제조하였고 이를 도 12b에 나타내었다.
도 12a를 참조하면, 광개시제의 함량이 0.05%, 0.1% 및 0.15%인 경우에는 격벽이 미경화된 것을 확인하였다. 또한, 도 12b를 참조하면, 액정과 아크릴계 고분자의 함량비가 6.5:3.5와 7.5:2.5인 경우에 격벽이 미경화된 것을 확인하였고, 8.5:1.5의 비율이 최적인 것을 확인하였다.
실시예 3 : UV 조도 및 조사 시간에 따른 아크릴계 모노머의 잔류량 평가
두 장의 기판 사이에 액정 고분자 조성물을 주입하여 액정 셀을 제조하였다. 이때, 액정 고분자 조성물로는 액정, 아크릴계 고분자로 메틸헵틸 아크릴레이트와 이소보닐 메타크릴레이트를 사용하였고, 광개시제로 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-원을 사용하였다. 그리고, UV 조도 및 조사 시간을 달리하여 격벽을 제조한 후 액정층에 잔류하는 아크릴계 모노머의 함량을 측정하여 도 13a 및 도 13b에 나타내었고, UV 조사 온도를 달리하면서도 측정하여 도 14a 및 도 14b에 나타내었다. 또한, 조사 온도가 35도, 45도 및 55도일 때의 격벽을 도 15a 내지 도 15c에 나타내었고, 모듈러스(modulus)를 측정하여 도 16 및 표 2에 나타내었다.
여기서, 도 14a 및 도 14b에서 감소율(%)은 ((1-#2)/#1)×100으로 계산하였다. #1 조건은 UV 조도가 17.6mW이고 30분 간 마스크로 마스킹하여 UV를 조사하였고, #2 조건은 UV 조도가 17.6mW이고 30분간 마스크로 마스킹하여 UV를 조사한 후 전체 면에 UV를 30분 간 추가하여 조사하였다.
먼저, 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 낮은 UV 조도에서는 전환비율(conversion ratio)가 높아져 잔류 모노머가 줄어드는 것을 확인하였다. 그리고, 도 14a 및 도 14b를 참조하면, 조사 온도에 따른 잔류 모노머는 특별한 변화가 없었다. 그리고, UV 조사 조건(#1, #2)에 따른 잔류 모노머의 함량 분석 결과, 전체 면에 UV 조사를 추가한 #2 조건이 #1 조건 대비 60~70% 감소한 것을 확인하였다.
조사 온도(℃) 모듈러스(Mpa) 복원율(%)
35 2.46×104 10
45 4.36×104 13
55 3.31×104 13
그리고, 도 15a 내지 도 15c, 도 16 및 표 2를 참조하면, UV 조사 온도에 따라 격벽의 패턴성은 45도에서 최적의 텍스쳐를 나타내는 것을 확인하였고, 동일 조건에서 가장 높은 모듈러스 값을 나타내었다. 모듈러스 값 증가는 외부 온도의 증가로 인해 모노머의 확산 에너지가 높아져 가교 밀도(cross-linking density)가 높아짐을 확인하였다. 반면, 55도 이후에는 가교보다 확산 에너지가 높아 격벽의 밀도가 오히려 낮아지는 것을 확인하였다.
실시예 4 : 제조 방법에 따른 아크릴계 모노머 잔류량 평가
전술한 실시예 3과 동일한 조성의 액정 고분자 조성물로 액정층을 형성하였다. 그리고 하기 방법들에 따라 각각 격벽을 형성하였다.
제1 방법(#1) : 셀을 마스크로 마스킹한 후, 수은 램프 10mW의 조도로 5분 간 UV를 조사하여 1차 UV 조사하고 상온에 60분 간 방치하였다. 이어, 마스크를 제거한 후 1000mW의 조도로 5분 간 셀 전면에 UV를 조사하여 2차 UV 조사하였다. 이때, 1차 UV 조사 후, 상온 방치 후, 2차 UV 조사 후의 격벽의 이미지를 도 17a 내지 도 17c에 나타내었고, 1차 UV 조사 후 및 2차 UV 조사 후의 잔류 모노머 함량을 하기 표 3에 나타내었다.
제2 방법(#2) : 셀을 마스크로 마스킹한 후, 수은 램프 17.6mW의 조도로 30분 간 UV를 조사하여 1차 UV 조사하고 마스크를 제거한 후, 17.6mW의 조도로 30분 간 셀 전면에 UV를 조사하여 2차 UV 조사하였다. 이때, 1차 UV 조사 후와 2차 UV 조사 후의 격벽의 이미지를 도 18a 및 도 18b에 나타내었고, 1차 UV 조사 후 및 2차 UV 조사 후의 잔류 모노머 함량을 하기 표 3에 나타내었다.
1차 UV 조사 후 2차 UV 조사 후
#1
 잔류 모노머 함량(%) 2.35 0.51
택 타임(min) 5 5
#2
 잔류 모노머 함량(%) 1.57 0.52
택 타임(min) 30 30
상기 표 3, 도 18a 및 도 18b를 참조하면, 제2 방법(#2)으로 형성된 격벽은 패턴성이 좋지 않았고 액정층의 잔류 모노머의 함량이 약 0.52%로 나타났다. 반면, 도 17a 내지 도 17c를 참조하면, 제1 방법(#1)으로 형성된 격벽은 패턴성이 현저히 향상되었으며 액정층의 잔류 모노머의 함량이 0.51%를 나타내었다. 이를 통해, 제1 방법(#1)에 의한 격벽의 제조방법은 격벽의 패턴성이 우수하고 택 타임도 감소시킬 수 있음을 확인하였다.
실시예 5 : 1차 UV 조사 시, 조사 에너지에 따른 노광 직 후와 노광 후 3시간 후의 액정층의 이미지 관찰
전술한 실시예 3과 동일한 조성의 액정 고분자 조성물로 액정층을 형성하고 하기의 방법들에 따라 UV를 조사하였다.
제1 방법 : 셀을 마스크로 마스킹한 후, 수은 램프 8mW의 조도로 UV 조사 에너지를 2.4J, 4.8J 및 7.2J로 달리하여 1차 UV 조사하였다.
제2 방법 : 셀을 마스크로 마스킹한 후, 수은 램프 16mW의 조도로 UV 조사 에너지를 4.8J, 9.6J 및 14.4J로 달리하여 1차 UV 조사하였다.
제3 방법 : 셀을 마스크로 마스킹한 후, 수은 램프 22mW의 조도로 UV 조사 에너지를 6.6J, 13.2J 및 19.8J로 달리하여 1차 UV 조사하였다.
전술한 제1 내지 제3 방법에 의해 UV 조사 직 후의 액정층과 UV 조사 후 3시간 후의 액정층의 이미지를 도 19a 내지 도 19c에 각각 나타내었다. 도 19a 내지 도 19c를 참조하면, UV 조사 에너지에 따라 노광 직 후보다 노광 후 3시간이 지난 후에 격벽이 패턴화되고 있음을 나타낸다. 즉, UV 노광 후 일정 시간 상온에 셀을 방치하면 모노머들과 액정의 상분리를 효율적으로 진행시킬 수 있음을 확인하였다.
실시예 6 : 1차 UV 조사 후, 2차 UV 조도에 따른 잔류 모노머 함량 평가
전술한 실시예 3과 동일한 조성의 액정 고분자 조성물로 액정층을 형성하였고, 셀을 마스크로 마스킹한 후, 수은 램프 10mW의 조도로 5분 간 1차 UV 조사하였다. 그리고 하기 방법들에 따라 각각 격벽을 형성하였다.
제1 방법(#1) : 마스크 없이 셀 전면에 UV를 조사하되, 수은 램프 17.6mW의 조도로 조사 시간을 각각 1, 5, 10, 21, 31, 63 및 126분으로 달리하여 격벽을 형성하였다.
제2 방법(#2) : 마스크 없이 셀 전면에 UV를 조사하되, 수은 램프 77mW의 조도로 조사 시간을 각각 13, 65, 130, 270 및 360초로 달리하여 격벽을 형성하였다.
제3 방법(#3) : 마스크 없이 셀 전면에 UV를 조사하되, 수은 램프 1500mW의 조도로 조사 시간을 각각 13, 65, 130 및 240초로 달리하여 격벽을 형성하였다.
전술한 제1 방법에 의한 액정층의 잔류 모노머 함량을 측정하여 하기 표 4에 나타내었고, 제2 및 제3 방법에 의한 액정층의 잔류 모노머 함량을 측정하여 하기 표 5에 나타내었으며, 이들을 도 20에 그래프로 정리하여 나타내었다.
UV 조도 17.6mW
조사시간
(min)		 1 5 10 21 31 63 126
잔류 모노머 함량(%) 3.37 2.39 1.97 1.39 0.92 0.55 0.31
#2 #3
UV 조도 77mW 1500mW
조사시간(s) 13 65 130 270 360 13 65 130 240
잔류 모노머 함량(%) 3.43 2.75 2.69 1.87 1.58 3.92 2.35 1.67 0.51
상기 표 4, 5 및 도 20를 참조하면, 17.6mW의 조도로 63분 동안 UV를 조사한 제1 방법의 경우 잔류 모노머 함량이 0.55%로 나타났고, 77mW의 조도로 360초 ㄷ동안 UV를 조사한 제2 방법의 경우 잔류 모노머 함량이 1.58%로 나타났다. 반면, 1500mW의 조도로 240초 동안 UV를 조사한 제3 방법의 경우 잔류 모노머 함량이 0.51%로 나타났다. 즉, 높은 조도로 UV 조사 시간을 단축시킬 수 있어 공정 택타임을 감소시킬 수 있다.
실시예 7 : 액정 고분자 조성물로 형성된 격벽의 접착력 평가
두 장의 기판 사이에 액정 고분자 조성물을 주입하여 액정 셀을 제조하였다. 이때, 액정 고분자 조성물로는 액정, 아크릴계 고분자로 메틸헵틸 아크릴레이트와 이소보닐 메타크릴레이트를 사용하였고, 광개시제로 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-원을 사용하였다. 여기서, 아크릴계 고분자의 함량비는 9:1로, 액정과 아크릴계 고분자의 함량비는 8.5:1.5로, 광개시제의 함량비를 아크릴계 고분자의 함량에 대해 0.5%로 하였다. 액정 셀에 UV를 조사하여 액정과 아크릴계 고분자를 상분리시켜 격벽을 제조하였다. 이때, 4인치 셀 4개 9.7인치 셀 1개를 제작하였다. 그리고, UTM 장비를 이용하여 상판을 90°방향으로 뜯어내는 필 테스트(peel test)를 수행하여 접착력을 측정하여 하기 표 6 및 도 21a 내지 도 21e에 나타내었다.
UV dose 접착력(N/㎝)

4인치 셀

31.7J

 0.03
0.05
0.03
0.03
9.7인치 셀 0.06
상기 표 6 및 도 21a 내지 도 21e를 참조하면, 접착력 평가시 0.03N/㎝이상의 접착력을 나타냄을 확인하였다.
실시예 8 : 액정표시장치 제조
기판 상에 게이트 라인, 게이트 절연막, 반도체층, 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하고, 이들을 덮는 보호막 상에 유기절연막을 도포한 후, 콘택홀과 제1 홈을 형성한 후, 화소 전극을 형성하고 패시베이션막을 형성하여 제3 홈과 제4 홈을 형성하였다. 그 후 공통 전극을 형성하여 박막트랜지스터 어레이 기판을 제조하였다. 이어, 기판 상에 블랙매트릭스와 컬러필터를 형성한 후 오버코팅층을 형성하여 컬러필터 어레이 기판을 제조하고, 박막트랜지스터 어레이 기판과 합착한 후, 액정 고분자 조성물을 주입하였다. 액정 고분자 조성물 및 격벽의 제조 공정은 전술한 실시예 7과 동일한 조건으로 제조하여 본원의 도 2의 구조를 가지는 액정표시장치를 제조하였다. 이렇게 제조된 액정표시장치의 격벽을 관찰하여 도 22a 내지 도 22d에 나타내었다.
도 22a를 참조하면, 박막트랜지스터 어레이 기판 상의 게이트 라인을 따라 격벽이 형성된 것을 확인하였고, 도 22b 내지 도 22d를 참조하면, 패시베이션막의 제3 홈과 제4 홈을 채우면서 격벽이 형성된 것을 확인하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 신규한 액정 고분자 조성물을 제공하여 접착력 및 신뢰성이 우수한 격벽을 형성함으로써, 액정 셀 갭을 유지하고, 실 터짐을 방지할 수 있는 이점이 있다. 이에 따라, 제품의 제조수율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있는 이점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
100 : 액정표시장치 110 : 박막트랜지스터 어레이 기판
120 : 게이트 전극 125 : 게이트 절연막
130 : 반도체층 135a, 135b : 소스 및 드레인 전극
140 : 보호막 150 : 유기절연막
160 : 화소 전극 165 : 패시베이션막
170 : 공통 전극 180 : 액정층
185 : 격벽 210 : 컬러필터 어레이 기판
220 : 블랙매트릭스 225 : 컬러필터
230 : 오버코트층

Claims (24)

  1. 액정;
    사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)와, 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)를 포함하는 아크릴계 모노머; 및
    광개시제;를 포함하며,
    상기 아크릴계 모노머 그룹 (B)는 3,3,5 트리메틸 사이클로헥산올 아크릴레이트(3,3,5 trimethyl cyclohexanol acrylate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 고분자 조성물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)는 이소보닐 아크릴레이트(isobornyl acrylate) 또는 이소보닐 메타아크릴레이트(isobornyl methacrylate)인 것을 특징으로 하는 액정 고분자 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 액정과 아크릴계 모노머의 함량비는 8:2 내지 9:1인 것을 특징으로 하는 액정 고분자 조성물.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 아크릴계 모노머 중 상기 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)과 체인 구조 또는 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)의 함량비는 8:2 내지 9:1인 것을 특징으로 하는 액정 고분자 조성물.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 아크릴계 모노머와 상기 광개시제의 함량비는 7:3 내지 9:1인 것을 특징으로 하는 액정 고분자 조성물.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 광개시제는 2-벤질-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄온-1(2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1), 페닐비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드)(phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphine oxide), 비스(.에타.5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)-페닐)티타늄(bis(.eta.5-2,4-cylcopentadien-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)-phenyl) titanium), 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide), 2-디메틸아미노-2-(4-메틸-벤질)-1-(4-모폴린-4-페닐)-부탄-1-원(2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one), 2-히드록시-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-메틸-1-프로판(2-Hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone), 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H 카바졸-3-일]-, 1-(0-아세틸옥심)(1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9Hcarbazol-3-yl]-,1-(O-acetyloxime)), 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone), 옥시-페닐-아세틱 산 2-[2 옥소-2 페닐-아세톡시-에톡시]-에틸 에스테르(oxy-phenyl-acetic acid 2-[2 oxo-2 phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethyl ester), 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-(4-모폴리닐)-1-프로판원(2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone), 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥사이드(2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide), 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one), 및 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-원(2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정 고분자 조성물.
  9. 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
    상기 액정층 내에 위치하되 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이를 지지하는 격벽;을 포함하며,
    상기 격벽은 제1 항, 제2 항, 제5 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따른 액정 고분자 조성물의 아크릴계 모노머가 경화된 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판은,
    박막트랜지스터를 보호하는 유기절연막;
    상기 유기절연막 상에 위치하는 화소 전극;
    상기 화소 전극 상에 위치하는 패시베이션막; 및
    상기 패시베이션막 상에 위치하는 공통 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 패시베이션막에 형성된 적어도 하나의 홈을 채우도록 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 컬러필터 어레이 기판은 블랙매트릭스와 컬러필터를 덮는 오버코트층을 더 포함하며,
    상기 격벽은 상기 오버코트층에 형성된 적어도 하나의 홈을 채우두록 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 패시베이션막에 형성된 적어도 하나의 홈은 게이트 라인과 대응하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판과 합착하여 셀을 형성하는 단계;
    액정, 사이클릭링을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (A)와, 사이클로헥사놀을 포함하는 아크릴계 모노머 그룹 (B)를 포함하는 아크릴계 모노머, 및 광개시제를 포함하는 액정 고분자 조성물을 상기 셀에 주입하는 단계; 및
    상기 셀에 UV를 조사하여 상기 아크릴계 모노머를 경화시켜 격벽을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 아크릴계 모노머 그룹 (B) 은 3,3,5 트리메틸 사이클로헥산올 아크릴레이트(3,3,5 trimethyl cyclohexanol acrylate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 셀에 UV를 조사하는 단계는, 1차 UV 조사 단계, 상온 방치 단계 및 2차 UV 조사 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 1차 UV 조사 단계에서 조도는 1 내지 20mW이고 조사 시간은 5 내지 60분인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 상온 방치 단계는 상기 셀을 상온에서 60 내지 200분 동안 방치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 2차 UV 조사 단계에서 조도는 50 내지 1500mW이고 조사 시간은 1 내지 20분인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 2차 UV 조사 단계에서 온도는 60도 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판은,
    하부기판 상에 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막트랜지스터 상에 유기절연막을 형성하는 단계;
    상기 유기절연막을 패터닝하여 콘택홀 및 적어도 하나의 제1 홈을 형성하는 단계;
    상기 유기절연막 상에 화소 전극을 형성하는 단계;
    상기 유기절연막 및 상기 화소 전극 상에 패시베이션막을 형성하여 상기 적어도 하나의 제1 홈에 대응하는 적어도 하나의 제2 홈을 형성하는 단계; 및
    상기 패시베이션막 상에 공통 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 패시베이션막에 형성된 적어도 하나의 제2 홈을 채우도록 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  22. 제20 항에 있어서,
    상기 컬러필터 어레이 기판은,
    상부기판 상에 블랙매트릭스와 컬러필터를 형성하는 단계;
    상기 블랙매트릭스와 컬러필터 상에 오버코트층을 형성하는 단계; 및
    상기 오버코트층을 패터닝하여 적어도 하나의 제3 홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 격벽은 상기 오버코트층에 형성된 적어도 하나의 제3 홈을 채우두록 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  24. 제21 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 홈 및 제2 홈은 게이트 라인과 대응하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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