KR102148472B1

KR102148472B1 - 액정 고분자 조성물, 이를 포함하는 액정표시장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102148472B1
Application number: KR1020130072920A
Authority: KR
Inventors: 최원진; 장세진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2020-08-27
Also published as: KR20150000923A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 고분자 조성물은 액정, 아크릴계 모노머, 및 광개시제를 포함하는 액정 고분자 조성물에 있어서, 상기 액정과 아크릴계 모노머의 함량비는 9:1 내지 9.8:0.2이고, 상기 아크릴계 모노머와 상기 광개시제의 함량비는 7:3 내지 9:1인 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 스페이서를 접착할 수 있는 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(Organic 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 컬럼 스페이서가 형성된다. 컬럼 스페이서는 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조 공정에서 형성되어, 일정 높이를 가지는 기둥 형태로 고정되어 형성된다.

최근에는 기판의 재료가 유리에서 유연한 플라스틱으로 옮겨가는 추세에 있다. 종래 컬럼 스페이서는 자체적으로 접착력을 가지지 않기 때문에 플라스틱의 기판이 사용되는 경우, 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이를 고정 및 지지하기 어렵게 되어 표시장치의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 컬럼 스페이서를 접착시켜 표시장치의 신뢰성을 향상시킬 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, 아크릴계 모노머, 및 광개시제를 포함하는 액정 고분자 조성물에 있어서, 상기 액정과 아크릴계 모노머의 함량비는 9:1 내지 9.8:0.2이고, 상기 아크릴계 모노머와 상기 광개시제의 함량비는 7:3 내지 9:1인 것을 특징으로 한다.

상기 아크릴계 모노머는 라우릴 아크릴레이트(lauryl Acrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate), 스티릴 메타아크릴레이트(stearyl methacrylate), 옥틸데실 아크릴레이트(octyldecyl Acrylate), 2-메틸헵틸 아크릴레이트(2-methylheptyl acrylate), 이소데실 아크릴레이트(isodecyl acrylate), 3,3,5 트리메틸 시클로헥산올 아크릴레이트(3,3,5 trimethyl cyclohexanol acrylate), 트리데실 아크릴레이트(tridecyl acrylate) 및 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 광개시제는 2-벤질-2-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-일-페닐)-부탄-1-온 (Irgacure 379; 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-프로판온(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-프로판온 (Irgacure 907: 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-온 (Darocur 1173: 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one), 및 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온(Irgacure 651: 2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 아크릴계 모노머는 점도가 150cps 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 상기 액정층에 인접한 상기 컬러필터 어레이 기판의 표면에 위치하는 접착층, 및 상기 액정층 내에 위치하되 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이를 지지하는 컬럼 스페이서;를 포함하며, 상기 접착층은 상술한 액정 고분자 조성물의 아크릴계 고분자가 경화된 것으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 접착층은 상기 컬러필터 어레이 기판과 상기 컬럼 스페이서 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은 박막트랜지스터 어레이 기판 상에 컬럼 스페이서를 형성하고, 컬러필터 어레이 기판과 합착하여 셀을 형성하는 단계, 액정과 아크릴계 모노머의 함량비는 9:1 내지 9.8:0.2이고, 아크릴계 모노머와 상기 광개시제의 함량비는 7:3 내지 9:1인 액정 고분자 조성물을 상기 셀에 주입하는 단계, 및 상기 셀에 UV를 조사하여 상기 아크릴계 고분자를 경화시켜 접착층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 UV 조사 시 조도는 5 내지 20mW인 것을 특징으로 한다.

상기 UV 조사는 1분 내지 100분 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액정표시장치는 액정 고분자 조성물을 이용하여 컬럼 스페이서를 접착하는 접착층을 형성함으로써, 액정 셀 갭을 유지하고 액정층 내에 잔류 모노머가 존재하지 않아 액정 구동의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 컬럼 스페이서와 컬러필터 어레이 기판 사이의 접착력도 상승시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 도면.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 공정별로 나타낸 도면.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 액정셀의 SEM 이미지.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 액정셀을 화이트/블랙 구동하여 나타난 이미지.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 액정셀 내의 아크릴계 모노머의 함량을 검출한 결과를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예와 비교예에 따라 제조된 액정셀의 접착력을 측정한 결과를 나타낸 그래프.

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, 아크릴계 모노머 및 광개시제를 포함한다. 보다 자세하게, 액정과 아크릴계 모노머의 함량비는 9:1 내지 9.8:0.2이고, 아크릴계 모노머와 상기 광개시제의 함량비는 7:3 내지 9:1일 수 있다.

본 발명의 액정 고분자 조성물은 액정을 포함한다. 액정은 네마틱, 스메틱 또는 콜레스테릭 액정을 사용할 수 있으며, 액정의 종류는 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 액정 고분자 조성물은 아크릴계 모노머를 포함한다. 아크릴계 모노머로는 라우릴 아크릴레이트(lauryl Acrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate), 스티릴 메타아크릴레이트(stearyl methacrylate), 옥틸데실 아크릴레이트(octyldecyl Acrylate), 2-메틸헵틸 아크릴레이트(2-methylheptyl acrylate), 이소데실 아크릴레이트(isodecyl acrylate), 3,3,5 트리메틸 시클로헥산올 아크릴레이트(3,3,5 trimethyl cyclohexanol acrylate), 트리데실 아크릴레이트(tridecyl acrylate) 및 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.

<2-methylheptyl acrylate>

<3,3,5 trimethyl cyclohexanol acrylate>

<2-ethylhexyl acrylate>

전술한 아크릴계 고분자는 UV 조사 시에 액정과 아크릴계 모노머가 상분리를 일으켜 아크릴계 모노머가 경화되어 접착층을 형성되게 된다. 또한, 액정과 아크릴계 모노머의 함량비는 9:1 내지 9.8:0.2로 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-2-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-일-페닐)-부탄-1-온(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-프로판온(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-프로판온 (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-온 (2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one), 및 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온 (2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.

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 컬럼 스페이서를 접착하는 접착제로 사용된다. 하기에서는 액정 고분자 조성물로 형성된 액정표시장치 및 그 제조방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 액정표시장치(10)는 박막트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판(180) 사이에 개재된 액정층(130)을 포함한다.

보다 자세하게는, 박막트랜지스터 어레이 기판(110)은 복수의 화소 영역을 정의하기 위해 게이트 라인 및 데이터 라인이 서로 수직으로 교차하여 배열되고, 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에 박막트랜지스터(TFT)가 형성되며, 각 화소 영역에는 화소 전극과 공통 전극이 구비된다. 본 발명에서는 박막트랜지스터 어레이 기판에 화소 전극과 공통 전극이 모두 구비된 횡전계형(IPS)을 예로 설명하지만, 이에 한정되지 않으며, 박막트랜지스터 어레이 기판에 화소 전극이 구비되고 컬러필터 어레이 기판에 공통 전극이 구비될 수도 있다.

컬러필터 어레이 기판(180)은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터들(170)이 구비되고, 이들 컬러필터들(170) 사이에는 화소를 구획하는 블랙매트릭스(미도시)가 구비되며, 컬러필터들(170)을 덮는 오버코트층(160)이 구비된다. 각각의 박막트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(180)은 유연한 플라스틱(plastic) 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 플라스틱은 폴리이미드(Polyimide)로 이루어질 수 있다.

박막트랜지스터 어레이 기판(110)의 일면에는 배향막(120)이 구비되고, 컬럼 스페이서(140)가 구비되어 컬러필터 어레이 기판(180) 사이를 지지한다. 컬럼 스페이서(140)에 의해 지지되는 박막트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(180) 사이에는 액정층(130)이 개재된다.

한편, 액정층(130)에 인접한 컬러필터 어레이 기판(180)의 일면에는 접착층(150)이 구비된다. 접착층(150)은 컬러필터 어레이 기판(180)과 컬럼 스페이서(140)를 접착하는 역할을 하여, 컬럼 스페이서(140)가 컬러필터 어레이 기판(180)과 박막트랜지스터 어레이 기판(110) 사이의 지지력을 향상시킨다.

상기와 같은 구조의 액정표시장치의 제조방법을 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명하기로 한다. 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 공정별로 나타낸 도면이다.

도 2a를 참조하면, 하부기판(100) 상에 박막트랜지스터 어레이 기판(110)을 형성한다. 박막트랜지스터 어레이 기판(110)은 복수의 박막트랜지스터, 박막트랜지스터에 연결된 화소 전극 및 공통 전극을 포함한다. 또한, 박막트랜지스터 어레이 기판(110)에 컬럼 스페이서(140)를 형성한다.

다음, 상부기판(105) 상에 컬러필터 어레이 기판(180)을 형성한다. 컬러필터 어레이 기판(180)은 컬러필터(170), 블랙매트릭스(미도시) 및 오버코트층(160)을 포함한다. 또한, 전술한 하부기판(100)과 상부기판(105)은 유리기판으로 이루어져, 유연한 플라스틱 재료로 이루어진 박막트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(180)을 지지한다.

이어, 앞에서 제조된 박막트랜지스터 어레이 기판(110)과 컬러필터 어레이 기판(180)을 합착하고, 이들 사이에 전술한 본 발명의 액정 고분자 조성물을 주입하여 액정층(135)을 형성한다. 이때, 액정 고분자 조성물은 전술한 액정, 아크릴계 모노머 및 광개시제를 포함한다.

상기 액정 고분자 조성물의 주입이 끝난 후, 컬러필터 어레이 기판(180) 상에서 액정층(135)으로 UV(ultra violet)를 조사한다. UV 조사 시에 액정 고분자 조성물에서 액정과 아크릴계 모노머가 상분리를 일으켜 아크릴계 모노머가 경화되어 접착층을 형성되게 된다. 도 2b에 도시된 바와 같이, UV가 조사되는 컬러필터 어레이 기판(180)의 표면 즉, 오버코트층(160)의 전면에 아크릴계 모노머가 경화되어 접착층(150)을 이루게 된다.

이때, UV 조사 공정은 5 내지 20mW의 조도로 수행될 수 있고, 1분 내지 100분 동안 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 UV 조사 에너지의 양에 따라 조사 시간은 달라질 수 있다. 따라서, 접착층(150)은 컬러필터 어레이 기판(180)과 컬럼 스페이서(140)를 접착하여 컬럼 스페이서(140)의 결합력을 향상시킨다. 최종적으로 도 2c에 도시된 바와 같이, 상부기판(100)과 하부기판(105)을 제거하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치(10)를 제조한다.

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 : 접착층의 제조 확인

박막트랜지스터 어레이 기판에 컬럼 스페이서를 형성하여 컬러필터 어레이 기판과 합착하고 액정 고분자 조성물을 주입하여 IPS 모드의 4 인치 액정셀을 제조하였다. 이때, 액정 고분자 조성물로는 액정 90 중량부, 아크릴계 고분자로 2-에틸헥실 아크릴레이트 10 중량부 및 광개시제로 2-히드록시-2-메틸프로피오페논(Darocur 1173: 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone 또는 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one) 3 중량부를 사용하였다. 그리고, 액정셀에 UV를 17.6mJ의 에너지로 10분간 조사하여 액정과 아크릴계 고분자를 상분리시켜 접착층을 제조하였다.

상기 제조된 액정셀의 SEM 이미지를 도 3a 내지 도 3c에 나타내었다. 액정셀의 단면을 나타낸 도 3a를 참조하면, 컬러필터 어레이 기판 전면에 접착층(Polymer)이 형성되어 컬럼 스페이서(CS)를 접착하고 있는 것을 확인하였다. 또한, 액정셀의 컬러필터 어레이 기판 면을 나타낸 도 3b를 참조하면 접착층이 형성되어 있음을 확인하였고, 박막트랜지스터 어레이 기판 면을 나타낸 도 3c를 참조하면 컬럼 스페이서가 형성되어 있음을 확인하였다.

또한, 제조된 액정셀을 화이트/블랙 구동하여 나타난 이미지를 도 4a 및 도 4b에 나타내었다. 도 4a를 참조하면 액정셀의 화이트가 정상적으로 구동되는 것을 확인하였고, 도 4b를 참조하면, 액정셀의 블랙이 정상적으로 구동되는 것을 확인하였다.

실시예 2 : 액정 고분자 조성물 내의 잔류 아크릴계 모노머 확인

전술한 실시예 1에 따라 액정셀을 제조하였다. 이때, 액정 고분자 조성물에 UV를 조사하기 전에 아크릴계 모노머의 함량을 검출하였고, UV를 조사한 후에 아크릴계 모노머의 함량을 검출하여, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 이때, 아크릴계 모노머의 함량은 다음의 수식을 통해 구하였다.

도 5를 참조하면, UV 조사 전에는 2-에틸헥실 아크릴레이트의 peak가 나타나고 이의 함량이 3.3%로 확인되었다. 반면, UV 조사 후에는 2-에틸헥실 아크릴레이트의 peak가 전혀 나타나지 않아 함량이 0%로 확인되었다.

실시예 3 : 액정 고분자 조성물로 형성된 접착층의 접착력 확인

전술한 실시예 1과 동일한 조건 하에 아크릴계 모노머로 스티릴 메타크릴레이트를 사용하고 30분 동안 UV를 조사한 것만을 달리하여 액정셀을 제조하였다. 그리고, UTM 장비를 이용하여 컬러필터 어레이 기판을 90°방향으로 뜯어내는 필 테스트(peel test)를 수행하여 접착력을 측정하였고, 비교예로 아크릴계 모노머와 광개시제가 함유되지 않은 액정만을 주입하여 액정셀을 제작한 후 접착력을 측정하여 도 6에 나타내었다.

도 6을 참조하면, 접착층이 형성된 실시예 3의 경우 0.006823N의 접착력이 측정되었지만, 접착층이 존재하지 않는 비교예의 경우 0.001845N의 접착력이 측정되었다.

전술한 실시예 1 내지 3을 통해, 본 발명의 액정 고분자 조성물을 이용하여 접착층을 형성함으로써, 액정층 내에 잔류 모노머가 존재하지 않아 액정 구동의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 접착력도 약 4배 가까이 상승시킬 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.

10 : 액정표시장치 110 : 박막트랜지스터 어레이 기판
120 : 배향막 130 : 액정층
140 : 컬럼 스페이서 150 : 접착층
160 : 오버코트층 170 : 컬러필터
180 : 컬러필터 어레이 기판

Claims

박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러 필터 어레이 기판 사이에, 컬럼 스페이서 및 액정 고분자 조성물을 포함하는 액정표시장치에 있어서,
상기 액정 고분자 조성물은 액정, 아크릴계 모노머(monomer), 및 광개시제만을 포함하며,
상기 액정과 아크릴계 모노머의 함량비는 9:1 내지 9.8:0.2이고,
상기 아크릴계 모노머와 상기 광개시제의 함량비는 7:3 내지 9:1이며,
상기 컬러 필터 어레이 기판이 상기 컬럼 스페이서를 대향하는 표면 전면에, 상기 액정 고분자 조성물의 상기 아크릴계 모노머 성분이 경화되어 이루어지며, 상기 컬럼 스페이서와 접착한 접착층을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1 항에 있어서,
상기 아크릴계 모노머는 라우릴 아크릴레이트(lauryl Acrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate), 스티릴 메타아크릴레이트(stearyl methacrylate), 옥틸데실 아크릴레이트(octyldecyl Acrylate), 2-메틸헵틸 아크릴레이트(2-methylheptyl acrylate), 이소데실 아크릴레이트(isodecyl acrylate), 3,3,5 트리메틸 시클로헥산올 아크릴레이트(3,3,5 trimethyl cyclohexanol acrylate), 트리데실 아크릴레이트(tridecyl acrylate) 및 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1 항에 있어서,
상기 광개시제는 2-벤질-2-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-일-페닐)-부탄-1-온 (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-프로판온(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-프로판온 (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-온 (2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one), 및 2,2-디메톡시-1, 2-디페닐에탄-1-온 (2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제1 항에 있어서,
상기 아크릴계 모노머는 점도가 150cps 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 1 플라스틱 필름, 상기 제 1 플라스틱 필름 상에 복수의 화소 영역을 정의하도록 서로 수직 교차하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인, 상기 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에 구비된 박막트랜지스터(TFT) 및 상기 화소 영역에 구비된 화소 전극 및 공통 전극을 포함한 박막 트랜지스터 어레이 기판;
상기 박막 트랜지스터 어레이 기판 상에 구비된 배향막;
제 2 플라스틱 필름, 상기 제 2 플라스틱 필름 상에 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 대향하며, 구비된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터들 및 상기 컬러필터들 사이에 상기 화소 영역을 구획하는 블랙매트릭스를 포함하는 컬러필터 어레이 기판;
상기 컬러필터들 및 블랙 매트릭스를 덮는 오버코트층;
상기 배향막과 오버코트층 사이에 구비된 액정층;
상기 액정층 내에 위치하되 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판 사이를 지지하는 컬럼 스페이서; 및
상기 액정층에 대향한 상기 오버코트층 표면 전면에 위치하여 상기 컬럼 스페이서와 접착되고, 아크릴계 모노머 및 광개시제를 함량비 7:3 내지 9:1로 포함한 조성물의 상기 아크릴계 모노머가 경화되어 이루어진 접착층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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제 1 플라스틱 필름과, 상기 제 1 플라스틱 필름 상에 복수의 화소 영역을 정의하도록 서로 수직 교차하는 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인과, 상기 게이트 라인과 데이터 라인이 교차하는 부분에 구비된 박막트랜지스터(TFT) 및 상기 화소 영역에 구비된 화소 전극 및 공통 전극을 포함한 박막 트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계;
상기 박막 트랜지스터 어레이 기판 상에 배향막을 형성하는 단계;
제 2 플라스틱 필름과, 상기 제 2 플라스틱 필름 상에 구비된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 컬러필터들 및 상기 컬러필터들 사이에 상기 화소 영역을 구획하는 블랙매트릭스를 포함하는 컬러필터 어레이 기판을 형성하는 단계;
상기 컬러필터들 및 블랙 매트릭스를 덮는 오버코트층을 형성하는 단계;
상기 박막 트랜지스터 어레이 기판의 상기 배향막 상에 컬럼 스페이서를 형성하는 단계;
상기 컬럼 스페이서와 상기 오버코트층이 대향하도록 하여, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상기 컬러필터 어레이 기판을 합착하며 셀을 형성하는 단계;
액정과 아크릴계 모노머의 함량비는 9:1 내지 9.8:0.2이고, 아크릴계 모노머와 상기 광개시제의 함량비는 7:3 내지 9:1인 액정 고분자 조성물을 상기 셀에 주입하는 단계; 및
상기 셀에 UV를 조사하여, 상기 액정 고분자 조성물의 상기 아크릴계 모노머를 전량 경화시켜 상기 컬럼 스페이서에 대향한 상기 컬러필터 어레이 기판의 전면에 접착층을 형성하여 상기 컬럼 스페이서와 상기 컬러 필터 어레이 기판을 접착하고, 상기 컬럼 스페이서가 지지하는 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 컬러필터 어레이 기판 사이에서 상기 아크릴계 모노머와 분리된 상기 액정을 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제7 항에 있어서,
상기 UV 조사는 상기 컬러 필터 어레이 기판 상부에서 이루어지며,
상기 UV 조사의 조도는 5 내지 20mW인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제7 항에 있어서,
상기 UV 조사는 상기 컬러 필터 어레이 기판 상부에서 1분 내지 100분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 박막 트랜지스터 어레이 기판을 형성하는 단계에서, 상기 제 1 플라스틱 필름을 하부 기판 상에 지지시키는 단계를 포함하며,
상기 컬러 필터 어레이 기판을 형성하는 단계에서, 상기 제 2 플라스틱 필름을 상부 기판 상에 지지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제 10항에 있어서,
상기 접착층 형성 후 상기 하부 기판 및 상부 기판을 제거하는 단계를 더 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
제 5 항에 있어서,
상기 아크릴계 모노머는 라우릴 아크릴레이트(lauryl Acrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(pentaerythritol tetraacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate), 스티릴 메타아크릴레이트(stearyl methacrylate), 옥틸데실 아크릴레이트(octyldecyl Acrylate), 2-메틸헵틸 아크릴레이트(2-methylheptyl acrylate), 이소데실 아크릴레이트(isodecyl acrylate), 3,3,5 트리메틸 시클로헥산올 아크릴레이트(3,3,5 trimethyl cyclohexanol acrylate), 트리데실 아크릴레이트(tridecyl acrylate) 및 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
제 5 항에 있어서,
상기 광개시제는 2-벤질-2-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-일-페닐)-부탄-1-온 (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-프로판온(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-프로판온 (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-온 (2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one), 및 2,2-디메톡시-1, 2-디페닐에탄-1-온 (2,2-Dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.