KR102325210B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR102325210B1
KR102325210B1 KR1020150026744A KR20150026744A KR102325210B1 KR 102325210 B1 KR102325210 B1 KR 102325210B1 KR 1020150026744 A KR1020150026744 A KR 1020150026744A KR 20150026744 A KR20150026744 A KR 20150026744A KR 102325210 B1 KR102325210 B1 KR 102325210B1
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배지홍
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삼성디스플레이 주식회사
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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/38—Polymers

Abstract

액정 표시 장치가 개시된다.

Description

액정 표시 장치{Liquid crystal display}
액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에는, 기판 상하 방향으로 형성되는 전기장을 이용하여 액정을 구동하는 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치, 기판에 나란한 수평 전기장을 이용하는 횡전계 모드(in-plane switching mode) 액정 표시장치가 있다.
수직 배향 방식 액정 표시 장치는 명암비(contrast ratio)가 우수한 장점이 있다. 또한, 이와 더불어 광시야각을 확보하고, 개구율을 증가시키기 위해, 하나의 화소에 대응하는 액정층 영역을 복수의 도메인으로 나누고 각 도메인에서 액정 분자가 서로 다른 프리틸트 각도를 갖도록 하는 설계안이 채용되고 있다.
최근에는 곡면 표시 장치에 대한 수요가 높아지고 있는데, 곡면 형성을 위한 벤딩(bending) 공정시, 상, 하 기판의 휘는 정도가 달라, 한 도메인 내의 상, 하에서, 액정 분자의 프리틸트 각도가 달라지는 오정렬(misalignment)이 발생할 수 있다. 이러한 오정렬은 불안정한 텍스쳐(texture) 및 투과율 감소의 원인이 된다.
본 발명의 구현예들은 곡면 패널로 적용시, 오정렬에 의한 텍스쳐 발생을 감소시킬 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면,
제1 기판;
상기 제1 기판에 대향된 제2 기판;
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정 분자를 포함한 액정층;
상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제1 배향막; 및
상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제2 배향막;을 포함하고,
상기 제1 배항막 및 제2 배향막 중 하나는 광안정성 화합물 및 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기 중 적어도 하나를 포함하고, 다른 하나는 광안정성 화합물 및 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 비포함한, 액정 표시 장치가 제공된다.
상기 제1 배향막은 제1 주쇄 및 상기 제1 주쇄에 결합되어 있는 제1 측쇄를 포함한 제1 물질을 포함하고,
상기 제2 배향막은 제2 주쇄 및 상기 제2 주쇄에 결합되어 있는 제2측쇄를 포함한 제2 물질을 포함하고,
상기 제1 측쇄 및 상기 제2 측쇄 중 하나는 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 포함하고, 다른 하나는 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 비포함할 수 있다.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 서로 거의 같은 곡률 반경을 갖도록 굴곡되어 있고,
상기 제2 기판은 상기 곡률 반경 중심을 기준으로 안쪽에 위치할 수 있다.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 서로 거의 같은 곡률 반경을 갖도록 굴곡되어 있고,
상기 제2 기판은 상기 곡률 반경 중심을 기준으로 안쪽에 위치하고,
상기 제2 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 포함되어 있고,
상기 제1 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 비포함되어 있을 수 있다.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 서로 거의 같은 곡률 반경을 갖도록 굴곡되어 있고,
상기 제2 기판은 상기 곡률 반경 중심을 기준으로 안쪽에 위치하고,
상기 제2 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 포함되어 있고,
상기 제1 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 비포함되어 있고,
상기 제2 측쇄에 포함된 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 상기 제2 배향막과 상기 액정층 사이에 위치할 수 있다.
상기 제1 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제1 기판 면과 이루는 각과 상기 제2 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 각이 서로 상이할 수 있다.
상기 제1 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제1 기판 면과 이루는 각이 상기 제2 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 각보다 클 수 있다.
상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기는 상기 제1 배향막과 액정층 사이 또는 상기 제2 배향막과 액정층 사이의 계면에 존재할 수 있다.
상기 광안정성 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 제1화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 제2화합물, 하기 화학식 3로 표시되는 제3화합물, 하기 화학식 4로 표시되는 제4화합물 및 하기 화학식 5로 표시되는 제5화합물 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다:
<화학식 1>
Figure 112015018875852-pat00001
<화학식 2>
Figure 112015018875852-pat00002
<화학식 3>
Figure 112015018875852-pat00003
<화학식 4>
Figure 112015018875852-pat00004
<화학식 5>
Figure 112015018875852-pat00005
상기 화학식 1 내지 5 중,
A1 및 A2는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 시클로헥산 고리 및 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 중에서 선택되고;
Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로, 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, *-(C=O)-O-*' 및 *-C(R1)-O-*' 중에서 선택되고;
L11, L21, L22, L31, L41 및 L42는 서로 독립적으로, *-O-*', *-(C=O)-O-*', *-O-(C=O)-*',*-O-(C=O)-O-*' 및 *-N(R2)-*'중에서 선택되고;
R1, R2, R11 내지 R16, R21 내지 R30, R31 내지 R35, R41 내지 R48 및 R51 내지 R53은 서로 독립적으로,
수소, -F, -Cl, -Br, -I, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기 중에서 선택되고;
n1 및 n2는 서로 독립적으로, 0 또는 1이고;
상기 치환된 시클로헥산 고리, 치환된 벤젠 고리, 치환된 C1-C20알킬렌기, 치환된 C2-C20알케닐렌기, 치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환된 C6-C60아릴렌기, 치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환된 C1-C20알킬기, 치환된 C1-C20알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기 및 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기의 치환기 중 적어도 하나는,
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 아미노기, C1-C5 알킬기, C1-C5 알콕시기 및
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 아미노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고;
O˙는 산소 라디칼이고;
* 및 *'는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 A1 및 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 및 시클로헥산 및
-F, -CF3 및 C1-C5 알킬기 중 적어도 하나로 치환된, 벤젠 및 시클로헥산 중에서 선택되고;
상기 Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로,
단일 결합, C1-C10알킬렌기, C3-C10시클로알킬렌기, C1-C10헤테로시클로알킬렌기 및 C1-C10헤테로아릴렌기; 및
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 아미노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬렌기, C3-C10시클로알킬렌기, C1-C10헤테로시클로알킬렌기, C1-C10헤테로아릴렌기, *-(C=O)-O-*' 및 *-C(R1)-O-*'; 중에서 선택되고,
L11, L21, L22, L31, L41 및 L42는 서로 독립적으로, *-(C=O)-O-*', *-O-(C=O)-*' 및 *-N(R2)-*'중에서 선택되고,
R1, R2, R11 내지 R16, R21 내지 R30, R31 내지 R35, R41 내지 R48 및 R51 내지 R53은 서로 독립적으로,
수소, C1-C10알킬기, C3-C10시클로알킬기 및 C1-C10알콕시기; 및
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기, C3-C10시클로알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기, C3-C10시클로알킬기 및 C1-C10알콕시기; 중에서 선택될 수 있다.
상기 제1화합물은 하기 화학식 1-1로 표시되고, 상기 제2화합물은 하기 화학식 2-1 및 2-2 중 하나로 표시되고, 상기 제3화합물은 하기 화학식 3-1로 표시되고, 상기 제4화합물은 하기 화학식 4-1로 표시되고, 상기 제5화합물은 하기 화학식 5-1 및 5-2 중 하나로 표시될 수 있다:
<화학식 1-1>
Figure 112015018875852-pat00006
<화학식 2-1>
Figure 112015018875852-pat00007
<화학식 2-2>
Figure 112015018875852-pat00008
<화학식 3-1>
Figure 112015018875852-pat00009
<화학식 4-1>
Figure 112015018875852-pat00010
<화학식 5-1>
Figure 112015018875852-pat00011
<화학식 5-2>
Figure 112015018875852-pat00012
상기 화학식들 중,
A1, Z1 내지 Z3, R11 내지 R16, R21 내지 R30, R31 내지 R35, R41 내지 R48 및 R51 내지 R53에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조하고, R1a 및 R1b에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 R1에 대한 설명을 참조한다.
상기 제1 주쇄 및 상기 제2 주쇄는 서로 독립적으로, 폴리실록산, 폴리아믹산, 폴리이미드, 나일론, 폴리비닐 알코올 및 폴리비닐 클로라이드 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 측쇄 및 상기 제2 측쇄가 서로 독립적으로, 수직 배향 작용기, 전자 수송성 모이어티 및 광개시제로부터 유래된 작용기 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 수직 배향 작용기는 상기 제1 배향막과 액정층 사이 및 상기 제2 배향막과 액정층 사이의 계면에 존재할 수 있다.
상기 액정 분자는 음(-)의 유전율 이방성(Δε)을 가질 수 있다.
상기 액정 분자는 알케닐계 액정 분자, 알콕시계 액정 분자 및 터페닐계 액정 분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 액정층은 하기 화학식 60으로 표시되는 반복 단위를 포함하는 반응성 메소겐 폴리머를 더 포함할 수 있다:
<화학식 60>
Figure 112015018875852-pat00013
상기 화학식 60 중,
A61 고리, A62 고리 및 A63 고리는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 및 치환 또는 비치환된 나프탈렌 고리 중에서 선택되고;
L61 내지 L64는 서로 독립적으로, 단일 결합, *-CH2CH2CH2-*', *-CH2CH2O-*', *-OCH2CH2-*', *-CF2O-*', *-OCF2-*', *-(C=O)-O-*' 및 *-O-(C=O)-*' 중에서 선택되고;
n61 및 n62는 서로 독립적으로, 0 또는 1 중에서 선택되고;
R61 내지 R64는 서로 독립적으로, 수소, -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기 중에서 선택되고;
상기 치환된 벤젠 고리, 치환된 나프탈렌 고리, 치환된 C1-C10알킬기 및 치환된 C1-C10알콕시기의 치환기 중 적어도 하나는, -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고;
* 및 *'는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 A61 고리, A62 고리 및 A63 고리는 서로 독립적으로, 하기 화학식 61-1 및 61-2로 표시되는 그룹 중에서 선택될 수 있다:
Figure 112015018875852-pat00014
상기 화학식 61-1 및 61-2 중,
Z61은 수소, -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고;
f1은 1 내지 4의 정수 중에서 선택되고, f2는 1 내지 6의 정수 중에서 선택되고;
* 및 *' 는 인접한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 L61 내지 L64는 서로 독립적으로, 단일 결합, *-CH2CH2CH2-*', *-CH2CH2O-*', *-OCH2CH2-*', *-(C=O)-O-*' 및 *-O-(C=O)-*' 중에서 선택되고;
R61 내지 R64은 서로 독립적으로,
수소, C1-C10알킬기; 및
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된 C1-C10알킬기; 중에서 선택될 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치일 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 오정렬에 의한 텍스쳐 발생이 감소하고 투과율이 향상되어 양질의 화상을 형성하는 액정 표시 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 곡면 패널을 형성하기 위한 벤딩 공정에서 제1 기판(100) 및 제2 기판(500)의 휘는 정도가 달라지는 것을 나타내는 개념도이다.
도 2a는 제1 기판(100) 및 제2 기판(500)에 동일한 프리틸트 각도를 적용하는 경우, 기판의 휨에 의한 도메인 오정렬이 발생하는 것을 나타내는 개념도이고, 도 2b는 기판의 휨에 의한 도메인 오정렬이 발생한 액정 표시 장치의 표시면을 나타낸 사진이다.
도 3a는 본 발명의 일 구현예에 따라 제1 기판(100)에만 프리틸트를 적용하는 경우, 기판의 휨에 의한 도메인 오정렬이 감소함을 나타내는 개념도이고, 도 3b는 기판의 휨에 의한 도메인 오정렬이 감소된 본 발명의 일 구현예에 따른 액정 표시 장치의 표시면을 나타낸 사진이다.
도 4은 본 발명의 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5의 액정 표시 장치에 채용된 화소 전극의 예시적인 형상을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 액정 표시 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 구현예를 가질 수 있는 바, 특정 구현예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 구현예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 구현예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구현예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 곡면 패널을 형성하기 위한 벤딩 공정에서 상, 하 기판의 휘는 정도가 달라지는 것을 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 패널의 테두리는 실란트(sealant)(350)로 고정되어 있으므로, 점원으로 표시된 부분에 비틀림(buckling)이 발생하며, 패널 중앙을 기준으로 바깥쪽으로 갈수로 제1 기판(100) 및 제2 기판(500)의 정렬이 틀어지게 된다. 이에 따라 오정렬 텍스쳐(miss-aligned texture)가 발생하고, 이 부분에서 투과율이 감소될 수 있다.
도 2a는 제1 기판(100) 및 제2 기판(500)에 동일한 프리틸트 각도를 적용하는 경우, 기판의 휨에 의한 도메인 오정렬이 발생하는 것을 나타내는 개념도이고, 도 2b는 기판의 휨에 의한 도메인 오정렬이 발생한 액정 표시 장치의 표시면을 나타낸 사진이다. 도 3a는 본 발명의 일 구현예에 따라 제1 기판(100)에만 프리틸트를 적용하는 경우, 기판의 휨에 의한 도메인 오정렬이 감소함을 나타내는 개념도이고, 도 3b는 기판의 휨에 의한 도메인 오정렬이 감소된 본 발명의 일 구현예에 따른 액정 표시 장치의 표시면을 나타낸 사진이다.
도 2a 및 도 3a에서, 화살표는 액정 분자의 장축 방향을 나타낸다. 도 2a 및 도 3a에서, 왼쪽의 상, 하에 나타낸 것은, 벤딩 이전의 상태로서, 도 1에서 도시한 바와 같이, 벤딩에 의해 비틀림이 발생하는 영역의 상, 하에서 액정 분자의 방향을 본 평면도이다. 도 2a 및 도 3a에서, 오른쪽의 상, 하에 나타낸 것은, 벤딩 공정 이후의 상태로서, 도 1에서 도시한 바와 같이, 벤딩시 비틀림이 발생하는 영역의 상, 하에서 액정 분자의 방향을 본 평면도이다. 굵은 실선으로 표시한 사각형은 서로 마주하게 되는 영역을 표시한 것이다. 도 2a에 나타난 바와 같이, 벤딩에 의해, 서로 마주하게 되는 영역의 프리틸트는 서로 어긋나게 된다. 이로 인해 도 2b에 나타낸 바와 같이, 텍스쳐 발생 및 투과율 감소가 일어난다. 그러나, 도 3a에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따라 제1 기판(100)에만 프리틸트 각도를 적용하는 경우, 비틀림에 의한 오정렬이 발생하지 않으며, 이에 따라 도 3b에 나타난 바와 같이 텍스쳐 발생이나 투과율 감소 현상이 감소한다.
도 4는 본 발명의 구현예에 따른 액정 표시 장치(1000)를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 구현예를 따르는 액정 표시 장치의 구조 및 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 액정 표시 장치(1000)는 제1 기판(100), 제1 기판(100)에 대향된 제2 기판(500), 제1 기판(100)과 제2 기판(500) 사이에 개재된 액정층(300)을 포함한다. 상기 액정층은 액정 분자(310)들을 포함할 수 있다.
제1 기판(100) 및 제2 기판(500)은 각각 유리 기판뿐만 아니라, PET(Polyethylen terephthalate), PEN(Polyethylen naphthalate), 폴리이미드(Polyimide) 등을 포함하는 플라스틱 기판 일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 기판(100) 및 상기 제2 기판(500)은 서로 거의 같은 곡률 반경을 갖도록 굴곡되어 있고, 상기 제2 기판(500)은 상기 곡률 반경 중심을 기준으로 안쪽에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제2 기판(500)의 외면은 표시면(DS)이 될 수 있다.
제1 기판(100)과 액정층(300) 사이에는 제1 배향막(AL1)이 형성되어 있고, 제2 기판(500)과 액정층(300) 사이에는 제2 배향막(AL2)이 형성되어 있다. 제1 배향막(AL1) 또는 제2 배향막(AL2)은 액정 분자(310)에 소정의 프리틸트 각을 형성하도록 마련된다. 즉, 제1 배향막(AL1) 또는 제2 배향막(AL2)과 접하게 배치되는 액정 분자(310)의 장축이 제1 기판(100) 또는 제2 기판(500)의 표면에 수직하지 않고, 제1 기판(100) 의 표면과 이루는 각도(θ1) 또는 제2 기판(500)의 표면과 이루는 각도(θ2)가 90°보다 작게 형성되도록 한다. θ1 또는 θ2는 예를 들어, 85°보다 크고 89.5°보다 작은 값을 가질 수 있다.
상기 제1 배항막(AL1) 및 제2 배향막(AL2) 중 하나는 광안정성 화합물 또는 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 포함하고, 다른 하나는 광안정성 화합물 및 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 비포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 배향막(AL1)은 제1 주쇄 및 상기 제1 주쇄에 결합되어 있는 제1 측쇄를 포함한 제1 물질을 포함하고, 상기 제2 배향막(AL2)은 제2 주쇄 및 상기 제2 주쇄에 결합되어 있는 제2 측쇄를 포함한 제2 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 물질은 상기 제1 주쇄 및 상기 제1 주쇄에 결합되어 있는 복수의 제1 측쇄를 포함할 수 있으며, 상기 복수의 제1 측쇄는 서로 동일하거나 상이한 작용기 또는 모이어티가 결합될 수 있다. 또한, 상기 제2 물질은 상기 제2 주쇄 및 상기 제2 주쇄에 결합되어 있는 복수의 제2 측쇄를 포함할 수 있으며, 상기 복수의 제2 측쇄는 서로 동일하거나 상이한 작용기 또는 모이어티가 결합될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 주쇄 및 제2 주쇄는 서로 독립적으로, 폴리실록산, 폴리아믹산, 폴리이미드, 나일론, 폴리비닐 알코올 및 폴리비닐 클로라이드 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 측쇄 및 상기 제2 측쇄 중 하나는 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 포함하고, 다른 하나는 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 상기 제1 측쇄 및 상기 제2 측쇄 중 어느 하나에만 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 포함되어 있을 수 있다. 상기 광안정성 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 제1화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 제2화합물, 하기 화학식 3로 표시되는 제3화합물, 하기 화학식 4로 표시되는 제4화합물 및 하기 화학식 5로 표시되는 제5화합물 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다:
<화학식 1>
Figure 112015018875852-pat00015
<화학식 2>
Figure 112015018875852-pat00016
<화학식 3>
Figure 112015018875852-pat00017
<화학식 4>
Figure 112015018875852-pat00018
<화학식 5>
Figure 112015018875852-pat00019
상기 화학식 1 내지 5 중,
A1 및 A2는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 시클로헥산 고리 및 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 중에서 선택되고;
Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로, 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, *-(C=O)-O-*' 및 *-C(R1)-O-*' 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 A1 및 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 및 시클로헥산 및
-F, -CF3 및 C1-C5 알킬기 중 적어도 하나로 치환된, 벤젠 및 시클로헥산 중에서 선택되고;
상기 Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로,
단일 결합, C1-C10알킬렌기, C3-C10시클로알킬렌기, C1-C10헤테로시클로알킬렌기 및 C1-C10헤테로아릴렌기; 및
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 아미노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬렌기, C3-C10시클로알킬렌기, C1-C10헤테로시클로알킬렌기, C1-C10헤테로아릴렌기, *-(C=O)-O-*' 및 *-C(R1)-O-*'; 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로,
단일 결합, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기, 헥실렌기, 헵틸렌기, 옥틸렌기, 노닐렌기, 데카닐렌기, 시클로헥실렌기, 페닐렌기, 나프틸렌기, 테트라히드로피라닐렌기, 피리디닐렌기, 피리미디닐렌기 및 트리아지닐렌기 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1 내지 5 중,
L11, L21, L22, L31, L41 및 L42는 서로 독립적으로, *-O-*', *-(C=O)-O-*', *-O-(C=O)-*', *-O-(C=O)-O-*' 및 *-N(R2)-*' 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, L11, L21, L22, L31, L41 및 L42는 서로 독립적으로, *-(C=O)-O-*', *-O-(C=O)-*' 및 *-N(R2)-*' 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1 내지 5 중,
R1, R2, R11 내지 R16, R21 내지 R30, R31 내지 R35, R41 내지 R48 및 R51 내지 R53은 서로 독립적으로,
수소, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, R1, R2, R11 내지 R16, R21 내지 R30, R31 내지 R35, R41 내지 R48 및 R51 내지 R53은 서로 독립적으로,
수소, C1-C10알킬기, C3-C10시클로알킬기 및 C1-C10알콕시기; 및
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기, C3-C10시클로알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기, C3-C10시클로알킬기 및 C1-C10알콕시기; 중에서 선택될 수 있다.
상기 n1 및 n2는 서로 독립적으로, 0 또는 1일 수 있다. 예를 들어, n1은 1이고 n2는 0이거나; n1은 0이고 n2는 0일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 중 치환된 시클로헥산 고리, 치환된 벤젠 고리, 치환된 C1-C20알킬렌기, 치환된 C2-C20알케닐렌기, 치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환된 C6-C60아릴렌기, 치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환된 C1-C20알킬기, 치환된 C1-C20알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기 및 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기의 치환기 중 적어도 하나는,
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 아미노기, C1-C5 알킬기, C1-C5 알콕시기 및
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 아미노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중에서 선택될 수 있다.
상기 화학식 1 내지 5 중, O˙는 산소 라디칼이고, * 및 *'는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
상기 제1화합물은 하기 화학식 1-1로 표시되고, 상기 제2화합물은 하기 화학식 2-1 및 2-2 중 하나로 표시되고, 상기 제3화합물은 하기 화학식 3-1로 표시되고, 상기 제4화합물은 하기 화학식 4-1로 표시되고, 상기 제5화합물은 하기 화학식 5-1 및 5-2 중 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 1-1>
Figure 112015018875852-pat00020
<화학식 2-1>
Figure 112015018875852-pat00021
<화학식 2-2>
Figure 112015018875852-pat00022
<화학식 3-1>
Figure 112015018875852-pat00023
<화학식 4-1>
Figure 112015018875852-pat00024
<화학식 5-1>
Figure 112015018875852-pat00025
<화학식 5-2>
Figure 112015018875852-pat00026
상기 화학식들 중,
A1, Z1 내지 Z3, R11 내지 R15, R21 내지 R30, R31 내지 R35, R41 내지 R48 및 R51에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 설명을 참조하고, R1a 및 R1b에 대한 설명은 각각 본 명세서에 기재된 R1에 대한 설명을 참조한다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2화합물은 하기 화합물 A일 수 있고, 상기 제4화합물은 하기 화합물 B일 수 있고, 상기 제5화합물은 하기 화합물 C일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<화합물 A>
Figure 112015018875852-pat00027
<화합물 B>
Figure 112015018875852-pat00028
<화합물 C>
Figure 112015018875852-pat00029
상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기는 상기 제1 배향막과 액정층 사이 또는 상기 제2 배향막과 액정층 사이의 계면에 존재할 수 있다. 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기는 후술하는 바와 같이, 반응성 메소겐 모노머의 중합 반응을 억제하여 네트워크 형성을 억제함으로써 배향막에 인접한 액정 분자들이 프리틸트각을 갖도록 하는 것을 억제한다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 측쇄 및 상기 제2 측쇄는 서로 독립적으로, 수직 배향 작용기, 전자 수송성 모이어티 및 광개시제로부터 유래된 작용기 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 수직 배향 작용기는 기판의 표면에 대해 90°보다 작은 각으로 배열되어, 이에 접하는 액정 분자들을 같은 방향으로 배향시킨다.
상기 수직 배향 작용기는 상기 제1 배향막(AL1)과 액정층 사이 및 상기 제2 배향막(AL2)과 액정층 사이의 계면에 존재할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 물질은 하기 화학식 10A로 표시되는 제1 반복 단위, 하기 화학식 10B로 표시되는 제2 반복 단위 및 하기 화학식 10C로 표시되는 제3 반복 단위를 포함하고, 상기 제2 물질은 하기 화학식 10A로 표시되는 제1 반복 단위, 하기 화학식 10B로 표시되는 제2 반복 단위, 하기 화학식 10C로 표시되는 제3 반복 단위 및 하기 화학식 10D로 표시되는 제4 반복 단위를 포함할 수 있다:
<화학식 10A>
Figure 112015018875852-pat00030
<화학식 10B>
Figure 112015018875852-pat00031
<화학식 10C>
Figure 112015018875852-pat00032
<화학식 10D>
Figure 112015018875852-pat00033
상기 화학식 10A 내지 10D 중,
A100 내지 A103은 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 시클로부탄 고리, 치환 또는 비치환된 시클로헥산 고리 및 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 중에서 선택되고,
L100 내지 L103은 서로 독립적으로, 치환된 C1~C20알킬렌기이고,
a100 내지 a103은 서로 독립적으로, 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
Y1은 수직 배향 작용기이며, Y2는 전자 수송성 모이어티이며, Y3는 광개시제로부터 유래된 작용기이며, Y4는 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기이다. 여기서, 상기 광안정성 화합물에 대한 설명은 본 명세서에 기재된 바를 참조한다.
Y1은 치환 또는 비치환된 C1~C20알킬기, 치환 또는 비치환된 C3~C10시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기 및 하기 화학식 10-1로 표시되는 그룹 중에서 선택되고,
Figure 112015018875852-pat00034
상기 화학식 10-1 중, L104은 치환 또는 비치환된 C1~C20알킬렌기이고,
a104은 0 내지 3의 정수 중에서 선택되고,
R100은 치환 또는 비치환된 C1~C20알킬기 및 치환 또는 비치환된 C3~C10시클로알킬기 중에서 선택되고,
R101 및 R102는 서로 독립적으로, -F, -Cl, -Br, -I, 아미노기, 시아노기, C1-C5 알킬기, C1-C5 알콕시기 및
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 아미노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고,
xb1 및 xb2는 서로 독립적으로, 0 내지 4의 정수 중에서 선택되고,
*는 이웃한 원자와의 결합 사이트이고,
상기 치환된 시클로부탄 고리, 치환된 시클로헥산 고리, 치환된 벤젠 고리, 치환된 C1~C20알킬렌기, 치환된 C3~C10시클로알킬렌기, 치환된 C1~C20알킬기, 치환된 C3~C10시클로알킬기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환된 C3-C10시클로알케닐기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환된 C6-C60아릴기, 치환된 C1-C60헤테로아릴기의 치환기 중 적어도 하나의 치환기는,
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 아미노기, C1-C5 알킬기, C1-C5 알콕시기; 및
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 아미노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중에서 선택된다.
Y2는 적어도 하나의 질소를 고리 구성 원자로 포함한, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴기, 및 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹(단, 여기서, 치환 또는 비치환된 1가 비-방향족 헤테로축합다환 그룹에서 치환 또는 비치환된 카바졸일기는 제외됨) 중에서 선택될 수 있다.
예를 들어, Y2는 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 티아디아졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 및
중수소, -F, -Cl, -Br, -I, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 카르복실산 또는 이의 염, 술폰산 또는 이의 염, 인산 또는 이의 염, C1-C20알킬기, C1-C20알콕시기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 스파이로-플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트레닐기, 안트라세닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 파이레닐기, 크라이세닐기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 티아디아졸일기, 이미다조피리디닐기, 이미다조피리미디닐기, 비페닐기, 터페닐기 및 -Si(Q31)(Q32)(Q33) 중 적어도 하나로 치환된, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 프탈라지닐기, 나프티리디닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 시놀리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 벤조이미다졸일기, 이소벤조티아졸일기, 벤조옥사졸일기, 이소벤조옥사졸일기, 트리아졸일기, 테트라졸일기, 옥사디아졸일기, 트리아지닐기, 티아디아졸일기, 이미다조피리디닐기 및 이미다조피리미디닐기; 중에서 선택되고,
상기 Q31 내지 Q33은 서로 독립적으로, C1-C10알킬기, C1-C10알콕시기, 페닐기, 나프틸기, 피리디닐기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 카바졸일기, 트리아지닐기, 비페닐기 및 터페닐기 중에서 선택될 수 있다.
Y3는 광개시제로부터 유래된 작용기로서, 후술하는 바와 같이 전계 노광 공정시 자외선을 흡수하여 반응성 메소겐 모노머 사이의 광중합 반응을 촉진시킬 수 있다.
상기 광개시제는 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, 벤조인 이소프로필에테르, 벤조인 n-부틸에테르, 벤조인 이소부틸에테르, 아세토페논, 디메틸아니노 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-몰포리노-프로판-1-온, 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2-(히드록시-2-프로필)케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논, 디클로로벤조페논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-t-부틸안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-메틸티오잔톤, 2-에틸티오잔톤, 2-클로로티오잔톤, 2,4-디메틸티오잔톤, 2,4-디에틸티오잔톤, 벤질디메틸케탈, 아세토페논 디메틸케탈, p-디메틸아미노벤조산 에스테르, 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판온], 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥시드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 구현예에 따르면, 상기 광개시제는 작용기(Y3)의 형태로서, 상기 제3 반복 단위의 상기 제1 측쇄 또는 상기 제2 측쇄에 포함되어 상기 배향막에 존재할 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 상기 광개시제는 별도의 화합물의 형태로서 상기 배향막에 존재할 수 있다.
상기 제1 반복 단위는 하기 화학식 10A'로 나타낸 바와 같이, 주쇄 및 상기 주쇄에 결합되어 있는 측쇄로 구성되어 있고, 상기 측쇄에 Y1(즉, 수직 배향 작용기)이 결합되어 있다.
<화학식 10A'>
Figure 112015018875852-pat00035
상기 제2 반복 단위, 제3 반복 단위 및 제4 반복 단위에 대한 설명은 본 명세서 중 제1 반복 단위에 대한 설명과 동일하다. 상기 제1 반복 단위, 제2 반복 단위, 제3 반복 단위 및 제4 반복 단위는 서로 연결되어 주쇄 및 상기 주쇄에 결합되어 있는 복수의 측쇄를 형성할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 물질은 상기 제4 반복 단위를 포함하지 않을 수 있고, 상기 제2 물질은 상기 제4 반복 단위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 물질은 상기 제1 반복 단위, 상기 제2 반복 단위 및 상기 제3 반복 단위를 포함할 수 있고, 상기 제2 물질은 상기 제1 반복 단위, 상기 제2 반복 단위, 상기 제3 반복 단위 및 상기 제4 반복 단위를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1 배향막(AL1)은 제1 주쇄 및 상기 제1 주쇄에 결합되어 있는 제1 측쇄를 포함한 제1 물질을 포함하고, 상기 제2 배향막(AL2)은 제2 주쇄 및 상기 제2 주쇄에 결합되어 있는 제2 측쇄를 포함한 제2 물질을 포함할 수 있고, 상기 제1 물질은 상기 제1 반복 단위, 상기 제2 반복 단위 및 상기 제3 반복 단위를 포함할 수 있고, 상기 제2 물질은 상기 제1 반복 단위, 상기 제2 반복 단위 및 상기 제4 반복 단위를 포함할 수 있다.
상기 제1 반복 단위, 상기 제2 반복 단위, 상기 제3 반복 단위 및 상기 제4 반복 단위는 각각 공지의 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 이무수물계 모노머와 디아민계 모노머의 이미드화 반응에 의해 제조될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 이무수물계 모노머와 상기 디아민계 모노머의 중량비는 약 1:1일 수 있다.
액정층(300)은 다수의 액정 분자(310)들로 이루어지며, 액정 분자(310)들은 액정층(300)에 전기장이 형성될 때, 액정 분자(310)의 장축이 전기장 방향에 수직인 방향으로 정렬하는 성질을 가질 수 있다. 액정 분자들은 예를 들어, 음의 유전율 이방성(Δε)을 가지는 액정 분자들일 수 있다. 액정층(300)에 전기장이 형성되지 않을 때, 액정 분자(310)들은 제1 기판(100) 또는 제2 기판(500)의 표면에 대해 대체로 수직인 방향으로 정렬되며, 제1 배향막(AL1) 또는 제2 배향막(AL2)에 의해 정해지는 약간의 프리틸트 각도를 가지게 된다.
일 구현예에 따르면, 액정 분자(310)는 알케닐계 액정 분자, 알콕시계 액정 분자 및 터페닐계 액정 분자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 알케닐계 액정 분자는 하기 화학식 50 및 51 중 하나로 표시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화학식 50>
Figure 112015018875852-pat00036
<화학식 51>
Figure 112015018875852-pat00037
상기 화학식 50 및 51 중,
X1 및 X2는 서로 독립적으로, C1-C5알킬기; 및
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C5알킬기일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 액정층은 하기 화학식 60으로 표시되는 반복 단위를 포함하는 반응성 메소겐 폴리머를 더 포함할 수 있다:
<화학식 60>
Figure 112015018875852-pat00038
상기 화학식 60 중,
A61 고리, A62 고리 및 A63 고리는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 및 치환 또는 비치환된 나프탈렌 고리 중에서 선택되고;
L61 내지 L64는 서로 독립적으로, 단일 결합, *-CH2CH2CH2-*', *-CH2CH2O-*', *-OCH2CH2-*', *-CF2O-*', *-OCF2-*', *-(C=O)-O-*' 및 *-O-(C=O)-*' 중에서 선택되고;
n61 및 n62는 서로 독립적으로, 0 또는 1 중에서 선택되고;
R61 내지 R64는 서로 독립적으로, 수소, -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기 중에서 선택되고;
상기 치환된 벤젠 고리, 치환된 나프탈렌 고리, 치환된 C1-C20 알킬기 및 치환된 C1-C20알콕시기의 치환기 중 적어도 하나는, -F, -Cl, -B, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고;
* 및 *'는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예에 따르면, 상기 A61 고리, A62 고리 및 A63 고리는 서로 독립적으로, 하기 화학식 61-1 및 61-2로 표시되는 그룹 중에서 선택될 수 있다:
Figure 112015018875852-pat00039
상기 화학식 61-1 및 61-2 중,
Z61은 수소, -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고;
f1은 1 내지 3의 정수 중에서 선택되고, f2는 1 내지 5의 정수 중에서 선택되고;
* 및 *' 는 인접한 원자와의 결합 사이트이다.
일 구현예에 따르면, 상기 L61 내지 L64는 서로 독립적으로, 단일 결합, *-CH2CH2CH2-*', *-CH2CH2O-*', *-OCH2CH2-*', *-(C=O)-O-*' 및 *-O-(C=O)-*' 중에서 선택되고;
R61 내지 R64은 서로 독립적으로,
수소, C1-C10알킬기; 및
-F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된 C1-C10알킬기; 중에서 선택될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 화학식 60으로 표시되는 반복 단위를 포함하는 반응성 메소겐 폴리머는 하기 화합물 60A 내지 60E 중 하나로부터 유래될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
<화합물 60A>
Figure 112015018875852-pat00040
<화합물 60B>
Figure 112015018875852-pat00041
<화합물 60C>
Figure 112015018875852-pat00042
<화합물 60D>
Figure 112015018875852-pat00043
<화합물 60E>
Figure 112015018875852-pat00044
일 구현예에 따르면, 상기 반응성 메소겐 폴리머는 상기 제1 배향막(AL1)과 상기 액정층(300)의 계면 또는 상기 제2 배향막(AL2)과 상기 액정층(300)의 계면에 존재할 수 있다. 상기 폴리머는 후술하는 바와 같이, 액정층(300)에 전압이 가해지지 않은 상태에서도 액정 분자들이 프리틸트각을 갖도록 하는 네트워크를 형성한다.
제1 배향막(AL1) 또는 제2 배향막(AL2)에 포함된 수직 배향 작용기에 의하여 수직 배열된 음의 액정층(300)에 전압을 인가하여 전기장이 형성되면, 액정 분자들은 전기장의 방향과 수직하게 배열하려하며, 수직 배열된 상태에서, 자외선이 노광되면 액정층 내부에 포함된 반응성 메소겐 모노머는 서로 반응(라디칼 중합)하여 가교결합을 형성하며 프리틸트각을 형성한다.
이때, 상기 제1 배향막(AL1) 및 상기 제2 배향막(AL2) 중 하나는 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 포함한 측쇄를 포함한 물질이 포함되어 있고 다른 하나는 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 포함한 측쇄를 포함한 물질이 포함되어 있지 않으므로, 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 포함하지 않는 측쇄를 포함한 배향막에서는 전기장이 있는 상태에서 반응성 메소겐 모노머가 중합되어 네트워크를 형성하기 때문에 반응성 메소겐 폴리머와 상기 배향막에 인접한 액정 분자들은 상기 배향막에 대해 소정의 프리틸트각을 갖도록 배열된다. 따라서, 상기 반응성 메소겐 폴리머의 네트워크는 프리틸트각을 갖도록 배열된 수직 배향 작용기를 지지하여 전압을 인가하지 않은 상태에서도 액정 분자들이 프리틸트각을 가질 수 있도록 한다.
이에 반해, 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 포함한 측쇄를 포함한 배향막에서는 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 상기 반응성 메소겐 모노머와 반응하여 반응성 메소겐 모노머 사이의 중합 반응을 억제함으로써 반응성 메소겐 폴리머의 네트워크가 형성되는 것을 억제하기 때문에, 전압을 인가하지 않은 상태에서도 액정 분자들이 프리틸트각을 갖도록 배열되는 것이 억제된다. 따라서, 제1 배향막(AL1)과 제2 배향막(AL2)에 각각 인접한 액정 분자들이 서로 다른 프리틸트각을 갖도록 제어하는 것이 가능하다.
일 구현예에 따르면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 제1 배향막(AL1)과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제1 기판 면과 이루는 각(θ1)은 상기 제2 배향막(AL2)과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 각(θ2)과 차이는 상이할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1 기판(100)은 하부 기판이고, 상기 제2 기판(500)은 상부 기판이고, 상기 제2 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 포함되어 있고, 상기 제1 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 비포함되어 있을 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 서로 거의 같은 곡률 반경을 갖도록 굴곡되어 있고, 상기 제2 기판은 상기 곡률 반경 중심을 기준으로 안쪽에 위치하고, 상기 제2측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 포함되어 있고, 상기 제1측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 비포함되어 있을 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 서로 거의 같은 곡률 반경을 갖도록 굴곡되어 있고, 상기 제2 기판은 상기 곡률 반경 중심을 기준으로 안쪽에 위치하고, 상기 제2 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 포함되어 있고, 상기 제1 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 비포함되어 있고, 상기 제2 측쇄에 포함된 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 상기 제2 배향막과 상기 액정층 사이에 위치할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 곡률 반경 중심을 기준으로 안쪽에 위치한 제2 기판; 및 액정층 사이에 개재된 제2 배향막은 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 포함한 제2 측쇄를 포함하고, 곡률 반경 중심을 기준으로 바깥쪽에 위치한 제1 기판; 및 액정층 사이에 개재된 제1 배향막은 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 포함하지 않는 제1 측쇄를 포함하므로, 상기 제2 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 각(θ2)이 상기 제1 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제1 기판 면과 이루는 각(θ1)보다 클 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 장치(1000)가 곡면 패널로 적용될 때 벤딩 공정에 의해 발생하는 오정렬에 의한 텍스처 발생을 감소시킬 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제2 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 각(θ2)이 상기 제1 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제1 기판 면과 이루는 각(θ1)보다 0.8° 이상 클 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 상기 제2 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 각(θ2)이 상기 제1 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제1 기판 면과 이루는 각(θ1)보다 0.2° 이상 클 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 액정 표시 장치는 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치일 수 있다.
본 발명자들은 제1 기판 및 제2 기판을 30㎛ 오정렬시킨 후, 상기 제1 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제1 기판 면과 이루는 프리틸트각(θ1)과 상기 제2 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 각(θ2)을 변화시키며, 액정 표시 장치의 벤딩에 의한 영향을 전산 모사로 분석하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
프리틸트 각 (°) 투과율 (a.u.) 휘도 변화량
θ1 θ2 delta alignment 30㎛ M/A
1 0 1 0.17072 0.17072 0.00%
1 0.2 0.8 0.17191 0.16988 -1.20%
1 0.5 0.5 0.17339 0.16651 -4.00%
1 0.8 0.2 0.17459 0.1625 -6.90%
1 1 0 0.17527 0.15955 -9.00%
상기 표에서 delta는 프리틸트 각도 차이를 의미하며, M/A는 오정렬(misalignment)을 의미한다.
상기 표 1를 참조하면, 벤딩시 제1 기판과 제2 기판의 프리틸트 각도 차이가 0이면, 휘도가 9% 감소하지만, 제1 기판과 제2 기판의 프리틸트 각도 차이가 0.8° 이상이면 휘도가 1.2% 이하로 감소하므로 오정렬에 의한 휘도 감소가 적게 나타남을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 구현예들에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판과 제2 기판의 프리틸트각의 차이가 0.8°이상이 되도록 제어할 수 있으므로, 곡면 패널로 적용시 오정렬에 의한 텍스쳐 발생을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 투과율이 향상되어 양질의 화상을 형성할 수 있다.
도 5는 다른 구현예를 따르는 액정 표시 장치(2000)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 액정 표시 장치(2000)는 제1 기판(100), 제2 기판(500) 및 액정층(300)을 포함한다. 액정층(300)은 음의 유전율 이방성을 가지는 다수의 액정 분자들을 포함하며, 제1 기판(100)에 인접한 쪽의 액정 분자(310)들은 소정의 프리틸트 각도, 약 0.5°에서 15°의 프리틸트를 가지며, 제2 기판(500)에 인접한 쪽의 액정 분자(310)들은 프리틸트 없이, 제2 기판(500) 면에 거의 수직으로 배향되어 있다. 이러한 프리 틸트 형성을 위해, 제1 기판(100) 상에는 도 4에서 설명한 바와 같은 구조의 제1 배향막(AL1)이 형성되고, 제2 기판(500) 상에는 제2 배향막(AL2)이 형성되어 있다.
제1 기판(100) 상에는 TFT 어레이층(120), 화소 전극(PE)이 형성된다. TFT 어레이층(120)은 복수의 스위칭 소자들(TFT)를 포함하며, 또한, 미도시된 복수의 게이트 라인들, 복수의 데이터 라인들을 포함한다.
스위칭 소자(TFT)는 박막 트랜지스터로서, 활성층(AT), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다.
게이트 전극(GE) 상에는 게이트 절연막인 제1 절연층(L1)이 형성되고, 제1 절연층(L1) 상에 활성층(AT)이 형성된다. 활성층(AT) 상에는 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE)이 서로 이격되게 형성되고, 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE)을 덮는 제2절연층(L2)이 형성된다.
활성층(AT)은 다양한 물질을 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 활성층(AT)은 비정질 실리콘 또는 결정질 실리콘과 같은 무기 반도체 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로서, 활성층(AT)은 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, 활성층(AT)은 유기 반도체 물질을 포함할 수 있다.
게이트 전극(GE), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE)은, 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 니켈(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 중에서 선택된 하나 이상의 금속이 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
제1 절연층(L1) 및 제2 절연층(L2)은 다양한 종류의 절연성 물질로 형성될 수 있다. 제1 절연층(L1) 및 제2 절연층(L2)은 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, TiO2, Ta2O5, HfO2, ZrO2, BST, PZT 중에서 선택된 하나 이상의 절연막이 단일층 또는 복수층으로 형성될 수 있다.
TFT 어레이층(120) 위에 평탄화층(150)이 더 마련될 수 있다.
화소 전극(PE)은 평탄화층(150) 위에 마련되며, 또한, 평탄화층(150), 제 2 절연층(L2)을 관통하여 스위칭 소자(TFT)의 드레인 전극(DE)과 연결되어 있다.
화소 전극(PE) 위에는 제1 배향막(AL1)이 형성되고, 제2 기판(500) 상에는 차광 패턴(BP), 컬러 필터(CF), 오버 코팅층(OC), 공통 전극(CE)이 형성되며, 또한, 공통 전극(CE) 상에 제2 배향막(AL2)이 형성될 수 있다. 제2 기판(500)은 유리 기판 또는 투명 플라스틱 기판일 수 있으며, 제2 기판(500)의 외면은 표시면(DS)이 된다.
차광 패턴(BP)은 스위칭 소자(TFT)와 미도시된 게이트 라인, 데이터 라인들이 형성된 영역에 대응하는 위치의 제2 기판(500) 상에 배치되고, 광을 차단한다. 차광 패턴(BP)의 배치 위치는 예시적인 것이며 제1 기판(100)상에 배치될 수도 있다.
컬러 필터(CF)는 제2 기판(500)상에 배치되고, 컬러 광을 필터링한다. 컬러 필터(CF)의 배치는 예시적인 것이며, 제1 기판(100) 상에 배치될 수도 있다. 일 구현예에 따르면, 상기 제1 기판 상에 컬러 필터 및 TFT 어레이층이 형성될 수 있다.
오버 코팅층(OC)은 컬러 필터(CF)가 형성된 제2 기판(500) 상에 배치되어, 제2 기판(500) 상면을 평탄화한다. 오버 코팅층(OC)은 생략될 수 있다.
공통 전극(CE)은 화소 전극(PE)과 마주하도록 상기 제2 기판(500) 상에 배치되고, 화소 전극(PE)에 인가되는 전압의 극성을 정의하는 기준 전압, 즉 공통 전압이 인가된다.
화소 전극(PE)은 도 6에 도시된 바와 같은 형태를 가질 수 있다.
도 6를 참조하면, 화소 전극(PE)은 십자형 줄기부(200)을 가지며, 십자형 줄기부(200)는 가로 줄기부(210)와 세로 줄기부(220)를 포함한다. 가로 줄기부(210), 세로 줄기부(220)로부터 복수의 미세 가지 전극(230)이 비스듬하게 연장 형성되어 있다. 십자형 줄기부(200)에 의해 화소 영역이 네 개의 도메인으로 구획된다.
미세 가지 전극(230)은 직선 형상으로 도시되었으나 지그재그 형상으로 변형될 수 있다. 미세 가지 전극(230)의 폭(S), 미세 가지 전극(230) 사이의 미세 슬릿(240)의 폭(W)은 일정하게 도시되었으나, 이와 다르게 변형될 수 있고, 액정 제어력, 텍스쳐 감소 등을 고려하여 적절히 설계될 수 있다.
도 7은 또 다른 구현예에 따른 액정 표시 장치(3000)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 구현예의 액정 표시 장치(3000)는 컬러 필터(CF)의 위치에서 도 5의 액정 표시 장치(2000)와 차이가 있다.
컬러 필터(CF)는 제1 기판(100) 상에 형성된다. 이러한 구조는 곡면 패널로 적용시, 표시면(DS) 쪽의 기판, 즉, 제2 기판(500)에 벤딩에 의한 변형이 많이 일어남을 고려한 것이다. 상대적으로 변형이 적은 제1 기판(100) 상에 컬러 필터(CF)를 배치시켜, 벤딩에 의한 오차 발생을 줄일 수 있다. 일 구현예에 따르면, 제1 기판(100) 상에 컬러 필터(CF) 및 TFT 어레이층이 모두 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 (a) 제1 기판 상에 제1 배향막 형성용 조성물을 제공하는 단계; (b) 제2 기판 상에 제2 배향막 형성용 조성물을 제공하는 단계; (c) 상기 제1 배향막 형성용 조성물 및 상기 제2 배향막 형성용 조성물 사이에 배치되도록, 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 단계; (d) 상기 제1 배향막 형성용 조성물 및 상기 제2 배향막 형성용 조성물 사이에 액정 조성물을 제공하는 단계; 및 (e) 상기 액정 조성물 중 액정을 배향시키는 단계;를 포함한다.
일 구현예에 따르면, 제1 기판, 제2 기판 상에는 액정 표시 장치의 구동을 위한 세부적인 요소들이 더 형성되며, 이에 대해서는 전술한 구현예들에서 설명되었다. 예를 들어, 제1 기판 상에 TFT 어레이층과 컬러 필터가 모두 형성될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 제1 배항막 형성용 조성물 및 제2 배향막 형성용 조성물 중 하나는 광안정성 화합물을 포함하고, 다른 하나는 광안정성 화합물을 비포함할 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 상기 제1 배향막 형성용 조성물은 광안정성 화합물을 비포함하고, 상기 제2 배향막 형성용 조성물은 광안정성 화합물을 포함할 수 있다.
상기 액정 조성물은 알케닐계 액정 분자 또는 알콕시계 액정 분자를 포함할 수 있다. 상기 알케닐계 액정 분자 또는 알콕시계 액정 분자의 함량은 상기 액정 조성물의 총 함량 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 70 중량부일 수 있다. 상기 액정 조성물은 반응성 메소겐 모노머를 포함할 수 있다. 상기 반응성 메소겐 모노머의 함량은 상기 액정 조성물의 총 함량 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 5 중량부일 수 있다.
상기 제1 기판 상에 상기 제1 배향막 형성용 조성물을 제공하는 단계는 제1 기판을 준비하는 단계; 상기 제1 기판 상에 제1 배향막 형성용 조성물을 도포하는 단계; 상기 제1 기판을 1차 가열하는 단계 및 상기 제1 기판을 2차 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 기판 상에 상기 제2 배향막 형성용 조성물을 제공하는 단계는 제2 기판을 준비하는 단계; 상기 제2 기판 상에 제2 배향막 형성용 조성물을 도포하는 단계; 상기 제2 기판을 1차 가열하는 단계 및 상기 제2 기판을 2차 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판을 준비하는 단계는 미세 마스크 또는 포토 레지스터를 이용하여 일정한 미세 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 패턴은 예를 들어, 직선형의 슬릿(slit) 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 기판 상에 제1 배향막 형성용 조성물을 도포하는 단계 및 상기 상기 제2 기판 상에 제2 배향막 형성용 조성물을 도포하는 단계는 공지의 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 배향막 형성용 조성물 또는 상기 제2 배향막 형성용 조성물은 잉크젯, 롤프린팅 또는 스핀코트 등의 방법으로 각각 제1 기판 또는 제2 기판 상에 도포될 수 있다.
상기 제1 기판 또는 제2 기판을 1차 가열하는 단계 및 2차 가열하는 단계는 베이킹 셀에서 수행될 수 있고, 2차 가열 후, 상기 배향막들은 탈이온 수(Deionized water) 또는 이소프로필알코올(IPA)에 의해 세정될 수 있다.
상기 제1 배향막 형성용 조성물 및 상기 제2 배향막 형성용 조성물 사이에 배치되도록, 제1 기판과 제2 기판을 합착하는 단계; 및 상기 제1 배향막 형성용 조성물 및 상기 제2 배향막 형성용 조성물 사이에 액정 조성물을 제공하는 단계는 공지의 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 배향막 또는 제2 배향막이 형성된 측의 면이 내측이 되도록 하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 액정 조성물을 배치하고 밀봉하는 방법을 들 수 있다.
상기 액정 조성물 중 액정을 배향시키는 단계는 상기 합착된 제1 기판과 제2 기판을 열처리하는 단계; 및 상기 합착된 제1 기판과 제2 기판에 자외선을 노광하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 기판과 제2 기판은 합착된 후, 챔버 안에서 열처리(어닐링)될 수 있다.
상기 합착된 제1 기판과 제2 기판에 자외선을 노광하는 단계는 무전계 또는 전계 공정을 포함할 수 있다. 전계 자외선 노광 공정은 액정층에 전압을 인가한 상태에서, 자외선을 조사하는 공정을 포함할 수 있다. 상기 전계 자외선 노광 공정은 약 4V 내지 20V의 전압을 인가한 상태에서 조도가 약 2 내지 20J인 자외선을 조사함으로써 수행될 수 있다.
상기 액정 조성물 중 액정을 배향시키는 단계는 상기 합착된 제1기판과 제2기판에 형광 자외선을 노광하는 단계를 더 포함하여, 더 우수한 표시 품질을 갖는 액정 표시 장치를 제조할 수 있다.
상기 형광 자외선을 노광하는 단계는 상기 액정층에 잔존하는 중합되지 않은 반응성 메소겐 모노머를 제거하기 위해 수행될 수 있다. 반응성 메소겐 모노머가 액정층에 잔존하는 경우, 빛샘 현상 또는 블랙 잔상을 발생시켜 액정 표시 장치의 표시 품질을 저하시킬 수 있다. 상기 형광 자외선을 노광하는 단계는 전압을 인가하지 않은 상태에서, 약 300 nm 내지 약 390 nm의 파장을 갖는 형광 자외선을 약 150 내지 약 200 분 동안 조사함으로써 수행될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 곡면으로 된 표시면이 형성되도록, 제1 기판과 제 2 기판을 벤딩하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 상기 제2 기판이 상기 곡률 반경 중심을 기준으로 안쪽에 위치하도록 벤딩할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 곡률 반경이 1000mm 내지 4000mm일 수 있고, 예를 들어 4000mm일 수 있다.
본 발명자들은 상술한 본 발명의 일 구현예에 따른 제조 방법에 따라 제조된 액정 표시 장치에 대하여, 광안정성 화합물의 종류(화합물 A, B 및 C) 및 함량에 따른 상기 제2 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 프리틸트각(θ2)의 변화를 측정하였다. 이때, 전계 자외선 노광 공정은 8.5V의 전압을 인가한 상태에서 4J의 자외선을 조사함으로써 수행하였으며, 형광 노광 공정은 365 nm의 형광 자외선을 180분 동안 조사함으로써 수행하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.
프리틸트각(θ2)
함량(ppm) 화합물 A 화합물 B 화합물 C
0 86.9 86.9 86.9
100 87.5 88.0 87.7
300 88.0 88.2 88.2
500 88.6 88.4 88.4
1000 89.1 88.7 88.6
상기 표 2를 참조하면, 상기 화합물 A, B 및 C의 함량이 각각 증가함에 따라, 상기 제2 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 각(θ2)이 작아짐을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 구현예들에 따른 액정 표시 장치는 상기 제2 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 각(θ2)을 작아지게 함으로써, 제1 기판과 제2 기판의 프리틸트각이 서로 상이하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 곡면 패널로 적용시 오정렬에 의한 텍스쳐 발생을 감소시킬 수 있다.
본 명세서에 따른 구현예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 구현예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 구현예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
1000, 2000, 3000: 액정 표시 장치
100: 제1기판, 500: 제2기판
AL1: 제1 배향막, AL2: 제2 배향막
120: TFT 어레이층
150: 평탄화층
200: 십자형 줄기부
210: 가로 줄기부
220: 세로 줄기부
230: 미세 가지 전극
240: 미세 슬릿
300: 액정층
310: 액정 분자
350: 실란트
BP: 차광 패턴
AT: 활성층
GE: 게이트 전극
SE: 소스 전극
DE: 드레인 전극
PE: 화소 전극
CE: 공통 전극
CF: 컬러 필터
DS: 표시면
OC: 오버 코팅층
L1: 제1 절연층, L2: 제2 절연층

Claims (20)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판에 대향된 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정 분자를 포함한 액정층;
    상기 제1 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제1 배향막; 및
    상기 제2 기판과 상기 액정층 사이에 배치된 제2 배향막;을 포함하고,
    상기 제1 배향막 및 제2 배향막 중 하나는 광안정성 화합물 및 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기 중 적어도 하나를 포함하고, 다른 하나는 광안정성 화합물 및 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 비포함하고,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은 각각 광개시제 및 광개시제로부터 유래된 작용기 중 적어도 하나를 포함한, 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배향막은 제1 주쇄 및 상기 제1 주쇄에 결합되어 있는 제1 측쇄를 포함한 제1 물질을 포함하고,
    상기 제2 배향막은 제2 주쇄 및 상기 제2 주쇄에 결합되어 있는 제2측쇄를 포함한 제2 물질을 포함하고,
    상기 제1 측쇄 및 상기 제2 측쇄 중 하나는 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 포함하고, 다른 하나는 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기를 비포함한, 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 각각 곡률 반경을 갖도록 굴곡되어 있고,
    상기 제2 기판은 상기 곡률 반경 중심을 기준으로 안쪽에 위치한, 액정 표시 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 각각 곡률 반경을 갖도록 굴곡되어 있고,
    상기 제2 기판은 상기 곡률 반경 중심을 기준으로 안쪽에 위치하고,
    상기 제2 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 포함되어 있고,
    상기 제1 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 비포함되어 있는, 액정 표시 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 각각 곡률 반경을 갖도록 굴곡되어 있고,
    상기 제2 기판은 상기 곡률 반경 중심을 기준으로 안쪽에 위치하고,
    상기 제2 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 포함되어 있고,
    상기 제1 측쇄에 상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 비포함되어 있고,
    상기 제2 측쇄에 포함된 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기가 상기 제2 배향막과 상기 액정층 사이에 위치한, 액정 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제1 기판 면과 이루는 각과 상기 제2 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 각이 서로 상이한, 액정 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제2 기판 면과 이루는 각이 상기 제1 배향막과 접하는 액정 분자들의 장축이 상기 제1 기판 면과 이루는 각보다 큰, 액정 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광안정성 화합물로부터 유래된 작용기는 상기 제1 배향막과 액정층 사이 또는 상기 제2 배향막과 액정층 사이의 계면에 존재하는, 액정 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광안정성 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 제1화합물, 하기 화학식 2로 표시되는 제2화합물, 하기 화학식 3로 표시되는 제3화합물, 하기 화학식 4로 표시되는 제4화합물 및 하기 화학식 5로 표시되는 제5화합물 중에서 선택된 1종 이상인 액정 표시 장치:
    <화학식 1>
    Figure 112015018875852-pat00045

    <화학식 2>
    Figure 112015018875852-pat00046

    <화학식 3>
    Figure 112015018875852-pat00047

    <화학식 4>
    Figure 112015018875852-pat00048

    <화학식 5>
    Figure 112015018875852-pat00049

    상기 화학식 1 내지 5 중,
    A1 및 A2는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 시클로헥산 고리 및 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 중에서 선택되고;
    Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로, 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2-C20알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6-C60아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, *-(C=O)-O-*' 및 *-C(R1)-O-*' 중에서 선택되고;
    L11, L21, L22, L31, L41 및 L42는 서로 독립적으로, *-O-*', *-(C=O)-O-*', *-O-(C=O)-*', *-O-(C=O)-O-*' 및 *-N(R2)-*'중에서 선택되고;
    R1, R2, R11 내지 R16, R21 내지 R30, R31 내지 R35, R41 내지 R48 및 R51 내지 R53은 서로 독립적으로,
    수소, -F, -Cl, -Br, -I, 치환 또는 비치환된 C1-C20알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C20알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3-C10시클로알킬기 및 치환 또는 비치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기 중에서 선택되고;
    n1 및 n2는 서로 독립적으로, 0 또는 1이고;
    상기 치환된 시클로헥산 고리, 치환된 벤젠 고리, 치환된 C1-C20알킬렌기, 치환된 C2-C20알케닐렌기, 치환된 C3-C10시클로알킬렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C3-C10시클로알케닐렌기, 치환된 C1-C10헤테로시클로알케닐렌기, 치환된 C6-C60아릴렌기, 치환된 C1-C60헤테로아릴렌기, 치환된 C1-C20알킬기, 치환된 C1-C20알콕시기, 치환된 C3-C10시클로알킬기 및 치환된 C1-C10헤테로시클로알킬기의 치환기 중 적어도 하나는,
    -F, -Cl, -Br, -I, 아미노기, 시아노기, C1-C5 알킬기, C1-C5 알콕시기 및
    -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 아미노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고;
    O˙는 산소 라디칼이고;
    * 및 *'는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 A1 및 A2는 서로 독립적으로, 벤젠 및 시클로헥산 및
    -F, -CF3 및 C1-C5 알킬기 중 적어도 하나로 치환된, 벤젠 및 시클로헥산 중에서 선택되고;
    Z1 내지 Z4는 서로 독립적으로,
    단일 결합, C1-C10알킬렌기, C3-C10시클로알킬렌기, C1-C10헤테로시클로알킬렌기 및 C1-C10헤테로아릴렌기; 및
    -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 아미노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬렌기, C3-C10시클로알킬렌기, C1-C10헤테로시클로알킬렌기, C1-C10헤테로아릴렌기, *-(C=O)-O-*' 및 *-C(R1)-O-*'; 중에서 선택되고,
    L11, L21, L22, L31, L41 및 L42는 서로 독립적으로, *-(C=O)-O-*', *-O-(C=O)-*' 및 *-N(R2)-*'중에서 선택되고,
    R1, R2, R11 내지 R16, R21 내지 R30, R31 내지 R35, R41 내지 R48 및 R51 내지 R53은 서로 독립적으로,
    수소, C1-C10알킬기, C3-C10시클로알킬기 및 C1-C10알콕시기; 및
    -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기, C3-C10시클로알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된, C1-C10알킬기, C3-C10시클로알킬기 및 C1-C10알콕시기; 중에서 선택되는, 액정 표시 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1화합물은 하기 화학식 1-1로 표시되고, 상기 제2화합물은 하기 화학식 2-1 및 2-2 중 하나로 표시되고, 상기 제3화합물은 하기 화학식 3-1로 표시되고, 상기 제4화합물은 하기 화학식 4-1로 표시되고, 상기 제5화합물은 하기 화학식 5-1 및 5-2 중 하나로 표시되는, 액정 표시 장치:
    <화학식 1-1>
    Figure 112021502751489-pat00050

    <화학식 2-1>
    Figure 112021502751489-pat00051

    <화학식 2-2>
    Figure 112021502751489-pat00052

    <화학식 3-1>
    Figure 112021502751489-pat00053

    <화학식 4-1>
    Figure 112021502751489-pat00054

    <화학식 5-1>
    Figure 112021502751489-pat00055

    <화학식 5-2>
    Figure 112021502751489-pat00056

    상기 화학식들 중,
    A1, Z1 내지 Z3, R11 내지 R16, R21 내지 R30, R31 내지 R35, R41 내지 R48 및 R51 내지 R53에 대한 설명은 제9항에 기재된 바와 동일하고, R1a 및 R1b에 대한 설명은 각각 제9항에 기재된 R1에 대한 설명과 동일하다.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 제1 주쇄 및 상기 제2 주쇄는 서로 독립적으로, 폴리실록산, 폴리아믹산, 폴리이미드, 나일론, 폴리비닐 알코올 및 폴리비닐 클로라이드 중 하나를 포함한, 액정 표시 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 제1 측쇄 및 상기 제2 측쇄가 서로 독립적으로, 수직 배향 작용기 및 전자 수송성 모이어티 중 적어도 하나를 더 포함한, 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 수직 배향 작용기는 상기 제1 배향막과 액정층 사이 및 상기 제2 배향막과 액정층 사이의 계면에 존재하는, 액정 표시 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 액정 분자는 음(-)의 유전율 이방성(Δε)을 갖는, 액정 표시 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 액정 분자는 알케닐계 액정 분자, 알콕시계 액정 분자 및 터페닐계 액정 분자 중 적어도 하나를 포함한, 액정 표시 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 액정층은 하기 화학식 60으로 표시되는 반복 단위를 포함하는 반응성 메소겐 폴리머를 더 포함한 액정 표시 장치:
    <화학식 60>
    Figure 112021502751489-pat00057

    상기 화학식 60 중,
    A61 고리, A62 고리 및 A63 고리는 서로 독립적으로, 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 및 치환 또는 비치환된 나프탈렌 고리 중에서 선택되고;
    L61 내지 L64는 서로 독립적으로, 단일 결합, *-CH2CH2CH2-*', *-CH2CH2O-*', *-OCH2CH2-*', *-CF2O-*', *-OCF2-*', *-(C=O)-O-*' 및 *-O-(C=O)-*' 중에서 선택되고;
    n61 및 n62는 서로 독립적으로, 0 또는 1 중에서 선택되고;
    R61 내지 R64는 서로 독립적으로, 수소, -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬기 및 치환 또는 비치환된 C1-C10 알콕시기 중에서 선택되고;
    상기 치환된 벤젠 고리, 치환된 나프탈렌 고리, 치환된 C1-C10알킬기 및 치환된 C1-C10알콕시기의 치환기 중 적어도 하나는, -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고;
    * 및 *'는 이웃한 원자와의 결합 사이트이다.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 A61 고리, A62 고리 및 A63 고리는 서로 독립적으로, 하기 화학식 61-1 및 61-2로 표시되는 그룹 중에서 선택된, 액정 표시 장치:
    Figure 112015018875852-pat00058

    상기 화학식 61-1 및 61-2 중,
    Z61은 수소, -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고;
    f1은 1 내지 4의 정수 중에서 선택되고, f2는 1 내지 6의 정수 중에서 선택되고;
    * 및 *'는 인접한 원자와의 결합 사이트이다.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 L61 내지 L64는 서로 독립적으로, 단일 결합, *-CH2CH2CH2-*', *-CH2CH2O-*', *-OCH2CH2-*', *-(C=O)-O-*' 및 *-O-(C=O)-*' 중에서 선택되고;
    R61 내지 R64은 서로 독립적으로,
    수소, C1-C10알킬기; 및
    -F, -Cl, -Br, -I, 시아노기, C1-C5 알킬기 및 C1-C5 알콕시기 중 적어도 하나로 치환된 C1-C10알킬기; 중에서 선택된, 액정 표시 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 액정 표시 장치는 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치인, 액정 표시 장치.
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