KR102621459B1 - 배향막 조성물, 이를 포함하는 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치 제조방법 - Google Patents

배향막 조성물, 이를 포함하는 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배향막 조성물, 이를 포함하는 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 제조방법이 제공된다. 배향막 조성물은 이무수물계 화합물과 디아민계 화합물의 공중합체로서, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하고, 하기 화학식 2 중 R1은 지환족 이무수물 또는 방향족 이무수물로부터 유도된 4가의 유기기로서 페닐 에스테르기(phenyl ester)를 포함한다.
<화학식 1>

<화학식 2>

Description

배향막 조성물, 이를 포함하는 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치 제조방법{COMPOSITION FOR ALIGNMENT LAYER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING THE LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 배향막 조성물, 이를 포함하는 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 제조방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로써, 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 액정들의 배향 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치가 화상을 구현하기 위해서는 액정층 내 액정 분자들과 전기장 생성 전극 사이의 계면에서 액정 분자를 일정 방향으로 배향시켜야 한다. 액정 분자의 배향의 균일성 정도는 액정 표시 장치의 화질의 우수성을 결정짓는 중요한 요소이다. 이를 위해 액정층과 전기장 생성 전극 사이에 이방성을 갖는 배향막을 형성함으로써 액정 분자를 한 방향으로 배열시킬 수 있다.
이방성을 갖는 배향막을 형성하는 한 가지 방법으로, 고분자 배향막에 광조사를 통해 이방성을 부여하는 방법을 예시할 수 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신규한 광배향성 고분자 재료를 포함하는 배향막 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 배향막의 배향성을 개선하는 동시에 막경도를 향상시키고, 잔상 불량을 완화하며, 명암비를 개선할 수 있는 배향막 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 상기와 같은 배향막 조성물을 포함하는 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 조성물은, 이무수물계 화합물과 디아민계 화합물의 공중합체로서, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위, 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함한다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 상기 Z는 C2 내지 C8의 알킬렌기이고, X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물 또는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이고, Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물 또는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물이며, n은 0 또는 1, m은 1 또는 0이다.
<화학식 2>
상기 R1은 지환족 이무수물 또는 방향족 이무수물로부터 유도된 4가의 유기기로서 페닐 에스테르기(phenyl ester)를 포함한다.
상기 화학식 1에서 상기 m은 0이고, 상기 n은 1이며, 상기 X는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물일 수 있다.
상기 화학식 1에서 상기 m은 1이고, 상기 n은 0이며, 상기 Y는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물일 수 있다.
상기 화학식 1에서 상기 n, m은 1이고, 상기 X는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이며, 상기 Y는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물일 수 있다.
상기 화학식 1에서 상기 n, m은 1이고, 상기 Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이며, 상기 X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물일 수 있다.
상기 공중합체는 하기 화학식 3의 반복단위로 표시될 수 있다.
<화학식 3>
상기 화학식 3 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
상기 이무수물계 화합물과 상기 디아민계 화합물은 실질적으로 일대일 비율로 대응될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 대향하는 제 1기판 및 제 2기판, 제 1기판의 제 2기판에 대향하는 면 상에 배치된 제 1배향막, 제 2기판의 제 1기판에 대향하는 면 상에 배치된 제 2배향막, 제 1기판과 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함하되, 제 1배향막 및 제 2배향막 중 적어도 하나는 이무수물계 화합물과 디아민계 화합물의 공중합체로서 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함한다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 상기 Z는 C2 내지 C8의 알킬렌기이고, X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물 또는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이고, Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물 또는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물이며, n은 0 또는 1, m은 1 또는 0이다.
<화학식 2>
상기 R1은 지환족 이무수물 또는 방향족 이무수물로부터 유도된 4가의 유기기로서 페닐 에스테르기(phenyl ester)를 포함한다.
상기 공중합체는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다.
<화학식 3>
상기 화학식 3 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
상기 공중합체는 하기 화학식 4로 표시되는 반복단위를 더 포함할 수 있다.
<화학식 4>
상기 화학식 4 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조방법은 기판을 준비하는 단계, 기판 상에 배향막 조성물을 제공하는 단계, 배향막 조성물에 선편광된 광을 조사하는 단계, 및 배향막 조성물을 열처리하는 단계를 포함하되, 배향막 조성물은 이무수물계 화합물과 디아민계 화합물의 공중합체로서 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위, 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함한다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 상기 Z는 C2 내지 C8의 알킬렌기이고, X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물 또는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이고, Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물 또는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물이며, n은 0 또는 1, m은 1 또는 0이다.
<화학식 2>
상기 R1은 지환족 이무수물 또는 방향족 이무수물로부터 유도된 4가의 유기기로서 페닐 에스테르기(phenyl ester)를 포함한다.
상기 공중합체는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 포함한다.
<화학식 3>
상기 화학식 3 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
상기 광을 조사하는 단계에 의해 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 중 적어도 일부는 하기 화학식 4로 표시되는 반복단위로 변형될 수 있다.
<화학식 4>
상기 화학식 4 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
상기 선편광된 광의 편광 방향에서 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 중 적어도 일부가 상기 화학식 4로 표시되는 반복단위로 변형될 수 있다.
상기 열처리하는 단계는 210 내지 240℃의 온도 범위에서 20분 내지 45분의 시간 동안 수행될 수 있다.
상기 광을 조사하는 단계 전 상기 배향막 조성물을 60 내지 80℃ 의 온도 범위에서 50 내지 100초의 시간 동안 전처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 조성물에 의하면, 신규한 광 반응을 통해 이방성이 부여된 광배향막을 제공할 수 있다.
또한, 배향막의 배향성을 개선하는 동시에 막경도를 향상시키고, 잔상불량을 완화하며, 명암비가 개선된 배향막 조성물 및 이를 포함하는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기와 같은 액정 표시 장치의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 일 화소의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I' 선을 따라 절개한 개략적인 단면도이다.
도 4 내지 12는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13는 실험예 1의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 실험예 2의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 15는 실험예 3의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 16 내지 23은 실험예 4의 결과를 나타낸 사진이다.
도 24 내지 26은 실험예 5의 결과를 나타낸 사진이다.
도 27 내지 29는 실험예 6의 결과를 나타낸 사진이다.
도 30 내지 32는 실험예 7의 결과를 나타낸 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 액정 표시 장치는 제 1기판(100), 제 1기판(100) 상에 배치된 제 1배향막(미도시), 제 1기판(100)과 이격하여 대향하는 제 2기판(200), 제 2기판(200) 상에 배치된 제 2배향막(미도시), 및 제 1기판(100)과 제 2기판(200) 사이에 개재된 액정층(300)을 포함한다. 제 1기판(100)은 하부 표시 기판이고, 제 2기판(200)은 상부 표시 기판일 수 있다.
제 1기판(100) 및 제 2기판(200)은 각각 표시 영역(DA) 및 비표시 영역(NA)을 포함한다. 표시 영역(DA)은 화상이 시인되는 영역이고, 비표시 영역(NA)은 화상이 시인되지 않는 영역이다. 표시 영역(DA)은 외곽이 비표시 영역(NA)으로 둘러싸여 있다.
표시 영역(DA)은 제 1방향(x), 예컨대 열 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인(DL), 제 1방향(x)과 수직하는 제 2방향(y), 예컨대 행 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인(GL), 및 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 형성된 복수의 화소(PX)들을 포함한다. 복수의 화소(PX)들은 제 1방향(x) 및 제 2방향(y)으로 배열되어 실질적으로 매트릭스 형상으로 배치될 수 있다.
각 화소(PX)들은 색 표시를 구현하기 위해서 기본색(primary color) 중 하나의 색상을 고유하게 표시할 수 있다. 상기 기본색의 예로는 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)을 들 수 있다.
비표시 영역(NA)은 차광 영역일 수 있다. 제 1기판(100)의 비표시 영역(NA)에는 표시 영역(DA)의 화소(PX)들에 게이트 구동 신호, 데이터 구동 신호 등을 제공하는 구동부(미도시)가 배치될 수 있다. 게이트 라인(GL)들과 데이터 라인(DL)들은 표시 영역(DA)으로부터 비표시 영역(NA)까지 연장되어 상기 구동부와 전기적으로 연결될 수 있다.
제 1기판(100)과 제 2기판(200) 사이에는 액정층(300)이 개재될 수 있다. 액정층(300)은 양의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(LC)들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자들을 포함할 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구성요소들에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 액정 표시 장치의 일 화소의 개략적인 평면도이며, 도 3은 도 2의 I-I' 선을 따라 절개한 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제 1기판(100)은 제 1베이스 기판(101), 하나 이상의 박막 트랜지스터(110), 공통 전극(150), 화소 전극(180), 및 복수의 보호층/절연층 등을 포함할 수 있다.
제 1베이스 기판(101) 상에는 게이트 배선층이 배치될 수 있다. 상기 게이트 배선층은 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(111)을 포함할 수 있다.
게이트 라인(GL)은 대략 제 2방향(y)을 따라 연장될 수 있다. 게이트 전극(111)은 게이트 라인(GL)으로부터 상측으로 돌출되어 서로 물리적 경계 없이 일체로 형성될 수 있다. 게이트 전극(111)에는 게이트 라인(GL)으로부터 제공된 게이트 신호가 인가될 수 있다.
상기 게이트 배선층 상에는 제 1베이스 기판(101) 전면에 걸쳐 제 1절연층(131)이 배치될 수 있다. 제 1절연층(131)은 절연 물질로 구성되어 그 상부에 위치하는 층과 하부에 위치하는 층을 서로 전기적으로 절연시킬 수 있다. 제 1절연층(131)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조로 형성될 수도 있다.
제 1절연층(131) 상에는 반도체층(112)이 배치된다. 반도체층(112)의 적어도 일부는 게이트 전극(111)과 중첩하는 영역에 배치된다. 반도체층(112)은 박막 트랜지스터(110)의 채널(channel) 역할을 수행하며, 게이트 전극(111)에 제공되는 전압에 따라 채널을 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프(turn-off) 할 수 있다.
반도체층(112) 상부에는 데이터 배선층이 배치될 수 있다. 상기 데이터 배선층은 데이터 라인(DL), 소스 전극(113) 및 드레인 전극(114)을 포함할 수 있다.
데이터 라인(DL)은 대략 제 2방향(X2)을 따라 연장되어 게이트 라인(GL)을 교차할 수 있다. 데이터 라인(DL)에는 데이터 신호가 인가될 수 있다. 데이터 라인(DL)과 게이트 라인(GL)이 교차하는 영역은 화소 영역(PX)이 정의될 수 있다.
소스 전극(113)과 드레인 전극(114)은 게이트 전극(111)과 반도체층(112) 상에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 소스 전극(113)은 데이터 라인(DL)과 물리적 경계 없이 일체로 형성될 수 있다. 도 2 등에는 소스 전극(113)이 데이터 라인(DL)의 일부분인 경우가 예시되지만, 소스 전극은 데이터 라인으로부터 게이트 전극 방향으로 돌출되어 형성될 수도 있다. 드레인 전극(114)은 후술할 컨택홀(160)을 통해 화소 전극(180)과 전기적으로 연결될 수 있다.
반도체층(112)과 상기 데이터 배선층 사이에는 오믹 컨택층(115)이 배치될 수 있다. 오믹 컨택층(115)은 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 실리콘 물질을 포함하거나, 실리사이드(silicide)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 데이터 배선층 상에는 제 1베이스 기판(101) 전면에 걸쳐 보호층(132)이 배치될 수 있다. 보호층(132)은 무기막으로 형성될 수 있으며, 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 보호층(132)은 하부에 형성된 배선들 및 전극들이 노출되어 유기 물질과 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 보호층(132) 상에는 제 1베이스 기판(101) 전면에 걸쳐 평탄화층(133)이 배치된다. 평탄화층(133)은 유기 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 평탄화층(133)은 제 1베이스 기판(101) 상에 적층된 복수의 구성요소들의 높이를 균일하게 만들 수 있다.
평탄화층(133) 상에는 공통 전극(150)이 배치될 수 있다. 공통 전극(150)은 투명 전극일 수 있다. 공통 전극(150)에는 공통 전압이 인가되며, 후술할 데이터 전압이 인가되는 화소 전극(180)과 함께 전계를 형성하여 액정층(300) 내 액정 분자(LC)의 배향 방향을 제어할 수 있다. 공통 전극(150) 상에는 제 2절연층(134)이 배치되어, 하부의 공통 전극(150)과 상부의 화소 전극(180)을 상호 절연시킬 수 있다.
보호층(132), 평탄화층(133), 및 제 2절연층(134)에는 드레인 전극(114)의 일부가 노출되도록 컨택홀(contact hole)이 형성될 수 있다. 드레인 전극(114)은 컨택홀(160)을 통해 화소 전극(180)과 전기적으로 연결될 수 있다.
화소 전극(180)은 화소 영역(PX) 내 제 2절연층(134) 상부 및 컨택홀(160)에 의해 노출된 드레인 전극(114) 상부에 배치된다. 화소 전극(180)은 공통 전극(150)과 마찬가지로 투명 전극일 수 있다.
화소 전극(180)은 복수의 가지 전극(181), 인접하는 가지 전극(181)들 사이에 형성되는 복수의 슬릿부(182), 복수의 가지 전극(181)들의 적어도 일단에서 가지 전극(181)들을 서로 연결하는 연결 전극(183), 및 연결 전극(183)으로부터 컨택홀(160) 방향으로 돌출된 돌출 전극(184)을 포함하는 패턴 전극일 수 있다.
가지 전극(181) 및 슬릿부(182)는 화소 영역(PX)의 대략 중앙부를 기준으로 대칭적으로 꺾인 바(bar) 형상으로, 하나의 화소 영역 내에서 적어도 두 개의 도메인이 형성될 수 있다. 이를 통해 도메인 별 액정 분자(LC)의 장축의 배치가 상이하게 됨으로써 특정 방위각에서의 컬러 시프트 현상이 억제될 수 있다. 돌출 전극(184)은 컨택홀(160)을 통해 드레인 전극(114)과 전기적으로 연결되어 데이터 전압을 제공받고, 연결 전극(183)은 돌출 전극(184)과 복수의 가지 전극(181)을 연결하여 돌출 전극(184)으로부터 전달된 전압을 가지 전극(181)들에 고르게 제공할 수 있다.
한편, 제 1기판(100) 상에는 제 1배향막(410)이 배치될 수 있다. 제 1배향막(410)은 수평 배향막일 수 있다. 이 경우 제 1배향막(410)은 이방성을 가지고 제 1배향막(410)에 인접한 액정층(300) 내 액정 분자(LC)들의 장축을 평면 상에서 특정 방향을 향하도록 배열할 수 있다. 또, 제 1배향막(410)은 광 반응을 유도할 수 있는 광 기능성 작용기를 함유하는 물질을 포함하는 광배향막일 수 있다. 제 1배향막(410)에 관한 구체적인 설명은 제 2배향막(420)과 함께 후술된다.
이어서, 제 2기판(200)에 대해서 설명한다. 제 2기판(200)은 제 2베이스 기판(201), 차광 부재(210), 컬러 필터(220), 및 오버 코트층(230) 등을 포함할 수 있다.
제 2베이스 기판(201)은 제 1베이스 기판(101)과 같은 투명 절연 기판일 수 있다. 제 2베이스 기판(201) 상에는 차광 부재(210)가 배치된다. 차광 부재(210)는 예를 들어 블랙 매트릭스(black matrix)일 수 있다. 차광 부재(210)는 복수의 화소 영역 간의 경계 영역, 즉 데이터 라인들(DL) 및 게이트 라인들(GL)과 중첩하는 영역과 박막 트랜지스터(110)와 중첩하는 영역 등에 배치될 수 있다. 즉, 차광 부재(210)는 제 1기판(100) 하부의 백라이트 유닛(미도시)으로부터 입사된 광의 투과가 실질적으로 이루어지는 화소 영역(PX)들 간의 경계에 배치되어 의도치 않은 혼색 및 빛 샘 불량을 방지할 수 있다.
차광 부재(210) 상에는 화소 영역(PX)과 중첩하는 영역에 컬러 필터(220)가 배치될 수 있다. 컬러 필터(220)는 특정 파장대의 광을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 컬러 필터(220)는 이웃하는 두 개의 데이터 라인들(DL) 사이에 배치되며 평면상 화소 영역(PX)의 면적 대부분을 차지할 수 있다. 인접하는 각 화소 영역마다 서로 다른 파장대의 광을 투과시키는 서로 다른 색을 갖는 컬러 필터가 배치되거나, 또는 컬러 필터가 배치되지 않을 수도 있다. 도 2 및 도 3은 컬러 필터가 박막 트랜지스터 상부에 배치된 컬러 필터 온 어레이(color filter on array) 구조를 예시하고 있으나, 컬러 필터는 박막 트랜지스터 하부에 배치되거나, 또는 제 1기판에 배치될 수도 있다.
차광 부재(210) 및 컬러 필터(220) 상에는 제 2베이스 기판(201) 전면에 걸쳐 오버 코트층(230)이 배치된다. 오버 코트층(230)은 유기 물질로 구성된 유기막층일 수 있다. 오버 코트층(230)은 차광 부재(210) 및 컬러 필터(220)가 제 2베이스 기판(201)으로부터 이탈하여 위치가 어긋나는 것을 방지하고, 제 2베이스 기판(201) 상에 적층된 복수의 구성요소들의 높이를 균일하게 만들 수 있다. 또한, 컬러 필터(220)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 화합물에 의한 액정층(300)의 오염을 억제하여 화면 구동시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지할 수 있다.
한편, 제 2기판(200) 상에는 제 2배향막(420)이 배치될 수 있다. 제 2배향막(420)은 제 1배향막(410)과 같은 수평 배향막일 수 있다. 이하, 제 1배향막(410) 및 제 2배향막(420)에 대해 상세하게 설명한다.
제 1배향막(410) 및/또는 제 2배향막(420)은 본 발명의 배향막 조성물로부터 생성될 수 있다.
배향막 조성물은 이무수물계 화합물과 디아민계 화합물의 공중합체로서, 반복 단위 내에 광 반응기를 포함하는 폴리아믹산(poly amic acid), 반복 단위 내에 광 반응기를 포함하는 폴리아믹산을 부분적으로 이미드화한 폴리머, 반복 단위 내에 광 반응기를 포함하는 폴리아믹산을 탈수고리화하여 얻어지는 폴리이미드(polyimide), 또는 이들의 조합을 포함하여 이루어지는 공중합체일 수 있다.
상기 배향막 조성물은 디아민계 화합물로부터 유도된 하기 화학식 1의 반복단위를 포함한다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 상기 Z는 C2 내지 C8의 알킬렌기이고, X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물 또는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이고, Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물 또는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물이며, n은 0 또는 1, m은 1 또는 0이다.
또한, 배향막 조성물은 반복 단위 내에 페닐 에스테르기(phenyl ester)로 구성되는 광 반응기를 포함하며, 상기 광 반응기는 이무수물계(dianhydride)화합물로부터 유도된 것일 수 있다.
배향막 조성물의 반복 단위 중 상기 광 반응기인 페닐 에스테르기를 포함하는 반복단위로는 구체적으로 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 포함한다.
<화학식 2>
상기 R1은 지환족 이무수물 또는 방향족 이무수물로부터 유도된 4가의 유기기로서 페닐 에스테르기(phenyl ester)를 포함한다.
구체적으로는, 상기 화학식 2의 반복단위는 프리스 광 반응(fries photo reaction)에 의해 광 재배열이 이루어지고, 이에 의해 액정 분자(LC)들을 일 방향으로 배열할 수 있다. 이에 대해서는 후에 보다 상세하게 설명하기로 한다.
상기 화학식 1에서 상기 n, m은 1이고, 상기 X는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이며, 상기 Y는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물일 수 있다. 또한, 상기 화학식 1에서 상기 n, m은 1이고, 상기 Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이며, 상기 X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물일 수 있다.
바람직하게는 상기 화학식 1에서 상기 m은 1이고, 상기 n은 0이며, 상기 Y는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물일 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 1에서 상기 m은 0이고, 상기 n은 1이며, 상기 X는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물일 수 있다.
상기 화학식 1 및 2는 서로 결합되어 반복될 수 있으며, 상기 화학식 1과 같이, 반복단위 내에 Z와 같은 쇄상의 체인을 포함함으로써, 배향막 내에 유동성을 제공할 수 있다. 또한, 상기 화학식 1에서 X 또는 Y와 같은 방향족 화합물 또는 지환족 화합물을 포함함으로써, 배향막과 액정 간의 상호작용(interaction)을 증가하여 배향력을 증대시키고 Black 휘도를 개선할 수 있으며, AC잔상을 개선할 수 있다. 또한, 상기 X또는 Y에 의해 배향막 내에 패킹(packing)성을 증대시켜 배향막의 막경도를 향상시킬 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 반복단위와 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위는 실질적으로 일 대 일 대응될 수 있다. 구체적으로 상기 화학식 1의 반복단위는 디아민계 화합물로부터 유래된 것이며, 상기 화학식 2의 반복단위는 이무수물계 화합물로부터 유래된 것으로, 상기 디아민계 화합물과 상기 이무수물계 화합물은 실질적으로 일대일 비율로 대응될 수 있다.
한편, 상기 공중합체는 비제한적인 예로, 하기 화학식 3의 반복단위로 표시될 수 있다.
<화학식 3>
상기 화학식 3 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
한편, 상기 화학식 3의 반복단위에서 광반응이 이루어지는 일 예에 대해 설명하면, 상기 화학식 3의 구조에서 편광된 광의 흡수에 의해 O=C-O결합 중 C-O결합이 끊어지고, 하기 화학식 4와 같이 재결합될 수 있다. 즉, 상기 화학식 3의 반복단위 중 적어도 일부는 하기 화학식 4와 같이 변형될 수 있으며, 이에 대해서는 액정 표시 장치 제조방법에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
<화학식 4>
상기 화학식 4 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
한편, 본 발명의 액정 표시 장치는 상기한 배향막 조성물을 이용한 배향막을 포함한다.
액정 표시 장치는 서로 대향하는 제 1기판(100) 및 제 2기판(200), 제 1기판(100)과 제 2기판(200)의 서로 마주하는 면 상에 배치된 제 1배향막(410) 및 제 2배향막(420), 그리고 제 1기판(100)과 제 2기판(200) 사이에 개재된 액정층(300)을 포함한다. 또한, 제 1배향막(410) 및 제 2배향막(420) 중 적어도 하나는 이무수물계 화합물과 디아민계 화합물의 공중합체로서 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함한다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 상기 Z는 C2 내지 C8의 알킬렌기이고, X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물 또는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이고, Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물 또는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물이며, n은 0 또는 1, m은 1 또는 0이다.
<화학식 2>
상기 R1은 지환족 이무수물 또는 방향족 이무수물로부터 유도된 4가의 유기기로서 페닐 에스테르기(phenyl ester)를 포함한다.
상기 화학식 1로 표시되는 반복단위와 상기 화학식 2로 표시되는 반복단위는 실질적으로 일대일 대응될 수 있으며, 상기 공중합체는 예를 들어, 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
화학식 3>
상기 화학식 3 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
또한, 상기 공중합체는 하기 화학식 4로 표시되는 반복단위를 더 포함할 수 있다.
<화학식 4>
상기 화학식 4 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
즉, 제 1배향막(410) 및/또는 제 2배향막(420)은 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위와 상기 화학식 4로 표시되는 반복단위를 모두 포함할 수 있다.
제 1배향막(410) 및/또는 제 2배향막(420) 내에 포함되는 공중합체에 대해 예를 들어 설명하면, 후술할 액정 표시 장치 제조과정 중 선편광된 광을 조사하는 단계에 의해 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 중 적어도 일부는 상기 화학식 4로 표시되는 반복단위로 변형될 수 있다. 비제한적인 예로 상기 변형된 화학식 4의 반복단위는 상기 화학식 3의 반복단위 보다 적은 양일 수 있으며, 예를 들어, 상기 화학식 3의 반복단위가 상기 화학식 4로 변형되는 비율은 대략 5% 내지 30%정도일 수 있다. 이는 상기 배향막 내의 공중합체에서 상기 화학식 2의 반복단위 내에 존재하는 페닐 에스테르기로 구성되는 광 반응기에 의해 화학식 3의 반복단위가 화학식 4의 반복단위로 변형된다는 것을 의미한다. 즉, 화학식 4로 변형되는 비율만큼 화학식 3의 반복단위의 양이 줄어드는 것을 의미한다.
이와 같이, 제 1배향막(410) 및/또는 제 2배향막(420) 내에는 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위와 상기 화학식 4로 표시되는 반복단위가 공존할 수 있다.
도 4 내지 12에는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법이 개략적으로 나타나있으며, 이하에서는 도 4 내지 12를 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치의 제조방법에 대해 설명하기로 한다
도 4를 참조하면, 액정 표시 장치 제조방법은 기판(500)을 준비하는 단계를 포함하며, 기판(500)은 전술한 제 1기판 또는 제 2기판에 상응할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 기판(500)은 제 1베이스 기판, 게이트 배선층, 반도체층, 데이터 배선층, 공통 전극, 화소 전극, 및 복수의 보호층/절연층을 포함하는 박막 트랜지스터 기판이거나, 또는 제 2베이스 기판, 차광 부재, 컬러 필터, 및 오버 코트층 등을 포함하는 대향 기판일 수 있다. 상기 제 1기판 및 상기 제 2기판 및 그들에 포함된 구성요소들의 배치, 형상, 및 개략적인 제조 방법은 도 1 내지 도 3과 함께 전술한 바 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
다음으로, 도 5 및 6을 참조하면, 기판(500) 상에 배향막 조성물을 제공하여 프리 배향막(600)을 형성하는 단계를 포함한다. 기판(500) 상에 배향막 조성물을 제공하여 프리 배향막(600)을 형성하는 방법은 배향막 조성물을 기판(500) 상에 스핀 코팅, 슬릿 코팅 등을 통해 도포하여 형성하는 방법을 예시할 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다.
한편, 배향막 조성물은 이무수물계 화합물과 디아민계 화합물의 공중합체로서 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위와 함께 소정의 용매를 더 포함할 수 있다.
<화학식 1>
상기 화학식 1에서 상기 Z는 C2 내지 C8의 알킬렌기이고, X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물 또는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이고, Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물 또는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물이며, n은 0 또는 1, m은 1 또는 0이다.
<화학식 2>
상기 R1은 지환족 이무수물 또는 방향족 이무수물로부터 유도된 4가의 유기기로서 페닐 에스테르기(phenyl ester)를 포함한다.
또한, 상기 공중합체는 예를 들어, 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
<화학식 3>
상기 화학식 3 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
한편, 액정 표시 장치의 제조 과정에서 프리 배향막이라 함은 배향막이 배향성을 갖기 전 단계의 배향막 조성물을 포함하는 층을 통칭하기로 한다.
도 6을 참조하면, 기판(500) 상에 도포된 프리 배향막(600) 내에서 상기 본 발명의 공중합체는 임의의 제 1방향(x)으로의 방향성을 갖는 제 1고분자 사슬(600b)과 제 1방향(x)에 수직한 방향인 제 2방향(y)으로의 방향성을 갖는 제 2고분자 사슬(600a)로 구성될 수 있다. 아울러, 소정의 길이를 갖는 제 1고분자 사슬(600b) 및 제 2고분자 사슬(600a)은 각각 제 1방향(x) 및 제 2방향(y)에 대해 반복 배치되어 실질적으로 연속체로서 취급될 수 있다.
한편, 비제한적인 예로, 액정 표시 장치 제조방법은 도 7과 같이, 후술할 광을 조사하는 단계 전에 프리 배향막(610)을 60 내지 80℃ 의 온도 범위에서 50 내지 100초의 시간 동안 전처리(H1)하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전처리(H1) 단계는 배향막 조성물 내 포함된 용매를 제거하는 과정일 수 있다. 이를 통해 프리 배향막(610)의 유동성을 감소시키고 프리 배향막(610) 내 분산된 배향막 조성물 등의 분산성을 감소시킬 수 있다. 한편, 상기 전처리하는 단계는 일부 배향막 조성물에 포함된 용매 등을 휘발시키기 위한 것이나, 이 과정은 생략할 수도 있다.
도 8 및 9를 참조하면, 프리 배향막(620)에 선편광된 광(PUV)을 조사하는 단계를 포함한다. 도 8에서는 제 1방향(x)으로 선평광된 광(PUV)을 조사하는 것을 도시하고 있으나, 이에 한정하지 않으며, 필요에 따라 편광 방향을 달리할 수 있다.
프리 배향막(620)에 선편광된 광(PUV)을 조사하는 단계는 프리 배향막(620)에 이방성을 부여하는 단계일 수 있다. 상기 광은 자외선, 적외선, 원적외선, 전자선, 및 방사선 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 광은 약 250 내지 330 nm 파장을 갖는 자외선이거나, 약 254 nm의 파장을 갖는 자외선이거나, 또는 약 313 nm의 파장을 갖는 자외선일 수 있다.
제 1방향(x)으로 선편광된 광(PUV)를 조사하면, 도 9에서와 같이, 프리 배향막(620) 내에서 제 1방향(x)으로의 방향성을 갖는 제 1고분자 사슬(620b) 중 적어도 일부는 상기 선편광된 광(PUV)를 흡수하고, 공중합체 중의 페닐 에스테르기에서 O=C-O 결합 중 C-O결합이 끊어지고 재결합이 이루어져 주쇄의 굽힘이 발생할 수 있다.
상기 화학식 3의 반복단위를 예를 들면, 제 1고분자 사슬(620b) 중 적어도 일부는 선편광된 광(PUV)을 흡수하고 포토 프리스 반응에 의해 하기 화학식 4와 같이 재결합되어 주쇄의 굽힘 현상이 발생할 수 있다.
<화학식 4>
상기 화학식 4 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
즉, 도 9를 참조하면, 제 1방향(x)으로의 방향성을 갖는 제 1고분자 사슬(620b) 중 일부에서 포토 프리스 반응이 일부 제 1고분자 사슬(620b)이 특정 방향으로 꺾인(굽혀진) 형상을 가지는 변형 고분자 사슬(620b')로 변형된다는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 도 9에서 변형되지 않은 제 1고분자 사슬(620b)이나 제 2고분자 사슬(620a)은 상기 화학식 3의 반복단위를 포함하고, 변형된 변형 고분자(620b')는 상기 화학식 4와 같은 반복단위를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 선편광된 광(PUV)을 흡수하여 프리 배향막(620)이 배열되는 방식에 대해 설명하면, 대략 제 1방향(x)의 선형성 내지 방향성을 갖는 제 1고분자 사슬(620b) 중 적어도 일부는 포토 프리스 반응을 통해 제 1방향(x)과 상이한 방향으로(즉, 제 1방향(x)에서 제 2방향(y)으로 일부 편향된) 주쇄의 굽힘(bending)이 발생하여 재배열되어 안정화되어 변형 고분자(620b')로 변형될 수 있다. 이로써 제 1고분자 사슬(620b)의 제 1방향(x)으로의 연속성이 감소한다. 반면, 제 2방향(y)의 선형성을 갖는 제 2고분자 사슬(620a)은 광 반응이 유도되지 않아 프리 배향막(620)에 전체적으로 이방성을 부여할 수 있다.
한편, 프리 배향막(620)에 선편광된 광을 조사하는 단계는 약 0.1 내지 3.0 J/㎠ 정도의 노광량으로 선편광된 광(PUV)을 조사할 수 있다. 상기 노광량은 광을 프리 배향막(620)에 조사하는 시간 또는 광의 출력에 의해 제어될 수 있다. 다만, 상기 노광량은 액정 표시 장치의 구동 모드 또는 상기 광배향막을 구성하는 주재료의 물성 등에 따라 다소 상이할 수 있다.
한편, 본 발명의 배향막 조성물의 경우, 예컨대 광 분해 반응과 같이 광 반응을 통한 부산물이 발생하지 않기 때문에 별도의 세정 공정을 요하지 않을 수 있다. 이를 통해 세정 과정에서 이방성이 부여된 배향막에 발생할 수 있는 손상 혹은 이물 흡착 등을 미연에 방지할 수 있고 공정성을 개선할 수 있는 효과가 있다. 다만 몇몇 실시예에는 소정의 세정 공정을 포함하여도 무방하다. 이 경우 상기 세정 공정은 건식 세정 혹은 습식 세정을 이용할 수 있다.
도 10 및 11을 참조하면, 프리 배향막(630)을 열처리(H2)하는 단계를 포함한다. 프리 배향막(630)을 열처리(H2)하는 단계는 선편광된 광 조사 이후 불안정한 반응기들을 안정화시키고, 제 1및/또는 제 2고분자 사슬(630a, 630b)들을 재배열하여 배향력을 더욱 향상시키는 단계일 수 있다. 또한, 잔류하는 용매를 최종적으로 제거시킴으로써 프리 배향막(630)의 내열성이 증가되는 단계일 수 있다.
프리 배향막(630) 내에서는 상기 도 9에서 설명한 바와 같이, 선편광된 광(PUV)을 흡수하여 이와 수직한 방향인 제 2방향(y)으로 일부 편향성을 갖는 변형 고분자 사슬(630b')이 존재하게 되고, 열처리(H2) 단계에 배향막 조성물(630) 내의 고분자들은 유동성을 가질 수 있게 된다. 따라서, 도 11과 같이, 변형 고분자 사슬(630b')의 제 2방향(y)으로 위치하면서 제 1방향(x)으로 방향성을 갖는 제 1고분자들(630b)은 열처리(H2)에 의한 유동성으로 쉽게 이동이 가능해지며, 인접하는 위치에 배열된 제 2고분자 사슬(620a)에 의해 제 2방향(y)으로 고분자 사슬이 이동할 수 있다.
즉, 변형 고분자 사슬(630b')의 제 2방향(y)으로 변형된 부분과 제 2방향(y)으로 배열된 제 2고분자 사슬(620a)의 영향에 의해 변형 고분자 사슬(630b')을 기준으로 제 2방향(y)으로 위치하는 고분자 사슬들은 제 2방향(y)을 향하여 점차 유동하여 배향하게 된다. 이와 같은 과정에 의해 프리 배향막(630)은 도 12와 같이, 제 2방향(y)으로의 배향성을 가지는 배향막(640)으로 제조될 수 있다.
다시 말하면, 전술한 바와 같이 배향막에 선편광된 광(PUV)을 조사하는 단계에 의해 제 1고분자 사슬(630b)은 제 1방향(x)으로 부분적인 단속이 발생하기 때문에 인접한 제 1고분자 사슬(630b) 간의 상호 작용힘(interaction force)이 약하여 재배열되기 쉬운 상태를 갖는 반면, 제 2고분자 사슬(630a)은 여전히 제 2고분자 사슬(630a) 간의 상호 작용힘이 강하여 재배열에 저항할 수 있기 때문일 수 있다.
즉, 광 반응이 부분적으로 발생한 제 1고분자 사슬(630b)은 열처리에 의해 재배열되는 반면, 제 2고분자 사슬(630a)은 재배열되지 않고 제 2방향(y)성을 유지하기 때문에, 임의의 제 2방향(y) 내 제 1고분자 사슬(630b) 및 제 2고분자 사슬(630a)의 전체적인 방향성은 대략 제 2방향(y)으로 수렴할 수 있으며, 이를 통해 프리 배향막(630)에 이방성을 더욱 부여할 수 있다.
한편, 상기 열처리(H2) 단계는 210 내지 240℃의 온도 범위에서 20분 내지 45분의 시간 동안 수행될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
도 12를 참조하면, 기판(500) 상에 액정 분자(LC)들을 포함하는 액정층을 형성하고 기판 및 이와 대향하는 기판을 합착할 수 있다. 액정 분자(LC)들의 장축은 배향막(640)내의 고분자 사슬들이 형성하는 이방성에 의해 대략 제 2방향(y)의 방향성을 가지고 배향될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 액정층을 형성하는 단계는 기판(500) 및/또는 대향기판(미도시) 상에 액정 조성물을 적하한 후 기판(500) 및 대향기판(미도시)을 합착하는 단계일 수 있으나, 기판(500) 및 대향기판(미도시)을 합착한 후 액정 조성물을 주입하는 단계일 수도 있다.
이하, 실험데이터를 참고하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1
공중합체 내에 하기 화학식 5의 반복단위와 페닐 에스테르로 구성되는 광반응기를 포함하는 반복단위의 공중합체를 포함하는 배향막 조성물을 사용하여 배향막을 형성하여 액정 표시 장치를 제조하였다.
< 화학식 5>
실시예 2
공중합체 내에 하기 화학식 6의 반복단위와 페닐 에스테르로 구성되는 광반응기를 포함하는 반복단위의 공중합체를 포함하는 배향막 조성물을 사용하여 배향막을 형성하여 액정 표시 장치를 제조하였다.
<화학식 6>
대조군
하기 화학식 하기 화학식 7의 디아민 화합물로부터 유래된 하기 화학식 8의 반복단위를 포함하는 분해형 배향막 조성물을 사용하여 배향막을 형성하여 액정 표시 장치를 제조하였다.
<화학식 7>
<화학식 8>
비교예 1
하기 화학식 9의 반복단위와 페닐 에스테르로 구성되는 광반응기를 포함하는 반복단위의 공중합체를 포함하는 배향막 조성물을 사용하여 배향막을 형성하여 액정 표시 장치를 제조하였다.
<화학식 9>
실험예 1(AC 잔상 정량화)
상기 실시예 1 및 2와 대조군 그리고 비교예 1에서 제조된 액정 표시 장치의 AC 잔상 정량화 평가를 수행하였으며, 그 결과를 하기 도 13의 그래프에 나타내었다. AC 잔상 정량화 평가는 미놀타사 CA-210을 이용하여 2.5인치 PLS 테스트셀의 8G 초기 휘도와 AC 4.5 V를 1 시간 인가 후 휘도의 차이를 측정하여 수행하였다.
도 13의 그래프와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2의 경우, 광 분해형 배향막을 사용한 대조군에 비해 AC잔상이 개선되는 것을 확인할 수 있었으며, 비교예 1에 비해 매우 우수하게 AC잔상이 개선되는 것을 확인할 수 있다.
실험예 2(블랙 휘도)
상기 실시예 1 및 2와 대조군의 블랙 휘도 평가를 수행하였으며, 그 결과를 하기 도 14의 그래프로 나타내었다. 블랙 휘도 평가는 CA-210 및 ELABO-230CF를 이용하여 2.5인치 PLS 테스트셀의 초기 비구동 상태의 휘도를 측정하여 수행하였다.
도 14의 그래프와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2의 경우, 광 분해형 배향막을 사용한 대조군과 동등한 수준의 블랙 휘도를 보인다는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 광 반응기를 포함하는 배향막이 광 분해형 배향막과 동등한 수준의 배향성을 보인다는 것을 확인할 수 있다.
실험예 3(명암비)
상기 실시예 1 및 2와 대조군의 명암비(Contrast Ratio: CR)을 측정하였으며, 그 결과를 하기 도 15의 그래프로 나타내었다. 명암비는 CA-210을 이용하여 12.9인치 PLS 테스트셀의 블랙 휘도와 화이트 휘도의 차이를 측정하여 수행하였다.
도 15의 그래프와 같이, 본 발명의 실시예 1 및 2의 경우, 광 분해형 배향막을 사용한 대조군과 동등하거나 우수한 수준의 명암비를 보인다는 것을 확인할 수 있다.
실험예 4( 배향력 테스트)
상기 실시예 1 및 2와 대조군 그리고 비교예 1에서 제조된 액정 표시 장치의 픽셀이 구동되는 상태에서 픽셀 일부분을 촬영하였다. 실시예 1, 실시예 2, 대조군 및 비교예 1의 촬영 결과를 순차적으로 도 16 내지 19에 나타내었다.
또한, 픽셀이 구동되지 않은 Black의 상태에서 픽셀 일부분을 촬영하였고, 실시예 1, 실시예 2, 대조군 및 비교예 1의 촬영 결과를 순차적으로 도 20 내지 23에 나타내었다.
도 16, 17, 18과 같이, 본 발명에 따른 실시예의 경우, 광분행형 방식의 배향막을 사용한 대조군과 비교하여 동등하거나 우수한 수준의 배향력을 가지는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 도 19와 같이, 비교예의 경우, 배향력이 매우 저하된다는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 20, 21, 22과 같이, 본 발명에 따른 실시예의 경우, 광분행형 방식의 배향막을 사용한 대조군과 비교하여 동등하거나 우수한 수준의 Black 휘도 특성을 가지는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 도 23와 같이, 비교예의 경우, 배향력이 매우 저하되어, Black 휘도 특성이 나빠진다는 것을 확인할 수 있다.
실험예 5( 내스크레치성 테스트)
상기 실시예 1과 대조군 그리고 비교예 1에서 제조된 액정 표시 장치의 내스크레치성 테스트를 진행 하였다. 내스크레치성 테스트는 배향막이 300 nm 두께로 인쇄된 단판 기판을 준비하고 러빙 깊이(rubbing depth) 13.5 mm, 러빙 롤 속도 750 rpm의 조건으로 러빙한 후 배향막에 발생한 스크레치를 확인하여 수행하였다.
실시예 1 대조군 및 비교예 1의 내스크레치성 테스트 결과를 측정하여 촬영 결과를 순차적으로 도 24 내지 26에 나타내었다.
도 24 및 25와 같이, 본 발명의 배향막의 경우, 스크레치 발생이 거의 없으며, 대조군과 동등한 수준의 매우 우수한 내스크레치성을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 화학식 1의 반복단위 내에 쇄상 체인과 지환족 또는 방향족 화합물을 포함함으로써, 막경도 향상에 기인한 것으로 볼 수 있다.
반면에 도 26과 같은 비교예의 경우, 스크레치가 다수 발생하여 막경도가 상대적으로 약하다는 것을 확인할 수 있다.
실험예 6(내마모성 테스트)
상기 실시예 1과 대조군 그리고 비교예 1에서 제조된 액정 표시 장치의 내마모성을 테스트 하였다. 내마모성은 12.9인치 PLS 테스트셀을 추 750 g, 백팩(backpack) 3 kg, 및 스테이지 스피드(stage speed) 40 rpm 조건에서 백팩 진동 평가를 800회 반복한 후 막경도 테스트기를 이용하여 막경도를 측정하여 테스트하였다.
실시예 1 대조군 및 비교예 1의 내 마모성 테스트 결과를 측정하여 촬영 결과를 순차적으로 도 27 내지 29에 나타내었다. 도 27 내지 29에서 하얀 점선 부분은 마모가 발생된 부분을 의미한다.
도 27 및 28과 같이, 본 발명의 배향막의 경우, 마모가 일부 발생하였으나, 대조군에 비추어 미소한 차이만 보일 뿐이다. 그러나, 도 29와 같은 비교예의 경우, 다수개의 마모가 발생한 것을 볼 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예 1의 경우, 광 분해형 방식의 배향막과 대등한 수준의 내마모성 특성을 가지면서, 비교예에 비해 우수한 내마모성 특성을 가진다는 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 내스크레치성 테스트와 같이, 본 발명의 상기 화학식 1의 반복단위 내에 쇄상 체인과 지환족 또는 방향족 화합물을 포함함으로써, 막경도 향상에 기인한 것으로 볼 수 있다.
실험예 7(광 leak 불량 테스트)
상기 실시예 1 및 2와 대조군에서 제조된 액정 표시 장치의 광 leak 불량 테스트를 수행하였다. 광 leak 불량 테스트는 2.5인치 PLS 테스트셀과 12.9인치 PLS 테스트셀을 70℃ 오븐에서 에이징한 후 HTS 평가를 진행하여 수행하였다.
실시예 1, 실시예 2 및 대조군의 광 leak 불량 테스트 결과를 측정하여, 촬영 결과를 순차적으로 도 30 내지 32에 나타내었다. 도 30 및 31과 같이, 본 발명의 실시예들의 경우, 광 leak 불량이 거의 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.
그러나, 광분해형인 대조군의 경우, 광분해에 의한 부산물들에 의해 광 leak가 상당히 많이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예 및 비교예를 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 제 1기판
200: 제 2기판
300: 액정층
410: 제 1배향막
420: 제 2배향막

Claims (16)

  1. 이무수물계 화합물과 디아민계 화합물의 공중합체로서, 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위; 및
    하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 배향막 조성물.
    <화학식 1>

    상기 화학식 1에서 상기 Z는 C2 내지 C8의 알킬렌기이고, X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물 또는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이고, Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물 또는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물이며, n은 0 또는 1, m은 1 또는 0이고, 상기 X와 Y 중 적어도 하나는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이고, 상기 m과 n 중 적어도 하나는 1이다.
    <화학식 2>

    상기 R1은 지환족 이무수물 또는 방향족 이무수물로부터 유도된 4가의 유기기로서 페닐 에스테르기(phenyl ester)를 포함한다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 상기 m은 0이고, 상기 n은 1이며, 상기 X는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물인 배향막 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 상기 m은 1이고, 상기 n은 0이며, 상기 Y는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물인 배향막 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 상기 n, m은 1이고, 상기 X는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이며, 상기 Y는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물인 배향막 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 상기 n, m은 1이고, 상기 Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이며, 상기 X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물인 배향막 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공중합체는 하기 화학식 3의 반복단위로 표시되는 배향막 조성물.
    <화학식 3>

    상기 화학식 3 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 이무수물계 화합물과 상기 디아민계 화합물은 실질적으로 일대일 비율로 대응되는 배향막 조성물.
  8. 서로 대향하는 제 1기판 및 제 2기판;
    상기 제 1기판의 상기 제 2기판에 대향하는 면 상에 배치된 제 1배향막;
    상기 제 2기판의 상기 제 1기판에 대향하는 면 상에 배치된 제 2배향막;
    상기 제 1기판과 상기 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함하되,
    상기 제 1배향막 및 제 2배향막 중 적어도 하나는 이무수물계 화합물과 디아민계 화합물의 공중합체로서 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 액정 표시 장치.
    <화학식 1>

    상기 화학식 1에서 상기 Z는 C2 내지 C8의 알킬렌기이고, X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물 또는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이고, Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물 또는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물이며, n은 0 또는 1, m은 1 또는 0이고, 상기 X와 Y 중 적어도 하나는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이고, 상기 m과 n 중 적어도 하나는 1이다.
    <화학식 2>

    상기 R1은 지환족 이무수물 또는 방향족 이무수물로부터 유도된 4가의 유기기로서 페닐 에스테르기(phenyl ester)를 포함한다.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 공중합체는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 액정 표시 장치.
    <화학식 3>

    상기 화학식 3 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 공중합체는 하기 화학식 4로 표시되는 반복단위를 더 포함하는 액정 표시 장치.
    <화학식 4>

    상기 화학식 4 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
  11. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 배향막 조성물을 제공하는 단계;
    상기 배향막 조성물에 선편광된 광을 조사하는 단계; 및
    상기 배향막 조성물을 열처리하는 단계를 포함하되,
    상기 배향막 조성물은 이무수물계 화합물과 디아민계 화합물의 공중합체로서 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위, 및 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 액정 표시 장치 제조방법.
    <화학식 1>

    상기 화학식 1에서 상기 Z는 C2 내지 C8의 알킬렌기이고, X는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물 또는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물이고, Y는 탄소수 4 내지 20의 지환족 화합물 또는 탄소수 6 내지 30의 방향족 화합물이며, n은 0 또는 1, m은 1 또는 0이고, 상기 X와 Y 중 적어도 하나는 탄소수 4 내지 20의 지환족 ㅎ화합물이고, 상기 m과 n 중 적어도 하나는 1이다.
    <화학식 2>

    상기 R1은 지환족 이무수물 또는 방향족 이무수물로부터 유도된 4가의 유기기로서 페닐 에스테르기(phenyl ester)를 포함한다.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 공중합체는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 액정표시장치 제조방법.
    <화학식 3>

    상기 화학식 3 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 광을 조사하는 단계에 의해
    상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 중 적어도 일부는 하기 화학식 4로 표시되는 반복단위로 변형되는 액정 표시 장치 제조방법.
    <화학식 4>

    상기 화학식 4 중 Z, X, Y, n 및 m은 상기 화학식 1과 동일하다.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 선편광된 광의 편광 방향에서 상기 화학식 3으로 표시되는 반복단위 중 적어도 일부가 상기 화학식 4로 표시되는 반복단위로 변형되는 액정 표시 장치 제조방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계는 210 내지 240℃의 온도 범위에서 20분 내지 45분의 시간 동안 수행되는 액정 표시 장치 제조방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 광을 조사하는 단계 전 상기 배향막 조성물을 60 내지 80℃ 의 온도 범위에서 50 내지 100초의 시간 동안 전처리하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치 제조방법.
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