KR20070014281A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20070014281A
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주영길
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은, 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 적어도 하나에 형성되어 있는 한 쌍의 전기장 생성 전극, 상기 전기장 생성 전극 위에 형성되어 있으며 평균 거칠기가 8㎚ 이하인 배향막, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 상기 배향막에 대하여 5도 이상의 선경사각으로 배열되는 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
배향막, 선 잔상, 불순물, 선경사각, 표면 에너지

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고,
도 2 및 도 3은 각각 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선 및 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판 및 그 위의 배향막을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4b는 배향막의 표면 장력과 이온 불순물의 흡착성과의 관계를 보여주는 그래프이고,
도 5는 선경사각에 따른 선 잔상 발생 유무를 보여주는 그래프이고,
도 6 및 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 배향막 구조를 도시한 모식도이고,
도 8은 자외선 조사에 따른 액정 분자의 선경사각 변화를 보여주는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 표시판 3: 액정층
5: 이온 불순물 2,11,21: 배향막
100: 박막 트랜지스터 표시판
110,210: 절연 기판 121: 게이트선
124: 게이트 전극 131: 유지 전극선
133a, 133b: 유지 전극 140: 게이트 절연막
151: 반도체 154: 반도체 돌출부
161: 불순물 비정질 규소층 171: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
180: 보호막 81, 82: 접촉 보조 부재
83: 연결 다리 129, 179: 패드부
181, 182, 183a, 183b, 185: 접촉 구멍 191: 화소 전극
200: 공통 전극 표시판 220: 차광 부재
230: 색 필터 270: 공통 전극
A: 선 잔상 발생 없음 B: 선 잔상 발생 있음
C: 주쇄(main chain) D: 측쇄(side chain)
E: 가교제 F: 주쇄와 가교제의 결합
본 발명은 액정 표시 장치에 대한 것이다.
액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(flat panel display) 중 하나이다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함하며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성함으로써 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절한다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전기장 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 구조이다. 이 중에서도, 하나의 표시판에는 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고, 다른 표시판에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조가 주류이다.
이러한 액정 표시 장치에서의 영상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자소자인 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선(data line)을 형성한다. 박막 트랜지스터는 게이트선을 통하여 전달되는 주사 신호에 따라 데이터선을 통하여 전달되는 데이터 신호를 화소 전극에 전달 또는 차단하는 스위칭 소자로서의 역할을 한다.
이외에도 각 표시판에는 액정층의 액정 분자들을 배향하기 위한 배향막이 형성되어 있고, 두 표시판 사이에는 액정을 가두기 위한 밀봉재(sealant)가 형성되어 있다.
한편, 액정층에는 액정 분자 외에 다수의 이온 불순물(ion impurity)이 함유되어 있다. 이온 불순물은 액정 분자, 박막 또는 밀봉재 등에서 떨어져 나온 것으 로, 나트륨(Na), 칼륨(K), 세슘(Cs)과 같은 알칼리 금속, 황 화합물 및 염소 화합물 등이 포함된다.
그런데, 이러한 이온 불순물은 액정층에 생성된 전기장을 따라 평면 이동(lateral transport)하여 화소 전극의 경계와 같은 특정 부분에 집중될 수 있다. 이러한 이온 불순물은 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에 화소 전극과 공통 전극 사이의 전압을 유지하는 비율, 즉 전압 보전율(voltage holding ratio, VHR)을 저하시켜 선 잔상을 유발할 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액정 표시 장치의 선 잔상을 개선하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는, 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 적어도 하나 위에 형성되어 있는 한 쌍의 전기장 생성 전극, 상기 전기장 생성 전극 위에 형성되어 있으며 평균 거칠기가 8㎚ 이하인 배향막, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 상기 배향막에 대하여 5도 이상의 선경사각으로 배열되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함한다.
또한, 상기 배향막은 50dyn/㎝ 이상의 표면 에너지를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배향막은 50 내지 60dyn/㎝의 표면 에너지를 가지는 것이 바람직 하다.
또한, 상기 배향막은 중합체를 포함하며, 상기 중합체는 상기 제1 기판을 따라 늘어선 주쇄(main chain)와 상기 주쇄의 중간에 결합되어 있으며 상기 액정 분자의 선경사각을 제어하는 구조물을 포함하는 측쇄(side chain)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액정의 선경사각을 제어하는 구조물은 방향족 기(aromatic group)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 방향족 기는 상기 배향막의 러빙(rubbing)에 의해 상기 액정의 선경사각만큼 일어서는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배향막은 상기 중합체를 연결하는 가교제를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배향막은 폴리이미드계 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액정 표시 장치는 상기 전기장 생성 전극 하부에 형성되어 있는색 필터를 더 포함하며, 상기 색 필터의 평균 거칠기는 8㎚ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 그리고 상기 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 전기장 생성 전극과 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하 는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1의 액정 표시 장치를 II-II 선 및 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 아래로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 넓은 끝 부분(129)을 포함한다. 게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 이로부터 갈라진 복수 쌍의 제1 및 제2 유지 전극(133a, 133b)을 포함한다. 유지 전극선(131) 각각은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 위치하며 줄기선은 두 게이트선(121) 중 아래쪽에 가깝다. 유지 전극(133a, 133b)은 줄기선과 연결된 고정단과 그 반대 쪽의 자유단을 가지고 있다. 제1 유지 전극(133a)의 고정단은 면적이 넓으며, 그 자유단은 직선 부분과 굽은 부분의 두 갈래로 갈라진다. 그러나 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 이들은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다. 이 중 한 도전막은 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 비저항 (resistivity)이 낮은 금속, 예를 들면 알루미늄 계열 금속, 은 계열 금속, 구리 계열 금속 등으로 만들어진다. 이와는 달리, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴 계열 금속, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등으로 만들어진다. 이러한 조합의 좋은 예로는 크롬 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막 및 알루미늄 (합금) 하부막과 몰리브덴 (합금) 상부막을 들 수 있다. 그러나 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80° 인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부(projection)(154)를 포함한다.
반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인 따위의 n 형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131)과 교차하며 인접한 유지 전극(133a, 133b) 집합 사이를 달린다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 넓은 끝 부분(179)을 포함한다. 데이터 신호를 생성하는 데이터 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 데이터 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우, 데이터선(171)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다.
하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극 (175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다. 그러나 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30° 내지 80° 정도의 경사각으로 기울어진 것이 바람직하다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다. 무기 절연물의 예로는 질화규소(SiNx)와 산화규소(SiOx)를 들 수 있다. 유기 절연물은 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 그 유전 상수(dielectric constant)는 약 4.0 이하인 것이 바람직하다. 그러나, 보호막(180)은 유기막의 우수한 절연 특성을 살리면서도 노출된 반도체(154) 부분에 해가 가지 않도록 하부 무기막과 상부 무기막의 이중막 구조를 가질 수 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181), 제1 유지 전극(133a) 고정단 부근의 유지 전극선(131) 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183a), 그리고 제1 유지 전극(133a) 자유단의 돌출부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183b)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 복수의 연결 다리(overpass)(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(200)의 공통 전극(common electrode)(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 달라진다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 축전기(capacitor)(이하, '액정 축전기(liquid crystal capacitor)라 함)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191)은 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩하며, 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(175)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 이루는 축전기를 유지 축전기(storage capacitor)라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
연결 다리(83)는 게이트선(121)을 가로지르며, 게이트선(121)을 사이에 두고 반대 쪽에 위치하는 접촉 구멍(183a, 183b)을 통하여 유지 전극선(131)의 노출된 부분과 유지 전극(133b) 자유단의 노출된 끝 부분에 연결되어 있다. 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)은 연결 다리(83)와 함께 게이트선(121)이나 데이터선(171) 또는 박막 트랜지스터의 결함을 수리하는데 사용할 수 있다.
다음, 박막 트랜지스터 표시판(100)과 대향하는 공통 전극 표시판(200)에 대하여 설명한다.
투명 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하는 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주하고 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부를 가지고 있으며, 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 차광 부재(220)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박 막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색 필터(230)가 형성되어 있다. 색 필터(230)는 차광 부재(220)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 어느 한 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.
색 필터(230) 위에는 ITO 또는 IZO 따위의 투명한 도전체로 만들어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 폴리이미드(poly imide) 따위의 절연 물질로 만들어진 배향막(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수평 배향막일 수 있다. 배향막(11, 21)의 표면 에너지는 약 50 내지 60dyn/㎝인 것이 바람직하다.
표시판(100, 200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarizer)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 두 편광자의 편광축은 평행 또는 직교한다. 반사형 액정 표시 장치의 경우에는 두 개의 편광자 중 하나가 생략될 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 평행을 이루도록 배향되어 있다.
그러면, 본 발명의 한 실시예에 따른 배향막에 대하여 도 4a 내지 도 8을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판 및 그 위의 배향막을 개략적으로 도시한 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 액정층(3)에는 이온 불순물이 존재하며, 본 실시예에서는 액정층(3) 내의 이온 불순물을 균일하게 흡착할 수 있도록 표면 에너지(surface energy)가 높은 배향막(2)을 제공한다. 표면 에너지가 높은 경우, 도 4a에 도시한 바와 같이, 표시판(1) 위의 배향막(2) 전면에 걸쳐 이온 불순물(5)을 균일하게 흡착하기 때문에 액정층에 존재하는 이온 불순물의 양을 현저하게 감소시킬 수 있다.
표면 에너지는 배향막 표면에 물방울을 떨어뜨리고 배향막과 물방울 사이의 접촉각(contact angle)을 측정하고 이를 이론적 공식에 적용하여 정량화할 수 있다.
도 4b는 표면 에너지와 이온 불순물의 흡착성과의 관계를 보여주는 그래프이다.
그래프에서 보는 바와 같이, 표면 에너지가 증가함에 따라 불순물 흡착성이 증가하며, 표면 에너지가 약 50dyn/㎝ 이상인 경우 불순물 흡착 효과가 현저함을 알 수 있다. 다만, 표면 에너지가 너무 높은 경우 배향막 표면이 에너지적으로 불안정하게 되어 온도 변화 등과 같은 공정 변화에 의해 쉽게 얼룩이 발생할 수 있다.
따라서, 불순물 흡착성 및 얼룩 발생 등을 고려하여 약 50 내지 60dyn/㎝의 표면 에너지를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서는 선경사각(pretilt angle)을 적절하게 제어하여 선 잔상을 개선하며 이에 대하여 도 5를 참고하여 상세하게 설명한다.
도 5는 선경사각에 따른 선 잔상 발생 유무를 보여주는 그래프이다.
이 그래프에서, 가로축은 종류가 다른 6개의 액정 물질(10, 20, 30, 40, 50, 60)과 이 액정 물질을 3회 여과(filtering)하여 불순물을 어느 정도 제거한 것(10', 20', 30', 40', 50', 60')을 나타내고 세로축은 선경사각을 나타낸다. 또한, A는 전기장 인가시 선 잔상이 나타난 경우이고, B는 선 잔상이 나타나지 않은 경우를 가리킨다.
이 그래프에 따르면, 액정 물질의 종류에 따라 선경사각이 다르고, 선경사각이 약 5도 미만인 경우(10, 10') 선 잔상이 나타나는 것을 알 수 있다. 즉, 선경사각이 선 잔상에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 선경사각이 크면 선 잔상이 개선되는 것은, 큰 선경사각으로 배열된 액정 분자들이 액정층에 존재하는 이온 불순물의 이동을 방해하기 때문인 것으로 여겨진다.
다만, 선경사각이 10도 이상인 경우에는 배향 균일성(uniformity), 응답 속도 및 휘도(brightness) 측면에서 불리하기 때문에 약 5 내지 10도 정도로 제어하는 것이 바람직하다.
액정 분자의 선경사각은 배향막의 미세 구조를 제어함으로써 조절할 수 있으며 이에 대하여 도 6 및 도 7을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 배향막 구조를 도시한 모식도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 배향막(2)은 표시판(1)의 표면을 따라 늘어선 주쇄(main chain)(C)와 주쇄(C)의 중간중간에 붙여 있으며 액정층을 향하여 일어서 있는 측쇄(side chain)(D)를 포함하는 중합체(polymer)로 이루어질 수 있다. 여기서, 측쇄(D)는 방향족 기(aromatic group)를 포함하는 구조물일 수 있다. 방향족 기는 평면 모양이기 때문에 러빙(rubbing)에 의해 표시판(1)에 대하여 소정 각도로 일어서도록 배향될 수 있다. 따라서, 방향족 기가 일어선 각도를 액정 분자의 선경사각 정도로 제어함으로써 액정 분자의 선경사각을 제어할 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 배향막(2)은 가교제(crosslinking agent)(E)를 더 포함할 수 있다.
가교제(E)는 배향막(2)의 열처리(post-bake)시 이웃하는 중합체의 주쇄(C)를 서로 결합시키며(F), 이와 같이 가교제(E)를 두면 배향막(2)의 경도를 높이고 내구성을 개선할 수 있다.
또한, 액정 분자의 선경사각은 배향막(2)의 평균 거칠기(average roughness, Ra)를 제어함으로써 조절할 수 있다. 배향막의 평균 거칠기란 배향막을 표면과 수직한 방향으로 자를 때 나타나는 단면의 프로파일(profile)의 평균선으로부터 벗어나는 봉우리와 골짜기의 편차 평균값을 의미한다.
본 실시예에서는 배향막의 평균 거칠기를 약 8nm 이하로 제어한다.
배향막은 하부막에 비하여 매우 얇은 두께로 형성되기 때문에 배향막의 평균 거칠기는 하부막의 평균 거칠기와 실질적으로 동일하다. 따라서, 배향막의 평균 거칠기는 하부막의 평균 거칠기를 제어함으로써 조절할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시한 공통 전극 표시판(200)의 경우, 배향막(21)의 평균 거칠기에 가장 큰 영향을 미치는 하부막은 색 필터(230)이다.
색 필터(230)의 평균 거칠기는 공정 조건을 바꾸어 제어할 수 있다.
색 필터(230)는 감광성을 가지는 유기 물질을 도포하는 단계, 소정 패턴으로 노광 및 현상하는 단계, 열처리(bake)하는 단계 및 약 80초 동안 자외선(UV)을 조사하여 표면 처리하는 단계로 형성한다. 이 중에서 자외선으로 표면 처리하는 단계가 주로 색 필터(230)의 평균 거칠기에 영향을 미친다.
표 1은 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터에 자외선을 조사한 경우(40초 및 80초)와 자외선을 조사하지 않은 경우에 각 색 필터의 평균 거칠기를 보여준다.
Figure 112005041414485-PAT00001
여기서 보는 바와 같이, 색 필터에 자외선을 조사하는 시간이 길수록 평균 거칠기 값이 커지는 반면, 자외선 조사를 생략한 경우에는 8㎚ 이하의 평균 거칠기가 얻어진다는 것을 알 수 있다.
도 8은 자외선(UV) 조사 시간에 따른 선경사각의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8에서 보는 바와 같이, 색 필터의 자외선 조사를 생략하는 경우, 선경사각이 약 5도 이상으로 높음을 알 수 있다.
이와 같이 배향막의 평균 거칠기를 제어하여 액정 분자의 선경사각을 조절함으로써 선 잔상을 줄일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
배향막의 상태를 변경하여 액정층 내에 존재하는 이온 불순물을 흡착하거나 이동 속도를 줄임으로써 이온 불순물에 의한 선 잔상 문제를 현저하게 개선할 수 있다.

Claims (11)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 적어도 하나 위에 형성되어 있는 한 쌍의 전기장 생성 전극,
    상기 전기장 생성 전극 위에 형성되어 있으며 평균 거칠기가 8㎚ 이하인 배향막, 그리고
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 개재되어 있으며 상기 배향막에 대하여 5도 이상의 선경사각으로 배열되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층
    을 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 선경사각은 5 내지 10도인 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 배향막은 50dyn/㎝ 이상의 표면 에너지를 가지는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 배향막은 50 내지 60dyn/㎝의 표면 에너지를 가지는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 배향막은 중합체를 포함하며,
    상기 중합체는 상기 제1 기판의 표면을 따라 늘어선 주쇄(main chain)와 상기 주쇄의 중간에 결합되어 있으며 상기 액정 분자의 선경사각을 제어하는 구조물을 포함하는 측쇄(side chain)를 포함하는
    액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 액정 분자의 선경사각을 제어하는 구조물은 방향족 기(aromatic group)인 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 배향막은 러빙(rubbing)되어 있으며,
    상기 측쇄는 상기 배향막의 러빙에 의해 상기 액정 분자의 선경사각만큼 일어선 액정 표시 장치.
  8. 제5항에서,
    상기 배향막은 상기 중합체를 연결하는 가교제를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 배향막은 폴리이미드계 화합물을 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 전기장 생성 전극 하부에 형성되어 있는 색 필터를 더 포함하며,
    상기 색 필터는 평균 거칠기가 8㎚ 이하인
    액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 위에 형성되어 있는 게이트선,
    상기 게이트선과 교차하는 데이터선, 그리고
    상기 게이트선, 상기 데이터선 및 상기 전기장 생성 전극과 연결되어 있는 박막 트랜지스터
    를 더 포함하는 액정 표시 장치.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8901268B2 (en) * 2004-08-03 2014-12-02 Ahila Krishnamoorthy Compositions, layers and films for optoelectronic devices, methods of production and uses thereof
US8557877B2 (en) 2009-06-10 2013-10-15 Honeywell International Inc. Anti-reflective coatings for optically transparent substrates
US8864898B2 (en) 2011-05-31 2014-10-21 Honeywell International Inc. Coating formulations for optical elements
KR102092842B1 (ko) * 2013-08-07 2020-04-16 삼성디스플레이 주식회사 표시 패널 및 이의 제조 방법
EP3194502A4 (en) 2015-04-13 2018-05-16 Honeywell International Inc. Polysiloxane formulations and coatings for optoelectronic applications

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2991258B2 (ja) * 1990-11-16 1999-12-20 キヤノン株式会社 強誘電性液晶素子および液晶表示装置
DE69427202T2 (de) * 1993-01-29 2001-10-18 Sharp Kk Flüssigkristall Anzeigevorrichtung, Verfahren zu ihrer Herstellung, und ein Substrat
JP4625584B2 (ja) * 2001-01-25 2011-02-02 東芝モバイルディスプレイ株式会社 液晶表示素子
JP2005309112A (ja) * 2004-04-22 2005-11-04 Dainippon Printing Co Ltd 反射型色変換カラーフィルタおよびこれを用いた反射型表示装置

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