KR20110060777A

KR20110060777A - 다중 도메인 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20110060777A
Application number: KR1020100019886A
Authority: KR
Inventors: 김재훈
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2011-06-08
Also published as: KR101731639B1; KR20110060778A

Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 수평 배향 기저막과 수직 배향 기저막을 포함하는 배향 기저막, 그리고 배향 조절제를 포함하는 배향막을 이용하여, 액정층을 배향할 수 있다. 이에 의해, 전계조에서 우수한 시야각을 가지는 다중 도메인 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 전계조에서 우수한 시야각을 가질뿐만 아니라 빠른 응답 속도를 가지는 다중 도메인 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

Description

다중 도메인 액정 표시 장치 및 그 제조 방법{MULTI DOMAIN LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 다중 도메인 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치 중, 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드의 경우 다른 모드의 액정 표시 장치에 비하여 높은 광투과 효율을 가지고, 제조 공정이 간단하여 가장 널리 이용되고 있다. 그러나, 특정 방향에서 시야각이 저하되는 문제점이 있다.

비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드의 액정 표시 장치에서, 시야각을 개선하기 위한 방법으로 위상차 필름을 사용하는 방법과 수평 배향막을 이용하여 다중 배향을 적용하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 위상차 필름을 사용하는 경우, 추가 공정이 필요하고, 제품 단가가 높아지게 된다. 또한, 다중 배향을 적용하는 방법에서는 수평 배향막을 이용한 배향 시, 선경사 극각이 충분히 높지 않아서 낮은 계조에서는 다중 도메인을 형성하지 못하는 문제점이 있고, 다중 도메인의 경우, 응답 속도가 느린 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전계조에서 우수한 시야각을 가지고, 빠른 응답 속도를 가지는 다중 도메인 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 배치되어 있으며, 제1 수평 배향 기저막; 상기 제1 수평 배향막 위에 배치되어 있는 제1 수직 배향 기저막; 및 상기 제1 수직 배향 기저막으로부터 뻗어 나와 있는 제1 배향 조절제를 포함하는 제1 배향막, 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 배치되어 있으며, 제2 수평 배향 기저막; 상기 제2 수평 배향 기저막 위에 배치되어 있는 제2 수직 배향 기저막; 상기 제2 수직 배향 기저막으로부터 뻗어 나와있는 제2 배향 조절제를 포함하는 제2 배향막, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은 광배향되어 있다.

상기 제1 배향 조절제 및 상기 제2 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것일 수 있다.

상기 광중합성 모노머 또는 올리고머는 리액티브 메조겐을 포함할 수 있다.

상기 액정층은 비틀린 네마틱 액정층일 수 있다.

상기 제1 배향막은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고,

상기 제2 배향막은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 제3 영역과 제4 영역을 포함하고, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 광배향 방향과 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역의 광배향 방향은 서로 수직을 이룰 수 있다.

본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 그리고 상기 제1 기판 위에 배치되어 있으며, 수평 배향 물질과 및 수직 배향 물질이 혼합되어 있는 제1 배향 기저막; 및 상기 제1 배향 기저막 위에 배치되어 있으며, 상기 배향 기저막으로부터 뻗어 나와 있는 제1 배향 조절제를 포함하는 제1 배향막, 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 배치되어 있으며, 수평 배향 물질과 수직 배향 물질을 포함하는 제2 배향 기저막; 및 상기 제2 배향 기저막 위에 배치되어 있으며, 상기 제2 배향 기저막으로부터 뻗어 나와 있는 제2 배향 조절제를 포함하는 제2 배향막, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함하고, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은 광배향되어 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 수평 배향 물질, 수직 배향 물질, 그리고 배향 조절 물질을 포함하는 제1 배향 물질층을 적층하는 단계, 상기 제1 배향 물질층을 1차 노광하여, 복수의 도메인을 가지도록 광배향되어 있는 제1 배향 기저막을 형성하는 단계, 상기 제1 배향 물질층을 2차 노광하여, 배향 조절 물질을 중합하여 제1 배향 조절제를 형성하는 단계 제2 기판 위에 수평 배향 물질, 수직 배향 물질, 그리고 배향 조절 물질을 포함하는 제2 배향 물질층을 적층하는 단계, 상기 제2 배향 물질층을 1차 노광하여, 복수의 도메인을 가지도록 광배향되어 있는 제2 배향 기저막을 형성하는 단계, 그리고 상기 제2 배향 물질층을 2차 노광하여, 배향 조절 물질을 중합하여, 제2 배향 조절제를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 배향 조절제는 상기 제1 배향 기저막으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함하고, 상기 제2 배향 조절제는 상기 제2 배향 기저막으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함한다.

상기 제1 배향 기저막과 상기 제1 배향 조절제를 포함하는 상기 제1 기판과 상기 제2 배향 기저막과 상기 제2 배향 조절제를 포함하는 상기 제2 기판을 서로 마주보도록 합착하는 단계, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 수평 배향 물질, 수직 배향 물질, 그리고 배향 조절 물질을 포함하는 제1 배향 물질층을 적층하는 단계, 상기 제1 배향 물질층을 1차 노광하여, 복수의 도메인을 가지도록 광배향되어 있는 제1 배향 기저막을 형성하는 단계, 제2 기판 위에 수평 배향 물질, 수직 배향 물질, 그리고 배향 조절 물질을 포함하는 제2 배향 물질층을 적층하는 단계, 상기 제2 배향 물질층을 1차 노광하여, 복수의 도메인을 가지도록 광배향되어 있는 제2 배향 기저막을 형성하는 단계, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 서로 마주보도록 합착하는 단계, 상기 액정층에 전기장을 인가한 상태에서, 상기 제1 배향 물질층과 상기 제2 배향 물질층을 2차 노광하여, 상기 제1 배향 기저막 위에 배치되어 있는 제1 배향 조절제 및 상기 제2 배향 기저막 위에 배치되어 있는 제2 배향 조절제를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 배향 조절제는 상기 제1 배향 기저막으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함하고, 상기 제2 배향 조절제는 상기 제2 배향 기저막으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함한다.

상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 서로 마주보도록 합착하는 단계 후에, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 배향 조절제 및 상기 제2 배향 조절제를 형성하는 단계 후에, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기판 위에 수평 배향 기저막과 수직 배향 기저막, 그리고 배향 조절 물질을 포함하는 배향 조절제를 포함하는 배향막을 이용하여 광배향할 수 있다. 이에 의해, 전계조에서 우수한 시야각을 가지는 다중 도메인 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 전계조에서 우수한 시야각을 가질뿐만 아니라 빠른 응답 속도를 가지는 다중 도메인 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판을 도시하는 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시하는 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판을 도시하는 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시하는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판을 도시하는 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시하는 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 다중 도메인 형성 방법을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 6은 도 5에 도시한 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9a 내지 도 11은 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 따른 액정 표시 장치의 단면도를 순서대로 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법 중 일부를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 이중 배향막의 선경사의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 도메인 안정성 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 다중 도메인의 표시 특성 평가 결과를 나타내는 그림이다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 위치에 따른 계조별 투과율 결과를 나타내는 그래프이다.
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 응답 속도 결과를 나타내는 그래프이다.

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 본 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.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

먼저, 도 1a를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판에 대하여 설명한다. 도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판을 도시하는 단면도이다.

도 1a를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판은 절연 기판(110) 및 절연 기판(110) 위에 배치되어 있는 제1 배향막(101a)을 포함한다. 제1 배향막(101a)은 절연 기판(110) 위에 배치되어 있는 제1 배향 기저막(120), 제1 배향 기저막(120) 위에 배치되어 있는 제2 배향 기저막(130), 그리고 제2 배향 기저막(130) 위에 배치되어 있는 제1 배향 조절제(140a)를 포함하는 배향막을 포함한다. 제1 배향 조절제(140a)는 제2 배향 기저막(130)으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함한다.

도시하지는 않았지만, 절연 기판(110)과 제1 배향막(101a) 사이에는 게이트선, 데이터선 등의 신호선과 신호선에 연결되어 있는 스위칭 소자, 예를 들어 박막 트랜지스터(TFT), 그리고 스위칭 소자에 연결되어 있는 화소 전극 등이 형성되어 있을 수 있다. 또한, 절연 기판(110)과 제1 배향막(101a) 사이에는 색필터, 차광 부재, 공통 전극 등이 형성되어 있을 수 있다.

제1 배향 기저막(120)은 수평 배향 물질을 포함하고, 제2 배향 기저막(130)은 수직 배향 물질을 포함한다. 제1 배향 기저막(120) 및 제2 배향 기저막(130)은 광배향되어 있을 수 있다. 제1 배향 기저막(120) 및 제2 배향 기저막(130)은 폴리머 계열의 물질, 예를 들어, 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol), PVC 등의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.

제1 배향 기저막(120) 및 제2 배향 기저막(130)은 광배향 물질을 포함하고, 광배향될 수 있다. 구체적으로 광배향 물질은 광에 대한 반응의 종류에 따라 광분해 물질, 광이성화 물질, 광경화 물질 및 광중합 물질 등으로 나눌 수 있다. 광분해 물질의 경우에는 편광된 자외선(UV)에 의해 폴리머 사슬의 분해를 비등방적으로 일으켜 이에 의해 생성된 구조적 비등방성을 이용하여 광배향될 수 있다. 예를 들어, 폴리이미드에 편광된 자외선을 조사하면, 사슬이 끊어지고 산화반응이 동반된다. 위와 같은 물질은 높은 열적 안정성을 가질 수 있다. 광이성화 물질은 광에 의해 시스/트랜스 이성질체(cis/trans isomer)로 변화가 일어나며 이에 의해 생성된 방향으로 광배향된다. 광경화 물질은 편광된 자외선에 의해 편광방향으로 배향되어 있는 광반응기들이 선택적으로 반응하여 이방성을 갖음으로써 광배향된다.

광중합 물질은 광조사시, 광중합이 되어 선경사를 갖는 폴리머를 형성한다.

광배향물질은 폴리이미드(Polyimide), 폴리아믹산(Polyamic acid), 폴리노보넨, 페닐 말레이미드 공중합체, 폴리비닐신나메이트(polyvinylcinnamate), 폴리아조벤젠(polyazobenzene), 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol), 폴리아미드(Polyamide), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리스틸렌(Polystylene), 폴리페닐렌프탈아미드(Polyphenylenephthalamide), 폴리에스테르(Polyester), 폴리우레탄(Polyurethane), 폴리실록산에시나메이트(Polysiloxanecinnamate), 셀룰로세신나메이트(cellulosecinnamate)계 화합물 및 폴리메틸 메타크릴 레이트(Polymethyl methacrylate)계 화합물로 구성된 군에서 선택된 고분자물질을 포함할 수 있다.

제1 배향 조절제(140a)는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다. 광중합성 모노머 또는 올리고머로는 리액티브 메조겐(RM: Reactive Mesogen), 노어랜드(Norland)사의 NOA series 등이 있다. 리액티브 메조겐(RM)은 중합성 메조겐성 화합물을 의미한다. "메조겐성 화합물" 또는 "메조겐성 물질"은 하나 이상의 막대 모양, 판 모양 또는 디스크 모양 메조겐성 기, 즉 액정상 거동을 유도할 수 있는 능력을 가진 기를 포함하는 물질 또는 화합물을 포함한다. 막대 모양 또는 판모양 기를 가진 액정 화합물은 캘라미틱(calamitic) 액정으로서 당분야에 공지되어 있고, 디스크 모양 기를 가진 액정 화합물은 디스코틱 액정으로서 당분야에 공지되어 있다. 메조겐성 기를 포함하는 화합물 또는 물질은 필수적으로 그 자체로서 액정상을 나타낼 필요는 없다. 또한, 다른 화합물과의 혼합물에서만, 또는 메조겐성 화합물 또는 물질, 또는 그들의 혼합물의 중합 시 액정상 거동을 나타내는 것이 가능하다. 　

리액티브 메조겐은 자외선 등의 광에 의하여 중합되며, 인접한 물질의 배향 상태에 따라 배향되는 물질이다. 리액티브 메조겐의 예로는 아래의 식으로 표현되는 화합물을 들 수 있다:

P1-A1-(Z1-A2)n-P2,

여기서, P1과 P2는 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy) 및 에폭시(epoxy) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것이고, A1과 A2는 1,4-페닐렌(phenylen)과 나프탈렌(naphthalene)-2,6-다일(diyl) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것이며, Z1은 COO-, OCO- 및 단일 결합 중의 하나이고, n은 0, 1 및 2 중의 하나이다.

좀 더 구체적으로는 아래의 식 중 하나로 표현되는 화합물을 들 수 있다:

여기서, P1과 P2는 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy) 및 에폭시(epoxy) 그룹 중에서 독립적으로 선택되는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 모든 배향막은 그 위에 배치되는 액정 분자가 일정한 선경사(pre-tilt)를 가지도록 광배향되어 있는데, 본 명세서에서 선경사는 각도(angle)와 방향(direction)을 가질 수 있으며, 이하에서는 이를 각각 극각(polar angle, 0-180) 및 방위각(azimuthal angle, 0-360)으로 정의하도록 한다. 즉, 선경사는 방위각(azimuthal angle, 0-360) 및 극각(polar angle, 0-180)을 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 여기서, 방위각은 배향막 또는 액정의 기판 면상으로의 투영이 액정 표시 장치의 신호선, 예를 들어 게이트 라인 또는 데이터 라인을 기준으로 하여 기울어진 각도를 의미한다. 극각은 배향 조절제 또는 액정이 기판의 수평면에 대하여 수직을 이루는 선(기판 면의 법선)을 기준으로 기울어진 각도를 의미한다.

제2 배향 기저막(130)은 수직 배향물질을 용매, NMP (n-methyl-pyrrolidone), BL(buthyrolactone), 그리고 BC (butoxyethanol)를 약 3:4:3으로 혼합한 용액에 섞어서 코팅한다. 수직 배향막 물질의 함량(용량 백분율:wt%)에 따라 제2 배향 기저막(130)의 두께가 달라질 수 있다.

일반적으로, 안정적인 네 개의 도메인을 형성하기 위하여 요구되는 최소 선경사의 극각(θ_min)은 아래의 수식에 의해 구해진다.

θ_min ²= πd/L

여기서, d는 액정층의 셀 간격이고, L은 도메인의 수평 크기이다.

예를 들어, 셀 간격이 5㎛이고, 도메인의 수평 크기가 100㎛인 경우, 안정적인 네 개의 도메인을 형성하기 위하여 요구되는 선경사의 최소 극각(θ_min)은 약 22°이다.

일반적으로, 수평 배향막의 경우 약 4-5°의 극각을 가지고, 수직 배향막은 약 89-90°의 극각을 가지기 때문에, 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드에서 안정적인 네 개의 도메인을 형성하기 어렵다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판의 경우, 배향막(101a)은 수평 배향 물질을 포함하는 제1 배향 기저막(120)과 수직 배향 물질을 포함하는 제2 배향 기저막(130)을 포함하기 때문에, 제1 배향 기저막(120)과 제2 배향 기저막(130)의 앵커링 에너지(anchoring energy)의 조합에 의해 수평 배향막과 수직 배향막의 극각의 중간 값을 가지는 극각을 구현할 수 있다. 예를 들어, 제1 배향 기저막(120)에 비하여 제2 배향 기저막(130)의 두께를 증가할 경우, 선경사의 극각은 커지고, 그 반대의 경우 선경사의 극각은 작아질 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판의 경우, 배향막(101a)은 수평 배향 물질을 포함하는 제1 배향 기저막(120)과 수직 배향 물질을 포함하는 제2 배향 기저막(130)을 포함하기 때문에, 액정 분자가 원하는 극각을 가지도록 배향할 수 있다.

또한, 배향막(101a)은 제2 배향 기저막(130)으로부터 뻗어나와 있고, 선경사를 갖는 제1 배향 조절제(140a)를 포함하고 있다. 제 1 배향조절제(140a)의 선경사에 의하여 액정 방향자의 선경사의 각도와 방향이 달라질 수 있으며, 또한, 액정 분자의 응답속도가 빨라질 수 있다.

그러면, 도 1b를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 1b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시하는 단면도이다.

도 1b를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 두 표시판(100, 200)과 그 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.

하부 표시판(100)은 제1 절연 기판(110)과 제1 절연 기판(110) 위에 배치되어 있는 제1 배향막(101a)을 포함한다. 제1 배향막(101a)은 제1 절연 기판(110) 위에 배치되어 있는 제1 배향 기저막(120), 제1 배향 기저막(120) 위에 배치되어 있는 제2 배향 기저막(130), 그리고 제2 배향 기저막(130) 위에 배치되어 있는 제1 배향 조절제(140a)를 포함한다.

상부 표시판(200)은 제2 절연 기판(210)과 제2 절연 기판(210) 위에 배치되어 있는 제2 배향막(201a)을 포함한다. 제2 배향막(201a)은 제2 절연 기판(210) 위에 배치되어 있는 제3 배향 기저막(220), 제3 배향 기저막(220) 위에 배치되어 있는 제4 배향 기저막(230), 그리고 제4 배향 기저막(230) 위에 배치되어 있는 제2 배향 조절제(240a)를 포함한다.

제1 배향 기저막(120)과 제3 배향 기저막(220)은 수평 배향 물질을 포함하고, 제2 배향 기저막(130) 및 제4 배향 기저막(230)은 수직 배향 물질을 포함한다. 제1 배향 기저막(120) 및 제2 배향 기저막(130), 그리고 제3 배향 기저막(220) 및 제4 배향 기저막(230)은 광배향되어 있을 수 있다. 제1 배향 조절제(140a)와 제2 배향 조절제(240a)는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다. 제1 배향 조절제(140a)와 제2 배향 조절제(240a)는 배향 기저막(130, 230)으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함한다. 제1 배향 기저막(120) 및 제2 배향 기저막(130), 제3 배향 기저막(220) 및 제4 배향 기저막(230), 그리고 제1 배향 조절제(140a)와 제2 배향 조절제(240a)는 도 1a에서 설명한 배향 기저막 및 배향 조절제와 동일한 물질을 포함한다.

하부 표시판(100)의 제1 배향막(101a)은 서로 다른 방향으로 광배향되어 있는 적어도 두 개의 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 상부 표시판(200)의 제2 배향막(201a)은 서로 다른 방향으로 광배향되어 있는 적어도 두 개의 제3 영역과 제4 영역을 포함한다.

하부 표시판(100)의 제1 배향막(101a)의 제1 영역과 제2 영역은 서로 반대 방향으로 광배향될 수 있고, 상부 표시판(200)의 제2 배향막(201a)의 제3 영역과 제4 영역은 서로 반대 방향으로 광배향될 수 있다.

또한, 하부 표시판(100)의 제1 영역 및 제2 영역의 광배향 방향과 상부 표시판(200)의 제3 영역 및 제4 영역의 광배향 방향은 서로 수직을 이룰 수 있다.

도시한 실시예에서는, 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)의 배향막(101a, 201a) 모두 수평 배향 물질을 포함하는 배향 기저막과 수직 배향 물질을 포함하는 배향 기저막을 포함하였지만, 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 표시판의 배향막이 수평 배향 물질을 포함하는 배향 기저막과 수직 배향 물질을 포함하는 배향 기저막을 포함할 수도 있다. 또한, 도시한 실시예에서는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 모두 배향 조절제(140a, 240a)를 포함하였지만, 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 표시판에만 배향 조절제(140a, 240a)를 포함할 수도 있다.

도시하지는 않았지만, 제1 기판(110) 또는 제2 기판(210) 위에는 게이트선, 데이터선 등의 신호선과 신호선에 연결되어 있는 스위칭 소자, 예를 들어 박막 트랜지스터(TFT), 그리고 스위칭 소자에 연결되어 있는 화소 전극, 색필터, 차광 부재, 공통 전극 등이 형성되어 있을 수 있다.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 기판 위에 수평 배향층과 광중합선 모노머 또는 올리고머를 포함하는 수직 배향층을 적층한 배향 기저막을 형성하고 원하는 방향으로 광배향한 후, 다시 자외선을 조사하여 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합하여 배향 조절제를 포함하는 배향막을 형성함으로써, 액정 방향자의 선경사를 고정시켜 줌으로서 원하는 선경사 방향 및 극각을 가지도록 배향함과 동시에 선경사를 강화하여, 저계조에서도 다중 도메인을 구현할 수 있고, 액정 분자의 응답 속도도 빨라질 수 있다. 따라서, 전계조에서 시야각이 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있고, 빠른 응답 속도를 구현할 수 있다.

그러면, 도 2a 및 도 2b를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판과 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 2a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판을 도시하는 단면도이고, 도 2b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시하는 단면도이다.

도 2a를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판은 절연 기판(110), 절연 기판(110) 위에 배치되어 있는 제3 배향막(101b)을 포함한다. 제3 배향막(101b)은 수평 배향 물질과 수직 배향 물질이 혼합되어 있는 제5 배향 기저막(150)과 제5 배향 기저막(150) 위에 배치되어 있는 제3 배향 조절제(140b)를 포함한다. 제3 배향 조절제(140b)는 제5 배향 기저막(150)으로부터 뻗어 나와 있는 복수의 가지부를 포함한다.

도시하지는 않았지만, 절연 기판(110)과 제3 배향막(101b) 사이에는 게이트선, 데이터선 등의 신호선과 신호선에 연결되어 있는 스위칭 소자, 예를 들어 박막 트랜지스터(TFT), 그리고 스위칭 소자에 연결되어 있는 화소 전극 등이 형성되어 있을 수 있다. 또한 절연 기판(110)과 제3 배향막(101b) 색필터, 차광 부재, 공통 전극 등이 형성되어 있을 수 있다.

제5 배향 기저막(150)은 광배향되어 있으며, PI, 나일론(nylon), PVC, PVA 등의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제5 배향 기저막(140)은 수직 배향물질을 용매, NMP (n-methyl-pyrrolidone), BL(buthyrolactone), 그리고 BC (butoxyethanol)를 약 3:4:3으로 혼합한 용액에 섞어서 수평 배향막에 혼합하여 형성할 수 있다. 수직 배향막 물질의 함량(용량 백분율:wt%)에 따라 제5 배향 기저막(140)에 의한 선경사의 극각이 달라진다.

앞서 설명하였듯이, 수평 배향막의 경우 약 4-5°의 선경사의 극각을 가지고, 수직 배향막은 약 89-90°의 선경사의 극각을 가지기 때문에, 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드에서 안정적인 네 개의 도메인을 형성하기 어렵다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판의 경우, 수평 배향 물질과 수직 배향 물질을 혼합한 제5 배향 기저막(140)을 포함하기 때문에, 수평 배향막과 수직 배향막의 앵커링 에너지(anchoring energy)의 조합에 의해 수평 배향막과 수직 배향막의 선경사 극각의 중간 값을 가지는 선경사 극각을 구현할 수 있다.

또한, 배향막(101b)은 제5 배향 기저막(150) 위에 배치되어 있는 제3 배향 조절제(140b)를 포함하여, 액정 방향자의 선경사 각도와 방향을 고정시켜 줌으로서, 액정 분자의 응답속도가 빨라질 수 있다. 제3 배향 조절제(140b)는 도 1a를 참고하여 설명한 배향 조절제와 동일한 물질을 포함할 수 있다.

그러면, 도 2b를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 2b를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 두 표시판(100, 200)과 그 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.

하부 표시판(100)은 제1 절연 기판(110) 및 제1 절연 기판(110) 위에 배치되어 있는 제3 배향막(101b)을 포함한다. 제3 배향막(101b)은 제5 배향 기저막(150)과 제5 배향 기저막(150) 위에 배치되어 있는 제3 배향 조절제(140b)를 포함한다.

상부 표시판(200)은 제2 절연 기판(210)과 제2 절연 기판(210) 위에 배치되어 있는 제4 배향막(201b)을 포함한다. 제4 배향막(201b)은 제6 배향 기저막(250)과 제6 배향 기저막(250) 위에 배치되어 있는 제4 배향 조절제(240b)를 포함한다.

제5 배향 기저막(150)과 제6 배향 기저막(250)은 수평 배향 물질과 수직 배향 물질이 혼합되어 있을 수 있고, 제5 배향 기저막(150)과 제6 배향 기저막(250)은 광배향되어 있을 수 있다. 제3 배향 조절제(140b)와 제4 배향 조절제(240b)는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다. 제3 배향 조절제(140b)와 제4 배향 조절제(240b)는 제5 배향 기저막(150)과 제6 배향 기저막(250)으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함한다.

제5 배향 기저막(150)과 제6 배향 기저막(250), 그리고 제3 배향 조절제(140b)와 제4 배향 조절제(240b)는 도 1a에서 설명한 배향 기저막 및 배향 조절제와 동일한 물질을 포함한다.

도시한 실시예에서는, 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)의 배향막(101b, 201b) 모두 수평 배향 물질과 수직 배향 물질을 포함하는 혼합 기저막을 포함하였지만, 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 표시판의 배향막이 수평 배향 물질과 수직 배향 물질을 포함하는 혼합 기저막을 포함할 수도 있다. 또한, 도시한 실시예에서는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 모두 배향 조절제(140b, 240b)를 포함하였지만, 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 표시판에만 배향 조절제(140b, 240b)를 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 수평 배향 물질과 수직 배향 물질을 혼합한 제5 배향 기저막(150)과 제6 배향 기저막(250)을 포함하기 때문에, 수평 배향막과 수직 배향막의 앵커링 에너지(anchoring energy)의 조합에 의해 수평 배향막과 수직 배향막의 선경사 극각의 중간 값을 가지는 선경사 극각을 구현할 수 있다.

또한, 배향막(101b, 201b)은 제5 배향 기저막(150)과 제6 배향 기저막(250) 위에 배치되어 있는 제3 배향 조절제(140b) 및 제4 배향 조절제(240b)를 포함하여, 배향 조절제(140b, 240b)의 선경사에 의하여 액정 방향자의 선경사 각도 및 방향이 달라질 수 있고, 액정 분자의 응답속도가 빨라질 수 있다.

그러면, 도 3a 및 도 3b를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판과 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판을 도시하는 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치를 도시하는 단면도이다.

도 3a를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판은 절연 기판(110), 그리고 절연 기판(110) 위에 배치되어 있는 제5 배향막(101c)을 포함한다. 제5 배향막(101c)은 제7 배향 기저막(160)과 제7 배향 기저막(160) 위에 배치되어 있는 제5 배향 조절제(140c)를 포함한다. 제7 배향 기저막(160)은 수평 배향막일 수 있고, 제7 배향 기저막(160)은 광배향 되어 있고, 나일론(nylon), PVC, PVA 등의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제5 배향 조절제(140c)는 제7 배향 기저막(160)으로부터 뻗어 나와 있는 복수의 가지부를 포함한다.

제7 배향 기저막(160) 및 제5 배향 조절제(140c)는 도 1a를 참고로 설명한 배향 기저막과 배향 조절제와 동일한 물질을 포함할 수 있다.

도시하지는 않았지만, 절연 기판(110)과 제5 배향막(101c) 사이에는 게이트선, 데이터선 등의 신호선과 신호선에 연결되어 있는 스위칭 소자, 예를 들어 박막 트랜지스터(TFT), 그리고 스위칭 소자에 연결되어 있는 화소 전극 등이 형성되어 있을 수 있다. 또한 절연 기판(110) 위에는 색필터, 차광 부재, 공통 전극 등이 형성되어 있을 수 있다.

그러면, 도 3b를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 3b를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 두 표시판(100, 200)과 그 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.

하부 표시판(100)은 제1 절연 기판(110) 및 제1 기판(110) 위에 배치되어 있는 제5 배향막(101c)을 포함한다. 제5 배향막(101c)은 제7 배향 기저막(160)과 제7 배향 기저막(160)으로부터 뻗어 나와 있는 복수의 가지부를 포함하는 제5 배향 조절제(140c)를 포함한다.

상부 표시판(200)은 제2 절연 기판(210) 및 제2 기판(210) 위에 배치되어 있는 제6 배향막(201c)을 포함한다. 제6 배향막(201c)은 제2 절연 기판(210) 위에 배치되어 있는 제8 배향 배향 기저막(260)과 제8 배향 기저막(260)으로부터 뻗어 나와 있는 복수의 가지부를 포함하는 제6 배향 조절제(240c)를 포함한다.

제7 배향 기저막(160)과 제8 배향 배향 기저막(260)은 수평 배향 물질을 포함하고, 제7 배향 기저막(160)과 제8 배향 배향 기저막(260)은 광배향되어 있을 수 있다. 제5 배향 조절제(140c)와 제6 배향 조절제(240c)는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 광중합하여 형성된 것이다. 제5 배향 조절제(140c)와 제6 배향 조절제(240c)는 제7 배향 기저막(160)과 제8 배향 기저막(260)으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함한다.

제7 배향 기저막(160)과 제8 배향 배향 기저막(260), 그리고 제5 배향 조절제(140c)와 제6 배향 조절제(240c)는 도 1a를 참고로 설명한 배향 기저막과 배향 조절제와 동일한 물질을 포함할 수 있다.

하부 표시판(100)의 제1 배향막(101c)은 서로 다른 방향으로 광배향되어 있는 적어도 두 개의 제1 영역과 제2 영역을 포함하고, 상부 표시판(200)의 제2 배향막(201c)은 서로 다른 방향으로 광배향되어 있는 적어도 두 개의 제3 영역과 제4 영역을 포함한다.

하부 표시판(100)의 제1 배향막(101c)의 제1 영역과 제2 영역은 서로 반대 방향으로 광배향될 수 있고, 상부 표시판(200)의 제2 배향막(201c)의 제3 영역과 제4 영역은 서로 반대 방향으로 광배향될 수 있다.

도시한 실시예에서는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 모두 배향 조절제(140c, 240c)을 포함하였지만, 두 표시판(100, 200) 중 적어도 하나의 표시판에만 배향 조절제(140c, 240c)을 포함할 수도 있다.

또한, 배향막(101c, 201c)은 제7 배향 기저막(160)과 제8 배향 배향 기저막(260) 위에 배치되어 있는 제5 배향 조절제(140c) 및 제6 배향 조절제(240c)를 포함하여, 배향 조절제(140c, 240c)의 선경사에 의하여 액정 방향자의 선경사 각도 및 방향이 달라질 수 있고, 액정 분자의 응답속도가 빨라질 수 있다.

앞서 설명한 실시예에서, 액정층(3)은 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 액정 분자를 포함할 수 있다. 그러나, 액정층(3)은 수직 배향(VA, vertical aligned) 액정 분자를 포함할 수도 있다.

그러면, 도 4a 및 도 4b를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 다중 도메인 형성 방법에 대하여 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 다중 도메인 형성 방법을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 4a는 배향막 구조의 광배향 방향을 개념적으로 도시한 것이고, 도 4b는 도 4a의 광배향에 따른 액정 방향자의 배열을 개념적으로 나타낸 것이다.

도 4a에서, a는 하부 표시판(100)의 광배향 방향을 나타내고, b는 상부 표시판(200)의 광배향 방향을 나타내고, c는 액정 방향자의 배열 방향을 나타낸다.

도 4a를 참고하면, 하부 표시판(100)의 배향막을 서로 반대 방향으로 광배향하여, 제1 방향으로 배향된 제1 서브 영역(Ra, Rb)과 제2 방향으로 배향된 제2 서브 영역(Rc, Rd)을 구분한다. 이때, 하부 표시판(100)의 배향막은 앞선 실시예에서 설명한 여러 배향막 중 어느 하나일 수 있다.

상부 표시판(200)의 제2 배향막을 서로 반대 방향으로 광배향하여, 제3 방향으로 배향된 제3 서브 영역(Ra, Rc)과 제4 방향으로 배향된 제4 서브 영역(Rb, Rd)으로 구분한다. 이때, 상부 표시판(200)의 배향막은 앞선 실시예에서 설명한 여러 배향막 중 어느 하나일 수 있다.

그 후, 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)을 합착함으로써, 도 4b에 도시한 바와 같이, 액정 방향자(31)가 서로 다른 방향으로 배향된 4개의 영역(Ra, Rb, Rc, Rd)을 형성할 수 있다. 이처럼, 배향 방향을 달리한 4개의 도메인을 형성함으로써, 시야각이 높아질 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 수평 배향막과 수직 배향막을 포함하는 배향막을 이용함으로써, 액정 분자가 원하는 선경사 극각을 가지도록 배향할 수 있다.

그러면, 도 5 및 도 6을 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 예에 대하여 상세하게 설명한다. 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 6은 도 5에 도시한 액정 표시 장치를 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 그리고 두 표시판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액정층(300)을 포함한다. 액정층(300)은 유전율 이방성을 가지는 액정을 포함할 수 있다.

제1 표시판(100)에 대하여 설명한다. 제1 절연 기판(1) 위에 배치되어 있는 게이트선(GL)과 데이터선(DL), 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터(TFT), 박막 트랜지스터(TFT)에 연결되어 있는 화소 전극(50), 그리고 제1 배향막(101)을 포함한다.

게이트선(GL)은 게이트 전극(5)을 포함하고, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(5), 게이트 전극(5) 위에 형성되어 있는 게이트 절연막(11), 게이트 절연막(11) 위에 형성되어 있는 반도체층(12)과 저항성 접촉층(13), 그리고 저항성 접촉층(13) 위에 형성되어 있으며, 데이터선(DL)에 연결되어 있는 소스 전극(30)과 드레인 전극(40)을 포함한다.

게이트 절연막(11)과 박막 트랜지스터(TFT)의 위에는 보호막(45)이 형성되어 있고, 드레인 전극(40)은 보호막(45)에 형성되어 있는 접촉 구멍(46)을 통해 화소 전극(50)과 연결된다.

제1 배향막(101)은 제1 배향 기저막(151a), 제2 배향 기저막(151b), 그리고 제1 배향 조절제(152)를 포함한다.

제1 배향 기저막(151a)은 수평 배향 물질을 포함하고, 제2 배향 기저막(151b)은 수직 배향 물질을 포함한다. 제1 배향 기저막(151a) 및 제2 배향 기저막(151b)은 폴리머 계열의 물질, 예를 들어, 폴리 아믹산(poly-amic acid), 폴리 이미드(poly-imide), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

제1 배향 기저막(151a) 및 제2 배향 기저막(151b)은 광배향 물질을 포함하고, 광배향될 수 있다. 구체적으로 광배향 물질은 광에 대한 반응의 종류에 따라 광분해 물질, 광이성화 물질, 광경화 물질 및 광중합 물질 등으로 나눌 수 있다. 광분해 물질의 경우에는 편광된 UV에 의해 폴리머 사슬의 분해를 비등방적으로 일으켜 이에 의해 생성된 구조적 비등방성을 이용하여 광배향될 수 있다. 예를 들어, 폴리이미드에 편광된 자외선을 조사하면, 사슬이 끊어지고 산화반응이 동반된다. 위와 같은 물질은 높은 열적 안정성을 가질 수 있다. 광이성화 물질은 광에 의해 cis/trans isomer로 변화가 일어나며 이에 의해 생성된 방향으로 광배향된다. 광경화 물질은 편광된 자외선에 의해 편광방향으로 배향되어 있는 광반응기들이 선택적으로 반응하여 이방성을 갖음으로써 광배향된다.

제1 배향 기저막(151a) 및 제2 배향 기저막(151b)은 선경사를 가질 수 있으며, 광 조사 공정시, 광의 편광 방향 및/또는 기판의 기울임 정도에 따라 방위각 및 극각이 변화될 수 있다.

제1 배향 조절제(152)는 광중합성 모노머 또는 올리고머가 중합된 것이며, 광중합성 모노머 또는 올리고머의 예를 들면, 리액티브 메조겐(Reactive Mesogen), NOA series(노어랜드 사) 등이 사용될 수 있다.

여기서, 리액티브 메조겐(RM)은 중합성 메조겐성 화합물을 의미한다. "메조겐성 화합물" 또는 "메조겐성 물질"은 하나 이상의 막대 모양, 판 모양 또는 디스크 모양 메조겐성 기, 즉 액정상 거동을 유도할 수 있는 능력을 가진 기를 포함하는 물질 또는 화합물을 포함한다. 막대 모양 또는 판모양 기를 가진 액정 화합물은 캘라미틱(calamitic) 액정으로서 당분야에 공지되어 있고, 디스크 모양 기를 가진 액정 화합물은 디스코틱 액정으로서 당분야에 공지되어 있다. 메조겐성 기를 포함하는 화합물 또는 물질은 필수적으로 그 자체로서 액정상을 나타낼 필요는 없다. 또한, 다른 화합물과의 혼합물에서만, 또는 메조겐성 화합물 또는 물질, 또는 그들의 혼합물의 중합 시 액정상 거동을 나타내는 것이 가능하다.

리액티브 메조겐은 자외선 등의 광에 의하여 중합되며, 인접한 물질의 배향 상태에 따라 배향되는 물질이다. 리액티브 메조겐의 예로는 아래의 식으로 표현되는 화합물을 들 수 있다.

P1-A1-(Z1-A2)n-P2,

좀 더 구체적으로는 아래의 식 중 하나로 표현되는 화합물을 들 수 있다.

제1 배향 조절제(152)는 제2 배향 기저막(151b)으로부터 선경사를 갖도록 외측으로 뻗어 나온 복수의 가지(21a, 21b, 21c, 21d)를 포함한다.

제1 배향 조절제(152)는 배향 기저막(151a 151b)의 선경사에 따라, 혹은 광 조사 공정 또는 액정층(300)의 배향 방향에 따라, 선경사가 변화될 수 있다.

그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.

상부 표시판(200)은 제2 절연 기판(210) 위에 배치되어 있는 차광 부재(220), 제2 절연 기판(210) 위에 배치되어 차광 부재(220)로 정의되는 개구부 내에 주로 배치되어 있는 색필터(230), 색필터(230)와 차광 부재(220)를 덮고 있는 덮개막(240), 덮개막(240) 위에 배치되어 있는 공통 전극(245), 그리고 공통 전극(245) 위에 배치되어 있는 제2 배향막(201)을 포함한다.

제2 배향막(201)은 제3 배향 기저막(251a)과 제3 배향 기저막(251a), 그리고 배향 기저막(251a, 251b) 위에 배치되어 잇는 제2 배향 조절제(252)를 포함한다.

제3 배향 기저막(251a)은 수평 배향 물질을 포함하고, 제4 배향 기저막(251b)은 수직 배향 물질을 포함한다. 제3 배향 기저막(251a)과 제4 배향 기저막(251b)은 광배향되어 있으며, 광배향 물질을 포함한다.

제2 배향 조절제(252)는 제1 배향 조절제(152)와 유사하게 광중합성 모노머 또는 올리고머가 광중합되어 형성된다. 제2 배향 조절제(252)는 제4 배향 기저막(251b)으로부터 선경사를 갖도록 외측으로 뻗어 나온 복수의 가지(22a, 22b, 22c, 22d)를 포함한다.

액정층(300)은 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 개재되어 있으며, 유전율 이방성을 가지는 복수의 액정 분자를 포함한다. 액정 분자는 제1 배향막(101)과 제2 배향막(201)의 선경사에 따라 배열될 수 있다.

도시한 실시예에서, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소는 서로 다른 방위각을 갖도록 배향되어 있는 4개의 도메인(D1, D2, D3, D4)을 가진다.

그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 다른 개수의 도메인을 가지는 화소를 포함할 수 있으며, 복수의 도메인을 가지는 액정 표시 장치에 모두 적용될 수 있다.

그러면, 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.

도 7을 참고하면, 제1 표시판(100)은 가로 방향으로 뻗어 있고 물리적, 전기적으로 서로 분리되어 있으며 게이트 신호를 전달하는 제1 및 제2 게이트 선(121a, 121b)을 포함한다.

제1 및 제2 게이트선(121a, 121b)은 각각 위쪽 및 아래쪽에 배치되어 있으며, 아래 및 위로 돌출한 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 포함한다.

제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b) 위에는 게이트 절연막(11)이 형성되고, 게이트 절연막(11) 위에 반도체층(12)과 저항성 접촉층(도시하지 않음)이 배치되어 있다.

저항성 접촉층 위에는 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b) 및 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)이 형성되어 있다. 제1/제2 게이트 전극(124a, 124b), 제1/제2 소스 전극(173a, 173b) 및 제1/제2 드레인 전극(175a, 175b)은 반도체층(12)과 함께 제1/제2 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)를 이룬다.

게이트 절연막(11), 제1/제2 소스 전극(173a, 173b), 제1/제2 드레인 전극(175a, 175b) 및 반도체층(12) 위에는 접촉 구멍(185a, 185b)을 가지는 보호막(45)이 형성되어 있다.

보호막(45) 위에는 제1 및 제2 부화소 전극(190a, 190b)을 각각 포함하는 복수의 화소 전극이 형성되어 있다. 제1/제2 부화소 전극(190a, 190b)은 접촉 구멍(185a, 185b)을 통하여 제1/제2 드레인 전극(175a, 175b)과 물리적·전기적 연결되어 제1/제2 드레인 전극(175a, 175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.

제1 부화소 전극(190a)은 제1 영역(A1)에 위치하며 제1 도메인 내지 제4 도메인(D1 내지 D4)으로 나누어지고, 제2 부화소 전극(190b)은 제2 영역(A2)에 위치하며 제1 도메인 내지 제4 도메인(D1 내지 D4)으로 나누어진다. 제1 부화소 전극(190a)에는 제2 부화소 전극(190b)보다 높은 전압을 인가한다. 따라서, 초기 전압 인가 시에는 제1 배향막(151)과 인접한 액정의 선경사에 따라 액정층 (300)의 모든 액정이 선경사를 따라 즉시 기울어지게 되어 응답 속도가 향상된다. 그리고, 서로 다른 도메인에 위치하는 액정의 경사각이 서로 달라지게 되어 측면 시인성이 개선되며, 초기 전압 인가 후 일정 시간이 경과한 후에는 서로 다른 영역에 위치하며 서로 다른 전압으로 구동되는 제1 부화소 전극(190a) 및 제2 부화소 전극(190b)에 의해 액정의 경사각을 서로 다르게 유지시킬 수 있어 측면 시인성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제1 영역(A1)과 제2 영역(A2)의 전압을 각각 제1 및 제2 박막 트랜지스터를 이용하여 제어함으로써 각 영역의 감마 곡선을 제어할 수 있다. 따라서, 이를 통해 각 영역의 합성 감마 곡선이 정면에서의 기준 감마 곡선과 가깝게 되도록 하여 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.

제1 및 제2 부화소 전극(190a, 190b) 위에는 선경사를 갖는 배향막이 형성된다. 제1 배향막(도시하지 않음)은 도 5 및 도 6을 참고로 설명한 실시예와 같이, 광배향되고, 수평 배향 물질과 수직 배향 물질을 포함하는 배향 기저막(도시하지 않음)과 제1 배향 조절제(도시하지 않음)를 포함한다.

상부 표시판은 도 5 및 도 6을 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 상부 표시판(200)과 유사하므로 구체적인 설명은 생략한다.

상부 표시판에 배치되어 잇는 제2 배향막 역시, 도 5 및 도 6을 참고로 설명한 실시예와 같이, 광배향되고, 수평 배향 물질과 수직 배향 물질을 포함하는 배향 기저막(도시하지 않음)과 제1 배향 조절제(도시하지 않음)를 포함한다.

그러면, 도 8 내지 도 11과 함께, 도 5 및 도 6을 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 9a 내지 도 11은 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 따른 액정 표시 장치의 단면도를 순서대로 나타낸 단면도이다.

도 8 및 도 9a를 참고하면, 제1 기판(1) 위에 제1 배향 기저막(151a)과 제2 배향 기저막(151b), 그리고 광중합성 모노머 또는 올리고머 등의 배향 조절 물질을 포함하는 제1 배향 물질층을 적층한다(S111). 이때, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 배향 기저막(151a)은 수평 배향 물질을 포함하고, 제2 배향 기저막(151b)은 수직 배향 물질을 포함한다. 구체적으로, 수평 배향 물질층을 적층하고, 그 위에 수직 배향 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머 등의 배향 조절 물질이 혼합된 수직 배향 물질층을 적층한다. 이때, 수평 배향 물질층을 적층한 후, 광배향 등으로 선경사를 갖도록 한 후에, 수직 배향 물질층을 적층할 수도 있다.

여기서 제1 배향 물질층에 배향 기저 물질 그리고 광중합성 모노머 또는 올리고머 등의 배향 조절 물질과 더불어 중합 개시제를 첨가할 수 있다. 중합 개시제는 반드시 첨가시킬 필요는 없지만, 중합 개시제를 첨가함으로써, 중합을 신속하게 행할 수 있다. 중합 개시제로서는, 메틸에틸케톤퍼록시드 이외에, 예를 들면 벤조일퍼록시드, 큐멘히드로퍼록시드, t-부틸퍼옥토에이트, 디큐밀퍼록시드나, 벤조일알킬에테르계, 아세토페논계, 벤조페논계, 크산톤계 벤조인에테르계, 벤질케탈계의 중합 개시재 등을 사용할 수 있으며, 이를 그대로 사용하거나, 적절하게 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 중합 개시제의 첨가량은, 중합성 화합물에 대하여 10 중량％ 이하일 수 있다. 10 중량％ 보다 많이 첨가하면 중합 개시제가 불순물로서 작용하여 표시 소자의 표시 품질이 저하될 수 있기 때문이다.

그 후, 제1 배향 기저막(151a)과 제2 배향 기저막(151b)을 포함하는 제1 배향 물질층을 1차 노광하여 제1 배향 물질층을 광배향한다(S112).

이에 대하여, 구체적으로 설명한다. 제1 배향물질층이 적층되어 있는 제1 기판(1)에 광, 예를 들면 자외선(UV)를 조사하여 제1 배향 물질층을 광배향한다. 이때, 자외선은 편광된 자외선, 예를 들어, 선편광되거나, 타원편광, 원편광 등의 편광된 자외선일 수 있다. 또한, 자외선은 편광되지 않은 자외선일 수도 있으며, 이 경우, 기판(1) 가까이에 편광판을 이용하여 편광된 자외선이 기판에 조사될 수 있도록 할 수 있다.

먼저 도 9a에 도시한 바와 같이, 제1 도메인(D1)이 배치되는 영역에 제1 방향으로 선편광된 자외선을 조사하여, 제1 방위각을 갖도록 배향된 제1 도메인(D1)을 형성한다. 이때, 제1 도메인(D1)을 제외한 나머지 영역은 마스크(600)를 이용하여 자외선을 차단한다. 제1 도메인(D1)을 형성하기 위하여 제1 방향으로 선편광된 자외선을 조사함으로써, 제1 배향 물질층에 포함되어 있는 광중합성 모노머 또는 올리고머 중 일부가 제1 배향 물질층의 표면에서 폴리머로 중합되어, 제1 도메인(D1)에 배치되어 있는 제1 배향 물질층으로부터 제1 방위각을 갖는 복수의 제1 가지부(21a)가 뻗어나올 수 있다. 이러한 제1 가지부(21a)는 배향 기저 물질의 배향력을 강화시킬 수 있다.

다음으로, 도 9b에 도시한 바와 같이, 제2 도메인(D2)이 배치되는 영역에 제2 방향으로 선평광된 자외선을 조사하여, 제2 방위각을 갖도록 배향된 제2 도메인(D2)을 형성한다. 이때, 제2 도메인(D2)에 배치되어 있는 제1 배향 물질층으로부터 제2 방위각을 갖는 복수의 제2 가지부(21b)가 뻗어나올 수 있다.

유사하게, 제3 도메인(D3)이 배치되는 영역에 제3 방향으로 선평광된 자외선을 조사하여, 제3 방위각을 갖도록 배향된 제3 도메인(D3)을 형성하고, 복수의 제3 가지부(21b)를 형성한다. 마지막으로, 도 9c에 도시한 바와 같이, 제4 도메인(D3)이 배치되는 영역에 제4 방향으로 선평광된 자외선을 조사하여, 제4 방위각을 갖도록 배향된 제4 도메인(D4)을 형성하고, 복수의 제4 가지부(21d)를 형성한다.

이처럼, 제1 배향 기저막(151a)과 제2 배향 기저막(151b)을 포함하는 제1 배향 물질층을 광배향할 때, 각 도메인 마다 편광 방향 또는 편광 형태가 다른 자외선을 조사하여 도메인 별로 배향막의 방위각이 달라지도록 형성한다.

각 도메인(D1, D2, D3, D4)에서 제1 배향 기저막(151a)과 제2 배향 기저막(151b)의 방위각은 물질의 특성에 따라 조사되는 자외선의 편광 방향과 동일한 방향 또는 수직인 방향일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며 제1 배향 기저막(151a)과 제2 배향 기저막(151b)의 방위각은 배향 기저 물질의 광배향 특성 또는 반응에 따라 달라질 수 있다.

각 도메인(D1, D2, D3, D4)을 가지도록 제1 배향 기저막(151a)과 제2 배향 기저막(151b)을 포함하는 제1 배향 물질층을 광배향할 때, 각 도메인에서 선경사의 극각을 조절할 수 있다. 이에 대하여 도 10을 참고로 설명한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 도메인(D1)에 대응하는 영역에 자외선을 조사하여, 제1 도메인(D1)을 갖도록 광배향할 때, 하부 표시판(100)을 제1 각도(θ)로 기울이고 자외선을 조사할 수 있고, 하부 표시판(100)과 자외선 조사 방향 사이의 기울어진 각도에 따라 제1 배향 기저막(151a)과 제2 배향 기저막(151b)의 극각이 변화될 수 있다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 배향 기저막(151a)은 수평 배향 물질을 포함하고, 제2 배향 기저막(151b)은 수직 배향 물질을 포함하기 때문에, 제1 배향 물질층을 광배향할 때, 제1 배향 기저막(120)과 제2 배향 기저막(130)의 앵커링 에너지(anchoring energy)의 조합에 의해 수평 배향막과 수직 배향막의 극각의 중간 값을 가지는 극각을 구현할 수 있다

본 실시예에서는 도 9a 내지 도 9c를 참조하여, 각 도메인 별로 다른 방향으로 편광된 자외선을 조사하는 공정과, 도 10을 참고하여, 자외선 조사 방향과 기판이 일정한 각도를 이루도록 한 후 자외선을 조사하는 공정을 구별하여 설명하였지만, 두 공정은 각각 진행되거나, 동시에 진행되거나, 순차적으로 진행될 수 있다.

이처럼, 하부 표시판(100)의 제1 배향 기저막(151a)과 제2 배향 기저막(151b)을 포함하는 제1 배향 물질층을 광배향한 후, 도 11에 나타난 바와 같이, 대향 전극(60)을 배치한 후, 화소 전극(50)과 대향 전극(60)에 소정의 전압을 인가하여 전기장을 인가한 상태에서 2차 노광함으로써, 복수의 가지부(21a, 21b, 21c, 21d) 및 배향 조절 물질을 정렬한 후 중합하여, 제1 배향 조절제(152)를 형성한다(S113). 이때, 2차 노광 시 사용하는 자외선의 파장은 제1 배향 물질층을 광배향하기 위하여 사용하는 자외선의 파장과는 서로 다를 수 있다.

여기서, 전기장 인가는 기판에 형성되어 있는 전극을 이용할 수도 있고, 별도로 마련된 전기장 인가 설비를 이용하여 이루어질 수도 있다. 따라서 전기장을 인가하는 시점은 상하 기판을 조립하기 전에 각 기판 별로 따로 진행될 수도 있다.

또한, 전기장을 인가하기 전, 배향막에 용제를 첨가할 수 있다. 더욱 상세하게는 배향막 상에 용제를 스프레이 하거나, 배향막이 형성된 제1 기판 및 제2 기판을 합착하여 그 사이에 용제를 주입한다. 배향막에 용제를 첨가하면 배향막의 점도가 낮아져, 광중합성 모노머 및 올리고머가 전기장에 의하여 효과적으로 재배열될 수 있다. 여기서, 용제는 예를 들면, PGMEA (propylene glycol methyl ether acetate) 또는 톨루엔(toluene), 자이렌(xylene)과 같은 방향족 용제 등을 사용할 수 있다. 전기장을 인가하여 광중합성 모노머 및 올리고머가 재배열 된 후, 용제는 진공 제거, 열처리 또는 공기 건조(air dry)를 수행하여 제거될 수 있다.

이처럼, 전기장을 인가한 상태에서, 복수의 도메인을 가지도록 광배향된 제1 배향 기저막(151a) 및 제2 배향 기저막(151b)과 제1 배향 기저막(151a) 및 제2 배향 기저막(151b)으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부(21a, 21b, 21c, 21d)를 2차 노광함으로써, 복수의 가지부(21a, 21b, 21c, 21d) 및 배향 조절 물질을 중합하여 제1 배향 조절제(152)를 형성하고, 이에 의하여 제1 배향막(101)이 완성된다.

배향 물질층에 전기장을 인가하면, 광중합성 모노머 또는 올리고머와 같은 배향 조절 물질의 유전율 이방성에 의해, 배향 기저막으로부터 뻗어 나와있는 복수의 가지부 및 배향 조절 물질이 전기장에 반응하여, 일정한 선경사를 갖도록 배열될 수 있다. 이 상태에서 복수의 가지부 및 배향 조절 물질을 중합함으로써, 원하는 방향으로 배열될 수 있다.

다시 도 8을 참고하면, 제1 배향 물질층을 광배향하고 제1 배향 조절제를 형성하는 것과 유사하게 제2 기판 위에 제2 배향 물질층을 적층하고(S121), 제2 배향 물질층을 1차 노광하여 광배향한 후(S122), 제2 기판(210) 위에 대향 전극(도시하지 않음)을 배치하고, 공통 전극(245)과 대향 전극에 소정의 전압을 인가하여, 전기장을 인가한 상태에서, 2차 노광하여 제2 배향 조절제를 형성할 수 있다(S123). 이에 의하여 제2 배향막(201)이 완성된다.

여기서, 제2 배향 물질층은 수평 배향 물질층을 포함하는 제3 배향 지저막(251a)과 수직 배향 물질층을 포함하는 제4 배향 기저막(251b), 그리고 광중합성 모노머 또는 올리고머 등의 배향 조절 물질을 포함한다. 구체적으로, 수평 배향 물질층을 적층하고, 그 위에 수직 배향 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머 등의 배향 조절 물질이 혼합된 수직 배향 물질층을 적층한다. 이때, 수평 배향 물질층을 적층한 후, 광배향 등으로 선경사를 갖도록 한 후에, 수직 배향 물질층을 적층할 수도 있다.

그 후, 제3 배향 지저막(251a)과 제4 배향 기저막(251b)을 포함하는 제2 배향 물질층을 1차 노광하여, 제1 배향 물질층을 광배향하고, 제3 배향 지저막(251a)과 제4 배향 기저막(251b)으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함하는 배향 조절제를 형성한 후, 1차 노광 시 파장과 서로 다른 파장을 가지는 자외선을 조사하여, 복수의 가지부와 배향 조절제를 중합하여, 복수의 가지부를 포함하는 배향 조절제를 완성한다. 이에 의하여, 제3 배향 지저막(251a)과 제4 배향 기저막(251b), 그리고 제2 배향 조절제(252)을 포함하는 제2 배향막(201)을 완성한다.

제1 배향막(101)과 제2 배향막(201)이 완성되면, 두 표시판(100, 200)을 합착하고(S131), 액정층(300)을 주입한다(S132). 여기서 액정의 도입은 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막을 가지는 두 기판 사이에 액정을 주입하는 등의 방법으로 진행한다. 주입된 액정층(300)의 액정 분자는 제1 배향막(101)과 제2 배향막(201)의 광배향 특성에 따라 배향된다.

본 실시예에서 설명한 제1 도메인 내지 제 4 도메인(D1, D2, D3, D4)은 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 액정 분자가 배열될 수 있다.

다음으로, 도 12 및 도 13과 함께, 도 6 내지 도 10을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 13은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법 중 일부를 나타내는 단면도이다.

도 12를 참고하면, 제1 기판(1) 위에 제1 배향 기저막(151a)과 제2 배향 기저막(151b), 그리고 광중합성 모노머 또는 올리고머 등의 배향 조절 물질을 포함하는 제1 배향 물질층을 적층한다(S211). 이때, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 배향 기저막(151a)은 수평 배향 물질을 포함하고, 제2 배향 기저막(151b)은 수직 배향 물질을 포함한다. 구체적으로, 수평 배향 물질층을 적층하고, 그 위에 수직 배향 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머 등의 배향 조절 물질이 혼합된 수직 배향 물질층을 적층한다. 이때, 수평 배향 물질층을 적층한 후, 광배향 등으로 선경사를 갖도록 한 후에, 수직 배향 물질층을 적층할 수도 있다.

그 후, 제1 배향 기저막(151a)과 제2 배향 기저막(151b)을 포함하는 제1 배향 물질층을 1차 노광하여 제1 배향 물질층을 광배향한다(S212). 제1 배향 물질층을 노광하여 광배향하는 방법은 도 9a 내지 도 9c 및 도 10을 참고로 설명한 바와 유사하다.

또한, 제2 기판(210) 위에 제3 배향 기저막(251a)과 제4 배향 기저막(251b)을 포함하는 제2 배향 물질층을 적층하고(S221), 1차 노광하여, 제2 배향 물질층을 광배향한다(S222). 앞서 설명한 바와 같이, 제3 배향 기저막(251a)은 수평 배향 물질을 포함하고, 제4 배향 기저막(251b)은 수직 배향 물질을 포함한다. 구체적으로, 수평 배향 물질층을 적층하고, 그 위에 수직 배향 물질과 광중합성 모노머 또는 올리고머 등의 배향 조절 물질이 혼합된 수직 배향 물질층을 적층한다. 이때, 수평 배향 물질층을 적층한 후, 광배향 등으로 선경사를 갖도록 한 후에, 수직 배향 물질층을 적층할 수도 있다. 제2 배향 물질층을 노광하여 광배향하는 방법은 도 9a 내지 도 9c 및 도 10을 참고로 설명한 바와 유사하다.

그 후, 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)을 합착한 후(S231), 액정층(300)을 주입한다(S232). 여기서 액정의 도입은 광중합성 모노머 또는 올리고머를 포함하는 배향막을 가지는 두 기판 사이에 액정을 주입하는 등의 방법으로 진행한다. 주입된 액정층(300)의 액정 분자는 제1 배향막(101)과 제2 배향막(201)의 광배향 특성에 따라 배향된다. 이 때, 액정에 광중합성 모노머 또는 올리고머를 첨가하여 주입할 수도 있다.

다음으로, 도 13에 도시한 바와 같이, 하부 표시판(100)의 화소 전극(50)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(245)에 소정의 전압을 인가(S233)하여, 액정층(300)의 액정 분자를 각 도메인 별로 다른 선경사각을 갖도록 배열한 후에, 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200)을 2차 노광하여, 제1 배향 물질층과 제2 배향 물질층 내에 포함되어 있는 광중합성 모노머 또는 올리고머와 같은 배향 조절 물질을 중합하고, 복수의 가지부(21a, 21b, 21c, 21d, 22a, 22b, 22c, 22d)를 고정시킴으로써, 제1 배향 조절제(152)와 제2 배향 조절제(252)를 형성(S234)하여, 제1 배향막(101)과 제2 배향막(201)을 완성한다. 액정층(300)에 전기장을 인가 했을 경우, 전기장에 따른 액정의 배향 변경은 액정의 유전율 이방성에 따라 이루어지고, 양의 유전율 이방성을 가지는 액정이면 전기장에 나란하게 되는 방향으로 기울어지고, 음의 유전율 이방성을 가지는 액정이면 전기장에 수직하게 되는 방향으로 기울어진다. 또한 전기장의 세기에 따라 액정의 배향이 변화하는 정도가 달라질 수 있다.

이처럼, 액정층(300)을 주입한 후에, 제1 배향 조절제(152)와 제2 배향 조절제(252)를 형성하게 되면, 배향 기저막(151a, 151b, 251a, 251b)으로부터 뻗어 나와있는 복수의 가지부(21a, 21b, 21c, 21d, 22a, 22b, 22c, 22d) 및 배향 조절 물질은 액정층(300)의 배열 방향에 영향을 받아, 액정층(300)의 배열 방향으로 배열될 수 있고, 액정층(300)의 배열 방향으로 중합되기 때문에 인가되어 있던 전기장을 제거한 이후에도 배열을 유지하여 인접한 액정의 배향에 영향을 미친다. 따라서, 액정층(300)의 액정 분자가 배열되는 선경사 방향을 더욱 강화할 수 있다.

또한, 화소 전극(50)과 공통 전극(245)에 소정의 전압을 인가하면, 제1 배향 물질층과 제2 배향 물질층 내에 포함되어 있는 광중합성 모노머 또는 올리고머와 같은 배향 조절 물질의 유전율 이방성에 의해, 배향 기저막(151b, 251b)으로부터 뻗어 나와있는 복수의 가지부(21a, 21b, 21c, 21d, 22a, 22b, 22c, 22d) 및 배향 조절 물질이 전기장에 반응하여, 액정층(300)의 배열 방향을 따라 정렬될 수 있고, 이에 의해 선경사 방향을 더욱 강화할 수 있다.

다음으로, 도 14를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 14는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 도 12 및 도 13을 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법과 유사하다.

그러나, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 도 12 및 도 13을 참고로 설명한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법과는 달리, 제1 배향 기저막(151a)과 제2 배향 기저막(151b)을 포함하는 제1 배향 물질층을 적층(S311)한 후, 광배향하고(S312), 제3 배향 기저막(251a)과 제4 배향 기저막(251b)을 포함하는 제2 배향 물질층을 적층하고(S321), 광배향(S322)한 후에, 두 표시판(100, 200)을 합착(S331)하고, 두 표시판(100, 200)의 두 전극(50, 240)에 전기장을 인가(S332)한 상태에서 2차 노광하여, 제1 배향 조절제(152) 및 제2 배향 조절제(252)를 완성(S333)한 후에 액정층을 주입(S334)한다. 액정 도입은 적하 방법 또는 진공 주입 방법 등을 사용하여 진행될 수 있다. 액정층은 배향막의 배향 특성에 의해 배향될 수 있다.

화소 전극(50)과 공통 전극(245)에 소정의 전압을 인가하면, 제1 배향 물질층과 제2 배향 물질층 내에 포함되어 있는 광중합성 모노머 또는 올리고머와 같은 배향 조절 물질의 유전율 이방성에 의해, 배향 기저막(151b, 251b)으로부터 뻗어 나와있는 복수의 가지부(21a, 21b, 21c, 21d, 22a, 22b, 22c, 22d)와 배향 조절 물질이 전기장에 반응하여, 정렬될 수 있고, 이처럼 전기장에 반응하여 배열된 방향으로 중합되기 때문에 인가되어 있던 전기장을 제거한 이후에도 배열을 유지하여 인접한 액정의 배향에 영향을 미친다. 따라서, 액정층(300)의 액정 분자가 배열되는 선경사 방향을 더욱 강화할 수 있다.

앞서 설명한 실시예들에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 배향 기저막을 1차 노광하여 광배향한 후, 2차 노광하여, 배향 조절제를 형성하였지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 1회 노광으로 배향 기저막을 광배향함과 동시에 배향 조절제를 중합하여 배향 조절제를 형성할 수도 있다. 보다 구체적으로, 배향 기저 물질 및 광중합성 모노머 및 올리고머를 포함하는 배향 물질층을 형성한 후, 1회 노광하여 배향 기저막을 광배향함과 동시에 배향조절제를 형성할 수 있다. 이때, 상부 표시판과 하부 표시판을 각기 1회 노광하여, 제1 배향 기저막 및 제1 배향 조절제, 그리고 제2 배향 기저막 및 제2 배향 조절제를 형성한 후, 하부 표시판과 상부 표시판을 합착하여 액정표시장치를 형성할 수 있다. 또한, 배향물질층이 각기 형성되어 있는 상부 표시판과 하부 표시판을 합착한 후에, 함께 노광하여, 제1 배향 기저막 및 제1 배향 조절제, 그리고 제2 배향 기저막 및 제2 배향 조절제를 형성할 수 있다. 이 경우, 노광은 액정층을 주입하기 전 또는 액정층을 주입한 후에 실시될 수 있다.

그러면, 도 15를 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 이중 배향막의 선경사 결과에 대하여 설명한다. 도 15는 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 이중 배향막의 선경사의 결과를 나타내는 그래프이다.

도 15를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 수평 배향층 및 수직 배향층을 포함하는 배향막에서, 수직 배향층의 함량(wt%)을 높일 수록 선경사의 극각이 증가함을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 수평 배향층 및 수직 배향층을 포함하는 배향막을 이용할 경우, 수직 배향층의 함량을 조절함으로써, 액정 분자가 원하는 선경사의 극각을 가지도록 배향할 수 있음을 알 수 있었다.

그러면, 도 16을 참고하여 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 도메인 안정성에 대하여 설명한다. 도 16은 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 도메인 안정성 평가 결과를 나타내는 그래프이다. 도 16에서 각 도면에 도시되어 있는 실선은 도메인 경계를 나타낸다. 도 16의 (a)는 선경사의 극각이 4°인 경우를 나타내고, 도 16의 (b)는 선경사의 극각이 7°인 경우를 나타내고, 도 16의 (c)는 선경사의 극각이 18°인 경우를 나타낸다.

도 16의 (a)를 참고하면, 배향막에 의해 배향된 액정 분자가 4°의 선경사의 극각을 가질 경우, 액정층에 약 1.2V의 전압이 가해지는 계조 이하 범위에서 네 개의 도메인의 안정성이 저하되고 있음을 알 수 있었고, 도 16의 (b)를 참고하면, 액정 분자가 7°의 선경사 극각을 가질 경우, 액정층에 약 1.0V의 전압이 가해지는 계조 이하 범위에서 네 개의 도메인의 안정성이 저하되고 있음을 알 수 있었다. 도 16의 (c)를 참고하면, 배향막에 의해 배향된 액정 분자가 18°의 선경사 극각을 가질 경우, OV의 낮은 전압에서도 네 개의 다중 도메인이 안정적으로 형성됨을 확인할 수 있었다. 즉, 선경사의 극각이 18°이하인 경우 낮은 전압에서는 다중 도메인이 형성되지 않는다. 따라서, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치용 표시판과 같이, 수평 배향층 및 수직 배향층을 포함하는 배향막을 이용하여 선경사의 극각을 조절함으로써, 안정적인 다중 도메인을 구현할 수 있음을 알 수 있었다.

그러면, 도 17a 및 도 17b를 참고하여 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 다중 도메인의 표시 특성에 대하여 설명한다. 도 17a 및 도 17b는 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 다중 도메인의 표시 특성 평가 결과를 나타내는 그림이다.

도 17a는 기존의 수평 배향막을 이용하여 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드의 액정 표시 장치에서 4개의 도메인을 형성한 경우를 나타내고, 도 17b는 본원 발명의 실시예에 따른 수평 배향막층과 수직 배향층을 포함하는 배향 기저막에 배향 조절제를 포함하여 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드의 액정 표시 장치에서 4개의 도메인을 형성한 경우를 나타낸다.

도 17a 및 도 17b의 (a), (b), (c)는 액정층에 가해지는 전압의 크기가 각기 0V, 1.2V, 10V인 경우, 휘도 분포를 나타내는 그림이고, (d)는 대비비(contrast ratio) 분포를 나타내는 그림이다.

도 17a 및 도 17b를 참고하면, 본원 발명의 실시예에 따른 수평 배향층과 수직 배향층을 포함하는 배향막에 배향 조절제를 포함하여 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드의 액정 표시 장치에서 4개의 도메인을 형성한 경우, 기존의 수평 배향막을 이용하여 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드의 액정 표시 장치에서 4개의 도메인을 형성한 경우에 비하여, 휘도 분포 및 대비비 분포에서 네 개의 도메인의 대칭성이 나타남을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 전 계조 범위에서 방향 대칭성을 가지는 네 개의 도메인을 가지는 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 액정 표시 장치를 구현할 수 있음을 알 수 있었다. 이에 의해, 전계조 범위에서 우수한 시야각을 가지는 액정 표시 장치를 구현할 수 있음을 알 수 있었다.

다음으로, 도 18a 및 도 18b를 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 표시 특성에 대하여 설명한다. 도 18a 및 도 18b는 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 위치에 따른 계조별 투과율 결과를 나타내는 그래프이다.

도 18a는 기존의 수평 배향막을 이용한 경우를 나타내고, 도 18b는 본원 발명의 실시예에 따른 수평 배향층과 수직 배향층을 포함하는 배향막에 배향 조절제를 포함한 경우를 나타낸다.

도 18a를 참고하면, 기존의 수평 배향막을 이용한 경우, 액정 표시 장치의 위치에 따른 극각(polar angle)의 값이 약 -50°이하에서는 계조에 따라 투과율 변화가 정확하게 나타나다가 그 이상의 극각에서는 계조에 따라 투과율의 값이 반대로 변화하는 계조 반전(Gray Scale Inversion)이 나타남을 알 수 있었다. 도 8b를 참고하면, 본원 발명의 실시예에 따른 수평 배향층과 수직 배향층을 포함하는 배향막에 배향 조절제를 포함한 경우, 전 극각의 범위에서, 계조 반전(Gray Scale Inversion) 없이, 계조에 따라 투과율 변화가 정확하게 나타남을 알 수 있었다.

이처럼, 일반적인 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드의 액정 표시 장치와 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 시야각 대칭성이 개선된 것을 확인할 수 있었으며, 계조반전도 개선되었음을 확인할 수 있었다.

다음으로, 도 19를 참고하여, 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 응답 속도에 대하여 설명한다. 도 19는 본 발명의 한 실험예에 따른 액정 표시 장치의 응답 속도 결과를 나타내는 그래프이다. 도 19a는 액정 분자의 상승 시간(rising time)을 나타내고, 도 19b는 액정 분자의 하강 시간(falling time)을 나타내고, 도 19c는 액정 분자의 전체 응답 시간(total response time)을 나타낸다. 도 19a 내지 도 19c에서, A는 일반적인 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드의 액정 표시 장치에 관한 것이고, B는 일반적인 다중 도메인 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드의 액정 표시 장치에 관한 것이고, C는 본 발명의 실시예에 따른 다중 도메인 액정 표시 장치에 관한 것이다.

도 19a 내지 도 19c를 참고하면, 일반적인 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드 또는 일반적인 다중 도메인 비틀린 네마틱(TN, twisted nematic) 모드의 액정 표시 장치와 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 다중 도메인 액정 표시 장치의 경우, 응답 속도가 개선되었음을 알 수 있었다. 이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치와 같이, 이중 배향막에 배향 조절제를 포함함으로써, 응답 속도가 개선되었음을 알 수 있었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 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.

100: 하부 표시판 101a: 제1 배향막
101b: 제3 배향막 101c: 제5 배향막
110: 제1 기판 120: 제1 배향 기저막
130: 제2 배향 기저막 140a: 제1 배향 조절제
140b: 제3 배향 조절제 140c: 제5 배향 조절제
150: 제5 배향 기저막 160: 제7 배향 기저막
200: 상부 표시판 201a: 제2 배향막
201b: 제4 배향막 201c: 제6 배향막
210: 제2 기판 220: 제3 배향 기저막
230: 제4 배향 기저막 240a: 제2 배향 조절제
240b: 제4 배향 조절제 240c: 제6 배향 조절제
250: 제6 배향 기저막 260: 제8 배향 기저막
3: 액정층 31: 액정 분자

Claims

제1 기판, 그리고
상기 제1 기판 위에 배치되어 있는 제1 수평 배향 기저막;
상기 제1 수평 배향막 위에 배치되어 있는 제1 수직 배향 기저막; 및
상기 제1 수직 배향 기저막으로부터 뻗어 나와 있는 제1 배향 조절제를 포함하는 제1 배향막
을 포함하고
상기 제1 배향막은 광배향되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치.
제2항에서,
상기 광중합성 모노머 또는 올리고머는 리액티브 메조겐을 포함하는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 배향막은 서로 다른 방향으로 광배향되어 있는 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
제4항에서,
상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 액정 표시 장치.
제1항에서,
상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판,
상기 제2 기판 위에 배치되어 있으며,
제2 수평 배향 기저막;
상기 제2 수평 배향 기저막 위에 배치되어 있는 제2 수직 배향 기저막; 및
상기 제2 수직 배향 기저막으로부터 뻗어 나와있는 제2 배향 조절제를 포함하는 제2 배향막, 그리고
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 더 포함하는 액정 표시 장치.
제6항에서,
상기 제1 배향 조절제 및 상기 제2 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치.
제7항에서,
상기 광중합성 모노머 또는 올리고머는 리액티브 메조겐을 포함하는 액정 표시 장치.
제6항에서,
상기 액정층은 비틀린 네마틱 액정층인 액정 표시 장치.
제6항에서,
상기 제1 배향막은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고,
상기 제2 배향막은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 제3 영역과 제4 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
제10항에서,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 광배향 방향과 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역의 광배향 방향은 서로 수직을 이루는 액정 표시 장치.
제6항에서,
상기 제2 배향막은 광배향되어 있는 액정 표시 장치
제1 기판, 그리고
상기 제1 기판 위에 배치되어 있으며, 수평 배향 물질과 및 수직 배향 물질이 혼합되어 있는 제1 배향 기저막; 및
상기 제1 배향 기저막 위에 배치되어 있으며, 상기 배향 기저막으로부터 뻗어 나와 있는 제1 배향 조절제를 포함하는 제1 배향막을 포함하고,
상기 제1 배향막은 광배향 되어 있는 액정 표시 장치.
제13항에서,
상기 제1 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치.
제14항에서,
상기 광중합성 모노머 또는 올리고머는 리액티브 메조겐을 포함하는 액정 표시 장치.
제13항에서,
상기 제1 배향막은 서로 다른 방향으로 광배향되어 있는 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
제16항에서,
상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 액정 표시 장치.
제13항에서,
상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판,
상기 제2 기판 위에 배치되어 있으며,
수평 배향 물질과 수직 배향 물질을 포함하는 제2 배향 기저막; 및
상기 제2 배향 기저막 위에 배치되어 있으며, 상기 제2 배향 기저막으로부터 뻗어 나와 있는 제2 배향 조절제를 포함하는 제2 배향막, 그리고
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있는 액정층을 포함하는 액정 표시 장치.
제18항에서,
상기 제2 배향 조절제 및 상기 제2 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치.
제19항에서,
상기 광중합성 모노머 또는 올리고머는 리액티브 메조겐을 포함하는 액정 표시 장치.
제18항에서,
상기 액정층은 비틀린 네마틱 액정층인 액정 표시 장치.
제18항에서,
상기 제1 배향막은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고,
상기 제2 배향막은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 제3 영역과 제4 영역을 포함하는 액정 표시 장치.
제22항에서,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 광배향 방향과 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역의 광배향 방향은 서로 수직을 이루는 액정 표시 장치.
제1 기판 위에 수평 배향 물질, 수직 배향 물질, 그리고 배향 조절 물질을 포함하는 제1 배향 물질층을 적층하는 단계,
상기 제1 배향 물질층을 1차 노광하여, 복수의 도메인을 가지도록 광배향되어 있는 제1 배향 기저막을 형성하는 단계, 그리고
상기 제1 배향 물질층을 2차 노광하여, 배향 조절 물질을 중합하여 제1 배향 조절제를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1 배향 조절제는 상기 제1 배향 기저막으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제24항에서,
제2 기판 위에 수평 배향 물질, 수직 배향 물질, 그리고 배향 조절 물질을 포함하는 제2 배향 물질층을 적층하는 단계,
상기 제2 배향 물질층을 1차 노광하여, 복수의 도메인을 가지도록 광배향되어 있는 제2 배향 기저막을 형성하는 단계, 그리고
상기 제2 배향 물질층을 2차 노광하여, 배향 조절 물질을 중합하여, 제2 배향 조절제를 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 제2 배향 조절제는 상기 제2 배향 기저막으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제25항에서,
상기 제1 배향 기저막과 상기 제1 배향 조절제를 포함하는 상기 제1 기판과 상기 제2 배향 기저막과 상기 제2 배향 조절제를 포함하는 상기 제2 기판을 서로 마주보도록 합착하는 단계, 그리고
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제25항에서,
상기 제1 배향 조절제 및 상기 제2 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치의 제조 방법.
제27항에서,
상기 광중합성 모노머 또는 올리고머는 리액티브 메조겐을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제26항에서,
상기 액정층은 비틀린 네마틱 액정층인 액정 표시 장치의 제조 방법.
제26항에서,
상기 제1 배향 기저막은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고,
상기 제2 배향 기저막은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 제3 영역과 제4 영역을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제30항에서,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 광배향 방향과 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역의 광배향 방향은 서로 수직을 이루는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1 기판 위에 수평 배향 물질, 수직 배향 물질, 그리고 배향 조절 물질을 포함하는 제1 배향 물질층을 적층하는 단계,
상기 제1 배향 물질층을 1차 노광하여, 복수의 도메인을 가지도록 광배향되어 있는 제1 배향 기저막을 형성하는 단계,
제2 기판 위에 수평 배향 물질, 수직 배향 물질, 그리고 배향 조절 물질을 포함하는 제2 배향 물질층을 적층하는 단계,
상기 제2 배향 물질층을 1차 노광하여, 복수의 도메인을 가지도록 광배향되어 있는 제2 배향 기저막을 형성하는 단계,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 서로 마주보도록 합착하는 단계,
상기 액정층에 전기장을 인가한 상태에서, 상기 제1 배향 물질층과 상기 제2 배향 물질층을 2차 노광하여, 상기 제1 배향 기저막 위에 배치되어 있는 제1 배향 조절제 및 상기 제2 배향 기저막 위에 배치되어 있는 제2 배향 조절제를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1 배향 조절제는 상기 제1 배향 기저막으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함하고,
상기 제2 배향 조절제는 상기 제2 배향 기저막으로부터 뻗어 나온 복수의 가지부를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제32항에서,
상기 제1 배향 조절제 및 상기 제2 배향 조절제는 광중합성 모노머 또는 올리고머를 중합한 것인 액정 표시 장치의 제조 방법.
제33항에서,
상기 광중합성 모노머 또는 올리고머는 리액티브 메조겐을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제32항에서,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 서로 마주보도록 합착하는 단계 후에,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제35항에서,
상기 액정층은 비틀린 네마틱 액정층인 액정 표시 장치의 제조 방법.
제32항에서,
상기 배향 조절제 및 상기 제2 배향 조절제를 형성하는 단계 후에, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 주입하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제37항에서,
상기 액정층은 비틀린 네마틱 액정층인 액정 표시 장치의 제조 방법.
제32항에서,
상기 제1 배향 기저막은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 제1 영역과 제2 영역을 포함하고,
상기 제2 배향 기저막은 서로 반대의 방향으로 광배향되어 있는 제3 영역과 제4 영역을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제39항에서,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 광배향 방향과 상기 제3 영역 및 상기 제4 영역의 광배향 방향은 서로 수직을 이루는 액정 표시 장치의 제조 방법.