KR20130069415A - 액정 디스플레이 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 한쌍의 기판의 대향면측에 제공된 한쌍의 배향막, 및 한쌍의 배향막 사이에 제공된 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함하는 액정층을 갖는 액정 디스플레이 소자를 포함하며,
한쌍의 배향막 중 하나 이상은 측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물이 가교된 화합물을 포함하며,
가교된 화합물에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되며,
하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상이 액정층에 포함되는 액정 디스플레이 장치에 관한 것이다.
<화학식 101>
CH(4-n)(R1)n
<화학식 102>
(R2)m-A-(X)p

Description

액정 디스플레이 장치 및 그의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 개시내용은 대향면에 배향막을 갖는 한쌍의 기판 사이에서 액정층이 봉지되어 있는 액정 디스플레이 소자를 포함하는 액정 디스플레이 장치 및 액정 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 몇년간, 액정 디스플레이(LCD)는 종종 액정 텔레비젼 수상기, 노트북 퍼스널 컴퓨터, 자동차 네비게이션 장치 등의 디스플레이 모니터로서 사용되어 왔다. 액정 디스플레이는 기판 사이에 개재된 액정층에 포함된 액정 분자의 분자 배열(배향)에 의하여 다양한 디스플레이 모드(방식)로 분류된다. 디스플레이 모드로서, 예를 들면 전압을 인가하지 않은 상태에서 액정 분자가 꼬이고 배향되어 있는 TN(꼬인 네마틱) 모드가 알려져 있다. TN 모드에서는 액정 분자가 양의 유전율 이방성, 즉 액정 분자의 장축 방향의 유전율이 단축 방향에 비하여 큰 성질을 갖는다. 그러므로, 액정 분자는 기판면에 대하여 평행한 면에서 액정 분자의 배향 방향을 순차적으로 회전시키며 그리고 기판면에 대하여 수직인 방향으로 액정 분자를 정렬시킨 구조를 갖는다.
다른 한편으로, 전압을 인가하지 않은 상태에서 액정 분자가 기판면에 대하여 수직으로 배향되어 있는 VA(수직 배향) 모드에 대하여 관심이 커지고 있다. VA 모드에서, 액정 분자는 음의 유전율 이방성, 즉 액정 분자의 장축 방향에서의 유전율이 단축 방향에 비하여 작은 성질을 가지며, TN 모드에 비하여 더 넓은 시야각을 실현할 수 있다.
VA 모드의 액정 디스플레이는 전압을 인가하면 기판에 대하여 수직 방향으로 배향된 액정 분자가 음의 유전율 이방성으로 인하여 기판에 대하여 평행한 방향으로 경사지도록 반응함으로써 광을 투과시키는 구조를 갖는다. 그러나, 기판에 대하여 수직 방향으로 배향된 액정 분자가 경사지는 방향은 임의적이므로, 전압 인가에 의하여 액정 분자의 배향이 교란됨에 따라 전압에 대한 반응 특성의 악화를 야기한다.
그러므로, 응답 특성을 개선시키기 위하여, 액정 분자가 전압에 반응하여 경사지게 되는 방향을 규제하는 기술이 검토되고 있다. 구체적으로, 자외선 광의 직선 편광의 광 또는 기판면에 대하여 사선 방향으로부터의 자외선 광을 조사함으로써 형성되는 배향막을 사용하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되는 기술(광학 배향막 기술) 등이 있다. 광학 배향막 기술로서, 예를 들면 찰콘 구조를 포함하는 중합체로 형성된 막에 대하여 자외선광의 직선 편광의 광 또는 기판면에 대하여 사선 방향으로부터의 자외선 광을 조사하고, 찰콘 구조의 이중 결합 부분이 가교되는 것에 의하여 배향막을 형성하는 기술이 알려져 있다(일본 특허 출원 공개 공보 제10-087859호, 일본 특허 출원 공개 공보 제10-252646호 및 일본 특허 출원 공개 공보 제2002-082336호 참조). 추가로, 그 이외에, 비닐 신나메이트 유도체 중합체 및 폴리이미드의 혼합물을 사용하여 배향막을 형성하는 기술이 존재한다(일본 특허 출원 공개 공보 제10-232400호 참조). 추가로, 폴리이미드를 포함하는 막에 대하여 파장이 254 ㎚인 직선 편광의 광을 조사시키고, 폴리이미드의 일부를 분해시키는 기술(일본 특허 출원 공개 공보 제10-073821호 참조) 등도 알려져 있다. 추가로, 광학 배향막 기술의 주변 기술로서 직선 편광의 광 또는 사선 광을 조사한 아조벤젠 유도체와 같은 이색성 광반응성 성분 단위를 포함하는 중합체로 형성된 막에 액정성 중합체 화합물로 형성된 막을 형성하여 액정성 배향막을 형성하는 기술이 존재한다(일본 특허 출원 공개 공보 제11-326638호 참조).
추가로, 한쌍의 기판의 대향면측에 제공된 한쌍의 배향막, 및, 한쌍의 배향막 사이에 제공되며 그리고 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함하는 액정층을 갖는 액정 디스플레이 소자를 포함하며, 한쌍의 배향막 중 하나 이상은 측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물이 가교 또는 변형된 화합물을 포함하며, 가교 또는 변형된 화합물에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되는 액정 디스플레이 장치가 일본 특허 출원 공개 공보 제2011-095696호로부터 주지되어 있다.
그러나, 상기 기재된 광학 배향막 기술로는 응답 특성이 개선되면서 배향막을 형성할 때 직선 편광의 광을 조사하는 장치 또는 기판면에 대하여 사선 방향으로부터 광을 조사하는 장치와 같은 대규모 광 조사 장치가 사용되는 문제가 존재한다. 추가로, 보다 넓은 시야각을 실현하기 위하여 픽셀내에 다수의 서브 픽셀을 제공하여 액정 분자의 배향을 분할하는 멀티-도메인을 갖는 액정 디스플레이를 제조하기 위하여서는 보다 규모가 큰 장치를 필요로 하여 제조 공정이 복잡하게 되는 문제가 있다. 구체적으로, 멀티-도메인을 갖는 액정 디스플레이에는 서브 픽셀마다 프리틸트가 상이하도록 배향막을 형성한다. 그러므로, 멀티-도메인을 갖는 액정 디스플레이의 제조에 상기 기재된 광학 배향막 기술이 사용되는 경우에서, 각각의 서브 픽셀에 광 조사를 실시하며, 각각의 서브 픽셀에 대한 마스크 패턴을 사용하므로 광 조사 장치는 더욱 더 대규모가 된다. 추가로, 일본 특허 출원 공개 공보 제2011-095696호에 개시된 기술에 의하여 응답 특성을 개선시킬 수 있으면서, 더 큰 프리틸트 안정화(높은 배향 안정성)가 요구된다.
대규모 제조 장치를 사용하지 않더라도 용이하게 응답 특성을 개선시킬 수 있으며, 게다가 액정 분자에 훨씬 더 큰 프리틸트 안정화(높은 배향 안정성)를 부여할 수 있는 액정 디스플레이 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시내용의 제1의 실시양태에 의하면, 한쌍의 기판의 대향면측에 제공된 한쌍의 배향막, 및 한쌍의 배향막 사이에 제공된 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함하는 액정층을 갖는 액정 디스플레이 소자를 포함하며, 한쌍의 배향막 중 하나 이상은 측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물이 가교된 화합물(편의상, "후-배향 처리 화합물"로 지칭함)을 포함하며, 가교된 화합물(후-배향 처리 화합물)에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되며, 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상이 액정층에 포함되는 액정 디스플레이 장치를 제공한다. 추가로, 본 개시내용의 제1의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 소자는 본 개시내용의 제1의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 액정 디스플레이 소자로 형성된다. 여기서 "가교성 작용기"는 가교된 구조(다리를 형성한 구조)를 형성할 수 있는 기를 지칭한다.
본 개시내용의 제2의 실시양태에 의하면, 한쌍의 기판의 대향면측에 제공된 한쌍의 배향막, 및 한쌍의 배향막 사이에 제공된 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함하는 액정층을 갖는 액정 디스플레이 소자를 포함하며, 한쌍의 배향막 중 하나 이상은 측쇄로서 감광성 작용기를 갖는 중합체 화합물이 변형된 화합물(편의상, "후-배향 처리 화합물"로 지칭함)을 포함하며, 변형된 화합물(후-배향 처리 화합물)에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되며, 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상이 액정층에 포함되는 액정 디스플레이 장치를 제공한다. 추가로, 본 개시내용의 제2의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 소자는 본 개시내용의 제2의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 액정 디스플레이 소자로 형성된다. 여기서, "감광성 작용기"는 에너지선을 흡수할 수 있는 기를 지칭한다.
본 개시내용의 제1의 실시양태의 액정 디스플레이 장치의 제조 방법(또는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법)은 한쌍의 기판 중 하나에 측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물(편의상, "전-배향 처리 화합물"로 지칭함)로 형성된 제1의 배향막을 형성하는 공정; 한쌍의 기판 중 다른 하나에 제2의 배향막을 형성하는 공정; 제1의 배향막 및 제2의 배향막이 대향되도록 한쌍의 기판을 배치하고, 제1의 배향막과 제2의 배향막 사이에 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 및 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상을 포함하는 액정층을 봉지시키는 공정; 액정층을 봉지시킨 후 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)을 가교시켜 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 공정을 포함한다.
여기서, 본 개시내용의 제1의 실시양태의 액정 디스플레이 장치(또는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법)에 의하면, 액정층에 소정의 전기장을 인가함으로써 액정 분자를 배향시키면서 자외선을 조사하여 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)의 측쇄를 가교시킬 수 있다.
더욱이, 그러한 경우, 액정 분자를 한쌍의 기판 중 하나 이상의 표면에 대하여 사선 방향으로 배열시키도록 액정층에 대하여 전기장을 인가하면서 자외선을 조사하는 것이 바람직하며, 더욱이, 한쌍의 기판은 픽셀 전극을 갖는 기판 및 대향 전극을 갖는 기판으로 구성되며, 자외선은 픽셀 전극을 갖는 기판측으로부터 조사되는 것이 더욱 바람직하다. 일반적으로, 대향 전극을 갖는 기판측에는 컬러 필터가 형성되며, 그의 컬러 필터에 의하여 자외선이 흡수되며, 배향막 재료의 가교성 작용기가 무반응성이 될 가능성이 있으므로, 상기 기재한 바와 같이 컬러 필터가 형성되지 않는 픽셀 전극을 갖는 기판측으로부터 자외선을 조사하는 것이 더욱 바람직하다. 컬러 필터가 픽셀 전극을 갖는 기판측에 형성되는 경우, 대향 전극을 갖는 기판측으로부터 자외선을 조사하는 것이 바람직하다. 여기서, 기본적으로는 프리틸트가 부여될 때 액정 분자의 방위각(편향각)은 전기장의 방향에 의하여 규제되며, 극각(천정각)은 전기장의 강도에 의하여 규제된다. 하기에 기재하는 본 개시내용의 제2의 및 제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법에도 마찬가지로 적용된다.
제2의 개시내용에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법(또는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법)은 한쌍의 기판 중 하나에 측쇄로서 감광성 작용기를 갖는 중합체 화합물(편의상, "전-배향 처리 화합물"로 지칭함)로 형성된 제1의 배향막을 형성하는 공정; 한쌍의 기판 중 다른 하나에 제2의 배향막을 형성하는 공정; 제1의 배향막 및 제2의 배향막이 대향되도록 한쌍의 기판을 배치하고, 제1의 배향막과 제2의 배향막 사이에 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 및 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상을 포함하는 액정층을 봉지시키는 공정; 액정층을 봉지시킨 후 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)을 변형시켜 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 공정을 포함한다.
여기서 본 개시내용의 제2의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법(또는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법)에 의하면, 소정의 전기장을 액정층에 인가하여 액정 분자를 배향시키면서 자외선을 조사하여 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)의 측쇄를 변형시킨다.
제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법(또는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법)은 한쌍의 기판 중 하나에 측쇄로서 가교성 작용기 또는 감광성 작용기를 갖는 중합체 화합물(편의상, "전-배향 처리 화합물"로 지칭함)로 형성된 제1의 배향막을 형성하는 공정; 한쌍의 기판 중 다른 하나에 제2의 배향막을 형성하는 공정; 제1의 배향막 및 제2의 배향막이 대향되도록 한쌍의 기판을 배치하고, 제1의 배향막과 제2의 배향막 사이에 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 및 하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상을 포함하는 액정층을 봉지시키는 공정; 액정층을 봉지시킨 후 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)상에 에너지선을 조사하여 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 공정을 포함한다. 여기서, 에너지선의 예로는 자외선, X선 및 전자선을 들 수 있다.
본 개시내용의 제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법(또는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법)에 의하면, 소정의 전기장을 액정층에 인가하여 액정 분자를 배향시키면서 에너지선으로서 자외선을 중합체 화합물에 조사한다.
화학식 101 및 화학식 102는 하기와 같다:
<화학식 101>
CH(4-n)(R1)n
(상기 화학식 101에서, R1은 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기 또는 시클로헥실 기를 나타내며, n은 3 또는 4임);
<화학식 102>
(R2)m-A-(X)p
(상기 화학식 102에서, "A"는 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 나타내며, R2는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기, 시클로펜타디에닐 기 또는 나프틸 기를 나타내며, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자를 나타내며, m은 3이고, p는 0 내지 3 사이의 정수임).
본 개시내용의 제1의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치 또는 상기 기재된 바람직한 형태를 포함하는 본 개시내용의 제1의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법은 일반적으로 하기에서 단순히 "본 개시내용의 제1의 실시양태"로 지칭할 수 있으며, 본 개시내용의 제2의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치 또는 상기 기재된 바람직한 형태를 포함하는 본 개시내용의 제2의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법은 일반적으로 하기에서 단순히 "본 개시내용의 제2의 실시양태"로 지칭할 수 있으며, 상기 기재된 바람직한 형태를 포함하는 본 개시내용의 제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법은 일반적으로 하기에서 단순히 "본 개시내용의 제3의 실시양태"로 지칭할 수 있다.
본 개시내용의 제1의 내지 제3의 실시양태에 의하면, 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물의 R1 또는 R2에서의 치환기는 할로겐 원자, 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기 및 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 더욱이, 그러한 경우, 할로겐 원자는 비저항이 크며, 신뢰성이 우수한 액정층을 얻을 수 있는 불소 원자 또는 염소 원자의 형태를 취하는 것이 바람직하며, 불소 원자가 더욱 더 바람직하다.
더욱이, 상기 기재된 바람직한 형태를 포함하는 본 개시내용의 제1의 내지 제3의 실시양태에 의하면, 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물과 액정 분자의 합계에 대한 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물의 질량비는 바람직하게는 0.1 질량% 내지 5 질량%이다. 질량비가 0.1 질량% 이상인 경우, 응답 속도에서의 개선과 같은 효과는 충분히 얻는다. 다른 한편으로, 5 질량%를 초과할 경우, 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물은 용이하게 용해되지 않으며, 응집물이 생성되는 경향이 있으며, 액정 분자는 넓은 온도 범위에 걸쳐 네마틱 액정 상을 나타내지 않을 우려가 있다.
상기 기재된 바람직한 형태를 포함하는 본 개시내용의 제1의 내지 제3의 실시양태에 의하면, 일반적으로 액정층은 액정 분자 중 1종 이상이 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자인 복수의 액정 분자로 구성된다.
상기 기재된 바람직한 형태를 포함하는 본 개시내용의 제1의 개시내용, 제2의 개시내용 및 제3의 개시내용에 의하면 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물) 또는 한쌍의 배향막 중 하나 이상을 구성하는 화합물(후-배향 처리 화합물)은 측쇄로서 화학식 1로 나타낸 기를 포함한 화합물로 형성될 수 있다. 여기서, 편의상, 상기와 같은 구성은 "본 개시내용의 1A의 구성, 본 개시내용의 2A의 구성 및 본 개시내용의 3A의 구성"으로서 지칭한다.
<화학식 1>
-R1-R2-R3
(상기 화학식에서, R1은 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 2가 유기 기이고, 중합체 화합물 또는 가교된 화합물(전-배향 처리 화합물 또는 후-배향 처리 화합물)의 주쇄와 결합되며, R2는 복수의 고리 구조를 포함하는 2가 유기 기이고, 고리 구조를 구성하는 원자 중 하나는 R1과 결합하며, R3은 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬 기, 알콕시 기 및 카보네이트 기를 비롯한 1가 기 또는 그의 유도체임).
대안으로, 상기 기재된 바람직한 형태를 포함하는 본 개시내용의 제1의 개시내용, 제2의 개시내용 및 제3의 개시내용에 의하면, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물) 또는 한쌍의 배향막 중 하나 이상을 구성하는 화합물(후-배향 처리 화합물)은 측쇄로서 화학식 2로 나타낸 기를 포함한 화합물로 형성될 수 있다. 여기서, 편의상, 상기 구성은 "본 개시내용의 1B의 구성, 본 개시내용의 2B의 구성 및 본 개시내용의 3B의 구성"으로서 지칭한다.
<화학식 2>
-R11-R12-R13-R14
(상기 화학식에서, R11은 중합체 화합물 또는 가교된 화합물(전-배향 처리 화합물 또는 후-배향 처리 화합물)의 주쇄와 결합된 에테르 기 또는 에스테르 기를 포함한 1개 이상 그리고 20개 이하, 바람직하게는 3개 이상 그리고 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 2가 유기 기이거나 또는 R11은 중합체 화합물 또는 가교된 화합물(전-배향 처리 화합물 또는 후-배향 처리 화합물)의 주쇄와 결합된 에테르 기 또는 에스테르 기이고, R12는 예를 들면 찰콘, 신나메이트, 신나모일, 쿠마린, 말레이미드, 벤조페논, 노르보르넨, 오리자놀 및 키토산으로부터의 임의의 1종의 구조를 포함하는 2가 기 또는 에티닐렌 기이며, R13은 복수의 고리 구조를 포함하는 2가 유기 기이고, R14는 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬 기, 알콕시 기 및 카보네이트 기를 비롯한 1가 기 또는 그의 유도체임).
대안으로, 상기 기재된 바람직한 형태를 포함하는 본 개시내용의 제1의 실시양태에 의하면, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)을 가교시켜 얻은 화합물(후-배향 처리 화합물)은 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성될 수 있으며, 측쇄가, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 가교된 가교부 및, 가교부에 결합된 말단 구조부로 구성될 수 있으며, 말단 구조부를 따르거나 또는 말단 구조부가 개재된 액정 분자에 의해 프리틸트가 부여될 수 있다. 대안으로, 본 개시내용의 제2의 실시양태에 의하면, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)을 변형시켜 얻은 화합물(후-배향 처리 화합물)은 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성될 수 있으며, 측쇄는, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 변형된 변형부 및, 변형부에 결합된 말단 구조부로 구성될 수 있으며, 말단 구조부를 따르거나 또는 말단 구조부가 개재된 액정 분자에 의해 프리틸트가 부여될 수 있다. 대안으로, 본 개시내용의 제3의 실시양태에 의하면, 중합체 화합물에 에너지선을 조사하여 얻은 화합물은 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며, 측쇄는, 주쇄에 결합되어 측쇄의 일부가 가교 또는 변형된 가교 또는 변형부 및, 가교 또는 변형부에 결합된 말단 구조부로 구성될 수 있으며, 말단 구조부를 따르거나 또는 말단 구조부가 개재된 액정 분자에 의해 프리틸트가 부여될 수 있다. 여기서, 편의상, 상기와 같은 구성은 "본 개시내용의 1C의 구성, 본 개시내용의 2C의 구성 및 본 개시내용의 3C의 구성"으로서 지칭한다. 본 개시내용의 1C의 구성, 본 개시내용의 2C의 구성 및 본 개시내용의 3C의 구성에서, 말단 구조부는 메소겐 기의 형태를 포함할 수 있다.
대안으로, 상기 기재된 바람직한 형태를 포함하는 본 개시내용의 제1의 실시양태에서, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)을 가교시켜 얻은 화합물(후-배향 처리 화합물)은 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성될 수 있으며, 측쇄가, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 가교된 가교부 및, 가교부에 결합되고 메소겐 기를 갖는 말단 구조부로 구성될 수 있다. 여기서, 편의상, 상기와 같은 구성은 "본 개시내용의 1D의 구성"으로서 지칭한다. 더욱이, 본 개시내용의 1D 구성에서, 주쇄 및 가교부는 공유 결합을 통하여 결합될 수 있으며, 가교부 및 말단 구조부는 공유 결합을 통하여 결합될 수 있다. 대안으로, 본 개시내용의 제2의 실시양태에서, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)을 변형시켜 얻은 화합물(후-배향 처리 화합물)은 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성될 수 있으며, 측쇄가, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 변형된 변형부 및, 변형부에 결합되고 메소겐 기를 갖는 말단 구조부로 구성될 수 있다. 여기서, 편의상, 상기와 같은 구성은 "본 개시내용의 2D의 구성"으로서 지칭한다. 대안으로, 본 개시내용의 제3의 실시양태에서, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)에 에너지선을 조사하여 얻은 화합물(후-배향 처리 화합물)은 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성될 수 있으며, 측쇄는, 주쇄에 결합되어 측쇄의 일부가 가교 또는 변형된 가교 또는 변형부 및, 가교 또는 변형부에 결합되고 메소겐 기를 갖는 말단 구조부로 구성될 수 있다. 여기서, 편의상, 상기와 같은 구성은 "본 개시내용의 3D의 구성"으로서 지칭한다.
본 개시내용의 1A의 구성 내지 본 개시내용의 1D의 구성을 포함한 본 개시내용의 제1의 실시양태에 의하면, 측쇄(보다 구체적으로, 가교부)는 광이량체화 감광성 기를 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 기재된 바람직한 구성 및 형태를 포함하는 본 개시내용의 제1의 내지 제3의 실시양태에 의하면, 제1의 배향막의 표면 거칠기 Ra는 1 ㎚ 이하일 수 있거나 또는 대안으로, 한쌍의 배향막 중 하나 이상의 표면 거칠기 Ra는 1 ㎚ 이하일 수 있다. 여기서, 편의상, 상기와 같은 구성은 "본 개시내용의 1E의 구성, 본 개시내용의 2E의 구성 및 본 개시내용의 3E의 구성"으로서 지칭한다. 여기서, 표면 거칠기 Ra는 JIS B 0601: 2001에 의하여 규정된다.
더욱이, 상기 기재된 바람직한 구성 및 형태를 포함하는 본 개시내용의 제1의 내지 제3의 실시양태에 의하면, 제2의 배향막은 제1의 배향막을 구성하는 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)로 형성될 수 있거나 또는 대안으로, 한쌍의 배향막은 동일한 조성을 가질 수 있다. 그러나, 한쌍의 배향막이 본 개시내용의 제1의 내지 제3의 실시양태에 의하여 규정되는 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)로 구성되는 한, 한쌍의 배향막은 상이한 조성을 가질 수 있거나 또는 제2의 배향막은 제1의 배향막을 구성하는 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)과는 상이한 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)로 형성될 수 있다.
더욱이, 상기 기재된 바람직한 구성 및 형태를 포함하는 본 개시내용의 제1의 내지 제3의 실시양태에 의하면, 전극에 형성된 슬릿 또는 기판에 제공된 돌출부로 형성된 배향 규제 유닛이 제공될 수 있다.
상기 기재된 바람직한 구성 및 형태를 포함하는 본 개시내용의 제1의 내지 제3의 실시양태에 의하면, 주쇄는 반복 단위 중에서 이미드 결합을 포함할 수 있다. 추가로, 중합체 화합물(후-배향 처리 화합물)은 액정 분자를 한쌍의 기판에서 소정 방향으로 배열시킨 구조를 포함할 수 있다. 더욱이, 한쌍의 기판은 픽셀 전극을 갖는 기판 및 대향 전극을 갖는 기판으로 구성될 수 있다.
후-배향 처리 화합물(가교된 화합물 또는 변형된 화합물)에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되는 수직 배향(VA) 모드의 본 개시내용의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치에 의하면, 기타 모드의 액정 디스플레이 장치에 비하여 프리틸트가 부여된 후 배향 계면에서 액정 분자의 왜곡이 큰 것으로 고려된다. 그러므로, 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상을 액정층내에 포함함으로써, 프리틸트가 부여된 후 배향 계면에서 액정 분자의 커다란 왜곡을 완화시킬 수 있으며, 그 결과 프리틸트는 안정화(높은 배향 안정성)될 수 있으며, 응답 속도는 추가로 개선될 수 있다. 게다가, 프리틸트가 부여된 후 배향 계면상에 액정 분자에서의 커다란 왜곡을 완화시킬 수 있는 결과로서, 배향 결함의 발생을 억제시킬 수 있으며, 콘트라스트의 저하가 용이하게 발생되지 않는 액정 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
게다가, 본 개시내용의 제1의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치에서, 한쌍의 배향막 중 하나 이상은 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물이 측쇄로서 가교되는 화합물을 포함하므로, 가교된 화합물에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여된다. 그러므로, 전기장이 픽셀 전극 및 대향 전극 사이에 인가되는 경우, 액정 분자의 장축 방향은 기판면에 대하여 소정 방향으로 응답하여 양호한 디스플레이 특성을 확보하게 된다. 또한, 가교된 화합물에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되므로, 전극 사이에서의 전기장에 대한 응답 속도는 액정 분자에 프리틸트가 부여되지 않는 경우에 비하여 빠르며, 가교된 화합물을 사용하지 않고 프리틸트가 부여된 경우에 비하여 양호한 디스플레이 특성을 유지하는 것이 더 용이하다.
본 개시내용의 제1의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법에 의하면, 측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물을 포함하는 제1의 배향막을 형성한 후, 제1의 배향막과 제2의 배향막 사이에 액정층을 봉지시킨다. 여기서, 액정층 내의 액정 분자는 제1의 배향막 및 제2의 배향막에 의하여 전체로서 제1의 배향막 및 제2의 배향막의 표면에 대하여 소정의 방향(예를 들면 수평 방향, 수직 방향 또는 사선 방향)으로 배열된 상태가 된다. 그 다음, 전기장을 인가하면서 가교성 작용기를 반응시켜 중합체 화합물을 가교시킨다. 그리하여, 가교된 화합물의 부근에서 액정 분자에 프리틸트가 부여될 수 있다. 즉, 액정 분자가 배열되는 상태로 중합체 화합물을 가교시킴으로써, 액정층을 봉지시키기 이전에 배향막에 대하여 직선 편광의 광 또는 사선 방향의 광을 조사하지 않고도 그리고 대규모 장치를 사용하지 않고도 액정 분자에 프리틸트가 부여될 수 있다. 그러므로, 응답 속도는 액정 분자에 프리틸트가 부여되지 않은 경우에 비하여 개선된다.
본 개시내용의 제2의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치에서, 한쌍의 배향막 중 하나 이상은 측쇄로서 감광성 작용기를 갖는 중합체 화합물을 변형시킨 화합물을 포함하므로, 변형된 화합물에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여된다. 그러므로, 전기장이 픽셀 전극 및 대향 전극 사이에서 인가될 경우, 액정 분자의 장축 방향은 기판면에 대하여 소정의 방향으로 응답하여 양호한 디스플레이 특성을 확보한다. 게다가, 가교된 화합물에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되므로, 전극 사이의 전기장에 대한 응답 속도는 액정 분자에 프리틸트가 부여되지 않은 경우에 비하여 빠르며, 변형된 화합물을 사용하지 않고 프리틸트가 부여된 경우에 비하여 양호한 디스플레이 특성을 유지하는 것이 더 용이하다.
본 개시내용의 제2의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법에 의하면, 측쇄로서 감광성 작용기를 갖는 중합체 화합물을 포함하는 제1의 배향막을 형성한 후, 제1의 배향막과 제2의 배향막 사이에서 액정층을 봉지시킨다. 여기서, 액정층 내의 액정 분자는 제1의 배향막 및 제2의 배향막에 의하여 전체로서 제1의 배향막 및 제2의 배향막의 표면에 대하여 소정의 방향(예를 들면 수평 방향, 수직 방향 또는 사선 방향)으로 배열된 상태가 된다. 그 다음, 전기장을 인가하면서 중합체 화합물을 변형시킨다. 그리하여, 변형된 화합물의 부근에서 액정 분자에 프리틸트가 부여될 수 있다. 즉, 액정 분자가 배열되는 상태로 중합체 화합물을 변형시킴으로써, 액정층을 봉지시키기 이전에 배향막에 대하여 직선 편광의 광 또는 사선 방향의 광을 조사하지 않고도 그리고 대규모 장치를 사용하지 않고도 액정 분자에 프리틸트가 부여될 수 있다. 그러므로, 응답 속도는 액정 분자에 프리틸트가 부여되지 않은 경우에 비하여 개선된다.
본 개시내용의 제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법에 의하면, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)에 에너지선을 조사하여 액정 분자에 프리틸트가 부여된다. 즉, 액정 분자가 배열되는 상태로 중합체 화합물의 측쇄를 가교 또는 변형시킴으로써, 액정층을 봉지시키기 이전에 배향막에 대하여 직선 편광의 광 또는 사선 방향의 광을 조사하지 않고도 그리고 대규모 장치를 사용하지 않고도 액정 분자에 프리틸트가 부여될 수 있다. 그러므로, 응답 속도는 액정 분자에 프리틸트가 부여되지 않은 경우에 비하여 개선된다.
도 1은 본 개시내용의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 부분 단면의 개략도를 도시한다.
도 2a는 수평 방향으로부터 조망한 화학식 101로 나타낸 화합물 및 액정 분자가 혼합된 상태의 개략도를 도시하며, 도 2b는 수평 방향으로부터 조망한 화학식 102로 나타낸 화합물 및 액정 분자가 혼합된 상태의 개략도를 도시하며, 도 2c는 상부로부터 조망한 화학식 102로 나타낸 화합물 및 액정 분자를 혼합한 상태의 개략도를 도시한다.
도 3은 액정 분자의 프리틸트를 설명하는 개략도를 도시한다.
도 4는 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명하는 플로우차트를 도시한다.
도 5는 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명하는 배향막 중의 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물) 상태를 나타내는 개략도를 도시한다.
도 6은 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치의 제조 방법을 설명하는 기판 등의 부분 단면 개략도를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 방법을 설명하는 기판 등의 부분 단면 개략도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 각각 도 7 이후의 공정을 설명하는 기판 등의 부분 단면 개략도 및, 배향막내에서 중합체 화합물(후-배향 처리 화합물)의 상태를 나타내는 개략도를 도시한다.
도 9는 도 1에 도시한 액정 디스플레이 장치의 회로 구성도를 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 정렬 변수를 기재하는 단면 개략도를 도시한다.
도 11은 본 개시내용의 실시양태의 액정 디스플레이 장치의 변형예의 부분 단면 개략도를 도시한다.
도 12는 도 11에 도시된 액정 디스플레이 장치의 변형예의 부분 단면 개략도를 도시한다.
도 13은 본 개시내용의 실시양태의 액정 디스플레이 장치의 또다른 변형예의 부분 단면 개략도를 도시한다.
도 14는 가교된 중합체 화합물 및 액정 분자 사이의 관계를 설명하는 개략도를 도시한다.
도 15는 변형된 중합체 화합물 및 액정 분자 사이의 관계를 설명하는 개략도를 도시한다.
이하에서, 본 개시내용의 실시양태는 하기에 도면을 참조하여 기술의 실시양태 및 실시예에 기초하여 기재하면서, 본 개시내용의 실시양태는 기술 및 실시예의 실시양태에 의하여 한정되지 않으며, 기술 및 실시예의 실시양태에서의 각종 수치 및 물질은 예가 된다. 여기서, 기재는 하기와 같은 순서로 제시될 것이다.
1. 본 개시내용의 실시양태의 액정 디스플레이 장치에서 공통의 구성 및 구조에 관한 설명
2. 기술의 실시양태에 기초하여 본 개시내용의 실시양태의 액정 디스플레이 장치 및 그의 제조 방법의 설명
3. 실시예에 기초하여 본 개시내용의 실시양태의 액정 디스플레이 장치 및 그의 제조 방법의 설명 등등.
본 개시내용의 실시양태의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)에서의 공통의 구성 및 구조에 관한 설명
본 개시내용의 제1의 내지 제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치(또는 액정 디스플레이 소자)의 부분 단면 개략도는 도 1에 도시한다. 액정 디스플레이 장치는 복수의 픽셀(10)(10A, 10B, 10C...)을 포함한다. 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)에서, TFT(박막 트랜지스터) 기판(20) 및 CF(컬러 필터) 기판(30) 사이에서 배향막(22 및 32)을 통하여 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(41)를 갖는 액정층(40)이 제공된다.
액정층(40)은 입체 형상을 갖는 분자(입체적 확장을 갖는 분자)인 화학식 101로 나타낸 화합물 또는 평면적 형상을 갖는 분자(평면 확장을 갖는 분자)인 화학식 102 또는 입체 형상을 갖는 분자(입체적 확장을 갖는 분자)인 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상을 더 포함한다. 여기서, 편의상, 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물은 "프리틸트 안정성 부여 화합물"로 지칭한다. 화학식 102에서 "A"가 시클로헥산 고리인 경우, 분자는 입체 형상(입체 확장을 갖는 분자)을 갖는다. 추가로, 화학식 102에서의 "A"가 벤젠 고리인 경우, 일반적으로 분자는 평면 형상(평면 확장을 갖는 분자)을 갖는다.
이러한 방식에서, 액정층(40)은 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(41) 및 프리틸트 안정성 부여 화합물이 혼합된 계이다. 여기서, 액정 분자(41)는 통상적으로 메소겐 골격을 포함한다. 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)는 이른바 투과형이며, 디스플레이 모드는 수직 배향(VA) 모드이다. 도 1에서, 구동 전압이 인가되지 않은 비-구동 상태를 나타낸다.
화학식 101의 화합물의 구체예인 화학식 101A 내지 101F 및 화학식 102의 화합물의 구체예인 화학식 102-A 내지 102-E는 하기에 제시한다:
Figure pat00001
Figure pat00002
이하에서는 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물(분자)인 입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)(입체 확장을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42))을 설명한다.
개략도를 도 2a에 도시한 바와 같이, 액정층(40)에는 한 유형의 바아형 액정 분자(41)의 사이에 입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)이 투입됨으로써 각각의 액정 분자(41) 사이의 상호 배향 상관관계는 다소 약화된다. 여기서, 도 2a는 수평 방향으로부터 조망한 입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42) 및 액정 분자(41)를 혼합한 상태의 개략도를 도시한다. 즉, 입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)이 액정 분자(41) 및 또다른 액정 분자(41) 사이에 존재할 경우, 액정 분자(41) 사이의 배향 상관관계가 약화된다. 즉, 프리틸트가 부여된 후 배향막 계면 부근의 액정 분자(41)의 왜곡이 큰 경우, 투입된 입체 형상의 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)에 의하여 그의 왜곡이 완화되지만, 처음에는 왜곡이 커서 심지어 왜곡이 완화되더라도, 배향막 계면의 부근에서 액정 분자(41)의 배향 안정성에는 별다른 문제가 없다. 다른 한편으로, 왜곡이 완화됨에 따라, 액정 분자(41)의 외부 응답에서의 배향 변화가 유연하게 되는 것으로 간주된다. 더욱이, 상기와 같은 결과로서, 배향 안정성(프리틸트 안정성)이 개선되며, 배향 변화의 유연성의 개선으로 인하여 응답 속도가 개선되며, 우수한 응답 특성을 얻는다. 추가로, 배향 결함의 발생은 완화된 배향 왜곡에 의하여 억제되어 콘트라스트의 저하를 방지한다.
입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)의 R1 또는 R2에서의 치환기는 할로겐 원자, 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기 및 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하며, 더욱이 할로겐 원자는 비저항이 크며, 신뢰성이 우수한 액정층을 얻게 되는 불소 원자 또는 염소 원자의 형태인 것이 바람직하며, 불소 원자가 훨씬 더 바람직하다. 그러나, 입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)에서, 할로겐 원소의 수는 1 내지 12개인 것이 바람직하다. 할로겐 원소의 수가 너무 클 경우, 개선되는 입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)의 결정성의 결과로서 액정 분자와의 상용성이 악화될 우려가 있다.
입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)이 C, H, O 및 할로겐 이외에 구성 원소를 포함하지 않음으로써, 내열성 및 내광성이 우수하며, 비저항이 크다. 내열성이 우수하며 그리고 비저항이 높아서, 고온에서조차 높은 전압 유지율을 유지할 수 있다. 추가로, 내광성이 우수하므로, 액정 디스플레이 장치의 제조중에 광 조사 공정(예를 들면 광 조사에 의하여 경화되는 실란트를 사용하는 부착 및 액정 주입구의 봉지 및 광 조사에 의하여 배향 방향을 규정하는 광학 배향막의 생성)에서 문제가 발생하지 않으며, 외부 광에 대한 높은 내성을 액정 디스플레이 장치에 부여될 수 있다. 이러한 방식에서, 가시광 및 자외선 광에 대한 내광성이 우수하므로, 액정층에 강한 광이 조사되더라도, 액정층을 구성하는 재료의 분해 또는 이성체화는 발생하지 않으며, 높은 비저항을 유지할 수 있다. 대안으로, 입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)에서의 치환기로서, 트리플루오로 기, 디플루오로메톡시 기 또는 트리플루오로메톡시 기와 같은 불소 원자를 포함하는 치환기가 바람직하다. 그러한 치환기를 포함하는 불소-함유계 분자는 비저항이 높으므로, 고온에서조차 높은 전압 보유율을 유지할 수 있다. 게다가, 불소-함유계 분자는 점도가 낮으며, 응답 속도가 개선될 수 있다.
여기서, "A"가 시클로헥산 고리인 입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)의 경우, 페닐 기 및 시클로헥실 기의 총수는 3 또는 4개인 것이 바람직하다. 추가로, 입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)에서 R1은 페닐 기 또는 시클로헥실 기로 치환된 페닐 기일 수 있거나 또는 대안으로 페닐 기 또는 시클로헥실 기로 치환된 시클로헥실 기일 수 있다. 그러나, 상기 경우에서, R1에서의 페닐 기 및 시클로헥실 기의 총수는 3 내지 8개인 것이 바람직하다. 추가로, 입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)에서 "A"가 시클로헥산 고리인 경우에서, R2는 페닐 기 또는 시클로헥실 기로 치환된 페닐 기일 수 있거나 또는 페닐 기 또는 시클로헥실 기로 치환된 시클로헥실 기일 수 있다. 그러나, 그러한 경우, R2에서의 페닐 기 및 시클로헥실 기의 총수는 4 내지 7개인 것이 바람직하다. 입체 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(42)의 분자량은 200 이상인 것이 바람직하며, 이에 의하여 액정 디스플레이 장치의 제조중에 액정 재료의 주입시 휘발성이 억제될 수 있으며, 액정 재료의 성분비는 용이하게 변경되지 않으며, 액정 분자의 응답 특성에서의 변화는 억제될 수 있다.
그 다음, 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물(분자)인 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)(평면 확장을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43))을 설명할 것이다. 여기서, 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)에서, m개인 R2 및 "A" 모두는 동일 평면상에 존재한다. 보다 구체적으로, 액정 분자의 배향 변화를 더 유연하게 하는 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)은 "A"가 벤젠 고리인 화학식 102로 나타낸 화합물이다.
개략도를 도 2b 및 도 2c에 도시한 바와 같이, 액정층(40)내의 한 유형의 바아형 액정 분자(41) 사이에 투입되는 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)에 의하여, 각각의 액정 분자(41) 사이의 상호 배향 상관관계는 다소 약화된다. 여기서, 도 2b에는 수평 방향으로부터 조망한 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43) 및 액정 분자(41)가 혼합된 상태의 개략도를 도시하며, 도 2c는 상부로부터 조망한 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43) 및 액정 분자(41)를 혼합한 상태의 개략도를 도시한다. 즉, 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)이 액정 분자(41) 및 또다른 액정 분자(41) 사이에 존재할 경우, 액정 분자(41) 사이의 배향 상관관계는 약화된다. 즉, 프리틸트가 부여된 후 배향막 계면의 부근에서 액정 분자(41)의 왜곡이 클 경우, 평면-형상의 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)이 투입되어 왜곡이 완화되지만, 처음에는 왜곡이 커서 왜곡이 완화되더라도 배향막 계면 부근에서 액정 분자(41)의 배향 안정성에는 어떠한 문제도 존재하지 않는다. 다른 한편으로, 왜곡이 완화됨으로써, 액정 분자(41)의 외부 응답에서의 배향 변화가 유연해지는 것으로 고려된다. 더욱이, 상기의 결과로서, 배향 안정성(프리틸트 안정성)이 개선되며, 배향 변화의 유연성의 개선으로 인하여 응답 속도가 개선되며, 우수한 응답성을 얻는다. 추가로, 배향 결함의 발생은 완화되는 배향 왜곡에 의하여 억제되어 콘트라스트의 저하를 방지한다.
즉, 도 2b 및 도 2c에 도시한 바와 같이, 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)이 액정 분자(41) 사이에 투입되면, X 방향에 비하여 Y 방향에서 더 넓은 공간이 생성된다. 상세한 메카니즘이 명백하지는 않지만, 그의 이방성 공간이 생성됨으로써 왜곡이 완화되며, 프리틸트가 부여된 후 배향막 계면의 부근에서 액정 분자(41)의 배향 안정성이 개선될 수 있다. 추가로, 완화된 왜곡에 의하여, 액정 분자(41)의 외부 응답에서의 배향 변화가 유연해지는 것으로 고려된다. 더욱이, 상기의 결과로서, 배향 안정성(프리틸트 안정성)이 개선되며, 배향 변화의 유연성의 개선으로 인하여 응답 속도가 개선되며, 우수한 응답 특성을 얻는다.
평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)의 R3에서의 치환기는 할로겐 원자, 1 내지 8개(바람직하게는 6개)의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기 및 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것이 바람직하며, 더욱이 할로겐 원자는 비저항이 크며 그리고 신뢰성이 우수한 액정층을 얻을 수 있는 불소 원자 또는 염소 원자의 형태인 것이 바람직하며, 불소 원자가 더욱더 바람직하다. 그러나, 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)에서, 할로겐 원소의 수는 1 내지 6개인 것이 바람직하다. 할로겐 원소의 수가 클 경우, 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)의 결정성 개선의 결과로서 액정 분자와의 상용성이 악화될 우려가 있다.
평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)이 C, H, O 및 할로겐 이외의 구성 원소를 포함하지 않음으로써, 내열성 및 내광성이 우수하며, 비저항이 크다. 내열성이 우수하며, 비저항이 커서 고온에서조차 높은 전압 보유율을 유지할 수 있다. 추가로, 내광성이 우수하므로, 액정 디스플레이 장치의 제조중에 광 조사 공정(예를 들면 광 조사에 의하여 경화되는 실란트를 사용하는 부착 및 액정 주입구의 봉지 및 광 조사에 의하여 배향 방향을 규정하는 광학 배향막의 생성)에서 문제가 발생하지 않으며, 외부 광에 대한 높은 내성을 액정 디스플레이 장치에 부여될 수 있다. 이러한 방식에서, 가시광 및 자외선 광에 대한 내광성이 우수하므로, 액정층에 강한 광이 조사되더라도, 액정층을 구성하는 재료의 분해 또는 이성체화는 발생하지 않으며, 높은 비저항을 유지할 수 있다. 대안으로, 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)에서의 치환기로서, 트리플루오로 기, 디플루오로메톡시 기 또는 트리플루오로메톡시 기와 같은 불소 원자를 포함하는 치환기가 바람직하다. 그러한 치환기를 포함하는 불소-함유계 분자는 비저항이 높으므로, 고온에서조차 높은 전압 보유율을 유지할 수 있다. 게다가, 불소-함유계 분자는 점도가 낮으며, 응답 속도가 개선될 수 있다.
평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)(여기서 "A"는 상기 기재한 바와 같은 벤젠 고리임)의 경우, 페닐 기 및 시클로헥실 기의 총수는 4개인 것이 바람직하다. 추가로, 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)에서 R2는 페닐 기 또는 시클로헥실 기로 치환된 페닐 기일 수 있거나 또는 대안으로 페닐 기 또는 시클로헥실 기로 치환된 시클로헥실 기일 수 있다. 그러나, 상기 경우에서, R2에서의 치환기로서 페닐 기 및 시클로헥실 기의 총수는 4 내지 7개인 것이 바람직하다. 추가로, 평면 형상을 갖는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)의 분자량은 200 이상인 것이 바람직하며, 이에 의하여 액정 디스플레이 장치의 제조중에 액정 재료의 주입시 휘발성이 억제될 수 있으며, 액정 재료의 성분비는 용이하게 변경되지 않으며, 액정 분자의 응답 특성에서의 변화는 억제될 수 있다.
TFT 기판(20)에는 CF 기판(30)과 대향하는 유리 기판(20A)의 표면에 예를 들면 매트릭스 패턴으로 복수의 픽셀 전극(20B)이 배치된다. 더욱이, 복수의 픽셀 전극(20B)을 각각 구동시키는 게이트, 소스, 드레인 등을 포함하는 TFT 스위칭 소자 및, TFT 스위칭 소자에 접속된 게이트 라인, 소스 라인 등(도시하지 않음)이 제공된다. 픽셀 전극(20B)은 유리 기판(20A) 위에서 픽셀 분리 유닛(50)에 의하여 전기적으로 분리된 각각의 픽셀에 제공되며, 예를 들면 ITO(산화인듐주석)와 같은 투명성을 갖는 재료로 구성된다. 픽셀 전극(20B)에는 각각의 픽셀내에 예를 들면 스트라이프형 또는 V형 패턴을 갖는 슬릿부(21)(전극이 형성되지 않은 부분)가 제공된다. 이에 의하여, 구동 전압이 인가될 때, 액정 분자(41)의 장축 방향에 대하여 사선 전기장이 부여되고, 픽셀내에서 배향 방향이 상이한 영역이 형성되므로(배향 분할), 시야각 특성이 개선된다. 즉, 슬릿부(21)는 양호한 디스플레이 특성을 확보하기 위하여 액정층(40)내의 액정 분자(41) 전체의 배향을 규제하기 위한 배향 규제 유닛이며, 여기서, 구동 전압의 인가시 액정 분자(41)의 배향 방향은 슬릿부(21)에 의하여 규제된다. 상기 기재한 바와 같이, 기본적으로, 프리틸트가 부여될 때 액정 분자의 방위각은 전기장의 방향에 의하여 규정되며, 전기장의 방향은 배향 규제 유닛에 의하여 결정된다.
CF 기판(30)에는 TFT 기판(20)에 대한 유리 기판(30A)의 대향면에 유효 디스플레이 영역의 거의 전면에 걸쳐 예를 들면 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 스트라이프형 필터에 의하여 구성된 컬러 필터(도시하지 않음) 및, 대향 전극(30B)이 배치된다. 픽셀 전극(20B)과 유사하게, 대향 전극(30B)은 예를 들면 ITO와 같은 투명성을 갖는 재료로 구성된다.
배향막(22)은 TFT 기판(20)의 액정층(40) 측의 표면에 픽셀 전극(20B) 및 슬릿부(21)를 피복하도록 제공된다. 배향막(32)은 CF 기판(30)의 액정층(40) 측의 표면에 대향 전극(30B)을 피복하도록 제공된다. 배향막(22 및 32)은 액정 분자(41)의 배향을 규제하며, 여기서 액정 분자(41)를 기판면에 대하여 수직 방향으로 배향시키는 것과 함께, 기판 부근에서 프리틸트가 액정 분자(41)(41A, 41B)에 부여되는 기능을 갖는다. 여기서, 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)에서, CF 기판(30)의 측에는 슬릿부가 제공되지 않는다.
도 9는 도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치의 회로 구성을 도시한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 액정 디스플레이 장치는 디스플레이 영역(60)에 제공된 복수의 픽셀(10)을 포함하는 액정 디스플레이 소자를 포함하여 구성된다. 액정 디스플레이 장치에는 디스플레이 영역(60)의 주위에서 소스 드라이버(61) 및 게이트 드라이버(62), 소스 드라이버(61)와 게이트 드라이버(62)를 제어하는 타이밍 콘트롤러(63) 및, 소스 드라이버(61)와 게이트 드라이버(62)에 전원을 공급하는 전원 회로(64)가 제공된다.
디스플레이 영역(60)은 영상이 디스플레이되는 영역이며, 복수의 픽셀(10)이 매트릭스 패턴으로 배열됨으로써 영상을 디스플레이할 수 있도록 구성된 영역이다. 여기서, 도 9에는 복수의 픽셀(10)을 포함하는 디스플레이 영역(60) 이외에, 4개의 픽셀(10)에 해당하는 영역을 별도로 확대하여 예시한다.
디스플레이 영역(60)에는 복수의 소스 라인(71)이 행(row) 방향으로 배열되며, 복수의 게이트 라인(72)은 열(column) 방향으로 배열되며, 픽셀(10)은 소스 라인(71) 및 게이트 라인(72)이 서로 교차되는 위치에 각각 배열된다. 픽셀 전극(20B) 및 액정층(40)과 함께 각각의 픽셀(10)은 트랜지스터(121) 및 캐패시터 (122)를 포함한다. 각각의 트랜지스터(121)에서, 소스 전극은 소스 라인(71)에 접속되며, 게이트 전극은 게이트 라인(72)에 접속되며, 드레인 전극은 캐패시터 (122) 및 픽셀 전극(20B)에 접속된다. 각각의 소스 라인(71)은 소스 드라이버(61)에 접속되며, 화상 신호는 소스 드라이버(61)로부터 공급된다. 각각의 게이트 라인(72)은 게이트 드라이버(62)에 접속되며, 주사 신호는 게이트 드라이버(62)로부터 순차적으로 공급된다.
소스 드라이버(61) 및 게이트 드라이버(62)는 복수의 픽셀(10)로부터 특정한 픽셀(10)을 선택한다.
타이밍 콘트롤러(63)는 예를 들면 화상 신호(예를 들면 적색, 녹색 및 청색에 대응하는 RGB의 각각의 영상 신호) 및 소스 드라이버(61)의 작동을 제어하기 위한 소스 드라이버 제어 신호를 소스 드라이버(61)에 출력한다. 추가로, 타이밍 콘트롤러(63)는 게이트 드라이버(62)의 작동을 제어하기 위한 게이트 드라이버 제어 신호를 예를 들면 게이트 드라이버(62)에 출력한다. 소스 드라이버 제어 신호는 예를 들면 수평 동기 신호, 스타트 펄스 신호, 소스 드라이버용 클락 신호 등을 들 수 있다. 게이트 드라이버 제어 신호로는 예를 들면 수직 동기 신호, 게이트 드라이버용 클락 신호 등을 들 수 있다.
액정 디스플레이 장치에서, 하기와 같은 방식으로 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B) 사이에는 구동 전압을 인가함으로써 영상이 디스플레이된다. 구체적으로, 소스 드라이버(61)는 타이밍 콘트롤러(63)로부터 소스 드라이버 제어 신호의 입력에 의하여 유사하게 타이밍 콘트롤러(63)로부터 입력된 화상 신호에 기초하여 소정의 소스 라인(71)에 각각의 화상 신호를 공급한다. 또한, 게이트 드라이버(62)는 타이밍 콘트롤러(63)로부터의 게이트 드라이버 제어 신호의 입력에 의하여 소정의 타이밍에서 게이트 라인(72)에 주사 신호를 순차적으로 공급한다. 이에 의하여, 화상 신호를 공급하는 소스 라인(71) 및 주사 신호를 공급하는 게이트 라인(72) 사이의 교차점에 위치하는 픽셀(10)을 선택하며, 구동 전압이 픽셀(10)에 인가된다.
하기에는 본 개시내용의 실시양태가 기술의 실시양태("실시양태"로 약칭함) 및 실시예에 기초하여 설명될 것이다.
실시양태 1
실시양태 1은 본 개시내용의 제1의 실시양태에 의한 VA 모드 액정 디스플레이 장치(또는 액정 디스플레이 소자) 및 본 개시내용의 제1의 및 제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치(또는 액정 디스플레이 소자)의 제조 방법에 관한 것이다. 실시양태 1에 의하면, 배향막(22 및 32)은 측쇄로서 가교된 구조를 갖는 중합체 화합물(후-배향 처리 화합물)의 한 유형 또는 2종 이상의 유형을 포함한다. 더욱이, 가교된 화합물에 의하여 액정 분자(41)에 프리틸트가 부여된다. 여기서, 후-배향 처리 화합물은 주쇄 및 측쇄를 갖는 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물) 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 상태로 배향막(22 및 32)을 형성한 후, 액정층(40)을 제공하며, 중합체 화합물을 가교시키거나 또는 대안으로 중합체 화합물에 에너지선을 조사하여, 보다 구체적으로 전기장 또는 자기장을 인가하면서 측쇄에 포함된 가교성 작용기를 반응시켜 생성된다. 더욱이, 후-배향 처리 화합물은 액정 분자(41)를 한쌍의 기판(구체적으로, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30))에 대하여 소정의 방향(구체적으로, 사선 방향)으로 배열시킨 구조를 포함한다. 이러한 방식으로, 중합체 화합물을 가교시키거나 또는 대안으로 중합체 화합물에 에너지선을 조사하여 후-배향 처리 화합물이 배향막(22 및 32) 중에 포함되는 것에 의하여 배향막(22 및 32) 부근에서 액정 분자(41)에 프리틸트가 부여되므로 응답 속도는 앞당겨지며, 디스플레이 특성은 개선된다.
전-배향 처리 화합물은 주쇄로서 내열성이 큰 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)가 고온 환경에 노출되더라도 배향막(22 및 32) 중의 후-배향 처리 화합물이 액정 분자(41)에 대하여 배향 규제 기능을 유지하므로, 응답 특성과 함께 콘트라스트와 같은 디스플레이 특성은 또한 양호하게 유지되고, 신뢰성을 확보한다. 여기서, 주쇄는 반복 단위 중에 이미드 결합을 포함하는 것이 바람직하다. 이미드 결합을 주쇄에 포함하는 전-배향 처리 화합물로는 예를 들면 하기 화학식 3으로 나타낸 폴리이미드 구조를 포함하는 중합체 화합물을 들 수 있다. 하기 화학식 3에 예시된 폴리이미드 구조를 포함하는 중합체 화합물은 화학식 3으로 나타낸 폴리이미드 구조 중에서 1종으로 구성될 수 있으며, 복수의 종은 랜덤으로 결합되어 포함될 수 있거나 또는 하기 화학식 3에 나타낸 구조 이외의 구조도 포함될 수 있다:
<화학식 3>
Figure pat00003
(상기 화학식에서, R1은 4가 유기 기이고, R2는 2가 유기 기이며, n1은 1 이상의 정수임).
화학식 3에서의 R1 및 R2는 탄소를 포함하도록 구성된 4가 또는 2가 기인 한, 임의적이며, 가교성 작용기는 R1 및 R2 중 하나에서 측쇄로서 포함되는 것이 바람직하다. 그 이유는 후-배향 처리 화합물에서의 충분한 배향 규제 기능을 더욱 용이하게 얻을 수 있기 때문이다.
추가로, 전-배향 처리 화합물에서, 복수의 측쇄는 주쇄에 결합되며, 복수의 측쇄 중 하나 이상은 가교성 작용기를 포함할 수 있다. 즉, 전-배향 처리 화합물은 가교성을 갖는 측쇄 이외에 가교성을 갖지 않는 측쇄를 포함할 수 있다. 가교성 작용기를 갖는 1종 또는 복수종의 측쇄가 존재할 수 있다. 가교성 작용기가 액정층(40)을 형성한 후 가교 반응이 가능한 작용기인 한, 가교성 작용기는 임의적이며, 광학 반응에 의하여 가교된 구조를 형성하는 기 또는, 열 반응에 의하여 가교된 구조를 형성하는 기일 수 있으며, 상기 중에서, 광학 반응에 의하여 가교된 구조를 형성하는 광학 반응성 가교성 작용기(감광성을 갖는 감광성 기)가 바람직하다. 그 이유는 액정 분자(41)의 배향을 소정 방향으로 조절하는 것이 용이하며, 응답 특성이 개선되며, 양호한 디스플레이 특성을 갖는 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)의 제조가 용이하기 때문이다.
광학 반응성 가교성 작용기(감광성을 갖는 감광성 기, 예를 들면 광이량체화 감광성 기)의 일례는 예를 들면 찰콘, 신나메이트, 신나모일, 쿠마린, 말레이미드, 벤조페논, 노르보르넨, 오리자놀 및 키토산 중 임의의 1종의 구조를 포함하는 기를 들 수 있다. 상기 중에서, 찰콘, 신나메이트 또는 신나모일 구조를 갖는 기의 예는 하기 화학식 41로 나타낸 기이다. 화학식 41로 나타낸 기를 갖는 측쇄를 갖는 전-배향 처리 화합물이 가교될 경우, 예를 들면 하기 화학식 42로 나타낸 구조를 형성한다. 즉, 화학식 41로 나타낸 기를 갖는 중합체 화합물로부터 생성된 후-배향 처리 화합물은 시클로부탄 골격을 갖는 화학식 42로 나타낸 구조를 포함한다. 여기서, 예를 들면 광학 반응성 가교성 작용기, 예컨대 말레이미드는 광이량체화 반응을 나타낼 뿐 아니라, 일부의 경우에서는 중합 반응을 나타낼 수 있다. 그러므로, "가교성 작용기"는 광이량체화 반응을 나타내는 가교성 작용기뿐 아니라, 중합 반응을 나타내는 가교성 작용기를 포함한다. 환언하면, 본 개시내용의 실시양태에 의하면, "가교"의 개념은 광이량체화 반응뿐 아니라, 중합 반응을 포함한다.
<화학식 41> <화학식 42>
Figure pat00004
(상기 화학식에서, R3은 방향족 고리를 갖는 2가 기이며, R4는 1종 또는 2종 이상의 고리 구조를 갖는 1가 기이며, R5는 수소 원자, 알킬 기 또는 그의 유도체임).
화학식 41에서의 R3은 벤젠 고리와 같은 방향족 고리를 포함하는 2가 기인 한, R3은 임의적이며, 방향족 고리 이외에, 카르보닐 기, 에테르 결합, 에스테르 결합 또는 탄화수소 기를 포함할 수 있다. 추가로, 화학식 41에서의 R4는 1종 또는 2종 이상의 고리 구조를 갖는 1가 기인 한, R4는 임의적이며, 고리 구조 이외에 카르보닐 기, 에테르 결합, 에스테르 결합, 탄화수소 기, 할로겐 원자 등을 포함할 수 있다. R4가 포함하는 고리 구조로서 골격을 구성하는 원소로서 탄소를 포함하는 고리인 한, 고리구조는 임의적이며, 고리 구조의 예로서 방향족 고리, 헤테로시클릭 고리, 지방족 고리 또는 상기가 결합 또는 축합된 고리 구조 등을 들 수 있다. 화학식 41에서의 R5는 수소 원자 또는 알킬 기 또는 그의 유도체인 한, R5는 임의적이다. 여기서, "유도체"는 알킬 기가 포함하는 수소 원자의 일부 또는 전부가 할로겐 원자와 같은 치환기로 치환되는 기를 지칭한다. 추가로, R5로서 포함되는 알킬 기에서의 탄소 원자의 수는 임의적이다. R5로서 수소 원자 또는 메틸 기가 바람직하다. 그 이유는 양호한 가교 반응성을 얻기 때문이다.
화학식 42에서 각각의 R3은 서로 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 이는 화학식 41에서 각각의 R4 및 각각의 R5에도 마찬가지이다. 화학식 42에서의 R3, R4 및 R5의 예는 상기 기재된 화학식 41에서의 R3, R4 및 R5와 동일하다.
화학식 41에 나타난 기의 예는 하기 화학식 41-1 내지 41-27로 나타낸 기를 포함한다. 그러나, 기가 화학식 41에 나타난 구조를 포함하는 기인 한, 기는 화학식 41-1 내지 41-27에 나타난 기로 한정되지 않는다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
전-배향 처리 화합물은 액정 분자(41)를 기판면에 대하여 수직 방향으로 배향시키기 위한 구조(하기에서 "수직 배향 유발 구조 부분"으로 지칭함)를 포함하는 것이 바람직하다. 그 이유는 배향막(22 및 32)이 후-배향 처리 화합물과는 별도로 수직 배향 유발 구조 부분을 포함하는 화합물(이른바 통상의 수직 배향제)을 포함하지 않더라도, 액정 분자(41) 전체의 배향 규제는 가능하기 때문이다. 게다가, 그 이유는 수직 배향 유발 구조 부분을 포함하는 화합물이 별도로 포함되는 경우보다도 액정층(40)에 대하여 배향 규제 기능을 더 균일하게 나타낼 수 있는 배향막(22 및 32)이 더 용이하게 형성되기 때문이다. 전-배향 처리 화합물에서, 수직 배향 유발 구조 부분은 주쇄에 포함될 수 있거나, 측쇄에 포함될 수 있거나 또는 둘다에 포함될 수 있다. 추가로, 전-배향 처리 화합물이 상기 기재한 화학식 3으로 나타낸 폴리이미드 구조를 포함하는 경우에서, R2로서 수직 배향 유발 구조 부분을 포함하는 구조(반복 단위) 및 R2로서 가교성 작용기를 갖는 구조(반복 단위)인 2종의 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 구조를 용이하게 얻을 수 있기 때문이다. 여기서, 수직 배향 유발 구조 부분이 전-배향 처리 화합물에 포함되는 경우, 수직 배향 유발 구조 부분도 또한 후-배향 처리 화합물에 포함된다.
수직 배향 유발 구조 부분의 예로는 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알킬기, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알콕시 기, 고리 구조를 갖는 유기 기 등을 들 수 있다. 구체적으로, 수직 배향 유발 구조 부분을 포함하는 구조의 예로는 하기 화학식 5-1 내지 화학식 5-6으로 나타낸 구조 등을 들 수 있다.
Figure pat00008
(상기 화학식에서, Y1은 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기 또는 고리 구조를 갖는 1가 유기 기이다. 추가로, Y2 내지 Y15는 수소 원자, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기 또는 고리 구조를 포함하는 1가 유기 기이며, Y2 및 Y3 중 하나 이상, Y4 내지 Y6 중 하나 이상, Y7 및 Y8 중 하나 이상, Y9 내지 Y12 중 하나 이상 및 Y13 내지 Y15 중 하나 이상은 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 10개 이상의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기 또는 고리 구조를 포함하는 1가 유기 기이다. Y11 및 Y12는 결합되어 고리 구조를 형성할 수 있음).
추가로, 수직 배향 유발 구조 부분으로서 고리 구조를 포함하는 1가 유기 기의 예로는 하기 화학식 6-1 내지 화학식 6-23으로 나타낸 기 등을 들 수 있다. 수직 배향 유발 구조 부분으로서 고리 구조를 포함하는 2가 유기 기의 예로는 화학식 7-1 내지 화학식 7-7로 나타낸 기 등을 들 수 있다.
Figure pat00009
(상기 화학식에서, a1 내지 a3은 0 이상, 21 이하의 정수임).
Figure pat00010
Figure pat00011
(상기 화학식에서, a1은 0 이상, 21 이하의 정수임).
Figure pat00012
여기서, 수직 배향 유발 구조 부분은 액정 분자(41)를 기판면에 대하여 수직 방향으로 배열시키도록 기능을 하는 구조를 포함하는 한, 상기 기재된 바와 같은 기로 한정되지 않는다.
추가로, 본 개시내용의 1A의 구성, 2A의 구성(하기 기재된 실시양태 6 참조) 또는 3A의 구성에 의하여 나타낸다면, 가교전 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)은 가교성 작용기 이외에 화학식 1로 나타낸 기를 측쇄로서 포함하는 화합물로 형성된다. 화학식 1로 나타낸 기는 액정 분자(41)를 따라 이동 가능하므로, 전-배향 처리 화합물이 가교될 때, 화학식 1로 나타낸 기는 액정 분자(41)의 배향 방향을 따르는 상태로 가교성 작용기와 함께 고정된다. 더욱이, 액정 분자(41)의 배향은 하기 화학식 1로 나타낸 고정된 기로 인하여 소정의 방향으로 더욱 용이하게 규제될 수 있으므로, 양호한 디스플레이 특성을 갖는 액정 디스플레이 소자의 제조는 더 용이해진다:
<화학식 1>
-R1-R2-R3
(상기 화학식에서, R1은 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 2가 유기 기이고, 가교전 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)의 주쇄에 결합된다. R2는 복수의 고리 구조를 포함하는 2가 유기 기이고, 고리 구조를 구성하는 원자 중 하나는 R1에 결합된다. R3은 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬 기, 알콕시 기 및 카보네이트 기를 비롯한 1가 기 또는 그의 유도체임).
화학식 1에서의 R1은 R2 및 R3를 주쇄에 고정시키기 위하여 그리고 R2 및 R3이 액정 분자(41)를 따라 자유롭게 이동하기 위하여 스페이서 부분으로서 기능하기 위한 부분이며, R1의 예로는 알킬렌 기 등을 들 수 있다. 알킬렌 기는 중앙에 탄소 원자 사이에 에테르 결합을 포함할 수 있으며, 상기 에테르 결합을 갖는 1개 또는 2개 이상의 위치가 존재할 수 있다. 추가로, R1은 카르보닐 기 또는 카보네이트 기를 포함할 수 있다. R1에서의 탄소 원자의 수는 6개 이상인 것이 바람직하다. 그 이유는 화학식 1로 나타낸 기가 액정 분자(41)와 서로 상호작용하며, 기는 용이하게 액정 분자(41)를 따를 수 있기 때문이다. 탄소 원자의 수는 R1의 길이가 액정 분자(41)의 말단쇄의 길이와 거의 동등하도록 결정되는 것이 바람직하다.
화학식 1에서의 R2는 일반적으로 네마틱 액정 분자에 포함된 고리 구조(코어 부분)를 따른 부분이다. R2의 예로는 1,4-페닐렌 기, 1,4-시클로헥실렌 기, 피리미딘-2,5-디일 기, 1,6-나프탈렌 기, 스테로이드 골격을 포함하는 2가 기 또는 그의 유도체와 같이 액정 분자(41)에 포함된 고리 구조와 동일한 기 또는 골격을 포함한다. 여기서, "유도체"는 상기 기재된 일련의 기에 1개 또는 2개 이상의 치환기가 도입된 기이다.
화학식 1에서의 R3은 액정 분자(41)의 말단쇄를 따르는 부분이며, R3의 예로는 알킬렌 기, 할로겐화 알킬렌 기 등을 들 수 있다. 여기서, 할로겐화 알킬렌 기에서는, 알킬렌 기의 하나 이상의 수소 원자가 할로겐 원자로 치환될 수 있으며, 할로겐 원자의 유형은 임의적이다. 알킬렌 기 또는 할로겐화 알킬렌 기는 중간에 탄소 원자 사이에 에테르 결합을 포함할 수 있으며, 상기 에테르 결합을 갖는 하나의 위치 또는 2개 이상의 위치가 존재할 수 있다. 추가로, R3은 카르보닐 기 또는 카보네이트 기를 포함할 수 있다. R1과 동일한 이유로, R3에서의 탄소 원자의 수는 6개 이상인 것이 바람직하다.
구체적으로, 화학식 1로 나타낸 기의 예로는 하기 화학식 1-1 내지 1-8 등으로 나타낸 1가 기를 들 수 있다:
Figure pat00013
여기서, 화학식 1로 나타낸 기는 액정 분자(41)를 따라 이동할 수 있는 한 상기 기재된 기로 한정되지 않는다.
대안으로, 본 개시내용의 1B의 구성, 2B 구성(하기 기재된 실시양태 6 참조) 또는 3B 구성에 의하여 나타내면, 가교 이전의 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)은 측쇄로서 하기 화학식 2로 나타낸 기를 포함하는 화합물로 형성된다. 가교부 이외에 액정 분자(41)를 따른 부분 및 자유 이동 가능한 부분을 포함하므로, 액정 분자(41)를 따른 측쇄의 부분은 액정 분자(41)를 따라 더 많은 상태로 고정될 수 있다. 더욱이, 그 결과, 액정 분자(41)의 배향을 소정의 방향으로 더 용이하게 규제하므로, 양호한 디스플레이 특성을 갖는 액정 디스플레이 소자의 제조는 더 용이하게 된다:
<화학식 2>
-R11-R12-R13-R14
(상기 화학식에서, R11은 중합체 화합물 또는 가교된 화합물(전-배향 처리 화합물 또는 후-배향 처리 화합물)의 주쇄에 결합되는 에테르 기 또는 에스테르 기를 포함할 수 있는 1개 이상 그리고 20개 이하, 바람직하게는 3개 이상 그리고 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 2가의 유기 기이거나 또는 대안으로 R11은 에테르 기 또는 에스테르 기이고 그리고 중합체 화합물 또는 가교된 화합물(전-배향 처리 화합물 또는 후-배향 처리 화합물)의 주쇄와 결합된다. R12는 예를 들면 찰콘, 신나메이트, 신나모일, 쿠마린, 말레이미드, 벤조페논, 노르보르넨, 오리자놀 및 키토산으로부터의 임의의 1종의 구조를 포함하는 2가 기이거나 또는 에티닐렌 기이다. R13은 복수의 고리 구조를 포함하는 2가 유기 기이다. R14는 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬 기, 알콕시 기 및 카보네이트 기를 비롯한 1가 기 또는 그의 유도체임).
화학식 2에서 R11은 전-배향 처리 화합물에서 자유로이 이동 가능한 부분이며, 바람직하게는 전-배향 처리 화합물에서 가요성이다. R11의 예로는 화학식 1에서 R1에 대하여 기재된 기를 포함한다. 화학식 2로 나타낸 기에서 R12 내지 R14는 축으로서 R11과 함께 용이하게 이동 가능하므로, R13 및 R14는 액정 분자(41)를 따라 용이하게 가능하다. R11에서의 탄소 원자의 수는 6개 이상, 10개 이하인 것이 더욱 바람직하다.
화학식 2에서 R12는 가교성 작용기를 갖는 부분이다. 가교성 작용기는 상기 기재된 바와 같이 광학 반응을 통하여 가교된 구조를 형성하는 기 또는 열 반응에 의하여 가교된 구조를 형성하는 기일 수 있다. 구체적으로, R12의 예로는 찰콘, 신나메이트, 신나모일, 쿠마린, 말레이미드, 벤조페논, 노르보르넨, 오리자놀 및 키토산으로부터의 임의의 1종의 구조를 포함하는 2가 기 및 에티닐렌 기를 들 수 있다.
화학식 2에서 R13은 액정 분자(41)의 코어 부분을 따라 가능한 부분이며, R13의 예로는 화학식 1에서 R2에 대하여 기재된 기 등을 들 수 있다.
화학식 2에서 R14는 액정 분자(41)의 말단쇄를 따른 부분이며, R14의 예로는 화학식 1에서 R3에 대하여 기재된 기 등을 들 수 있다.
구체적으로, 화학식 2로 나타낸 기의 예로는 화학식 2-1 내지 2-7 등으로 나타낸 1가 기를 들 수 있다.
Figure pat00014
(상기 화학식에서, n은 3 이상, 20 이하인 정수임).
여기서, 화학식 2로 나타낸 기는 화학식 2로 나타낸 기가 상기 기재된 4개의 부분(R11 내지 R14)을 포함하는 한 상기 기재된 기로 한정되지 않는다.
대안으로, 본 개시내용의 1C 구성에 의하여 나타내면, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)을 가교시켜 얻은 화합물(후-배향 처리 화합물)이 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며, 측쇄가, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 가교된 가교부 및, 가교부에 결합된 말단 구조부로 구성되며, 말단 구조부를 따르거나 또는 말단 구조부에 의하여 개재되어 액정 분자(41)에 프리틸트가 부여된다. 추가로, 본 개시내용의 2C 구성(하기 기재된 실시양태 6 참조)에 의하여 나타내면, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)을 변형시켜 얻은 화합물(후-배향 처리 화합물)은 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며, 측쇄는, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 변형된 변형부 및, 변형부에 결합된 말단 구조부로 구성되며, 말단 구조부를 따르거나 또는 말단 구조부에 의하여 개재되어 액정 분자(41)에 프리틸트가 부여된다. 추가로, 본 개시내용의 3C 구성에 의하여 나타내면, 중합체 화합물에 에너지선을 조사하여 얻은 화합물은 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며, 측쇄는, 주쇄에 결합되어 측쇄의 일부가 가교 또는 변형된 가교 또는 변형부 및, 가교 또는 변형부에 결합된 말단 구조부로 구성되며, 말단 구조부를 따르거나 또는 말단 구조부에 의하여 개재되어 액정 분자(41)에 프리틸트가 부여된다.
여기서, 본 개시내용이 1C 구성에서, 측쇄의 일부가 가교된 가교부는 화학식 2에서 E12(가교후)에 상응한다. 추가로, 화학식 2에서 R13 및 R14는 말단 구조부에 상응한다. 여기서, 후-배향 처리 화합물에서, 예를 들면 주쇄로부터 연장되는 2개의 측쇄의 가교부가 서로 가교되고, 가교부 중 하나로부터 연장된 말단 구조부 및 다른 가교부로부터 연장된 말단 구조부 사이에 마치 액정 분자(41)의 일부가 개재되며, 말단 구조부는 기판에 대하여 소정의 각도를 형성하는 상태로 고정되어 액정 분자(41)에 프리틸트가 부여된다. 여기서, 그러한 상태는 도 14의 개략도에 도시한다.
대안으로, 본 개시내용에 의하여 1D 구성을 나타내면, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)을 가교시켜 얻은 화합물(후-배향 처리 화합물)은 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며, 측쇄는, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 가교된 가교부 및, 가교부에 결합되며 그리고 메소겐 기를 갖는 말단 구조부로 구성된다. 여기서, 측쇄는 광이량체화 감광성 기를 포함할 수 있다. 추가로, 주쇄 및 가교부는 공유 결합에 의하여 결합되며, 가교부 및 말단 구조부는 공유 결합에 의하여 결합된다. 추가로, 본 개시내용의 2D 구성(하기 기재된 실시양태 6 참조)에 의하여 나타내면, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)을 변형시켜 얻은 화합물(후-배향 처리 화합물)은 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며, 및 측쇄는, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 변형된 변형부 및, 변형부에 결합되고 메소겐 기를 갖는 말단 구조부로 구성된다. 추가로, 본 개시내용의 3D 구성에 의하여 나타내면, 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)에 에너지선을 조사하여 얻은 화합물(후-배향 처리 화합물)은 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며, 측쇄는, 주쇄에 결합되어 측쇄의 일부가 가교 또는 변형된 가교 또는 변형부 및, 가교 또는 변형부에 결합되고 메소겐 기를 갖는 말단 구조부로 구성된다.
여기서, 상기 기재한 바와 같이 본 개시내용의 1D 구성에서, 가교성 작용기(감광성 작용기)로서 광이량체화 감광성 기의 예로는 찰콘, 신나메이트, 신나모일, 쿠마린, 말레이미드, 벤조페논, 노르보르넨, 오리자놀 및 키토산으로부터의 임의의 1종의 구조를 갖는 기를 들 수 있다. 추가로, 말단 구조부를 구성하는 경질 메소겐 기는 측쇄로서 액정성을 나타낼 수 있거나 또는 나타내지 않을 수 있으며, 특정한 구조로는 스테로이드 유도체, 콜레스테롤 유도체, 비페닐, 트리페닐, 나프탈렌 등을 들 수 있다. 더욱이, 말단 구조부의 예로는 화학식 2에서의 R13 및 R14를 들 수 있다.
대안으로, 본 개시내용의 1E 구성, 2E 구성(하기 기재된 실시양태 6 참조) 및 3E 구성에 의하여 나타내면, 제1의 배향막(또는 후-배향 처리 화합물로 형성된 배향막)의 표면 거칠기 Ra는 1 ㎚ 이하이다.
후-배향 처리 화합물은 미반응 가교성 작용기를 포함할 수 있으나, 구동 중에 미반응 가교성 작용기가 반응되는 경우 액정 분자(41)의 배향을 교란시킬 우려가 있어서 미반응 가교성 작용기가 적게 존재할수록 더욱 바람직하다. 후-배향 처리 화합물이 미반응 가교성 작용기를 포함하는지의 여부는 예를 들면 액정 디스플레이 장치를 해체하여 배향막(22 및 32)을 투과형 또는 반사형 FT-IR(푸리에 변환 적외선 분광 광도계)로 분석하여 확인할 수 있다. 구체적으로, 우선, 액정 디스플레이 장치를 해체하고, 배향막(22 및 32)의 표면을 유기 용매 등을 사용하여 세정한다. 그후, 배향막(22 및 32)을 FT-IR로 분석함으로써, 예를 들면 화학식 41로 나타낸 가교된 구조를 형성하는 이중 결합이 배향막(22 및 32)에 잔존하는 경우, 이중 결합으로부터 생성된 흡수 스펙트럼을 얻고, 확인할 수 있다.
추가로, 배향막(22 및 32)은 상기 기재된 후-배향 처리 화합물 이외에, 기타의 수직 배향제를 포함할 수 있다. 기타 수직 배향제의 예로는 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 폴리이미드, 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 폴리실록산 등을 들 수 있다.
액정층(40)은 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자(41) 및 프리틸트 안정성 부여 화합물(42) 또는 프리틸트 안정성 부여 화합물(43)을 포함한다. 액정 분자(41)는 예를 들면 각각 중심축으로서 서로 직교하는 장축 및 단축과 회전 대칭인 형상을 지니며, 음의 유전율 이방성을 갖는다.
액정 분자(41)는 배향막(22)과의 계면 부근에서 배향막(22)에 의하여 보유되는 액정 분자(41A), 배향막(32)과의 계면 부근에서 배향막(32)에 의하여 보유되는 액정 분자(41B) 및 기타의 액정 분자(41C)로 분류될 수 있다. 액정 분자(41C)는 액정층(40)의 두께 방향으로 중간 영역에 위치하며, 구동 전압이 오프 상태에 이는 액정 분자(41C)의 장축 방향(다이렉터)이 유리 기판(20A 및 30A)에 대하여 거의 수직이 되도록 배열된다. 여기서, 구동 전압이 온이 되면, 액정 분자(41C)의 다이렉터는 유리 기판(20A 및 30A)에 대하여 평행하도록 경사져서 배향된다. 이와 같은 양상은 장축 방향에서의 유전율이 단축 방향에서보다 작은 성질을 갖는 액정 분자(41C)로 인한 것이다. 액정 분자(41A 및 41B)는 동일한 성질을 지니므로, 기본적으로, 구동 전압의 온 및 오프 상태에서의 변화에 따라 액정 분자(41C)와 동일한 양상을 나타낸다. 그러나, 구동 전압이 오프 상태에 있는 경우, 액정 분자(41A)에는 배향막(22)에 의하여 프리틸트 θ1이 부여되며, 그의 다이렉터는 유리 기판(20A 및 30A)의 법선 방향으로부터 경사진 스탠스를 갖는다. 유사하게, 액정 분자(41B)에는 배향막(32)에 의하여 프리틸트 θ2가 부여되며, 그의 다이렉터는 유리 기판(20A 및 30A)의 법선 방향으로부터 경사진 스탠스를 갖는다. 여기서, "보유되는"은 배향막(22 및 32) 및 액정 분자(41A 및 41C)를 고정시키지 않고 액정 분자(41)의 배향을 규제하는 것을 지칭한다. 추가로, 도 3에 도시한 바와 같이, "프리틸트 θ(θ1, θ2)"는 유리 기판(20A 및 30A)의 표면에 수직인 방향(법선 방향)을 Z로 하는 경우 구동 전압이 오프인 상태로 Z 방향에 대한 액정 분자(41)(41A, 41B)의 다이렉터 D의 경사 각도를 지칭한다.
액정층(40)에서, 프리틸트 θ1 및 θ2 모두가 0°보다 큰 값을 갖는다. 액정층(40)에서 프리틸트 θ1 및 θ2는 동일한 각도(θ1=θ2)일 수 있거나 또는 그중에서도 프리틸트 θ1 및 θ2는 상이한 각도(θ1≠θ2)인 것이 바람직하다. 이에 의하여, 구동 전압의 인가에 대한 응답 속도는 프리틸트 θ1 및 θ2 모두가 0°인 경우보다 개선되며, 프리틸트 θ1 및 θ2 모두가 0°인 경우와 거의 동일한 콘트라스트를 얻을 수 있다. 따라서, 응답 특성을 개선시키면서 흑색 디스플레이 중에 투과량을 감소시킬 수 있으며, 콘트라스트를 개선시킬 수 있다. 프리틸트 θ1 및 θ2가 상이한 각도인 경우, 프리틸트 θ1 및 θ2의 더 큰 프리틸트 θ는 1° 이상, 4° 이하인 것이 더욱 바람직하다. 더 큰 프리틸트 θ를 상기 기재한 범위내에 있게 함으로써, 특히 높은 효과를 얻을 수 있다.
그 다음, 상기 기재된 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)의 제조 방법은 도 4에 도시한 바와 같은 플로우 차트, 도 5에 도시한 배향막(22 및 32)내의 상태를 설명하기 위한 개략도 및 도 6, 도 7 및 도 8a에 도시된 액정 디스플레이 장치 등의 부분 단면 개략도를 참조하여 설명할 것이다. 여기서, 편의상, 도 6, 도 7 및 도 8a에는 하나의 픽셀만을 예시한다.
우선, 배향막(22)은 TFT 기판(20)의 표면에 형성되며, 배향막(32)은 CF 기판(30)의 표면에 형성된다(스텝 S101).
구체적으로, 우선, 유리 기판(20A)의 표면에 소정의 슬릿부(21)를 갖는 픽셀 전극(20B)을 예를 들면 매트릭스 패턴으로 제공하여 TFT 기판(20)을 생성한다. 추가로, 컬러 필터가 형성되는 유리 기판(30A)의 컬러 필터상에 대향 기판(30B)을 제공하여 CF 기판(30)을 생성한다.
한편, 예를 들면 전-배향 처리 화합물 또는 전-배향 처리 화합물로서 중합체 화합물 전구체, 용매 및 필요에 따라 수직 배향제를 혼합하여 액체 배향막 재료를 생성한다.
측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물이 화학식 3으로 나타낸 폴리이미드 구조를 포함하는 경우, 전-배향 처리 화합물로서 중합체 화합물 전구체의 예는 가교성 작용기를 갖는 폴리암산을 들 수 있다. 중합체 화합물 전구체로서 폴리암산은 예를 들면 디아민 화합물을 테트라카르복실산 이무수물과 반응시켜 합성된다. 여기서 사용한 디아민 화합물 및 테트라카르복실산 이무수물 중 하나 이상은 가교성 작용기를 포함한다. 디아민 화합물의 예는 화학식 A-1 내지 A-15로 나타낸 가교성 작용기를 갖는 화합물을 포함하며, 테트라카르복실산 이무수물의 예는 a-1 내지 a-10으로 나타낸 가교성 작용기를 갖는 화합물을 포함한다. 여기서, 화학식 A-9 내지 A-15로 나타낸 화합물은 본 개시내용의 1C 구성에서 가교된 중합체 화합물의 가교부 및 말단 구조부를 구성하는 화합물이다. 대안으로, 본 개시내용의 1C 구성에서 가교된 중합체 화합물의 가교부 및 말단 구조부를 구성하는 화합물의 예는 화학식 F-1 내지 F-18로 나타낸 화합물을 포함한다. 여기서, 화학식 F-1 내지 F-18로 나타낸 화합물의 경우, 화학식 F-1 내지 F-3, F-7 내지 F-9 및 F-13 내지 F-15로 나타낸 화합물의 말단 구조부를 따라 액정 분자에 프리틸트가 부여되는 것을 고려하며, 화학식 F-4 내지 F-6, F-10 내지 F-12 및 F-16 내지 F-18로 나타낸 화합물의 말단 구조부에 개재된 액정 분자에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되는 것을 고려한다.
Figure pat00015
Figure pat00016
(상기 화학식에서, X1 내지 X4는 단일 결합 또는 2가 유기 기임).
Figure pat00017
(상기 화학식에서, X5 내지 X7은 단일 결합 또는 2가 유기 기임).
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
추가로, 전-배향 처리 화합물이 수직 배향 유발 구조 부분을 포함하도록 중합체 화합물 전구체로서 폴리암산을 합성하는 경우, 상기 기재된 가교성 작용기를 갖는 화합물 이외에, 디아민 화합물로서 화학식 B-1 내지 B-36으로 나타낸 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 화합물 및 테트라카르복실산 이무수물로서 화학식 b-1 내지 b-3으로 나타낸 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 화합물을 사용할 수 있다.
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
(상기 화학식에서, a4 내지 a6은 0 이상, 21 이하의 정수임).
Figure pat00026
(상기 화학식에서, a4는 0 이상, 21 이하의 정수임).
Figure pat00027
(상기 화학식에서, a4는 0 이상, 21 이하의 정수임).
Figure pat00028
Figure pat00029
추가로, 전-배향 처리 화합물이 가교성 작용기와 함께 화학식 1로 나타낸 기를 갖도록 중합체 화합물 전구체로서 폴리암산을 합성하는 경우, 상기 기재된 가교성 작용기를 갖는 화합물 이외에, 화학식 C-1 내지 C-20으로 나타낸 액정 분자(41)을 따를 수 있는 기를 갖는 화합물은 디아민 화합물로서 사용할 수 있다.
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
추가로, 전-배향 처리 화합물이 상기 기재된 가교성 작용기를 갖는 화합물 이외에 화학식 2로 나타낸 기를 갖도록 중합체 화합물 전구체로서 폴리암산을 합성하는 경우, 화학식 D-1 내지 D-7로 나타낸 액정 분자(41)을 따를 수 있는 기를 갖는 화합물을 디아민 화합물로서 사용할 수 있다.
Figure pat00033
(상기 화학식에서, n은 3 이상, 20 이하의 정수임).
더욱이, 전-배향 처리 화합물이 화학식 3에서 R2로서 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 구조 및, 가교성 작용기를 갖는 구조인 2종의 구조를 포함하도록 중합체 화합물 전구체로서 폴리암산을 합성하는 경우, 디아민 화합물 및 테트라카르복실산 이무수물은 예를 들면 하기와 같은 방식으로 선택된다. 즉, 화학식 A-1 내지 A-15로 나타낸 가교성 작용기를 갖는 화합물 중 1종 이상, 화학식 B-1 내지 B-36 및 화학식 b-1 내지 b-3으로 나타낸 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 화합물 중 1종 이상 및 화학식 E-1 내지 E-28로 나타낸 테트라카르복실산 이무수물 중 1종 이상을 사용한다. 여기서, 화학식 E-23에서의 R1 및 R2는 동일하거나 또는 상이한 알킬 기, 알콕시 기 또는 할로겐 원자이며, 할로겐 원자의 유형은 임의적이다.
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
(상기 화학식에서, R1 및 R2는 알킬 기, 알콕시 기 또는 할로겐 원자임).
추가로, 전-배향 처리 화합물이 화학식 3에서의 R2로서 화학식 1로 나타낸 기를 갖는 구조 및, 가교성 작용기를 갖는 구조의 2종의 구조를 포함하도록 중합체 화합물 전구체로서 폴리암산을 합성하는 경우에서, 디아민 화합물 및 테트라카르복실산 이무수물은 예를 들면 하기 방식으로 선택된다. 즉, 화학식 A-1 내지 A-15로 나타낸 가교성 작용기를 갖는 화합물 중 1종 이상, 화학식 C-1 내지 C-20으로 나타낸 화합물 중 1종 이상 및 화학식 E-1 내지 E-28로 나타낸 테트라카르복실산 이무수물 중 1종 이상을 사용한다.
추가로, 전-배향 처리 화합물이 화학식 3에서의 R2로서 화학식 2로 나타낸 기를 갖는 구조 및, 가교성 작용기를 갖는 구조의 2종의 구조를 포함하도록 중합체 화합물 전구체로서 폴리암산을 합성하는 경우에서, 디아민 화합물 및 테트라카르복실산 이무수물은 예를 들면 하기 방식으로 선택된다. 즉, 화학식 A-1 내지 A-15로 나타낸 가교성 작용기를 갖는 화합물 중 1종 이상, 화학식 D-1 내지 D-7로 나타낸 화합물 중 1종 이상 및 화학식 E-1 내지 E-28로 나타낸 테트라카르복실산 이무수물 중 1종 이상을 사용한다.
배향막 재료 중에 전-배향 처리 화합물 또는 전-배향 화합물로서 중합체 화합물 전구체의 함유량은 바람직하게는 1 질량% 이상, 30 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 3 질량% 이상, 10 질량% 이하이다. 추가로, 배향막 재료에는 필요에 따라 광중합 개시제 등을 혼합할 수 있다.
더욱이, 제조된 배향막 재료를 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 각각에 픽셀 전극(20B) 및 슬릿부(21) 및 대향 전극(30B)을 피복하도록 도포 또는 인쇄된 후, 가열 공정을 실시한다. 가열 공정의 온도는 바람직하게는 80℃ 이상, 150℃ 이하, 200℃ 이하가 더욱 바람직하다. 추가로, 가열 공정의 가열 온도는 점진적으로 변경될 수 있다. 이에 의하여, 도포 또는 인쇄된 배향막 재료에 포함되는 용매는 증발되며, 측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)을 포함하는 배향막(22 및 32)이 형성된다. 그후, 필요에 따라 마찰(rubbing)과 같은 공정을 실시할 수 있다.
여기서, 배향막(22 및 32) 내의 전-배향 처리 화합물이 도 5에 도시한 상태로 존재하는 것으로 간주된다. 즉, 전-배향 처리 화합물은 주쇄 Mc(Mc1 내지 Mc3) 및 측쇄로서 주쇄 Mc에 도입된 가교성 작용기 A를 포함하며, 주쇄 Mc1 내지 Mc3이 결합되지 않는 상태로 존재한다. 이러한 상태에서의 가교성 작용기 A는 열 운동에 의하여 랜덤 방향을 향한다.
그 다음, 배향막(22) 및 배향막(32)이 대향하도록 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 배치하고, 배향막(22) 및 배향막(32) 사이에 액정 분자(41) 및 프리틸트 안정성 부여 화합물을 포함하는 액정층(40)을 봉지한다(스텝 S102). 구체적으로, 배향막(22 및 32)이 형성되어 있는 TFT 기판(20) 또는 CF 기판(30) 중 어느 하나의 면에서, 셀 갭을 확보하기 위한 스페이서 돌출물, 예를 들면 플라스틱 비드 등을 살포하며, 예를 들면 스크린 인쇄에 의하여 에폭시 접착제 등을 사용하여 봉지부를 인쇄한다. 그후, 도 6에 예시한 바와 같이, 배향막(22 및 32)이 대향하도록 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 스페이서 돌출물 및 봉지부를 통하여 함께 붙이고, 액정 분자(41) 및 프리틸트 안정성 부여 화합물을 포함하는 액정 재료를 주입한다. 그후, 가열 등에 의하여 봉지부의 경화를 실시하여 액정 재료를 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 사이에서 봉지시킨다. 도 6은 배향막(22) 및 배향막(32) 사이에서 봉지된 액정층(40)의 단면 구성을 예시한다.
그 다음, 도 7에 도시한 바와 같이, 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B) 사이에서 전압 인가 구역(1)을 사용하여 전압 V1을 인가한다(스텝 S103). 전압 V1은 예를 들면 5 볼트 내지 30 볼트이다. 이에 의하여, 유리 기판(20A 및 30A)의 표면에 대하여 소정의 각도를 갖는 방향으로 전기장이 생성되며, 액정 분자(41)는 유리 기판(20A 및 30A)의 수직 방향으로부터 소정의 방향으로 경사 배향된다. 즉, 이때의 액정 분자(41)의 방위각(편향각)은 전기장의 방향에 의하여 규정되며, 극각 천정각)은 전기장의 강도에 의하여 규정된다. 더욱이, 액정 분자(41)의 경사각 및, 하기 기재된 공정에서 배향막(22)과의 계면 부근에서 배향막(22)에 의하여 보유된 액정 분자(41A) 및, 배향막(32)과의 계면 부근에서 배향막(32)에 의하여 보유된 액정 분자(41B)에 부여된 프리틸트 θ1 및 θ2는 대략 동일하다. 그러므로, 전압 V1의 값을 적절하게 조절함으로써, 액정 분자(41A, 41B)의 프리틸트 θ1 및 θ2의 값을 제어할 수 있다.
더욱이, 도 8a에 도시한 바와 같이, 예를 들면 전압 V1을 인가한 상태대로 에너지선(구체적으로, 자외선 UV)을 TFT 기판(20)의 외부로부터 배향막(22 및 32)에 조사한다. 즉, 한쌍의 기판(20 및 30)의 표면에 대하여 사선 방향으로 액정 분자(41)를 배열하도록 전기장 또는 자기장을 액정층에 인가하면서 자외선을 조사한다. 이에 의하여, 배향막(22 및 32) 중의 전-배향 처리 화합물이 갖는 가교성 작용기를 반응시키며, 전-배향 처리 화합물을 가교시킨다(스텝 S104). 이러한 방식으로, 액정 분자(41)가 응답하여야 하는 방향을 후-배향 처리 화합물에 의하여 저장하고, 배향막(22 및 32) 부근에서 액정 분자(41)에 프리틸트를 부여한다. 더욱이, 그 결과, 후-배향 처리 화합물이 배향막(22 및 32)내에서 형성되며, 비구동 상태로 액정층(40)내의 배향막(22 및 32)과의 계면의 부근에 위치하는 액정 분자(41A 및 41B)에 프리틸트 θ1 및 θ2를 부여한다. 자외선 UV로서 파장이 약 365 ㎚인 다수의 광학 성분을 포함하는 자외선이 바람직하다. 그 이유는 단파장 대역을 갖는 다수의 광학 성분을 포함하는 자외선을 사용할 경우 액정 분자(41)가 광분해되고 그리고 열화될 우려가 있기 때문이다. 여기서, 자외선 UV가 TFT 기판(20)의 외부로부터 조사되면서, 자외선 UV는 CF 기판(30)의 외부로부터 조사될 수 있으며, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)의 기판 모두의 외부로부터 조사될 수 있다. 그러한 경우, 자외선 UV는 투과율이 더 높은 기판으로부터 조사되는 것이 바람직하다. 추가로, 자외선 UV가 자외선 UV의 파장 대역에 의존하여 CF 기판(30)의 외부로부터 조사되는 경우, 자외선 UV는 컬러 필터에 의하여 흡수되며, 용이하게 가교 및 반응되지 않을 우려가 있다. 그러므로, 자외선 UV는 TFT 기판(20)(픽셀 전극을 갖는 기판측)의 외부로부터 조사되는 것이 바람직하다.
여기서, 배향막(22 및 32)내의 후-배향 처리 화합물은 도 8b에 도시된 상태에 있다. 즉, 전-배향 처리 화합물의 주쇄 Mc에 투입된 가교성 작용기 A의 배향은 액정 분자(41)의 배향 방향에 따라 변화되며, 물리적으로 가까운 가교성 작용기 A가 서로 반응하며, 연결부 Cr이 형성된다. 이와 같은 방식으로 생성된 후-배향 처리 화합물에 의하여 형성된 배향막(22 및 32)은 액정 분자(41A 및 41B)에 대하여 프리틸트 θ1 및 θ2를 부여하는 것으로 간주된다. 여기서, 연결부 Cr은 전-배향 처리 화합물들 사이에서 형성될 수 있거나 또는 전-배향 처리 화합물내에 형성될 수 있다. 즉, 도 8b에 도시한 바와 같이, 연결부 Cr은 예를 들면 주쇄 Mc1를 갖는 전-배향 처리 화합물의 가교성 작용기 A와, 주쇄 Mc2를 갖는 전-배향 처리 화합물의 가교성 작용기 A 사이에서의 반응에 의하여 형성될 수 있다. 추가로, 연결부 Cr은 예를 들면 주쇄 Mc3을 갖는 중합체 화합물과 같이, 동일한 주쇄 Mc3에 도입된 가교성 작용기 A에 의하여 반응하여 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)는 상기 기재된 공정에 의하여 완성될 수 있다.
액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)의 작동에 의하여, 선택된 픽셀(10)에서 구동 전압이 인가될 경우, 액정층(40)에 포함된 액정 분자(41)의 배향 상태는 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B) 사이에서의 전위차에 따라 변화된다. 구체적으로, 액정층(40)에는 도 1에 도시한 구동 전압을 인가하기 이전의 상태로부터 구동 전압이 인가됨으로써 배향막(22 및 32)의 부근에 위치하는 액정 분자(41A 및 41B)가 그 자신의 경사 방향으로 경사되고, 그의 작용이 다른 액정 분자(41C)로 전파된다. 그 결과, 액정 분자(41)는 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)에 대하여 거의 수평(평행)인 자세를 채택하도록 응답한다. 이에 의하여, 액정층(40)의 광학 특성이 변화되며, 액정 디스플레이 소자에서의 입사광이 변조되어 출사광이 되며, 그의 출사광에 기초하여 계조 표현되어 영상이 디스플레이된다.
게다가, 액정층(40)에서, 일종의 바아형 액정 분자(41) 사이에 프리틸트 안정성 부여 화합물이 투입됨으로써 액정 분자(41) 사이의 상호 배향 상관관계가 약화됨으로써, 프리틸트가 부여된 후 배향막 계면의 부근에서 액정 분자(41)의 왜곡이 완화되어 배향 안정성(프리틸트 안정성)에서의 개선 및, 배향 변화의 유연성에서의 개선에 의하여 응답 속도가 개선되며, 양호한 응답 특성을 얻는다.
여기서, 프리틸트 처리가 전혀 실시되지 않은 액정 디스플레이 소자 및, 이를 포함하는 액정 디스플레이 장치에서는 액정 분자의 배향을 규제하기 위하여 슬릿부와 같은 배향 규제 유닛이 기판에 제공될지라도, 구동 전압이 인가되면, 기판에 대하여 수직 방향으로 배향된 액정 분자의 다이렉터가 기판의 면내 방향에서 임의의 방향을 향하여 경사된다. 이러한 방식으로 구동 전압에 응답하는 액정 분자는 각각의 액정 분자의 다이렉터의 방향이 일탈되는 상태가 되며, 전체 배향에 왜곡을 야기하게 된다. 따라서, 응답 속도가 느려지며, 응답 특성이 열화되며, 그 결과 디스플레이 특성이 악화되는 문제가 있다. 추가로, 초기 구동 전압을 디스플레이 상태의 구동 전압보다 더 높게 설정하여 구동하면(오버드라이브 구동), 초기 구동 전압이 인가될 때 응답하는 액정 분자와 전혀 응답하지 않는 액정 분자가 존재하며, 이들 사이에서 다이렉터의 경사에서의 커다란 차이가 존재한다. 그후, 디스플레이 상태의 구동 전압을 인가할 때, 초기 구동 전압의 인가시 응답한 액정 분자는 그의 작동이 다른 액정 분자에 대하여 거의 전파되지 않으면서 디스플레이 상태의 구동 전압에 따라 다이렉터가 경사되며, 그러한 경사는 다른 액정 분자로 전파된다. 그 결과, 픽셀이 전체로서 초기 구동 전압의 인가시 디스플레이 상태의 휘도에 도달하며, 그후 휘도가 저하되며, 다시 디스플레이 상태의 휘도에 도달한다. 즉, 오버드라이브 구동이 실시되면, 겉보기 응답 속도는 오브드라이브 구동이 실시되지 않은 경우에서보다 더 빠르면서, 충분한 디스플레이 품질을 용이하게 얻을 수 없는 문제가 있다. 여기서, 이러한 문제는 IPS 모드 또는 FFS 모드의 액정 디스플레이 소자로는 발생하지 않는 경향이 있으며, VA 모드의 액정 디스플레이 소자에서 특유한 문제가 고려된다.
다른 한편으로, 실시양태 1의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자) 및 그의 제조 방법으로, 상기 기재된 배향막(22 및 32)은 액정 분자(41A 및 41B)에 소정의 프리틸트 θ1 및 θ2를 부여한다. 이에 의하여, 프리틸트 처리가 전혀 실시되지 않는 경우의 문제점은 발생하지 않는 경향이 있으며, 구동 전압에 대한 응답 속도는 크게 개선되며, 오브드라이브 구동 중의 디스플레이 품질이 또한 개선된다. 게다가, 액정 분자(41)의 배향을 규제하기 위한 배향 규제 유닛으로서 슬릿부(21) 등이 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 중 하나 이상에 제공되며, 시야각 특성과 같은 디스플레이 특성이 확보되므로, 양호한 디스플레이 특성이 유지되는 상태에서 응답 특성이 개선된다.
추가로, 종래의 액정 디스플레이 장치의 제조 방법(광학 배향막 기술)에서는 배향막이 기판면에 제공된 소정의 중합체 재료를 포함하는 전구체 막에 대하여 직선 편광의 광 또는 기판면에 대하여 사선 방향의 광(하기에서 "사선 광"으로 지칭함)을 조사하여 형성되며, 이에 의하여 프리틸트 처리가 실시된다. 그러므로, 배향막의 형성시 직선 편광의 광을 조사하는 장치 또는 사선 광을 조사하는 장치와 같은 대규모 광 조사 장치가 사용되는 문제가 있다. 추가로, 더 넓은 시야각을 실현하기 위한 멀티-도메인을 갖는 픽셀의 형성에는 보다 더 큰 규모의 장치를 사용할 뿐 아니라, 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있다. 특히, 사선광을 사용하여 배향막을 형성하는 경우에서, 기판에 스페이서와 같은 구조 또는 요철이 존재하는 경우, 구조 등의 음영에서 사선광이 도달하지 않는 구역이 생성되며, 그러한 구역에서 액정 분자에 대한 소정의 배향 규제가 곤란하게 된다. 그러한 경우, 예를 들면 픽셀내에서 멀티-도메인을 제공하기 위한 포토마스크를 사용하여 사선 광을 조사하기 위하여, 광의 랩어라운드를 고려한 픽셀 설계를 사용한다. 즉, 사선 광을 사용하여 배향막을 형성하는 경우에서는, 또한 고 정밀 픽셀 형성이 곤란한 문제가 있다.
더욱이, 종래 기술의 광학 배향막 기술 중에서, 가교된 중합체 화합물이 중합체 재료로서 사용되는 경우에서, 전구체 막 중에서 가교된 중합체 화합물에 포함되는 가교성 작용기는 열 운동에 의하여 랜덤 방향을 향하게 되므로, 가교성 작용기가 서로 물리적 거리가 가까울 확률이 감소된다. 게다가, 랜덤 광(비편광)이 조사되는 경우에서, 가교성 작용기가 그의 사이에서의 물리적 거리를 단축시켜 반응하면서, 직선 편광의 광을 조사하여 반응하는 가교성 작용기는 편광 방향 및 반응 부위의 ?향이 소정의 방향으로 부합될 때만이 반응한다. 추가로, 사선 광은 수직광에 비하여 조사 면적을 확대시키므로, 단위 면적당 조사량은 감소된다. 즉, 직선 편광의 광 또는 사선 광에 반응하는 가교성 작용기의 비율은 랜덤 광(비편광)을 기판면에 대하여 수직 방향으로부터 조사하는 경우에 비하여 감소된다. 따라서, 형성된 배향막내에서의 가교 밀도(가교성)는 낮게 되는 경향이 있다.
다른 한편으로, 실시양태 1에서, 전-배향 처리 화합물을 포함하는 배향막(22 및 32)을 형성한 후, 액정층(40)은 배향막(22) 및 배향막(32) 사이에서 봉지된다. 그 다음, 액정층(40)에 전압을 인가함으로써, 액정 분자(41)는 소정의 배향을 채택하며, 액정 분자(41)에 의하여 가교성 작용기의 배향은 정돈되면서(즉, 액정 분자(41)에 의하여 기판 또는 전극에 대하여 측쇄의 말단 구조부의 방향이 규정되면서) 배향막(22 및 32)내의 전-배향 처리 화합물을 가교시킨다. 이에 의하여, 액정 분자(41A 및 41B)에 프리틸트 θ가 부여된 배향막(22 및 32)을 형성할 수 있다. 즉, 실시양태 1의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자) 및 그의 제조 방법에 의하면, 응답 특성은 대규모 장치를 사용하지 않아도 용이하게 개선될 수 있다. 게다가, 전-배향 처리 화합물을 가교시킬 때 자외선의 조사 방향에 의존하지 않고 프리틸트 θ를 액정 분자(41)에 부여할 수 있으므로, 고 정밀 픽셀을 형성할 수 있다. 더욱이, 전-배향 처리 화합물내의 가교성 작용기의 배향이 정돈되는 상태로 후-배향 처리 화합물이 생성되므로, 후-배향 처리 화합물의 가교성은 상기 기재된 종래 기술의 제조 방법을 사용하여 생성된 배향막에서보다 더 높은 것을 고려한다. 따라서, 새로이 가교된 구조는 장시간에 걸친 구동에서도 구동중에 형성되지 않는 경향이 있으므로, 액정 분자(41A 및 41B)의 프리틸트 θ1 및 θ2는 제조시의 상태로 유지되어 신뢰성이 개선된다.
그러한 경우, 실시양태 1에서, 액정층(40)이 배향막(22 및 32) 사이에서 봉지된 후 배향막(22 및 32)내의 전-배향 처리 화합물이 가교되므로, 액정 디스플레이 소자의 구동중에 투과율은 지속적으로 증가되도록 변화될 수 있다.
구체적으로, 종래 기술의 광학 배향막 기술을 사용한 경우에서, 도 10a에 도시한 바와 같이, 프리틸트 처리를 실시하기 위하여 조사한 사선 광 L의 일부가 유리 기판(30)의 이면에 의하여 반사되므로, 프리틸트의 방향은 액정 분자(41)의 일부(41P)에서 왜곡된다. 그러한 경우, 액정 분자(41)의 일부의 프리틸트의 방향은 다른 액정 분자(41)의 프리틸트의 방향으로부터 일탈되므로, 액정 분자(41)의 배향 상태(배향 상태가 어느 정도로 균일한가)를 나타내는 지표인 정렬 변수는 작게 된다. 따라서, 액정 디스플레이 소자의 초기 구동중에, 프리틸트의 방향이 일탈되는 액정 분자(41P)의 일부에 의하여 다른 액정 분자(41)와는 상이한 양상을 나타내며, 다른 액정 분자(41)와는 상이한 방향으로 배향되므로, 투과율이 증가된다. 그러나, 그후 다른 액정 분자(41)의 배향에 부합하도록 액정 분자(41P)를 배향시키므로, 일시적으로 경사되는 액정 분자(41P)의 다이렉터 방향은 기판면에 대하여 수직이 된 후 다른 액정 분자(41)의 다이렉터 방향과 부합된다. 그러므로, 액정 디스플레이 소자의 투과율이 연속적으로 증가되지 않을 가능성이 있으며, 투과율이 국소적으로 감소될 가능성이 있다.
다른 한편으로, 액정층(40)을 봉지시킨 후 전-배향 처리 화합물의 가교 반응에 의하여 프리틸트 처리가 실시되는 실시양태 1에서, 슬릿부(21)와 같은 액정 분자(41)의 배향을 규제하기 위한 배향 규제 유닛에 의하여 구동시의 액정 분자(41)의 배향 방향에 따라 프리틸트가 부여된다. 따라서, 도 10b에 도시된 바와 같이 액정 분자(41)의 프리틸트의 방향이 부합되는 경향이 있어서, 정렬 변수가 증가된다(1에 가까움). 이에 의하여, 액정 디스플레이 소자의 구동시 액정 분자(41)는 균일한 양상을 나타내므로, 투과율은 연속적으로 증가된다.
그러한 경우, 특히, 전-배향 처리 화합물이 가교성 작용기와 함께 화학식 1로 나타낸 기를 포함하거나 또는 전-배향 처리 화합물이 가교성 작용기로서 화학식 2로 나타낸 기를 포함할 경우, 배향막(22 및 32)은 프리틸트 θ를 더욱 용이하게 부여할 수 있다. 그러므로, 응답 속도는 추가로 개선될 수 있다.
더욱이, 관련 기술의 액정 디스플레이 소자의 또다른 제조 방법에서, 광중합성 단량체 등을 포함하는 액정 재료를 사용하여 액정층을 형성한 후, 단량체를 포함하는 상태로, 액정층 중의 액정 분자를 소정의 방향으로 배향시키면서 광을 조사하여 단량체를 중합시킨다. 이러한 방식으로 형성된 중합체는 액정 분자에 프리틸트를 부여한다. 그러나, 제조된 액정 디스플레이 소자에서, 미반응 광중합성 단량체가 액정층 중에 잔류하여 신뢰성이 저하되는 문제가 있다. 추가로, 미반응 단량체를 감소시키기 위하여 광 조사 시간을 연장시키며, 이는 제조에 필요한 시간(사이클 시간)을 증가시키는 문제가 있다.
다른 한편으로, 실시양태 1에서, 상기 기재한 바와 같이 단량체를 첨가한 액정 재료를 사용하여 액정층을 형성하지 않고도, 배향막(22 및 32)이 액정층(40)내의 액정 분자(41A 및 41B)에 프리틸트 θ1 및 θ2를 부여하므로, 신뢰성이 개선될 수 있다. 더욱이, 사이클 시간은 연장되는 것을 억제할 수 있다. 더욱이, 프리틸트 θ는 마찰 공정과 같은 관련 분야의 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 기술을 사용하지 않고도 바람직하게 액정 분자(41A 및 41B)에 부여될 수 있다. 그러므로, 마찰 처리와 관련된 문제점, 예컨대 배향막상에 흠을 생성한 마찰흠으로 인한 콘트라스트의 감소, 마찰시 정전기에 의한 배선의 단선 및 이물에 의한 신뢰성 등의 저하가 발생하지 않는다.
폴리이미드 구조를 주로 포함하는 주쇄를 갖는 전-배향 처리 화합물을 함유하는 배향막(22 및 32)이 실시양태 1에 기재되기는 하였으나, 전-배향 처리 화합물이 갖는 주쇄는 폴리이미드 구조를 포함하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면 주쇄는 폴리실록산 구조, 폴리아크릴레이트 구조, 폴리메타크릴레이트 구조, 말레이미드 중합체 구조, 스티렌 중합체 구조, 스티렌 또는 말레이미드 중합체 구조, 다당류 구조, 폴리비닐 알콜 구조 등을 포함할 수 있으며, 폴리실록산 구조를 포함하는 주쇄를 갖는 전-배향 처리 화합물이 바람직하다. 추가로, 주쇄를 구성하는 화합물의 유리 전이 온도 Tg는 200℃ 이상인 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 기재된 폴리이미드 구조를 갖는 중합체 화합물과 동일한 효과를 얻기 때문이다. 폴리실록산 구조를 포함하는 주쇄를 갖는 전-배향 처리 화합물은 예를 들면 하기 화학식 9로 나타낸 폴리실란 구조를 포함하는 중합체 화합물이다. 화학식 9에서 R10 및 R11이 탄소를 포함하도록 구성된 1가 기인 한, R10 및 R11은 임의적이며, R10 및 R11 중 어느 하나에서 측쇄로서 가교성 작용기를 포함하는 것이 바람직하다. 그 이유는 후-배향 처리 화합물에서의 충분한 배향 규제 기능을 용이하게 얻을 수 있기 때문이다. 이러한 경우에서 가교성 작용기의 예로는 상기 기재된 화학식 41로 나타낸 기 등을 들 수 있다.
<화학식 9>
Figure pat00037
(상기 화학식에서, R10 및 R11은 1가 유기 기이며, m1은 1 이상의 정수임).
더욱이, 실시양태 1에서 픽셀 전극(20B)에 슬릿부(21)를 제공하여 배향을 분할하여 시야각 특성을 개선시키지만, 실시양태 1은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 슬릿부(21) 대신에 픽셀 전극(20B) 및 배향막(22) 사이에 배향 규제 유닛으로서 돌출부가 제공될 수 있다. 돌출부를 상기와 같은 방식으로 제공함으로써, 슬릿부(21)를 제공하는 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 더욱이, 또한 CF 기판(30)의 대향 전극(30B) 및 배향막(32) 사이에 배향 규제 유닛으로서 돌출부가 제공될 수 있다. 그러한 경우, TFT 기판(20)상의 돌출부 및 CF 기판(30)상의 돌출부는 기판 사이에서 대향하지 않도록 배치된다. 그러한 경우, 상기 기재한 바와 같이 동일한 효과를 여전히 얻을 수 있다.
그 다음, 기타의 실시양태를 설명하지만, 실시양태 1과 공통의 구성 요소에 관하여서는 동일한 부호를 사용하며, 그의 설명은 적절하게 생략할 것이다. 추가로, 실시양태 1과 동일한 작용 및 효과에도 적절하게 생략할 것이다. 더욱이, 실시양태 1에 대하여 상기 기재된 각종 기술적 사항은 적절하게 기타의 실시양태에 적용될 것이다.
실시양태 2
실시양태 2는 실시양태 1의 변형이다. 실시양태 1에서 배향막(22 및 32)을 그의 부근에 위치하는 액정 분자(41A 및 41B)의 프리틸트 θ1 및 θ2가 거의 동일하도록 형성된 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)가 기재되어 있으나, 실시양태 2에서는 프리틸트 θ1 및 프리틸트 θ2가 상이하다.
구체적으로, 실시양태 2에서, 우선 상기 기재된 스텝 S101과 유사하게, 배향막(22)을 갖는 TFT 기판(20) 및 배향막(32)을 갖는 CF 기판(30)이 생성된다. 그 다음, 예를 들면 자외선 흡수제를 액정층(40)에서 봉지시킨다. 그 다음, 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B) 사이에 소정의 전압을 인가하여 TFT 기판(20) 측으로부터 자외선을 조사하여 배향막(22)내의 전-배향 처리 화합물을 가교시킨다. 이때, 액정층(40)에 자외선 흡수제가 포함되므로, TFT 기판(20) 측으로부터 입사된 자외선은 액정층(40)내의 자외선 흡수제에 흡수되며, CF 기판(30) 측으로는 거의 도달되지 않는다. 그러므로, 후-배향 처리 화합물은 배향막(22)에서 생성된다. 그 다음, 상기 기재된 소정의 전압과 상이한 전압을 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B) 사이에 인가시켜 CF 기판(30) 측으로부터 자외선을 조사하여 배향막(32)내의 전-배향 처리 화합물을 반응시켜 후-배향 처리 화합물을 형성한다. 이에 의하여, TFT 기판(20) 측으로부터 자외선을 조사한 경우에 인가되는 전압 및, CF 기판(30) 측으로부터 자외선을 조사한 경우 인가된 전압에 따라 배향막(22 및 32)의 부근에 위치하는 액정 분자(41A 및 41B)의 프리틸트 θ1 및 θ2가 설정될 수 있다. 따라서, 프리틸트 θ1 및 프리틸트 θ2를 상이하게 할 수 있다. 그러나, TFT 스위칭 소자 및 각종 버스 라인이 TFT 기판(20)에 제공되며, 각종 횡전기장이 구동중에 생성된다. 그러므로, TFT 기판(20) 측의 배향막(22)은 그의 부근에 위치하는 액정 분자(41A)의 프리틸트 θ1이 배향막(32) 부근에 위치하는 액정 분자(41B)의 프리틸트 θ2보다 크도록 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 횡전기장으로 인한 액정 분자(41A)의 배향에서의 왜곡은 효과적으로 감소될 수 있다.
실시양태 3
실시양태 3은 실시양태 1 및 2의 변형이다. 실시양태 3에 의한 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)의 부분 단면 개략도는 도 11에 도시한다. 실시양태 1과 달리, 실시양태 3에서는 배향막(22)이 후-배향 처리 화합물을 포함하지 않고 구성된다. 즉, 실시양태 3에서 배향막(32) 부근에 위치하는 액정 분자(41B)의 프리틸트 θ2는 0°보다 큰 값을 갖는 한편, 배향막(22) 부근에 위치하는 액정 분자(41A)의 프리틸트 θ1은 0°이 되도록 구성된다.
여기서, 배향막(22)은 예를 들면 상기 기재된 또다른 수직 배향제에 의하여 구성된다.
실시양태 3의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)는 TFT 기판(20)상에 배향막(22)을 형성할 때(도 4의 스텝 S101) 전-배향 처리 화합물 또는 전-배향 처리 화합물로서 중합체 화합물 전구체 대신에 상기 기재된 또다른 수직 배향제를 사용하여 제조할 수 있다.
실시양태 3의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)에서, 액정층(40)에서 액정 분자(41A)의 프리틸트 θ1은 0°이고, 액정 분자(41B)의 프리틸트 θ2는 0°보다 크다. 이에 의하여, 구동 전압에 대한 응답 속도는 프리틸트 처리를 실시하지 않은 액정 디스플레이 소자에 비하여 크게 개선될 수 있다. 더욱이, 액정 분자(41A)는 유리 기판(20A 및 30A)의 법선 방향에 근접한 상태로 배향되므로, 흑색 디스플레이 중에 광의 투과량을 감소시킬 수 있으며, 실시양태 1 및 2의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)에 비하여 콘트라스트가 개선되었다. 즉, 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)에서, 예를 들면 TFT 기판(20)측에 위치하는 액정 분자(41A)의 프리틸트 θ1이 0이 되도록 하여 콘트라스트를 개선시키면서, CF 기판(30) 측에 위치하는 액정 분자(41B)의 프리틸트 θ2를 0°보다 크도록 함으로써 응답 속도를 개선시킨다. 따라서, 구동 전압에 대한 응답 속도 및 콘트라스트는 균일하게 개선될 수 있다.
추가로, 실시양태 3의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자) 및 그의 제조 방법에 의하면, 전-배향 처리 화합물을 포함하지 않는 배향막(22)은 TFT 기판(20)상에 형성되며, 전-배향 처리 화합물을 포함하는 배향막(32)은 CF 기판(30)에 형성된다. 그 다음, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 사이에서 액정층(40)을 봉지시킨 후, 배향막(32)내의 전-배향 처리 화합물은 반응하여 후-배향 처리 화합물을 생성한다. 따라서, 대규모 광 조사 장치를 사용하지 않더라도 액정 분자(41B)에 프리틸트 θ를 부여하는 배향막(32)이 형성될 수 있으므로, 응답 특성은 용이하게 개선될 수 있다. 추가로, 예를 들면 광중합성 단량체를 포함하는 액정 재료를 사용하여 액정층을 봉지시킨 후 광중합성 단량체를 중합시키는 경우에 비하여 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.
실시양태 3과 관련된 기타의 효과는 실시양태 1과 동일하다.
여기서, 도 11에 예시한 바와 같이, 실시양태 3이 CF 기판(30)을 피복하는 배향막(32)이 후-배향 처리 화합물을 포함하고, 액정층(40)으로부터 CF 기판(30) 측에 위치하는 액정 분자(41B)에 프리틸트 θ2를 부여하는 구성을 갖지만, 실시양태 3은 이에 한정되지 않는다. 즉, 도 12에 예시한 바와 같이, 배향막(32)은 후-배향 처리 화합물을 포함하지 않으면서 TFT 기판(20)을 피복하는 배향막(22)은 후-배향 처리 화합물을 포함하며, 액정층(40)으로부터의 TFT 기판(20) 측에 위치하는 액정 분자(41A)에 프리틸트 θ1을 부여하는 구성이 존재할 수 있다. 그러한 경우도, 실시양태 3과 동일한 작용 및 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 상기 기재한 바와 같이 TFT 기판(20)에는 구동시 다양한 횡전기장이 발생하므로, TFT 기판(20) 측으로부터의 배향막(22)은 그의 부근에 위치하는 액정 분자(41A)에 프리틸트 θ1를 부여하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 액정 분자(41)의 배향에서의 왜곡은 효과적으로 감소될 수 있다.
실시양태 4
실시양태 4는 또한 실시양태 1 및 2의 변형이다. 실시양태 4에 의한 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)의 부분 단면 개략도는 도 13에 예시한다. 실시양태 4에서는 CF 기판(30)이 갖는 대향 전극(30B)의 구성이 상이한 것을 제외하고, 실시양태 1 및 2의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)와 동일한 구성을 갖는다.
구체적으로, 대향 전극(30B)에는 각각의 픽셀에서 픽셀 전극(20B)와 동일한 패턴으로 슬릿부(31)가 제공된다. 슬릿부(31)는 기판 사이에서 슬릿부(21)와 대향하지 않도록 배치된다. 이에 의하여, 구동 전압이 인가되면, 액정 분자(41)의 다이렉터에 대하여 사선 전기장이 부여되어 전압에 대한 응답 속도가 개선되며 그리고 픽셀내에서 배향 방향이 상이한 구역이 형성되므로(배향 분할), 시야각 특성이 개선된다.
실시양태 4의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)는 도 4의 스텝 S101에서 CF 기판(30)으로서 유리 기판(30A)의 컬러 필터에 소정의 슬릿부(31)를 갖는 대향 전극(30B)이 제공되는 기판을 사용함으로써 제조될 수 있다.
실시양태 4의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자) 및 그의 제조 방법에 의하면, 가교전 중합체 화합물을 포함하는 배향막(22 및 32)을 형성한 후, 배향막(22) 및 배향막(32) 사이에 액정층(40)이 봉지된다. 그 다음, 배향막(22 및 32)내에서 가교 이전에 중합체 화합물을 반응시켜 가교된 중합체 화합물을 생성한다. 이에 의하여, 소정의 프리틸트 θ1 및 θ2가 액정 분자(41A 및 41B)에 부여된다. 따라서, 구동 전압에 대한 응답 속도는 프리틸트 처리를 실시하지 않은 액정 디스플레이 소자에 비하여 크게 개선될 수 있다. 그러므로, 액정 분자(41)에 프리틸트 θ를 부여하는 배향막(22 및 32)은 대규모 광 조사 장치를 사용하지 않고도 형성될 수 있다. 그러므로, 응답 특성은 용이하게 개선될 수 있다. 더욱이, 예를 들면 광합성 단량체를 포함하는 액정 재료를 사용하여 액정층을 봉지시킨 후, 광중합성 단량체를 중합시켜 프리틸트 처리를 실시하는 경우에 비하여 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.
실시양태 4의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)의 작용 및 효과 및 그의 제조 방법은 상기 기재한 실시양태 1 및 2의 작용 및 효과와 동일하다.
여기서, 실시양태 4에서는 그의 부근에 위치하는 액정 분자(41A 및 41B)에 프리틸트 θ1 및 θ2가 부여되도록 배향막(22 및 32)이 형성되며, 실시양태 3에 기재된 제조 방법과 동일한 방법을 사용하여 배향막(22 및 32) 중 하나의 부근에 위치하는 액정 분자(41)에 프리틸트 θ가 부여될 수 있다. 그러한 경우도, 실시양태 3과 동일한 작용 및 효과를 얻는다.
실시양태 5
실시양태 1 내지 4에서, 액정층(40)이 제공되는 상태로 배향막(22 및 32) 중 하나 이상에서 전-배향 처리 화합물을 반응시켜 후-배향 처리 화합물을 생성하여 그의 부근에서 액정 분자(41)에 프리틸트를 부여한다. 다른 한편으로, 실시양태 5에서, 액정층(40)이 제공되는 상태로 배향막(22 및 32) 중 하나 이상에서 중합체 화합물의 구조를 분해하여 그의 부근에서 액정 분자(41)에 프리틸트를 부여한다. 즉, 실시양태 5의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)는 배향막(22 및 32)의 형성 방법이 상이한 것을 제외하고, 상기 기재된 실시양태 1 내지 4와 동일한 구성을 갖는다.
액정 분자(41A 및 41B)가 소정의 프리틸트 θ1 및 θ2를 갖는 경우에서 실시양태 5의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)는 예를 들면 하기와 같이 제조된다. 우선, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)상에 예를 들면 상기 기재된 기타의 수직 배향제와 같은 중합체 화합물을 포함하는 배향막(22 및 32)을 형성한다. 그 다음, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)은 배향막(22) 및 배향막(32)이 대향되도록 배치하고, 액정층(40)은 배향막(22 및 32) 사이에서 봉지된다. 그 다음, 전압을 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B) 사이에서 인가하며, 여전히 전압을 인가한 상태로 상기 기재한 자외선 UV보다 파장 250 ㎚ 정도의 단파장 대역의 광학 성분을 다수 포함하는 자외선 UV를 배향막(22 및 32)에 조사한다. 이때, 예를 들면 단파장 대역을 갖는 자외선 UV에 의하여 배향막(22 및 32) 중의 중합체 화합물의 구조는 분해되어 구조가 변형된다. 이에 의하여, 배향막(22)의 부근에 위치하는 액정 분자(41A) 및, 배향막(32)의 부근에 위치하는 액정 분자(41B)에 소정의 프리틸트 θ1 및 θ2가 부여될 수 있다.
액정층(40)을 봉지시키기 이전에 배향막(22 및 32)를 포함하는 중합체 화합물로서, 예를 들면 화학식 10으로 나타낸 폴리이미드 구조를 갖는 중합체 화합물을 들 수 있다. 화학식 10으로 나타낸 폴리이미드 구조는 화학식 I의 화학 반응식에 제시한 바와 같이 자외선 UV의 조사에 의하여 화학식 10의 시클로부탄 구조가 분해되어 화학식 11로 나타낸 구조를 갖는다.
Figure pat00038
(상기 화학식에서, R20은 2가 유기 기이고, p1은 1 이상의 정수임).
실시양태 5에서, 배향막(22) 부근에 위치하는 액정 분자(41A) 및 배향막(32) 부근에 위치하는 액정 분자(41B)가 소정의 프리틸트 θ1 및 θ2를 지님으로써, 응답 속도는 프리틸트 처리를 실시하지 않은 액정 디스플레이 소자에 비하여 크게 개선될 수 있다. 추가로, 액정 분자(41)에 대하여 프리틸트 θ를 부여하는 것이 가능한 배향막(22 및 32) 중 하나 이상은 대규모 장치를 사용하지 않고도 형성될 수 있다. 그러므로, 응답 특성은 용이하게 개선될 수 있다. 그러나, 배향막(22 및 32)에 조사된 자외선에 의하여 액정 분자(41)가 분해 등을 일으킬 우려가 있으므로, 상기 기재된 실시양태 1 내지 4는 더 높은 신뢰성을 더욱 용이하게 확보할 수 있다.
실시양태 6
실시양태 6은 본 개시내용의 제2의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치 및 본 개시내용의 제2의 및 제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
실시양태 1 내지 4에서, 후-배향 처리 화합물은 측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 전-배향 처리 화합물에서 가교성 작용기를 가교시켜 얻는다. 다른 한편으로, 실시양태 6에서, 후-배향 처리 화합물은 측쇄로서 에너지선의 조사에 의하여 변형된 감광성 작용기를 갖는 전-배향 처리 화합물에 기초하여 얻는다.
여기서, 실시양태 6에서조차, 배향막(22 및 32)은 측쇄에서 가교된 구조를 갖는 중합체 화합물(후-배향 처리 화합물)의 1종 또는 2종 이상을 포함하여 구성된다. 더욱이, 프리틸트는 변형된 화합물에 의하여 액정 분자(41)에 부여된다. 여기서, 후-배향 처리 화합물은 주쇄 및 측쇄를 갖는 중합체 화합물(전-배향 처리 화합물)의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 상태로 배향막(22 및 32)을 형성한 후, 액정층(40)을 제공하고, 중합체 화합물을 변형시킴으로써 또는 대안으로 중합체 화합물에 에너지선을 조사함으로써, 보다 구체적으로는 전기장 또는 자기장을 인가하면서 측쇄에 포함되는 감광성 작용기를 변형시킴으로써 생성된다. 여기서, 그러한 상태는 도 15의 개략도에 예시되어 있다. 여기서, 도 15에서, "UV"로 표시된 화살표의 방향 및 "전압"으로 표시된 화살표의 방향은 자외선이 조사되는 방향 및 전기장이 인가되는 방향을 나타내지는 않는다. 더욱이, 후-배향 처리 화합물은 액정 분자(41)를 한쌍의 기판(구체적으로, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30))에 대하여 소정의 방향(구체적으로, 사선 방향)으로 배열하는 구조를 포함한다. 그러한 방식으로 중합체 화합물을 변형시키거나 또는 중합체 화합물에 에너지선을 조사하고 후-배향 처리 화합물이 배향막(22 및 32)중에 포함되므로, 배향막(22 및 32)의 부근에서 액정 분자(41)에 프리틸트가 부여되며, 응답 속도는 증가되며, 디스플레이 특성이 개선된다.
감광성 작용기의 예로는 아조 기를 포함하는 아조 벤젠계 화합물, 이민 및 알디민을 골격에 포함하는 화합물(편의상, "알디민 벤젠"으로 지칭함) 및 스티렌 골격을 포함하는 화합물(편의상, "스틸벤"으로 지칭함)을 들 수 있다. 이러한 화합물은 에너지선(예를 들면 자외선)에 응답하여 변형된 결과, 즉 트랜스 상태로부터 시스 상태로 전이되는 결과, 액정 분자(41)에 프리틸트를 부여할 수 있다.
알디민 벤젠
Figure pat00039
스틸벤
Figure pat00040
구체적으로, 화학식 AZ-0으로 나타낸 아조 벤젠계 화합물에서 "X"의 예로는 하기 화학식 AZ-1 내지 AZ-9를 들 수 있다:
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
(상기 화학식에서, R 및 R" 중 하나는 디아민을 포함하는 벤젠 고리에 결합되며, 다른 하나는 말단 기가 되며, R, R' 및 R"는 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬 기, 알콕시 기 및 카보네이트 기를 갖는 1가 기 또는 그의 유도체이며, R"는 디아민을 포함한 벤젠 고리에 직접 결합됨).
실시양태 6의 액정 디스플레이 장치 및 그의 제조 방법이 에너지선(구체적으로, 자외선)의 조사에 의하여 변형된 감광성 작용기를 갖는 전-배향 처리 화합물을 사용한 것을 제외하고 기본적으로 그리고 실질적으로 실시양태 1 내지 4의 액정 디스플레이 장치 및 그의 제조 방법과 동일할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
실시예 1
실시예 1A 내지 실시예 1F
실시예 1은 본 개시내용의 제1의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자) 및 그의 제조 방법 및 본 개시내용의 제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)의 제조 방법에 관한 것이다. 실시예 1A 내지 1F에서, 도 1에 예시된 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)는 하기의 절차에 의하여 생성하였다.
우선, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 생성하였다. TFT 기판(20)으로서 두께가 0.7 ㎜인 유리 기판(20A)의 하나의 전면에 슬릿 패턴(라인 폭 60 ㎛, 라인 사이 10 ㎛: 슬릿부(21))을 갖고 ITO로 형성된 픽셀 전극(20B)이 형성된 기판을 사용하였다. 추가로, CF 기판(30)으로서 컬러 필터가 형성된 두께 0.7 ㎜의 유리 기판(30A)의 컬러 필터상에 패턴이 형성되지 않고 ITO로 형성된 대향 전극(30B)을 제공한 기판을 사용하였다. 픽셀 전극(20B)에 형성된 슬릿 패턴에 의하여 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 사이에 경사 전기장을 인가한다.
한편, 본 개시내용의 1C 구성에서 가교된 중합체 화합물의 가교부 및 말단 구조부를 구성하는 화합물로서 화학식 F-1로 나타낸 배향막 재료를 생성하였다. 즉, 디아민 화합물 및 테트라카르복실산 이무수물을 반응시켜 폴리암산을 얻었다. 그 다음, 이미드 반응시키고, 시클로탈수시킨 폴리암산을 NMP에 용해시켰다. 화학식 F-1로 나타낸 폴리이미드를 이와 같은 방식으로 얻었다. 더욱이, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)에 각각 제조된 배향막 재료를 스핀 코팅기를 사용하여 도포한 후, 도포된 막을 80℃ 핫플레이트상에서 80 초 동안 건조시켰다. 그 다음, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 1 시간 동안 200℃ 오븐에서 질소 기체의 대기중에서 가열하였다. 이에 의하여, 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B) 상에서 두께가 90 ㎚인 배향막(22 및 32)을 형성하였다.
그 다음, CF 기판(30) 상의 픽셀 부분 주변에 입자 직경 3.2 ㎛의 실리카 입자를 포함하는 자외선 경화성 수지를 도포하여 봉지부를 형성하고, 음의 유전율 이방성을 갖는 네가티브형 액정인 MLC-7026(머크(Merck) 제조) 및 프리틸트 안정성 부여 화합물을 포함하는 액정 재료를 둘러싸인 부분에 적하 주입하였다. 여기서, MLC-7026 및 프리틸트 안정성 부여 화합물의 합계에 대한 프리틸트 안정성 부여 화합물의 질량비는 0.1 질량% 내지 0.5 질량%이었다. 사용한 프리틸트 안정성 부여 화합물을 하기 표 1에 제시한다. 그 다음, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 함께 부착시키고, 봉지부를 경화시킨 후, 기판을 120℃ 오븐에서 1 시간 동안 가열시켜 봉지부를 완전 경화시켰다. 이에 의하여, 액정층(40)을 봉지시키고, 액정 셀을 완성할 수 있었다.
그 다음, 이와 같은 방식으로 생성한 액정 셀에 대하여 유효 전압 20 볼트에서 구형파의 교류 전기장(60 Hz)을 인가한 상태로 500 mJ(파장 365 ㎚에서 측정함)에서 균일한 자외선을 조사하여 배향막(22 및 32)내의 전-배향 처리 화합물을 반응시켰다. 이에 의하여, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 모두에 후-배향 처리 화합물을 포함하는 배향막(22 및 32)을 형성하였다. 상기 기재한 바와 같이 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 측의 액정 분자(41A 및 41B)가 프리틸트를 달성하는 도 1에 예시된 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)는 상기 기재된 바와 같이 완성할 수 있었다. 마지막으로, 액정 디스플레이 장치의 외측에 흡수축이 직교하도록 한쌍의 편광판을 부착시켰다.
더욱이, 이와 같은 실시양태 1의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)에 대하여 액정 분자의 프리틸트(단위: °) 및 응답 속도를 측정하였다. 결과를 하기 표 1에 제시한다.
액정 분자(41)의 프리틸트 θ는 통상의 방법(문헌(T.J. Scheffer et al., J. Appl. Phys., vol.19, page 2013, 1980]에 기재된 방법)에 준하여 He-Ne 레이저 빔을 사용하여 결정 회전 방법에 의하여 측정하였다. 여기서, 프리틸트 θ는 상기 기재하고 그리고 도 3에 예시한 바와 같이 유리 기판(20A 및 30A)의 표면에 대한 수직 방향(법선 방향)을 Z로 한 경우에서 구동 전압이 오프인 상태에서 Z 방향에 대한 액정 분자(41)(41A, 41B)의 다이렉터 D의 경사각이다.
응답 시간의 측정시, 측정 장치로서 LCD5200(오츠카 일렉트로닉스 컴파니, 리미티드(Otsuka Electronics Co., Ltd.) 제조)을 사용하여 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B) 사이에 구동 전압(7.5 볼트)을 인가하고, 휘도 10%로부터 그의 구동 전압에 따른 계조의 90%의 휘도가 될 때까지의 시간을 측정하였다.
그 결과, 실시양태 1에 대하여 하기 표 1에 제시한 결과를 얻었다. 즉, 프리틸트 안정성 부여 화합물을 포함하지 않는 점을 제외하고, 실시예 1과 유사하게 생성된 비교예 1의 액정 디스플레이 장치에 비하여 우수한 응답 속도를 얻을 수 있었다. 여기서, 표 1에서 실시예 1의 응답 시간을 비교예 1에서의 응답 시간을 "1.00"으로 표준화한 값으로 나타낸다.
실시예 프리틸트 안정성 부여 화합물 첨가량(질량%) 프리틸트 (°) 응답 속도
1A 101-A 0.5 1.6 0.67
1B 102-B 0.2 1.1 0.87
1C 101-B 0.15 1.0 0.92
1D 101-C 0.11 1.0 0.93
1E 101-D 0.11 1.0 0.94
1F 102-E 0.1 1.0 0.94
비교예 1 첨가하지 않음 0.8 1.00
실시예 1G
실시예 1G에서, 하기 배향막 재료를 사용하였다. 즉, 우선 디아민 화합물인 화학식 A-7로 나타낸 가교성 작용기를 갖는 화합물 1 몰, 화학식 B-6으로 나타낸 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 화합물 1 몰 및 화학식 E-2로 나타낸 테트라카르복실산 이무수물 2몰을 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 용해시켰다. 그 다음, 용액을 60℃에서 6 시간 동안 반응시킨 후, 과잉의 다량의 순수한 물을 반응한 용액에 부어 반응 생성물을 침전시켰다. 그 다음, 침전된 고체를 분리시킨 후, 순수한 물을 사용하여 고체를 세정하고, 15 시간 동안 40℃에서 감압하에 건조시키고, 이에 의하여, 전-배향 화합물로서 중합체 화합물 전구체인 폴리암산을 합성하였다. 마지막으로, 얻은 폴리암산 3.0 g을 NMP에 용해시켜 고형분 농도 3 질량%의 용액을 생성한 후, 0.2 ㎛ 필터를 사용하여 용액을 여과하였다. 상기와 같은 방식으로 얻은 용액으로부터, 실시예 1A와 유사한 방식으로 배향막을 형성하고, 더욱이, 액정 디스플레이 장치를 생성하였다.
실시예 1H
실시예 1H에서, 배향막 재료로서 폴리암산을 사용하는 것 대신에 폴리암산을 시클로탈수시켜 이미드화 중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1A와 동일한 절차를 수행하였다. 이때, 실시예 1A에서 합성한 폴리암산을 N-메틸-2-피롤리돈에 용해시키고, 피리딘 및 아세트산 2무수물을 첨가하고, 혼합된 용액을 110℃에서 3 시간 동안 반응시켜 시클로탈수를 수행하였다. 그 다음, 반응한 혼합 용액에 과잉의 다량의 순수한 물을 부어 반응 생성물을 침전시키고, 침전된 고체를 분리한 후 순수한 물로 세정하였다. 그후, 감압하에서 40℃에서 15 시간 동안 고체를 건조시켜 전-배향 처리 화합물로서 이미드화 중합체를 얻었다. 이어서 배향막을 형성하고, 다시 실시예 1A와 유사한 방식으로 액정 디스플레이 장치를 생성하였다.
실시예 1J
실시예 1J에서, 폴리암산을 합성할 때, 화학식 B-6으로 나타낸 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 화합물 대신에 하기 화학식 B-37로 나타낸 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 화합물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1A에서와 동일한 절차를 수행하였다.
실시예 1K
실시예 1K에서, 폴리암산을 합성할 때, 화학식 E-2로 나타낸 테트라카르복실산 이무수물 대신에 화학식 E-3으로 나타낸 테트라카르복실산 이무수물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1A에서와 동일한 절차를 사용하여 수행하였다.
실시예 1L
실시예 1L에서, 폴리암산을 합성할 때, 화학식 E-2로 나타낸 테트라카르복실산 이무수물 대신에 화학식 E-1로 나타낸 테트라카르복실산 이무수물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1A에서와 동일한 절차를 사용하여 수행하였다.
실시예 1M
실시예 1M에서, 폴리암산을 합성할 때, 디아민 화합물로서 화학식 A-7로 나타낸 가교성 작용기를 갖는 화합물을 사용하지 않고 그리고, 액정 셀에 조사한 자외선을 변경한 것을 제외하고, 실시예 1A에서와 동일한 절차를 사용하여 수행하였다. 구체적으로, 폴리암산의 합성시, 화학식 B-6으로 나타낸 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 화합물 2 몰을 디아민 화합물로서 사용하였다. 추가로, 액정 셀에 대하여 소정의 유효 전압을 갖는 구형파의 교류 전기장을 인가한 상태로 100 mJ(파장 250 ㎚에서 측정)의 균일한 자외선을 조사하였다.
상기 기재한 바와 같이 얻은 실시예 1G 내지 1M의 액정 디스플레이 장치의 응답 속도는 비교예 1의 액정 디스플레이 장치의 응답 시간의 약 0.97 배 또는 그 이하이었다.
실시예 2A
실시예 2는 또한 본 개시내용의 제1의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자) 및 그의 제조 방법 및 본 개시내용의 제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)의 제조 방법에 관한 것이다. 실시예 2A에서, 실시예 1A과 유사한 방식으로 도 1에 예시된 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)를 생성하여 응답 특성을 조사하였다.
구체적으로, 우선 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 생성하였다. TFT 기판(20)으로서 두께가 0.7 ㎜인 유리 기판(20A)의 하나의 전면에 슬릿 패턴(라인 폭 4 ㎛, 라인 사이 4 ㎛: 슬릿부(21))를 갖고 ITO로 형성된 픽셀 전극(20B)이 형성된 기판을 사용하였다. 추가로, CF 기판(30)으로서 컬러 필터가 형성된 두께 0.7 ㎜의 유리 기판(30A)의 컬러 필터의 전면에 걸쳐 ITO로 형성된 대향 전극(30B)을 형성한 기판을 사용하였다. 픽셀 전극(20B)에 형성된 슬릿 패턴에 의하여 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 사이에 경사 전기장을 인가한다. 그 다음, TFT 기판(20)상에 감광성 아크릴 수지 PC-335(JSR 코포레이션(JSR Corporation) 제조)를 사용하여 3.25 ㎛ 스페이서 돌출부를 형성하였다.
한편, 배향막 재료를 생성하였다. 그러한 경우, 우선, 디아민 화합물인 화학식 A-8로 나타낸 가교성 작용기를 갖는 화합물, 화학식 B-6으로 나타낸 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 화합물, 화학식 C-1로 나타낸 화합물 및 화학식 E-2로 나타낸 테트라카르복실산 이무수물을 NMP에 용해시켰다. 그 다음, 용액을 60℃에서 4 시간 동안 반응시킨 후, 반응한 용액에 과잉의 다량의 메탄올을 부어 반응 생성물을 침전시켰다. 그 다음, 침전된 고체를 분리한 후 메탄올로 세정하고, 감압하에서 40℃에서 15 시간 동안 건조시키고, 이에 의하여, 전-배향 처리 화합물로서 중합체 화합물 전구체인 폴리암산을 합성하였다. 마지막으로, 얻은 폴리암산 3.0 g을 NMP에 용해시켜 고형분 농도가 3 질량%인 용액을 생성한 후, 0.2 ㎛ 필터로 여과하였다.
그 다음, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)에 각각 제조된 배향막 재료를 스핀 코팅기를 사용하여 도포한 후, 도포된 막을 80℃ 핫플레이트상에서 80 초 동안 건조시켰다. 그 다음, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 1 시간 동안 200℃ 오븐에서 질소 기체의 대기중에서 가열하였다. 이에 의하여, 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B) 상에서 두께가 90 ㎚인 배향막(22 및 32)을 형성하였다.
그 다음, 실시예 1A와 유사한 방식으로, CF 기판(30) 상의 픽셀 부분 주변에 자외선 경화성 수지를 도포하여 봉지부를 형성하고, 실시예 1A에서와 동일한 액정 재료(프리틸트 안정성 부여 화합물 포함)를 둘러싸인 부분에 적하 주입하였다. 그후, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 함께 부착시켜 봉지부를 경화시켰다. 그 다음, 120℃의 오븐에서 1 시간 동안 가열시켜 봉지부를 완전 경화시켰다. 이에 의하여, 액정층(40)을 봉지시키고, 액정 셀을 완성할 수 있었다.
그 다음, 이와 같은 방식으로 생성한 액정 셀에 대하여 유효 전압 20 볼트에서 구형파의 교류 전기장(60 Hz)을 인가한 상태로 500 mJ(파장 365 ㎚에서 측정함)에서 균일한 자외선을 조사하여 배향막(22 및 32)내의 전-배향 처리 화합물을 반응시켰다. 이에 의하여, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 모두에 후-배향 처리 화합물을 포함하는 배향막(22 및 32)을 형성하였다. 상기 기재한 바와 같이 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 측의 액정 분자(41A 및 41B)가 프리틸트를 달성하는 도 1에 예시된 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)를 완성할 수 있었다. 마지막으로, 액정 디스플레이 장치의 외측에 흡수축이 직교하도록 한쌍의 편광판을 부착시켰다.
실시예 2B
실시예 2B에서, 폴리암산을 합성할 때 화학식 B-6으로 나타낸 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 화합물을 사용하지 않을 것을 제외하고, 실시예 2A와 동일한 절차를 수행하였다.
실시예 2C
실시예 2C에서, 폴리암산을 합성할 때 화학식 C-1로 나타낸 화합물 대신에 화학식 C-2로 나타낸 화합물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 2A에서와 동일한 절차를 사용하여 수행하였다.
실시예 2D, 실시예 2E
실시예 2D 및 2E에서, 폴리암산을 합성할 때 화학식 A-8로 나타낸 가교성 작용기를 갖는 화합물 및 화학식 B-6으로 나타낸 수직 배향 유발 구조 부분을 갖는 화합물 및 화학식 C-1로 나타낸 화합물 대신에 화학식 D-7로 나타낸 기를 갖는 화합물 및 화학식 G-1로 나타낸 화합물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 2A에서와 동일한 절차를 사용하여 수행하였다.
상기 기재한 바와 같이 얻은 실시예 2A 내지 2E의 액정 디스플레이 장치의 응답 속도는 비교예 1의 액정 디스플레이 장치의 응답 시간의 약 0.90 배 또는 그 이하이었다.
실시예 3
실시예 3은 또한 본 개시내용의 제1의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자) 및 그의 제조 방법 및 본 개시내용의 제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)의 제조 방법에 관한 것이다.
실시예 3A
실시예 3A에서, 실시예 1과 유사하게, 화학식 F-1로 나타낸 폴리이미드를 사용하였다. 더욱이, 실시예 1A와 유사한 방식으로 배향막(22 및 32)을 얻은 후, 추가로, 기본적으로 실시예 2A에 기재된 바와 동일한 방법에 기초하여 액정 셀을 완성하였다. 그러나, 스페이서 돌출부의 높이를 3.2 ㎛로 하고, 입자 직경이 3.2 ㎛인 실리카 입자를 사용하여 봉지부를 형성하였다. 추가로, 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B)상에서의 배향막(22 및 32)의 두께는 90 ㎚이었다.
그 다음, 이와 같은 방식으로 생성한 액정 셀에 대하여 유효 전압 20 볼트에서 구형파의 교류 전기장(60 Hz)을 인가한 상태로 500 mJ(파장 365 ㎚에서 측정함)에서 균일한 자외선을 조사하여 배향막(22 및 32)내의 전-배향 처리 화합물을 반응시켰다. 이에 의하여, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 모두에 후-배향 처리 화합물을 포함하는 배향막(22 및 32)을 형성하였다. 상기 기재한 바와 같이 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 측의 액정 분자(41A 및 41B)가 프리틸트를 달성하는 도 1에 예시된 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)를 상기 기재된 바와 같이 완성할 수 있었다. 마지막으로, 액정 디스플레이 장치의 외측에 흡수축이 직교하도록 한쌍의 편광판을 부착시켰다.
실시예 3B
대안으로, 실시예 3B에서, 우선, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 생성하였다. TFT 기판(20)으로서 두께가 0.7 ㎜인 유리 기판(20A)의 하나의 전면에 슬릿 패턴(라인 폭 60 ㎛, 라인 사이 10 ㎛: 슬릿부(21))을 갖고 ITO로 형성된 픽셀 전극(20B)이 형성된 기판을 사용하였다. 추가로, CF 기판(30)으로서 컬러 필터가 형성된 두께 0.7 ㎜의 유리 기판(30A)의 컬러 필터상에 형성되고 ITO로 형성된 대향 전극(30B)을 형성한 슬릿 패턴(라인 폭 60 ㎛, 라인 사이 10 ㎛: 슬릿부(31))의 기판을 사용하였다. 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B)에 형성된 슬릿 패턴에 의하여 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 사이에 경사 전기장을 인가한다. 그 다음, TFT 기판(20)상에 3.5 ㎛ 스페이서 돌출부를 형성하였다. 더욱이, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 측의 액정 분자(41A 및 41B)가 프리틸트를 달성하는 도 13에 예시된 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)는 실시예 1A와 유사한 방식으로 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 사용하여 액정 디스플레이 장치를 생성하여 완성할 수 있었다. 여기서, 픽셀 전극(20B)의 라인 부분의 중앙 및 대향 전극(30B)의 슬릿부(31)가 대향하도록 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 함께 부착시켜 봉지부를 경화시켰다.
상기 기재된 바와 같이 얻은 실시예 3A 및 3B의 액정 디스플레이 장치의 응답 속도는 비교예 1의 액정 디스플레이 장치의 응답 시간의 약 0.91 배이었다.
실시예 4
실시예 4는 본 개시내용의 제2의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자) 및 그의 제조 방법 및 본 개시내용의 제3의 실시양태에 의한 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)의 제조 방법에 관한 것이다. 실시예 4에서, 감광성 작용기를 갖는 전-배향 처리 화합물 및 후-배향 처리 화합물을 사용하였다. 구체적으로, 하기 화학식 AZ-11 내지 AZ-17에 나타낸 아조 벤젠계 화합물을 감광성 작용기를 갖는 전-배향 처리 화합물로서 사용하여 실시예 3B에 기재된 도 13에 예시한 바와 동일한 구성 및 구조를 갖는 액정 디스플레이 장치를 생성하였으며, 응답 특성을 조사하였다.
Figure pat00044
Figure pat00045
실시예 4에서, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)에 각각에 9:1의 질량비로 화학식 AZ-11로 나타낸 화합물 및 화합물 C-1을 디아민 원료로 하고, 화학식 E-2로 나타낸 테트라카르복실산 이무수물을 2무수물로 한 폴리이미드 재료를 스핀 코팅기를 사용하여 도포한 후, 도포된 막을 80℃ 핫플레이트로 80 초간 건조시켰다. 그 다음, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 질소 기체의 대기하에서 200℃ 오븐으로 1 시간 동안 가열하였다. 이에 의하여, 픽셀 전극(20B) 및 대향 전극(30B) 상에서 두께가 90 ㎚인 배향막(22 및 32)을 형성하였다.
그 다음, 실시예 1A와 유사하게, CF 기판(30) 상의 픽셀 부분 주변에 입자 직경 3.2 ㎛의 실리카 입자를 포함하는 자외선 경화성 수지를 도포하여 봉지부를 형성하고, 실시예 1A와 동일한 액정 재료(프리틸트 안정성 부여 화합물 포함)를 둘러싸인 부분에 적하 주입하였다. 그후, 픽셀 전극(20B)의 라인 부분의 중앙 및 대향 전극(30B)의 슬릿부(31)가 대향하도록 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30)을 함께 부착시켜 봉지부를 경화시켰다. 그 다음, 120℃의 오븐에서 1 시간 동안 가열시켜 봉지부를 완전 경화시켰다. 이에 의하여, 액정층(40)을 봉지시키고, 액정 셀(실시예 4A)을 완성할 수 있었다.
그 다음, 이와 같은 방식으로 생성한 액정 셀에 대하여 소정의 유효 전압으로 구형파의 교류 전기장(60 Hz)을 인가한 상태로 500 mJ(파장 365 ㎚에서 측정함)에서 균일한 자외선을 조사하여 배향막(22 및 32)내의 전-배향 처리 화합물을 변형시켰다. 이에 의하여, TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 모두에 후-배향 처리 화합물을 포함하는 배향막(22 및 32)을 형성하였다. 상기 기재한 바와 같이 TFT 기판(20) 및 CF 기판(30) 측의 액정 분자(41A 및 41B)가 프리틸트를 달성하는 도 1에 예시된 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)를 완성할 수 있었다. 마지막으로, 액정 디스플레이 장치의 외측에 흡수축이 직교하도록 한쌍의 편광판을 부착시켰다.
실시예 4B 내지 4G의 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)는 화학식 AZ-11로 나타낸 화합물 대신에 화학식 AZ-12 내지 AZ-17로 나타낸 화합물을 사용하여 상기 기재된 바와 유사한 방식으로 완성하였다.
상기 기재된 바와 같이 얻은 실시예 4A 내지 4G의 액정 디스플레이 장치의 응답 속도는 비교예 1의 액정 디스플레이 장치의 응답 시간의 약 0.96 배 또는 그 이하이었다.
본 개시내용의 실시양태를 바람직한 실시양태 및 실시예에 기초하여 상기에서 설명하였으나, 본 개시내용의 실시양태는 이에 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면 VA 모드 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)는 실시양태 및 실시예에 설명되어 있으나, 본 개시내용의 실시양태는 반드시 이에 한정되지 않으며, TN 모드, IPS(면내 스위칭) 모드, FFS (프린지 필드 스위칭) 모드 또는 OCB(광학 보상 밴드) 모드와 같은 기타 디스플레이 모드에 적용 가능하다. 상기 경우에서도 동일한 효과를 얻는다. 그러나, 본 개시내용의 실시양태에서, 프리틸트 처리를 수행하지 않은 때에 비하여 IPS 모드 또는 FFS 모드에서보다 VA 모드에서 특히 높은 응답 특성의 개션 효과를 나타낼 수 있다.
추가로, 투과형 액정 디스플레이 장치(액정 디스플레이 소자)만을 실시양태 및 실시예에서 설명하였으나, 본 개시내용의 실시양태는 반드시 투과형에만 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 반사형일 수 있다. 반사형의 경우에서, 픽셀 전극은 알루미늄과 같은 광 반사성을 갖는 전극 재료로 구성된다.
여기서, 본 개시내용은 하기 구성을 취할 수 있다.
<1> 액정 디스플레이 장치: 제1의 실시양태
한쌍의 기판의 대향면측에 제공된 한쌍의 배향막, 및
한쌍의 배향막 사이에 제공된 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함하는 액정층을 갖는 액정 디스플레이 소자를 포함하며,
한쌍의 배향막 중 하나 이상은 측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물이 가교된 화합물을 포함하며,
가교된 화합물에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되며,
하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상이 액정층에 포함되는 액정 디스플레이 장치:
<화학식 101>
CH(4-n)(R1)n
(상기 화학식 101에서, R1은 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기 또는 시클로헥실 기를 나타내며, n은 3 또는 4임);
<화학식 102>
(R2)m-A-(X)p
(상기 화학식 102에서, "A"는 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 나타내며, R2는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기, 시클로펜타디에닐 기 또는 나프틸 기를 나타내며, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자를 나타내며, m은 3이고, p는 0 내지 3 사이의 정수임).
<2> 액정 디스플레이 장치: 제1의 실시양태
한쌍의 기판의 대향면측에 제공된 한쌍의 배향막, 및
한쌍의 배향막 사이에 제공된 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함하는 액정층을 갖는 액정 디스플레이 소자를 포함하며,
한쌍의 배향막 중 하나 이상은 측쇄로서 감광성 작용기를 갖는 중합체 화합물이 변형된 화합물을 포함하며,
변형된 화합물에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되며,
하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상이 액정층에 포함되는 액정 디스플레이 장치:
<화학식 101>
CH(4-n)(R1)n
(상기 화학식 101에서, R1은 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기 또는 시클로헥실 기를 나타내며, n은 3 또는 4임);
<화학식 102>
(R2)m-A-(X)p
(상기 화학식 102에서, "A"는 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 나타내며, R2는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기, 시클로펜타디에닐 기 또는 나프틸 기를 나타내며, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자를 나타내며, m은 3이고, p는 0 내지 3 사이의 정수임).
<3> 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물의 R1 또는 R2에서의 치환기가 할로겐 원자, 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기 및 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 <1> 또는 <2>에 의한 액정 디스플레이 장치.
<4> 할로겐 원자가 불소 원자 또는 염소 원자인 <3>에 의한 액정 디스플레이 장치.
<5> 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물과 액정 분자의 합계에 대한 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물의 질량비가 0.1 질량% 내지 5 질량%인 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 의한 액정 디스플레이 장치.
<6> 한쌍의 배향막 중 하나 이상을 구성하는 화합물이 하기 화학식 1로 나타낸 기를 측쇄로서 갖는 화합물에 의하여 더 형성되는 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 의한 액정 디스플레이 장치:
<화학식 1>
-R1-R2-R3
(상기 화학식에서, R1은 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 2가 유기 기이고, 중합체 화합물의 주쇄와 결합되며, R2는 복수의 고리 구조를 포함하는 2가 유기 기이고, 고리 구조를 구성하는 원자 중 하나는 R1과 결합되며, R3은 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬 기, 알콕시 기 및 카보네이트 기를 비롯한 1가 기 또는 그의 유도체임).
<7> 한쌍의 배향막 중 하나 이상을 구성하는 화합물이 하기 화학식 2로 나타낸 기를 측쇄로서 포함하는 화합물에 의하여 더 형성되는 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 의한 액정 디스플레이 장치:
<화학식 2>
-R11-R12-R13-R14
(상기 화학식에서, R11은 중합체 화합물의 주쇄와 결합된 에테르 기 또는 에스테르 기를 포함한 1개 이상 그리고 20개 이하, 바람직하게는 3개 이상 그리고 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 2가 유기 기이거나 또는 R11은 중합체 화합물의 주쇄와 결합된 에테르 기 또는 에스테르 기이고, R12는 찰콘, 신나메이트, 신나모일, 쿠마린, 말레이미드, 벤조페논, 노르보르넨, 오리자놀 및 키토산으로부터의 임의의 1종의 구조를 포함하는 2가 기 또는 에티닐렌 기이며, R13은 복수의 고리 구조를 포함하는 2가 유기 기이고, R14는 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬 기, 알콕시 기 및 카보네이트 기를 비롯한 1가 기 또는 그의 유도체임).
<8> 중합체 화합물을 가교시켜 얻은 화합물이 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며, 측쇄는, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 가교된 가교부 및, 가교부에 결합된 말단 구조부로 구성되며, 말단 구조부를 따르거나 또는 말단 구조부가 개재된 액정 분자에 의하여 프리틸트가 부여되는 <1>에 의한 액정 디스플레이 장치.
<9> 중합체 화합물을 변형시켜 얻은 화합물이 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며, 측쇄는, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 변형된 변형부 및, 변형부에 결합된 말단 구조부로 구성되며, 말단 구조부를 따르거나 또는 말단 구조부가 개재된 액정 분자에 의하여 프리틸트가 부여되는 <2>에 의한 액정 디스플레이 장치.
<10> 중합체 화합물을 가교시켜 얻은 화합물이 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며, 측쇄는, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 가교된 가교부 및, 가교부에 결합되고 메소겐 기를 갖는 말단 구조부로 구성된 <1>에 의한 액정 디스플레이 장치.
<11> 중합체 화합물을 변형시켜 얻은 화합물이 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며, 측쇄는, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 변형된 변형부 및, 변형부에 결합되고 메소겐 기를 갖는 말단 구조부로 구성된 <2>에 의한 액정 디스플레이 장치.
<12> 한쌍의 배향막 중 하나 이상의 표면 거칠기 Ra가 1 ㎚ 이하인 <1> 내지 <11> 중 어느 하나에 의한 액정 디스플레이 장치.
<13> 한쌍의 배향막이 동일한 조성을 갖는 <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 의한 액정 디스플레이 장치.
<14> 전극에 형성된 슬릿 또는 기판에 제공된 돌출부로 형성된 배향 규제 유닛이 제공된 <1> 내지 <13> 중 어느 하나에 의한 액정 디스플레이 장치.
<15> 액정 디스플레이 장치의 제조 방법: 제1의 실시양태
한쌍의 기판 중 하나에 측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물로 형성된 제1의 배향막을 형성하는 공정;
한쌍의 기판 중 다른 하나에 제2의 배향막을 형성하는 공정;
제1의 배향막 및 제2의 배향막이 대향되도록 한쌍의 기판을 배치하고, 제1의 배향막과 제2의 배향막 사이에 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 및 하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상을 포함하는 액정층을 봉지시키는 공정;
액정층을 봉지시킨 후 중합체 화합물을 가교시켜 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 공정을 포함하는 액정 디스플레이 장치의 제조 방법:
<화학식 101>
CH(4-n)(R1)n
(상기 화학식 101에서, R1은 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기 또는 시클로헥실 기를 나타내며, n은 3 또는 4임);
<화학식 102>
(R2)m-A-(X)p
(상기 화학식 102에서, "A"는 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 나타내며, R2는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기, 시클로펜타디에닐 기 또는 나프틸 기를 나타내며, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자를 나타내며, m은 3이고, p는 0 내지 3 사이의 정수임).
<16> 액정 디스플레이 장치의 제조 방법: 제2의 실시양태
한쌍의 기판 중 하나에 측쇄로서 감광성 작용기를 갖는 중합체 화합물로 형성된 제1의 배향막을 형성하는 공정;
한쌍의 기판 중 다른 하나에 제2의 배향막을 형성하는 공정;
제1의 배향막 및 제2의 배향막이 대향되도록 한쌍의 기판을 배치하고, 제1의 배향막과 제2의 배향막 사이에 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 및 하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상을 포함하는 액정층을 봉지시키는 공정;
액정층을 봉지시킨 후 중합체 화합물을 변형시켜 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 공정을 포함하는 액정 디스플레이 장치의 제조 방법:
<화학식 101>
CH(4-n)(R1)n
(상기 화학식 101에서, R1은 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기 또는 시클로헥실 기를 나타내며, n은 3 또는 4임);
<화학식 102>
(R2)m-A-(X)p
(상기 화학식 102에서, "A"는 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 나타내며, R2는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기, 시클로펜타디에닐 기 또는 나프틸 기를 나타내며, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자를 나타내며, m은 3이고, p는 0 내지 3 사이의 정수임).
<17> 액정 디스플레이 장치의 제조 방법: 제3의 실시양태
한쌍의 기판 중 하나에 측쇄로서 가교성 작용기 또는 감광성 작용기를 갖는 중합체 화합물로 형성된 제1의 배향막을 형성하는 공정;
한쌍의 기판 중 다른 하나에 제2의 배향막을 형성하는 공정;
제1의 배향막 및 제2의 배향막이 대향되도록 한쌍의 기판을 배치하고, 제1의 배향막과 제2의 배향막 사이에 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 및 하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상을 포함하는 액정층을 봉지시키는 공정;
액정층을 봉지시킨 후 중합체 화합물상에 에너지선을 조사하여 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 공정을 포함하는 액정 디스플레이 장치의 제조 방법:
<화학식 101>
CH(4-n)(R1)n
(상기 화학식 101에서, R1은 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기 또는 시클로헥실 기를 나타내며, n은 3 또는 4임);
<화학식 102>
(R2)m-A-(X)p
(상기 화학식 102에서, "A"는 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 나타내며, R2는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기, 시클로펜타디에닐 기 또는 나프틸 기를 나타내며, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자를 나타내며, m은 3이고, p는 0 내지 3 사이의 정수임).
본 개시내용은 2011년 12월 16일자로 일본 특허청에 출원된 일본 우선권 특허 출원 JP 2011-275508에 개시된 것에 관한 주제에 관한 것이며, 이 출원의 전체 개시내용은 본원에 참고로 포함된다.
당업자라면 다양한 변형예, 조합예, 하부예 및 수정예가 하기의 특허청구범위 및 그의 등가예의 범주내에 포함되는 한 설계 요건 및 기타의 요인에 의존하여 발생될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.

Claims (17)

  1. 한쌍의 기판의 대향면측에 제공된 한쌍의 배향막, 및
    한쌍의 배향막 사이에 제공된 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함하는 액정층을 갖는 액정 디스플레이 소자를 포함하며,
    한쌍의 배향막 중 하나 이상은 측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물이 가교된 화합물을 포함하며,
    가교된 화합물에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되며,
    하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상이 액정층에 포함되는 액정 디스플레이 장치:
    <화학식 101>
    CH(4-n)(R1)n
    (상기 화학식 101에서, R1은 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기 또는 시클로헥실 기를 나타내며, n은 3 또는 4임);
    <화학식 102>
    (R2)m-A-(X)p
    (상기 화학식 102에서, "A"는 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 나타내며, R2는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기, 시클로펜타디에닐 기 또는 나프틸 기를 나타내며, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자를 나타내며, m은 3이고, p는 0 내지 3 사이의 정수임).
  2. 한쌍의 기판의 대향면측에 제공된 한쌍의 배향막, 및
    한쌍의 배향막 사이에 제공된 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자를 포함하는 액정층을 갖는 액정 디스플레이 소자를 포함하며,
    한쌍의 배향막 중 하나 이상은 측쇄로서 감광성 작용기를 갖는 중합체 화합물이 변형된 화합물을 포함하며,
    변형된 화합물에 의하여 액정 분자에 프리틸트가 부여되며,
    하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상이 액정층에 포함되는 액정 디스플레이 장치:
    <화학식 101>
    CH(4-n)(R1)n
    (상기 화학식 101에서, R1은 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기 또는 시클로헥실 기를 나타내며, n은 3 또는 4임);
    <화학식 102>
    (R2)m-A-(X)p
    (상기 화학식 102에서, "A"는 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 나타내며, R2는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기, 시클로펜타디에닐 기 또는 나프틸 기를 나타내며, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자를 나타내며, m은 3이고, p는 0 내지 3 사이의 정수임).
  3. 제1항에 있어서, 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물의 R1 또는 R2에서의 치환기가 할로겐 원자, 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 기 및 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알콕시 기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 액정 디스플레이 장치.
  4. 제3항에 있어서, 할로겐 원자가 불소 원자 또는 염소 원자인 액정 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물과 액정 분자의 합계에 대한 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물의 질량비가 0.1 질량% 내지 5 질량%인 액정 디스플레이 장치.
  6. 제1항에 있어서, 한쌍의 배향막 중 하나 이상을 구성하는 화합물이 하기 화학식 1로 나타낸 기를 측쇄로서 갖는 화합물에 의하여 더 형성되는 액정 디스플레이 장치:
    <화학식 1>
    -R1-R2-R3
    (상기 화학식에서, R1은 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 2가 유기 기이고, 중합체 화합물의 주쇄와 결합되며, R2는 복수의 고리 구조를 포함하는 2가 유기 기이고, 고리 구조를 구성하는 원자 중 하나는 R1과 결합되며, R3은 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬 기, 알콕시 기 및 카보네이트 기를 비롯한 1가 기 또는 그의 유도체임).
  7. 제1항에 있어서, 한쌍의 배향막 중 하나 이상을 구성하는 화합물이 하기 화학식 2로 나타낸 기를 측쇄로서 포함하는 화합물에 의하여 더 형성되는 액정 디스플레이 장치:
    <화학식 2>
    -R11-R12-R13-R14
    (상기 화학식에서, R11은 중합체 화합물의 주쇄와 결합된 에테르 기 또는 에스테르 기를 포함한 1개 이상 그리고 20개 이하, 바람직하게는 3개 이상 그리고 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 2가 유기 기이거나 또는 R11은 중합체 화합물의 주쇄와 결합된 에테르 기 또는 에스테르 기이고, R12는 찰콘, 신나메이트, 신나모일, 쿠마린, 말레이미드, 벤조페논, 노르보르넨, 오리자놀 및 키토산으로부터의 임의의 1종의 구조를 포함하는 2가 기 또는 에티닐렌 기이며, R13은 복수의 고리 구조를 포함하는 2가 유기 기이고, R14는 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬 기, 알콕시 기 및 카보네이트 기를 비롯한 1가 기 또는 그의 유도체임).
  8. 제1항에 있어서,
    중합체 화합물을 가교시켜 얻은 화합물이 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며,
    측쇄가, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 가교된 가교부 및, 가교부에 결합된 말단 구조부로 구성되며,
    말단 구조부를 따르거나 또는 말단 구조부가 개재된 액정 분자에 의하여 프리틸트가 부여되는 액정 디스플레이 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    중합체 화합물을 변형시켜 얻은 화합물이 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며,
    측쇄가, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 변형된 변형부 및, 변형부에 결합된 말단 구조부로 구성되며,
    말단 구조부를 따르거나 또는 말단 구조부가 개재된 액정 분자에 의하여 프리틸트가 부여되는 액정 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 중합체 화합물을 가교시켜 얻은 화합물이 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며,
    측쇄가, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 가교된 가교부 및, 가교부에 결합되고 메소겐 기를 갖는 말단 구조부로 구성된 액정 디스플레이 장치.
  11. 제2항에 있어서, 중합체 화합물을 변형시켜 얻은 화합물이 측쇄 및, 기판에 대하여 측쇄를 지지하는 주쇄로 구성되며,
    측쇄가, 주쇄에 결합되고 측쇄의 일부가 변형된 변형부 및, 변형부에 결합되고 메소겐 기를 갖는 말단 구조부로 구성된 액정 디스플레이 장치.
  12. 제1항에 있어서, 한쌍의 배향막 중 하나 이상의 표면 거칠기 Ra가 1 ㎚ 이하인 액정 디스플레이 장치.
  13. 제1항에 있어서, 한쌍의 배향막이 동일한 조성을 갖는 액정 디스플레이 장치.
  14. 제1항에 있어서, 전극에 형성된 슬릿 또는 기판에 제공된 돌출부로 형성된 배향 규제 유닛이 제공된 액정 디스플레이 장치.
  15. 한쌍의 기판 중 하나에 측쇄로서 가교성 작용기를 갖는 중합체 화합물로 형성된 제1의 배향막을 형성하는 공정;
    한쌍의 기판 중 다른 하나에 제2의 배향막을 형성하는 공정;
    제1의 배향막 및 제2의 배향막이 대향되도록 한쌍의 기판을 배치하고, 제1의 배향막과 제2의 배향막 사이에 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 및 하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상을 포함하는 액정층을 봉지시키는 공정;
    액정층을 봉지시킨 후 중합체 화합물을 가교시켜 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 공정을 포함하는 액정 디스플레이 장치의 제조 방법:
    <화학식 101>
    CH(4-n)(R1)n
    (상기 화학식 101에서, R1은 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기 또는 시클로헥실 기를 나타내며, n은 3 또는 4임);
    <화학식 102>
    (R2)m-A-(X)p
    (상기 화학식 102에서, "A"는 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 나타내며, R2는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기, 시클로펜타디에닐 기 또는 나프틸 기를 나타내며, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자를 나타내며, m은 3이고, p는 0 내지 3 사이의 정수임).
  16. 한쌍의 기판 중 하나에 측쇄로서 감광성 작용기를 갖는 중합체 화합물로 형성된 제1의 배향막을 형성하는 공정;
    한쌍의 기판 중 다른 하나에 제2의 배향막을 형성하는 공정;
    제1의 배향막 및 제2의 배향막이 대향되도록 한쌍의 기판을 배치하고, 제1의 배향막과 제2의 배향막 사이에 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 및 하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상을 포함하는 액정층을 봉지시키는 공정;
    액정층을 봉지시킨 후 중합체 화합물을 변형시켜 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 공정을 포함하는 액정 디스플레이 장치의 제조 방법:
    <화학식 101>
    CH(4-n)(R1)n
    (상기 화학식 101에서, R1은 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기 또는 시클로헥실 기를 나타내며, n은 3 또는 4임);
    <화학식 102>
    (R2)m-A-(X)p
    (상기 화학식 102에서, "A"는 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 나타내며, R2는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기, 시클로펜타디에닐 기 또는 나프틸 기를 나타내며, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자를 나타내며, m은 3이고, p는 0 내지 3 사이의 정수임).
  17. 한쌍의 기판 중 하나에 측쇄로서 가교성 작용기 또는 감광성 작용기를 갖는 중합체 화합물로 형성된 제1의 배향막을 형성하는 공정;
    한쌍의 기판 중 다른 하나에 제2의 배향막을 형성하는 공정;
    제1의 배향막 및 제2의 배향막이 대향되도록 한쌍의 기판을 배치하고, 제1의 배향막과 제2의 배향막 사이에 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자 및 하기 화학식 101 또는 화학식 102로 나타낸 화합물 중 1종 이상을 포함하는 액정층을 봉지시키는 공정;
    액정층을 봉지시킨 후 중합체 화합물상에 에너지선을 조사하여 액정 분자에 프리틸트를 부여하는 공정을 포함하는 액정 디스플레이 장치의 제조 방법:
    <화학식 101>
    CH(4-n)(R1)n
    (상기 화학식 101에서, R1은 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기 또는 시클로헥실 기를 나타내며, n은 3 또는 4임);
    <화학식 102>
    (R2)m-A-(X)p
    (상기 화학식 102에서, "A"는 벤젠 고리 또는 시클로헥산 고리를 나타내며, R2는 각각 독립적으로 치환될 수 있는 페닐 기, 시클로펜타디에닐 기 또는 나프틸 기를 나타내며, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자를 나타내며, m은 3이고, p는 0 내지 3 사이의 정수임).
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