KR20140024603A - 수평전기장 방식 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

수평전기장 방식 액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과; 상기 제1기판 내면에 형성되는 제1전극과; 상기 제1전극에 대응되어 전기장을 생성하는 제2전극과; 상기 제1 및 제2기판 사이에 형성되고, 고분자 네트워크와 상기 고분자 네트워크에 의한 다수의 도메인에 속박되는 액정분자를 포함하는 액정층을 포함하는 수평전기장 방식 액정표시장치를 제공한다.

Description

수평전기장 방식 액정표시장치 및 그 제조방법 {Horizontal Electric Field Type Liquid Crystal Display Device And Method Of Fabricating The Same}
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반응성 물질에 의한 고분자 네트워크를 포함하는 수평전기장 방식 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용하여 구동되는데, 액정분자는 그 구조가 가늘고 길기 때문에 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.
즉, 전기장을 이용하여 액정분자의 배열을 변화시키면, 액정의 광학적 이방성에 의해 액정분자의 배열 방향으로 빛이 굴절하여 영상을 표시할 수 있다.
최근에는 박막트랜지스터 및 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(active matrix liquid crystal display device: AM-LCD device)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목 받고 있다.
일반적인 트위스트 네마틱(twisted nematic: TN) 모드 액정표시장치는, 화소전극이 형성된 어레이기판과, 공통전극이 형성된 컬러필터기판과, 어레이기판 및 컬러필터기판 사이에 개재된 액정층으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 수직방향의 전기장에 의해 액정층이 구동되며, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
그러나, 수직방향의 전기장에 의해 액정층이 구동되는 액정표시장치는 시야각 등의 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다.
이러한 TN 모드 액정표시장치의 단점을 극복하기 위하여, 시야각 특성이 우수한 프린지 필드 스위칭(fringe field switching: FFS) 모드 또는 인-플랜 스위칭(in-plane switching: IPS) 모드 액정표시장치와 같은 수평전기장 방식 액정표시장치가 제안되었는데, 이러한 수평전기장 방식 액정표시장치에 대하여 FFS 모드 액정표시장치를 예로 들어 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 FFS 모드 액정표시장치의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, FFS 모드 액정표시장치(10)는, 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(20, 30)과, 제1 및 제2기판(20, 30) 사이의 액정층(70)을 포함한다.
제1기판(20)의 내면에는 판(plate) 형상의 제1전극(40)이 형성되고, 제1전극(40) 상부에는 절연층(42)이 형성된다.
절연층(42) 상부에는 각각이 바(bar) 형상을 가지며 서로 이격되는 다수의 제2전극(50)이 형성되고, 다수의 제2전극(50) 상부에는 제1배향막(60)이 형성된다.
그리고, 제2기판(20)의 내면에는 제2배향막(62)이 형성된다.
제1 및 제2배향막(60, 62) 사이에는 액정층(70)이 형성되는데, 액정층(70)의 액정분자(72)의 장축은 제1 및 제2기판(20, 30)에 평행하게 수평으로 배열된다.
제1 및 제2전극(40, 50)에 상이한 전압이 인가되면 제1 및 제2전극(40, 50) 사이에 전기장이 생성되고, 이 전기장에 의하여 액정층(70)의 액정분자(72)가 수평면에서 회전하여 재배열 되어 영상을 표시한다.
이러한 FFS 모드 액정표시장치(10)에서는, 액정층(70)의 액정분자(72)가 항상 제1 및 제2기판(20, 30)에 평행한 평면 상에서 재배열 구동되므로, 액정표시장치(10)의 정면을 기준으로 상하방향 및 좌우방향의 시야각을 향상시킬 수 있다.
그러나, 종래의 수직전기장 방식 액정표시장치에서와는 달리, 종래의 수평전기장 방식 액정표시장치에서는, 제1기판 내면의 전극에 인접한 영역에서만 강한 전기장이 형성되고 제2기판에 인접한 영역에서는 미약한 전기장이 형성되기 때문에, 제1기판에 인접한 영역의 액정분자에 비해 제2기판에 인접한 영역의 액정분자가 느리게 구동된다는 단점이 있다.
그리고, 주변온도가 감소함에 따라 액정층의 액정분자의 회전점성이 증가하기 때문에, 주변온도의 감소에 따라 종래의 수평전기장 방식 액정표시장치의 액정 응답시간이 증가하고 응답속도가 감소하는 단점이 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 반응성 물질을 경화하여 액정층에 고분자 네트워크를 형성함으로써, 상온 및 저온에서의 응답시간 및 응답속도가 개선되는 수평전기장 방식 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과; 상기 제1기판 내면에 형성되는 제1전극과; 상기 제1전극에 대응되어 전기장을 생성하는 제2전극과; 상기 제1 및 제2기판 사이에 형성되고, 고분자 네트워크와 상기 고분자 네트워크에 의한 다수의 도메인에 속박되는 액정분자를 포함하는 액정층을 포함하는 수평전기장 방식 액정표시장치를 제공한다.
그리고, 상기 고분자 네트워크는 반응성 물질의 경화에 의하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 반응성 물질은 반응성 액정단량체(reactive mesogen) 또는 반응성 단위체(reactive monomer)일 수 있다.
한편, 본 발명은, 제1기판 상부에 제1전극과 상기 제1전극에 대응되어 전기장을 생성하는 제2전극을 형성하는 단계와; 상기 제1기판과 제2기판을 합착하는 단계와; 상기 제1 및 제2기판 사이에 액정물질과 반응성 물질을 포함하는 조성물을 이용하여 액정층을 형성하는 단계와; 상기 반응성 물질을 경화시켜 상기 액정층에 고분자 네트워크를 형성하는 단계를 포함하는 수평전기장 방식 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
그리고, 상기 반응성 물질의 조성비는 0.1wt% 이상 일 수 있다.
또한, 상기 반응성 물질은 반응성 액정단량체(reactive mesogen) 또는 반응성 단위체(reactive monomer)일 수 있다.
그리고, 상기 반응성 물질은 포지티브 A(+A) 타입 또는 포지티브 C(+C) 타입의 굴절률 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기 고분자 네트워크를 형성하는 단계는, 상기 반응성 물질에 자외선을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 자외선의 일률밀도는 1mW/cm2 이상 일 수 있다.
또한, 상기 고분자 네트워크를 형성하는 단계 동안, 상기 제1 및 제2전극은 동일한 전압을 인가 받거나, 전기적으로 플로팅(floating) 될 수 있다.
본 발명은, 반응성 물질을 경화하여 액정층에 고분자 네트워크를 형성함으로써, 상온 및 저온에서 수평전기장 방식 액정표시장치의 응답시간 및 응답속도를 개선하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 FFS 모드 액정표시장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 구성을 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 응답시간을 설명하기 위한 그래프.
도 5a 내지 5d는 각각 포지티브 C(+C) 타입의 반응성 물질을 이용하여 고분자 네트워크를 형성한 경우의 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 주변온도 20도(상온), 10도, 0도 및 -10도에서의 조성비와 응답시간의 관계를 도시한 그래프.
도 6a 내지 6d는 각각 포지티브 A(+A) 타입의 반응성 물질을 이용하여 고분자 네트워크를 형성한 경우의 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 주변온도 20도(상온), 10도, 0도 및 -10도에서의 조성비와 응답시간의 관계를 도시한 그래프.
도 7a 내지 7d는 각각 약 0.5wt%의 조성비의 포지티브 A(+A) 타입의 반응성 물질을 이용하여 고분자 네트워크를 형성한 경우의 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 주변온도 20도(상온), 10도, 0도 및 -10도에서의 자외선의 일률밀도와 응답시간의 관계를 도시한 그래프.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치 및 그 제조방법을 프린지 필드 스위칭(FFS) 모드 액정표시장치를 예로 들어 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치(110)는, 서로 마주보며 이격된 제1 및 제2기판(120, 130)과, 제1 및 제2기판(120, 130) 사이의 액정층(170)을 포함한다.
제1기판(120)의 내면의 화소영역에는 판(plate) 형상의 제1전극(140)이 형성되고, 제1전극(140) 상부에는 절연층(142)이 형성된다.
절연층(142) 상부에는 각각이 바(bar) 형상을 가지며 서로 이격되는 다수의 제2전극(150)이 형성되고, 다수의 제2전극(150) 상부에는 제1배향막(160)이 형성된다.
도시하지는 않았지만, 제1기판(120)은 다수의 화소영역을 포함하고, 제1기판(120) 내면에는 서로 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과, 게이트배선 및 데이터배선에 연결되는 박막트랜지스터가 형성될 수 있다.
박막트랜지스터는, 제1기판(120) 상부에 형성되고 게이트배선에 연결되는 게이트전극, 게이트전극 상부에 형성되는 게이트절연층, 게이트절연층 상부에 형성되는 반도체층, 반도체층 상부에 형성되고 데이터배선에 연결되는 소스전극, 반도체층 상부에 형성되고 소스전극과 마주보며 이격되는 드레인전극을 포함한다.
여기서, 제1 및 제2전극(140, 150) 중 하나는 박막트랜지스터의 드레인전극에 연결되어 데이터전압을 인가 받는 화소전극 역할을 하고, 제1 및 제2전극(140, 150) 중 나머지 하나는 공통전압을 인가 받는 공통전극 역할을 한다.
그리고, 제2기판(120)의 내면에는 제2배향막(162)이 형성된다.
제1 및 제2배향막(160, 162) 사이에는 액정층(170)이 형성되는데, 액정층(170)은 액정분자(172)와 고분자 네트워크(polymer network)(174)를 포함한다.
액정분자(172)는 그 장축이 제1 및 제2기판(120, 130)에 평행하도록 수평으로 배열된다.
고분자 네트워크(174)는 반응성 물질을 경화시켜 형성하는데, 액정분자(174)들은 망(net) 형상의 고분자 네트워크(174)에 의하여 다수의 도메인(multi domain)으로 구분된다.
이러한 수평전기장 방식 액정표시장치의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 다수의 화소영역을 포함하는 제1기판(120) 상부에 게이트배선, 데이터배선, 박막트랜지스터와, 제1전극(140), 절연층(142), 다수의 제2전극(150), 제1배향막(160)을 형성하고, 제2기판(130) 상부에 제2배향막(162)을 형성한 후, 제1 및 제2배향막(160, 162)이 마주보며 이격되도록 제1 및 제2기판(120, 130)을 합착한다.
그리고, 주입방법 또는 적하방법을 이용하여 제1 및 제2기판(120, 130) 사이에 액정층(170)을 형성한다.
액정층(170)은 액정물질과 반응성 물질(174a)을 포함하는 조성물을 이용하여 형성되는데, 반응성 물질(174a)은 조성물의 총량 기준으로 약 0.1wt% 이상, 예를 들어 약 0.1wt% 내지 약 10wt%의 조성비로 첨가될 수 있다.
또한, 반응성 물질(174a)은, 그 분자의 적어도 일단에 광반응기가 붙어 있어서 자외선(ultraviolet: UV) 등의 빛에 의하여 경화되는 광반응성 물질일 수 있으며, 예를 들어 반응성 액정단량체(reactive mesogen: RM) 또는 반응성 단위체(reactive monomer)일 수 있다.
그리고, 반응성 물질(174a)은 포지티브 A(+A) 타입 또는 포지티브 C(+C) 타입의 굴절률 특성을 가질 수 있다.
예를 들어, 반응성 물질(174a)이 xyz 좌표계의 xy 평면에 존재한다고 할 경우, x축 및 y축은 반응성 물질(174a)의 평면 방향을 의미하고 z축은 두께 방향을 의미하며, 반응성 물질(174a)은 x축, y축, z축에 따라 각각 nx, ny, nz의 굴절율을 갖는다.
그리고, 반응성 물질(174a)의 평면 방향(x축 방향 또는 y축 방향)의 위상차 값은 Rin(in-plane의 의미)으로 표시하고 (nx - ny)로 정의되고, 반응성 물질(174a)의 두께 방향(z축 방향)의 위상차 값은 Rth(thickness의 의미)으로 표시하고 (nz - nx) 또는 (nz - ny)로 정의된다.
여기서, 포지티브 A(+A) 타입 및 네거티브 A(-A) 타입은 각각 (nx > ny = nz) 및 (nx < ny = nz)의 관계를 만족하고, 포지티브 C(+C) 타입 및 네거티브 C(-C) 타입은 각각 (nz > nx = ny) 및 (nz < nx = ny)의 관계를 만족한다.
따라서, 포지티브 A(+A) 타입의 반응성 물질(174a)은 (nx > ny = nz)의 굴절률 특성을 가지고, 포지티브 C(+C) 타입의 반응성 물질(174a)은 (nz > nx = ny)의 굴절률 특성을 가진다.
이와 같이 형성된 액정층(170)에서, 액정분자(172)와 반응성 물질(174a)은 임의로 혼합되어 있는 상태로 산재한다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 합착된 제1 및 제2기판(120, 130)의 제2기판(130)의 외면으로부터 액정층(170)에 자외선(UV)을 조사하여 액정층(170)의 반응성 물질(174a)을 경화시킨다.
자외선 조사에 의한 경화단계 동안, 액정층(170)에는 수직전기장 또는 수평전기장이 인가되지 않으며, 제1 및 제2전극(140, 150)에는 상이한 전압이 인가되지 않는다.
예를 들어, 자외선을 조사하는 동안, 제1 및 제2전극(140, 150)에는 동일한 전압이 인가되거나, 제1 및 제2전극(140, 150)은 전기적으로 플로팅(floating) 될 수 있다.
반응성 물질(174a)을 경화시키기 위한 자외선은 약 1mW/cm2 이상, 예를 들어 약 1mW/cm2 내지 약 45000mW/cm2의 일률밀도(power density)를 가질 수 있으며, 반응성 물질(174a)에 조사된 자외선의 에너지 밀도(energy density)가 약 3J/cm2 이상이 되도록 자외선의 조사시간을 조절할 수 있다.
도 3c에 도시한 바와 같이, 반응성 물질(174a)의 광반응기는 자외선에 의하여 인접한 반응성 물질(174a)의 광반응기와 결합하여 고분자화(polymerization) 되어 망 형상의 고분자 네트워크(174)를 형성한다.
이에 따라, 액정분자(172)들은 고분자 네트워크(174)에 의하여 정의되는 다수의 도메인(D) 내에 속박되어 배열된다.
이러한 수평전기장 방식 액정표시장치(110)에서, 제1 및 제2전극(140, 150)에 상이한 전압이 인가되면 제1 및 제2전극(140, 150) 사이에 전기장이 생성되고, 이 전기장에 의하여 액정층(170)의 액정분자(172)가 제1 및 제2기판(120, 130)에 평행한 수평면에서 회전하여 재배열 되어 영상을 표시한다.
여기서, 액정층(170)의 액정분자(172)가 항상 제1 및 제2기판(120, 130)에 평행한 수평면 상에서 회전하여 재배열되므로, 수평전기장 방식 액정표시장치(110)의 정면을 기준으로 상하방향 및 좌우방향의 시야각을 향상시킬 수 있다.
또한, 액정층(170)의 액정분자(172)가 고분자 네트워크(174)에 의한 다수의 도메인(D)에 속박되어 재배열 되므로, 액정층(170) 전체에서 재배열 되는 경우에 비하여 실질적으로 셀갭이 감소하는 효과를 가지며, 그 결과 액정층(170)의 상온 및 저온에서의 응답시간 및 응답속도가 개선된다.
이러한 액정층(170)의 응답시간 개선을 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 응답시간을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 수평전기장 방식 액정표시장치의 제1 및 제2전극(도 2의 140, 150)에 상이한 전압을 인가한 후 제거할 경우, 수평전기장 방식 액정표시장치의 투과율은 0에서 1로 증가한 후 다시 0으로 감소한다.
이때, 전압인가 시점(0ms)을 기준으로 일정시간 지연되어 투과율이 0에서 1로 변화하고, 전압제거 시점(100ms)을 기준으로 일정시간 지연되어 투과율이 1에서 0으로 변화하는데, 투과율이 0.1(최고값의 10%)로부터 0.9(최고값의 90%)로 변화하는데 경과하는 시간과 투과율이 0.9로부터 0.1로 변화하는데 경과하는 시간을 각각 온 응답시간(Ton)과 오프 응답시간(Toff)으로 정의할 수 있다.
도 5a 내지 5d는 각각 포지티브 C(+C) 타입의 반응성 물질을 이용하여 고분자 네트워크를 형성한 경우의 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 주변온도 20도(상온), 10도, 0도 및 -10도에서의 조성비와 응답시간의 관계를 도시한 그래프이다.
도 5a 내지 도 5d에서, 조성비가 0wt%인 경우는 반응성 물질을 첨가하지 않은 종래의 수평전기장 액정표시장치의 데이터를 나타내며, 반응성 물질의 경화를 위한 자외선의 일률밀도는 약 10mW/cm2이고, 자외선의 조사시간은 약 10min이다.
그리고, 액정물질은 ZGS-5843XX(ε: 4.2, n: 0.115)을 사용하였고, 제1 및 제2배향막은 AL16301K를 사용하였으며, 제1 및 제2기판 사이의 거리인 셀갭은 약 3.0μm이고, 다수의 제2전극의 폭 및 이격거리는 각각 약 3μm 및 약 5μm이다.
도 5a 내지 도 5d에 도시한 바와 같이, 포지티브 C(+C) 타입의 반응성 물질을 이용하는 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치는 종래의 수평전기장 액정표시장치에 비하여 20도, 10도, 0도 및 -10도에서 온 및 오프 응답시간이 개선되는 것을 알 수 있다.
특히, 포지티브 C(+C) 타입의 반응성 물질의 조성비가 약 0.5wt%인 경우의 온 및 오프 응답시간은, 종래에 비하여, 20도에서 각각 약 10% 및 약 19% 감소하고, 10도에서 각각 약 9% 및 약 12% 감소하고, 0도에서 각각 약 5% 및 약 15% 감소하고, -10도에서 각각 약 16% 및 약 17% 감소한다.
도 6a 내지 6d는 각각 포지티브 A(+A) 타입의 반응성 물질을 이용하여 고분자 네트워크를 형성한 경우의 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 주변온도 20도(상온), 10도, 0도 및 -10도에서의 조성비와 응답시간의 관계를 도시한 그래프이다.
도 6a 내지 도 6d에서, 조성비가 0wt%인 경우는 반응성 물질을 첨가하지 않은 종래의 수평전기장 액정표시장치의 데이터를 나타내며, 반응성 물질의 경화를 위한 자외선의 일률밀도는 약 50mW/cm2이고, 자외선의 조사시간은 약 2min이다.
그리고, 액정물질은 ZGS-5843XX(ε: 4.2, n: 0.115)을 사용하였고, 제1 및 제2배향막은 AL16301K를 사용하였으며, 제1 및 제2기판 사이의 거리인 셀갭은 약 3.0μm이고, 다수의 제2전극의 폭 및 이격거리는 각각 약 3μm 및 약 5μm이다.
도 6a 내지 도 6d에 도시한 바와 같이, 포지티브 A(+A) 타입의 반응성 물질을 이용하는 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치는 종래의 수평전기장 액정표시장치에 비하여 20도, 10도, 0도 및 -10도에서 온 및 오프 응답시간이 개선되는 것을 알 수 있다.
특히, 포지티브 A(+A) 타입의 반응성 물질의 조성비가 약 0.5wt%인 경우의 온 및 오프 응답시간은, 종래에 비하여, 20도에서 각각 약 28% 및 약 32% 감소하고, 10도에서 각각 약 27% 및 약 26% 감소하고, 0도에서 각각 약 30% 및 약 27% 감소하고, -10도에서 각각 약 44% 및 약 47% 감소한다.
도 7a 내지 7d는 각각 약 0.5wt%의 조성비의 포지티브 A(+A) 타입의 반응성 물질을 이용하여 고분자 네트워크를 형성한 경우의 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치의 주변온도 20도(상온), 10도, 0도 및 -10도에서의 자외선의 일률밀도와 응답시간의 관계를 도시한 그래프로서, 일률밀도가 0mW/cm2인 경우는 자외선을 조사하지 않은 종래의 수평전기장 액정표시장치의 데이터를 나타낸다.
그리고, 액정물질은 ZGS-5843XX(ε: 4.2, n: 0.115)을 사용하였고, 제1 및 제2배향막은 AL16301K를 사용하였으며, 제1 및 제2기판 사이의 거리인 셀갭은 약 3.0μm이고, 다수의 제2전극의 폭 및 이격거리는 각각 약 3μm 및 약 5μm이다.
도 7a 내지 도 7d에 도시한 바와 같이, 약 0.5wt%의 조성비의 포지티브 A(+A) 타입의 반응성 물질을 이용하는 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치는 종래의 수평전기장 액정표시장치에 비하여 20도, 10도, 0도 및 -10도에서 온 및 오프 응답시간이 개선되는 것을 알 수 있다.
특히, 자외선의 일률밀도가 약 50mW/cm2이고, 조사시간이 약 2분인 경우의 온 및 오프 응답시간은, 종래에 비하여, 20도에서 각각 약 28% 및 약 32% 감소하고, 10도에서 각각 약 27% 및 약 26% 감소하고, 0도에서 각각 약 30% 및 약 27% 감소하고, -10도에서 각각 약 44% 및 약 47% 감소한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 수평전기장 방식 액정표시장치에서는, 반응성 물질을 경화시켜 형성한 고분자 네트워크에 의하여 다수의 도메인이 형성되고, 액정분자가 다수의 도메인 내에 구속되어 재배열되므로, 액정분자가 구동되는 공간을 대표하는 셀갭이 감소하는 것과 같은 효과를 가져오며, 그 결과 응답시간 및 응답속도가 개선된다.
즉, 온 응답시간 및 오프 응답시간은 각각 다음의 식(1) 및 식(2)로 표현할 수 있는데, 셀갭(d)이 감소하므로 온 응답시간 및 오프 응답시간이 감소하여 응답속도가 개선된다.
Figure pat00001
----- 식(1)
Figure pat00002
----- 식(2)
포지티브 C(+C) 타입의 반응성 물질을 이용하여 고분자 네트워크를 형성한 수평전기장 방식 액정표시장치의 액정층과 포지티브 A(+A) 타입의 반응성 물질을 이용하여 고분자 네트워크를 형성한 수평전기장 방식 액정표시장치의 액정층을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과, 포지티브 C(+C) 타입의 반응성 물질을 이용한 액정층보다 포지티브 A(+A) 타입의 반응성 물질을 이용한 액정층에 고분자 네트워크가 더 잘 형성됨을 확인할 수 있었다.
그리고, 포지티브 C(+C) 타입의 반응성 물질을 이용하는 도 5a 내지 도 5d의 응답시간보다 포지티브 A(+A) 타입의 반응성 물질을 이용하는 도 6a 내지 도 6d의 응답시간이 더 짧은 것을 알 수 있다.
따라서, 고분자 네트워크가 잘 형성될수록 응답시간이 짧다고 할 수 있고, 이것은 고분자 네트워크에 의한 다수의 도메인에 액정분자가 속박되어 실질적으로 셀갭이 감소한 것과 동일한 효과를 가져온다는 것을 의미한다.
또한, 일률밀도가 상대적으로 높은 자외선으로 반응성 물질을 경화한 수평전기장 방식 액정표시장치의 액정층과 일률밀도가 상대적으로 낮은 자외선으로 반응성 물질을 경화한 수평전기장 방식 액정표시장치의 액정층을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과, 상대적으로 낮은 자외선으로 경화한 액정층보다 상대적으로 높은 자외선으로 경화한 액정층에 고분자 네트워크가 더 잘 형성됨을 확인할 수 있었다.
그리고, 도 7a 내지 도 7d에서 상대적으로 낮은 자외선으로 경화한 액정층의 응답시간보다 상대적으로 높은 자외선으로 경화한 액정층의 응답시간이 더 짧은 것을 알 수 있다.
따라서, 고분자 네트워크가 잘 형성될수록 응답시간이 짧다고 할 수 있고, 이것은 고분자 네트워크에 의한 다수의 도메인에 액정분자가 속박되어 실질적으로 셀갭이 감소한 것과 동일한 효과를 가져온다는 것을 의미한다.
이상에서는, 수평전기장 방식 액정표시장치의 하나로서 FFS 모드 액정표시장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 IPS 모드 액정표시장치에도 동일하게 적용 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 액정표시장치 120: 제1기판
130: 제2기판 140: 제1전극
150: 제2전극 170: 액정층
172: 액정분자 174: 고분자 네트워크

Claims (10)

  1. 서로 마주보며 이격되는 제1 및 제2기판과;
    상기 제1기판 내면에 형성되는 제1전극과;
    상기 제1전극에 대응되어 전기장을 생성하는 제2전극과;
    상기 제1 및 제2기판 사이에 형성되고, 고분자 네트워크와 상기 고분자 네트워크에 의한 다수의 도메인에 속박되는 액정분자를 포함하는 액정층
    을 포함하는 수평전기장 방식 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 네트워크는 반응성 물질의 경화에 의하여 형성되는 수평전기장 방식 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반응성 물질은 반응성 액정단량체(reactive mesogen) 또는 반응성 단위체(reactive monomer)인 수평전기장 방식 액정표시장치.
  4. 제1기판 상부에 제1전극과 상기 제1전극에 대응되어 전기장을 생성하는 제2전극을 형성하는 단계와;
    상기 제1기판과 제2기판을 합착하는 단계와;
    상기 제1 및 제2기판 사이에 액정물질과 반응성 물질을 포함하는 조성물을 이용하여 액정층을 형성하는 단계와;
    상기 반응성 물질을 경화시켜 상기 액정층에 고분자 네트워크를 형성하는 단계
    를 포함하는 수평전기장 방식 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반응성 물질의 조성비는 0.1wt% 이상인 수평전기장 방식 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 반응성 물질은 반응성 액정단량체(reactive mesogen) 또는 반응성 단위체(reactive monomer)인 수평전기장 방식 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 반응성 물질은 포지티브 A(+A) 타입 또는 포지티브 C(+C) 타입의 굴절률 특성을 갖는 수평전기장 방식 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 고분자 네트워크를 형성하는 단계는, 상기 반응성 물질에 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 수평전기장 방식 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 자외선의 일률밀도는 1mW/cm2 이상인 수평전기장 방식 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 고분자 네트워크를 형성하는 단계 동안, 상기 제1 및 제2전극은 동일한 전압을 인가 받거나, 전기적으로 플로팅(floating) 되는 수평전기장 방식 액정표시장치의 제조방법.
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