KR20150034476A

KR20150034476A - 액정 광배향제, 이를 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20150034476A
Application number: KR20130114602A
Authority: KR
Inventors: 강석훈; 김회림; 박영롱; 이미화; 이준우; 전백균
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-04-03
Also published as: TW201512743A; CN104513668A; CN104513668B; KR102071632B1; TWI655482B; US10202491B2; US20150085237A1

Abstract

액정 광배향제를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 액정 광배향제는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된다.

Description

액정 광배향제, 이를 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL PHOTO ALIGNMENT AGENT, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE INCLUDING THE SAME AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 액정 광배향제, 이를 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

액정 소자가 화상을 구현하기 위해서는 즉, 액정이 투명 도전 유리 사이에서 외부 전기장에 의해 스위칭되도록 하기 위해서는 액정과 투명 도전 유리전극 사이의 계면에서 액정을 일정 방향으로 배향시켜야만 한다. 액정 배향의 균일성 정도는 액정 디스플레이의 화질의 우수성을 결정짓는 가장 중요한 요소이다.

종래 액정을 배향시키는 통상적인 방법으로 유리 등의 기판에 폴리이미드와 같은 고분자막을 도포하고, 이 표면을 나일론이나 폴리에스테르 같은 섬유로 일정한 방향으로 문지르는 러빙(rubbing) 방법이 있다. 그러나, 러빙 방법은 섬유질과 고분자막이 마찰될 때 미세한 먼지나 정전기가 발생할 수 있고, 이것들은 액정 패널 제조시 심각한 문제를 야기시킬 수 있다.

상기 문제를 해결하기 위해 최근에는 광조사에 의해 고분자막에 이방성(비등방성, anisotropy)을 유도하고 이를 이용해 액정을 배열하고자 하는 광배향법이 연구되고 있다. 광배향법에 사용될 수 있는 재료로는 아조벤젠(azobenzene), 쿠마린(cumarine), 이미드(imide), 찰콘(chalcone), 시나메이트(cinnamate)와 같은 광기능성 작용기를 함유하는 고분자들이 있는데, 이러한 고분자들은 편광된 광조사에 의해 광이성화나 광가교화, 광분해 등의 반응이 비등방적으로 일어나고, 이에 의해 고분자 표면에 이방성이 생성되어 액정을 한 방향으로 배열시키게 된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 잔상과 막강도를 최적화한 액정 광배향제, 이를 포함하는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 액정 광배향제는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된다.

상기 액정 광배향제는 하기 화학식 (A)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA), 하기 화학식 (B)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체 그리고 디아민(diamine)을 중합 반응하여 형성될 수 있다.

화학식 (A)

화학식 (B)

여기서, 상기 화학식 (B)에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 수소 또는 유기 화합물이고, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 수소가 아니다.

상기 액정 광배향제는 하기 화학식 (C)로 표현되는 반복단위를 포함할 수 있다.

화학식 (C)

여기서, 상기 화학식 (C)에서 R5, R6, R7은 각각 디아민에서 2개의 아미노기(-NH2)에 결합된 몸체이고, A 및 B는 각각 유닛 1 또는 유닛 2이다.

상기 화학식 (C)에서 상기 유닛 1과 상기 유닛 2의 비율은 20:80 내지 80:20일 수 있다.

상기 화학식 (C)에서 상기 유닛 1과 상기 유닛 2의 비율은 40:60 내지 60:40일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터에 연결되는 제1 전극 그리고 상기 제1 전극 위에 위치하는 제1 배향막을 포함하고, 상기 제1 배향막은 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된다.

상기 제1 배향막은 하기 화학식 (A)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA), 하기 화학식 (B)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체 그리고 디아민(diamine)을 중합 반응하여 형성될 수 있다.

화학식 (A)

화학식 (B)

여기서, 상기 화학식 (B)에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 불소 또는 유기 화합물이고, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 수소가 아니다.

상기 제1 배향막은 하기 화학식 (C)로 표현되는 반복단위를 포함하는 광배향제로 형성될 수 있다.

화학식 (C)

상기 제1 기판 위에 위치하는 제2 전극을 더 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 절연막이 위치하고, 상기 제1 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 면 형상을 가질 수 있다.

상기 복수의 가지 전극은 상기 면 형상의 제2 전극과 중첩할 수 있다.

상기 박막 트랜지스터와 상기 제2 전극 사이에 위치하는 보호막을 더 포함하고, 상기 보호막과 상기 절연막을 관통하는 접촉 구멍에 의해 상기 박막 트랜지스터와 상기 제1 전극이 연결될 수 있다.

상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판, 상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 배향막 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고 액정 분자를 포함하는 액정층을 더 포함하고, 상기 제2 배향막은 상기 제1 배향막과 동일한 물질로 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계, 상기 박막 트랜지스터 위에 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막 위에 절연막을 사이에 두고 위치하는 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 위에 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된 광배향제를 도포하는 단계, 상기 도포된 광배향제를 베이크(bake)하는 단계 그리고 상기 광배향제에 편광된 광을 조사하여 제1 배향막을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판 위에 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된 광배향제를 도포하는 단계, 상기 도포된 광배향제를 베이크(bake)하는 단계 그리고 상기 광배향제에 편광된 광을 조사하여 제2 배향막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다

상기 편광된 광은 240 나노미터 이상 380 나노미터 이하의 범위를 갖는 자외선을 사용할 수 있다.

상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 하기 화학식 (A)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA), 하기 화학식 (B)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체 그리고 디아민(diamine)을 중합 반응하여 형성할 수 있다.

화학식 (A)

화학식 (B)

상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 하기 화학식 (C)로 표현되는 반복단위를 포함하는 광배향제로 형성할 수 있다.

화학식 (C)

상기 제1 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 면 형상을 가지도록 형성할 수 있다.

상기 복수의 가지 전극은 상기 면 형상의 제2 전극과 중첩하도록 형성할 수 있다.

상기 보호막과 상기 절연막을 관통하는 접촉 구멍을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 접촉 구멍에 의해 상기 박막 트랜지스터와 상기 제1 전극이 연결될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, CBDA와 CBDA 유도체를 공중합하여 형성된 광배향제를 사용하여 배향막을 형성함으로써 잔상과 막강도를 최적화한 액정 표시 장치를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 UV 노광량에 따른 분해율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 노광량에 따른 잔상을 나타내는 그래프이다.
도 5는 노광량에 따른 이방성을 나타내는 그래프이다.

첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "위"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1의 절단선 II-II를 따라 자른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주보는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)과 그 사이 주입되어 있는 액정층(3)을 포함한다.

먼저, 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 이루어진 제1 기판(110) 위에 게이트선(121)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.

게이트선(121)은 게이트 전극(124) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 게이트선(121)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다중막 구조를 가질 수도 있다.

게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 절연층을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 비정질 규소 또는 다결정 규소 등으로 만들어진 반도체층(154)이 위치한다. 반도체층(154)은 산화물 반도체를 포함할 수 있다.

반도체층(154) 위에는 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인(phosphorus) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 쌍을 이루어 반도체층(154) 위에 배치될 수 있다. 반도체(154)가 산화물 반도체인 경우, 저항성 접촉 부재(163, 165)는 생략 가능하다.

저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171)과 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.

데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다. 데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다.

이 때, 데이터선(171)은 액정 표시 장치의 최대 투과율을 얻기 위해서 굽어진 형상을 갖는 제1 굴곡부를 가질 수 있으며, 굴곡부는 화소 영역의 중간 영역에서 서로 만나 V자 형태를 이룰 수 있다. 화소 영역의 중간 영역에는 제1 굴곡부와 소정의 각도를 이루도록 굽어진 제2 굴곡부를 더 포함할 수 있다.

소스 전극(173)은 데이터선(171)의 일부이고, 데이터선(171)과 동일선 상에 배치된다. 드레인 전극(175)은 소스 전극(173)과 나란하게 뻗도록 형성되어 있다. 따라서, 드레인 전극(175)은 데이터선(171)의 일부와 나란하다.

게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체층(154)과 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층(154) 부분에 형성된다.

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 데이터선(171)과 동일선 상에 위치하는 소스 전극(173)과 데이터선(171)과 나란하게 뻗어 있는 드레인 전극(175)을 포함함으로써, 데이터 도전체가 차지하는 면적을 넓히지 않고도 박막 트랜지스터의 폭을 넓힐 수 있게 되고, 이에 따라 액정 표시 장치의 개구율이 증가할 수 있다.

데이터선(171)과 드레인 전극(175)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어지는 것이 바람직하며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 크롬 또는 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 상부막의 이중막, 몰리브덴 (합금) 하부막과 알루미늄 (합금) 중간막과 몰리브덴 (합금) 상부막의 삼중막을 들 수 있다.

데이터 도전체(171, 173, 175), 게이트 절연막(140), 그리고 반도체(154)의 노출된 부분 위에는 제1 보호막(180a)이 배치되어 있다. 제1 보호막(180a)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.

제1 보호막(180a) 위에는 제2 보호막(180b)이 형성되어 있다. 제2 보호막(180b)은 유기 절연물로 이루어질 수 있다.

제2 보호막(180b)은 색필터일 수 있다. 제2 보호막(180b)이 색필터인 경우, 제2 보호막(180b)은 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시할 수 있으며, 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색 또는 황색(yellow), 청록색(cyan), 자홍색(magenta) 등을 들 수 있다. 도시하지는 않았지만, 색필터는 기본색 외에 기본색의 혼합색 또는 백색(white)을 표시하는 색필터를 더 포함할 수 있다. 제2 보호막(180b)이 색필터인 경우에는 후술한 상부 표시판(200)에서 색필터(230)는 생략할 수 있다.

제2 보호막(180b) 위에는 공통 전극(common electrode)(270)이 위치한다. 공통 전극(270)은 면형(planar shape)으로서 기판(110) 전면 위에 통판으로 형성되어 있을 수 있고, 드레인 전극(175) 주변에 대응하는 영역에 배치되어 있는 개구부(138)를 가진다. 즉, 공통 전극(270)은 판 형태의 평면 형태를 가질 수 있다.

인접 화소에 위치하는 공통 전극(270)은 서로 연결되어, 표시 영역 외부에서 공급되는 일정한 크기의 공통 전압을 전달 받을 수 있다.

공통 전극(270) 위에는 절연막(180c)이 위치한다. 절연막(180c)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등으로 이루어질 수 있다.

절연막(180c) 위에는 화소 전극(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 데이터선(171)의 제1 굴곡부 및 제2 굴곡부와 거의 나란한 굴곡변(curved edge)을 포함한다. 화소 전극(191)은 복수의 절개부(91)를 가지며, 이웃하는 절개부(91)에 사이에 위치하는 복수의 가지 전극(192)을 포함한다.

화소 전극(191)은 제1 전기장 생성 전극 또는 제1 전극이고, 공통 전극(270)은 제2 전기장 생성 전극 또는 제2 전극이다. 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 수평 전계를 형성할 수 있다.

제1 보호막(180a), 제2 보호막(180b), 그리고 절연막(180c)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 제1 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 물리적 전기적으로 연결되어, 드레인 전극(175)으로부터 전압을 인가 받는다.

화소 전극(191)과 절연막(180c) 위에는 제1 배향막(alignment layer)(11)이 형성되어 있다. 제1 배향막(11)은 광반응 물질을 포함한다.

본 실시예에서 제1 배향막(11)은 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된다. 이처럼, 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된 액정 광배향제는 하기 화학식 (A)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA), 하기 화학식 (B)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체 그리고 디아민(diamine)을 중합 반응하여 형성된다.

화학식 (A)

화학식 (B)

본 실시예에서 디아민(diamine)은 p-페닐렌디아민, m-페닐렌디아민, 2,5-디아미노톨루엔, 2,6-디아미노톨루엔, 4,4′-디아미노비페닐, 3,3′-디메틸-4,4′-디아미노비페닐, 3,3′-디메톡시-4,4′-디아미노비페닐, 디아미노디페닐메탄, 디아미노디페닐에테르, 2,2′-디아미노디페닐프로판, 비스(3,5-디에틸4-아미노페닐)메탄, 디아미노디페닐술폰, 디아미노벤조페논, 디아미노나프탈렌, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스(4-아미노페닐)벤젠, 9,10-비스(4-아미노페닐)안트라센, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 4,4′-비스(4-아미노페녹시)디페닐술폰, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판 등의 방향족 디아민, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 비스(4-아미노-3-메틸시클로헥실)메탄 등의 지환식 디아민 및 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민 등의 지방족 디아민 등일 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서 액정 광배향제는 하기 화학식 (C)로 표현되는 반복단위를 포함할 수 있다.

화학식 (C)

여기서, 상기 화학식 (C)에서 R5, R6, R7은 각각 디아민에서 2개의 아미노기(-NH2)에 결합된 몸체이고, A 및 B는 각각 유닛 1 또는 유닛 2이일 수 있다.

화학식 (C)에서 유닛 1과 유닛 2의 비율은 20:80 내지 80:20일 수 있고, 바람직하게는 40:60 내지 60:40일 수 있다. 유닛 1과 유닛 2의 비율에 따라 배향막의 잔성 특성 및 막강도 특성을 제어할 수 있다.

여기서, 배향막을 형성하는 방법을 설명하기로 한다.

화소 전극(191) 위에 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된 광배향제를 도포한다. 이후, 도포된 광배향제를 베이크(bake)한다. 베이크하는 단계는 프리 베이크(pre bake)와 하드 베이크(hard bake)의 2 단계로 진행할 수 있다.

이후, 광배향제에 편광된 광을 조사하여 제1 배향막(11)을 형성할 수 있다. 이 때, 조사되는 광은 240 나노미터 이상 380 나노미터 이하의 범위를 갖는 자외선을 사용할 수 있다. 바람직하게는 254 나노미터의 자외선을 사용할 수 있다. 배향성을 증가시키기 위해 제1 배향막(11)을 한번 더 베이크(bake)할 수 있다.

그러면, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 제2 기판(210) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.

제2 기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(230)가 형성되어 있다. 하부 표시판(100)의 제2 보호막(180b)이 색필터인 경우, 상부 표시판(200)의 색필터(230)는 생략될 수 있다. 또한, 상부 표시판(200)의 차광 부재(220) 역시 하부 표시판(100)에 형성될 수 있다.

색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.

덮개막(250) 위에는 제2 배향막(21)이 형성되어 있다. 제2 배향막(21)은 광반응 물질을 포함한다. 제2 배향막(21)은 앞에서 설명한 제1 배향막(11)과 동일한 물질 및 방법으로 형성할 수 있다.

액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지는 액정 물질을 포함할 수 있다.

액정층(3)의 액정 분자는 그 장축 방향이 표시판(100, 200)에 평행하게 배열되어 있다.

화소 전극(191)은 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고, 공통 전극(270)은 표시 영역 외부에 배치되어 있는 공통 전압 인가부로부터 일정한 크기의 공통 전압을 인가 받는다.

전기장 생성 전극인 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 전기장을 생성함으로써 두 전기장 생성 전극(191, 270) 위에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자는 전기장의 방향과 평행한 방향으로 회전한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 회전 방향에 따라 액정층을 통과하는 빛의 편광이 달라진다.

이처럼, 하나의 표시판(100) 위에 두 개의 전기장 생성 전극(191, 270)을 형성함으로써, 액정 표시 장치의 투과율을 높아지고, 광시야각을 구현할 수 있다.

도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 공통 전극(270)이 면형의 평면 형태를 가지고, 화소 전극(191)이 복수의 가지 전극을 가지지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 따르면, 화소 전극(191)이 면형이 평면 형태를 가지고, 공통 전극(270)이 복수의 가지 전극을 가질 수도 있다.

본 발명은 두 개의 전기장 생성 전극이 제1 기판(110) 위에 절연막을 사이에 두고 중첩하며, 절연막 아래에 형성되어 있는 제1 전기장 생성 전극이 면형의 평면 형태를 가지고, 절연막 위에 형성되어 있는 제2 전기장 생성 전극이 복수의 가지 전극을 가지는 모든 다른 경우에 적용가능하다.

도 3은 UV 노광량에 따른 분해율을 나타내는 그래프이다. 도 4는 노광량에 따른 잔상을 나타내는 그래프이다. 도 5는 노광량에 따른 이방성을 나타내는 그래프이다. 도 3 내지 도 5에서 비교예 1은 CBDA를 100% 사용하여 광배향막을 형성한 경우이고, 비교예 2는 CBDA 유도체를 100% 사용하여 광배향막을 형성한 경우이며, 실시예는 CBDA와 CBDA 유도체를 50:50으로 공중합하여 형성된 광배향막을 형성한 경우의 분해율을 나타낸다.

도 3을 참고하면, 비교예 1 대비하여 비교예 2가 UV 노광량에 따른 분해율이 크고, 실시예는 비교예 1과 비교예 2 사이의 분해율을 가진다. 본 발명의 일실시예에서 CBDA의 함량이 CBDA 유도체 대비하여 많아질수록 분해율이 높아지고, CBDA의 함량이 CBDA 유도체 대비하여 적어질수록 분해율이 낮아질 수 있다.

도 4를 참고하면, 잔상을 액정 분자의 처음 위치를 기준으로 전압 온(On) 했을 때 액정 분자가 배향된 후에 전압 오프 시 액정 분자가 원래 위치로 돌아오지 못하는 각도로 나타낼 수 있다. 각도가 클수록 잔상이 심한 것을 나타낸다. 노광량에 따른 잔상 분포를 살펴보면 화살표로 표시한 바와 같이 CBDA 유도체로 이루어진 배향 물질의 잔상 분포가 CBDA로 이루어진 배향 물질의 잔상 분포 대비하여 잔상이 개선된 경향을 나타낸다.

도 5를 참고할 때, 노광량에 따른 이방성 분포를 살펴보면 화살표로 표시한 바와 같이 CBDA로 이루어진 배향 물질의 이방성 분포가 CBDA 유도체로 이루어진 배향 물질의 이방성 분포 대비하여 작아지는 경향을 나타낸다. 따라서, CBDA 유도체로 이루어진 배향 물질이 이방성 분포가 CBDA로 이루어진 배향 물질의 이방성 분포 대비하여 크기 때문에 잔상 개선 효과가 있다.

배향막은 잔상 특성 및 막강도 특성이 중요하다. 잔상 특성은 액정 분자가 전압 온에서 배향된 후 전압 오프시 원래 위치로 돌아오는 정도에 따라 나타나는 특성일 수 있고, 막강도 특성은 외부 힘에 의해 배향막이 흔들려 떨어져 나가는 정도에 따라 나타내는 특성일 수 있다. 잔상 특성은 배향막이 소프트(soft)할수록 좋은 경향이 있고, 막강도 특성은 배향막이 단단(hard)할수록 좋은 경향이 있다. 다시 말해, 잔상 특성과 막강도 특성은 서로 트레이드 오프(trade off) 관계에 있다. 본 실시예에서 광배향제에 CBDA의 함량이 많아지면 막강도가 증가하고 분해율이 감소한다. 또한, 본 실시예에서 광배향제에 CBDA 유도체의 함량이 많아지면 배향성 및 잔성 특성이 개선된다.

따라서, 본 실시예에 따른 액정 광배향제를 형성할 때 공중합되는 CBDA와 CBDA 유도체의 함량을 제어하여 잔상 및 막강도 특성을 최적화할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

154: 반도체 163, 165: 저항성 접촉 부재
171: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180a, 180b, 180c: 보호막
191: 화소 전극 270: 공통 전극

Claims

사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된 액정 광배향제.
제1항에서,
상기 액정 광배향제는
하기 화학식 (A)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA),
하기 화학식 (B)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체 그리고
디아민(diamine)을 중합 반응하여 형성된 액정 광배향제:

화학식 (A)

화학식 (B)
(상기 화학식 (B)에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 불소 또는 유기 화합물이고, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 수소가 아니다).
제2항에서,
상기 액정 광배향제는 하기 화학식 (C)로 표현되는 반복단위를 포함하는 액정 광배향제:

화학식 (C)
(상기 화학식 (C)에서 R5, R6, R7은 각각 디아민에서 2개의 아미노기(-NH2)에 결합된 몸체이고, A 및 B는 각각 유닛 1 또는 유닛 2이다).
제3항에서,
상기 화학식 (C)에서 상기 유닛 1과 상기 유닛 2의 비율은 20:80 내지 80:20인 액정 광배향제.
제4항에서,
상기 화학식 (C)에서 상기 유닛 1과 상기 유닛 2의 비율은 40:60 내지 60:40인 액정 광배향제.
제1 기판,
상기 제1 기판 위에 위치하는 박막 트랜지스터,
상기 박막 트랜지스터에 연결되는 제1 전극 그리고
상기 제1 전극 위에 위치하는 제1 배향막을 포함하고,
상기 제1 배향막은 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된 액정 표시 장치.
제6항에서,
상기 제1 배향막은
하기 화학식 (A)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA),
하기 화학식 (B)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체 그리고
디아민(diamine)을 중합 반응하여 형성된 액정 표시 장치:

화학식 (A)

화학식 (B)
(상기 화학식 (B)에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 수소 또는 유기 화합물이고, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 수소가 아니다).
제7항에서,
상기 제1 배향막은 하기 화학식 (C)로 표현되는 반복단위를 포함하는 광배향제로 형성되는 액정 표시 장치:

화학식 (C)
(상기 화학식 (C)에서 R5, R6, R7은 각각 디아민에서 2개의 아미노기(-NH2)에 결합된 몸체이고, A 및 B는 각각 유닛 1 또는 유닛 2이다).
제8항에서,
상기 제1 기판 위에 위치하는 제2 전극을 더 포함하고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 절연막이 위치하고, 상기 제1 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 면 형상(planar shape)을 가지고 액정 표시 장치.
제9항에서,
상기 복수의 가지 전극은 상기 면 형상의 제2 전극과 중첩하는 액정 표시 장치.
제10항에서,
상기 박막 트랜지스터와 상기 제2 전극 사이에 위치하는 보호막을 더 포함하고, 상기 보호막과 상기 절연막을 관통하는 접촉 구멍에 의해 상기 박막 트랜지스터와 상기 제1 전극이 연결되는 액정 표시 장치.
제6항에서,
상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판,
상기 제2 기판 위에 위치하는 제2 배향막 그리고
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고 액정 분자를 포함하는 액정층을 더 포함하고,
상기 제2 배향막은 상기 제1 배향막과 동일한 물질로 형성되는 액정 표시 장치.
제1 기판 위에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,
상기 박막 트랜지스터 위에 보호막을 형성하는 단계,
상기 보호막 위에 절연막을 사이에 두고 위치하는 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계,
상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 위에 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된 광배향제를 도포하는 단계,
상기 도포된 광배향제를 베이크(bake)하는 단계 그리고
상기 광배향제에 편광된 광을 조사하여 제1 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제13항에서,
상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판 위에 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA)와 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체를 공중합하여 형성된 광배향제를 도포하는 단계,
상기 도포된 광배향제를 베이크(bake)하는 단계 그리고
상기 광배향제에 편광된 광을 조사하여 제2 배향막을 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제14항에서,
상기 편광된 광은 240 나노미터 이상 380 나노미터 이하의 범위를 갖는 자외선을 사용하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제15항에서,
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은
하기 화학식 (A)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA),
하기 화학식 (B)로 표현되는 사이클로부탄디안하이드라이드(Cyclobutanedianhydride; CBDA) 유도체 그리고
디아민(diamine)을 중합 반응하여 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법:

화학식 (A)

화학식 (B)
(상기 화학식 (B)에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 수소 또는 유기 화합물이고, R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 수소가 아니다).
제16항에서,
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 하기 화학식 (C)로 표현되는 반복단위를 포함하는 광배향제로 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법:

화학식 (C)
(상기 화학식 (C)에서 R5, R6, R7은 각각 디아민에서 2개의 아미노기(-NH2)에 결합된 몸체이고, A 및 B는 각각 유닛 1 또는 유닛 2이다).
제17항에서,
상기 제1 전극은 복수의 가지 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 면 형상(planar shape)을 가지도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제18항에서,
상기 복수의 가지 전극은 상기 면 형상의 제2 전극과 중첩하도록 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제19항에서,
상기 보호막과 상기 절연막을 관통하는 접촉 구멍을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 접촉 구멍에 의해 상기 박막 트랜지스터와 상기 제1 전극이 연결되는 액정 표시 장치.