KR20150118659A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20150118659A
KR20150118659A KR1020140044403A KR20140044403A KR20150118659A KR 20150118659 A KR20150118659 A KR 20150118659A KR 1020140044403 A KR1020140044403 A KR 1020140044403A KR 20140044403 A KR20140044403 A KR 20140044403A KR 20150118659 A KR20150118659 A KR 20150118659A
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김민수
김성이
김태민
김태훈
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 상기 제1 절연 기판에 위치하는 화소 전극, 상기 제1 절연 기판 또는 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 제1 배향막, 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 제2 배향막, 및 상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 하나는 주쇄, 상기 주쇄에 연결된 복수의 측쇄 및 첨가제를 포함하며, 상기 복수의 측쇄 중 적어도 하나는, 수직 발현기, 및 2개 이상의 광 반응기를 포함하는 반응성 메조겐 (Reactive Mesogen, RM)을 포함하고, 상기 첨가제는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
Figure pat00061

(화학식 1)
상기 화학식 1에서 상기 X는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
Figure pat00062

(화학식 2).

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치에 대한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에서도 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치가 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
이러한 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하기 위하여 하나의 화소에 액정의 배향 방향이 다른 복수의 도메인(domain)을 형성할 수 있다. 복수의 도메인을 형성하는 수단으로 전기장 생성 전극에 미세 슬릿 등의 절개부를 형성하거나 전기장 생성 전극 위에 돌기를 형성하는 등의 방법을 사용한다. 이 방법은 절개부 또는 돌기의 가장자리(edge)와 이와 마주하는 전기장 생성 전극 사이에 형성되는 프린지 필드(fringe field)에 의해 액정이 프린지 필드에 수직하는 방향으로 배향됨으로써 복수의 도메인을 형성할 수 있다.
이러한 수직 배향 방식의 액정 표시 장치는 전면 시인성에 비하여 측면 시인성이 떨어질 수 있는데, 이를 해결하기 위하여 하나의 화소를 두 개의 부화소로 분할하고 두 개의 부화소의 전압을 달리하는 방법이 제시되었다.
한편, 광시야각을 구현하면서 액정의 응답 속도를 빠르게 하기 위하여 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정이 선경사(pretilt)를 가지도록 하는 방법이 개발되고 있다. 액정이 여러 방향으로 선경사를 갖도록 하기 위해 배향 방향이 여러 방향인 배향막을 쓰거나 배향막 또는 액정층에 반응성 메조겐을 첨가한 후에 전기장을 가한 상태에서 광을 조사해 프리틸트(pretilt)를 형성할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 배향막의 기계적 물성이 향상된 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 상기 제1 절연 기판에 위치하는 화소 전극, 상기 제1 절연 기판 또는 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 제1 배향막, 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 제2 배향막, 및 상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 하나는 주쇄, 상기 주쇄에 연결된 복수의 측쇄 및 첨가제를 포함하며, 상기 복수의 측쇄 중 적어도 하나는, 수직 발현기, 및 2개 이상의 광 반응기를 포함하는 반응성 메조겐 (Reactive Mesogen, RM)을 포함하고, 상기 첨가제는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
Figure pat00001
(화학식 1)
상기 화학식 1에서 상기 X는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
Figure pat00002
(화학식 2).
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막은 하기 화학식 3 및 화학식 4로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하며, 하기 Y 또는 Z는 광 반응기일 수 있다.
Figure pat00003
(화학식 3)
Figure pat00004
(화학식 4).
상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 A는 독립적으로 하기 화학식 5로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00005
(화학식 5).
상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 B는 독립적으로 하기 화학식 6으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00006
(화학식 6).
상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 X는 독립적으로 하기 화학식 5로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00007
(화학식 7).
상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 Y는 독립적으로 하기 화학식 6으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00008
(화학식 8).
상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 T는 독립적으로 하기 화학식 7로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00009
(화학식 9).
상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 M은 독립적으로 하기 화학식 8로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00010
(화학식 10).
상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 Z는 독립적으로 하기 화학식 9로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00011
(화학식 11).
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 하나는 디아민 화합물 및 디안하이드라이드 화합물을 포함하며, 상기 디아민 화합물 및 상기 디안하이드라이드 화합물은 1:1의 몰비율로 포함될 수 있다.
상기 첨가제의 함량은 제1 배향막 또는 제2 배향막의 고분자 함량의 0.01 내지 50%일 수 있다.
상기 제1 배향막 또는 상기 제2 배향막은 하기 화학식 12로 표현되는 화합물을 포함하며, 하기 VA는 수직배향 성분, 하기 RM은 반응성 메조겐일 수 있다. 액정 표시 장치:
Figure pat00012
(화학식 12).
상기 화학식 12에서 상기 RM은 하기 화학식 13으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00013
(화학식 13).
상기 화학식 12에서 상기 VA는 하기 화학식 14로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00014
(화학식 14).
상기 화학식 12에서 상기 X는 하기 화학식 15로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00015
(화학식 15).
상기 화학식 12에서 상기 Y는 하기 화학식 16으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00016
(화학식 16).
상기 화학식 12에서 상기 Z는 하기 화학식 17으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00017
(화학식 17).
상기 C는 OH, -NH2, 트리플루오르에틸(Trifluoroethyl), 에틸(ethyl), 프로필(prophyl), t-부틸(t-buthyl), 부틸(buthyl) 또는 다수의 Halogen으로 치환 된 포화/불포화탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 a, b, c는 각각 0 내지 1 사이의 값을 가지며, a, b, c의 합은 1일 수 있다.
상기 화학식 12의 화합물은 하기 화학식 18로 표시되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00018
(화학식 18).
이상과 같은 액정 표시 장치는 광 반응기의 개수가 증가된 반응성 메조겐 및 배향막에 포함된 첨가제를 통해, 배향막의 기계적 물성 및 잔상이 개선된 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 자외선 등의 광 반응기를 포함하는 배향막을 사용하여 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막의 구조를 도식화한 도면이다.
도 3은 반응성 메조겐의 모식도이다.
도 4는 반응성 메조겐의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 첨가제를 포함하는 배향막을 사용하여 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막에 포함되는 화합물의 일례이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막에 포함되는 화합물의 일례이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막에 포함되는 화합물의 일례이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 잔상에 대한 비교 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이다.
도 12는 도 11의 액정 표시 장치를 V??V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
우선, 도 1 내지 도 5를 참고하여, 액정 분자(31)가 선경사를 가지도록 배향하는 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 자외선 등의 광 반응기를 포함하는 배향막을 사용하여 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막의 구조를 도식화한 도면이다. 도 3 및 도 4는 반응성 메조겐의 모식도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 첨가제를 포함하는 배향막을 사용하여 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
우선 두 기판(110, 210) 위에 배향 물질을 포함하는 배향막(11, 21)을 형성한다. 이때, 배향막은 주쇄 및 주쇄와 연결되는 복수의 측쇄를 포함하며, 배향막에는 첨가제(16)가 포함되어 있다.
첨가제(16)는 복수의 광 반응기를 가지고 있는 물질로 배향막의 반응성 메조겐간의 반응을 촉진하고, 반응성 메조겐의 가교도를 증가시킨다. 구체적인 내용은 후술한다.
도 2를 참고하면 복수의 측쇄 각각은 광 반응기가 2개 이상인 반응성 메조겐(reactive mesogen)(10), 수직 발현기(13) 등을 포함할 수 있다. 반응성 메조겐은 2개 이상의 광 반응기(14)를 포함한다. 도 2에서는 반응성 메조겐의 광 반응기(14)가 하나인 것처럼 도시되었으나 이는 광반응기(14)의 존재를 도식적으로 나타낸 것으로, 실제로 광 반응기(14)는 2개 이상이다.
이와 같이 기판(110, 210) 위에 배향 물질을 포함하는 배향막(11, 21)을 형성한 다음, 도 11에 도시된 바와 같은 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)에 데이터 전압을 인가하고 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)에 공통 전압을 인가하여 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 그러면 액정층(3)의 액정 분자(31)들은 그 전기장에 응답하여 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어질 수 있다. 이 때, 한 화소에서 액정 분자(31)들이 기울어지는 방향은 총 네 방향이 될 수 있다.
액정층(3)에 전기장을 생성한 다음 자외선 등의 광을 조사하면, 반응성 메조겐에 포함되는 광 반응기(14)가 서로 반응하여 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 가교 결합부(cross-linking portion)(15)를 형성한다. 가교 결합부(15)는 선경사를 가질 수 있다.
이때, 도 5를 참고하면 본 발명의 배향막에 포함된 첨가제(16)가 액정으로 녹아 나와 광 조사 공정에서 배향막의 반응성 메조겐과 반응한다. 첨가제는 복수의 광 반응기를 갖는 화합물로서, 첨가제의 광 반응기가 반응성 메조겐의 광 반응기와 반응하여 가교 결합부(15)를 형성한다. 따라서 첨가제(16)가 존재하지 않는 경우에 비하여 반응성 메조겐 사이의 가교도가 높아진다. 즉 가교 결합부(15)의 결합이 강력해지고, 가교도 향상에 의하여 모듈러스가 증가하고 기계적 특성이 향상되므로 후에 블랙 잔상 및 순간 잔상을 개선할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막은 배향막 내부에 첨가제를 포함하며, 배향막의 주쇄에 광 반응기가 2개 이상인 반응성 메조겐이 연결되어 있다.
그러면 이하 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막(11, 21)을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배향막(11, 21)은 주쇄(12) 및 주쇄(12)에 연결되는 복수의 측쇄 및 첨가제를 포함한다.
먼저 첨가제에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막은 배향막 내부에 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 광 조사 과정에서 액정으로 녹아나와 광 반응기를 포함하는 반응성 메조겐과 반응한다.
첨가제는 여러 개의 광 반응기를 갖는 물질로서, 첨가제의 광 반응기는 반응성 메조겐의 광 반응기와 반응하거나, 또는 첨가제끼리 반응하기도 한다. 광 조사 후, 반응하지 않고 남은 잔류 첨가제는 형광 UV 공정에서 제거된다.
본 발명의 일 실시예에서, 배향막에 포함된 첨가제는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 중 적어도 하나일 수 있다.
Figure pat00019
(화학식 1)
상기 화학식 1에서 상기 X는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 중 적어도 하나일 수 있다.
Figure pat00020
(화학식 2)
상기 화학식 1 및 화학식 2를 참고하면, 첨가제는 중심 구조와 복수의 광 반응기(X)가 페닐(phenyl)로 연결되어 있다. 그러나 페닐 대신에 바이페닐(byphenyl) 또는 터페닐(terphenyl)로 중심 구조와 복수의 광반응기(X)가 연결되어 있을 수 있다. 즉 상기 화학식 1에서 페닐 대신 바이페닐(byphenyl) 또는 터페닐(terphenyl)로 치환된 구조 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 첨가제로 사용 가능하다.
상기 X로 표현된 광 반응기는 주쇄(12)에 연결된 반응성 메조겐의 광 반응기와 반응하여 가교 결합을 형성한다.
상기 첨가제의 함량은 제1 배향막 또는 제2 배향막의 고분자 함량의 0.01 내지 50%일 수 있다.
그러면 본 발명 배향막의 주쇄(12) 및 주쇄(12)에 연결되는 복수의 측쇄에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에서 주쇄(12)는 디안하이드라이드 및 디아민 등을 포함할 수 있다.
복수의 측쇄는 주쇄(12)에 연결되는 수직 발현기(13) 또는 수직 발현기(13)와 연결된 광 반응기(14)를 포함하는 반응성 메조겐(10)을 포함한다. 즉, 복수의 측쇄 중 일부는 수직 발현기(13)만을 포함할 수 있으며, 복수의 측쇄 중 나머지 일부는 수직 발현기(13)와 연결된 2개 이상의 광 반응기(14)를 포함하는 반응성 메조겐(10)일 수 있다.
반응성 메조겐(10)에 포함되는 2개 이상의 광 반응기(14)는 수직 발현기(13)의 일측에 'Y'자로 연결될 수 있으며, 또는 양쪽에 'I'자로 연결될 수 있는바, 연결되는 방법에 제한이 있는 것은 아니다.
구체적으로, 도 3에 도시한 바와 같이 반응성 메조겐은 반응성 메조겐의 끝 단에 위치하는 두 개의 광 반응기(14)를 포함하거나, 도 4에 도시한 바와 같이 반응성 메조겐의 길이 방향으로 위치하는 두 개의 광 반응기(14)를 포함할 수 있다.
도 3과 같이 배열된 광 반응기에 의하면 복수의 가교 결합부(15)가 나란하게 형성될 수 있으며, 도 34와 같이 배열된 광 반응기(14)에 의하면 복수의 가교 결합부(15)가 분리되어 위치할 수 있다.
반응성 메조겐을 포함하는 배향막(11, 21)은 이하 첨부된 화학식 3 및 화학식 4로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 주쇄 이외의 측쇄는 수직 발현기(13) 및 수직 발현기(13)에 연결된 광 반응기(14)를 나타낸다.
Figure pat00021
(화학식 3)
Figure pat00022
(화학식 4).
여기에서, A는
Figure pat00023
중 적어도 하나를 포함하고, B는
Figure pat00024
중 적어도 하나를 포함하고, X는 독립적으로
Figure pat00025
중 적어도 하나를 포함하고, Y는 독립적으로
Figure pat00026
중 적어도 하나를 포함하며, T는 독립적으로
Figure pat00027
중 적어도 하나를 포함하고, M은 독립적으로
Figure pat00028
중 적어도 하나를 포함하며, Z는 독립적으로
Figure pat00029
적어도 하나를 포함한다. 특히 화학식 4로 표현되는 화합물은 측쇄에 포함되는 Y가
Figure pat00030
일 수 있다. 화학식 4로 표현되는 화합물에서는 광 반응기가 수직 발현기와 나란하게 배치될 수 있다.
위의 화학식 3 내지 4에서 반응성 메조겐이 포함하는 Y 내지 Z는 광 반응기일 수 있다. 즉, 이중 결합 이상의 불포화 결합을 포함하는 Y 또는 Z에서 광 반응이 일어날 수 있다.
위와 같은 조합에 의해 화학식 3은 도 6에 도시된 바와 같은 화합물일 수 있으며, 화학식 4는 도 7에 도시된 화합물일 수 있다. 그러나 전술한 화합물들의 어떠한 조합도 가능하며, 도시된 도 6 내지 도 7에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서는 하나의 반응성 메조겐이 2개의 광 반응기를 포함하는 실시예만을 도시하였으나 이에 제한되지 않고 하나의 반응성 메조겐이 2개 이상의 광 반응기를 포함할 수 있음은 물론이다.
화학식 3의 일례로써 도 6의 화합물은 이하와 같은 반응식 1을 통해 배향막에 포함될 수 있다.
Figure pat00031
(반응식 1)
양 끝단에 광 반응기(14)를 포함하는 반응성 메조겐, 수직 발현기(13) 및 디아민 화합물을 포함하는 단량체, 수직 발현기(13) 및 디아민 화합물을 포함하는 단량체 및 디안하이드라이드 화합물의 중합을 통해 배향막을 형성할 수 있다. 이 때, 디아민 화합물과 디안하이드라이드 화합물의 몰 비율은 1:1일 수 있다.
화학식 4의 일례인 도 7의 화합물은 별도의 도식화된 식을 통해 설명하지 않았으나, 상기 공정에 화학식 3(도 6)으로 표현되는 반응성 메조겐(10) 대신 화학식 4(도 7)로 표현되는 반응성 메조겐을 대입하여 도출할 수 있다.
그러면 본 발명 다른 실시예에 따른 배향막에 대하여 설명한다. 본 실시예에 따른 배향막(11,21) 또한 주쇄(12) 및 주쇄(12)에 연결되는 복수의 측쇄 및 첨가제를 포함한다.
첨가제에 대한 내용은 앞선 실시예에서 설명한 내용과 동일하다. 유사하거나 동일한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
즉, 배향막에 포함된 첨가제는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 순간 잔상에 대한 비교 그래프이다.
Figure pat00032
(화학식 1)
상기 화학식 1에서 상기 X는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 중 적어도 하나일 수 있다.
Figure pat00033
(화학식 2)
상기 화학식 1 및 화학식 2를 참고하면, 첨가제는 중심 구조와 복수의 광 반응기(X)가 페닐(phenyl)로 연결되어 있다. 그러나 페닐 대신에 바이페닐(byphenyl) 또는 터페닐(terphenyl)로 중심 구조와 복수의 광반응기(X)가 연결되어 있을 수 있다. 즉 상기 화학식 1에서 페닐 대신 바이페닐(byphenyl) 또는 터페닐(terphenyl)로 치환된 구조 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 첨가제로 사용 가능하다.
상기 X로 표현된 광 반응기는 주쇄(12)에 연결된 반응성 메조겐의 광 반응기와 반응하여 가교 결합을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에서 주쇄(12)는 폴리포스파젠계 고분자일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 주쇄에 연결된 복수의 측쇄는 주쇄에 연결된 수직 발현기, 주쇄에 연결된 반응성 메조겐 포함기 및 캡핑기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 배향막(11, 21)은 이하 첨부된 화학식 12로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.
Figure pat00034
(화학식 12)
상기 화학식 12로 표현되는 화합물은 이하와 같은 공정을 통해 제조될 수 있다.
Figure pat00035
(반응식 2)
상기 반응식 2 및 화학식 12에서 X-Y-RM-Y-Z는 반응성 메조겐 포함기로, 액정에 프리틸트를 형성하는 역할을 한다. 또한, 상기 반응식 2 및 화학식 12에서 X-Y-VA-Y-Z 는 수직 발현기로 VA 모드에서 수직 배향력을 확보하는 기능을 수행한다. 상기 반응식 2 및 화학식 12에서 X-C는 캡핑기로서 광 조사 및 반응시 미반응 Cl 기를 제거하는 역할을 수행한다.
상기 화학식 12 및 반응식 2에서 RM은 reactive monomer unit으로서 하기 화학식 13으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00036
(화학식 13)
상기 화학식 12 및 반응식 2에서 VA는 Vertical Alignment unit 으로서 하기 화학식 14로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00037
(화학식 14)
상기 화학식 12 및 반응식 2에서 X는 링커로서 하기 화학식 15로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00038
(화학식 15)
상기 화학식 12 및 반응식 2에서 Y는 링커로서 하기 화학식 16으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00039
(화학식 16)
상기 화학식 12 및 반응식 2에서 상기 Z는 광 반응기 또는 열 반응기일 수 있으며, 하기 화학식 17로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00040
(화학식 17)
상기 화학식 12 및 반응식 2에서 C는 OH, -NH2, 트리플루오르에틸(Trifluoroethyl), 에틸(ethyl), 프로필(prophyl), t-부틸(t-buthyl), 부틸(buthyl) 또는 다수의 할로겐으로 치환된 포화 / 불포화탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 C는 포스파젠 주쇄의 ?l과 치환반응을 할 수 있는 작용기라면 제한 없이 사용 가능하다. C는 폴리포스파젠 주쇄의 -Cl과의 치환 반응을 통해, 반응하지 않고 남아있는 미반응 Cl을 제거한다.
상기 화학식 12에서 a, b, c 는 각각 반복 단위의 구성 비율을 나타내는 것으로 각각 0 내지 100%의 값을 가진다. 이를 퍼센트가 아니라 비율로 표시하는 경우 a, b, c 는 각각 0 내지 1의 값을 가진다. 이때, a, b, c의 총 합은 1이다.
위와 같은 조합에 의해, 화학식 12의 화합물은 도 8에 도시된 바와 같은 화합물일 수 있다. 즉 도 8에 도시된 화합물은 화학식 12의 화합물의 일례이다. 도 8에 도시된 화합물은 폴리포스파젠계 주쇄에 연결된 수직 발현기 및 수직 발현기에 연결된 광 반응기를 포함하고, 광 반응기는 복수로 존재한다.
광 조사시 이러한 광 반응기를 서로 중합반응을 하며, 이때 배향막에 포함되어 있던 첨가제가 액정 내부로 녹아나와 첨가제의 광 반응기와 폴리포스파젠계 주쇄에 연결된 광 반응기가 서로 반응하여, 가교 결합이 보다 단단하게 형성된다.
이러한 가교 결합의 증가는 배향막 고분자의 탄성 모듈러스를 증가시킨다. 고분자의 모듈러스가 증가함에 따라, 고분자는 더욱 단단하게 서로 결합되어 있고 따라서 블랙잔상 및 순간 잔상이 낮은 모듈러스를 갖는 고분자를 포함하는 배향막에 비하여 개선된다.
순간 잔상 및 블랙 잔상은 프리틸트가 형성된 고분자의 모듈러스가 낮은 경우, 고분자가 원래 형성된 프리틸트를 벗어나 쉽게 움직이기 때문에 발생하는 것이다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 배향막에 광반응기를 갖는 첨가제를 포함시키고, 배향막에 포함된 주쇄에는 복수의 광 반응기를 갖는 반응성 메조겐이 연결되어 있다.
따라서 광 반응기가 하나만 존재하는 경우에 비하여 가교 결합부가 복수로 형성될 수 있기 때문에, 고분자가 더욱 단단히 결합하고 기계적 물성이 좋아진다. 또한, 광 반응기를 갖는 첨가제가 녹아나와 첨가제의 광 반응기가 주쇄에 연결된 광 반응기와 반응한다. 따라서 고분자의 가교 결합이 증가하고 고분자가 더욱 단단히 결합하여 모듈러스가 커지게 된다. 이러한 고분자의 모듈러스 증가는 전압 인가 및 광조사 과정에서 형성된 프리틸트가 더욱 단단히 고정되도록 하며, 외부 조건에 의해 기 형성된 프리틸트가 변화하지 않도록 한다. 따라서 배향막의 블랙 잔상 및 순간 잔상이 증가하게 된다.
이러한 본 발명 일 실시예에 따른 배향막을 적용한 액정 표시 장치의 잔상수준을 실험을 통해 평가하고 그 결과를 도 9에 나타내었다.
도 9를 참고하면 단일 중합기(광 반응기가 하나 존재)를 사용한 배향막을 사용한 경우 잔상 평가 결과 잔상이 약 3.5초 이후에 사라졌으나, 다중 중합기(광 반응기가 복수로 존재)를 사용한 경우 잔상 평가 결과 잔상이 약 2초 이후에 사라졌음을 확인할 수 있었다. 즉, 광 반응기가 복수로 존재하는 본 발명의 경우 잔상이 개선됨을 확인할 수 있었다.
또한 도 9를 참고하면 다중 중합기(광 반응기가 복수로 존재)를 사용하고, 배향막에 첨가제가 포함된 경우는 잔상이 1초 이후에 사라지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 다중 중합기를 포함하는 고분자를 사용하고 배향막에 첨가제가 포함된 경우 잔상 개선 효과가 가장 우수함을 확인하였다.
그러면, 도 10을 참고하여, 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와 그 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소(PX)는 게이트 신호를 전달하는 게이트선(GL) 및 데이터 신호를 전달하는 데이터선(DL), 분압 기준 전압을 전달하는 분압 기준 전압선(RL)을 포함하는 복수의 신호선, 그리고 복수의 신호선에 연결되어 있는 제1, 제2 및 제3 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc), 제1 및 제2 액정 축전기(Clca, Clcb)를 포함한다.
제1 및 제2 스위칭 소자(Qa, Qb)는 각각 게이트선(GL) 및 데이터선(DL)에 연결되어 있으며, 제3 스위칭 소자(Qc)는 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자 및 분압 기준 전압선(RL)에 연결되어 있다.
제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DL)과 연결되어 있으며, 제1 스위칭 소자(Qa)의 출력 단자는 제1 액정 축전기(Clca)에 연결되어 있고, 제2 스위칭 소자(Qb)의 출력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb) 및 제3 스위칭 소자(Qc)의 입력 단자에 연결되어 있다.
제3 스위칭 소자(Qc) 역시 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 제2 액정 축전기(Clcb)와 연결되어 있으며, 출력 단자는 분압 기준 전압선(RL)에 연결되어 있다.
게이트선(GL)에 게이트 온 신호가 인가되면, 이에 연결된 제1 스위칭 소자(Qa), 제2 스위칭 소자(Qb), 그리고 제3 스위칭 소자(Qc)가 턴 온된다. 이에 따라 데이터선(DL)에 인가된 데이터 전압은 턴 온된 제1 스위칭 소자(Qa) 및 제2 스위칭 소자(Qb)를 통하여 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된다. 이 때 제1 부화소 전극(PEa) 및 제2 부화소 전극(PEb)에 인가된 데이터 전압은 서로 동일하고, 제1 액정 축전기(Clca) 및 제2 액정 축전기(Clcb)는 공통 전압과 데이터 전압의 차이만큼 동일한 값으로 충전된다. 이와 동시에, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 턴 온된 제3 스위칭 소자(Qc)를 통해 분압된다. 이에 의해 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압 값은 공통 전압과 분압 기준 전압의 차이에 의해 낮아지게 된다. 즉, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압은 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압보다 더 높게 된다.
이처럼, 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압은 서로 달라지게 된다. 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압이 서로 다르므로 제1 부화소와 제2 부화소에서 액정 분자들이 기울어진 각도가 다르게 되고 이에 따라 두 부화소의 휘도가 달라진다. 따라서 제1 액정 축전기(Clca)의 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)의 전압을 적절하게 조절하면 측면에서 바라보는 영상이 정면에서 바라보는 영상에 최대한 가깝게 되도록 할 수 있으며 이렇게 함으로써 측면 시인성을 향상할 수 있다.
도시한 실시예에서는 제1 액정 축전기(Clca)에 충전된 전압과 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전압을 다르게 하기 위하여, 제2 액정 축전기(Clcb)와 분압 기준 전압선(RL)에 연결된 제3 스위칭 소자(Qc)를 포함하였지만, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제2 액정 축전기(Clcb)를 감압(step??down) 축전기에 연결할 수도 있다.
구체적으로, 감압 게이트선에 연결된 제1 단자, 제2 액정 축전기(Clcb)에 연결된 제2 단자, 그리고 감압 축전기에 연결된 제3 단자를 포함하는 제3 스위칭 소자를 포함하여, 제2 액정 축전기(Clcb)에 충전된 전하량의 일부를 감압 축전기에 충전되도록 하여, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 또한, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 경우, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb)가 각기 서로 다른 데이터선에 연결되어, 서로 다른 데이터 전압을 인가받도록 함으로써, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다. 이외에, 다른 여러 가지 방법에 의하여, 제1 액정 축전기(Clca)와 제2 액정 축전기(Clcb) 사이의 충전 전압을 다르게 설정할 수도 있다.
그러면, 도 11 내지 도 13을 참고하여, 도 10에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 간단히 설명한다. 도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이고, 도 12는 도 11의 액정 표시 장치를 V??V 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
먼저, 도 11 및 도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3) 및 표시판(100, 200) 바깥 면에 부착되어 있는 한 쌍의 편광자(도시하지 않음)를 포함한다.
먼저 하부 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)과 분압 기준 전압선(131)을 포함하는 게이트 도전체가 형성되어 있다.
게이트선(121)은 제1 게이트 전극(124a), 제2 게이트 전극(124b), 제3 게이트 전극(124c) 및 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
분압 기준 전압선(131)은 제1 유지 전극(135, 136), 그리고 기준 전극(137)을 포함한다. 분압 기준 전압선(131)에 연결되어 있지는 않으나, 제2 부화소 전극(191b)과 중첩하는 제2 유지 전극(138, 139)이 위치되어 있다.
게이트선(121) 및 분압 기준 전압선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체(154a), 제2 반도체(154b) 및 제3 반도체(154c)가 형성되어 있다.
반도체(154a, 154b, 154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c)가 형성되어 있다.
저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)를 포함하는 복수의 데이터선(171), 제1 드레인 전극(175a), 제2 드레인 전극(175b), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.
데이터 도전체 및 그 아래에 위치되어 있는 반도체 및 저항성 접촉 부재는 하나의 마스크를 이용하여 동시에 형성될 수 있다.
데이터선(171)은 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(도시하지 않음)을 포함한다.
제1 게이트 전극(124a), 제1 소스 전극(173a) 및 제1 드레인 전극(175a)은 제1 섬형 반도체(154a)와 함께 하나의 제1 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(Qa)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 제1 소스 전극(173a)과 제1 드레인 전극(175a) 사이의 반도체(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)는 제2 섬형 반도체(154b)와 함께 하나의 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루며, 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 반도체(154b)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)는 제3 섬형 반도체(154c)와 함께 하나의 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이루며, 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 반도체(154c)에 형성된다.
제2 드레인 전극(175b)은 제3 소스 전극(173c)과 연결되어 있으며, 넓게 확장된 확장부(177)를 포함한다.
데이터 도전체(171, 173c, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 제1 보호막(180p)이 형성되어 있다. 제1 보호막(180p)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제1 보호막(180p)은 색필터(230)의 안료가 노출된 반도체(154a, 154b, 154c) 부분으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
제1 보호막(180p) 위에는 색필터(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 서로 인접한 두 개의 데이터선을 따라 세로 방향으로 뻗어 있다. 제1 보호막(180p), 색필터(230)의 가장자리, 그리고 데이터선(171) 위에는 제1 차광 부재(220)가 위치되어 있다.
제1 차광 부재(220)는 데이터선(171)을 따라 뻗어 있으며, 인접한 두 개의 색필터(230) 사이에 위치된다. 제1 차광 부재(220)의 폭은 데이터선(171)의 폭보다 넓을 수 있다. 이처럼, 제1 차광 부재(220)의 폭을 데이터선(171)의 폭보다 넓게 형성함으로써, 외부에서 입사된 빛이, 금속인 데이터선(171) 표면에서 반사되는 것을 제1 차광 부재(220)가 방지할 수 있다. 따라서, 데이터선(171) 표면에서 반사된 빛이 액정층(3)을 통과한 빛과 간섭됨으로써, 액정 표시 장치의 콘트라스트비가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
색필터(230) 및 제1 차광 부재(220) 위에는 제2 보호막(180q)이 형성되어 있다.
제2 보호막(180q)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제2 보호막(180q)은 색필터(230)가 들뜨는 것을 방지하고 색필터(230)로부터 유입되는 용제(solvent)와 같은 유기물에 의한 액정층(3)의 오염을 억제하여 화면 구동 시 초래할 수 있는 잔상과 같은 불량을 방지한다.
제1 보호막(180p) 및 제2 보호막(180q)에는 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)을 드러내는 제1 접촉 구멍(contact hole)(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)이 형성되어 있다.
제1 보호막(180p) 및 제2 보호막(180q), 그리고 게이트 절연막(140)에는 기준 전극(137)의 일부와 제3 드레인 전극(175c)의 일부를 드러내는 제3 접촉 구멍(185c)이 형성되어 있고, 제3 접촉 구멍(185c)은 연결 부재(195)가 덮고 있다. 연결 부재(195)는 제3 접촉 구멍(185c)을 통해 드러나 있는 기준 전극(137)과 제3 드레인 전극(175c)을 전기적으로 연결한다.
제2 보호막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다. 각 화소 전극(191)은 게이트선(121)을 사이에 두고 서로 분리되어, 게이트선(121)을 중심으로 열 방향으로 이웃하는 제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)을 포함한다. 화소 전극(191)은 ITO 및 IZO 등의 투명 물질로 이루어 질 수 있다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수도 있다.
제1 부화소 전극(191a)과 제2 부화소 전극(191b)은 각각 도 7에 도시한 기본 전극(191) 또는 그 변형을 하나 이상 포함하고 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기는 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 크게 된다.
데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
화소 전극(191) 위에는 제2 차광 부재(330)가 위치되어 있다. 제2 차광 부재(330)는 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)이 위치하는 영역을 모두 덮도록 형성되어 있으며, 게이트선(121)과 같은 방향으로 뻗어, 데이터선(171)의 일부와 중첩하도록 위치된다. 제2 차광 부재(330)는 하나의 화소 영역의 양 옆에 위치하는 두 개의 데이터선(171)과 적어도 일부 중첩하도록 위치하여, 데이터선(171)과 게이트선(121) 근처에서 발생할 수 있는 빛샘을 방지하고, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb), 그리고 제3 트랜지스터(Qc)가 위치하는 영역에서의 빛샘을 방지할 수 있다.
제2 차광 부재(330)가 형성되기 전까지, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)가 위치하는 영역 내에는 제1 보호막(180p), 색필터(230), 그리고 제2 보호막(180q)이 위치하여, 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc), 그리고 제1 내지 제3 접촉 구멍(185a, 185b, 185c)의 위치를 쉽게 구분할 수 있다.
제2 차광 부재(330) 위에는 제1 배향막(11)이 위치한다. 제1 배향막(11)은 전술한 바와 같이 두 개 이상의 광 반응기(14)를 구비한 반응성 메조겐을 포함하며, 일례로써 도 6, 도 8 또는 도 9에 도시된 화학식으로 표현될 수 있다. 또한, 배향막은 배향막 내부에 복수의 광 반응기를 갖는 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는 앞서 설명한 바와 같이 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 중 적어도 하나 일 수 있으며, 하기 화학식 1에서 상기 X는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 중 적어도 하나일 수 있다.
Figure pat00041
(화학식 1)
Figure pat00042
(화학식 2)
따라서 광 조사시 반응성 메조겐에 연결된 두 개 이상의 광 반응기와, 첨가제에 포함된 광 반응기가 서로 반응하여 가교 결합이 보다 단단하게 형성된다. 이와 같은 배향막을 통해 배향막의 기계적 물성이 향상되고, 프리틸트 각도 변화가 억제되어 블랙 잔상 및 순간 잔상이 개선된다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 제2 배향막(21)이 형성되어 있다. 제2 배향막(21)은 수직 배향막일 수 있으며, 전술한 제1 배향막(11)과 동일한 재질일 수 있다. 제2 배향막에 대한 내용은 앞서 설명한 제1 배향막에 대한 내용과 동일하다. 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 즉, 제2 배향막 또한 두 개 이상의 광 반응기를 구비한 반응성 메조겐을 포함하며, 일례로써 도 6, 도 8 또는 도 9에 도시된 화학식으로 표현될 수 있다. 또한, 배향막은 배향막 내부에 복수의 광 반응기를 갖는 첨가제를 포함할 수 있다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
그러면, 도 13을 참고하여, 기본 전극(191)에 대하여 설명한다.
도 13에 도시한 바와 같이, 기본 전극(191)의 전체적인 모양은 사각형이며 가로 줄기부(193) 및 이와 직교하는 세로 줄기부(192)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 기본 전극(191)은 가로 줄기부(193)와 세로 줄기부(192)에 의해 제1 부영역(Da), 제2 부영역(Db), 제3 부영역(Dc), 그리고 제4 부영역(Dd)으로 나뉘어지며 각 부영역(Da??Dd)은 복수의 제1 미세 가지부(194a), 복수의 제2 미세 가지부(194b), 복수의 제3 미세 가지부(194c), 그리고 복수의 제4 미세 가지부(194d)를 포함한다.
제1 미세 가지부(194a)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있으며, 제2 미세 가지부(194b)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 위 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다. 또한 제3 미세 가지부(194c)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 왼쪽 아래 방향으로 뻗어 있으며, 제4 미세 가지부(194d)는 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에서부터 오른쪽 아래 방향으로 비스듬하게 뻗어 있다.
제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)는 게이트선(121a, 121b) 또는 가로 줄기부(193)와 대략 45도 또는 135도의 각을 이룬다. 또한 이웃하는 두 부영역(Da, Db, Dc, Dd)의 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)는 서로 직교할 수 있다.
미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 폭은 2.5㎛ 내지 5.0㎛일 수 있고, 한 부영역(Da, Db, Dc, Dd) 내에서 이웃하는 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d) 사이의 간격은 2.5㎛ 내지 5.0㎛일 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따르면, 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 폭은 가로 줄기부(193) 또는 세로줄기부(192)에 가까울수록 넓어질 수 있으며, 하나의 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)에서 폭이 가장 넓은 부분과 가장 좁은 부분의 차이는 0.2㎛ 내지 1.5㎛일 수 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통하여 각기 제1 드레인 전극(175a) 또는 제2 드레인 전극(175b)과 연결되어 있으며 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때, 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변은 전기장을 왜곡하여 액정 분자들(31)의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변에 거의 수평하다. 따라서 도 5에 도시한 바와 같이 액정 분자(31)들은 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어진다. 한 화소 전극(191)은 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 길이 방향이 서로 다른 네 개의 부영역(Da??Dd)을 포함하므로 액정 분자(31)가 기울어지는 방향은 대략 네 방향이 되며 액정 분자(31)의 배향 방향이 다른 네 개의 도메인이 액정층(3)에 형성된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
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.
GL, 121: 게이트선 RL, 131: 분압 기준 전압선
DL, 171: 데이터선 Clca, Clab: 액정 축전기
Qa, Qb, Qc: 스위칭 소자(박막 트랜지스터)
110, 210: 기판 124a, 124b, 124c: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154a, 154b, 154c, 157: 반도체
163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c: 저항성 접촉 부재
173a, 173b, 173c: 소스 전극 175a, 175b, 175c: 드레인 전극
180p, 180q: 보호막 191a, 191b: 부화소 전극
220: 제1 차광 부재 230: 색필터
330: 제2 차광 부재 11, 21: 배향막
13: 수직 발현기 14: 광 반응기
15: 가교 결합부 16: 첨가제

Claims (20)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판에 위치하는 화소 전극,
    상기 제1 절연 기판 또는 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 제1 배향막,
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 제2 배향막, 및
    상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 하나는 주쇄, 상기 주쇄에 연결된 복수의 측쇄 및 첨가제를 포함하며,
    상기 복수의 측쇄 중 적어도 하나는,
    수직 발현기, 및
    2개 이상의 광 반응기를 포함하는 반응성 메조겐 (Reactive Mesogen, RM)을 포함하고,
    상기 첨가제는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
    Figure pat00043

    (화학식 1)
    상기 화학식 1에서 상기 X는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00044

    (화학식 2).
  2. 제1항에서,
    제1 배향막 및 상기 제2 배향막은 하기 화학식 3 및 화학식 4로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하며, 하기 Y 또는 Z는 광 반응기인 액정 표시 장치:
    Figure pat00045
    (화학식 3)
    Figure pat00046
    (화학식 4).
  3. 제2항에서,
    상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 A는 독립적으로 하기 화학식 5로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00047
    (화학식 5).
  4. 제2항에서,
    상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 B는 독립적으로 하기 화학식 6으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00048
    (화학식 6).
  5. 제2항에서,
    상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 X는 독립적으로 하기 화학식 5로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00049
    (화학식 7).
  6. 제2항에서,
    상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 Y는 독립적으로 하기 화학식 6으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00050
    (화학식 8).
  7. 제2항에서,
    상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 T는 독립적으로 하기 화학식 7로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00051
    (화학식 9).
  8. 제2항에서,
    상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 M은 독립적으로 하기 화학식 8로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00052
    (화학식 10).
  9. 제2항에서,
    상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서 Z는 독립적으로 하기 화학식 9로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00053
    (화학식 11).
  10. 제2항에서,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 하나는 디아민 화합물 및 디안하이드라이드 화합물을 포함하며,
    상기 디아민 화합물 및 상기 디안하이드라이드 화합물은 1:1의 몰비율로 포함되는 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 첨가제의 함량은 제1 배향막 또는 제2 배향막의 고분자 함량의 0.01 내지 50%인 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 제1 배향막 또는 상기 제2 배향막은 하기 화학식 12로 표현되는 화합물을 포함하며,
    하기 VA는 수직배향 성분,
    하기 RM은 반응성 메조겐인 액정 표시 장치:
    Figure pat00054

    (화학식 12).
  13. 제12항에서,
    상기 화학식 12에서 상기 RM은 하기 화학식 13으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00055

    (화학식 13).
  14. 제12항에서,
    상기 화학식 12에서 상기 VA는 하기 화학식 14로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00056

    (화학식 14).
  15. 제12항에서,
    상기 화학식 12에서 상기 X는 하기 화학식 15로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00057

    (화학식 15).
  16. 제12항에서,
    상기 화학식 12에서 상기 Y는 하기 화학식 16으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00058

    (화학식 16).
  17. 제12항에서,
    상기 화학식 12에서 상기 Z는 하기 화학식 17으로 표현되는 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00059

    (화학식 17).
  18. 제12항에서,
    상기 C는 OH, -NH2, 트리플루오르에틸(Trifluoroethyl), 에틸(ethyl), 프로필(prophyl), t-부틸(t-buthyl), 부틸(buthyl) 또는 다수의 Halogen으로 치환 된 포화/불포화탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 액정 표시 장치.
  19. 제12항에서,
    상기 a, b, c는 각각 0 내지 1 사이의 값을 가지며, a, b, c의 합은 1인 액정 표시 장치.
  20. 제12항에서,
    상기 화학식 12의 화합물은 하기 화학식 18로 표시되는 화합물인 액정 표시 장치:
    Figure pat00060

    (화학식 18).
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