KR20150142768A - 액정 표시 장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

액정 표시 장치는 액정 표시 장치는 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 하나의 기판 상에 배향제, 반응성 메조겐, 및 용매를 포함하는 배향액을 형성하고, 상기 배향액을 경화하여 메인 배향층을 형성하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하고, 상기 메인 배향층 및 상기 액정층에 열을 가하여 상기 메인 배향층 내의 상기 반응성 메조겐을 상기 액정층으로 용출시키고, 상기 액정층에 광을 제공하여 상기 반응성 메조겐을 반응시킴으로써 제조될 수 있다.

Description

액정 표시 장치 및 이의 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 액정 분자들을 배향시키는 배향막을 갖는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 액정층의 특성에 따라 트위스티드 네마틱형 액정 표시 장치, 수평 전계형 액정 표시 장치, 또는 수직 배향형 액정 표시 장치 등으로 구분된다.
상기 수직 배향형 액정 표시 장치는 전기장이 인가되지 않은 상태에서 소정 방향으로 배향되고 액정 분자들의 장축이 상기 기판면에 수직하게 배열된다. 이에 따라, 시야각이 넓고 콘트라스트 비가 크다.
상기 액정 분자들을 소정 방향으로 배향시키기 위한 방법으로는 러빙 방법이나 광 배향 방법 등이 있다. 상기 수직 배향형 액정 표시 장치에 있어서, 광 배향 방법 중 하나로 반응성 메조겐을 이용하여 상기 액정 분자들을 소정 방향으로 배향시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 신뢰성이 높은 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 신뢰성이 높은 액정 표시 장치 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 하나의 기판 상에 배향제, 반응성 메조겐, 및 용매를 포함하는 배향액을 형성하고, 상기 배향액을 경화하여 메인 배향층을 형성하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하고, 상기 메인 배향층 및 상기 액정층에 열을 가하여 상기 메인 배향층 내의 상기 반응성 메조겐을 상기 액정층으로 용출시키고, 상기 액정층에 광을 제공하여 상기 반응성 메조겐을 반응시킴으로써 제조될 수 있다.
상기 반응성 메조겐은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
,
Figure pat00002
,
Figure pat00003
,
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
, 및
Figure pat00008
P는 독립적으로 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되며,
[화학식 2]
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
, 및
Figure pat00016
R은 독립적으로 -Cl, -F, -Br, -I, -H, -NO2, -(CH2)nCH3, -O-(CH2)nCH3이며, 상기 반응성 메조겐의 두 P가
Figure pat00017
인 경우를 제외하며, 상기 n은 0 내지 20이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응성 메조겐은 배향제 100중량부 대비 0.1 중량부 내지 10중량부 함유될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응성 메조겐은 하기 화학식 3 및 화학식 4로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00018
[화학식 4]
Figure pat00019
X, Y는 각각 독립적으로 F, H, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기나 알콕시기이며, n, m, p, 및 q은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계는 상기 제1 및 제2 기판 중 하나 상에 액정을 제공하는 단계, 상기 제1 및 제2 기판 중 하나의 가장자리를 따라 봉지액을 형성하는 단계, 상기 제1 및 제2 기판을 상기 액정을 사이에 두고 마주보도록 배치하는 단계, 및 상기 봉지액을 경화하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응성 메조겐을 상기 액정층으로 용출시키는 단계와 상기 봉지액을 경화하는 단계는 단일 단계일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배향액을 경화하는 단계는 상기 배향액을 제1 온도로 선경화하는 단계와, 상기 배향액을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 메인 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배향제는 하기 화학식 5로 표시된 디아민과, 하기 화학식 6으로 표시된 이무수물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00020
[화학식 6]
Figure pat00021
A는 하기 화학식 7로 표시되는 군으로부터 선택되고, 하기 n은 1 내지 20의 정수이고,
[화학식 7]
Figure pat00022
,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
, 및
Figure pat00027
X1은 하기 화학식 8으로 표시되는 군으로부터 선택되고,
[화학식 8]
Figure pat00028
, 및
Figure pat00029
X2는 하기 화학식 9로 표시되는 군으로부터 선택되고,
[화학식 9]
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
, 및
Figure pat00037
X3는 하기 화학식 10로 표시되는 군으로부터 선택되고,
[화학식 10]
Figure pat00038
,
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,
Figure pat00041
,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
, 및
Figure pat00045
Z는 하기 화학식 11 및 화학식 12로 표시되는 군으로부터 선택되고, n은 0 내지 20이며,
[화학식 11]
Figure pat00046
,
Figure pat00047
,
Figure pat00048
,
Figure pat00049
,
Figure pat00050
,
Figure pat00051
, 및
Figure pat00052
[화학식 12]
Figure pat00053
,
Figure pat00054
,
Figure pat00055
,
Figure pat00056
, 및
Figure pat00057
B는 하기 화학식 13으로 표시된 군으로부터 선택된다.
[화학식 13]
Figure pat00058
,
Figure pat00059
,
Figure pat00060
,
Figure pat00061
,
Figure pat00062
, 및
Figure pat00063
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기한 방법으로 제조한 액정 표시 장치를 제조할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 제공된 제1 배향막, 상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판, 상기 제2 기판 상에 제공된 제2 배향막, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 제공되며 액정 분자들을 포함한다. 상기 제1 배향막 및 제2 배향막 각각은 메인 배향층과 상기 메인 배향층 상에 제공된 배향 형성층을 포함하며, 상기 배향 형성층은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 선택된 어느 1종이 중합된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 프리틸트각이 용이하게 형성되고, 블랙잔상, 면잔상 및 순간 잔상 등의 결함이 감소되어 신뢰성이 높다.
도 1은 복수의 화소를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에 표시된 I-I'선에 따라 자른 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 있어서 배향막을 형성하는 방법을 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
도 1은 복수의 화소를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 일부를 나타낸 평면도이다. 도 2는 도 1에 표시된 I-I'선에 따라 자른 액정 표시 장치의 단면도이다. 여기서, 각 화소는 동일한 구조로 이루어지므로 설명의 편의상 하나의 화소만을 도시하며, 상기 화소는 그 화소에 인접한 게이트 라인 및 데이터 라인과 함께 도시되었다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 액정 표시 장치는 제1 기판(SUB1), 상기 제1 기판 상에 제공된 제1 배향막(ALN1), 상기 제1 기판(SUB1)에 대향하는 제2 기판(SUB2), 상기 제2 기판 상에 제공된 제2 배향막(ALN2), 및 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에 형성된 액정층(LCL)을 포함한다.
상기 제1 기판(SUB1)은 제1 베이스 기판(BS1), 복수의 게이트 라인들(GLn)과, 복수의 데이터 라인들(DLm), 및 복수의 화소들(PXL)을 포함한다. 상기 제1 베이스 기판(BS1)은 대략 사각 형상을 가지며 투명 절연 물질로 이루어진다.
여기서, 도 1 및 도 2 에서는 설명의 편의를 위하여, 다수의 게이트 라인들 중 n번째 게이트 라인(GLn)과 다수의 데이터 라인들 중 m번째 데이터 라인(DLm)과 함께 하나의 화소를 도시하였다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 나머지 화소들도 이와 유사한 구조를 가지며, 이하에서는 n번째 게이트 라인(GLn)과 m번째 데이터 라인(DLm)을 각각 데이터 라인과 데이터 라인으로 지칭한다.
상기 게이트 라인(GLn)은 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제1 방향(D1)으로 연장되어 형성된다. 상기 데이터 라인(DLm)은 상기 게이트 라인(GLn)과 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 상기 제1 방향(D1)에 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장되어 제공된다. 상기 게이트 절연막은 상기 제1 베이스 기판(BS1)의 전면에 제공되며, 상기 게이트 라인(GLn)을 커버한다.
상기 각 화소(PXL)는 상기 게이트 라인들 중 대응하는 게이트 라인(GLn)과 상기 데이터 라인들 중 대응하는 데이터 라인(DLm)에 연결된다. 상기 각 화소(PXL)는 박막 트랜지스터(Tr)와 상기 박막 트랜지스터(Tr)에 연결된 화소 전극(PE), 및 스토리지 전극부를 포함한다. 상기 박막 트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(GE), 게이트 절연막(GI), 반도체 패턴(SM), 소스 전극(SE), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 상기 스토리지 전극부는 상기 제1 방향(D1)으로 연장된 스토리지 라인(SLn)과, 상기 스토리지 라인(SLn)으로부터 분기되어 상기 제2 방향(D2)으로 연장된 제1 및 제2 분기 전극(LSLn, RSLn)을 더 포함한다.
상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GLn)으로부터 돌출되거나 상기 게이트 라인(GLn)의 일부 영역 상에 제공된다.
상기 게이트 전극(GE)은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 전극(GE)은 몰리브덴, 알루미늄, 및 몰리브덴이 순차적으로 적층된 삼중막이거나, 티타늄과 구리가 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 또는 티타늄과 구리의 합금으로 된 단일막일 수 있다.
상기 반도체 패턴(SM)은 상기 게이트 절연막(GI)상에 제공된다. 상기 반도체층(SM)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 상기 게이트 전극(GE) 상에 제공된다. 상기 반도체 패턴(SM)은 일부 영역이 상기 게이트 전극(GE)과 중첩된다. 상기 반도체패턴(SM)은 상기 게이트 절연막(GI) 상에 제공된 액티브 패턴(미도시)과 상기 액티브 패턴 상에 형성된 오믹 콘택층(미도시)을 포함한다. 상기 액티브 패턴은 비정질 실리콘 박막으로 이루어질 수 있으며, 상기 오믹 콘택층은 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어질 수 있다. 상기 오믹 콘택층은 상기 액티브 패턴과 상기 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 사이를 각각 오믹 콘택(ohmic contact)시킨다.
상기 소스 전극(SE)은 상기 데이터 라인(DLm)에서 분지되어 제공된다. 상기 소스 전극(SE)은 상기 오믹 콘택층 상에 형성되며 일부 영역이 상기 게이트 전극(GE)과 중첩한다.
상기 드레인 전극(DE)은 상기 반도체 패턴(SM)을 사이에 두고 상기 소스 전극(SE)으로부터 이격되어 제공된다. 상기 드레인 전극(DE)은 상기 오믹 콘택층 상에 형성되며 일부 영역이 상기 게이트 전극(GE)과 중첩하도록 제공된다.
상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 티타늄과 구리가 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 또는 티타늄과 구리의 합금으로 이루어진 단일막일 수 있다.
이에 따라 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이의 상기 액티브 패턴의 상면이 노출되며, 상기 게이트 전극(GE)의 전압 인가 여부에 따라 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이에서 전도 채널(conductive channel)을 이루는 채널부가 된다. 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)은 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이의 이격되어 형성된 채널부를 제외한 영역에서 상기 반도체층(SM)의 일부와 중첩한다.
상기 화소 전극(PE)은 보호막(PSV)을 사이에 두고 상기 드레인 전극(DE)에 연결된다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 스토리지 라인(SLn), 제1 및 제2 분기 전극(LSLn, RSLn)과 부분적으로 오버랩되어 스토리지 커패시터를 형성한다.
상기 보호막(PSV)은 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE), 상기 채널부, 및 상기 게이트 절연막(GI)을 커버하며, 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 콘택홀(CH)을 갖는다. 상기 보호막(PSV)은 예를 들어, 실리콘 질화물이나, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 보호막(PSV)에 형성된 상기 콘택홀(CH)을 통해 상기 드레인 전극(DE)에 연결된다.
상기 화소 전극(PE)은 줄기부(PEa)와 상기 줄기부(PEa)로부터 방사형으로 돌출되어 연장된 복수의 가지부들(PEb)을 포함할 수 있다. 상기 줄기부(PEa) 또는 가지부들(PEa) 중 일부는 상기 드레인 전극(DE)과 상기 콘택홀(CH)을 통해 연결된다.
상기 줄기부(PEa)는 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 일 예로서 본 발명의 일 실시예와 같이 십자 형상으로 제공될 수 있다. 이 경우 상기 화소(PXL)는 상기 줄기부(PEa)에 의해 복수의 도메인들로 구분되며, 상기 가지부들(PEb)은 각 도메인에 대응되어, 상기 각 도메인마다 서로 다른 방향으로 연장될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 일 예로서 상기 화소가 제1 내지 제4 도메인들(DM1, DM2, DM3, DM4)로 이루어진 것을 도시하였다. 상기 복수의 가지부들(PEb)은 서로 인접한 가지부(PEb)와 만나지 않도록 이격되어 있으며, 상기 줄기부(PEa)에 의해 구분된 영역 내에서는 서로 평행한 방향으로 연장된다.
상기 가지부들(PEb)에 있어서, 인접한 서로 인접한 가지부들(PEb) 사이는 마이크로미터 단위의 거리로 이격되어 있으며, 이는 상기 액정층(LCL)의 액정 분자들을 상기 베이스 기판과 평행한 평면 상의 특정 방위각으로 정렬 시키기 위한 수단에 해당된다.
상기 화소 전극(PE)은 투명한 도전성 물질로 형성된다. 특히, 상기 화소 전극(PE)은 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide)로 형성된다. 상기 투명 도전성 산화물은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등이 있다.
상기 제1 배향막(ALN1)은 상기 제1 기판(SUB1) 상에 제공된다. 상기 제1 배향막(ALN1)은 제1 메인 배향층(MAL1) 및 제1 배향 형성층(PTL1)을 포함한다. 상기 제1 메인 배향층(MAL1)은 상기 화소 전극(PE)을 덮도록 상기 보호막(PSV) 상에 형성된다. 상기 제1 메인 배향층(MAL1) 상에는 제1 배향 형성층(PTL1)이 제공된다.
상기 제1 배향 형성층(PTL1)은 반응성 메조겐들이 중합된 고분자일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응성 메조겐들은 각각 하기 화학식 1로 나타내는 화합물들 중에서 선택될 수 있다.
[화학식 1
Figure pat00064
,
Figure pat00065
,
Figure pat00066
,
Figure pat00067
,
Figure pat00068
,
Figure pat00069
,
Figure pat00070
, 및
Figure pat00071
각 P는 독립적으로 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택된다.
[화학식 2]
Figure pat00072
,
Figure pat00073
,
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,
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,
Figure pat00076
,
Figure pat00077
,
Figure pat00078
, 및
Figure pat00079
,
R은 독립적으로 -Cl, -F, -Br, -I, -H, -NO2, -(CH2)nCH3, -O-(CH2)nCH3이며, 상기 반응성 메조겐의 두 P가 모두
Figure pat00080
인 경우를 제외하며, 상기 n은 0 내지 20이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응성 메조겐은 하기 화학식 3 및 화학식 4로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00081
[화학식 4]
Figure pat00082
상기 화학식 3 및 4에 있어서, X, Y는 각각 독립적으로 F, H, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기나 알콕시기이며, 각 n은 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
상기 제1 메인 배향층(MAL1)은 폴리이미드, 폴리아믹산, 폴리아미드, 폴리아믹이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 또는 폴리스티렌과 같은 고분자나 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 메인 배향층(MAL1)은 하기 화학식 5로 표시된 디아민에서 선택된 적어도 1종과, 하기 화학식 6으로 표시된 이무수물에서 선택된 적어도 1종이 중합된 고분자일 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00083
[화학식 6]
Figure pat00084
상기 화학식 5에 있어서, A는 하기 화학식 7로 표시되는 군으로부터 선택될 수 있으며, 하기 n은 1 내지 20의 정수이다. A는 3가기로서, 두 아민기와, 및 X1은 하기 화학식 7에 있어서의 치환이 가능한 위치 중 임의의 3곳에 치환될 수 있다.
[화학식 7]
Figure pat00085
,
Figure pat00086
,
Figure pat00087
,
Figure pat00088
,
Figure pat00089
, 및
Figure pat00090
상기 화학식 5에 있어서, X1은 하기 화학식 8으로 표시되는 군으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 8]
Figure pat00091
, 및
Figure pat00092
상기 화학식 5에 있어서, X2는 하기 화학식 9로 표시되는 군으로부터 선택될 수 있다.
[화학식 9]
Figure pat00093
,
Figure pat00094
,
Figure pat00095
,
Figure pat00096
,
Figure pat00097
,
Figure pat00098
,
Figure pat00099
, 및
Figure pat00100
상기 화학식 5에 있어서, X3는 하기 화학식 10로 표시되는 군으로부터 선택될 수 있다. 여기서, X3는 2가기이며, X1 및 X2는 X3 각각의 치환이 가능한 위치 중 임의의 2곳에 치환될 수 있다
[화학식 10]
Figure pat00101
,
Figure pat00102
,
Figure pat00103
,
Figure pat00104
,
Figure pat00105
,
Figure pat00106
,
Figure pat00107
, 및
Figure pat00108
상기 화학식 5에 있어서, Z는 하기 화학식 11 및 화학식 12로 표시되는 군으로부터 선택될 수 있다. 여기서, Z는 1가기이며, X1는 Z의 치환이 가능한 위치 중 임의의 1곳에 치환될 수 있으며, n은 0 내지 20이다.
[화학식 11]
Figure pat00109
,
Figure pat00110
,
Figure pat00111
,
Figure pat00112
,
Figure pat00113
,
Figure pat00114
, 및
Figure pat00115
[화학식 12]
Figure pat00116
,
Figure pat00117
,
Figure pat00118
,
Figure pat00119
, 및
Figure pat00120
B는 하기 화학식 13으로 표시된 군으로부터 선택된다. B는 4가기이며, B에 연결된 이무수물의 각 다리는 B의 치환이 가능한 위치 중 임의의 4곳에 치환될 수 있다.
[화학식 13]
Figure pat00121
,
Figure pat00122
,
Figure pat00123
,
Figure pat00124
,
Figure pat00125
, 및
Figure pat00126
상기 이무수물은 하기 화학식 13로 표시된 이무수물 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
[화학식 14]
Figure pat00127
,
Figure pat00128
, 및
Figure pat00129
상기 디아민은 하기 화학식 15로 표시된 디아민 중 적어도 어느 하나일 수 있다. [화학식 15]
Figure pat00130
,
Figure pat00131
,
Figure pat00132
,
Figure pat00133
, 및
Figure pat00134
본 실시예에 있어서, 상기 제1 배향 형성층(PTL1)은 네트워크 형상을 가지며 상기 제1 메인 배향층(MAL1)에 측쇄의 형태로 연결될 수 있으나, 설명의 편의를 위해 제1 메인 배향층(MAL1)과 유사하게 막의 형태로 도시하였다.
상기 제1 메인 배향층(MAL1) 및 상기 제1 배향 형성층(PTL1)은 상기 화소 전극(PE)의 제1 내지 제4 도메인들(DM1, DM2, DM3, DM4)에 대응하여 배향된 복수의 영역들로 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에서는 일 예로서 제1 내지 제4 영역으로 이루어지며, 상기 액정 분자들은 상기 제1 내지 제4 영역에 대응하는 도메인들(DM1, DM2, DM3, DM4)에서 서로 다른 방향으로 배향된다.
상기 제2 기판(SUB2)은 제2 베이스 기판(BS2)을 포함하며, 상기 제2 베이스 기판(BS2) 상에는 컬러 필터(CF), 블랙 매트릭스(BM), 및 공통 전극(CE)을 포함한다. 상기 컬러 필터(CF)은 상기 제2 베이스 기판(BS2) 상에 형성되며, 상기 액정층(LCL)을 투과하는 광에 색을 제공한다.
상기 블랙 매트릭스(BM)는 제1 기판(SUB1)의 차광 영역에 대응하여 형성된다. 상기 차광 영역은 상기 데이터 라인(DLm), 상기 박막 트랜지스터(Tr), 및 상기 게이트 라인(GLn)이 형성된 영역으로 정의될 수 있다. 상기 차광 영역에는 통상적으로 화소 전극(PE)이 형성되지 않으므로, 액정 분자들이 배향되지 않아 빛샘이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 블랙 매트릭스(BM)는 상기 차광 영역에 형성되어 상기 빛샘을 차단한다.
상기 공통 전극(CE)은 상기 컬러 필터(CF) 상에 형성되며, 상기 화소 전극(PE) 함께 전계를 형성함으로써 상기 액정층(LCL)을 구동한다. 상기 공통 전극(CE)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 공통 전극(CE)은 상기 공통 전극(CE)은 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 도전성 금속 산화물로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 컬러 필터(CF), 상기 블랙 매트릭스(BM), 및 상기 공통 전극(CE)가 제2 기판(SUB2)에 형성된 것을 개시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 컬러 필터(CF), 상기 블랙 매트릭스(BM), 및 상기 공통 전극(CE) 중 적어도 하나가 상기 제2 기판(SUB2)이 아닌 상기 제1 기판(SUB1)에 제공될 수 있다.
상기 제2 배향막(ALN2)은 상기 제2 기판(SUB2) 상에 제공된다. 상기 제2 배향막(ALN2)은 제2 메인 배향층(MAL2) 및 제2 배향 형성층(PTL2)을 포함한다. 상기 제2 메인 배향층(MAL2)은 상기 공통 전극층(CE) 상에 형성된다. 상기 제2 배향 형성층(PTL2)은 상기 제2 메인 배향층(MAL2) 상에 형성된다. 상기 제2 메인 배향층(MAL2) 및 상기 제2 배향 형성층(PTL2)은 상기 제2 기판(SUB2)에 형성된 것을 제외하고는 실질적으로 상기 제1 메인 배향층(MAL1) 및 상기 제1 배향 형성층(PTL1)과 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에는 액정 분자들을 포함하는 상기 액정층(LCL)이 제공된다. 상기 액정층(LCL)은 음의 유전율 이방성을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 양의 유전율 이방성을 가질 수 있다.
상기 액정 표시 장치에 있어서, 상기 게이트 라인(GLn)에 게이트 신호가 인가되면, 상기 박막 트랜지스터(Tr)가 턴-온된다. 따라서, 상기 데이터 라인(DLm)으로 인가된 상기 데이터 신호는 상기 박막 트랜지스터(Tr)를 통해 상기 화소 전극 (PE)으로 인가된다. 상기 박막 트랜지스터(Tr)가 온 상태가 되어 화소 전극(PE)에 데이터 신호가 인가되면, 상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE) 사이에 전계가 형성된다. 상기 공통 전극(CE)과 상기 화소 전극(PE)에 인가되는 전압의 차이에 의해 생성된 전계에 의해 상기 액정 분자들이 구동된다. 이에 따라, 상기 액정층을 투과하는 광량이 변화되어 영상이 표시된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 다양한 화소 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 하나의 화소에 두 개의 게이트 라인과 하나의 데이터 라인이 연결될 수 있으며, 또 다른 실시예에서는 하나의 화소에 하나의 게이트 라인과 두 개의 데이터 라인이 연결될 수도 있다. 또는 하나의 화소가 서로 다른 두 개의 전압이 인가되는 두 개의 서브 화소를 가질 수 있다. 이 경우, 하나의 서브 화소에는 하이 전압이, 남은 하나의 서브 화소에는 로우 전압이 인가될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 화소 내의 각 구성요소, 예를 들어 게이트 전극, 소스 전극, 및 드레인 전극 등이 도시된 것과 다른 구조로 배치될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 상기 화소 전극과 상기 공통 전극의 형상은 상술한 내용과 달리 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 화소 전극은 복수의 가지부를 갖는 것으로 제공되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 형태로 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하기 위해서는 제1 기판 상에 제1 배향액을 형성(S110)하고, 상기 제1 배향액을 경화하여 제1 메인 배향층을 형성(S120)한다. 이와 별개로, 제2 기판 상에 제2 배향액을 형성(S130)하고, 상기 제2 배향액을 경화하여 제2 메인 배향층을 형성(140)한다. 그 다음, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 개재(150)시킨다. 이후, 상기 액정층에 열을 가하여 액정층 내로 반응성 메조겐을 용출(S160)시킨다. 이후, 상기 액정층에 광을 제공하여 상기 반응성 메조겐을 반응시킴으로써 제1 배향 형성층 및 제2 배향 형성층을 형성(S170)한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 있어서 배향막을 배향하는 방법을 도시한 단면도이다. 도 4a, 내지 도 4d에 있어서, 제1 기판 및 제2 기판은 설명의 편의를 위해 구성요소를 생략하고 간단하게 하나의 층으로 나타내었다. 이하, 도 1 내지 도 3, 도 4a, 도 4b, 도 4c, 및 도 4d를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 제1 기판을 형성하는 단계를 설명하면 다음과 같다.
상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 게이트 패턴이 형성된다. 상기 게이트 패턴은 상기 게이트 라인(GLm)과 스토리지 전극부를 포함한다. 상기 게이트 패턴은 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 게이트 패턴 상에는 게이트 절연막(GI)이 형성된다.
상기 게이트 절연막(GI) 상에는 반도체층(SM)이 형성된다. 상기 반도체층(SM)은 상기 액티브 패턴과 상기 액티브 패턴 상에 형성된 오믹 콘택층을 포함할 수 있다. 상기 반도체층(SM)은 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 반도체층(SM) 상에 데이터 패턴이 형성된다. 상기 데이터 패턴은 상기 데이터 라인(DLm), 상기 소스 전극(SE), 및 상기 드레인 전극(DE)을 포함한다. 상기 데이터 패턴은 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 반도체층(SM)과 상기 데이터 패턴은 한 매의 하프 마스크나 회절 마스크 등을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 데이터 패턴 상에는 보호막(PSV)이 형성된다. 상기 보호막(PSV)은 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 콘택홀(CH)을 가지며, 포토리소그래피 공정를 이용하여 형성될 수 있다.
상기 보호막(PSV) 상에는 상기 콘택홀(CH)을 통해 상기 드레인 전극(DE)과 연결되는 상기 화소 전극(PE)이 형성된다. 상기 화소 전극(PE)은 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
다음으로, 도 4a를 참조하면, 상기 제1 기판(SUB1) 상에 배향액이 형성되고 상기 배향액이 경화되어 제1 메인 배향층(MAL1)이 형성된다.
상기 배향액은 중합되어 메인 배향층을 형성하는 배향제와, 중합되어 배향 형성층을 형성하는 반응성 메조겐(RM), 및 용매를 포함한다.
상기 용매는 상기 배향제 및 반응성 메조겐과 혼합되어 상기 배향액을 이루는 것이면 족하며, 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 용매는 γ-부티로락톤(γ-BL), 에틸렌 글리콜부틸에테르(또는 부틸셀로솔브; BCS) 및 N-메틸피롤리돈(NMP) 중 어느 하나이거나 또는 상기한 세 가지 중 적어도 둘 이상을 혼합한 혼합 용액이 될 수 있다
상기 배향제는 폴리이미드, 폴리아믹산, 폴리아미드, 폴리아믹이미드, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 또는 폴리스티렌과 같은 고분자의 모노머, 다이머, 올리고머 등이나 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배향제는 상기 화학식 5로 표시된 디아민과, 상기 화학식 6으로 표시된 이무수물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디아민과 상기 이무수물은 일대일로 반응할 수 있도록 그들의 몰비가 일 대 일로 제공될 수 있다. 즉, 상기 디아민의 몰비와 이무수물의 몰비의 합을 100몰%라고 하면 상기 이무수물과 상기 디아민의 몰비는 각각 50몰% 대 50몰%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 디아민의 몰비가 50몰%으로 제공될 경우, 화학식 11로 표시되는 디아민은 약 10몰% 내지 40몰%로 제공될 수 있으며, 화학식 12로 표시되는 디아민은 약 10몰% 내지 40몰%의 함량을 가지도록 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 화학식 11로 표시되는 디아민은 약 30몰%로, 화학식 12로 표시되는 디아민은 약 20몰%로 제공될 수 있다. 화학식 11로 표시되는 반응기를 갖는 디아민은 인접한 반응기와 결합하여 액정 분자들의 선경사에 기여한다. 화학식 12로 표시되는 반응기를 갖는 디아민은 액정 분자들의 수직 배향에 기여한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 화학식 12로 표시되는 디아민이 약 30몰%로, 피리딘계 3차 아민(미도시)이 약 20몰%로 제공될 수 있다. 화학식 12로 표시되는 반응기를 갖는 디아민은 액정 분자들의 수직 배향에 기여하며, 피리딘계 3차 아민은 인접한 반응기와 결합하여 액정 분자들의 선경사에 기여한다.
상기 반응성 메조겐(RM)은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 반응성 메조겐(RM)은 상기 배향제 100중량부 대비 0.1중량부 내지 15 중량부로 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응성 메조겐(RM)은 상기 배향제 100중량부 대비 7중량부로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 반응성 메조겐(RM)은 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중 하나일 수 있다.
상기 배향액에는 상기한 반응성 메조겐 이외에 가교제나 접착력 증가제 등이 추가로 첨가될 수 있다.
상기 배향액이 경화되는 단계는 상기 배향액이 제1 온도로 선경화되는 단계와, 상기 배향액이 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 메인 경화되는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 온도는 약 60도 내지 약 180도일 수 있다. 상기 제2 온도는 약 150 내지 약 280도일 수 있다.
상기 메인 경화 단계는 상기 선 경화 단계보다 더 긴 시간 수행될 수 있다. 상기 선 경화 단계에서 상기 배향액 내의 용매가 대부분 제거될 수 있으며, 상기 메인 경화 단계에서 상기 디아민과 이무수물의 중합이 대부분 완료될 수 있다. 또한, 상기 화학식 11로 표시된 말단기를 갖는 디아민의 일부가 반응할 수 있다. 여기서, 상기 반응성 메조겐(RM)은 상기 경화 과정에서 일부 반응할 수 있으나, 그 양은 크지 않으며, 그 결과 상기 반응성 메조겐(RM)은 반응하지 않은 채로 상기 제1 메인 배향층(MAL1) 내에 존재한다.
다시, 도 1 및 도 2를 참조하여 상기 제2 기판(SUB2)을 형성하는 단계를 설명하면 다음과 같다.
상기 제2 베이스 기판(BS2) 상에는 컬러를 표시하는 컬러 필터(CF)가 형성된다. 상기 컬러 필터(CF) 상에는 공통 전극(CE)이 형성된다. 상기 컬러 필터(CF)와 상기 공통 전극(CE)은 각각 다양한 방법으로 형성될 수 있으며, 포토리소그래피 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 제2 기판(SUB2) 상에 배향액이 형성되고 상기 배향액이 경화되어 제2 메인 배향층(MAL2)이 형성된다.
상기 제2 메인 배향층(MAL2) 은 상기 제2 기판(SUB2)에 형성된 것을 제외하고는 실질적으로 상기 제1 메인 배향층(MAL1)한 방식으로 형성된된다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
이후, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2)을 서로 대향시키고, 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에 액정 조성물로 액정층(LCL)을 형성한다.
상기 액정층(LCL)은 상기 제1 및 제2 기판(SUB1, SUB2) 중 하나 상에 액정을 제공하고, 상기 제1 및 제2 기판(SUB1, SUB2) 중 하나의 가장자리를 따라 봉지액을 형성(예를 들어, 도포)하고, 상기 제1 및 제2 기판(SUB1, SUB2)을 상기 액정을 사이에 두고 마주보도록 배치한 후, 상기 봉지액을 경화함으로써 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 형성될 수 있다. 상기 봉지액은 경화되어 봉지재(SL)가 된다.
다음으로, 도 4c와 같이, 상기 제1 및 제2 메인 배향층(MAL1, MAL2) 및 상기 액정층(LCL)에 열을 가함으로써, 상기 제1 메인 배향층(MAL1)과 상기 제2 메인 배향층(MAL2) 내에 있는 상기 반응성 메조겐(RM)을 상기 액정층(LCL)으로 용출시킨다. 상기 반응성 메조겐(RM)은 상기 열에 의해 상기 액정층(LCL)으로 확산될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 액정층(LCL)에 열을 가하는 단계는 상기 봉지액을 경화하는 단계와 단일 단계일 수 있다. 즉, 상기 봉지액 및 상기 액정층에 동시에 열을 가함으로써, 상기 봉지액을 경화시킴과 동시에 상기 제1 및 제2 메인 배향층(MAL1, MAL2) 내에 포함된 반응성 메조겐(RM)을 상기 액정층(LCL)으로 용출시킬 수 있다. 상기 봉지액의 경화 온도는 약 110도 내지 약 120도일 수 있다.
다음으로, 상기 액정층(LCL)에 광을 제공하여 상기 반응성 메조겐(RM)을 반응시킴으로써, 상기 제1 메인 배향층(MAL1) 상에 제1 배향 형성층(PTL1)을 형성하고 상기 제2 메인 배향층(MAL2) 상에 제2 배향 형성층(PTL2)을 형성한다.
상기 액정층(LCL)에 광을 제공하여 상기 반응성 메조겐(RM)을 반응시키는 단계는 전계를 제공하면서 노광을 진행하는 전계 노광 단계와 전계를 제거한 후 노광을 진행하는 무전계 노광 단계를 포함할 수 있다.
상기 광은 상기 광 반응기의 반응을 일으킬 수 있는 것으로서, 자외선, 적외선, 원적외선, 전자선, 및 방사선 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광은 자외선일 수 있다. 상기 광은 상기 제1 베이스 기판에 수직 방향 또는 경사진 방향으로 조사될 수 있으며, 상기 광의 조사 각도 및 상기 노광량은 상기 액정 표시 장치의 구동 모드, 상기 배향막의 재료의 물성 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 전계 노광 단계에서는 약 60J/cm2의 자외선을 상기 액정층에 약 40분 내지 80분 가량 제공할 수 있으며, 상기 무전계 노광 단계에서는 전계 노광과 동일하거나 다른 강도로, 전계 노광과 동일하거나 다른 시간 동안 동일하거나 다른 파장의 자외선을 제공할 수 있다.
상기 반응성 메조겐(RM)은 상기 전계 노광과 무전계 노광 단계를 거쳐, 상기 제1 메인 배향층(MAL1) 및 상기 제2 메인 배향층(MAL2) 상에서 중합되며, 이에 따라 제1 배향 형성층(PTL1) 및 제2 배향 형성층(PTL2)을 형성한다.
상기 전계 노광 단계에서, 상기 전계는 상기 화소 전극(PE)과 상기 공통 전극(CE)에 각각 서로 다른 전압을 인가함으로써 형성될 수 있으며, 상기 반응성 메조겐들(RM) 주변의 액정 분자들과 실질적으로 동일한 방향으로 배열된다. 이 상태에서 광이 입사되면, 상기 광에 의해 상기 반응성 메조겐들이 서로 중합 반응함으로써 상기 반응성 메조겐 간의 네트워크를 형성한다. 상기 반응성 메조겐은 인접한 반응성 메조겐과 결합하여 측쇄를 형성하기도 한다. 여기서, 상기 반응성 메조겐은 액정 분자들이 배열된 상태에서 상기 네트워크를 형성하기 때문에 액정 분자들의 평균 배향 방향을 따라 특정한 방향성을 갖는다. 이에 따라, 상기 전계가 제거되더라도 상기 네트워크에 인접한 액정 분자들은 선경사각을 갖는다.
상기 무전계 노광 단계에서, 제1 및 제2 배향 형성층(PTL1, PTL2)의 미반응 사이트들 및 미반응 반응성 메조겐의 반응이 완료된다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 배향 형성층(PTL1, PTL2)이 안정된다.
상기한 방법으로 제조된 액정 표시 장치는 액정 분자들을 용이하게 프리틸트시키며, 블랙 잔상 및 면 잔상이 감소되는 바, 이하, 비교예 및 실시예1, 2를 통해 설명한다.
하기 표 1은 서로 다른 배향액 조성물을 사용하여 액정 표시 장치를 제조하였을 때, 각 배향액의 배향제 성분(고형분)을 나타낸 것이다.
혼합 비(blend ratio)
(wt/wt%)		 이무수물
(mole ratio)		 디아민 (mole ratio) 반응성 메조겐
(배향제 대비 함량)
제1 디아민 제2 디아민 기타 디아민
비교예 - A+B (50%) D (30%) E2(20%)
실시예 1 - A+B (50%) D (30%) E2(20%) G(7wt%)
실시예 2 상층(10%) A+B (50%) D (30%) E2(20%) G(7wt%)
하층(90%) B+C (50%) E1(30%) F (20%)
비교예 1은 기존의 방법으로 배향막을 형성하였을 때를 나타낸 것이다. 비교예 1의 액정 표시 장치에 있어서, 배향액은 실시예 1과 실질적으로 동일한 조성비를 갖되, 반응성 메조겐이 없이 제조되었다. 실시예 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 반응성 메조겐을 포함한 방법으로 배향막을 형성하였을 때를 나타낸 것이다.
상기 표 1에 있어서, 비교예, 실시예 1 및 실시예 2 모두, 전체 배향액 100중량%에 대해, 이무수물과 디아민은 7중량%의 함량으로 포함되었으며, 용매로는 N-메틸피롤리돈 63중량% 및 부틸셀로솔브 30중량%의 함량으로 포함되었다. 반응성 메조겐은 실시예 1 및 실시예 2의 배향액에만 추가되었으며, 이무수물과 디아민 100중량%에 대해 7중량%의 함량으로 추가되었다.
실시예 1의 액정 표시 장치에 있어서, 배향막이 단일층으로 형성되었으며, 실시예 2의 액정 표시 장치는 배향막이 미세상 분리(micro-phase separation)를 이용하여 2중층으로 형성되었다.
상기 표 1에 있어서, 비교예, 실시예 1, 및 실시예 2는 배향액 조성물을 제외한 모든 조건이 동일하게 유지되었다. 비교예, 실시예 1 및 실시예 2는 모두 봉지제의 경화 단계를 거쳐 제조되었으며 실시예 1 및 2에 있어서 반응성 메조겐의 액정층으로의 용출을 위한 별도의 단계가 추가되지 않았다.
상기 비교예, 실시예 1, 및 실시예 2에 따른 액정 표시 장치는 도 1에 도시된 구조를 갖도록 제조되었다.
상기 표 1에 있어서, A, B, 및 C는 순서대로 하기 화학식 16 내지 18의 구조식을 가지며, D는 하기 화학식 19의 구조식을 가지며, E1 및 E2는 순서대로 하기 화학식 20 및 화학식 21의 구조식을 가진다. F는 피리딘계 3차 아민 중에서 선택되었으며, G는 화학식 22의 구조식을 갖는다. 여기서, D는 화학식 19의 두 디아민의 합이 30몰%가 되도록 선택되었다.
[화학식 16]
Figure pat00135
[화학식 17]
Figure pat00136
[화학식 18]
Figure pat00137
[화학식 19]
Figure pat00138
및/또는
Figure pat00139
[화학식 20]
Figure pat00140
[화학식 21]
Figure pat00141
[화학식 22]
Figure pat00142
본 발명의 일 실시예에 있어서, 배향액에 포함된 반응성 메조겐은 배향액이 경화되어 메인 배향층이 된 이후에 메인 배향층 내에 잔존하며, 열에너지 제공시 액정층으로 용출된다. 상기 실시예 1과 실시예 2에 있어서, 봉지재 경화 후 반응성 메조겐의 액정층으로의 용출양은 하기 표 2와 같다.
액정층 내 함량비(상대값; 중량%)
봉지재 경화 전 봉지재 경화 후
실시예 1 0.02 0.42
실시예 2 0.01 0.40
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 경화된 메인 배향층에 열을 가하는 봉지재 경화 단계에서 반응성 메조겐이 액정층으로 용출됨을 확인할 수 있다.
표 3은 비교예, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 액정 표시 장치에 있어서의 잔상 평가 결과이다.
비교예 실시예 1 실시예 2
반응성 메조겐 미 첨가 첨가 첨가
메인 경화 온도(섭씨) 200 도 200 도 200 도
무전계 노광 단계 사용 사용 사용
프리틸트각 (°) 89.2 88.7 88.6
블랙잔상(24 hr) 2 1.5 1.2
면잔상(Gray) 181 157 158
순간잔상 (8G/64G) 30 sec 12 sec 13 sec
표 3에 따르면, 본 발명의 실시예에 따라 액정 표시 장치를 제조하는 경우 액정 분자들의 프리틸트를 용이하게 형성하고 제어할 수 있으며, 블랙 잔상, 면잔상, 및 순간 잔상의 개선 효과가 있음을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
ALN1 : 제1 메인 배향층
ALN2 : 제2 메인 배향층 BM : 블랙 매트릭스
CE : 공통 전극 CF : 컬러 필터
LCL : 액정층 PE : 화소 전극 PTL1 : 제1 배향 형성층 PTL2 : 제2 배향 형성층
SUB1 : 제1 기판 SUB2 : 제2 기판

Claims (20)

  1. 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 하나의 기판 상에 배향제, 반응성 메조겐, 및 용매를 포함하는 배향액을 형성하는 단계;
    상기 배향액을 경화하여 메인 배향층을 형성하는 단계;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계;
    상기 메인 배향층 및 상기 액정층에 열을 가하여 상기 메인 배향층 내의 상기 반응성 메조겐을 상기 액정층으로 용출시키는 단계; 및
    상기 액정층에 광을 제공하여 상기 반응성 메조겐을 반응시키는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응성 메조겐은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 액정 표시 장치 제조 방법.
    [화학식 1]
    Figure pat00143
    ,
    Figure pat00144
    ,
    Figure pat00145
    ,
    Figure pat00146
    ,
    Figure pat00147
    ,
    Figure pat00148
    ,
    Figure pat00149
    , 및
    Figure pat00150

    P는 독립적으로 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되며,
    [화학식 2]
    Figure pat00151
    ,
    Figure pat00152
    ,
    Figure pat00153
    ,
    Figure pat00154
    ,
    Figure pat00155
    ,
    Figure pat00156
    ,
    Figure pat00157
    , 및
    Figure pat00158
    ,
    R은 독립적으로 -Cl, -F, -Br, -I, -H, -NO2, -(CH2)nCH3, -O-(CH2)nCH3이며, 상기 반응성 메조겐의 두 P가
    Figure pat00159
    인 경우를 제외하며, 상기 n은 0 내지 20이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반응성 메조겐은 배향제 100중량부 대비 0.1 중량부 내지 10중량부 함유된 액정 표시 장치 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 반응성 메조겐은 하기 화학식 3 및 화학식 4로 이루어진 군에서 선택되는 액정 표시 장치 제조 방법.
    [화학식 3]
    Figure pat00160

    [화학식 4]
    Figure pat00161

    X, Y는 각각 독립적으로 F, H, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기나 알콕시기이며, n, m, p, 및 q은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계는
    상기 제1 및 제2 기판 중 하나 상에 액정을 제공하는 단계;
    상기 제1 및 제2 기판 중 하나의 가장자리를 따라 봉지액을 형성하는 단계;
    상기 제1 및 제2 기판을 상기 액정을 사이에 두고 마주보도록 배치하는 단계; 및
    상기 봉지액을 경화하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반응성 메조겐을 상기 액정층으로 용출시키는 단계와 상기 봉지액을 경화하는 단계는 단일 단계인 액정 표시 장치 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배향액을 경화하는 단계는
    상기 배향액을 제1 온도로 선경화하는 단계; 및
    상기 배향액을 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 메인 경화하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배향제는 하기 화학식 5로 표시된 디아민과, 하기 화학식 6으로 표시된 이무수물 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치 제조 방법.
    [화학식 5]
    Figure pat00162

    [화학식 6]
    Figure pat00163

    A는 하기 화학식 7로 표시되는 군으로부터 선택되고, 하기 n은 1 내지 20의 정수이고,
    [화학식 7]
    Figure pat00164
    ,
    Figure pat00165
    ,
    Figure pat00166
    ,
    Figure pat00167
    ,
    Figure pat00168
    , 및
    Figure pat00169

    X1은 하기 화학식 8으로 표시되는 군으로부터 선택되고,
    [화학식 8]
    Figure pat00170
    , 및
    Figure pat00171

    X2는 하기 화학식 9로 표시되는 군으로부터 선택되고,
    [화학식 9]
    Figure pat00172
    ,
    Figure pat00173
    ,
    Figure pat00174
    ,
    Figure pat00175
    ,
    Figure pat00176
    ,
    Figure pat00177
    ,
    Figure pat00178
    , 및
    Figure pat00179

    X3는 하기 화학식 10로 표시되는 군으로부터 선택되고,
    [화학식 10]
    Figure pat00180
    ,
    Figure pat00181
    ,
    Figure pat00182
    ,
    Figure pat00183
    ,
    Figure pat00184
    ,
    Figure pat00185
    ,
    Figure pat00186
    , 및
    Figure pat00187

    Z는 하기 화학식 11 및 화학식 12로 표시되는 군으로부터 선택되고, n은 0 내지 20이며,
    [화학식 11]
    Figure pat00188
    ,
    Figure pat00189
    ,
    Figure pat00190
    ,
    Figure pat00191
    ,
    Figure pat00192
    ,
    Figure pat00193
    , 및
    Figure pat00194

    [화학식 12]
    Figure pat00195
    ,
    Figure pat00196
    ,
    Figure pat00197
    ,
    Figure pat00198
    , 및
    Figure pat00199

    B는 하기 화학식 13으로 표시된 군으로부터 선택된다.
    [화학식 13]
    Figure pat00200
    ,
    Figure pat00201
    ,
    Figure pat00202
    ,
    Figure pat00203
    ,
    Figure pat00204
    , 및
    Figure pat00205
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이무수물은 하기 화학식 14로 표시된 이무수물 중 적어도 어느 하나인 액정 표시 장치 제조 방법.
    [화학식 14]
    Figure pat00206
    ,
    Figure pat00207
    , 및
    Figure pat00208
  10. 제8항에 있어서,
    상기 디아민은 하기 화학식 15로 표시된 디아민 중 적어도 어느 하나인 액정 표시 장치 제조 방법.
    [화학식 15]
    Figure pat00209
    ,
    Figure pat00210
    ,
    Figure pat00211
    ,
    Figure pat00212
    , 및
    Figure pat00213
  11. 제1항에 있어서,
    상기 액정층에 전계를 가하는 단계를 더 포함하며,
    상기 광을 제공하여 상기 반응성 메조겐을 반응시키는 단계는 상기 액정층에 전계를 인가하는 단계와 동시에 수행되는 액정 표시 장치 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 기판 상에 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 제2 기판 상에 공통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 전계는 상기 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에 형성되는 액정 표시 장치 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 화소 전극은 줄기부와 상기 줄기부로부터 돌출되어 연장된 복수의 가지부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 기판은 각각 다수의 도메인을 가지는 다수의 화소 영역을 포함하고, 상기 가지부들은 각 도메인에 대응하여 서로 다른 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조 방법.
  15. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 제공된 제1 배향막;
    상기 제1 기판에 대향하는 제2 기판;
    상기 제2 기판 상에 제공된 제2 배향막; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 제공되며 액정 분자들을 포함하는 액정층을 포함하며,
    상기 제1 배향막 및 제2 배향막 각각은 메인 배향층과 상기 메인 배향층 상에 제공된 배향 형성층을 포함하며, 상기 배향 형성층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 중에서 선택된 어느 1종이 중합된 액정 표시 장치.
    [화학식 1]
    Figure pat00214
    ,
    Figure pat00215
    ,
    Figure pat00216
    ,
    Figure pat00217
    ,
    Figure pat00218
    ,
    Figure pat00219
    ,
    Figure pat00220
    , 및
    Figure pat00221

    P는 독립적으로 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중에서 선택되며,
    [화학식 2]
    Figure pat00222
    ,
    Figure pat00223
    ,
    Figure pat00224
    ,
    Figure pat00225
    ,
    Figure pat00226
    ,
    Figure pat00227
    ,
    Figure pat00228
    , 및
    Figure pat00229
    ,
    R은 독립적으로 -Cl, -F, -Br, -I, -H, -NO2, -(CH2)nCH3, -O-(CH2)nCH3이며, 상기 반응성 메조겐의 두 P가
    Figure pat00230
    인 경우를 제외하며, 상기 n은 0 내지 20이다.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 반응성 메조겐은 하기 화학식 3 및 화학식 4로 이루어진 군에서 선택되는 액정 표시 장치.
    [화학식 3]
    Figure pat00231

    [화학식 4]
    Figure pat00232

    X, Y는 각각 독립적으로 F, H, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기나 알콕시기이며, n, m, p, 및 q은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 메인 배향층은 하기 화학식 5로 표시된 디아민과, 하기 화학식 6으로 표시된 이무수물 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
    [화학식 5]
    Figure pat00233

    [화학식 6]
    Figure pat00234

    A는 하기 화학식 7로 표시되는 군으로부터 선택되고, 하기 n은 1 내지 20의 정수이고,
    [화학식 7]
    Figure pat00235
    ,
    Figure pat00236
    ,
    Figure pat00237
    ,
    Figure pat00238
    ,
    Figure pat00239
    , 및
    Figure pat00240

    X1은 하기 화학식 8으로 표시되는 군으로부터 선택되고,
    [화학식 8]
    Figure pat00241
    , 및
    Figure pat00242

    X2는 하기 화학식 9로 표시되는 군으로부터 선택되고,
    [화학식 9]
    Figure pat00243
    ,
    Figure pat00244
    ,
    Figure pat00245
    ,
    Figure pat00246
    ,
    Figure pat00247
    ,
    Figure pat00248
    ,
    Figure pat00249
    , 및
    Figure pat00250

    X3는 하기 화학식 10로 표시되는 군으로부터 선택되고,
    [화학식 10]
    Figure pat00251
    ,
    Figure pat00252
    ,
    Figure pat00253
    ,
    Figure pat00254
    ,
    Figure pat00255
    ,
    Figure pat00256
    ,
    Figure pat00257
    , 및
    Figure pat00258

    Z는 하기 화학식 11 및 화학식 12로 표시되는 군으로부터 선택되고, n은 0 내지 20이며,
    [화학식 11]
    Figure pat00259
    ,
    Figure pat00260
    ,
    Figure pat00261
    ,
    Figure pat00262
    ,
    Figure pat00263
    ,
    Figure pat00264
    , 및
    Figure pat00265

    [화학식 12]
    Figure pat00266
    ,
    Figure pat00267
    ,
    Figure pat00268
    ,
    Figure pat00269
    , 및
    Figure pat00270

    B는 하기 화학식 13으로 표시된 군으로부터 선택된다.
    [화학식 13]
    Figure pat00271
    ,
    Figure pat00272
    ,
    Figure pat00273
    ,
    Figure pat00274
    ,
    Figure pat00275
    , 및
    Figure pat00276
  18. 제17항에 있어서,
    상기 이무수물은 하기 화학식 14로 표시된 이무수물 중 적어도 어느 하나인 액정 표시 장치 제조 방법.
    [화학식 14]
    Figure pat00277
    ,
    Figure pat00278
    , 및
    Figure pat00279
  19. 제17항에 있어서,
    상기 디아민은 하기 화학식 15로 표시된 디아민 중 적어도 어느 하나인 액정 표시 장치 제조 방법.
    [화학식 15]
    Figure pat00280
    ,
    Figure pat00281
    ,
    Figure pat00282
    ,
    Figure pat00283
    , 및
    Figure pat00284
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1 기판 상에 제공된 화소 전극 및 상기 제2 기판 상에 제공된 공통 전극을 더 포함하며, 상기 화소 전극은 줄기부와 상기 줄기부로부터 돌출되어 연장된 복수의 가지부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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