KR20160040068A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자들을 포함하는 액정층을 포함하는 표시 패널을 형성하는 단계, 상기 표시 패널을 일정한 곡률을 가지도록 구부리는 단계, 그리고 상기 구부려진 표시 패널의 상기 액정층의 상기 복수의 액정 분자들의 배열된 방향이 서로 다른 복수의 도메인을 포함하도록 배향막을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

표시 장치 및 그 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어진다.
액정 표시 장치 중 액정 분자들의 장축이 기판의 표면과 수직을 이루도록 배열된 수직 배향 액정 표시 장치는 광시야각이 구현되는 모드로 개발되었고, 액정 표시 장치의 응답 속도를 높이기 위하여 액정 분자가 선경사를 가지도록 초기 배향하는 여러 방법에 제안되었다. 초기 배향 방법 중, 자외선 등의 광에 의해 중합되는 전중합체를 이용해 액정 분자들이 선경사를 갖도록 하는 방법에서 전기장 생성 전극 각각에 원하는 크기의 전압을 인가하고 노광하게 된다.
한편 최근 액정 표시 장치는 대형화되고 있는 추세이고, 시청자의 몰입도 및 임장감을 높여주기 위해 곡면(curved) 표시 장치가 개발되고 있다.
곡면 표시 장치를 형성할 때, 액정 분자들을 선경사를 가지도록 노광한 후, 표시 장치를 곡면 형태로 형성할 수 있다. 이 경우 곡면 표시 장치의 위치에 따라 액정 분자들이 가지는 선경사 방향이 불규칙해져서, 표시 품질이 저하될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 노광을 통해 선경사 각을 가지는 액정 분자들을 포함하는 곡면형 표시 장치에 있어서, 액정 분자들이 가지는 선경사 방향이 불규칙해지는 것을 방지하여, 표시 품질 저하를 방지할 수 있는 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자들을 포함하는 액정층을 포함하는 표시 패널을 형성하는 단계, 상기 표시 패널을 일정한 곡률을 가지도록 구부리는 단계, 그리고 상기 구부려진 표시 패널의 상기 액정층의 상기 복수의 액정 분자들의 배열된 방향이 서로 다른 복수의 도메인을 포함하도록 배향막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 배향막을 형성하는 단계는 상기 표시 패널을 구부리는 단계 후에, 상기 액정층에 전기장을 가하는 단계, 그리고 상기 표시 패널에 빛을 조사하거나 또는 열을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 표시 패널을 형성하는 단계는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 복수의 액정 분자들과 함께 빛에 의해 중합되는 전중합체를 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 액정층의 상기 복수의 액정 분자들은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면과 거의 수직을 이루도록 배열될 수 있다.
상기 제1 기판에 인접한 액정 분자들과 상기 제2 기판에 인접한 액정 분자들의 선경사 각도가 서로 다를 수 있다.
상기 제1 기판에 인접한 액정 분자의 선경사 각도는 80도 이상 89도 미만이고, 상기 제2 기판에 인접한 액정 분자의 선경사 각도는 89도 이상 90도 이하일 수 있다.
상기 표시 패널을 형성하는 단계는 하부 표시판 및 상부 표시판을 제조하는 단계, 상기 하부 표시판 및 상기 상부 표시판 각각에 반응성 메조겐을 포함하는 동일한 배향 물질을 도포하는 단계, 상기 상부 표시판에만 열처리를 하는 단계, 상기 상부 표시판에만 자외선을 노광시키는 단계, 및 액정층의 형성 및 상기 두 표시판의 합착을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 상부 표시판에만 열처리를 하는 단계는 상기 상부 표시판에만 예비 열처리(pre-cure)하는 단계, 및 상기 상부 표시판에만 주요 열처리(main-cure)하는 단계를 포함하고, 상기 주요 열처리는 30분보다 더 길게 진행할 수 있다.
상기 상부 표시판에만 자외선을 노광시키는 단계는 약 5 J/cm2 내지 약 10 J/cm2의 세기의 자외선을 약 20분 내지 약 1시간 동안 노광시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 표시 패널을 형성하는 단계는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 복수의 액정 분자들과 함께 빛에 의해 중합되는 전중합체를 주입할 수 있다.
상기 배향막을 형성하는 단계는 상기 표시 패널을 구부리는 단계 후에, 상기 액정층에 전기장을 가하는 단계, 그리고 상기 표시 패널에 빛을 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 액정층의 상기 복수의 액정 분자들은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면과 거의 수직을 이루도록 배열될 수 있다.
상기 액정층에는 자외선 등의 광에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 전중합체(prepolymer) 및 상기 전중합체에 결합되어 있는 암모늄계 물질을 포함하고, 상기 전중합체와 상기 암모늄계 물질은 양(+) 극성을 가질 수 있다.
상기 액정층에 전기장을 가하는 단계는 상기 전중합체와 상기 암모늄계 물질이 전기장에 의해 하부 표시판으로 이동할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자들을 포함하는 액정층, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 표면에 형성되어 있는 배향막을 포함하고, 상기 표시 패널은 일정한 곡률을 가지도록 구부려질 수 있고, 상기 표시 패널이 구부려진 상태에서, 상기 액정층의 상기 복수의 액정 분자들의 배열된 방향이 서로 다른 복수의 도메인을 포함한다.
상기 배향막과 상기 액정층 중 적어도 하나에는 광중합체를 포함될 수 있다.
상기 액정층의 상기 복수의 액정 분자들은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면과 거의 수직을 이루도록 배열될 수 있다.
상기 제1 기판에 인접한 액정 분자들과 상기 제2 기판에 인접한 액정 분자들의 선경사 각도가 서로 다를 수 있다.
상기 제1 기판에 인접한 액정 분자의 선경사 각도는 80도 이상 89도 미만이고, 상기 제2 기판에 인접한 액정 분자의 선경사 각도는 89도 이상 90도 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 노광을 통해 선경사 각을 가지는 액정 분자들을 포함하는 곡면형 액정 표시 장치로서, 액정 분자들이 가지는 선경사 방향이 불규칙해지는 것을 방지하여, 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 곡면형 상태를 역으로 평면형 상태로 되돌린 경우 도메인 경계부에서 액정 분자의 기울어지는 방향 변화를 방지할 수 있어, 이에 따라 표시 품질 저하를 감소시킬 수 있다.
도 1A 내지 도 1D는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 기본 전극을 도시하는 평면도이다.
도 4A 내지 도 4E는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 5A 및 도 5B는 기존의 표시 장치 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 상부 표시판에 열처리하여 선경사 각도를 형성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 9 및 도 10은 상부 표시판에 자외선 조사하여 선경사각을 형성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 11A 내지 도 11E는 본 발명의 또 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
그러면 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 경우 뿐만 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.
먼저, 도 1A 내지 도 1D와 함께 도 2를 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명한다. 도 1A 내지 도 1D는 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1A를 참고하면, 서로 마주보는 제1 기판(100)과 제2 기판(200)에 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)을 적층하고, 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 복수의 액정 분자들(310)을 포함하는 액정층(3)을 주입한다.
제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 자외선 등의 빛에 의해 방향성을 가질 수 있는 광배향막일 수 있다. 또는 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 열에 의해 방향성을 가지도록 경화되는 배향막일 수 있다.
도 1B를 참고하면, 두 기판(100, 200) 사이에 액정층(3)이 주입되어 있는 상태에서 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 일정한 곡률을 가지도록 구부린다. 이 단계에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 바닥부(110)와 표시 패널(300)을 서로 고정할 수 있는 지그(21)를 포함하는 제조 장치를 이용하여, 서로 마주하는 제1 기판(100)과 제2 기판(200), 그리고 두 기판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함하는 표시 패널(300)을 바닥부(110)와 같은 곡률을 가지도록 구부릴 수 있다.
도 1C를 참고하면, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 일정한 곡률을 가지도록 구부린 상태에서, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)에 형성된 전극에 전압을 인가하여, 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 그러면, 액정층(3)의 액정 분자들(310)은 그 전기장에 응답하여, 도메인 경계부(DB)를 기준으로 서로 다른 방향으로 기울어지도록 한다.
다음으로, 도 1D에 도시한 바와 같이, 복수의 액정 분자들(310)을 도메인 경계부(DB)를 기준으로 서로 다른 방향으로 기울어지도록 한 상태에서, 표시 패널(300)에 자외선 등의 빛이나 열을 가하여, 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)을 경화함으로써, 액정 분자들(310)은 도메인 경계부(DB)를 기준으로 서로 다른 방향으로 배열된 상태를 가지도록 선경사 각을 가지는 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)을 완성한다.
제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)이 액정 분자들(130)이 기울어진 방향과 나란하게 선경사 각을 가지도록 형성되기 때문에, 액정층(3)에 전기장을 가하지 않은 상태에서도 액정 분자들(310)은 서로 다른 네 방향으로 선경사를 가지고 배열하도록 초기 배향된다.
이처럼, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)이 일정한 곡률을 가지도록 구부려진 상태에서, 액정 분자들(310)은 도메인 경계부(DB)를 기준으로 서로 다른 방향으로 일정하게 배열되도록 선경사 각을 가질 수 있도록 하는 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)을 포함하는 표시 장치를 형성한다.
그러면, 도 3을 참고하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 기본 전극(199)의 한 예와 그에 따른 도메인에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 기본 전극을 도시하는 평면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 기본 전극(199)의 전체적인 모양은 사각형이며 가로 줄기부(193) 및 이와 직교하는 세로 줄기부(192)로 이루어진 십자형 줄기부를 포함한다. 또한 기본 전극(199)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 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 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.
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, 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)와 나란한 도메인 경계부(DB)를 기준으로, 액정 분자(31)의 배열 방향이 서로 다른 네 개의 도메인이 액정층(3)에 형성된다. 이와 같이 액정 분자가 기울어지는 방향을 다양하게 하면 표시 장치의 기준 시야각이 커진다.
액정 분자들(310)이 도메인 경계부(DB)를 기준으로 서로 다른 방향으로 기울어지도록, 그리고 각 도메인 내에서 일정한 방향으로 기울어지도록, 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 선경사를 가지도록 형성될 수 있다.
그러면, 도 4A 내지 도 4E를 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 4A 내지 도 4E는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 4A 내지 도 4E를 참고하면, 본 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 도 1A 내지 도 1D를 참고로 설명한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법과 유사하다.
도 4A를 참고하면, 서로 마주보는 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 자외선 등의 광에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 단량체(monomer) 등의 전중합체(prepolymer)(330)와 액정 분자들(310)을 포함하는 액정층(3)을 주입한다.
도 4B를 참고하면, 두 기판(100, 200) 사이에 액정 분자들(310)과 전중합체(330)를 포함하는 액정층(3)이 주입되어 있는 상태에서 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 일정한 곡률을 가지도록 구부린다. 이 단계에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 바닥부(110)와 표시 패널(300)을 서로 고정할 수 있는 지그(21)를 포함하는 제조 장치를 이용하여, 서로 마주하는 제1 기판(100)과 제2 기판(200), 그리고 두 기판(100, 200) 사이에 주입되어 있는 액정층(3)을 포함하는 표시 패널(300)을 바닥부(110)와 같은 곡률을 가지도록 구부릴 수 있다.
도 4C를 참고하면, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 일정한 곡률을 가지도록 구부린 상태에서, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)에 형성된 전극에 전압을 인가하여, 액정층(3)에 전기장을 생성한다. 그러면, 액정층(3)의 액정 분자들(310)은 그 전기장에 응답하여, 앞서 도 3을 참고로 설명한 바와 같이, 두 단계에 걸쳐 미세 가지부(194a-194d)의 길이 방향에 평행한 방향으로 기울어지며, 한 화소에서 액정 분자들(310)이 기울어지는 방향은 총 네 방향이 된다.
도 4D를 참고하면, 액정층(3)에 전기장을 생성하여, 액정 분자들(310)을 도메인 경계부(DB)를 기준으로 서로 다른 방향으로 배열한 상태에서 자외선 등의 광을 조사하면 전중합체(330)가 중합 반응을 하여, 도 4E에 도시한 바와 같이, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)의 표면에 인접한 부분에 중합체(370)가 형성된다.
중합체(370)에 의해 액정층(3)에 전기장을 가하지 않은 상태에서도 액정 분자들(310)은 서로 다른 네 방향으로 선경사를 가지고 배열하도록 초기 배향된다.
그러면, 도 5A 및 도 5B를 참고하여, 도 5A 및 도 5B를 참고하여, 기존의 표시 장치의 제조 방법에 따라 제조한 표시 장치에 대하여 설명한다. 도 5A 및 도 5B는 기존의 표시 장치 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
기존의 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 도 5A에 도시한 바와 같이, 서로 마주하는 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 액정층(3)을 주입하고, 액정 분자들을 도메인 경계부(DB)를 기준으로 서로 다른 방향으로 배열시키도록 배향막을 형성한다. 그 후, 도 5B에 도시한 바와 같이, 도메인 경계부(DB)를 기준으로 서로 다른 방향으로 배열시키도록 형성된 배향막을 포함하는 표시 패널(300)을 일정한 곡률을 가지도록 구부려서 곡면형 표시 장치를 완성한다. 이처럼 액정 분자들은 복수의 도메인의 경계부를 기준으로 서로 다른 방향으로 배열되도록 형성된 표시 장치를 형성한 후, 표시 장치가 일정한 곡률을 가지도록 구부림으로써, 곡면형 표시 장치를 완성하게 되면, 도메인의 경계부가 제1 경계부(DB1) 위치에서 제2 경계부(DB2)로 변화된다. 따라서, 제1 경계부(DB1)와 제2 경계부(DB2) 사이에서 액정 분자들(310)이 기울어지는 선경사 방향이 불규칙해지고, 이에 따라서 액정 분자들(310)이 기울어지는 방향이 불규칙해짐에 따라서 표시 품질이 저하될 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 표시 장치를 형성하고, 표시 장치를 일정한 곡률을 가지도록 구부린 후, 빛이나 열을 가하여, 복수의 도메인의 도메인 경계부에서 서로 다른 방향으로 선경사 각을 가지도록 배향막을 형성함으로써, 곡면형 표시 장치의 도메인 경계부에서 액정 분자의 기울어지는 방향 변화를 방지하여, 도메인 경계부 부근에서 발생할 수 있는 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 곡면형 표시 장치의 경우 복수의 도메인의 도메인 경계부에서 서로 다른 방향으로 선경사 각을 가지도록 배향막을 형성함으로써, 곡면형 표시 장치의 도메인 경계부에서 액정 분자의 기울어지는 방향 변화를 방지할 수 있으나, 곡면형 상태를 역으로 평면형 상태로 되돌린 경우, 도메인 경계부의 위치가 변형되어, 도메인 경계부 부근에서 액정 분자들이 기울어지는 방향이 불규칙해지고, 이에 따라 표시 품질 저하가 발생할 수 있다.
이하에서는, 도 6 내지 도 10을 참고하여, 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이고, 도 7 및 도 8은 상부 표시판에 열처리하여 선경사 각도를 형성하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 9 및 도 10은 상부 표시판에 자외선 조사하여 선경사각을 형성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6 내지 도 10을 참고하여, 제1 기판에 인접한 액정 분자들과 상기 제2 기판에 인접한 액정 분자들의 선경사 각도가 서로 다르게 형성하는 방법을 설명한다.
도 6을 참고하면, 먼저 표시 패널을 형성하는 단계는 하부 표시판 및 상부 표시판을 제조한다(S1).
여기서 하부 표시판을 제조하는 것은 하부 배향막을 제외한 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 것을 의미한다. 예컨대, 도시하지는 않았지만 하부 표시판은 제1 기판 위에 있는 게이트 도전체, 데이터 도전체, 박막 트랜지스터, 색필터, 화소 전극 등을 형성함으로써 제조된다. 상부 표시판을 제조하는 것은 박막 트랜지스터 표시판의 대향 기판으로서 상부 배향막을 제외한 제2 기판 및 공통 전극 등을 제조하는 것을 의미한다. 예컨대, 도시하지는 않았지만 상부 표시판은 절연 기판 위에 차광 부재, 공통 전극 등을 형성함으로써 제조된다. 실시예에 따라서, 상기 차광 부재는 하부 표시판에만 형성되거나, 상부 및 하부 표시판 모두에 형성될 수 있다.
다음, 위와 같이 제조된 하부 표시판과 상부 표시판에 반응성 메조겐(RM)을 포함하는 배향 물질을 도포한다(S2). 배향 물질의 도포는 잉크젯 프린팅, 롤 프린팅 등의 방법에 의해 수행될 수 있다. 하부 표시판과 상부 표시판에 도포되는 배향 물질은 서로 동일한 것이 바람직하다.
이 때, 배향막은 배향 조절층과 배향 조절층 위에 위치하는 선경사 조절층을 포함할 수 있다. 실시예에 따라서는 배향 조절층을 생략할 수 있다.
배향 조절층은 수직 배향 물질을 포함하는 폴리머이다. 배향 조절층은 이무수물계 모노머(monomer), 예를 들어, 지방족고리화산무수물(alicyclic dianhydride)계 모노머, 디아민계 모노머, 예를 들어, 방향족 다이아민(aromatic diamine)계 모노머 및 지방족고리치환 방향족 다이아민(aliphatic ring substituted aromatic diamine)계 모노머, 그리고 가교제(crosslinker)인 방향족 에폭시드(aromatic epoxide)계 모노머를 포함하는 폴리머일 수 있다. 배향 조절층(11a)은 폴리머 계열의 물질, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리실록산(polysiloxane), 나일론(nylon), PVA(polyvinylalcohol), PVC 등의 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
선경사 조절층은 수직 배향 물질과 반응성 메조겐(RM)을 포함하는 모노머가 화학적 결합되어 있는 화합물(compound)인 폴리머이다. 선경사 조절층을 이루는 폴리머는 이무수물계 모노머, 예를 들어, 지방족고리화산무수물(alicyclic dianhydride)계 모노머, 그리고 디아민계 모노머, 예를 들어, 광반응성 디아민계 모노머, 알킬화 방향족 다이아민(alkylated aromatic diamine)계 모노머 및 방향족 다이아민(aromatic diamine)계 모노머를 포함할 수 있다.
상기 폴리머의 광반응성 디아민계 모노머는 반응성 메조겐을 포함하는 모노머로서, 하부 배향막의 선경사 조절층의 선경사 방향을 결정하는 역할을 한다. 배향 조절층의 폴리머와 선경사 조절층의 반응성 메조겐을 포함하는 폴리머는 서로 화학적 결합을 이룰 수 있다.
반응성 메조겐은 자외선 등의 광에 의해 광경화되어서 선경사를 일 방향으로 한정하는 물질이다. 반응성 메조겐의 예로서 아래의 식으로 표현되는 화합물을 들 수 있다:
P1-A1-(Z1-A2)n-P2,
여기서, P1과 P2는 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐(vinyl), 비닐옥시(vinyloxy) 및 에폭시(epoxy) 그룹 중에서 독립적으로 선택되고, A1과 A2는 1,4-페닐렌(phenylen)과 나프탈렌(naphthalene)-2,6-다일(diyl) 그룹 중에서 독립적으로 선택되며, Z1은 COO-, OCO- 및 단일 결합 중의 하나이고, n은 0, 1 및 2 중의 하나이다.
다음, 상부 표시판만 열처리(curing)한다(S3). 배향 물질의 열처리는 저온에서의 예비 열처리(pre-curing)와 고온에서의 주요 열처리(main-curing)를 포함할 수 있다.
예비 열처리(pre-cure)는 예컨대 약 70-100℃에서 가열하는 것으로, 이에 의해 배향 물질의 용매가 기화되고 배향 물질 내의 혼합물이 상분리된다. 상분리는 배향 물질 내의 성분들의 극성 차이에 의해 일어나는데, 상대적으로 큰 극성을 가지는 물질은 전극 주변으로 이동하고 상대적으로 작은 극성을 가지는 물질은 그 위로 이동하게 된다.
상부 표시판에 예비 열처리(pre-curing) 다음에 주요 열처리(main-curing)한다.
주요 열처리(main-curing)는 예컨대 약 200-250℃에서 가열하는 것으로, 하부에 상대적으로 큰 극성을 가지는 물질, 예컨대 배향 조절층을 이루는 폴리머층이 배치되고, 상부에 상대적으로 작은 극성을 가지는 물질, 예컨대, 선경사 조절층을 이루는 폴리머층이 배치되는 배향막을 적층하게 된다. 앞서 설명하였듯이, 선경사 조절층을 이루는 폴리머는 반응성 메조겐을 포함하는 모노머가 다른 모노머와 결합되어 있는 폴리머이다.
이 때, 주요 열처리 시간을 800S보다 길게 하여 상부 표시판에 포함되어 있는 배향막의 선경사각을 89도 이상 90도 이하로 형성할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 상부 표시판에 주요 열처리 시간을 800S보다 길게 형성할수록 제2 배향막(21)의 선경사각이 90도에 가깝게 형성될 수 있음을 알 수 있다.
다음, 상부 표시판에만 자외선(UV)을 조사한다.
이에 의해 상부 표시판에 형성된 배향막의 반응성 메조겐의 일부 또는 전부가 선경사가 이루어지지 않은 상태에서 광경화된다. 따라서 상부 표시판의 배향막에는, 상기 두 표시판의 합착 후 행하는 UV 전계 노광 시 액정 분자와 동일한 방향으로 배열되어 선경사를 이룰 수 있는 광경화되지 않은 반응성 메조겐의 양이 줄어들게 된다. 즉, 상부 표시판에 포함되어 있는 배향막의 선경사각을 89도 이상 90도 이하로 형성할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참고하면, 상부 표시판에 주요 열처리 후 자외선 조사하는 경우 상부 표시판의 배향막 선경사각이 89도 이상 90도 이하로 형성됨을 알 수 있다
상기 자외선 조사는 예컨대 약 5 J/cm2 내지 약 10 J/cm2의 세기로 약 20분 내지 약 1시간 동안 지속될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음, 액정층의 형성 및 두 표시판의 합착을 수행한다(S5). 액정층의 형성과 두 표시판의 합착은 전자가 후자보다 먼저 수행되거나 나중에 수행될 수 있다. 즉, 어느 한 표시판에 잉크젯 프린팅 등의 방법에 의해 액정을 적하한 후 다른 표시판을 합착시킬 수 있고, 두 표시판을 합착시킨 후 두 표시판 사이의 주입구를 통해 액정을 주입할 수도 있다.
이후, 앞에서 설명하였듯이, 표시 패널을 일정한 곡률을 가지도록 구부린 다음, 구부려진 표시 패널을 자외선 전계 노광시킨다. 액정 표시 장치의 제1 기판 위에 있는 액정 분자는 89도 이상 90도 이하의 선경사 각도를 가지고, 제2 기판 위에 있는 액정 분자는 80도 이상 89도 미만의 선경사 각도를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 곡면형 표시 장치의 경우 복수의 도메인의 도메인 경계부에서 서로 다른 방향으로 선경사 각을 가지도록 배향막을 형성함으로써, 곡면형 표시 장치의 도메인 경계부에서 액정 분자의 기울어지는 방향 변화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상부 표시판에 인접한 액정 분자들은 89도 이상 90도 이하의 선경사를 가질 수 있어 곡면형 상태를 역으로 평면형 상태로 되돌린 경우 도메인 경계부에서 액정 분자의 기울어지는 방향 변화를 방지할 수 있어, 이에 따라 표시 품질 저하를 감소시킬 수 있다.
이하에서는, 도 11A 내지 도 11E를 참고하여, 본 발명의 또 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 11A 내지 도 11E는 본 발명의 또 다른 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 11A 내지 도 11E를 참고하면, 본 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 도 4A 내지 도 4E를 참고로 설명한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법과 유사한다. 따라서 중복되는 설명에 대해서는 생략한다.
도 11A를 참고하면, 서로 마주보는 제1 기판(100)과 제2 기판(200) 사이에 자외선 등의 광에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 단량체(monomer) 등의 전중합체(prepolymer)(330)와 액정 분자들(310)을 포함하는 액정층(3)을 주입한다.
이 때, 전중합체(330)에는 암모늄계 물질(331)이 결합되어 있다.
암모늄계 물질(331)은 화학식 1로 표현되는 테트라메틸 암모늄 하이드록시드(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 화학식 2로 표현되는 테트라메틸 암모늄 클로라이드(Tetramethylammonium chloride, TMAC), 알킬암모늄(Alkylammonium)계 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 알킬암모늄(Alkylammonium)계는 화학식 3으로 표현되는 알킬암모늄(Alkylammonium), 화학식 4로 표현되는 디알킬암모늄(Dialkylammonium), 화학식 5로 표현되는 트리알킬암모늄(Trialkylammonium), 또는 화학식 6으로 표현되는 테트라알킬암모늄(Tetraalkylammonium) 중 어느 하나일 수 있다.
Figure pat00001
(화학식 1)
Figure pat00002
(화학식 2)
Figure pat00003
(화학식 3)
Figure pat00004
(화학식 4)
Figure pat00005
(화학식 5)
Figure pat00006
(화학식 6)
전중합체(330)와 암모늄계 물질(331)은 결합하여 양(+)극성을 가지게 된다
도 11B를 참고하면, 두 기판(100, 200) 사이에 액정 분자들(310)과 전중합체(330)를 포함하는 액정층(3)이 주입되어 있는 상태에서 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 일정한 곡률을 가지도록 구부린다.
도 11C를 참고하면, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)을 일정한 곡률을 가지도록 구부린 상태에서, 제1 기판(100)과 제2 기판(200)에 형성된 전극에 전압을 인가하여, 액정층(3)에 전기장을 생성한다.
이 때, 전중합체(330)와 암모늄계 물질(331)의 결합체는 외부 전기장에 의하여 한쪽 방향으로 편향되어 이동하게 된다. 특히, 전중합체(330)와 암모늄계 물질(331)은 양(+) 극성을 가지므로, 음(-) 극성을 가지는 제1 기판(100)으로 이동하게 된다.
제1 기판(100)에 인접한 액정 분자들(310)은 전중합체(330) 및 전기장에 의해서 80도 이상 89도 미만의 선경사 각도를 가지고, 제2 기판(200)에 인접한 액정 분자들(310)은 89도 이상 90도 이하의 선경사 각도를 가질 수 있다.
도 11D를 참고하면, 액정층(3)에 전기장을 생성하여, 액정 분자들(310)을 도메인 경계부(DB)를 기준으로 서로 다른 방향으로 배열한 상태에서 자외선 등의 광을 조사하면 전중합체(330)가 중합 반응을 하여, 도 11E에 도시한 바와 같이, 제1 기판(100)의 표면에 인접한 부분에 중합체(370)가 형성된다. 중합체(370)에 의해 액정층(3)에 전기장을 가하지 않은 상태에서도 제1 기판(100)의 표면에 인접한 액정 분자들(310)은 89도 이상 90도 이하의 선경사를 가지고 배열하도록 초기 배향된다.
본 발명의 또 다른 한 실시예에 따른 표시 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 곡면형 표시 장치의 경우 복수의 도메인의 도메인 경계부에서 서로 다른 방향으로 선경사 각을 가지도록 배향막을 형성함으로써, 곡면형 표시 장치의 도메인 경계부에서 액정 분자의 기울어지는 방향 변화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제2 기판(200)에 인접한 액정 분자들은 89도 이상 90도 이하의 선경사를 가질 수 있어 곡면형 상태를 역으로 평면형 상태로 되돌린 경우 도메인 경계부에서 액정 분자의 기울어지는 방향 변화를 방지할 수 있어, 이에 따라 표시 품질 저하를 감소시킬 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.
100, 200: 기판 11, 21: 배향막
3: 액정층 310: 액정 분자
DB: 도메인 경계부 191: 기본 전극

Claims (21)

  1. 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에서, 복수의 액정 분자들을 포함하는 액정층을 포함하는 표시 패널을 형성하는 단계,
    상기 표시 패널을 일정한 곡률을 가지도록 구부리는 단계, 그리고
    상기 표시 패널이 구부려진 상태에서 상기 복수의 액정 분자들의 배열된 방향이 서로 다른 복수의 도메인을 포함하도록 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 배향막을 형성하는 단계는
    상기 표시 패널을 구부리는 단계 후에, 상기 액정층에 전기장을 가하는 단계, 그리고
    상기 표시 패널에 빛을 조사하거나 또는 열을 가하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 액정층의 상기 복수의 액정 분자들은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면과 거의 수직을 이루도록 배열되는 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 기판에 인접한 액정 분자들과 상기 제2 기판에 인접한 액정 분자들의 선경사 각도가 서로 다른 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 기판에 인접한 액정 분자의 선경사 각도는 80도 이상 89도 미만이고,
    상기 제2 기판에 인접한 액정 분자의 선경사 각도는 89도 이상 90도 이하인 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 표시 패널을 형성하는 단계는
    하부 표시판 및 상부 표시판을 제조하는 단계,
    상기 하부 표시판 및 상기 상부 표시판 각각에 반응성 메조겐을 포함하는 동일한 배향 물질을 도포하는 단계,
    상기 상부 표시판에만 열처리를 하는 단계,
    상기 상부 표시판에만 자외선을 노광시키는 단계, 및
    액정층의 형성 및 상기 두 표시판의 합착을 수행하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 상부 표시판에만 열처리를 하는 단계는
    상기 상부 표시판에만 예비 열처리(pre-cure)하는 단계, 및
    상기 상부 표시판에만 주요 열처리(main-cure)하는 단계를 포함하고,
    상기 주요 열처리는 30분보다 더 길게 진행하는 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제6항에서,
    상기 상부 표시판에만 자외선을 노광시키는 단계는 약 5 J/cm2 내지 약 10 J/cm2의 세기의 자외선을 약 20분 내지 약 1시간 동안 노광시키는 것을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제1항에서,
    상기 표시 패널을 형성하는 단계는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 상기 복수의 액정 분자들과 함께 빛에 의해 중합되는 전중합체를 주입하는 표시 장치의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 배향막을 형성하는 단계는
    상기 표시 패널을 구부리는 단계 후에, 상기 액정층에 전기장을 가하는 단계, 그리고
    상기 표시 패널에 빛을 조사하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 액정층의 상기 복수의 액정 분자들은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면과 거의 수직을 이루도록 배열되는 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 기판에 인접한 액정 분자들과 상기 제2 기판에 인접한 액정 분자들의 선경사 각도가 서로 다른 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 제1 기판에 인접한 액정 분자의 선경사 각도는 80도 이상 89도 미만이고,
    상기 제2 기판에 인접한 액정 분자의 선경사 각도는 89도 이상 90도 이하인 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 액정층에는 자외선에 의한 중합 반응(polymerization)에 의해 경화되는 전중합체(prepolymer) 및 상기 전중합체에 결합되어 있는 암모늄계 물질을 포함하고,
    상기 전중합체와 상기 암모늄계 물질은 양(+) 극성을 가지는 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 액정층에 전기장을 가하는 단계는
    상기 전중합체와 상기 암모늄계 물질이 전기장에 의해 하부 표시판으로 이동하는 표시 장치의 제조 방법.
  16. 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 주입되어 있으며, 복수의 액정 분자들을 포함하는 액정층, 그리고
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 표면에 형성되어 있는 배향막을 포함하고,
    상기 표시 패널은 일정한 곡률을 가지도록 구부려질 수 있고,
    상기 표시 패널이 구부려진 상태에서, 상기 액정층의 상기 복수의 액정 분자들의 배열된 방향이 서로 다른 복수의 도메인을 포함하는 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 배향막과 상기 액정층 중 적어도 하나에는 광중합체를 포함하는 표시 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 액정층의 상기 복수의 액정 분자들은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면과 거의 수직을 이루도록 배열되어 있는 표시 장치.
  19. 제16항에서,
    상기 액정층의 상기 복수의 액정 분자들은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 표면과 거의 수직을 이루도록 배열되어 있는 표시 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 제1 기판에 인접한 액정 분자들과 상기 제2 기판에 인접한 액정 분자들의 선경사 각도가 서로 다른 표시 장치.
  21. 제20항에서,
    상기 제1 기판에 인접한 액정 분자의 선경사 각도는 80도 이상 89도 미만이고,
    상기 제2 기판에 인접한 액정 분자의 선경사 각도는 89도 이상 90도 이하인 표시 장치.
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