KR20160108719A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판; 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판; 상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 화소 전극; 상기 화소 전극 위에 위치하는 제1 배향막; 상기 제1 배향막 표면에 상기 제1 배향막과 분리되어 있고, 암모늄계 물질이 결합되어 있는 분리형 반응성 메조겐; 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극; 상기 공통 전극 위에 위치하는 제2 배향막; 및 상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고, 상기 제1 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자와 상기 제2 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자는 서로 다른 선경사 각을 가질 수 있다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 액정 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 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 메조겐(Reactive Mesogen, RM)을 첨가한 후에 전기장을 가한 상태에서 광을 조사해 선경사(pretilt)를 형성할 수 있다.
최근 액정 표시 장치는 대형화되고 있는 추세이고, 시청자의 몰입도 및 임장감을 높여주기 위해 곡면(curved) 표시 패널이 개발되고 있다. 그런데 표시 패널의 테두리는 실런트(sealant)에 의해 고정되어 있으므로 표시 패널이 휘게 되면 패널의 중간 부분에 버클링(bucking)이 발생하고, 이로 인해 표시 패널의 두 표시판 간의 정렬이 어긋나게 된다. 이것은 복수의 동일한 방향으로 두 표시판에 형성된 선경사의 방향을 일부에서 어긋나게 하여, 화소에 텍스처(texture) 같은 암부가 발생하여 표시 품질을 저하시킨다.
본 발명은 곡면 표시 패널에서 두 표시판 간의 정렬이 틀어짐으로 인해 발생하는 화질 저하를 방지할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 기판 위에 위치하는 화소 전극; 상기 화소 전극 위에 위치하는 제1 배향막;
상기 제1 배향막 표면에 상기 제1 배향막과 분리되어 있고, 암모늄계 물질이 결합되어 있는 분리형 반응성 메조겐; 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극; 상기 공통 전극 위에 위치하는 제2 배향막; 및 상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고, 상기 제1 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자와 상기 제2 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자는 서로 다른 선경사 각을 가질 수 있다.
상기 제1 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자는 상기 제1 배향막 표면에 대하여 80도 이상 89도 미만의 선경사각(pre-tilt angle)을 가지고, 상기 제2 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자는 상기 제2 배향막 표면에 대하여 89도 이상 90도 이하의 선경사각을 가질 수 있다.
상기 분리형 반응성 메조겐과 상기 암모늄계 물질이 결합하여 양전하를 띨 수 있다.
상기 암모늄계 물질은, 테트라메틸 암모늄 하이드록시드(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라메틸 암모늄 클로라이드(Tetramethylammonium chloride, TMAC), 또는 알킬암모늄(Alkylammonium)계 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 분리형 반응성 메조겐은 수직 발현기 및 광 반응기를 포함할 수 있다.
상기 광 반응기는 아크릴레이트계 단분자를 포함할 수 있다.
상기 아크릴레이트계 단분자는 불소화 아릴 아크릴레이트계 단분자를 포함할 수 있다.
상기 제1 광배향막과 상기 제2 광배향막은 주쇄(main chain)와 상기 주쇄에 연결되어 있는 하나 이상의 측쇄(side chain)을 포함하고, 상기 측쇄는 하나 이상의 일체형 반응성 메조겐 측쇄를 포함할 수 있다.
상기 일체형 반응성 메조겐 측쇄는 말단에 아크릴(acryl) 또는 메타크릴(methacryl)기를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 주쇄는 폴리이미드(polyimide), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리아미드(polyamide), 폴리아믹이미드(polyamicimide), 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리스티렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 곡면 표시 패널을 가질 수 있다.
상기 화소 전극은 십자형 줄기부 및 상기 십자형 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 미세 가지부를 포함하는 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극을 포함할 수 있다.
상기 화소 전극은 상기 십자형 줄기부에 의해 4개의 부영역으로 나뉘어질 수 있다.
상기 각 부영역의 상기 미세 가지부는 각각 다른 방향으로 뻗어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 배향막이 도포되어 있는 하부 표시판을 마련하는 단계; 제2 배향막이 도포되어 있는 상부 표시판을 마련하는 단계; 상기 하부 표시판과 상기 상부 표시판 사이에 액정을 주입하고 결합하여 표시판 조립체를 형성하는 단계; 상기 표시판 조립체에 전계 형성시키는 단계; 및 상기 표시판 조립체에 전계가 형성되어 있는 동안 자외선을 조사하여 상기 제1 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자와 상기 제2 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자가 서로 다른 선경사를 가지도록 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사는 80도 이상 89도 미만이고, 상기 제2 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사는 89도 이상 90도 이하일 수 있다.
상기 분리형 반응성 메조겐과 상기 암모늄계 물질이 결합하여 양전하를 띨 수 있다.
상기 표시판 조립체에 전계를 형성하는 단계는 상기 액정층에 포함된 상기 분리형 반응성 메조겐과 상기 암모늄계 물질이 상기 하부 표시판으로 이동할 수 있다.
상기 암모늄계 물질은, 테트라메틸 암모늄 하이드록시드(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라메틸 암모늄 클로라이드(Tetramethylammonium chloride, TMAC), 또는 알킬암모늄(Alkylammonium)계 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 주쇄(main chain)와 상기 주쇄에 연결되어 있는 하나 이상의 측쇄(side chain)을 포함하고, 상기 측쇄는 하나 이상의 일체형 반응성 메조겐 측쇄를 포함할 수 있다.
상기 일체형 반응성 메조겐 측쇄는 말단에 아크릴(acryl) 또는 메타크릴(methacryl)기를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 상부 표시판을 마련하는 단계는, 제2 배향막을 예비 열처리(pre-cure)하는 단계; 및 제2 배향막을 주요 열처리(main-cure)하는 단계를 더 포함하고, 상기 주요 열처리(main-cure)를 30분보다 더 길게 진행할 수 있다.
상기 상부 표시판을 마련하는 단계는, 주요 열처리(main-cure)하는 단계 뒤에 상부 표시판에 무전계 자외선 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 곡면 액정 표시 패널로 구현되더라도 화면에 텍스처 같은 암부가 나타나는 것을 완화시키거나 방지할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이다.
도 3은 도 2의 액정 표시 장치를 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 배향막의 구조를 도식화한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 배향막의 구조를 도식화한 도면이다.
도 7은 도 2의 액정 표시 장치를 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도 8은 기존의 액정 표시 장치의 텍스처 불량을 설명하는 도면이다.
도 9는 기존의 액정 표시 장치의 텍스처 불량을 나타내는 시뮬레이션 도면이다.
도 10은 제1 절연 기판과 제2 절연 기판에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각도에 따른 휘도 차를 설명하는 도면이다.
도 11은 제2 절연 기판에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각도에 따른 투과율을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이다.
도 13 내지 도 15는 자외선 등의 광에 의해 제1 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각도와 제2 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각도를 다르게 가지도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이다.
도 17 및 도 18은 제2 배향막을 주요 열처리(main-cure)하여 선경사각을 형성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 19 및 도 20은 상부 표시판에 무전계 자외선 조사하여 선경사각을 형성하는 방법을 설명하는 도면이다.
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.
이하에서는 도 1을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 신호선 및 화소의 배치와 구동 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 1을 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 2 내지 도 7을 참고하여, 도 1에 도시한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조에 대하여 간단히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소의 예에 대한 배치도이다. 도 3은 도 2의 액정 표시 장치를 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 화소 전극의 기본 영역을 도시한 평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 배향막의 구조를 도식화한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 배향막의 구조를 도식화한 도면이다. 도 7은 도 2의 액정 표시 장치를 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 자른 개략적인 단면도이다.
우선 도 2 및 도 3을 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 제1 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 있지 않은 제2 유지 전극(138, 139)은 제2 부화소 전극(191b)과 중첩하여 위치한다.
게이트선(121) 및 분압 기준 전압선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체층(154a), 제2 반도체층(154b) 및 제3 반도체층(154c)이 형성되어 있다.
반도체층(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 반도체층 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 반도체층(154a)과 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 반도체층(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)는 제2 섬형 반도체층(154b)과 함께 하나의 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루며, 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 반도체층(154b)에 형성되고, 제3 게이트 전극(124c), 제3 소스 전극(173c) 및 제3 드레인 전극(175c)는 제3 섬형 반도체층(154c)과 함께 하나의 제3 박막 트랜지스터(Qc)를 이루며, 채널은 제3 소스 전극(173c)과 제3 드레인 전극(175c) 사이의 반도체층(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 반도체층(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 반도체층(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.
그러나 색필터(230)는 하부 표시판(100)에 형성되지 않고, 상부 표시판(200)에 형성될 수도 있다.
색필터(230)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 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 4에 도시한 기본 전극 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 있다. 이 때, 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 각각 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 제1 배향막(11)이 도포되어 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 배향막(11)은 일반 배향막(13), 일반 배향막(13) 위에 위치하는 제1 광배향막(12), 제1 광배향막(12)과 분리되어 있는 반응성 메조겐(18), 및 반응성 메조겐(18)과 연결되어 있는 암모늄계 물질(19)을 포함할 수 있다.
이 때 제1 배향막(11)에 위치하는 액정 분자(31)는 제1 배향막(11) 표면에 대하여 80도 이상 89도 미만의 선경사각(pre-tilt angle)을 가질 수 있다. 제1 배향막(11)에 대하여는 이후 자세히 설명한다.
그러면, 도 4를 참고하여, 기본 전극(191)에 대하여 설명한다.
도 4에 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 일 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 분자(31)들의 경사 방향을 결정하는 수평 성분을 만들어낸다. 전기장의 수평 성분은 제1 내지 제4 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 변에 거의 수평하다. 따라서 도 3에 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.
그럼 이제, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
도 2 및 도 3을 참고 하면, 제2 절연 기판(210) 위에 블랙 매트릭스(220)가 형성되어 있다. 블랙 매트릭스(220)는 하부 표시판(100)의 데이터선이 형성된 영역 및 트랜지스터 등이 형성된 영역과 대응하여 상부 표시판(200)에 형성되어 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 다른 실시예에서는 블랙 매트릭스(220)가 데이터선이 형성된 영역 및 트랜지스터 등이 형성된 영역과 대응하여 하부 표시판(100)에 형성될 수 있다.
블랙 매트릭스(220) 위에는 덮개막(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 생략될 수 있다.
덮개막(250)위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270) 위에는 제2 배향막(21)이 도포되어 있다. 제2 배향막(21)은 반응성 메조겐(18)과 암모늄계 물질(19)을 포함하지 않을 수 있다. 제2 배향막(21)에 위치하는 액정 분자(31)는 제2 배향막(21) 표면에 대하여 89도 이상 90도 이하의 선경사각을 가질 수 있다. 제2 배향막(21)에 대하여는 이후 자세히 설명한다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 하부 표시판(100)에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제1 배향막(11)의 표면에 대하여 제1 배향막(11) 표면에 대하여 80도 이상 89도 미만의 선경사각(pre-tilt angle)을 가지도록 배향되어 있고, 상부 표시판(200)에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 제2 배향막(21)의 표면에 대하여 89도 이상 90도 이하의 선경사각을 가지도록 배향되어 있다.
그러면, 도 5를 참고하여 하부 표시판(100)의 제1 배향막(11)에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 배향막(11)의 구조를 도식화한 도면이다.
도 5를 참고하면, 제1 배향막(11)은 주쇄(12)와 주쇄(12)에 연결되어 있는 하나 이상의 측쇄를 포함하고, 상기 하나 이상의 측쇄는 한 종류 이상의 수직 배향 측쇄(13) 및 한 종류 이상의 일체형 반응성 메조겐 측쇄를 포함하며, 상기 일체형 반응성 메조겐 측쇄는 메인 반응성 메조겐 측쇄(14) 및 서브 반응성 메조겐 측쇄(15)를 포함할 수 있다.
상기 일체형 반응성 메조겐 측쇄는 메인 반응성 메조겐 측쇄(14) 및 서브 반응성 메조겐 측쇄(15)로 구성되어 있고, 메인 반응성 메조겐 측쇄(14)의 길이가 서브 반응성 메조겐 측쇄(15)의 길이보다 길수 있다. 즉, 본 발명에서 '메인 반응성 메조겐 측쇄'는 주쇄에 연결된 반응성 메조겐 측쇄 중 길이가 더 긴 것을, '서브 반응성 메조겐 측쇄'는 주쇄에 연결된 반응성 메조겐 측쇄 중 길이가 더 짧은 것을 가리킨다. 그러나 본 발명의 다른 실시예에서, 반응성 메조겐 측쇄는 하나만 존재할 수도 있다.
상기 주쇄는 폴리이미드 주쇄일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 주쇄는 폴리이미드(polyimide), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리아미드(polyamide), 리아믹이미드(polyamicimide), 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리스티렌 등을 하나 이상 포함할 수 있다. 주쇄가 이미드기 등의 고리 구조를 더 많이 포함할수록, 주쇄의 강직도가 강화될 수 있고, 전기적 특성이 개선될 수 있으며, 이에 따라 액정 표시 장치를 장기간 구동했을 때 발생하는 얼룩이 감소될 수 있고, 배향막의 선경사에 대한 안정성이 강화될 수 있다,
상기 주쇄 중 디아민기에, 상기 하나 이상의 측쇄가 연결되어 있다. 디아민은 광반응 디아민(photo-reactive diamine), 수직 디아민(vertical diamine), 일반 디아민(normal diamine) 등이 있다. 광반응 디아민, 수직 디아민, 그리고 일반 디아민 중 적어도 하나 이상의 디아민이 배향막의 제조에 이용될 수 있다. 또한 배향막의 제조에 1 종류 이상의 광반응 디아민이 이용될 수 있고, 1 종류 이상의 수직 디아민이 이용될 수도 있고, 1 종류 이상의 일반 디아민이 이용될 수도 있다. 광반응 디아민, 수직 디아민, 그리고 일반 디아민의 공중합의 조성비를 조절함으로써, 수직 배향성과 배향 안정성의 최적화가 가능하다.
상기 하나 이상의 측쇄는 한 종류 이상의 수직 배향 측쇄 및 한 종류 이상의 일체형 반응성 메조겐 측쇄를 포함한다. 수직 배향 측쇄는 VA 모드에서 수직 배향력을 확보하는 기능을 수행한다.
수직 배향 측쇄는 수직 배향력을 확보하기 위하여 하나 이상의 메소겐(mesogen) 단위를 포함할 수 있다. 상기 메소겐 단위는 콜레스테릭(colesteric)기, 비페닐(buphenyl)기, 사이클로헥실벤젠(cyclohexyl benzene)기, 및 나프틸(napthyl)기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다
상기 메인 반응성 메조겐 측쇄 및 서브 반응성 메조겐 측쇄는 말단에 아크릴(acryl) 또는 메타크릴(methacryl)기를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 아크릴 또는 메타크릴기는, 자외선이 조사시 광중합 반응에 의해 고분자를 형성한다.
광중합 반응은 메인 반응성 메조겐 측쇄 사이, 서브 반응성 메조겐 측쇄 사이, 메인 반응성 메조겐 측쇄와 서브 반응성 메조겐 측쇄 사이에서 각각 일어날 수 있다. 따라서, 하나의 반응성 메조겐 측쇄만 존재하는 경우보다 반응이 더 많이 일어날 수 있다. 이러한 반응성 메조겐 측쇄들은, 이후 자외선 조사 과정에서 서로 반응하게 된다.
제1 배향막(11)의 표면에는 제1 배향막(11)과 분리되어 있는 분리형 반응성 메조겐(18), 및 반응성 메조겐(18)과 연결되어 있는 암모늄계 물질(19)이 배치될 수 있다.
분리형 반응성 메조겐(18)은 디아민기, 유연기, 광 반응기, 그리고 수직 발현기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 분리형 반응성 메조겐(18)에서, 디아민기에 유연기가 결합되어 있고, 유연기에 광 반응기가 결합되어 있고, 광 반응기에 수직 발현기가 결합되어 있을 수 있다. 이외에도, 분리형 반응성 메조겐(18)은 유연기를 포함하지 않을 수 있다.
분리형 반응성 메조겐(18)의 화학구조는 아래의 구조식 XVI-R으로 표현되는 광반응성 디메타 아크릴레이트(photo-reactive dimetha acrylate)계 단분자일 수 있고, 보다 구체적으로는 구조식 XVII-R1, XVII-R2, XVII-R3, XVII-R4, XVII-R5 또는 XVII-R6으로 표현되는 단분자일 수 있다.
구조식 XVI-R
Figure pat00001
여기서 A, B 및 C는 각각 벤젠링(benzene ring), 시클로헥실링(cyclohexyl ring) 및 나프탈렌링(naphthalene ring) 중 선택된 하나일 수 있다. A, B 및 C를 구성하는 각 링(ring)들의 외곽 수소 원자는 치환되지 않거나, 이들의 수소 원자들 중 적어도 하나는 알킬기, 불소(F), 염소(Cl) 또는 메톡시기(OCH3)으로 치환될 수 있다. P1 및 P2는 각각 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 에폭시, 옥세탄, 비닐-에테르, 스티렌, 및 티오렌 그룹 중 선택된 하나일 수 있다. Z1, Z2 및 Z3는 각각 단일결합, 연결군(linkage group) 또는 연결군(linkage group)의 조합일 수 있다. 단일결합은 A, B 및 C 사이에 중간 물질없이 A, B 및 C가 직접적으로 결합하는 것을 의미한다. 연결군(linkage group)은 -OCO-, -COO-, 알킬기, -O- 또는 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 사용될 수 있는 연결군일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 분리형 반응성 메조겐(18)은 보다 구체적으로 아래의 구조식 XVII-R1, XVII-R2, XVII-R3, XVII-R4, XVII-R5 또는 XVII-R6으로 표현되는 단분자일 수 있다.
구조식 XVII-R1
Figure pat00002
구조식 XVII-R2
Figure pat00003
구조식 XVII-R3
Figure pat00004
구조식 XVII-R4
Figure pat00005
구조식 XVII-R5
Figure pat00006
구조식 XVII-R6
Figure pat00007
본 발명의 실시예에 따라 상기 아크릴레이트계 단분자는 불소화 아릴 아크릴레이트계 단분자일 수 있고, 아래의 구조식 XVI-F-P2-11, XVI-F-P2-21, XVI-F-P2-22, XVI-F-P2-23, XVI-F-P2-31, XVI-F-P2-32, XVI-F-P2-41 및 이들의 혼합물에서 선택된 것일 수 있다.
구조식 XVI-F-P2-11
Figure pat00008
구조식 XVI-F-P2-21
Figure pat00009
구조식 XVI-F-P2-22
Figure pat00010
구조식 XVI-F-P2-23
Figure pat00011
구조식 XVI-F-P2-31
Figure pat00012
구조식 XVI-F-P2-32
Figure pat00013
구조식 XVI-F-P2-41
Figure pat00014
불소화 아릴 아크릴레이트계 단분자는 불소(F, 플루오르)가 달려있어, 외부에서 인가해주는 전계의 극성에 따라 분리형 반응성 메조겐(18)의 움직임을 가속화할 수 있다.
광 반응기는 자외선 광 조사 등에 의해 다른 광 반응기와 결합하여 선경사를 나타내는 결합부(미도시)를 형성할 수 있다. 구체적으로, 자외선을 조사하면 반응성 메조겐(15)을 포함하는 디아민 화합물 단위체가 다른 디아민 화합물 단위체의 광 반응기와 중합되면서 결합부를 형성하고, 이는 액정 분자(31)을 프리-틸트된 상태로 유지하게 된다.
분리형 반응성 메조겐(18)은 암모늄계 물질(19)과 결합되어 있다.
암모늄계 물질(19)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 pat00015
(화학식 1)
Figure pat00016
(화학식 2)
Figure pat00017
(화학식 3)
Figure pat00018
(화학식 4)
Figure pat00019
(화학식 5)
Figure pat00020
(화학식 6)
분리형 반응성 메조겐(18)과 암모늄계 물질(19)은 결합하여 양(+)극성을 가지게 된다. 분리형 반응성 메조겐(18)과 암모늄계 물질(19)의 결합체는 외부 전기장에 의하여 한쪽 방향으로 편향되어 이동하게 된다.
그러면, 도 6을 참고하여 상부 표시판(200)의 제2 배향막(21)에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 배향막(21)의 구조를 도식화한 도면이다. 도 2 배향막(21)에 대해서, 앞에서 설명한 도 1 배향막(11)과 동일한 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 6을 참고하면, 제2 배향막(21)은 주쇄(22)와 주쇄(22)에 연결되어 있는 하나 이상의 측쇄를 포함하고, 상기 하나 이상의 측쇄는 한 종류 이상의 수직 배향 측쇄(23) 및 한 종류 이상의 일체형 반응성 메조겐 측쇄를 포함하며, 상기 일체형 반응성 메조겐 측쇄는 메인 반응성 메조겐 측쇄(24) 및 서브 반응성 메조겐 측쇄(25)를 포함할 수 있다.
이때, 제2 배향막(21)의 표면에는 제1 배향막(11)의 표면에서 분리되어 있는 제1 배향막(11)과 분리되어 있는 분리형 반응성 메조겐(18), 및 반응성 메조겐(18)과 연결되어 있는 암모늄계 물질(19)이 배치하지 않는다.
도 7을 참고하면, 제1 배향막(11)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)와 제2 배향막(21)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)는 서로 다른 선경사 각을 가질 수 있다.
이때, 제1 배향막(11)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)는 제1 배향막(11) 표면에 대하여 80도 이상 89도 미만의 선경사각(pre-tilt angle)을 가지고, 제2 배향막(21)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)는 제2 배향막(21) 표면에 대하여 89도 이상 90도 이하의 선경사각을 가질 수 있다.
제1 배향막(11)에 포함되어 있는 일체형 반응성 메조겐 측쇄와, 제1 배향막(11)의 표면에 위치하는 분리형 반응성 메조겐(18)이 있어서, UV 전계에 의해 제1 배향막(11)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)는 80도 이상 89도 미만의 선경사각(pre-tilt angle)가질 수 있다.
제2 배향막(21)에 포함되어 있는 일체형 반응성 메조겐 측쇄는 반응성이 상실돼고, 제2 배향막(21)의 표면에는 분리형 반응성 메조겐도 존재하지 않아서, 제2 배향막(21)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)는 89도 이상 90도 이하의 선경사각을 가질 수 있다.
그러면 도 8 및 도 9를 참고하여, 기존의 액정 표시 장치가 곡면 액정 표시 패널로 구현되는 경우 텍스처 같은 암부가 발생하는 문제점을 설명한다.
도 8은 기존의 액정 표시 장치의 텍스처 불량을 설명하는 도면이다. 도 9는 기존의 액정 표시 장치의 텍스처 불량을 나타내는 시뮬레이션 도면이다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 서로 대향하는 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21) 사이의 액정 분자(31)들은 서로 동일한 방향으로 선경사를 형성하고 있다. 그 후, 곡면형 표시 패널을 형성하기 위해서 표시 패널을 구부리게 되면, 제1 절연 기판(110)과 제2 절연 기판(210) 간의 정렬이 틀어지게 되고, 그 결과 도 8의 우측 도면의 점선 사각형으로 표시된 부분과 같이, 제1 배향막(11)에 위치하는 액정 분자(31)의 선경사 방향과 제2 배향막(21)에 위치하는 액정 분자(31)의 선경사 방향이 어긋하는 영역이 발생한다. 그러한 영역에서는 액정 분자(31)가 기울어지는 방향에 문제가 발생하여, 화면에 텍스처 불량이 발생한다.
이와 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 배향막(11)에 위치하는 액정 분자(31)의 선경사 각도와 제2 배향막(21)에 위치하는 액정 분자(31)의 선경사 각도를 다르게 형성할 경우, 화면에 발생하는 텍스처의 발생을 완화시키거나 방지할 수 있다.
도 10은 제1 절연 기판과 제2 절연 기판에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각도에 따른 휘도 차를 설명하는 도면이고, 도 11은 제2 절연 기판에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각도에 따른 투과율을 나타내는 도면이다.
도 10을 참고하면, 제1 절연 기판에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각이 89도인 경우, 제2 절연 기판에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각도에 따라 제1 절연 기판과 제2 절연 기판의 미스 얼라인시 휘도 차가 변화하는 것을 알 수 있다.
제2 절연 기판에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각도가 제2 절연 기판 표면에 대하여 90도에 가까워질수록 제1 절연 기판과 제2 절연 기판의 미스 얼라인시 휘도 차가 줄어드는 것을 알 수 있다.
도 11을 참고하면, 제2 절연 기판에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각도가 86도 비하여 90도인 경우 제1 절연 기판과 제2 절연 기판의 미스 얼라인(MA)시 투과율이 더 높다는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 배향막(11)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)는 제1 배향막(11) 표면에 대하여 80도 이상 89도 미만의 선경사각(pre-tilt angle)을 가지고, 제2 배향막(21)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)는 제2 배향막(21) 표면에 대하여 89도 이상 90도 이하의 선경사각을 가지도록 형성함으로써, 제1 절연 기판과 제2 절연 기판의 미스 얼라인(MA)시 휘도를 저하시키고 투과율을 향상시킬 수 있다.
이제 도 12 내지 도 15를 참고하여, 하부 표시판 측 선경사 각도와 상부 표시판 측 선경사 각도가 차이가 나도록 배향막을 형성하는 실시예들을 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이고, 도 13 내지 도 15는 자외선 등의 광에 의해 제1 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각도와 제2 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사 각도를 다르게 가지도록 하는 과정을 도시한 도면이다.
먼저 도 12 및 도 13을 참고하면, 제1 배향막(11)이 도포되어 있는 하부 표시판과 제2 배향막(21)이 도포되어 있는 상부 표시판을 마련한다(S110, S120).
이때, 제1 배향막(11)과 제2 배향막(21)은 앞에서 설명한 바와 같이, 주쇄와 주쇄에 연결되어 있는 하나 이상의 측쇄를 포함하고, 상기 하나 이상의 측쇄는 한 종류 이상의 일체형 반응성 메조겐 측쇄를 포함할 수 있다.
다음, 하부 표시판과 상부 표시판 사이에 액정을 주입하고 결합하여 표시판 조립체를 형성한다(S130).
이때, 액정에도 반응성 메조겐(18) 및 반응성 메조겐(18)과 연결되어 있는 암모늄계 물질(19)을 포함할 수 있다.
다음 도 12 및 도 14을 참고하면, 표시판 조립체에 전계를 형성시킨다.
하부 표시판에 형성되어 있는 게이트선과 데이터선에 전압을 인가하여, 화소 전극에 데이터 전압을 인가하고, 상부 표시판의 공통 전극에 공통 전압을 인가하여 두 표시판 사이의 액정층에 전기장을 형성한다.
전계가 형성되는 동안, 분리형 반응성 메조겐(18)과 암모늄계 물질(19)의 결합체는 양(+) 극성을 가지기 때문에, 분리형 반응성 메조겐(18)은 음(-) 극성을 가지는 하부 표시판으로 이동하게 된다.
다음 도 12 및 도 15을 참고하면, 표시판 조립체에 전계가 형성되어 있는 동안 자외선을 조사하여 제1 배향막(11)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)와 제2 배향막(21)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)의 선경사 각도를 다르게 형성한다.
분리형 반응성 메조겐(18)이 배치되어 있는 제1 배향막(11)과 분리형 반응성 메조겐(18)이 배치되어 있지 않는 제2 배향막(21)에 자외선을 조사하게 된다.
자외선을 조사하면 하부 표시판으로 이동된 분리형 반응성 메조겐(18)에 포함되어 있는 광 반응기가 서로 반응하여 가교 결합부(cross-linking portion)을 형성하고, 가교 결합부는 선경사를 가질 수 있다.
즉, 제1 배향막(11)의 표면에는 분리형 반응성 메조겐(18)이 배치되어 있어 분리형 반응성 메조겐(18)에 의해 선경사를 가지고, 제1 배향막(11)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)들은 제1 배향막(11)의 표면에 대하여 80도 이상 89도 미만의 선경사를 가지면서 배향될 수 있다.
이에 반하여, 제2 배향막(21)의 표면에는 반응성 메조겐(18)이 포함되지 않아서 가교 결합부를 가질 수 없고, 이로 인하여 제2 배향막(21)에 인접하여 위치하는 액정 분자(31)들은 제2 배향막(21)의 표면에 대하여 80도 이상 89도 미만의 선경사를 가지면서 배향될 수 있다.
이하에서는 도 16 내지 도 20을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명한다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법의 흐름도이다. 도 17 및 도 18은 제2 배향막을 주요 열처리(main-cure)하여 선경사각을 형성하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 19 및 도 20은 상부 표시판에 무전계 자외선 조사하여 선경사각을 형성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 16을 참고하면, 상부 표시판을 마련하는 단계(S120)는 제2 배향막(21)을 예비 열처리(pre-cure)하는 단계(S121), 제2 배향막(21)을 주요 열처리(main-cure)하는 단계(S123), 및 무전계 자외선 조사하는 단계(S125)를 더 포함할 수 있다.
제2 배향막(21)에는 전술한 일체형 반응성 메조겐 측쇄를 포함할 수 있다.
먼저, 제2 배향막(21)을 예비 열처리(pre-cure)한다(S121).
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.
다음, 제2 배향막(21)을 주요 열처리(main-cure)한다(S123).
주요 열처리(main-cure)는 예컨대 약 200-250?에서 가열하게 된다.
이때, 주요 열처리 시간을 30분보다 길게 하여 제2 배향막(21)의 선경사각을 89도 이상 90도 이하로 형성할 수 있다.
도 17 및 도 18을 참고하면, 상부 표시판에 주요 열처리 시간을 30분보다 길게 형성할수록 제2 배향막(21)의 선경사각이 90도에 가깝게 형성할 수 있음을 알 수 있다.
다음, 주요 열처리 후 추가적으로 상부 표시판에 무전계 자외선 조사를 할 수 있다(S125).
도 19 및 도 20을 참고하면, 주요 열처리 후 무전계 자외선 조사하는 경우 제2 배향막(21)의 선경사각이 89도 이상 90도 이하로 형성됨을 알 수 있다.
제2 배향막(21)을 포함하는 상부 표시판에 주요 열처리 시간을 늘리거나 무전계 자외선 조사를 하는 경우, 제2 배향막(21)에 존재하는 프리 라디컬(free radical)의 반응성이 증가하여 반응성 메조겐의 반응 결합이 활발하게 일어날 수 있다. 이로 인해, 표시판 조립체에 UV 전계 노광을 형성하는 단계(S140)에서는 제2 배향막(21)에 포함되어 있는 일체형 반응성 메조겐의 반응성을 최소화하여 제2 배향막(21)의 선경사각을 89도 이상 90도 이하로 형성할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 곡면 액정 표시 패널로 구현되더라도 상부 표시판이 위치하는 액정 분자가 89도 이상 90도 이하의 선경사각을 가짐으로써, 미스 얼라인에 의한 텍스터 같은 암부가 나타나는 것을 완화시키거나 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 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: 반도체층
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: 블랙 매트릭스 230: 색필터
11: 제1 배향막 12: 제1 광배향막
13: 일반 배향막 14: 수직 광배향 물질
15: 수직 배향 물질 18: 반응성 메조겐
19: 암모늄계 물질 21: 제2 배향막
22: 제2 광배향막

Claims (23)

  1. 제1 절연 기판;
    상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판;
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 화소 전극;
    상기 화소 전극 위에 위치하는 제1 배향막;
    상기 제1 배향막 표면에 상기 제1 배향막과 분리되어 있고, 암모늄계 물질이 결합되어 있는 분리형 반응성 메조겐;
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극;
    상기 공통 전극 위에 위치하는 제2 배향막; 및
    상기 제1 절연 기판과 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하는 액정층을 포함하고,
    상기 제1 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자와 상기 제2 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자는 서로 다른 선경사 각을 가지는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자는 상기 제1 배향막 표면에 대하여 80도 이상 89도 미만의 선경사각(pre-tilt angle)을 가지고,
    상기 제2 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자는 상기 제2 배향막 표면에 대하여 89도 이상 90도 이하의 선경사각을 가질 수 있는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 분리형 반응성 메조겐과 상기 암모늄계 물질이 결합하여 양전하를 띠는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 암모늄계 물질은,
    테트라메틸 암모늄 하이드록시드(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라메틸 암모늄 클로라이드(Tetramethylammonium chloride, TMAC), 또는 알킬암모늄(Alkylammonium)계 중 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 분리형 반응성 메조겐은 수직 발현기 및 광 반응기를 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 광 반응기는 아크릴레이트계 단분자를 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 아크릴레이트계 단분자는 불소화 아릴 아크릴레이트계 단분자를 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 주쇄(main chain)와 상기 주쇄에 연결되어 있는 하나 이상의 측쇄(side chain)을 포함하고,
    상기 측쇄는 하나 이상의 일체형 반응성 메조겐 측쇄를 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 일체형 반응성 메조겐 측쇄는 말단에 아크릴(acryl) 또는 메타크릴(methacryl)기를 적어도 하나 이상 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제8항에서,
    상기 주쇄는 폴리이미드(polyimide), 폴리아믹산(polyamic acid), 폴리아미드(polyamide), 폴리아믹이미드(polyamicimide), 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리스티렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치는 곡면 표시 패널을 가진 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 화소 전극은 십자형 줄기부 및 상기 십자형 줄기부로부터 뻗어 나온 복수의 미세 가지부를 포함하는 제1 부화소 전극과 제2 부화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 화소 전극은 상기 십자형 줄기부에 의해 4개의 부영역으로 나뉘어지는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 각 부영역의 상기 미세 가지부는 각각 다른 방향으로 뻗어 있는 액정 표시 장치.
  15. 제1 배향막이 도포되어 있는 하부 표시판을 마련하는 단계;
    제2 배향막이 도포되어 있는 상부 표시판을 마련하는 단계;
    상기 하부 표시판과 상기 상부 표시판 사이에 액정 및 암모늄계 물질이 결합되어 있는 분리형 반응성 메조겐을 주입하고 결합하여 표시판 조립체를 형성하는 단계;
    상기 표시판 조립체에 전계 형성시키는 단계; 및
    상기 표시판 조립체에 전계가 형성되어 있는 동안 자외선을 조사하여 상기 제1 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자와 상기 제2 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자가 서로 다른 선경사를 가지도록 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사는 80도 이상 89도 미만이고,
    상기 제2 배향막에 인접하여 위치하는 액정 분자의 선경사는 89도 이상 90도 이하인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제15항에서,
    상기 분리형 반응성 메조겐과 상기 암모늄계 물질이 결합하여 양전하를 띠는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 제17항에서
    상기 표시판 조립체에 전계를 형성하는 단계는 상기 액정층에 포함된 상기 분리형 반응성 메조겐과 상기 암모늄계 물질이 상기 하부 표시판으로 이동하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 암모늄계 물질은,
    테트라메틸 암모늄 하이드록시드(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH), 테트라메틸 암모늄 클로라이드(Tetramethylammonium chloride, TMAC), 또는 알킬암모늄(Alkylammonium)계 중 어느 하나를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제15항에서,
    상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 주쇄(main chain)와 상기 주쇄에 연결되어 있는 하나 이상의 측쇄(side chain)을 포함하고,
    상기 측쇄는 하나 이상의 일체형 반응성 메조겐 측쇄를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제20항에서,
    상기 일체형 반응성 메조겐 측쇄는 말단에 아크릴(acryl) 또는 메타크릴(methacryl)기를 적어도 하나 이상 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  22. 제21항에서,
    상기 상부 표시판을 마련하는 단계는,
    제2 배향막을 예비 열처리(pre-cure)하는 단계; 및
    제2 배향막을 주요 열처리(main-cure)하는 단계를 더 포함하고,
    상기 주요 열처리(main-cure)를 30분보다 더 길게 진행하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  23. 제21항에서,
    상기 상부 표시판을 마련하는 단계는,
    주요 열처리(main-cure)하는 단계 뒤에 상부 표시판에 무전계 자외선 조사하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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