KR20160113423A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20160113423A
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권오정
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송동한
신기철
신동철
윤성재
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    • G02F2001/133726—

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 위치하는 제1 배향막, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 상기 공통 전극 위에 위치하는 제2 배향막, 및 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 사이에 위치하며 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나에 인접한 액정 분자는 선경사를 가지고, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나는 이온 유도기를 포함한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치에 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 중에서 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자의 장축을 상하 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치는 대비비가 크고 넓은 기준 시야각 구현이 용이하여 각광받고 있다.
한편 액정 표시 장치가 대형화되는 추세이고, 대형 액정 표시 장치에서 시청자의 몰입도를 높이기 위해 곡면형(curved) 액정 표시 장치가 개발되고 있다. 두 장의 표시판에 각각의 구성 요소들을 형성하고 이를 합착하여 평판 액정 표시 장치를 제조한 후 이를 구부리는 공정을 통해 곡면 액정 표시 장치를 구현할 수 있다.
이때, 두 장의 표시판 사이에 오정렬(misalign)이 발생하게 되고, 이로 인해 투과율이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 곡면형 액정 표시 장치의 오정렬에 의한 투과율 저하를 제어하고 패널 얼룩을 개선하여 표시 품질이 향상된 액정 표시 장치를 제공하고자 함이다.
또한 상하부 표시판에 위치하는 서로 다른 배향막의 제공을 통해, 액정층에 존재하는 이온성 불순물 등을 상하부 배향막으로 고르게 이동시켜 전하 축적에 의한 표시 품질 저하를 방지하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 화소 전극, 상기 화소 전극 위에 위치하는 제1 배향막, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극, 상기 공통 전극 위에 위치하는 제2 배향막, 및 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 사이에 위치하며 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나에 인접한 액정 분자는 선경사를 가지고, 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나는 이온 유도기를 포함한다.
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 각각은, 주쇄, 및 상기 주쇄에 연결된 측쇄를 포함할 수 있다.
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 측쇄 중 적어도 하나는 광반응기 또는 광반응 유도체를 포함할 수 있다.
상기 제1 배향막의 측쇄는 상기 광반응기 또는 상기 광반응 유도체를 포함할 수 있다.
상기 광반응기 또는 상기 광반응 유도체는 벤조페논(benzophenone), 아세토페논(acetophenone), 벤질(benzyl), 벤조인에테르(benzoin ethers) 기 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제2 배향막은 상기 광반응기 및 상기 광반응 유도체를 포함하지 않을 수 있다.
상기 제2 배향막의 측쇄는 이온 유도기를 포함할 수 있다.
상기 이온 유도기는 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 인돌(indole), 퓨란(furan), 퀴놀린(quinoline) 기 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 측쇄 중 적어도 어느 하나는 수직 배향기를 포함할 수 있다.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 서로 다른 물질일 수 있다.
상기 제1 배향막과 인접한 상기 액정 분자는 선경사(pre-tilt)를 가질 수 있다.
상기 제2 배향막과 인접한 상기 액정 분자는 선경사를 가지지 않을 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 곡면형(curved)일 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 장변 방향으로 만곡될 수 있다.
상기 액정층은 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다.
상기 액정층은 반응성 메조겐(Reactive Mesogen, RM)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나는 상기 반응성 메조겐과 상기 광반응기 또는 광반응 유도체가 결합된 배향 중합체를 포함할 수 있다.
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나는 하기 화학식 1로 표시되는 제1 구조 단위를 포함할 수 있다.
Figure pat00001
[화학식 1]
상기 화학식 1에서, X1 는 각각 독립적으로 지환족 산 이무수물 또는 방향족 산 이무수물로부터 유도된 4가　유기기이고, Y1은 방향족 디아민으로부터 유도된　2가　유기기이고, 상기 2가 유기기의 적어도 하나의 수소는 하기 화학식 1A로 치환되고,
[화학식 1A]
Figure pat00002
상기 화학식 1A에서, R1　내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기이고, n은 3 내지 20의 정수이고, R5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, L1　및 L2은 각각 독립적으로 단일결합, -O-, -S(=O)2-　또는 -(C(Rx)(Ry))m-(여기서, Rx　및 Ry는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기이고, m은 1 내지 20의 정수임)이다.
상기 제1 배향막는 하기 화학식 2로 표시되는 제2 구조 단위를 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00003
상기 화학식 2에서, X2는 각각 독립적으로 지환족 산 이무수물 또는 방향족 산 이무수물로부터 유도된 4가　유기기이고, Y2는 방향족 디아민으로부터 유도된　2가　유기기이고, 상기 2가 유기기의 적어도 하나의 수소는 하기 화학식 2A 또는 화학식 2B로 치환된다.
[화학식 2A]
Figure pat00004
[화학식 2B]
Figure pat00005
상기 화학식 2A 및 화학식 2B에서, Cy는 C6 내지 C18의 아릴기 또는 C6 내지 C18의 사이클로알킬기이고, R11　내지 R14는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기이고, R15　및 R16은 각각 독립적으로 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알콕시기이고, R17은 수소, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알콕시기이고, c 및 d는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, k1과 k3는 3 내지 20의 정수이고 k2는 0 내지 5의 정수이고, Z1과 Z2는 각각 독립적으로 -C(=O)-이고, Z3는 -S- 또는 -C(=O)-이다.
상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 제3 구조 단위를 포함할 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00006
상기 화학식 3에서, X3는 각각 독립적으로 지환족 산 이무수물 또는 방향족 산 이무수물로부터 유도된 4가　유기기이고,
Y3은 방향족 디아민으로부터 유도된　2가　유기기이고, 상기 2가 유기기의 적어도 하나의 수소는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 직쇄 또는 분지쇄 알킬기(여기서 알킬기의 서로 인접하지 않는 CH2는 -O-, -N(Ra)-, -C(=O)O-, -C(=O)N(Rb)-, -N(Rc)C(=O)- 또는　-OC(=O)-로 치환가능하고 Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기임)를 치환된다.
이상과 같은 액정 표시 장치에 따르면, 상하부 표시판의 오정렬에 따른 투과율 저하 및 잔류 전하의 축적을 개선하여 곡면형 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일부 구성요소에 대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소의 평면 배치도이다.
도 5는 도 4의 V-V선을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기본 화소의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 이온 유도기를 포함함에 따른 불량 화소 발생에 대한 그래프이다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3 의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환"이란 적어도 하나의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br, I), 히드록시기, C1 내지 C20의 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 이미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 에테르기, 카르복실기 또는 그것의 염, 술폰산기 또는 그것의 염, 인산이나 그것의 염, C1 내지 C20의 알킬기, C2 내지 C20의 알케닐기, C2 내지 C20의 알키닐기, C6 내지 C30의 아릴기, C3 내지 C20의 사이클로알킬기, C3 내지 C20의 사이클로알케닐기, C3 내지 C20의 사이클로알키닐기, C2 내지 C20의 헤테로사이클로알킬기, C2 내지 C20의 헤테로사이클로알케닐기, C2 내지 C20의 헤테로사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합의 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "헤테로"란, 고리기 내에 N, O, S 및 P 중 적어도 하나의 헤테로 원자가 적어도 하나 포함된 것을 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "지환족"이란 C3 내지 C40 사이클로알킬, C3 내지 C40 사이클로알케닐, C3 내지 C40 사이클로알키닐, C3 내지 C40 사이클로알킬렌, C3 내지 C40 사이클로알케닐렌 또는 C3 내지 C40 사이클로알키닐렌을 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C20 사이클로알킬, C3 내지 C20 사이클로알케닐, C3 내지 C20 사이클로알키닐, C3 내지 C20 사이클로알킬렌, C3 내지 C20 사이클로알케닐렌, 또는 C3 내지 C20 사이클로알키닐렌을 의미하고, "방향족"이란 C6 내지 C40 아릴, C2 내지 C40 헤테로아릴, C6 내지 C40 아릴렌 또는 C2 내지 C40 헤테로아릴렌을 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C16 아릴, C2 내지 C16 헤테로아릴, C6 내지 C16 아릴렌 또는 C2 내지 C16 헤테로아릴렌을 의미한다.
또한 본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "조합"이란 일반적으로는 혼합 또는 공중합을 의미하며, 지환족 유기기 및 방향족 유기기에서는 2개 이상의 고리가 융합고리를 형성하거나, 2개 이상의 고리가 단일결합, -O-, -S-, -C(=O)-, -CH(OH)-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -Si(CH3)2-, - (CH2)p- (여기서, 1=p=2), -(CF2)q- (여기서, 1=q=2), -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -C(CH3)(CF3)- 또는 -C(=O)NH-의 작용기에 의해 서로 연결되어 있는 것을 의미한다. 　여기서, "공중합"이란 블록 공중합 또는 랜덤 공중합을 의미하고, "공중합체"란 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체를 의미한다.
이하에서는 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 사시도이고 , 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일부 구성요소에 대한 단면도이다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(10)는 곡면형일 수 있다. 액정 표시 장치(10)는 장축인 가로 방향으로 만곡되거나 단축인 세로 방향으로 만곡될 수 있으며 본 명세서는 장변 방향으로 만곡된 곡면형 액정 표시 장치(10)에 대해서 설명한다. 그러나 본 발명의 실시예는 이에 제한되지 않고 단변 방향으로 만곡된 곡면형 표시 장치 또는 평판형 디스플레이에 적용될 수 있음은 물론이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 하부 표시판(100)은 제1 절연 기판(110) 위에 위치하는 화소 전극(191) 및 화소 전극(191) 위에 위치하는 제1 배향막(11)을 포함한다. 이때 제1 배향막(11)과 인접한 액정 분자(31)는 선경사(pre-tilt)를 가진다.
상부 표시판(200)은 제1 절연 기판(110)과 마주하는 제2 절연 기판(210), 제2 절연 기판(210) 위에 위치하는 공통 전극(270) 및 공통 전극(270) 위에 위치하는 제2 배향막(21)을 포함한다. 이때 제2 배향막(21)과 인접한 액정 분자(31)는 선경사를 가지지 않고 기판(210)에 대해 수직 배향되어 있다.
이와 같이 서로 다른 배향막을 포함하는 액정 표시 장치는 표시 장치의 만곡에 따라 상부 표시판 및 하부 표시판 사이에 오정렬이 발생하더라도 선경사를 포함하지 않는 상부 표시판에 의해 하부 표시판과의 관계에서 액정 분자 방향의 엇갈림에 따른 텍스처 발생을 방지하고, 투과율 감소의 제어가 가능하다.
이하에서는 제1 배향막(11) 및 제2 배향막(21)에 대해 보다 구체적으로 살펴본다. 각각의 배향막(11, 21)은 서로 다른 액정 배향제에 의해 형성될 수 있으며, 배향막(11,21)은 주쇄 및 이에 연결된 측쇄를 포함한다.
우선, 제1 배향막(11)은 하기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 제2 구조단위를 포함한다. 　
[화학식 1]
Figure pat00007
[화학식 2]
Figure pat00008
상기 화학식 1 내지 2에서, X1 및 X2는 각각 독립적으로 지환족 산 이무수물 또는 방향족 산 이무수물로부터 유도된 4가　유기기이고, Y1는 방향족 디아민으로부터 유도된　2가　유기기이고, 상기 2가 유기기의 적어도 하나의 수소는 하기 화학식 1A로 치환되고, Y2는 방향족 디아민으로부터 유도된　2가　유기기이고, 상기 2가 유기기의 적어도 하나의 수소는 하기 화학식 2A 또는 화학식 2B로 치환된다.
[화학식 1A]
Figure pat00009
상기 화학식 1A에서, R1　내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기이고, n은 3 내지 20의 정수이고, R5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, L1　및 L2은 각각 독립적으로 단일결합, -O-, -S(=O)2-　또는 -(C(Rx)(Ry))m-(여기서, Rx　및 Ry는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기이고 m은 1 내지 20의 정수임)이다.
상기 Y1은 방향족 디아민으로부터 유도된 2가 유기기로서 상기 2가 유기기의 적어도 하나의 수소가 상기 화학식 1A로 치환된 경우, 상기 화학식 1A는 배향막에 인접한 액정 분자(31)를 수직하게 배열하는 수직 배향기와 같이 기능한다.
[화학식 2A]
Figure pat00010
[화학식 2B]
Figure pat00011
상기 화학식 2A 및 화학식 2B에서, Cy는 C6 내지 C18의 아릴기 또는 C6 내지 C18의 사이클로알킬기이고, R11　내지 R14는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기이고, R15　및 R16은 각각 독립적으로 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알콕시기이고, R17은 수소, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알콕시기이고, c 및 d는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, k1과 k3는 3 내지 20의 정수이고 k2는 0 내지 5의 정수이고, Z1과 Z2는 각각 독립적으로 -C(=O)-이고, Z3는 -S- 또는 -C(=O)-이다.
상기 화학식 2로 표시되는 제2 구조 단위는 벤조페논(benzophenone), 아세토페논(acetophenone), 벤질(benzyl), 벤조인에테르(benzoin ethers) 기 중 적어도 어느 하나 이상을포함할 수 있으며, 이때 상기 치환기들은 음이온 라디칼(radical anion)으로 작용하여 액정층(3)에 포함된 이온성 불순물, 특히 양이온성인 불순물에 대해 끌어당길 수 있다.
또한 상기 화학식 2로 표시되는 제2 구조 단위는 광반응기 또는 광반응 유도체와 같이 기능하여, 액정층(3)에 포함된 반응성 메조겐(Reactive Mesogen, RM)과 반응할 수 있다. 이러한 반응에 의해 결합된 반응성 메조겐은 제1 배향막(11)에 배향 중합체로 결합되어, 제1 배향막(11)과 인접한 액정 분자(31)가 선경사를 가지도록 한다.
구체적으로 제1 절연 기판(110) 및 제2 절연 기판(210) 사이에 액정 분자(31)를 주입한 후, 전압을 인가하고 자외선(UV)을 조사하면, 상기 화학식 2A 또는 화학식 2B로 표시되는 치환기는 라디칼을 발생시키고 액정층 내 반응성 메조겐과 반응하여 결합될 수 있다. 즉, 반응성 메조겐은 상기 화학식 2A 또는 2B와 반응하여 제1 배향막(11)에 배향 중합체로 결합된다.
다음, 제2 배향막(21)은 하기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위 및 하기 화학식 3으로 표시되는 제3 구조단위를 포함할 수 있다. 　
[화학식 1]
Figure pat00012
[화학식 3]
Figure pat00013
상기 화학식 1 및 3에서, X1 및 X3는 각각 독립적으로 지환족 산 이무수물 또는 방향족 산 이무수물로부터 유도된 4가　유기기이고, Y1은 방향족 디아민으로부터 유도된　2가　유기기이고, 상기 2가 유기기의 적어도 하나의 수소는 하기 화학식 1A로 치환되고,
[화학식 1A]
Figure pat00014
상기 화학식 1A에서, R1　내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기이고, n은 3 내지 20의 정수이고, R5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, L1　및 L2은 각각 독립적으로 단일결합, -O-, -S(=O)2-　또는 -(C(Rx)(Ry))m-(여기서, Rx　및 Ry는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기이고, m은 1 내지 20의 정수임)이다.
상기 화학식 3에서 Y3은 방향족 디아민으로부터 유도된　2가　유기기이고, 상기 2가 유기기의 적어도 하나의 수소는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 직쇄 또는 분지쇄 알킬기(여기서 알킬기의 서로 인접하지 않는 CH2는 -O-, -N(Ra)-, -C(=O)O-, -C(=O)N(Rb)-, -N(Rc)C(=O)- 또는　-OC(=O)-로 치환가능하고 Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기임)를 치환된다.
상기 화학식 3으로 표시되는 제3 구조 단위는 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 인돌(indole), 퓨란(furan), 퀴놀린(quinoline) 기 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다. 피리딘기와 같은 상기 치환기에 포함된 탄소 원자와 질소 원자 사이의 전기 음성도 차이는 치환기기 내에 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 생성하고, 이러한 쌍극자 모멘트를 가지는 화학식 3으로 표시되는 제3 구조 단위를 포함하는 제2 배향막(21)은 액정층(3)에 포함된 이온성 불순물, 특히 양이온성 불순물을 끌어당길 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제2 배향막(21)은 광 반응기로 기능하는 화학식 2로 표시되는 제2 구조 단위를 포함하지 않으며, 수직 배향 기능을 가지는 화학식 1로 표시되는 제1 구조 단위를 통해 제2 배향막(21)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시킨다. 즉, 제2 배향막(21)과 인접한 액정 분자(31)는 선경사를 가지지 않는다.
전술한 바와 같이 제1 배향막 및 제2 배향막을 형성하는 액정 배향제는 지환족 산 이무수물 및 방향족 산 이무수물로부터 선택되는 적어도 하나의 산이무수물과 방향족 디아민을 공중합하여 폴리아믹산을 제조하고 이를 이미드화하여 제조한다. 폴리아믹산을 제조하는 방법은 폴리아믹산의 합성에 사용 가능한 것으로 알려진 방법은 제한되지 않고 적용될 수 있다.
상기 지환족 산이무수물로는 1,2,3,4-사이클로부탄테트라카르복실산 이무수물(CBDA), 2,3,4,5-테트라하이드로퓨란테트라카르복실산 이무수물, 5-(2,5-디옥소테트라히드로퓨릴)-3-메틸사이클로헥센-1,2-디카르복실산 무수물(DOCDA), 바이사이클로옥텐-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물(BODA), 1,2,3,4-사이클로펜탄테트라카르복실산 이무수물(CPDA), 1,2,4,5-사이클로헥산테트라카르복실산 이무수물(CHDA), 1,2,4-트리카르복시-3-메틸카르복시 사이클로펜탄 이무수물, 1,2,3,4-테트라카르복시 사이클로펜탄 이무수물, 3,4-디카르복시-1-사이클로헥실숙신산 이무수물, 3,4-디카르복시-1,2,3,4-테트라하이드로-1-나프탈렌 숙산산 이무수물, 및 2,3,5-트리카르복시사이클로펜틸 아세트산 이무수물(2,3,5-tricarboxycyclopentyl acetic dianhydride, TCA-AH)로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있으나,　이에 한정되는 것은 아니다.
상기 방향족 산 이무수물로는 피로멜리트산 이무수물(PMDA), 비프탈산 이무수물(BPDA), 옥시디프탈산 이무수물(ODPA), 벤조페논테트라카르복실산 이무수물(BTDA) 및 헥사플루오로이소프로필리덴디프탈산 이무수물(6-FDA)로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 배향막(11) 및 제2 배향막(21)을 형성하기 위한 액정 배향제는 상기 폴리이미드를 용해시키기 위한 용매를 포함할 수 있다. 상기 용매를 포함함으로써 우수한 퍼짐성 및 기판과의 점착성을 가지는 액정 배향제를 얻을 수 있다.
상기 용매의 예로는, N-메틸-2-피롤리돈; N,N-디메틸 아세트아미드; N,N-디메틸 포름아미드; 디메틸 설폭사이드; γ-부티로락톤; 테트라하이드로퓨란(THF); 및 메타 크레졸, 페놀, 할로겐화 페놀 등의 페놀계 용매를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 용매는 2-부틸 셀로솔브(2-BC)를 더 포함할 수 있고, 이로써 인쇄성을 향상시킬 수 있다. 　이때 상기 2-부틸 셀로솔브는, 2-부틸 셀로솔브를 포함하는 용매 총량에 대하여 1 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 10　내지 40　중량%로 포함될 수 있다. 　2-부틸 셀로솔브가 상기 범위 내로 포함되는 경우 인쇄성을 용이하게 향상시킬 수 있다.　
또한, 상기 용매는 빈용매인 알콜류, 케톤류, 에스테르류, 에테르류, 탄화수소류,　또는 할로겐화 탄화수소류를 상기 가용성 폴리이미드 중합체가 석출되지 않는 한도 내에서 적정 비율로 더 포함할 수 있다. 　상기 빈용매들은 액정배향제의 표면에너지를 낮추어 도포시 퍼짐성과 평탄성을 향상시킬 수 있다.
상기 빈용매는, 빈용매를 포함하는 용매 총량에 대하여 1　내지 90 중량%, 구체적으로는 1 내지 70 중량%로 포함될 수 있다.
상기 빈용매의 구체적인 예로는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 사이클로헥산올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 트리에틸렌글리콜, 아세톤, 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 디에틸옥살레이트, 말론산 에스테르, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 페닐에테르, 에틸렌글리콜 페닐메틸에테르, 에틸렌글리콜 페닐에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌클리콜 에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 메틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 에틸에테르 아세테이트, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜타논, 2-하이드록시 에틸 프로피오네이트, 2-하이드록시-2-메틸 에틸 프로피오네이트, 에톡시 에틸 아세테이트, 하이드록시 에틸 아세테이트, 2-하이드록시-3-메틸 메틸 부타노에이트, 3-메톡시 메틸 프로피오네이트, 3-메톡시 에틸 프로피오네이트, 3-에톡시 에틸 프로피오네이트, 3-에톡시 메틸 프로피오네이트, 메틸 메톡시 부탄올, 에틸 메톡시 부탄올, 메틸 에톡시 부탄올, 에틸 에톡시 부탄올, 테트라하이드로퓨란, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디클로로 부탄, 트리 클로로 에탄, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠, 헥산, 헵탄, 옥탄, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 및 이들의 조합에서 선택되는 하나를　사용할 수 있다.
제1 배향막 및 제2 배향막을 형성하기 위한 액정 배향제는 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 기타 첨가제로는 에폭시 화합물을 들 수 있다. 　에폭시 화합물은 신뢰성 및 전기광학특성 향상을 위하여 사용하는 것으로서, 상기 에폭시 화합물은 2개 내지 8개의 에폭시기, 구체적으로는 2개 내지 4개의 에폭시기를 포함하는 에폭시 화합물을 1종 이상 사용할 수 있다.
상기 에폭시 화합물은 상기 폴리이미드 100 중량부에 대하여, 0.1　내지 50 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로는 1 내지 30 중량부로 포함될 수 있다. 　에폭시 화합물이 상기 범위 내로 포함되는 경우, 기판에 도포시 적절한 인쇄성 및 평탄성을 나타내면서, 신뢰성 및 전기광학적 특성을 용이하게 향상시킬 수 있다.
상기 에폭시 화합물의 구체적인 예로는, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노페닐메탄(TGDDM), N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노페닐에탄, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노페닐프로판, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노페닐부탄, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노벤젠, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 글리세린디글리시딜에테르, 2,2-디브로모네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,3,5,6-테트라글리시딜-2,4-헥산디올, N,N,N',N'-테트라글리시딜-1,4-페닐렌디아민, N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실렌디아민, N,N,N',N'-테트라글리시딜-2,2'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 2,2-비스[4-(N,N-디글리시딜-4-아미노페녹시)페닐]프로판, N,N,N',N'-테트라글리시딜-4,4'-디아미노디페닐메탄, 1,3-비스(N,N-디글리시딜아미노메틸)사이클로헥산, 1,3-비스(N,N-디글리시딜아미노메틸)벤젠 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 인쇄성을 향상시키기 위하여 적당한 계면활성제 또는 커플링제를 첨가제로 더욱 사용할 수도 있다.
상기 액정 배향막은 상기 액정 배향제를 기판에 도포하여 형성시킬 수 있는데, 상기 액정 배향제를 상기 기판에 도포하는 방법으로는, 스핀 코트법, 플렉소 인쇄법, 잉크젯법 등을 들 수 있다. 　그 중에서도 플렉소 인쇄법은 형성한 도막의 균일성이 우수하고, 대형화가 용이하므로, 일반적으로 사용될 수 있다.
상기 액정 배향제는 도막의 균일성을 높이기 위해 기판에 균일하게 도포한 후, 실온 내지 200?의 온도로, 구체적으로는 30? 내지 150?의 온도로, 더욱 구체적으로는 40? 내지 120?의 온도로 1분 내지 100분 동안 가건조를 실시할 수 있다. 　상기 가건조를 통하여, 액정 배향제의 각 성분의 휘발도를 조정함으로써, 균일하고 편차가 없는 도막을 얻을 수 있다.
그 후, 다시 80? 내지 300?, 구체적으로는 120? 내지 280?의 온도에서 5분 내지 300분 동안 소성하여 용매를 증발시킴으로써, 배향막(11, 21)을 형성할 수 있다.
정리하면, 제1 배향막(11)은 측쇄로서 수직 배향기(화학식 1로 표시되는 제1 구조 단위에 측쇄로 포함됨) 및 광반응기 또는 광반응 유도체(화학식 2로 표시되는 제2 구조 단위에 측쇄로 포함됨)를 포함하고, 제조 공정에 따라 반응성 메조겐과 광 반응기 또는 광반응 유도체가 배향 중찹체를 형성함에 따라, 제1 배향막과 인접한 액정 분자는 선경사를 가진다.
제2 배향막(21)은 측쇄로서 수직 배향기(화학식 1로 표시되는 제1 구조단위의 측쇄로 포함됨) 및 이온 유도기(화학식 3으로 표시되는 제3 구조단위의 측쇄로 포함됨)를 포함하는바, 제2 배향막(21)과 인접한 액정 분자는 수직 배향기에 의해 수직 배향된다.
이와 같이 각 배향막에 따라 선경사가 다른 액정 분자를 포함하는 액정 표시 장치에 따르면 상하부 표시판이 오정렬 되는 경우에도, 제1 배향막에 인접한 액정 분자와 제2 배향막에 인접한 액정 분자 사이에 배열 방향이 엇갈리는 것을 방지하여 텍스처 발생을 제어할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 배향막의 화학식 2로 표시되는 제2 구조단위가 포함하는 벤조페논기 등과 같은 치환기 및 제2 배향막의 화학식 3로 표시되는 제3 구조단위가 포함하는 피리딘기 등과 같은 치환기와 같이 액정층에 포함된 이온성 불순물을 끌어당기는 양 배향막을 포함한다. 따라서 제1 배향막 또는 제2 배향막의 일측으로만 이온성 불순물이 축적되는 것을 방지하여 잔상 및 표시 품질을 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 배향막(11)은 상기 화학식 3으로 표시되는 제3 구조단위를 포함할 수 있다. 즉, 제1 배향막(11)은 이온 유도기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 배향막(11)은 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조 단위, 상기 화학식 2로 표시되는 제2 구조단위 및 상기 화학식 3으로 표시되는 제3 구조단위를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 배향막(11)은 수직 배향기, 광 반응기 또는 광 반응 유도체 및 이온 유도기를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 배향막(21)은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 배향막(21)과 동일할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따르면 제1 배향막 및 제2 배향막 모두 이온 유도기를 포함하는바, 액정층에 포함되는 이온성 불순물을 상부 표시판 및 하부 표시판 각각으로 유도할 수 있다. 따라서 일측에만 이온성 불순물이 축적되어 잔상이 발생하는 것을 방지한다.
또한 표시 장치의 제조 공정에 따라 일부 화소에 대한 레이저 조사 시, 색 필터에서 할로겐 이온 또는 라디칼 등이 발생할 수 있다. 이와 같이 발생한 할로겐 이온 또는 라디칼 등과 같은 불순물은 배향막에 연결된 이온 유도기와 결합될 수 있는바, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배향막은 할로겐 이온 또는 라디칼 등에 의해 발생하는 불량 화소를 제어할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대해 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소의 회로도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일 화소의 평면 배치도이고, 도 5는 도 4의 V-V 선을 따라 자른 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기본 화소의 평면도이다.
도 3을 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(PXa) 및 제2 부화소 전극(PXb)에 인가된다. 이 때 제1 부화소 전극(PXa) 및 제2 부화소 전극(PXb)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 인가 받도록 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.
먼저, 도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 곡면형 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200), 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 위치하는 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 위치한다.
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 더 위치할 수 있다.
게이트선(121) 및 분압 기준 전압선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 위치한다.
게이트 절연막(140) 위에는 제1 반도체층(154a), 제2 반도체층(154b) 및 제3 반도체층(154c)이 위치하고, 반도체층(154a, 154b, 154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c)가 위치하며, 실시예에 따라 저항성 접촉 부재는 생략될 수 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 반도체층(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 반도체층(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)는 제2 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 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 통해 화소 전극과 연결된다.
데이터 도전체(171, 173c, 175a, 175b, 175c) 및 노출된 반도체층(154a, 154b, 154c) 부분 위에는 제1 보호막(180p)이 위치한다. 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 위치한다. 색필터(230)는 서로 인접한 두 개의 데이터선을 따라 세로 방향으로 뻗어 있다. 제1 보호막(180p), 색필터(230)의 가장자리, 그리고 데이터선(171) 위에는 차광 부재(220)가 위치할 수 있다.
차광 부재(220)는 데이터선(171)을 따라 뻗어 있으며, 인접한 두 개의 색필터(230) 사이에 위치된다. 차광 부재(220)의 폭은 데이터선(171)의 폭보다 넓을 수 있다. 이처럼, 차광 부재(220)의 폭을 데이터선(171)의 폭보다 넓게 형성함으로써, 외부에서 입사된 빛이, 금속인 데이터선(171) 표면에서 반사되는 것을 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. 본 명세서는 차광 부재(220)가 위치하는 실시예에 대해 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 화소 전극과 동일한 층에 형성되는 차폐 전극(미도시)을 통해 차광 부재(220)의 기능을 대신할 수도 있다.
또한 차광 부재(220)는 제1 트랜지스터(Qa), 제2 트랜지스터(Qb) 및 제3 트랜지스터(Qc)를 모두 덮도록 형성되어 있으며, 게이트선(121)과 같은 방향으로 뻗어, 데이터선(171)의 일부와 중첩하도록 위치된다. 차광 부재(220)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.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 제2 보호막(180q)이 위치한다.
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.
전술한 제1 보호막(180p) 및 제2 보호막(180q) 중 어느 하나는 생략될 수도 있다.
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 6에 도시한 기본 전극(199) 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.
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.
화소 전극(191) 위에 제1 배향막(11)이 위치한다. 제1 배향막(11)은 전술한 제1 배향막과 동일할 수 있다.
제1 배향막(11)은 UV 조사에 의해 결합된 반응성 메조겐(Reactive Mesogen, RM)을 포함할 수 있다. 액정층(3)에 포함된 반응성 메조겐은 UV 조사에 의해 제1 배향막(11)과 반응하여 제1 배향막(11)에 결합될 수 있다. 이때 제1 배향막(11)이 포함하는 반응성 메조겐은 제1 배향막(11)에 인접한 액정 분자(31)들이 선경사를 가지게 한다.
액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자(31)는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 수직을 이루도록 배향되어 있다.
전술한 바와 같이 액정층(3)은 반응성 메조겐을 포함한다. 반응선 메조겐이 UV 조사에 의해 제1 배향막(11)에 포함되는 경우에도 소량이 액정층(3)에 잔류할 수 있다.
이제 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
제2 절연 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 위치하고, 공통 전극(270) 위에 제2 배향막(21)이 위치한다. 제2 배향막(21)은 전술한 제2 배향막(21)과 동일한 재질일 수 있으며 제2 배향막(21)과 인접한 액정 분자(31)는 수직 배향된다.
다음 도 6을 참고하여, 기본 전극(199)에 대하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 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 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 2.5μm 내지 5.0μm일 수 있고, 한 부영역(Da, Db, Dc, Dd) 내에서 이웃하는 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d) 사이의 간격은 2.5μm 내지 5.0μm일 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시예에 따르면, 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 폭은 가로 줄기부(193) 또는 세로 줄기부(192)에 가까울수록 넓어질 수 있으며, 하나의 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)에서 폭이 가장 넓은 부분과 가장 좁은 부분의 차이는 0.2μm 내지 1.5μm일 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 1에 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.
이하에서는 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배향막에 의한 불량 화소 발생 정도에 대해 살펴본다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 배향막이 이온 유도기를 포함하는 함량이 증가함에 따라 불량 화소의 발생 개수가 감소함을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 이온 유도기가 불량 화소를 유발하는 할로겐 이온 또는 라디칼 등과 결합하여 불량 발생을 억제하기 때문이다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 이온 유도기의 유무에 따라 발생하는 전압 차이는 약 30mV가 됨을 확인하였다. 이는 본 발명의 실시예에 따라 이온 유도기를 포함하는 제2 배향막에 의해 전하가 일측으로만 축적되어 발생하는 잔상을 억제함을 나타낸다.
이상에서 설명한 액정 표시 장치에서 제1 배향막에 인접한 액정 분자는 선경사를 가지고 제2 배향막과 인접한 액정 분자는 선경사 없이 수직 방향으로 배열된다. 따라서 상하부 표시판이 만곡에 의해 상하부 표시판이 오정렬(mis-align)되는 경우에도 액정 분자의 엇갈림이 발생하지 않아 표시 장치의 투과율 저하나 표시 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한 상하부 표시판에 위치하는 각각의 배향막은 극성을 가지며 액정층에 존재하는 이온성 불순물 등을 상하부 배향막으로 고르게 이동시키는바, 전하 축적에 의한 표시 품질 저하를 방지할 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.
3 : 액정층 31 : 액정 분자
100 : 하부 표시판 200 : 상부 표시판
121 : 게이트선 140 : 게이트 절연막
230 : 색필터 270 : 공통 전극
310 : 액정 분자

Claims (20)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 화소 전극,
    상기 화소 전극 위에 위치하는 제1 배향막,
    상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판,
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극,
    상기 공통 전극 위에 위치하는 제2 배향막, 및
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 사이에 위치하며 액정 분자를 포함하는 액정층을 포함하고,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나에 인접한 액정 분자는 선경사를 가지고,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나는 이온 유도기를 포함하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 각각은,
    주쇄, 및
    상기 주쇄에 연결된 측쇄를 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 측쇄 중 적어도 하나는 광반응기 또는 광반응 유도체를 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 배향막의 측쇄는 상기 광반응기 또는 상기 광반응 유도체를 포함하는 액정 표시 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 광반응기 또는 상기 광반응 유도체는 벤조페논(benzophenone), 아세토페논(acetophenone), 벤질(benzyl), 벤조인에테르(benzoin ethers) 기 중 어느 하나 이상을 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 제2 배향막은 상기 광반응기 및 상기 광반응 유도체를 포함하지 않는 액정 표시 장치.
  7. 제2항에서,
    상기 제2 배향막의 측쇄는 이온 유도기를 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 이온 유도기는 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 인돌(indole), 퓨란(furan), 퀴놀린(quinoline) 기 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 액정 표시 장치.
  9. 제2항에서,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막의 측쇄 중 적어도 어느 하나는 수직 배향기를 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막은 서로 다른 물질인 액정 표시 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 배향막과 인접한 상기 액정 분자는 선경사(pre-tilt)를 가지는 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 제2 배향막과 인접한 상기 액정 분자는 선경사를 가지지 않는 액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치는 곡면형(curved)인 액정 표시 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 액정 표시 장치는 장변 방향으로 만곡된 액정 표시 장치.
  15. 제3항에서,
    상기 액정층은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 액정층은 반응성 메조겐(Reactive Mesogen, RM)을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  17. 제16항에서,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나는 상기 반응성 메조겐과 상기 광반응기 또는 광반응 유도체가 결합된 배향 중합체를 포함하는 액정 표시 장치.
  18. 제1항에서,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나는 하기 화학식 1로 표시되는 제1 구조 단위를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00015
    [화학식 1]
    상기 화학식 1에서, X1 는 각각 독립적으로 지환족 산 이무수물 또는 방향족 산 이무수물로부터 유도된 4가　유기기이고, Y1은 방향족 디아민으로부터 유도된　2가　유기기이고, 상기 2가 유기기의 적어도 하나의 수소는 하기 화학식 1A로 치환되고,
    [화학식 1A]
    Figure pat00016

    상기 화학식 1A에서, R1　내지 R4는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기이고, n은 3 내지 20의 정수이고, R5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기이고, a 및 b는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, L1　및 L2은 각각 독립적으로 단일결합, -O-, -S(=O)2-　또는 -(C(Rx)(Ry))m-(여기서, Rx　및 Ry는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기이고, m은 1 내지 20의 정수임)이다.
  19. 제1항에서,
    상기 제1 배향막는 하기 화학식 2로 표시되는 제2 구조 단위를 포함하는 액정 표시 장치:
    [화학식 2]
    Figure pat00017

    상기 화학식 2에서, X2는 각각 독립적으로 지환족 산 이무수물 또는 방향족 산 이무수물로부터 유도된 4가　유기기이고, Y2는 방향족 디아민으로부터 유도된　2가　유기기이고, 상기 2가 유기기의 적어도 하나의 수소는 하기 화학식 2A 또는 화학식 2B로 치환된다.
    [화학식 2A]
    Figure pat00018

    [화학식 2B]
    Figure pat00019

    상기 화학식 2A 및 화학식 2B에서, Cy는 C6 내지 C18의 아릴기 또는 C6 내지 C18의 사이클로알킬기이고, R11　내지 R14는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기이고, R15　및 R16은 각각 독립적으로 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알콕시기이고, R17은 수소, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알콕시기이고, c 및 d는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수이고, k1과 k3는 3 내지 20의 정수이고 k2는 0 내지 5의 정수이고, Z1과 Z2는 각각 독립적으로 -C(=O)-이고, Z3는 -S- 또는 -C(=O)-이다.
  20. 제1항에서,
    상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막 중 적어도 어느 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 제3 구조 단위를 포함하는 액정 표시 장치:
    [화학식 3]
    Figure pat00020

    상기 화학식 3에서, X3는 각각 독립적으로 지환족 산 이무수물 또는 방향족 산 이무수물로부터 유도된 4가　유기기이고,
    Y3은 방향족 디아민으로부터 유도된　2가　유기기이고, 상기 2가 유기기의 적어도 하나의 수소는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 직쇄 또는 분지쇄 알킬기(여기서 알킬기의 서로 인접하지 않는 CH2는 -O-, -N(Ra)-, -C(=O)O-, -C(=O)N(Rb)-, -N(Rc)C(=O)- 또는　-OC(=O)-로 치환가능하고 Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C8 알킬기임)를 치환된다.
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