KR20170010242A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20170010242A
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신기철
신동철
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 제1 배향막, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 및 상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하며 액정 분자 및 수직 배향 첨가제를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 제1 배향막 및 상기 액정층 중 적어도 하나는 배향 중합체를 포함하며, 상기 수직 배향 첨가제는 상기 제2 절연 기판에 인접한 상기 액정 분자를 수직 배향한다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
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 인가하고 이를 통하여 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
최근에는 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 제조 공정을 단순화하고, 표시판의 오정렬에 따른 투과율 감소를 방지하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 절연 기판, 상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 제1 배향막, 상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 및 상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하며 액정 분자 및 수직 배향 첨가제를 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 제1 배향막 및 상기 액정층 중 적어도 하나는 배향 중합체를 포함하며, 상기 수직 배향 첨가제는 상기 제2 절연 기판에 인접한 상기 액정 분자를 수직 배향한다.
상기 제2 절연 기판 위에 배향막이 위치하지 않을 수 있다.
상기 제1 배향막에 인접한 상기 액정 분자의 선경사 정도와 상기 제2 절연 기판에 인접한 상기 액정 분자의 선경사 정도가 서로 다를 수 있다.
상기 제1 배향막에 인접한 상기 액정 분자의 선경사 정도는 상기 제2 절연 기판에 인접한 상기 액정 분자의 선경사 정도보다 클 수 있다.
상기 수직 배향 첨가제는 제1 첨가제를 포함하고, 상기 제1 첨가제는 풀러린(Fullurene), 금속성 나노입자(Metallic nanoparticles), 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-7로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00001
[화학식 A-1]
Figure pat00002
[화학식 A-2]
Figure pat00003
[화학식 A-3]
Figure pat00004
[화학식 A-4]
Figure pat00005
[화학식 A-5]
Figure pat00006
[화학식 A-6]
Figure pat00007
[화학식 A-7]
상기 R은 수소 혹은 탄소수 1 내지 10인 선형 또는 고리형 알킬기이다.
상기 제1 배향막은 광반응기 또는 광반응 유도체를 포함할 수 있다.
상기 제1 배향막은 배향 보조제를 광조사하여 형성된 상기 배향 중합체를 포함할 수 있다.
상기 배향 보조제는 하기 화학식 C-1 내지 C-5 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00008
[화학식 C-1]
Figure pat00009
[화학식 C-2]
Figure pat00010
[화학식 C-3]
Figure pat00011
[화학식 C-4]
Figure pat00012
[화학식 C-5].
상기 수직 배향 첨가제는 광 반응기를 포함하는 제2 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 첨가제는 하기 화학식 A-8 내지 화학식 A-11로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
Figure pat00013
[화학식 A-8]
Figure pat00014
[화학식 A-9]
Figure pat00015
[화학식 A-10]
Figure pat00016
[화학식 A-11]
상기 n은 자연수이다.
상기 액정층은 배향 보조제를 포함하지 않을 수 있다.
상기 제1 배향막은 수직 배향기를 포함할 수 있다.
상기 액정 표시 장치는 곡면형(curved)일 수 있다.
상기 액정층은 음의 유전율 이방성을 가질 수 있다.
상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 화소 전극, 및 상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 화소 전극은 십자 줄기부 및 상기 십자 줄기부에서 연장된 미세 가지부를 포함할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면 상하부 배향막에 각각 인접한 액정 분자의 선경사 정도를 다르게 하여 오정렬에 의한 투과율 감소를 방지할 수 있으며, 단순화된 제조 공정을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 절단선 IV-IV를 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기본 전극을 나타내는 평면도이다.
이하에서 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.
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.
우선 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 살펴본다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일부 구성요소에 대한 단면도이다.
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 있다. 본 명세서는 장축 방향으로 만곡된 곡면형 액정 표시 장치(10)에 대해서 설명하나 이에 제한되지 않고 단축 방향으로 만곡된 액정 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 가질 수 있다. 구체적으로 제1 배향막(11) 또는 액정층(3) 중 적어도 하나에 포함되는 배향 중합체(13a)가 인접한 액정 분자(31)를 기울어지게 한다. 본 실시예에서 선경사는 제1 배향막(11) 표면에 수직인 방향을 기준으로 액정 분자(310)가 기울어진 정도를 나타낼 수 있다.
다음, 상부 표시판(200)은 제1 절연 기판(110)과 마주하는 제2 절연 기판(210) 및 제2 절연 기판(210) 위에 위치하는 공통 전극(270)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 표시판(200)은 별도의 배향막을 포함하지 않는다. 그러나 상부 표시판(200), 구체적으로 제2 절연 기판(210) 및 공통 전극(270)과 인접한 액정 분자(31)는 별도의 배향막 없이도 수직 배향될 수 있다. 이는 후술할 액정층(3)에 포함되는 수직 배향 첨가제가 액정의 수직 배향 역할을 하기 때문이다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 위치하는 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. 다만, 본 실시예에서는 제1 배향막(11)에 인접한 액정 분자(31)는 앞서 기술한 것처럼 선경사를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정층(3)은 액정 분자(31) 및 수직 배향 첨가제(33)를 포함한다. 수직 배향 첨가제(33)는 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)에 인접하게 위치하는 액정 분자(31)를 제1 절연 기판(110) 또는 제2 절연 기판(210)에 수직 방향으로 배향한다. 특히 별도의 배향막을 포함하지 않는 상부 표시판(200)에 인접한 액정 분자(31)를 수직하게 배향한다. 수직 배향 첨가제(33)에 대해서는 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.
전술한 바와 같이 서로 마주보는 표시판(100, 200) 각각에 인접한 액정 분자(31)가 서로 다른 각도로 배향된 액정 표시 장치는 특히 커브드 표시 장치를 제공함에 따라 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200) 사이에 오정렬이 발생하더라도 액정 분자(31) 방향의 엇갈림에 따른 텍스처가 발생하지 않는다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 오정렬에 따른 투과율 감소를 제어할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 배향막(11) 및 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)의 액정 분자(31)에 대해 구체적으로 살펴본다.
우선, 제1 배향막(11)은 하기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 제2 구조단위를 포함할 수 있다.
Figure pat00017
[화학식 1]
Figure pat00018
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 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.
Figure pat00019
[화학식 1A]
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 기능할 수 있다.
Figure pat00020
[화학식 2A]
Figure pat00021
[화학식 2B]
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 구조단위는 광 반응기 또는 광반응 유도체를 포함하며, 실시예에 따라 액정층(3)에 포함되거나 제1 배향막(11)에 포함된 배향 보조제와 반응할 수 있다. 광조사된 배향 보조제는 배향 중합체를 형성하고, 이는 제1 배향막(11)과 인접한 액정 분자(31)가 선경사를 가지도록 한다. 배향 보조제는 반응성 메조겐(Reactive Mesogen, RM)일 수 있다.
구체적으로 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200) 사이에 액정 분자(31)를 주입한 후, 전압을 인가하고 자외선(UV)을 조사하면, 상기 화학식 2A 또는 화학식 2B로 표시되는 치환기는 라디칼을 발생시키고 액정층(3) 및/또는 제1 배향막(11)에 포함된 배향 보조제와 반응하여 결합될 수 있다. 배향 보조제는 광조사되어 배향 중합체를 형성하거나 상기 화학식 2A 또는 2B와 반응하여 배향 중합체를 형성하고 이는 제1 배향막(11)에 인접한 액정 분자(31)를 기울어지게 할 수 있다.
한편, 상기 광 반응기는 하기 화학식 2-1, 하기 화학식 2-2, 하기 화학식 2-3, 하기 화학식 2-4 및 하기 화학식 2-5로 표현되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00022
[화학식 2-1]
Figure pat00023
[화학식 2-2]
Figure pat00024
[화학식 2-3]
Figure pat00025
[화학식 2-4]
Figure pat00026
[화학식 2-5]
상기 화학식 2-1, 상기 화학식 2-2 및 상기 화학식 2-5에서 R14는 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 알콕시기이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 배향막을 형성하는 액정 배향제는 폴리이미드를 포함하며, 상기 폴리이미드는 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)을 형성하기 위한 액정 배향제는 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 액정 배향제의 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 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.
전술한 제1 배향막은 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, 제1 배향막(11)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제2 절연 기판(210) 위에는 별도의 배향막이 위치하지 않는다. 즉, 상부 표시판(200)은 배향막을 포함하지 않는다.
다음, 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)은 액정 분자(31), 수직 배향 첨가제(33) 및 배향 보조제를 포함한다. 여기서, 배향 보조제는 광조사 이후에 중합하지 않고 남아 있는 잔여물일 수 있다.
수직 배향 첨가제(33)는 분자 특성에 따라 하부 표시판(100) 또는 상부 표시판(200)에 인접하게 위치할 수 있으며, 특히 상부 표시판(200)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시킬 수 있다.
수직 배향 첨가제(33)는 제1 첨가제를 포함하고, 제1 첨가제는 풀러린(Fullurene), 금속성 나노입자(Metallic nanoparticles), 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-7로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00027
[화학식 A-1]
Figure pat00028
[화학식 A-2]
Figure pat00029
[화학식 A-3]
Figure pat00030
[화학식 A-4]
Figure pat00031
[화학식 A-5]
Figure pat00032
[화학식 A-6]
Figure pat00033
[화학식 A-7]
상기 R은 수소 혹은 탄소수 1 내지 10인 선형 또는 고리형 알킬기이다.
풀러린(Fullurene), 금속성 나노입자(Metallic nanoparticles), 상기 화학식 A-1 내지 A-7로 표현되는 화합물 중 적어도 하나는 액정층(3) 내에서 하부 표시판(100) 또는 상부 표시판(200)에 인접하게 위치할 수 있으며, 각 표시판(100, 200)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시킬 수 있다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 상부 표시판(200)은 배향막을 포함하지 않는바, 상부 표시판(200)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시킬 수 있다.
한편 본 실시예에서는 제1 배향막(11)이 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조 단위를 포함한다고 설명하였으나 제1 구조단위는 생략될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위는 수직 배향기를 포함하며 하부 표시판(100)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시키는데, 제1 구조 단위 없이도 제1 첨가제에 의해 하부 표시판(100)에 인접한 액정 분자(31)들을 수직 배향시킬 수 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정층(3)은 배향 보조제를 포함할 수 있으며, 상기 배향 보조제는 하기 화학식 B-1 내지 화학식 B-2로 표현되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00034
[화학식 B-1]
Figure pat00035
[화학식 B-2]
상기 화학식 B-1 및 B-2로 표시되는 화합물은 자외선(UV) 조사에 의해 제1 배향막(11)에 포함된 제2 구조단위의 광 반응기와 반응할 수 있다. 배향 보조제는 광 반응기와 반응하여 배향 중합체를 형성하고, 이는 제1 배향막(11)과 인접한 액정 분자(31)가 선경사를 가지도록 한다.
정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 배향막(11)은 수직 배향기(화학식 1로 표시되는 제1 구조단위에 측쇄로 포함됨) 및 광 반응기(화학식 2로 표시되는 제2 구조단위에 측쇄로 포함됨)를 포함한다. 제조 공정에 따라 제1 배향막(11)의 광 반응기와 액정층(3)의 배향 보조제가 결합한 배향 중합체(13a)에 의해 제1 배향막(11)과 인접한 액정 분자(31)가 선경사를 가진다. 또한 상부 표시판(200)은 별도의 배향막을 포함하지 않으나, 액정층(3)에 포함된 수직 배향 첨가제(33)에 의해 제2 절연 기판(210)에 인접하게 위치하는 액정 분자(31)는 수직 배향될 수 있다.
따라서 제1 배향막(11)에 인접한 액정 분자(31)의 선경사 정도와 제2 절연 기판(210)에 인접한 액정 분자(31)의 선경사 정도는 서로 다를 수 있으며, 구체적으로 제1 배향막(11)에 인접한 액정 분자(31)의 선경사 정도는 제2 절연 기판(210)에 인접한 액정 분자(31)의 선경사 정도보다 클 수 있다.
이러한 액정 분자의 배열을 포함하는 액정 표시 장치는, 상하부 표시판이 오정렬 되는 경우에도 하부 표시판(100)에 인접한 액정 분자(31)와 상부 표시판(200)에 인접한 액정 분자(31) 사이의 배열 방향 엇갈림이 없는바 텍스처 발생을 제어할 수 있다.
또한 제2 배향막을 형성하기 위한 별도의 공정이 없는바 제조 시간 및 비용을 단축할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 배향막(11) 및 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)을 살펴본다. 전술한 실시예와 동일 유사한 구성에 대한 설명은 생략할 수 있다.
우선 제1 배향막을 형성하는 배향제는 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위 및 상기 화학식 2로 표시되는 제2 구조단위를 포함 수 있다. 실시예에 따라 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위가 생략될 수 있음은 물론이다.
또한 제1 배향막은 배향 보조제를 포함할 수 있으며, 상기 배향 보조제는 상기 화학식 B-1 내지 화학식 B-2로 표현되는 화합물 이외에 하기 화학식 C-1 내지 C-5로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00036
[화학식 C-1]
Figure pat00037
[화학식 C-2]
Figure pat00038
[화학식 C-3]
Figure pat00039
[화학식 C-4]
Figure pat00040
[화학식 C-5]
상기 화학식 C-1 내지 C-5로 표현되는 화합물은 상기 화학식 2로 표시되는 제2 구조단위의 광 반응기와 반응할 수 있다. 구체적으로 상기 화학식 C-1 내지 C-5로 표현되는 화합물인 배향 보조제는 자외선(UV) 조사에 의해 제1 배향막(11)이 포함하는 제2 구조단위의 광 반응기와 반응할 수 있다. 광 반응기와 반응한 배향 보조제는 배향 중합체(13a)를 형성하고, 배향 중합체(13a)는 제1 배향막(11)과 인접한 액정 분자(31)가 선경사지도록 한다. 특히, 상기 화학식 C-1 내지 C-5로 표현되는 화합물은 우수한 내열성을 가질 수 있는바, 배향제에 포함되어 광 반응기와 반응할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제2 절연 기판(210) 위에는 별도의 배향막이 위치하지 않는다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 표시판(200)은 배향막을 포함하지 않는다.
다음, 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)은 액정 분자(31) 및 수직 배향 첨가제(33)를 포함한다. 전술한 실시예와 달리 본 실시예에 따른 액정층(3)은 광 조사 되기 전에 배향 보조제를 포함하지 않는다. 본 실시예에서는 배향막이 배향 보조제를 포함하기 때문이다.
수직 배향 첨가제(33)는 분자 특성에 따라 하부 표시판(100) 또는 상부 표시판(200)에 인접하게 위치할 수 있으며, 특히 상부 표시판(200)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시킬 수 있다. 상부 표시판(200)은 별도의 배향막을 포함하지 않기 때문이다.
수직 배향 첨가제(33)는 제1 첨가제를 포함하고, 제1 첨가제는 풀러린(Fullurene), 금속성 나노입자(Metallic nanoparticles), 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-7로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
Figure pat00041
[화학식 A-1]
Figure pat00042
[화학식 A-2]
Figure pat00043
[화학식 A-3]
Figure pat00044
[화학식 A-4]
Figure pat00045
[화학식 A-5]
Figure pat00046
[화학식 A-6]
Figure pat00047
[화학식 A-7]
상기 R은 수소 혹은 탄소수 1 내지 10인 선형 또는 고리형 알킬기이다.
풀러린(Fullurene), 금속성 나노입자(Metallic nanoparticles), 상기 화학식 A-1 내지 A-7로 표현되는 화합물 중 적어도 하나는 액정층(3) 내에서 하부 표시판(100) 또는 상부 표시판(200)에 인접하게 위치할 수 있으며, 각 표시판(100, 200)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시킬 수 있다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 상부 표시판(200)은 배향막을 포함하지 않는바, 상부 표시판(200)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시킬 수 있다.
한편 본 명세서는 제1 배향막(11)이 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조 단위를 포함한다고 설명하였으나 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위는 생략될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위는 수직 배향기를 포함하며 하부 표시판(100)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시키는데, 제1 구조 단위 없이도 제1 첨가제에 의해 하부 표시판(100)에 인접한 액정 분자(31)들을 수직 배향시킬 수 있기 때문이다.
정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 배향막(11)은 수직 배향기(화학식 1로 표시되는 제1 구조단위에 측쇄로 포함됨), 배향제에 포함된 배향 보조제(상기 화학식 C-1 내지 C-5로 표현된 화합물)와 광 반응기(화학식 2로 표시되는 제2 구조단위에 측쇄로 포함됨)가 반응하여 형성한 배향 중합체를 포함한다. 배향 중합체(13a)에 의해 제1 배향막(11)과 인접한 액정 분자(31)는 선경사를 가진다. 또한 상부 표시판(200)은 별도의 배향막을 포함하지 않으나, 수직 배향 첨가제(33)에 의해 제2 절연 기판(210)에 인접하게 위치하는 액정 분자(31)는 수직 배향될 수 있다.
따라서 제1 배향막(11)에 인접한 액정 분자(31)의 선경사 정도와 제2 절연 기판(210)에 인접한 액정 분자(31)의 선경사 정도는 서로 다를 수 있으며, 구체적으로 제1 배향막(11)에 인접한 액정 분자(31)의 선경사 정도는 제2 절연 기판(210)에 인접한 액정 분자(31)의 선경사 정도보다 클 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제1 배향막(11) 및 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)에 대해 설명한다. 전술한 실시예와 동일 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략할 수 있다.
우선 제1 배향막을 형성하는 배향제는 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위 및 상기 화학식 2로 표시되는 제2 구조단위를 포함 수 있다. 실시예에 따라 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위가 생략될 수 있음은 물론이다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따라 제2 절연 기판(210) 위에는 별도의 배향막이 위치하지 않는다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 표시판(200)은 배향막을 포함하지 않는다.
다음, 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200) 사이에 위치하는 액정층(3)은 액정 분자(31) 및 수직 배향 첨가제(33)를 포함한다. 수직 배향 첨가제(33)는 분자 특성에 따라 하부 표시판(100) 또는 상부 표시판(200)에 인접하게 위치할 수 있으며, 특히 상부 표시판(200)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시킬 수 있다. 상부 표시판(200)은 별도의 배향막을 포함하지 않기 때문이다.
수직 배향 첨가제(33)는 제1 첨가제 및 제2 첨가제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때 제1 첨가제는 풀러린(Fullurene), 금속성 나노입자(Metallic nanoparticles), 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-7로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 제2 첨가제는 하기 화학식 A-8 내지 화학식 A-11로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
Figure pat00048
[화학식 A-1]
Figure pat00049
[화학식 A-2]
Figure pat00050
[화학식 A-3]
Figure pat00051
[화학식 A-4]
Figure pat00052
[화학식 A-5]
Figure pat00053
[화학식 A-6]
Figure pat00054
[화학식 A-7]
Figure pat00055
[화학식 A-8]
Figure pat00056
[화학식 A-9]
Figure pat00057
[화학식 A-10]
Figure pat00058
[화학식 A-11]
상기 R은 수소 혹은 탄소수 1 내지 10인 선형 또는 고리형 알킬기이고, 상기 n은 자연수이다.
여기에서, 제1 첨가제는 액정층(3) 내에서 하부 표시판(100) 또는 상부 표시판(200)에 인접하게 위치할 수 있으며, 각 표시판(100, 200)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시킬 수 있다. 또한 제2 첨가제는 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향 시키는 동시에 큰 반응성을 가지는 말단기를 통해 제1 배향막(11)의 광 반응기를 반응시킬 수 있다. 즉 배향 보조제 기능을 할 수 있다.
한편 본 실시예에서는 제1 배향막(11)이 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조 단위를 포함한다고 설명하였으나 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위는 생략될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 제1 구조단위는 수직 배향기를 포함하며 하부 표시판(100)에 인접한 액정 분자(31)를 수직 배향시키는데, 제1 구조 단위 없이도 제1 첨가제에 의해 하부 표시판(100)에 인접한 액정 분자(31)들을 수직 배향시킬 수 있기 때문이다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 액정층은 상기 화학식 B-1 내지 C-5로 표현되는 화합물을 포함하는 배향 보조제 대신 상기 화학식 A-8 내지 A-11로 표현되는 화합물인 제2 첨가제를 포함한다.
상기 화학식 A-8 내지 A-11로 표현되는 화합물인 제2 첨가제는 액정 분자를 수직 배향시킬 뿐만 아니라 반응성이 큰 말단기를 통해 배향 중합체를 형성한다. 즉, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따르면 액정층(3)은 별도의 배향 보조제 없이 제2 첨가제가 배향 보조제로서 기능할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 살펴본다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치를 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 3의 절단선 IV-IV를 따라 자른 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 기본 전극을 나타내는 평면도이다.
우선 도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
우선, 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 유지 전극(138, 139)이 제2 부화소 전극(191b)과 중첩하도록 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 위치한다. 반도체층(154a, 154b, 154c) 위에는 복수의 저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c)가 위치한다.
저항성 접촉 부재(163a, 165a, 163b, 165b, 163c, 165c) 및 게이트 절연막(140) 위에는 제1 소스 전극(173a) 및 제2 소스 전극(173b)을 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 위치한다.
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)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 제1 반도체층(154a)에 형성된다. 유사하게, 제2 게이트 전극(124b), 제2 소스 전극(173b) 및 제2 드레인 전극(175b)은 제2 반도체층(154b)과 함께 하나의 제2 박막 트랜지스터(Qb)를 이루며, 채널은 제2 소스 전극(173b)과 제2 드레인 전극(175b) 사이의 제2 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 제3 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 위치한다. 제1 보호막(180p)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 절연막을 포함할 수 있다. 제1 보호막(180p)은 색필터(230) 등의 안료가 노출된 반도체층(154a, 154b, 154c) 부분으로 유입되는 것을 방지한다.
제1 보호막(180p) 위에는 색필터(230)가 위치한다. 색필터(230)는 서로 인접한 두 개의 데이터선(171)을 따라 세로 방향으로 뻗어 있다. 본 발명의 일 실시예는 색필터(230)가 하부 표시판(100)에 위치하는 실시예에 대해 설명 및 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 색필터(230)는 상부 표시판(200)에 위치할 수도 있다.
색필터(230) 위에는 제2 보호막(180q)이 위치한다. 제2 보호막(180q)은 제1 보호막(180p)과 같이 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 위치한다. 화소 전극(191)은 전기장 생성 전극의 하나로써, 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 이루어질 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 5에 도시한 기본 전극 또는 그 변형을 하나 이상 포함할 수 있다.
제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 제1 접촉 구멍(185a) 및 제2 접촉 구멍(185b)을 통하여 각각 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 드레인 전극(175a) 및 제2 드레인 전극(175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 이 때, 제2 드레인 전극(175b)에 인가된 데이터 전압 중 일부는 제3 소스 전극(173c)을 통해 분압되어, 제1 부화소 전극(191a)에 인가되는 전압의 크기는 제2 부화소 전극(191b)에 인가되는 전압의 크기보다 크게 된다.
데이터 전압이 인가된 제1 부화소 전극(191a) 및 제2 부화소 전극(191b)은 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
화소 전극(191) 위에는 제1 배향막(11)이 위치한다. 제1 배향막(11)은 앞서 설명한 실시예에 따른 제1 배향막(11)과 동일한바 이하에서는 설명을 생략한다.
다음, 상부 표시판(200)에 대하여 설명한다.
제2 절연 기판(210) 위에 차광 부재(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 하부 표시판(100)의 데이터선(171)이 위치하는 영역 및 박막 트랜지스터 등이 위치하는 영역과 중첩하도록 상부 표시판(200)에 위치한다. 본 명세서는 차광 부재(220)가 상부 표시판(200)에 위치하는 실시예에 대해 설명 및 도시하였으나, 이에 제한되지 않고 하부 표시판(100)에 위치할 수 있음은 물론이다.
다음, 덮개막(250)이 차광 부재(220) 위에 위치한다. 발명의 실시예에 따라 덮개막(250)은 생략될 수 있다.
다음, 전기장 생성 전극 중 하나인 공통 전극(270)이 덮개막(250) 위에 위치한다. 공통 전극(270)은 하부 표시판(100)의 화소 전극(191)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 상부 표시판(200)은 별도의 배향막을 포함하지 않는다.
추가적으로, 하부 표시판(100) 및 상부 표시판(200)의 바깥쪽 면에는 편광자(polarization)(도시하지 않음)가 구비되어 있을 수 있다.
하부 표시판(100)과 상부 표시판(200) 사이에는 액정 분자(31)를 포함하는 액정층(3)이 위치한다. 액정층(3)은 음의 유전율 이방성을 가지며, 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수직을 이루도록 배향되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정층(3)은 수직 배향 첨가제(33)를 포함하며 전술한 바와 같이 다양한 변형 실시예가 가능하다. 본 발명의 실시예에 따른 액정층(3)은 전술한 액정층(3)과 동일한바 이하에서는 설명을 생략한다.
그러면, 도 5를 참고로 하여 하부 표시판(100)의 기본 전극(199)에 대하여 설명한다. 도 3을 참고하면, 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 각각 하나의 기본 전극(199)을 포함한다. 예를 들어, 도 5은 제1 부화소 전극(191a)을 기준으로 기본 전극을 도시하고 있으나, 기본 전극은 제2 부화소 전극(191b)을 기준으로 변형될 수 있다.
도 5에 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 나누어지며, 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(121) 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.
본 발명의 다른 한 실시예에 따르면, 미세 가지부(194a, 194b, 194c, 194d)의 폭은 가로 줄기부(193) 또는 세로줄기부(192)에 가까울수록 넓어질 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.
이때, 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.
지금까지 설명한 박막 트랜지스터 및 화소 전극(191)에 관한 설명은 하나의 예시이고, 측면 시인성을 향상시키기 위해 박막 트랜지스터 구조 및 화소 전극 디자인을 변형할 수 있다.
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 11: 제1 배향막
100: 하부 표시판 200: 상부 표시판
121: 게이트선 124a, 124b: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154a, 154b: 반도체층
173a, 173b: 소스 전극 175a, 175b: 드레인 전극
191: 화소 전극 270: 공통 전극
230: 색필터

Claims (16)

  1. 제1 절연 기판,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 제1 배향막,
    상기 제1 절연 기판과 마주하는 제2 절연 기판, 및
    상기 제1 절연 기판 및 상기 제2 절연 기판 사이에 위치하며 액정 분자 및 수직 배향 첨가제를 포함하는 액정층을 포함하고,
    상기 제1 배향막 및 상기 액정층 중 적어도 하나는 배향 중합체를 포함하며,
    상기 수직 배향 첨가제는 상기 제2 절연 기판에 인접한 상기 액정 분자를 수직 배향하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제2 절연 기판 위에 배향막이 위치하지 않는 액정 표시 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 배향막에 인접한 상기 액정 분자의 선경사 정도와 상기 제2 절연 기판에 인접한 상기 액정 분자의 선경사 정도가 서로 다른 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 배향막에 인접한 상기 액정 분자의 선경사 정도는 상기 제2 절연 기판에 인접한 상기 액정 분자의 선경사 정도보다 큰 액정 표시 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 수직 배향 첨가제는 제1 첨가제를 포함하고,
    상기 제1 첨가제는 풀러린(Fullurene), 금속성 나노입자(Metallic nanoparticles), 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-7로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00059
    [화학식 A-1]
    Figure pat00060
    [화학식 A-2]
    Figure pat00061
    [화학식 A-3]
    Figure pat00062
    [화학식 A-4]
    Figure pat00063
    [화학식 A-5]
    Figure pat00064
    [화학식 A-6]
    Figure pat00065
    [화학식 A-7]
    상기 R은 수소 혹은 탄소수 1 내지 10인 선형 또는 고리형 알킬기이다.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 배향막은 광반응기 및/또는 광반응 유도체를 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 배향막은 배향 보조제를 광조사하여 형성된 상기 배향 중합체를 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 배향 보조제는 하기 화학식 C-1 내지 C-5 중 적어도 하나를 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00066
    [화학식 C-1]
    Figure pat00067
    [화학식 C-2]
    Figure pat00068
    [화학식 C-3]
    Figure pat00069
    [화학식 C-4]
    Figure pat00070
    [화학식 C-5].
  9. 제5항에서,
    상기 수직 배향 첨가제는 광 반응기를 포함하는 제2 첨가제를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 첨가제는 하기 화학식 A-8 내지 화학식 A-11로 표현되는 화합물 중 적어도 하나를 더 포함하는 액정 표시 장치:
    Figure pat00071
    [화학식 A-8]
    Figure pat00072
    [화학식 A-9]
    Figure pat00073
    [화학식 A-10]
    Figure pat00074
    [화학식 A-11]
    상기 n은 자연수이다.
  11. 제10항에서,
    상기 액정층은 배향 보조제를 포함하지 않는 액정 표시 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 제1 배향막은 수직 배향기를 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 액정 표시 장치는 곡면형(curved)인 액정 표시 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 액정층은 음의 유전율 이방성을 가지는 액정 표시 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 제1 절연 기판 위에 위치하는 화소 전극, 및
    상기 제2 절연 기판 위에 위치하는 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 화소 전극은 십자 줄기부 및 상기 십자 줄기부에서 연장된 미세 가지부를 포함하는 액정 표시 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108192643A (zh) * 2018-01-30 2018-06-22 深圳市华星光电技术有限公司 自取向材料、自取向液晶材料、液晶面板及其制作方法
CN109426037A (zh) * 2017-08-22 2019-03-05 三星显示有限公司 液晶显示器
US10414983B2 (en) 2017-06-20 2019-09-17 Samsung Display Co., Ltd. Curved liquid crystal display
CN115268144A (zh) * 2022-08-04 2022-11-01 广州华星光电半导体显示技术有限公司 液晶显示面板及其制备方法、显示装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10414983B2 (en) 2017-06-20 2019-09-17 Samsung Display Co., Ltd. Curved liquid crystal display
CN109426037A (zh) * 2017-08-22 2019-03-05 三星显示有限公司 液晶显示器
KR20190021517A (ko) * 2017-08-22 2019-03-06 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법
US11391992B2 (en) 2017-08-22 2022-07-19 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display and manufacturing method thereof
CN109426037B (zh) * 2017-08-22 2023-03-07 三星显示有限公司 液晶显示器
CN108192643A (zh) * 2018-01-30 2018-06-22 深圳市华星光电技术有限公司 自取向材料、自取向液晶材料、液晶面板及其制作方法
CN108192643B (zh) * 2018-01-30 2020-07-28 深圳市华星光电技术有限公司 自取向材料、自取向液晶材料、液晶面板及其制作方法
CN115268144A (zh) * 2022-08-04 2022-11-01 广州华星光电半导体显示技术有限公司 液晶显示面板及其制备方法、显示装置
CN115268144B (zh) * 2022-08-04 2024-01-30 广州华星光电半导体显示技术有限公司 液晶显示面板及其制备方法、显示装置

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