KR20170037763A - 액정표시장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

발명은 액정표시장치 및 이의 제조방법을 제공한다. 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 박막트랜지스터 어레이 기판; 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 마주하는 대향 기판; 음의 유전율 이방성의 액정 분자들을 포함하고 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 대향 기판의 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층과 상기 대향 기판의 사이에 배치되고 제1 화합물로 구성된 제1 액정 배향 기저층; 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제1 액정 배향 기저층의 표면 상에 상호 이격 배치된 제1 돌기들로 구성된 제1 액정 배향 안정화층; 상기 액정층과 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 사이에 배치되고 상기 제1 화합물과 상이한 제2 화합물로 구성된 제2 액정 배향 기저층; 및 상기 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제2 액정 배향 기저층의 표면 상에 상호 이격 배치되고 상기 제1 돌기들에 비해 평균 크기가 큰 제2 돌기들로 구성된 제2 액정 배향 안정화층;을 포함한다.

Description

액정표시장치 및 이의 제조방법{CURVED LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
발명은 액정표시장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판표시장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다.
액정표시장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정들의 배향방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정표시장치는 텔레비전 수신기의 표시장치로 사용되면서, 화면의 크기가 커지고 있다. 이처럼 액정표시장치의 크기가 커짐에 따라, 시청자가 화면의 중앙부를 보는 경우와 화면의 좌우 양단을 보는 경우에 따라 시각차가 커질 수 있다.
시각차를 보상하기 위하여, 액정표시장치를 오목형 또는 볼록형으로 굴곡시켜 곡면형으로 형성할 수 있다. 곡면 액정표시장치는 시청자 기준으로, 가로 길이보다 세로 길이가 길고, 세로 방향으로 굴곡된 포트레이트(portrait) 타입일 수 있고, 가로 길이보다 세로 길이가 짧고, 가로 방향으로 굴곡된 랜드스케이프(landscape) 타입일 수도 있다.
발명은 상부 표시기판의 표면에 배향된 액정 분자들의 선경사각과 하부 표시기판의 표면에 배향된 액정 분자들의 선경사각을 서로 상이한 액정표시장치 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
발명은 곡면 액정표시장치와 평판 액정표시장치에 모두 적용될 수 있는 액정표시장치의 제조방법을 제공하고자 한다.
발명은 광 투과율이 향상된 곡면 액정표시장치를 제공하고자 한다.
발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 액정표시장치는, 박막트랜지스터 어레이 기판; 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 마주하는 대향 기판; 음의 유전율 이방성의 액정 분자들을 포함하고 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 대향 기판의 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층과 상기 대향 기판의 사이에 배치되고 제1 화합물로 구성된 제1 액정 배향 기저층; 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제1 액정 배향 기저층의 표면 상에 상호 이격 배치된 제1 돌기들로 구성된 제1 액정 배향 안정화층; 상기 액정층과 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 사이에 배치되고 상기 제1 화합물과 상이한 제2 화합물로 구성된 제2 액정 배향 기저층; 및 상기 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제2 액정 배향 기저층의 표면 상에 상호 이격 배치되고 상기 제1 돌기들에 비해 평균 크기가 큰 제2 돌기들로 구성된 제2 액정 배향 안정화층;을 포함한다.
상기 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 상기 대향 기판과 상기 제1 액정 배향 기저층의 사이에 배치되고 도메인 분할수단을 가지지 않는 패턴리스(pattern-less) 전극; 및 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 제2 액정 배향 기저층의 사이에 배치되고 도메인 분할수단을 갖는 패턴 전극;을 더 포함한다.
상기 일 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 제1 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 제1 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ1)은 상기 제2 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ2)에 비해 크다.
상기 일 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 제1 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ1)이 상기 제2 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ2)의 차이값(mθ1- mθ2)이 0.7 내지 1.2 의 범위 내일 수 있다.
상기 일 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 제2 액정 배향 기저층은 상기 제1 액정 배향 기저층에 비해 상대적으로 중합 개시제 또는 이의 분해물의 농도가 높을 수 있다.
상기 일 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 제1 액정 배향 기저층은 상기 제2 액정 배향 기저층에 비해 상대적으로 라디칼 포집제의 농도가 높을 수 있고, 상기 라디칼 포집제는 C1~C10 알킬 아민(alkyl amine), 아릴 아민(aryl amine), 헤테로 고리 아민, 퓨란(furan), 티오펜(thiophene) 중 하나 이상일 수 있다.
상기 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 시청자와 대면하는 대향면이 상기 시청자를 기준으로 오목한 곡면형상을 갖는 곡면 액정표시장치일 수 있다.
다른 실시예에 따른 액정표시장치는, 박막트랜지스터 어레이 기판; 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 마주하는 대향 기판; 음의 유전율 이방성의 액정 분자들을 포함하고 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 대향 기판의 사이에 배치된 액정층; 상기 액정층과 상기 대향 기판의 사이에 배치되고 제1 화합물로 구성된 제1 액정 배향 기저층; 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제1 액정 배향 기저층의 표면 상에 상호 이격 배치된 제1 돌기들로 구성된 제1 액정 배향 안정화층; 상기 액정층과 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 사이에 배치되고 상기 제1 화합물과 상이한 제2 화합물로 구성된 제2 액정 배향 기저층; 및 상기 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제2 액정 배향 기저층의 표면 상에 상호 이격 배치되고 상기 제1 돌기들에 비해 평균 크기가 작은 제2 돌기들로 구성된 제2 액정 배향 안정화층;을 포함한다.
상기 다른 실시예에 따른 액정표시장치는, 상기 대향 기판과 상기 제1 액정 배향 기저층의 사이에 배치되고 도메인 분할수단을 가지지 않는 패턴리스(pattern-less) 전극; 및 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 제2 액정 배향 기저층의 사이에 배치되고 도메인 분할수단을 갖는 패턴 전극; 을 더 포함한다.
상기 다른 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 제1 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 제1 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ1)이 상기 제2 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ2)에 비해 작다.
상기 다른 실시예에 따른 액정표시장치에서, 상기 제2 액정 배향 기저층은 상기 제1 액정 배향 기저층에 비해 상대적으로 중합 개시제 또는 이의 분해물의 농도가 높을 수 있다.
상기 다른 실시예에 따른 액정표시장치에, 상기 제1 액정 배향 기저층은 상기 제2 액정 배향 기저층에 비해 상대적으로 라디칼 포집제의 농도가 높을 수 있고, 상기 라디칼 포집제는 C1~C10 알킬 아민(alkyl amine), 아릴 아민(aryl amine), 헤테로 고리 아민, 퓨란(furan), 티오펜(thiophene) 중 하나 이상일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 박막트랜지스터 어레이 기판에 대향하는 대향 기판 상에 도메인 분할 수단을 갖지 않는 패턴리스 전극을 형성하고, 상기 패턴리스 전극 상에 제1 반응성 메조겐들을 포함하는 제1 액정 수직 배향제를 도포하여 제1 코팅막을 성막하는 제1 성막 단계; 상기 박막트랜지스터 어레이 기판 상에 도메인 분할 수단을 포함하는 패턴 전극을 형성하고, 상기 패턴 전극 상에 중합 개시제들과 상기 제1 반응성 메조겐들과 상이한 제2 반응성 메조겐들을 포함하는 제2 액정 수직 배향제를 도포하여 제2 코팅막을 성막하는 제2 성막 단계; 액정 분자들로 구성된 액정 조성물을 이용하여 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 대향 기판의 사이에 액정층을 형성하고 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 대향 기판을 합착하여 액정표시패널을 제조하는 패널 제조 단계; 상기 액정표시패널을 열처리하여 상기 패턴리스 전극 상에 제1 액정 배향 기저층을 형성하고 상기 패턴 전극 상에 제2 액정 배향 기저층을 형성하는 열처리 단계; 및 상기 액정표시패널에 자외선을 조사하여 상기 제1 반응성 메조겐들의 중합체들 및/또는 제2 반응성 메조겐들의 중합체들을 포함하는 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제1 액정 배향 기저층 상에 상호 이격 배치된 제1 돌기들로 구성된 제1 액정 배향 안정화층을 형성하고, 상기 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제2 액정 배향 기저층 상에 상호 이격 배치된 제2 돌기들로 구성된 제2 액정 배향 안정화층을 형성하는 자외선 조사 단계;를 포함한다.
상기 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 상기 액정표시패널의 양단을 구부리는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법에서, 상기 열처리 단계는 상기 제1 코팅막의 열처리 온도와 상기 제2 코팅막의 열처리 온도가 서로 동일하고, 상기 제1 코팅막의 열처리 온도와 상기 제2 코팅막의 열처리 온도는 200℃ 이상 내지 230℃ 미만의 범위 내이며, 상기 제2 돌기들은 상기 제1 돌기들에 비해 평균 크기가 크다.
상기 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법에서, 상기 열처리 단계는 상기 제1 코팅막의 열처리 온도는 상기 제2 코팅막의 열처리 온도에 비해 높고, 상기 제1 코팅막의 열처리 온도와 상기 제2 코팅막의 열처리 온도는 200℃ 이상 내지 230℃ 미만의 범위 내이며, 상기 제1 돌기들은 상기 제2 돌기들에 비해 평균 크기가 크다.
상기 또 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법에서, 상기 제1 액정 수직 배향제는 C1~C10 알킬 아민(alkyl amine), 아릴 아민(aryl amine), 헤테로 고리 아민, 퓨란(furan), 티오펜(thiophene) 중 하나 이상의 라디칼 포집제를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
발명은 상부 표시기판의 표면에 배향된 액정 분자들의 선경사각과 하부 표시기판의 표면에 배향된 액정 분자들의 선경사각을 서로 상이하게 설계함으로써, 광투과율이 향상된 액정표시장치 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
발명은 이종(異種)의 반응성 메조겐들을 포함하는 이종(異種)의 액정 배향제를 이용하여 상부 액정 배향층과 하부 액정 배향층을 형성함으로써, 곡면 액정표시장치와 평판 액정표시장치에 모두 적용할 수 있는 액정표시장치의 제조방법을 제공할 수 있다.
발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1 내지 도 5 는 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 6 은 도 5의 제1 액정 배향 안정화층의 표면 이미지이다.
도 7 은 도 5의 제2 액정 배향 안정화층의 표면 이미지이다.
도 8 은 도 5의 제1 액정 배향 안정화층을 구성하는 제1 돌기들의 평균 크기와 제2 액정 배향 안정화층을 구성하는 제2 돌기들의 평균 크기를 비교한 그래프이다.
도 9 는 도 5의 제1 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 액정 분자들과 제2 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 액정 분자들의 선경사각을 비교한 그래프이다.
도 10 은 일 실시예에 따른 곡면 액정표시장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 11 은 곡면 액정표시장치에서 발생하는 상부 표시기판과 하부 표시기판 간의 오정렬로 인한 선경사 방향의 오정렬을 나타내는 도면이다.
도 12 는 도 10 의 II 영역의 화소 전극을 개략적으로 도시한다.
도 13 은 도 10 의 III-III'에 따른 개략적인 단면도이다.
도 14 는 다른 실시예에 따른 도 5 의 제1 액정 배향 안정화층의 표면 이미지이다.
도 15 는 다른 실시예에 따른 도 5 의 제2 액정 배향 안정화층의 표면 이미지이다.
도 16 은 다른 실시예에 따른 도 5의 제1 액정 배향 안정화층을 구성하는 제1 돌기들의 평균 크기와 제2 액정 배향 안정화층을 구성하는 제2 돌기들의 평균 크기를 비교한 그래프이다.
발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참고하면 명확해질 것이다.
그러나 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 발명의 개시가 완전하도록 하며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 곡면 액정표시장치와 평판 액정표시장치를 구분하기 위해서, 곡면 액정표시장치와 이를 구성하는 구성요소의 참조 부호 뒤에는 C를 부가한다.
명세서 전체에 걸쳐, A 및/또는 B는 A, B 또는 A 및 B를 의미한다.
도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참고하여 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 5 는 평판 액정표시장치(도 5의 500)의 제조방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 평판 액정표시장치(도 5의 500)의 제조방법은, 제1 성막 단계, 제2 성막 단계, 패널 제조 단계, 자외선 조사 단계를 포함한다.
상기 제1 성막 단계는 도 1에 도시되어 있고, 상기 제2 성막 단계는 도 2에 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 제1 성막 단계는, 박막트랜지스터 어레이 기판(200)에 대향하는 대향 기판(100) 상에 도메인 분할 수단을 갖지 않는 패턴리스 전극(110)을 형성하는 단계와 패턴리스 전극(110) 상에 제1 반응성 메조겐들(RM1)을 포함하는 제1 액정 수직 배향제를 도포하여 제1 코팅막(AL1-1)을 성막하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 제2 성막 단계는, 박막트랜지스터 어레이 기판(200) 상에 도메인 분할 수단을 포함하는 패턴 전극(291)을 형성하는 단계와, 패턴 전극(291) 상에 중합 개시제들과 제1 반응성 메조겐들(RM1)과 상이한 제2 반응성 메조겐들(RM2)을 포함하는 제2 액정 수직 배향제를 도포하여 제2 코팅막(AL2-1)을 성막하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
패턴리스 전극(110)은 공통 전극일 수 있고, 패턴 전극(291)은 화소 전극일 수 있다. 패턴 전극(291)은 십자형 줄기부(SC)와 십자형 줄기부(SC)로부터 뻗어나온 미세 가지부들 및 미세 가지부들 사이에 배치된 절개부들(DC)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1 수직 액정 배향제는, 주쇄(MC)와 측쇄로서 수직 배향기들(VA)을 갖는 고분자 화합물을 포함하는 액정 배향제를 의미하고, 예를 들어, 주쇄(MC)는 이미드기를 포함하고 측쇄로서 수직 배향기들(VA)을 갖는 폴리이미드계 고분자 화합물을 포함하는 액정 배향제일 수 있다. 수직 배향기들(VA)은 스페이서(SP)를 통해 주쇄(MC)에 화학 결합되어 있을 수 있다. 수직 배향기들(VA)은, 예를들어, 알킬기, 말단이 알킬기로 치환된 탄화수소 유도체, 말단이 사이클로알킬기로 치환된 탄화수소 유도체, 말단이 방향족 탄화수소로 치환된 탄화수소 유도체 등일 수 있다.
상기 제1 수직 액정 배향제는, 측쇄로서 라디칼 포집제(PT)를 더 포함할 수 있다. 라디칼 포집제(PT)는 C1~C10 알킬 아민(alkyl amine), 아릴 아민(aryl amine), 헤테로 고리 아민, 퓨란(furan), 티오펜(thiophene) 중 하나 이상일 수 있다. 상기 아릴 아민은 아닐린(aniline), p-톨루이딘(p-Toluidine) 및 p-아니시딘(p-Anisidine) 등일 수 있고, 상기 헤테로 고리 아민은 피롤(pyrrole), 피라졸(pyrazole), 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 피리딘(pyridine), 피리다진(pyridazine), 피리미딘(pyrimidine), 퀴놀린(quinoline), 티아졸(thiazole), 피페리딘(piperidine), 피롤리딘(pyrrolidine) 등일 수 있다. 라디칼 포집제(PT)는 자신이 보유하고 있는 비공유 전자쌍을 이용하여 액정층 내의 양이온 불순물들을 포획함으로써, 평판 액정표시장치(도 9의 500)의 전압 보전율(Voltage Holding Ratio, VHR)을 향상시킴으로써, 잔상을 개선할 수 있다.
상기 제2 수직 액정 배향제는, 주쇄(MC)와 측쇄로서 수직 배향기들(VA)을 갖는 고분자 화합물을 포함하는 액정 배향제를 의미하고, 예를 들어, 주쇄(MC)는 이미드기를 포함하고 측쇄로서 수직 배향기들(VA)을 갖는 폴리이미드계 고분자 화합물을 포함하는 액정 배향제일 수 있다. 수직 배향기들(VA)은 스페이서(SP)를 통해 주쇄(MC)에 화학 결합되어 있을 수 있다. 수직 배향기들(VA)은, 예를들어, 알킬기, 말단이 알킬기로 치환된 탄화수소 유도체, 말단이 사이클로알킬기로 치환된 탄화수소 유도체, 말단이 방향족 탄화수소로 치환된 탄화수소 유도체 등일 수 있다.
상기 제2 수직 액정 배향제는, 측쇄로서 중합 개시제(I)를 더 포함할 수 있다. 중합 개시제(I)는 아세토페논, 벤조인, 벤조페논, 디에톡시 아세토페논, 페닐레톤(phenyletone), 티옥산톤(thioxanthone), 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질 디메틸 타르, 4-(2-히드록시 에톡시)페닐-(2-히드록시)-2-프로필 케톤, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, o-벤조일 안식향산 메틸, 4-페닐 벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸-디페닐 황화물, (4-벤조일 벤질)트리메틸 암모늄 염화물, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐 포스핀 옥시드, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥시드, 2-히드록시 메틸 프로피온니트릴, 2,2'-{아조비스(2-메틸-N-[1,1'-비스(히드록시메틸)-2-히드록시에틸)프로피온 아미드], 아크릴산 [(2-메톡시-2-페닐-2-벤조일)-에틸] 에스테르, 페닐 2-아크리로일옥시-2-프로필 케톤, 페닐 2-메타크리로일옥시-2-프로필 케톤, 4-이소프로필페닐 2-아크리로일옥시-2-프로필 케톤, 4-클로로페닐 2-아크리로일옥시-2-프로필 케톤, 4-도데실페닐 2-아크리로일옥시-2-프로필 케톤, 4-메톡시페닐 2-아크리로일옥시-2-프로필 케톤, 4-아크리로일옥시페닐 2-하이드록시-2-프로필 케톤, 4-메타크리로일옥시페닐 2-하이드록시-2-프로필 케톤, 4-(2-아크리로일옥시에톡시)-페닐 2-하이드록시-2-프로필 케톤, 4-(2-아크리로일옥시디에톡시)-페닐 2-하이드록시-2-프로필 케톤, 4-(2-아크리로일옥시에톡시)-벤조인, 4-(2-아크리로일옥시에틸티오)-페닐 2-하이드록시-2-프로필 케톤, 4-N,N'-비스-(2-아크리로일옥시에틸)-아미노페닐 2-하이드록시-2-프로필 케톤, 4-아크리로일옥시페닐 2-아크리로일옥시-2-프로필 케톤, 4-메타크리로일옥시페닐 2-메타크리로일옥시-2-프로필 케톤, 4-(2-아크리로일옥시에톡시)-페닐 2-아크리로일옥시-2-프로필 케톤, 4-(2-아크리로일옥시디에톡시)-페닐 2-아크리로일옥시-2-프로필 케톤, 디벤질 케톤(dibenzyl ketone), 벤조인 알킬 에테르, 벤조인 메틸 에테르(benzoin methyl ether), 벤조인 에틸 에테르(benzoin ethyl ether), 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르, 디알킬아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실포스핀(acyl phosphine), 알파-아미노케톤(α-aminoketone) 중 하나 이상일 수 있다. 다만, 이들만으로 제한되는 것은 아니다.
액정 분자들의 선경사각은 반응성 메조겐들(reactive mesogens)의 농도, 중합 개시제(I)의 농도, 열처리 조건, 전압 및 광조사량을 조절함으로써 조절할 수 있고, 반응성 메조겐들의 중합체의 돌기들이 많이 형성될수록 액정 분자들은 경사 배향될 수 있다. 상기 반응성 메조겐 중합체 돌기들은 액정 배향층의 표면에 배향된 액정 분자들의 경사 배향 상태를 고정 내지 안정화시킬 수 있다.
중합 개시제(I)의 농도를 제외한 다른 공정 변수들이 동일한 경우, 상기 중합 개시제의 농도가 높을수록 상기 반응성 메조겐들의 중합체의 돌기들이 많이 형성될 수 있다. 중합 개시제(I)는 상기 반응성 메조겐들의 중합 반응을 개시하므로, 중합 개시제(I)의 농도를 조절하여 상기 반응성 메조겐들의 중합 반응이 선택성을 갖도록 할 수 있다.
상기 반응성 메조겐은 액정성을 발현하기 위한 메조겐 구조와 고분자화를 위한 중합 가능한 말단기를 갖는 화합물로서, 예를 들어, 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
P1-SP1-MG-SP2-P2 (화학식 1)
상기 화학식 1 에서, P1과 P2는 중합 가능한 말단기로서, 예를 들어, (메트)아크릴레이트기((meth)acrylate group), 비닐기(vinyl group), 비닐옥시기(vinyloxy group), 에폭시기(epoxy group) 등일 수 있고, SP1은 P1과 MG를 연결하는 스페이서 기로서, 예를 들어, 탄소수가 1 개 내지 12 개인 알킬기(alkyl group), 탄소수가 1 개 내지 12 개인 알콕시기 등일 수 있으며, SP2는 P2와 MG를 연결하는 스페이서 기로서, 예를 들어, 탄소수가 1 개 내지 12 개인 알킬기(alkyl group), 탄소수가 1 개 내지 12 개인 알콕시기 등일 수 있고, MG는 메조겐 구조로서, 예를 들어, 사이클로헥실(cyclohexyl), 비페닐(biphenyl), 터페닐(terphenly), 나프탈렌(naphthalene) 등일 수 있다.
제1 반응성 메조겐들(RM1)은 제2 반응성 메조겐들(RM2)과 화학구조가 상이한 화합물들로 구성될 수 있고, 제2 반응성 메조겐들(RM2)은 제1 반응성 메조겐들(RM1)에 비해 열적 안정성이 뛰어난 화합물들로 구성될 수 있다.
예를 들어, 제1 반응성 메조겐들(RM1)은 하기 화학식 2 및 3으로 표현되는 화합물들 중 적어도 하나일 수 있다.
(화학식 2)
Figure pat00001
(화학식 3)
Figure pat00002
예를 들어, 제2 반응성 메조겐들(RM1)은 하기 화학식 4 내지 6으로 표현되는 화합물들 중 적어도 하나일 수 있다.
(화학식 4)
Figure pat00003
(화학식 5)
Figure pat00004
(화학식 6)
Figure pat00005
상기 패널 제조 단계와 상기 열처리 단계는 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 도 3을 참고하면, 상기 패널 제조 단계는, 액정 분자들(LC)로 구성된 액정 조성물을 이용하여 대향 기판(100)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200)의 사이에 액정층(300)을 형성하고 대향 기판(100)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200)을 합착하여 액정표시패널을 제조하는 단계이다.
액정 분자들(LC)은 음의 유전율 이방성을 가진 액정 분자들을 포함한다. 상기 음의 유전율 이방성을 가진 액정 분자들은 수직 배향기들(도 1 및 도 2의 VA)에 의해 대향 기판(100)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200)에 대해 실질적으로 수직으로 배향된다. 이 때, 대향 기판(100)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200)에 대해 상기 음의 유전율 이방성을 가진 액정 분자들이 실질적으로 수직 배향된다는 것은 상기 음의 유전율 이방성을 가진 액정 분자들이 대향 기판(100)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200)에 대해 88 ° 이상 내지 90 ° 이하의 선경사각을 가지고 배향되는 것을 의미한다. 상기 선경사각은 대향 기판(100)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200)과 상기 음의 유전율 이방성을 가진 액정 분자들의 방향자 사이의 각을 의미한다. 한편, 극각은 대향 기판(100)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200)에 수직한 가상의 수직선과 상기 음의 유전율 이방성을 가진 액정 분자들의 방향자 사이의 각을 의미한다.
이하, 음의 유전율 이방성을 가진 액정 분자들을 네가티브(negative) 액정 분자들이라 한다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 열처리 단계는, 액정 분자들(LC)의 퍼짐성을 제어하기 위한 것으로서, 상기 액정표시패널을 열처리함으로써 패턴리스 전극(110) 상에는 제1 액정 배향 기저층(AL1-1a)이 형성되고 패턴 전극(110) 상에는 제2 액정 배향 기저층(AL2-1a)이 형성된다.
제1 액정 배향 기저층(AL1-1a)은, 예를 들어, 하기 화학식 7 로 표현되는 폴리이미드계 화합물로 구성될 수 있다.
(화학식 7)
Figure pat00006
제2 액정 배향 기저층(AL2-1a)은, 예를 들어, 하기 화학식 8 로 표현되는 폴리이미드계 화합물로 구성될 수 있다.
(화학식 8)
Figure pat00007
상기 화학식 7 및 화학식 8에서, a, b, c, d는 각각 자연수이다.
제1 코팅막(AL1-1)은 제1 열처리 온도로 열처리(H1)될 수 있고, 제2 코팅막(AL2-1)은 제2 열처리 온도로 열처리(H2)될 수 있다. 상기 제1 열처리 온도와 상기 제2 열처리 온도는 실질적으로 동일할 수 있고, 예를 들어, 상기 제1 열처리 온도와 상기 제2 열처리 온도는 200 ℃ 이상 내지 230 ℃ 미만의 범위 내일 수 있다.
제1 코팅막(AL1-1)과 제2 코팅막(AL2-1) 내의 제1 반응성 메조겐들(RM1)과 제2 반응성 메조겐들(RM2)은 열처리(H1, H2)를 통해 액정층(300)으로 용출된다.
상기 자외선 조사 단계가 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 자외선 조산 단계는, 상기 액정표시패널에 전계를 인가한 상태에서 자외선을 조사하는 것으로서, 액정층(300) 내의 제1 및 제2 반응성 메조겐들(RM1, RM2)을 중합할 수 있다. 상기 액정표시패널에 자외선을 조사하면, 제1 반응성 메조겐들(RM1)의 중합체들 및/또는 제2 반응성 메조겐들(RM2)의 중합체들을 포함하는 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성된 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)이 각각 제1 액정 배향 기저층(AL1-1a)와 제2 액정 배향 기저층(AL2-1a) 상에 형성된다.
제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)은 상기 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성된 제1 돌기들이 제1 액정 배향 기저층(AL1-1a) 상에서 상호 이격 배치된 구조일 수 있고, 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)은 상기 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성된 제2 돌기들이 제2 액정 배향 기저층(AL2-1a) 상에서 상호 이격 배치된 구조일 수 있다.
도 4를 참고하면, 상기 액정표시패널에 자외선을 조사하면, 제1 액정 배향 기저층(AL1-1a)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들(LC)은 소정의 선경사각(θ1)을 가지고 대향 기판(100)에 대해 경사 배향되고, 제2 액정 배향 기저층(AL2-1a)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들(LC)은 소정의 선경사각(θ2)을 가지고 박막트랜지스터 어레이 기판(200)에 대해 경사 배향된다. 이 때, 상기 소정의 선경사각(θ1)과 상기 소정의 선경사각(θ2)은 서로 상이하다.
도 5를 참고하면, 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들(LC)과 제2 액정 배향 기저층(AL2-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들(LC)은, 전계가 해제된 상태에서도, 소정의 선경사각들(θ1, θ2)을 가지고 대향 기판(100)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200)에 대해 경사 배향된 상태가 유지된다.
제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)은 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들(LC)의 경사 배향 상태를 안정화 내지 고정시킬 수 있다. 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)은 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들(LC)의 경사 배향 상태를 안정화 내지 고정시킬 수 있다.
도 6 은 도 5의 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면 이미지이고, 도 7 은 도 5의 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면 이미지이다. 도 8 은 도 5의 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)을 구성하는 상기 제1 돌기들의 평균 크기와 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)을 구성하는 상기 제2 돌기들의 평균 크기를 비교한 그래프이다.
도 6 내지 도 8을 참고하면, 제1 코팅막(AL1-1)과 제2 코팅막(AL2-1)의 열처리 온도를 모두 200 ℃로 동일하게 한 경우, 상기 제1 돌기들의 평균 크기(상A-200℃)가 상기 제2 돌기들의 평균 크기(하A-200℃)에 비해 큼을 알 수 있다.
상기 제1 돌기들의 평균 크기(상A-200℃)와 상기 제2 돌기들의 평균 크기(하A-200℃)의 차이는 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 제1 액정 분자들의 선경사각과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 선경사각을 상이하게 만들 수 있다.
도 9 는 도 5의 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 제1 액정 분자들과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 선경사각을 비교한 그래프이다.
도 9를 참고하면, 제1 코팅막(AL1-1)의 열처리 온도를 200 ℃로 하고, 제2 코팅막(AL2-1)의 열처리 온도를 200 ℃로 하며, 자외선의 세기를 8V,6J로 한 경우, 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 제1 액정 분자들의 평균 선경사각은 88.91° 이었고, 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 평균 선경사각은 88.20° 이었다.
도 9를 참고하면, 제1 코팅막(AL1-1)의 열처리 온도를 220 ℃로 하고, 제2 코팅막(AL2-1)의 열처리 온도를 220 ℃로 하며, 자외선의 세기를 8V,6J로 한 경우, 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 제1 액정 분자들의 평균 선경사각은 89.20° 이었고, 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 평균 선경사각은 88.45° 이었다.
도 9를 참고하면, 제1 코팅막(AL1-1)의 열처리 온도를 220 ℃로 하고, 제2 코팅막(AL2-1)의 열처리 온도를 220 ℃로 하며, 자외선의 세기를 10V,6J로 한 경우, 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 제1 액정 분자들의 평균 선경사각은 89.15° 이었고, 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 평균 선경사각은 88.00° 이었다.
하기 표 1에는 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 제1 액정 분자들과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 선경사각을 측정한 결과가 정리되어 있다.
열처리 온도 200℃ 220℃
노광 조건 8V,6J 8V,6J 10V,6J
기판 대향 기판 TFT 기판* 대향 기판 TFT 기판 대향 기판 TFT 기판
시료의 수 4개 4개 2개 1개 4개 4개
최소 선경사각 88.78° 87.91° 89.12° 88.37° 88.84° 87.51°
최대 선경사각 89.08° 88.39° 89.28° 88.53° 89.62° 88.35°
평균 선경사각 88.91° 88.20° 89.20° 88.45° 89.15° 88.00°
표준편차 0.15 0.25 0.11 0.11 0.36 0.36
* TFT 기판: 박막트랜지스터 어레이 기판
도 9 및 표 1을 참고하면, 상기 제1 액정 수직 배향제와 제2 액정 수직 배향제를 이종(異種)의 화합물들로 구성하고, 제1 반응성 메조겐들(RM1)과 제2 반응성 메조겐들(RM2)을 이종(異種)의 화합물들로 구성하며, 공정 조건, 예를 들어, 열처리 온도 내지 노광 조건을 달리하면, 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 제1 액정 분자들과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 선경사각을 서로 상이하게 만들 수 있음을 알 수 있다.
도 10 은 일 실시예에 따른 곡면 액정표시장치(500C)의 개략적인 분해 사시도이다. 도 11 은 곡면 액정표시장치에서 발생하는 상부 표시기판과 하부 표시기판 간의 오정렬로 인한 선경사 방향의 오정렬을 나타내는 도면이다. 도 10 은 도 1 내지 도 5 에 도시된 제조공정에 따라 제조된 평판 액정표시장치(500)의 양단을 구부림으로 제조된 것이다.
도 5, 도 10 및 도 11을 참고하면, 곡면 액정표시장치(500C)은 평판 액정표시장치(500)의 양단을 구부림으로써 제조할 수 있다. 곡면 액정표시장치(500C)는 시정차와 대면하는 대향면이 오목한 곡면 형상을 가질 수 있다.
곡면 액정표시장치(500C)의 제조 시, 평판 액정표시장치(500)의 양단을 구부리는 과정에서 상부 평판 표시기판과 하부 평판 표시기판에 각각 가해지는 응력(stress)으로 인해 상부 곡면 표시기판과 하부 곡면 표시기판 간에는 정렬 오차(misalignment)가 발생될 수 있다. 상기 상부 평판 표시기판은 대향 기판(100), 패턴리스 전극(110), 제1 액정 배향 기저층(AL1-1) 및 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)를 포함하고, 상기 하부 평판 표시기판은 박막트랜지스터 어레이 기판(200), 패턴 전극(291), 제2 액정 배향 기저층(AL2-1) 및 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)를 포함하며, 상기 상부 곡면 표시기판은 대향 기판(100C), 공통 전극(110C), 제1 액정 배향 기저층(AL1-1C) 및 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2C)를 포함하고, 상기 하부 곡면 표시기판은 박막트랜지스터 어레이 기판(200C), 패턴 전극(291C), 제2 액정 배향 기저층(AL2-1C) 및 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2C)를 포함한다.
예를 들어, 평판 액정표시장치(500)를 구부리는 과정에서, 상기 상부 곡면 표시기판이 상기 하부 곡면 표시기판에 대해 왼쪽(D1) 또는 오른쪽(D2)으로 이동(shift)될 수 있다. 이 경우, 상기 상부 곡면 표시기판과 상기 하부 곡면 표시기판 간의 배치상태는 상기 상부 표시평판 기판과 상기 하부 평판 표시기판 간의 기 설계된 배치상태와 달라질 수 있다. 이러한 상기 상부 곡면 표시기판과 상기 하부 곡면 표시기판 간의 정렬 오차는 곡면 액정표시장치(500C)의 표시 품질을 저하시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 상부 평판 표시기판이 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)를 포함하고, 상기 하부 평판 표시기판이 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)를 포함하며, 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정들과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정들이 동일한 선경사각을 갖고 대향 기판(100)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200)에 대해 각각 경사 배향되어 복수의 도메인들을 형성하는 평판 액정표시장치(500)를 이용하여 곡면 액정표시장치(500C)를 제작하는 경우, 각 평판 표시기판에 가해지는 응력으로 인한 각 평판 표시기판의 정렬 오차는, 상기 도메인들의 경계 영역을 어긋나게 할 수 있다.
도 11을 참고하면, 우측 도면의 점선 사각형으로 표시된 부분과 같이, 각 평판 표시기판의 정렬 오차로 인한 상기 도메인들의 경계 영역의 정렬 오차는 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들의 배향 방향의 간섭 내지 충돌을 야기한다. 이로 인해 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들의 사이에 위치하는 네가티브 액정 분자들은 실질적으로 수직 배향될 수 있고, 그 결과, 곡면 액정표시장치(500C)에서는 우측 도면의 점선 사각형으로 표시된 부분에서 텍스쳐(texture)가 얼룩 내지 암부로 시인될 수 있고, 곡면 액정표시장치(500C)는 광 투과율이 저하될 수 있다.
일 실시예에 따른 곡면 액정표시장치(500C)는 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들의 선경사각과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 네가티브 액정 분자들의 선경사각을 상이하게 함으로써, 상기 텍스처의 발생을 완화시키거나 방지할 수 있다.
도 12 는 도 10 의 II 영역의 화소 전극을 개략적으로 도시한다.
도 10 및 도 12를 참고하면, 곡면 액정표시장치(500C)는 박막트랜지스터 어레이 기판(200C)에 대향하는 대향 기판(100C), 박막트랜지스터 어레이 기판(200C) 및 액정층(300C)을 포함한다. 액정층(300C)은 대향 기판(100C)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200C)의 사이에 배치될 수 있다.
대향 기판(100C)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200C)은 각각 표시 영역(DAC)와 비표시 영역(NDAC)을 포함한다. 표시 영역(DAC)은 화상이 시인되는 영역이고, 비표시 영역(NDAC)은 화상이 시인되지 않는 영역이다. 비표시 영역(NDAC)은 표시 영역(DAC)의 외곽을 둘러싸고 있다.
공통 전극(110C)은 대향 기판(100C)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200C)의 사이에 배치될 수 있고, 도메인 분할 수단을 가지지 않는다. 공통 전극(110C)은 패턴리스 전극일 수 있다. 화소 전극(291C)은 박막트랜지스터 어레이 기판(200C)과 공통 전극(110C)의 사이에 배치될 수 있고 상기 도메인 분할 수단을 갖는다. 화소 전극(291C)은 패턴 전극일 수 있다. 상기 도메인 분할 수단은, 예를 들어, 돌기 패턴 또는 슬릿 패턴일 수 있고, 상기 슬릿 패턴은, 예를 들어, 십자형 줄기부(SC), 십자형 줄기부(SC)로부터 뻗어나온 미세 가지부들(BC) 및 미세 가지부들(BC) 사이에 배치된 절개부들(DC)을 포함하여 구성될 수 있다.
액정층(300C)은 공통 전극(110C)과 화소 전극(291C)의 사이에 배치될 수 있다. 액정층(300C)은 음의 유전율 이방성의 액정 분자들(LC)을 포함할 수 있다.
제1 액정 배향층(AL1C)은 공통 전극(110C)과 액정층(300C)의 사이에 배치될 수 있다. 제2 액정 배향층(AL2C)은 화소 전극(291C)과 액정층(300C)의 사이에 배치될 수 있다. 제1 액정 배향층(AL1C)은 제1 액정 배향 기저층(AL1-1C)과 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2C)을 포함하여 구성될 수 있다. 제2 액정 배향층(AL2C)은 제2 액정 배향 기저층(AL2-1C)과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2C)을 포함하여 구성될 수 있다.
박막트랜지스터 어레이 기판(200C)의 표시 영역(DAC)에는 제1 방향으로 연장된 복수의 게이트 라인(GLC), 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 연장된 복수의 데이터 라인(DLC)이 형성될 수 있다. 게이트 라인(GLC)과 데이터 라인(DLC)에 의해 정의된 각 화소(PXC)마다 화소 전극(291C)이 배치될 수 있다.
화소 전극(291C)은 서로 이격되어 있는 부화소 전극들(291-1C, 291-2C)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 부화소 전극들(291-1C, 291-2C)은 전체적으로 사각형 형상을 가질 수 있다. 각각의 부화소 전극들(291-1C, 291-2C)은 슬릿 패턴 전극일 수 있다. 구체적으로, 슬릿 패턴은 십자형 줄기부(SC)과 이로부터 연장 형성된 미세 가지부들(BC) 및 미세 가지부들(BC)의 사이에 배치된 절개부들(DC)를 포함할 수 있다. 십자형 줄기부(SC)는 가로 줄기부와 세로 줄기부가 서로 교차하는 십자(+) 형상으로 형성될 수 있고, 미세 가지부들(BC)은 십자(+) 형상의 십자형 줄기부(SC)로부터 대략 45° 방향으로 방사형으로 뻗어있을 수 있다. 가로 줄기부를 사이에 두고 대향하는 절개부들(DC)의 대향면들은 가로 방향을 따라 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 세로 줄기부를 사이에 두고 대향하는 절개부들(DC)의 대향면들은 세로 방향을 따라 서로 실질적으로 평행할 수 있다.
게이트 라인(GLC)은 화소 전극(291C)을 향해 게이트 라인(GLC)로부터 제2 방향으로 돌출된 게이트 전극들(224-1C, 224-2C)을 포함할 수 있다. 복수의 데이터 라인(DLC)은 소오스 전극들(273-1C, 273-2C)과 드레인 전극들(275-1C, 275-2C)을 포함할 수 있다. 소오스 전극들(273-1C, 273-2C)은 데이터 라인(DLC)으로부터 돌출되어 "U"자 형태로 형성될 수 있다. 드레인 전극들(275-1C, 275-2C)은 소오스 전극들(273-1C, 273-2C)과 이격되게 배치될 수 있다.
화소 전극(291C)은 박막트랜지스터를 통해 데이터 전압을 제공받을 수 있다. 상기 박막트랜지스터의 제어단자인 게이트 전극들(224-1C, 224-2C)은 게이트 라인(GLC)에 전기적으로 연결될 수 있고, 입력 단자인 소오스 전극들(273-1C, 273-2C)은 콘택홀들(285-1C, 285-2C, 285-3C, 285-4C)을 통해 데이터 라인(DLC)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 출력 단자인 드레인 전극들(275-1C, 275-2C)은 화소 전극(291C)에 전기적으로 연결될 수 있다.
화소 전극(291C)은 공통 전극(110C)과 함께 전계를 생성하여 그 사이에 배치된 액정층(300C)의 액정 분자들(LC)의 배향 방향을 제어할 수 있다. 화소 전극(291C)은 전계를 왜곡시켜 액정 분자들(LC)의 배향 방향을 제어할 수 있다.
박막트랜지스터 어레이 기판(200C)은 유리 또는 폴리머(polymer)로 이루어진 베이스 기판(미도시), 게이트 전극(224-1C, 224-2C), 게이트 절연막(미도시), 반도체층(미도시), 오믹 접촉층(미도시), 소오스 전극(273-1C, 273-2C), 드레인 전극(275-1C, 275-2C), 패시베이션막(미도시), 유기막(미도시) 등이 적층된 구조를 포함할 수 있다.
상기 박막트랜지스터의 채널은 반도체층(미도시)으로 형성될 수 있다. 반도체층(미도시)은 게이트 전극들(224-1C, 224-2C)과 오버랩(overlap)되도록 배치될 수 있다. 각각의 소오스 전극들(273-1C, 273-2C)과 각각의 드레인 전극들(275-1C, 275-2C)은 반도체층(미도시)을 기준으로 이격될 수 있다.
유지 전극선(SLC)은 복수의 게이트 라인(GLC)과 실질적으로 평행하게 배치된 줄기선(231C)과 이로부터 뻗어 나온 복수의 가지선(235C)을 포함할 수 있다. 유지 전극선(SLC)은 생략될 수도 있고, 형상과 배치가 다양하게 변형될 수도 있다.
비표시 영역(NDAC)은 표시 영역(DAC)의 주변부로서 표시 영역(DAC)의 외곽을 둘러싸는 차광 영역일 수 있다. 박막트랜지스터 어레이 기판(200C)의 비표시 영역(NDAC)에는 표시 영역(DAC)의 각 화소(PXC)에 게이트 구동 신호, 데이터 구동 신호 등을 제공하는 구동부(미도시)가 배치될 수 있다. 게이트 라인(GLC)와 데이터 라인(DLC)는 표시 영역(DAC)으로부터 비표시 영역(NDAC)까지 연장되어 구동부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다.
대향 기판(100C)은 박막트랜지스터 어레이 기판(200C)의 대향 기판일 수 있다. 공통 전극(110C)은 대향 기판(100C) 상에 배치될 수 있다.
컬러필터층(미도시)은 표시 영역(DAC)내에서 각 화소(PXC)에 대응되는 영역에 형성될 수 있고, 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B)를 포함할 수 있다. 컬러필터층(미도시)은 대향 기판(100C)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200C) 중 어느 하나에 포함될 수 있다. 예를 들어, 대향 기판(100C)이 컬러필터층(미도시)을 포함하는 경우, 대향 기판(100C)은 유리 또는 폴리머로 이루어진 베이스 기판(미도시), 컬러필터층(미도시), 오버코트층(미도시)이 적층된 구조를 가질 수 있다. 오버코트층(미도시)은 컬러필터층(미도시)을 덮고 있는 평탄화층일 수 있다. 이 경우, 공통 전극(110C)은 오버코트층(미도시) 상에 배치될 수 있다.
예를 들어, 박막트랜지스터 어레이 기판(200C)이 컬러필터층(미도시)을 포함하는 경우, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판(200C)은 컬러필터를 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 투명 절연 기판 상에 형성하는 컬러필터 온 에레이(color filter on array, COA) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 컬러필터층(미도시)은 소오스 전극(273-1C, 273-2C), 드레인 전극(275-1C, 275-2C)을 덮고 있는 패시베이션막(미도시)과 유기막(미도시)의 사이에 배치될 수 있다.
각 컬러필터들(R,G,B)의 경계에는 차광 패턴층(미도시)이 배치될 수 있다. 차광 패턴층(미도시)은 대향 기판(100C)과 박막트랜지스터 어레이 기판(200C) 중 어느 하나에 포함될 수 있다. 예를 들어, 차광 패턴층(미도시)은 블랙 매트릭스일 수 있다.
도 13 은 도 10 의 III-III'에 따른 개략적인 단면도이다.
도 13 을 참고하면, 곡면 액정표시장치(500C)에 전계를 인가하지 않은 초기 상태에서의 액정 분자들(LC)의 배향 상태를 개략적으로 도시한다.
도 13 을 참고하면, 곡면 액정표시장치(500C)는 제1 액정 배향층(AL1C)과 제2 액정 배향층(AL2C)를 포함한다. 제1 액정 배향층(AL1C)은 제1 액정 배향 기저층(AL1-1C)과 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2C)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1 액정 배향 기저층(AL1-1C)은 주쇄와 측쇄로서 수직 배향기들을 가진 수직 배향막일 수 있다. 제1 액정 배향 기저층(AL1-1C)은, 예를 들어, 상기 주쇄는 이미드기를 포함하고 상기 측쇄로서 수직 배향기들을 갖는 제1 폴리이미드계 고분자 화합물로 구성될 수 있다. 상기 수직 배향기들은 스페이서를 통해 상기 주쇄에 화학 결합되어 있을 수 있다. 제1 액정 배향 기저층(AL1-1C)은, 라디칼 포집제를 더 포함할 수 있다. 상기 라디칼 포집제는 자신이 보유하고 있는 비공유 전자쌍을 이용하여 액정층 내의 양이온 불순물들을 포획함으로써, 곡면 액정표시장치(500C)의 전압 보전율(Voltage Holding Ratio, VHR)을 향상시킴으로써, 잔상을 개선할 수 있다.
제1 액정 배향 안정화층(AL1-2C)은 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 제1 액정 배향 기저층(AL1-1C)의 표면 상에 상호 이격 배치된 제1 돌기들로 구성될 수 있다.
제2 액정 배향층(AL2C)은 제2 액정 배향 기저층(AL2-1C)과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2C)을 포함하여 구성될 수 있다. 제2 액정 배향 기저층(AL2-1C)은 상기 수직 배향막일 수 있다. 제2 액정 배향 기저층(AL1-1C)은, 예를 들어, 상기 제1 폴리이미드계 고분자 화합물과 상이한 제2 폴리이미드계 고분자 화합물로 구성될 수 있다. 제2 액정 배향 기저층(AL1-1C)은, 중합 개시제 또는 이의 분해물을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 폴리이미드계 고분자 화합물은 상기 화학식 7 로 표현되는 화합물일 수 있고, 상기 폴리이미드계 고분자 화합물은 상기 화학식 8 로 표현되는 화합물일 수 있다.
제2 액정 배향 안정화층(AL2-2C)은 상기 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제2 액정 배향 기저층(AL2-1C)의 표면 상에 상호 이격 배치된 제2 돌기들로 구성될 수 있다. 상기 제2 돌기들은 상기 제1 돌기들에 비해 평균 크기가 크다. 상기 제1 돌기들과 상기 제2 돌기들의 평균 크기의 차이는 제1 액정 배향층(AL1C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)의 평균 선경사각(mθ1)과 제2 액정 배향층(AL2C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)의 평균 선경사각(mθ2)의 차이를 발생시키고, 이러한 평균 선경사각의 차이는 제1 액정 배향층(AL1C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)의 배향방향과 제2 액정 배향층(AL2C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)의 배향방향을 결정한다.
곡면 액정표시장치(500C)에 전계를 인가하지 않은 상태에서, 제1 액정 배향층(AL1C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)은 제2 액정 배향층(AL2C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)에 비해 상대적으로 수직 배향되고, 제2 액정 배향층(AL2C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)은, 제1 액정 배향층(AL1C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)에 비해 상대적으로 실질적으로 경사 배향된다. 다시 말하면, 제1 액정 배향층(AL1C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)은 제2 액정 배향층(AL2C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)에 비해 평균 선경사각이 크고(mθ1 > mθ2), 제2 액정 배향층(AL2C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)은 제1 액정 배향층(AL1C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)에 비해 평균 선경사각이 작다(mθ1 > mθ2).
예를 들어, 제1 액정 배향층(AL1C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)은 제2 액정 배향층(AL2C)의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)에 비해 평균 선경사각의 차이값(mθ1- mθ2)은 0.7 내지 1.2 의 범위 내일 수 있다.
곡면 액정표시장치(500C)에서, 상기 상부 곡면 표시기판과 상기 하부 곡면 표시기판의 정점(apex)에서의 상부 곡면 표시기판에 표면에 배향된 액정 분자들(LC)의 평균 선경사각과 하부 곡면 표시기판의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)의 평균 선경사각은 각각 상부 평판 표시기판에 표면에 배향된 액정 분자들(LC)의 평균 선경사각과 하부 평판 표시기판의 표면에 배향된 액정 분자들(LC)의 평균 선경사각과 실질적으로 동일하다. 상기 정점은 곡선 상의 임의의 점으로서 그 점에서의 접선의 기울기가 실질적으로 0 인 점을 의미한다.
예를 들어, 곡면 액정표시장치(500C)의 곡률반경(R)은, 2000 mm 이상 내지 5000 mm 이하일 수 있고, 이 때, 상기 정점에서의, 액정 분자들(LC)의 평균 선경사각은 평판 액정표시장치에서 측정된 액정 분자들(LC)의 평균 선경사각과 실질적으로 동일하다.
도 14 는 다른 실시예에 따른 도 5 의 제1 액정 배향 안정화층의 표면 이미지이다. 도 15 는 다른 실시예에 따른 도 5 의 제2 액정 배향 안정화층의 표면 이미지이다. 도 16 은 다른 실시예에 따른 도 5의 제1 액정 배향 안정화층을 구성하는 제1 돌기들의 평균 크기와 제2 액정 배향 안정화층을 구성하는 제2 돌기들의 평균 크기를 비교한 그래프이다.
도 1, 도 3, 도 14 내지 도 16을 참고하면, 제1 코팅막(AL1-1)의 열처리 가 220℃ 의 온도에서 수행되고, 제2 코팅막(AL2-1)의 열처리가 200 ℃에서 수행된 경우, 상기 제1 돌기들의 평균 크기(상A-220℃)가 상기 제2 돌기들의 평균 크기(하A-200℃)에 비해 큼을 알 수 있다.
즉, 상기 제1 액정 수직 배향제와 제2 액정 수직 배향제를 이종(異種)의 화합물들로 구성하고, 제1 반응성 메조겐들(RM1)과 제2 반응성 메조겐들(RM2)을 이종(異種)의 화합물들로 구성하며, 열처리 온도만을 달리하는 경우에도 제1 액정 배향 안정화층(AL1-2)의 표면에 배향된 제1 액정 분자들의 선경사각과 제2 액정 배향 안정화층(AL2-2)의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 선경사각을 상이하게 만들 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 100C: 박막트랜지스터 어레이 기판
200, 200C: 대향 기판
300, 300C: 액정층 액정 분자: LC
AL1C: 제1 액정 배향층:
AL1-1, AL1-1C: 액정 배향 기저층
AL1-2, AL1-2C: 액정 배향 안정화층
AL2C: 제2 액정 배향층:
AL2-1, AL2-1C: 액정 배향 기저층
AL2-2, AL2-2C: 액정 배향 안정화층
RM: 반응성 메조겐

Claims (17)

  1. 박막트랜지스터 어레이 기판;
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 마주하는 대향 기판;
    음의 유전율 이방성의 액정 분자들을 포함하고 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 대향 기판의 사이에 배치된 액정층;
    상기 액정층과 상기 대향 기판의 사이에 배치되고 제1 화합물로 구성된 제1 액정 배향 기저층;
    반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제1 액정 배향 기저층의 표면 상에 상호 이격 배치된 제1 돌기들로 구성된 제1 액정 배향 안정화층;
    상기 액정층과 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 사이에 배치되고 상기 제1 화합물과 상이한 제2 화합물로 구성된 제2 액정 배향 기저층; 및
    상기 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제2 액정 배향 기저층의 표면 상에 상호 이격 배치되고 상기 제1 돌기들에 비해 평균 크기가 큰 제2 돌기들로 구성된 제2 액정 배향 안정화층;을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 제1 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ1)이 상기 제2 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ2)에 비해 큰 액정표시장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ1)이 상기 제2 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ2)의 차이값(mθ1- mθ2)이 0.7 내지 1.2 의 범위 내인 액정표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 액정 배향 기저층은 상기 제1 액정 배향 기저층에 비해 상대적으로 중합 개시제 또는 이의 분해물의 농도가 높은 액정표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 액정 배향 기저층은 상기 제2 액정 배향 기저층에 비해 상대적으로 라디칼 포집제의 농도가 높고, 상기 라디칼 포집제는 C1~C10 알킬 아민(alkyl amine), 아릴 아민(aryl amine), 헤테로 고리 아민, 퓨란(furan), 티오펜(thiophene) 중 하나 이상인 액정표시장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 대향 기판과 상기 제1 액정 배향 기저층의 사이에 배치되고 도메인 분할수단을 가지지 않는 패턴리스(pattern-less) 전극; 및
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 제2 액정 배향 기저층의 사이에 배치되고 도메인 분할수단을 갖는 패턴 전극;
    을 더 포함하는 액정표시장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    시청자와 대면하는 대향면이 상기 시청자를 기준으로 오목한 곡면형상을 갖는 액정표시장치.
  8. 박막트랜지스터 어레이 기판;
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 마주하는 대향 기판;
    음의 유전율 이방성의 액정 분자들을 포함하고 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 대향 기판의 사이에 배치된 액정층;
    상기 액정층과 상기 대향 기판의 사이에 배치되고 제1 화합물로 구성된 제1 액정 배향 기저층;
    반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제1 액정 배향 기저층의 표면 상에 상호 이격 배치된 제1 돌기들로 구성된 제1 액정 배향 안정화층;
    상기 액정층과 상기 박막트랜지스터 어레이 기판의 사이에 배치되고 상기 제1 화합물과 상이한 제2 화합물로 구성된 제2 액정 배향 기저층; 및
    상기 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제2 액정 배향 기저층의 표면 상에 상호 이격 배치되고 상기 제1 돌기들에 비해 평균 크기가 작은 제2 돌기들로 구성된 제2 액정 배향 안정화층;을 포함하는 액정표시장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 제1 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ1)이 상기 제2 액정 배향 안정화층의 표면에 배향된 제2 액정 분자들의 평균 선경사각(mθ2)에 비해 작은 액정표시장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 액정 배향 기저층은 상기 제1 액정 배향 기저층에 비해 상대적으로 중합 개시제 또는 이의 분해물의 농도가 높은 액정표시장치.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 액정 배향 기저층은 상기 제2 액정 배향 기저층에 비해 상대적으로 라디칼 포집제의 농도가 높고, 상기 라디칼 포집제는 C1~C10 알킬 아민(alkyl amine), 아릴 아민(aryl amine), 헤테로 고리 아민, 퓨란(furan), 티오펜(thiophene) 중 하나 이상인 액정표시장치.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 대향 기판과 상기 제1 액정 배향 기저층의 사이에 배치되고 도메인 분할수단을 가지지 않는 패턴리스(pattern-less) 전극; 및
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 제2 액정 배향 기저층의 사이에 배치되고 도메인 분할수단을 갖는 패턴 전극;
    을 더 포함하는 액정표시장치.
  13. 박막트랜지스터 어레이 기판에 대향하는 대향 기판 상에 도메인 분할 수단을 갖지 않는 패턴리스 전극을 형성하고, 상기 패턴리스 전극 상에 제1 반응성 메조겐들을 포함하는 제1 액정 수직 배향제를 도포하여 제1 코팅막을 성막하는 제1 성막 단계;
    상기 박막트랜지스터 어레이 기판 상에 도메인 분할 수단을 포함하는 패턴 전극을 형성하고, 상기 패턴 전극 상에 중합 개시제들과 상기 제1 반응성 메조겐들과 상이한 제2 반응성 메조겐들을 포함하는 제2 액정 수직 배향제를 도포하여 제2 코팅막을 성막하는 제2 성막 단계;
    액정 분자들로 구성된 액정 조성물을 이용하여 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 대향 기판의 사이에 액정층을 형성하고 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 상기 대향 기판을 합착하여 액정표시패널을 제조하는 패널 제조 단계;
    상기 액정표시패널을 열처리하여 상기 패턴리스 전극 상에 제1 액정 배향 기저층을 형성하고 상기 패턴 전극 상에 제2 액정 배향 기저층을 형성하는 열처리 단계; 및
    상기 액정표시패널에 자외선을 조사하여 상기 제1 반응성 메조겐들의 중합체들 및/또는 제2 반응성 메조겐들의 중합체들을 포함하는 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제1 액정 배향 기저층 상에 상호 이격 배치된 제1 돌기들로 구성된 제1 액정 배향 안정화층을 형성하고, 상기 반응성 메조겐들의 중합체들로 구성되며 상기 제2 액정 배향 기저층 상에 상호 이격 배치된 제2 돌기들로 구성된 제2 액정 배향 안정화층을 형성하는 자외선 조사 단계;
    를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 액정표시패널의 양단을 구부리는 단계;
    를 더 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 열처리 단계는 상기 제1 코팅막의 열처리 온도와 상기 제2 코팅막의 열처리 온도가 서로 동일하고, 상기 제1 코팅막의 열처리 온도와 상기 제2 코팅막의 열처리 온도는 200℃ 이상 내지 230℃ 미만의 범위 내이며, 상기 제2 돌기들은 상기 제1 돌기들에 비해 평균 크기가 큰 액정표시장치의 제조방법.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 열처리 단계는 상기 제1 코팅막의 열처리 온도는 상기 제2 코팅막의 열처리 온도에 비해 높고, 상기 제1 코팅막의 열처리 온도와 상기 제2 코팅막의 열처리 온도는 200℃ 이상 내지 230℃ 미만의 범위 내이며, 상기 제1 돌기들은 상기 제2 돌기들에 비해 평균 크기가 큰 액정표시장치의 제조방법.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 액정 수직 배향제는 C1~C10 알킬 아민(alkyl amine), 아릴 아민(aryl amine), 헤테로 고리 아민, 퓨란(furan), 티오펜(thiophene) 중 하나 이상의 라디칼 포집제를 더 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
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