KR20170087085A - 액정표시장치 - Google Patents

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KR20170087085A
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liquid crystal
layer
substrate
thin film
film transistor
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서덕종
김수정
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삼성디스플레이 주식회사
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    • G02F2201/56—Substrates having a particular shape, e.g. non-rectangular

Abstract

발명은 액정표시장치를 제공한다. 상기 액정표시장치는, 박막트랜지스터 어레이 평판기판; 상기 박막트랜지스터 어레이 평판기판에 대향하는 대향 평판기판; 음의 유전율 이방성의 액정 분자들을 포함하고, 상기 박막트랜지스터 어레이 평판기판과 상기 대향 평판기판의 사이에 배치된 액정층; 상기 박막트랜지스터 어레이 평판기판과 상기 액정층의 사이에 배치된 패턴(pattern) 전극; 주쇄, 수직 배향 측쇄들 및 적어도 2 이상의 고리 화합물들을 포함하는 메조겐 단위, 상기 메조겐 단위의 일단에 결합된 극성기 및 상기 메조겐 단위의 타단에 결합된 유연기를 포함하는 액정성 측쇄들로 구성된 전계 감응형 고분자 화합물로 구성되고, 상기 패턴 전극과 상기 액정층의 사이에 배치된 제1 액정 배향층; 상기 대향 평판기판과 상기 액정층의 사이에 배치된 패턴리스(patternless) 전극; 및 상기 패턴리스 전극과 상기 액정층의 사이에 배치된 제2 액정 배향층;을 포함한다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
발명은 액정표시장치에 관한 것이다.
표시장치는 데이터를 시각적으로 표시하는 장치이다. 정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 상기 표시장치는 평판 액정표시장치(LCD: liquid crystal display), 평판 플라즈마표시장치(PDP: plasma display panel), 평판 유기발광소자표시장치 (OLED: organic light emitting diode display)와 같은 다양한 평판 표시장치(flat display device)가 일반적이다.
상기 평판 액정표시장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시장치 중 하나로서, 서로 대면하는 평판 표시기판들과 상기 평판 표시기판들의 사이에 배치된 액정층을 포함하여 구성될 수 있다.
최근에는, 상기 평판 액정표시장치의 크기가 커짐에 따라, 시청자가 화면의 중앙부를 보는 경우와 화면의 좌우 양단을 보는 경우에 따라 시각차가 발생하게 되어, 이러한 시각차를 보상하기 위한 곡면 액정표시장치에 대한 연구가 진행 중이다.
상기 곡면 액정표시장치는, 상기 평판 액정표시장치를 구부림으로써 제조할 수 있고, 시청자 기준으로, 가로 길이보다 세로 길이가 길고, 세로 방향으로 굴곡된 포트레이트(portrait) 타입의 곡면 액정표시장치이거나, 가로 길이보다 세로 길이가 짧고, 가로 방향으로 굴곡된 랜드스케이프(landscape) 타입의 곡면 액정표시장치일 수 있다.
발명은 응답 특성 및 광 투과율이 개선된 액정표시장치를 제공하고자 한다.
발명의 실시예들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 실시예들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 박막트랜지스터 어레이 평판기판; 상기 박막트랜지스터 어레이 평판기판에 대향하는 대향 평판기판; 음의 유전율 이방성의 액정 분자들을 포함하고, 상기 박막트랜지스터 어레이 평판기판과 상기 대향 평판기판의 사이에 배치된 액정층; 상기 박막트랜지스터 어레이 평판기판과 상기 액정층의 사이에 배치된 패턴(pattern) 전극; 주쇄, 수직 배향 측쇄들, 및 적어도 2 이상의 고리 화합물들을 포함하는 메조겐 단위, 상기 메조겐 단위의 일단에 결합된 극성기 및 상기 메조겐 단위의 타단에 결합된 유연기를 포함하는 액정성 측쇄들로 구성된 전계 감응형 고분자 화합물로 구성되고, 상기 패턴 전극과 상기 액정층의 사이에 배치된 제1 액정 배향층; 상기 대향 평판기판과 상기 액정층의 사이에 배치된 패턴리스(patternless) 전극; 및 상기 패턴리스 전극과 상기 액정층의 사이에 배치된 제2 액정 배향층;을 포함한다.
상기 액정성 측쇄들은 장축의 유전율이 단축의 유전율에 비해 큰 포지티브(positive) 액정성 측쇄들이거나 또는 단축의 유전율이 장축의 유전율에 비해 큰 네거티브(negative) 액정성 측쇄들일 수 있다.
상기 제1 액정 배향층은 주쇄와 수직 배향 측쇄들로 구성된 수직 배향형 고분자 화합물을 더 포함할 수 있고, 이 때, 상기 제1 액정 배향층은 상기 극성기의 농도가 상기 액정층으로부터 멀어지고 상기 패턴 전극에 가까워지는 방향으로 감소되는 농도 기울기를 가질 수 있다.
상기 극성기는 불소기(-F)와 시안기(-CN) 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 제2 액정 배향층은 상기 전계 감응형 고분자 화합물을 포함할 수 있다. 상기 제2 액정 배향층은 상기 수직 배향형 고분자 화합물을 더 포함할 수 있고, 이 때, 상기 제2 액정 배향층은 상기 극성기의 농도가 상기 액정층으로부터 멀어지고 상기 패턴리스 전극에 가까워지는 방향으로 감소되는 농도 기울기를 가질 수 있다.
상기 제2 액정 배향층은 상기 수직 배향형 고분자 화합물로 구성될 수 있다.
상기 박막트랜지스터 어레이 평판기판은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치된 박막트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터 상에 배치된 컬러필터층을 포함할 수 있다. 상기 컬러필터층은 제1 컬러필터와 제2 컬러필터를 포함할 수 있다.
상기 액정표시장치는 상기 제1 액정 배향층과 상기 컬러필터층의 사이에 배치되고, 상기 박막트랜지스터 및 상기 제1 컬러필터와 상기 제2 컬러필터의 경계와 중첩 배치된 차광 패턴층;을 더 포함할 수 있다.
상기 액정표시장치는 시청자와 마주보는 대향면이 오목한 곡면으로 형성될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
발명은 응답 특성 및 광 투과율이 개선된 액정표시장치를 제공할 수 있다.
발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 발명의 제1 실시예에 따른 평판 액정표시장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 평판 액정표시장치에 전계를 인가하지 않은 초기 상태의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 X 영역의 개략적인 확대도이다.
도 4는 도 2의 평판 액정표시장치에 전계를 인가한 직후의 프린지 필드 영역과 수직 필드 영역에서의 액정 분자들의 거동을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 5는 도 2의 평판 액정표시장치에 전계를 인가한 후 최종 상태에서, 프린지 필드 영역과 수직 필드 영역에서의 액정 분자들의 거동을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 6은 도 2의 평판 액정표시장치에 전계를 인가한 후 최종 상태의 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6의 평판 액정표시장치의 화소 전극의 일부에 대한 개략적인 평면도이다.
도 8은 도 6의 평판 액정표시장치의 한 화소의 개략적인 평면도이다.
도 9는 도 2의 평판 액정표시장치의 초기 거동 이미지이다.
도 10은 비교예에 따른 평판 액정표시장치의 초기 거동 이미지이다.
도 11은 도 2의 평판 액정표시장치와 비교예에 따른 평판 액정표시장치의 응답 파형을 비교한 이미지이다.
도 12는 제2 실시예에 따른 평판 액정표시장치에 전계를 인가하지 않은 초기 상태의 개략적인 단면도이다.
도 13은 도 12의 X' 영역의 개략적인 확대도이다.
도 14는 도 12의 평판 액정표시장치에 전계를 인가한 직후의 프린지 필드 영역과 수직 필드 영역에서의 액정 분자들의 거동을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 15는 도 12의 평판 액정표시장치에 전계를 인가한 후 최종 상태에서 프린지 필드 영역과 수직 필드 영역에서의 액정 분자들의 거동을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 16은 전계 감응형 고분자 화합물과 수직 배향형 고분자 화합물을 포함하는 액정 배향층을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 17은 제3 실시예에 따른 곡면 액정표시장치의 개략적인 사시도이다.
도 18은 도 17의 곡면 액정표시장치에 전계를 인가하지 않은 초기 상태의 개략적인 단면도이다.
도 19는 비교예에 따른 평판 액정표시장치에서의 상부 평판 표시기판과 하부 평판 표시기판 간의 정렬 상태와 상기 비교예에 따른 평판 액정표시장치의 양단을 구부려 제조한 곡면 액정표시장치에서의 상부 곡면 표시기판과 하부 곡면 표시기판 간의 정렬 상태를 비교한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
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.
명세서에서, "CA~B" 은 "탄소수가 A 이상 B 이하"인 것을 의미한다.
도 1은 발명의 제1 실시예에 따른 평판 액정표시장치(500)의 개략적인 사시도이다.
도 1을 참고하면, 평판 액정표시장치(500)는 평판 표시기판(SUB1), 소정의 셀갭을 유지하면서 평판 표시기판(SUB1)과 이격하여 대향 배치된 대향 평판 표시기판(SUB2), 및 평판 표시기판(SUB1)과 대향 평판 표시기판(SUB2)의 사이에 개재된 액정층(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
평판 액정표시장치(500)는 표시 영역(I) 및 비표시 영역(II)을 포함한다. 표시 영역(I)은 이미지가 시인되는 영역이고, 비표시 영역(II)은 표시 영역(I)의 주변부로서 표시 영역(I)을 둘러싸는 영역이며, 상기 이미지가 시인되지 않는 영역이다.
액정층(300)은 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자들(301)을 포함할 수 있고, 이하, 본 명세서에서, 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자들(301)을 네거티브 액정 분자들(301)이라 지칭할 수 있다.
평판 표시기판(SUB1)은 제1 방향(D1)으로 연장된 복수의 게이트 라인들(GL), 제1 방향(D1)에 수직인 제2 방향(D2)으로 연장된 복수의 데이터 라인들(DL)을 포함할 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 게이트 라인들(GL)은 표시 영역(I)에만 배치되는 것은 아니고, 비표시 영역(II)까지 연장 형성될 수 있으며, 이 때, 비표시 영역(II)에는 게이트 패드(미도시)가 배치될 수 있다. 이 경우, 비표시 영역(II)에서, 평판 표시기판(SUB1)은 게이트 패드(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 데이터 라인들(DL)은 표시 영역(I)에만 배치되는 것은 아니고, 비표시 영역(II)까지 연장 형성될 수 있으며, 이 때, 비표시 영역(II)에는 데이터 패드(미도시)가 배치될 수 있다. 이 경우, 비표시 영역(II)에서, 평판 표시기판(SUB1)은 데이터 패드(미도시)를 포함할 수 있다.
표시 영역(I)에는 게이트 라인들(GL)과 데이터 라인들(DL)에 의해 정의된 복수의 화소들(PX)이 배치될 수 있고, 복수의 화소들(PX)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있으며, 각 화소(PX)마다 화소 전극(180)이 배치될 수 있다. 이 경우, 표시 영역(I)에서, 평판 표시기판(SUB1)은 매트릭스 형태로 배열된 복수의 화소들(PX)과 화소 전극들(180)을 포함할 수 있다.
비표시 영역(II)에는 각 화소(PX)에 게이트 구동 신호, 데이터 구동 신호 등을 제공하는 구동부(미도시)가 배치될 수 있고, 이 경우, 비표시 영역(II)에서, 평판 표시기판(SUB1)은, 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
평판 표시기판(SUB1)은 박막트랜지스터 어레이 평판기판(미도시), 화소 전극(미도시), 제1 액정 배향층(미도시) 및 차광 패턴층(미도시)을 포함하여 구성될 수 있고, 대향 평판 표시기판(SUB2)은 제2 평판기판(미도시), 공통 전극(미도시) 및 제2 액정 배향층(미도시)을 포함할 수 있다. 이하, 도 1과 도 2를 참고하여, 평판 표시기판(SUB1)과 대향 평판 표시기판(SUB2) 및 전계를 인가하지 않은 초기 상태의 평판 액정표시장치(500)의 액정층(300)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 평판 액정표시장치(500)에 전계를 인가하지 않은 초기 상태의 개략적인 단면도이다.
평판 표시기판(SUB1)은 박막트랜지스터 어레이 평판기판(100), 화소 전극(180), 차광 패턴층(BM) 및 제1 액정 배향층(190)을 포함하여 구성될 수 있다. 화소 전극(180)은 박막트랜지스터 어레이 평판기판(100)과 액정층(300)의 사이 및 박막트랜지스터 어레이 평판기판(100)과 차광 패턴층(BM)의 사이에 배치될 수 있다. 제1 액정 배향층(190)은 화소 전극(180)과 액정층(300)의 사이 및 차광 패턴층(BM)과 액정층(300)의 사이에 배치될 수 있다.
박막트랜지스터 어레이 평판기판(100)은 평판기판(110), 박막 트랜지스터(TFT), 컬러필터층(160) 및 유기막(170)을 포함하여 구성될 수 있다.
평판기판(110)은 박막트랜지스터 어레이 평판기판(100)의 베이스 기판이고, 유리 또는 투명한 플라스틱과 같은 투명한 절연 기판으로 이루어질 수 있다.
박막트랜지스터(TFT)는 스위칭 소자로서, 게이트 전극(125), 게이트 절연막(130), 반도체층(140), 소오스 전극(152) 및 드레인 전극(155)을 포함하여 구성될 수 있다. 게이트 전극(125)은 박막트랜지스터(TFT)의 제어단자로서, 평판기판(110) 상에 배치될 수 있고 도전성 물질로 이루어진다. 게이트 전극(125)은 게이트 라인(GL)으로부터 분지되어 형성될 수 있다. 게이트 절연막(130)은 게이트 전극(125)과 반도체층(140)의 사이에 배치되어 이들을 절연시킬 수 있고, 표시 영역(I)으로부터 비표시 영역(II)까지 형성될 수 있다. 반도체층(140)은 박막트랜지스터(TFT)의 채널층으로써, 게이트 절연막(130) 상에 배치될 수 있다. 소오스 전극(152) 및 드레인 전극(155)은 반도체층(140) 상에서 이격 배치될 수 있으며, 도전성 물질로 이루어진다. 소오스 전극(152)은 박막트랜지스터(TFT)의 입력 단자이고, 드레인 전극(155)은 박막트랜지스터(TFT)의 출력 단자이다. 소오스 전극(152)과 드레인 전극(155)은 데이터 라인(DL)으로부터 분지되어 형성될 수 있다. 소오스 전극(152)과 반도체층(140) 및 드레인 전극(155)과 반도체층(140)의 사이에는 각각 오믹 콘택층(미도시)이 형성될 수 있다.
컬러필터층(160)은 스위칭 소자(TFT) 상에 배치될 수 있고 소오스 전극(152)과 드레인 전극(155)과 중첩 배치된 영역을 포함할 수 있다. 컬러필터층(160)은 표시 영역(I)내에서 각 화소(PX)에 대응되는 영역에 형성될 수 있으며, 제1 컬러필터(160-1)와 제2 컬러필터(160-2)를 포함한다. 예를 들어, 제1 컬러필터(160-1)와 제2 컬러필터(160-2)는 서로 다른 색을 구현하는 컬러필터들일 수 있고, 제1 컬러필터(160-1)와 제2 컬러필터(160-2)는, 예를 들어, 각각 적색 컬러필터(R), 녹색 컬러필터(G), 청색 컬러필터(B) 중 하나일 수 있다. 제1 컬러필터(160-1)와 제2 컬러필터(160-2)는 교대로 배치될 수 있다.
컬러필터층(160) 상에는 유기 물질로 이루어진 유기막(170)이 형성될 수 있다. 유기막(170)은 비표시 영역(II)까지 형성될 수 있다.
유기막(170) 상에는 각 화소(PX)마다 도전성 물질로 이루어진 화소 전극(180)이 형성될 수 있다. 화소 전극(180)은 컬러필터층(160)과 유기막(170)을 관통하는 콘택홀(172)을 통해 드레인 전극(155)과 전기적으로 연결될 수 있다. 화소 전극(180)은 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 인듐 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 갈륨 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄, 은, 백금, 크롬, 몰리브덴, 탄탈륨, 니오븀, 아연, 마그네슘, 이들의 합금이나 이들의 적층막으로 구성될 수 있다.
화소 전극(180)은 돌기 패턴과 슬릿 패턴 중 적어도 하나의 패턴을 갖는 패턴 전극이다. 예를 들어, 화소 전극(180)은 상기 슬릿 패턴을 가진 패턴 전극일 수 있다. 화소 전극(180)은 공통 전극(250)과 함께 전계를 생성하여 그 사이에 배치된 액정층(300)의 네거티브 액정 분자들(301)의 배향 방향을 제어할 수 있다.
차광 패턴층(BM)은 박막트랜지스터 어레이 평판기판(100) 및 화소 전극(180) 상에 배치될 수 있다. 차광 패턴층(BM)은 일반적으로 블랙 매트릭스로 불리기도 한다. 표시 영역(I)에서, 차광 패턴층(BM)은 박막트랜지스터(TFT) 및 제1 컬러필터(160-1)와 제2 컬러필터(160-2)의 경계에 중첩 배치될 수 있다. 차광 패턴층(BM)은 표시 영역(I)에만 배치되는 것은 아니고, 비표시 영역(II)까지 연장 형성될 수 있다.
제1 액정 배향층(190)은 화소 전극(180)과 차광 패턴층(BM) 상에 배치될 수 있다. 제1 액정 배향층(190)은 표시 영역(I) 뿐만 아니라 비표시 영역(II)까지 형성될 수 있다. 씰 라인(310)은 제1 액정 배향층(190)에 대한 접착력이 우수하지 못하다. 따라서, 씰 라인(310)이 제1 액정 배향층(190) 상에 배치되는 경우, 평판 표시기판(SUB1)과 대향 평판 표시기판(SUB2)이 서로 분리될 수 있다. 따라서, 비표시 영역(II)에서, 제1 액정 배향층(190)은 씰 라인(310)과 접촉되지 않는 것이 바람직하다. 다만, 액정표시장치(500)가 베젤의 폭이 좁은 내로우 베젤(narrow bezel)을 가지도록 설계된 경우, 씰 라인(310)의 일부분은 제1 액정 배향층(190) 상에 배치될 수도 있다. 제1 액정 배향층(190)에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참고하여 하기에서 상세하게 설명하기로 한다.
대향 평판 표시기판(SUB2)은 평판 표시기판(SUB1)의 대향 기판으로서, 대향 평판기판(210), 공통 전극(250) 및 제2 액정 배향층(270)을 포함하여 구성될 수 있다.
대향 평판기판(210)은 대향 평판 표시기판(SUB2)의 베이스 기판이고, 유리나 투명한 플라스틱과 같은 투명한 절연 기판으로 이루어질 수 있다.
공통 전극(250)은 대향 평판기판(210) 상에 배치될 수 있다. 공통 전극(250)은 슬릿 패턴과 돌기 패턴이 없는 패턴리스(patternless) 전극이다. 평판 액정표시장치(500)는 평판 표시기판(SUB1)에만 상기 패턴 전극을 형성하고, 대향 평판 표시기판(SUB2)에는 상기 패턴리스 전극을 형성함으로써, 액정 분자(301)의 배향을 상기 패턴 전극을 이용하여 제어한다. 공통 전극(250)은 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 인듐 산화물, 아연 산화물, 주석 산화물, 갈륨 산화물, 티타늄 산화물, 알루미늄, 은, 백금, 크롬, 몰리브덴, 탄탈륨, 니오븀, 아연, 마그네슘, 이들의 합금이나 이들의 적층막으로 구성될 수 있다. 공통 전극(250)은 표시 영역(I) 전체를 커버하도록 형성될 수 있다. 표시 영역(I)의 전면에는 화소(PX)와 무관하게 일체형으로 형성된 공통 전극(250)이 배치될 수 있다. 또한, 공통 전극(250)은 비표시 영역(II)의 일부에까지 형성될 수 있다.
제2 액정 배향층(270)은 공통 전극(250) 상에 배치될 수 있다. 제2 액정 배향층(270)은 표시 영역(I) 뿐만 아니라 비표시 영역(II)까지 형성될 수 있다. 씰 라인(310)은 제2 액정 배향층(270)에 대한 접착력이 우수하지 못하다. 따라서, 씰 라인(310)이 제2 액정 배향층(270) 상에 배치되는 경우, 평판 표시기판(SUB1)과 대향 평판 표시기판(SUB2)이 서로 분리될 수 있다. 따라서, 비표시 영역(II)에서, 제2 액정 배향층(270)은 씰 라인(310)과 접촉되지 않는 것이 바람직하다. 다만, 액정표시장치(500)가 베젤의 폭이 좁은 내로우 베젤(narrow bezel)을 가지도록 설계된 경우, 씰 라인(310)의 일부분은 제2 액정 배향층(270) 상에 배치될 수도 있다. 제2 액정 배향층(270)에 대해서는 도 3 내지 도 5를 참고하여 하기에서 상세하게 설명하기로 한다.
평판 표시기판(SUB1)과 대향 평판 표시기판(SUB2)은 씰런트(sealant) 등으로 이루어진 씰 라인(310)에 의해 합착될 수 있다. 씰 라인(310)은 비표시 영역(II) 내에 위치될 수 있다. 씰 라인(310)은 표시 영역(I)의 주변부를 따라 형성되어 표시 영역(I)을 둘러싼다. 비표시 영역(II)에서, 제1 및 제2 액정 배향층들(190, 270)은 씰 라인(310)의 내부 영역에 배치되는 것이 바람직하다. 다만, 액정표시장치(500)가 베젤의 폭이 좁은 내로우 베젤(narrow bezel)을 가지도록 설계된 경우, 제1 및 제2 액정 배향층들(190, 270)의 말단부들은 씰 라인(310)의 일부분과 중첩되게 배치될 수도 있다.
평판 액정표시장치(500)에 전계가 인가되지 않은 초기 상태에서, 네거티브 액정 분자들(301)은 평판 표시기판(SUB1) 및 대향 평판 표시기판(SUB2)에 대해 실질적으로 수직 배향될 수 있다. 이 때, 네거티브 액정 분자들(301)이 평판 표시기판(SUB1) 및 대향 평판 표시기판(SUB2)에 대해 실질적으로 수직 배향된다는 것은 네거티브 액정 분자들(301)이 평판 표시기판(SUB1) 및 대향 평판 표시기판(SUB2)에 대해 88° 이상 내지 90° 이하의 선경사각을 가지고 배향되는 것을 의미한다. 상기 선경사각은 평판 표시기판(SUB1)과 네거티브 액정 분자들(301)의 방향자 사이의 각 및 대향 평판 표시기판(SUB2)과 네거티브 액정 분자들(301)의 방향자 사이의 각을 의미한다.
도 3은 도 2의 평판 액정표시장치(500)의 X 영역의 개략적인 확대도이다. 도 4는 도 2의 평판 액정표시장치(500)에 전계를 인가한 직후, 프린지 필드 영역(A)과 수직 필드 영역(B)에서의 네거티브 액정 분자들(301)의 거동을 개략적으로 보여주는 도면들이다. 도 5는 도 2의 평판 액정표시장치(500)에 전계를 인가한 후 최종 상태에서, 프린지 필드 영역(A)과 수직 필드 영역(B)에서의 네거티브 액정 분자들(301)의 거동을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 3의 Y 영역을 참고하면, 제1 액정 배향층(190)은 주쇄(MC), 수직 배향 측쇄들(VA) 및 극성기를 갖는 포지티브(positive) 액정성 측쇄들(PT1)로 구성된 제1 전계 감응형 고분자 화합물로 이루어질 수 있다. 이 경우, 본 명세서에서, 제1 액정 배향층(190)은 제1 전계 감응형 액정 배향층으로 정의될 수 있다.
상기 제1 전계 감응형 고분자 화합물은, 예를 들어, 주쇄(MC)가 반복 단위 내에 이미드기를 포함하고 수직 배향 측쇄들(VA) 및 포지티브 액정성 측쇄들(PT1)을 포함하는 폴리이미드계 고분자 화합물일 수 있다. 수직 배향 측쇄들(VA)과 포지티브 액정성 측쇄들(PT1)은 각각 스페이서기(SP)를 통해 주쇄(MC)에 화학결합되어 있을 수도 있다.
수직 배향 측쇄들(VA)은, 예를 들어, C1~8 알킬기, 말단이 C1~8 알킬기로 치환된 탄화수소 유도체, 말단이 C3~6 사이클로알킬기로 치환된 탄화수소 유도체, 말단이 방향족 탄화수소로 치환된 탄화수소 유도체 등일 수 있다. 도 2와 도 3을 참고하면, 수직 배향 측쇄들(VA)은 도 2의 평판 액정표시장치(500)에 전계가 인가되지 않은 초기 상태에서, 네거티브 액정 분자들(301)을 평판 표시기판(SUB1)과 대향 평판 표시기판(SUB2)에 대해 실질적으로 수직 배향시킬 수 있다.
예를 들어, 수직 배향 측쇄들(VA)은 하기 화학식 1로 표현되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00001
(화학식 1)
포지티브 액정성 측쇄들(PT1)은 도 2의 평판 액정표시장치(500)에 전계가 인가된 때, 프린지 필드 영역(A)에서 전계 방향을 따라 장축이 배향되고 장축의 유전율이 단축의 유전율에 비해 큰 액정성 측쇄로서, 네거티브 액정 분자들(301)과의 정전적 상호 작용을 통해 프린지 필드 영역(A)에서 네거티브 액정 분자들(301)을 프리틸트시키는 역할을 할 수 있다.
포지티브 액정성 측쇄들(PT1)은 액정성을 발현하기 위한 메조겐 구조와 상기 메조겐 구조의 일단에 결합된 극성기 및 상기 메조겐 구조의 타단에 결합된 유연기를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 메조겐 구조는 네거티브 액정 분자들(301)과 친화성이 있는 것으로서 적어도 2 이상의 고리 화합물을 포함하고, 상기 2 이상의 고리 화합물은, 예를 들어, 비사이클로헥실기(bicyclohexyl group), 사이클로헥실-페닐기(cyclohexyl-phenyl group), 비페닐기(biphenyl group), 터페닐기(terphenly group), 나프탈렌(naphthalene) 등일 수 있으며, 상기 극성기는 네거티브 액정 분자들(301)의 배향 제어력을 강화하는 역할을 할 수 있으며, 예를 들어, 불소기(-F)와 시안기(-CN) 중 적어도 하나일 수 있고, 상기 유연기는, 예를 들어, C1~8 알킬기 또는 C1~8 알콕시기 등일 수 있다.
예를 들어, 포지티브 액정성 측쇄들(PT1)은 하기 화학식 2로 표현되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00002
(화학식 2)
수직 배향 측쇄들(VA)과 포지티브 액정성 측쇄들(PT1)의 함량비는, 50:50 내지 95:5 일 수 있고, 바람직하게는, 50:50 내지 70:30 일 수 있다.
도 4를 참고하면, 도 2의 액정표시장치(500)에 전계(e)를 인가한 직후, 프린지 필드 영역(A)에서는 네거티브 액정 분자들(301)의 일부가 포지티브 액정성 측쇄들(PT1)과의 정전적 상호 작용을 통해 장축이 전계(e)에 수직한 방향으로 배향될 수 있는 반면에, 약한 엥커링 에너지를 가진 수직 필드 영역(B)에서는 네거티브 액정 분자들(301)이 특정한 방향성을 가지지 않고 랜덤(random)하게 배향될 수 있다.
그러나, 도 5를 참고하면, 도 2의 평판 액정표시장치(500)에 전계(e)를 인가한 후 최종 상태에서는, 프린지 필드 영역(A)의 네거티브 액정 분자들(301)의 방향자가 수직 필드 영역(B)으로 빠르게 전파(화살표 참고)되어 프린지 필드 영역(A)과 수직 필드 영역(B) 모두에서 네거티브 액정 분자들(301)은 장축이 전계(e)에 수직한 방향으로 배향될 수 있다.
한편, 도 3의 Z 영역을 참고하면, 제2 액정 배향층(270)은, 상기 제1 전계 감응형 고분자 화합물로 이루어질 수 있다. 이 경우, 본 명세서에서, 제2 액정 배향층(270)은 제1 전계 감응형 액정 배향층으로 정의될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 제2 액정 배향층(270)은 포지티브 액정성 측쇄들(PT1)을 포함하지 않고 주쇄(MC)와 수직 배향 측쇄들(VA)로 구성된 수직 배향형 고분자 화합물로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 본 명세서에서, 제2 액정 배향층(270)은 수직 배향형 액정 배향층으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 수직 배향형 고분자 화합물은, 주쇄가 반복 단위 내에 이미드기를 포함하고, 수직 배향 측쇄들만으로 구성된 폴리이미드계 고분자 화합물일 수 있다.
도 6은 도 2의 평판 액정표시장치(500)에 전계를 인가한 후 최종 상태의 개략적인 단면도이고, 도 7은 도 6의 평판 액정표시장치(500)의 화소 전극(180)의 일부에 대한 개략적인 평면도이다. 도 8은 도 6의 평판 액정표시장치(500)의 한 화소의 개략적인 평면도이다.
도 2와 도 6을 참조하면, 평판 액정표시장치(500)에 전계가 인가되지 않은 초기 상태에서, 네거티브 액정 분자들(301)은 평판 표시기판(SUB1) 및 대향 평판 표시기판(SUB2)에 대해 실질적으로 수직 배향되지만, 전계가 인가된 후의 최종 상태에서, 네거티브 액정 분자들(301)은 평판 표시기판(SUB1) 및 대향 평판 표시기판(SUB2)에 대해 소정의 선경사각을 갖고 경사 배향될 수 있다.
도 7을 참고하면, 예를 들어, 화소 전극(180)은 복수의 단위 전극들(UP)을 포함할 수 있다. 단위 전극들(UP)은 십자형 줄기부(SC), 십자형 줄기부(SC)로부터 뻗어나온 미세 가지부들(BC), 미세 가지부들(BC) 사이에 배치된 절개부들(DC)을 포함하여 구성된 슬릿 패턴 전극일 수 있고, 구체적으로, 십자형 줄기부(SC)는 가로 줄기부(SC1)와 세로 줄기부(SC2)가 서로 교차하는 십자(+) 형상으로 형성될 수 있고, 미세 가지부들(BC)은 십자형 줄기부(SC)로부터 대략 45° 방향으로 방사형으로 뻗어있을 수 있으며, 절개부들(DC)은 십자형 줄기부(SC)로부터 대략 45° 방향으로 방사형으로 뻗어있을 수 있다. 이 때, 네거티브 액정 분자들(301)은 절개부들(DC)을 따라 십자형 줄기부(SC)로부터 대략 45° 방향으로 방사형으로 배향될 수 있다.
화소 전극(180)은 대략 행렬 형태로 배열된 단위 전극(UP)들의 십자형 줄기부들(SC)을 연결하는 연결부들(LK)을 더 포함할 수 있고, 대략 행렬 형태로 배열된 단위 전극들(UP)의 사이에는 가로 간극(G1)과 세로 간극(G2)이 존재할 수 있다.
도 8을 참고하면, 제1 방향(D1)으로 연장된 게이트 라인(GL)과 제1 방향(D1)에 수직인 제2 방향(D2)으로 연장된 데이터 라인(DL)에 의해 정의된 화소 영역에는 화소 전극(180)이 배치될 수 있고, 화소 전극(180)은 제1 부화소 전극(180a)과 제2 부화소 전극(180b)을 포함하여 구성될 수 있으며, 제1 부화소 전극(180a)은 4 개의 단위 전극들을 포함하여 구성될 수 있고, 제2 부화소 전극(180b)은 6 개의 단위 전극들을 포함하여 구성될 수 있다. 이처럼 제1 부화소 전극(180a)과 제2 부화소 전극(180b)의 면적을 달리함으로써 액정표시장치의 측면 시인성을 향상시킬 수 있다.
게이트 라인(GL)은 화소 전극(180)을 향해 게이트 라인(GL)으로부터 제2 방향(D2)으로 돌출된 게이트 전극들(125a, 125b)을 포함할 수 있다. 데이터 라인(DL)은 소오스 전극들(152a, 152b)과 드레인 전극들(155a, 155b)을 포함할 수 있다. 소오스 전극들(152a, 152b)은 데이터 라인(DL)으로부터 돌출되어 각각 "U"자 형태로 형성될 수 있고, 드레인 전극들(155a, 155b)은 소오스 전극들(152a, 152b)과 이격되게 배치될 수 있다. 제1 부화소 전극(180a)은 콘택홀(172a)을 통해 드레인 전극(155a)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 부화소 전극(180b)은 콘택홀(172b)을 통해 드레인 전극(155b)과 전기적으로 연결될 수 있다.
기준 전압선(178)은 제1 방향(D1)으로 연장된 가로 기준 전압선들(178a)과 제2 방향(D2)으로 연장되어 가로 기준 전압선들(178a)을 연결하여 기준 전압선(178)에 흐르는 신호의 지연을 방지하는 세로 기준 전압선(178b)을 포함하여 구성될 수 있다. 가로 기준 전압선들(178a) 중 하부 가로 기준 전압선(178a)은 제1 부화소 전극(180a)과 게이트 전극들(125a, 125b)의 사이에서 제1 부화소 전극(180a)의 일부와 중첩되게 배치될 수 있으며, 화소 전극(180)의 반대 방향을 향해 하부 가로 기준 전압선(178a)으로부터 제2 방향(D2)으로 돌출된 소오스 전극(152c)을 포함할 수 있다. 소오스 전극(152c)은 게이트 전극(125b)과 중첩되게 배치될 수 있고, 드레인 전극(155c)과 이격 배치될 수 있으며, 드레인 전극(155c)은 콘택홀(172b)을 통해 제2 부화소 전극(180b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 가로 기준 전압선들(178a) 중 상부 가로 기준 전압선(178a)은 하부 가로 기준 전압선(178b)과 이격되어 배치될 수 있고, 상부 가로 기준 전압선(178a)과 하부 가로 기준 전압선(178b)의 사이에는 제1 부화소 전극(180a)과 제2 부화소 전극(180b)의 단위 전극들이 배치될 수 있다.
도 9는 도 2의 평판 액정표시장치(500)의 초기 거동 이미지이고, 도 10은 비교예에 따른 평판 액정표시장치(REF)의 초기 거동 이미지이며, 도 11은 도 2의 평판 액정표시장치(500)와 비교예에 따른 평판 액정표시장치(REF)의 응답 파형을 비교한 이미지이다.
도 2를 다시 참고하면, 도 2의 평판 액정표시장치(500)는 평판 표시기판(SUB1)과 대향 평판 표시기판(SUB2)의 사이에 네거티브 액정 분자들(301)을 포함하는 액정층(300)이 배치되고, 전기장 생성 전극들 중 화소 전극(180)은 패턴 전극이고 공통 전극(250)은 패턴리스 전극이며, 제1 액정 배향층(190)이 상기 제1 전계 감응형 액정 배향층이고, 제2 액정 배향층(270)이 상기 제1 전계 감응형 액정 배향층 또는 상기 수직 배향형 액정 배향층일 수 있다.
이와 달리, 비교예에 따른 평판 액정표시장치(REF)는 평판 표시기판(SUB1)과 대향 평판 표시기판(SUB2)의 사이에 네거티브 액정 분자들을 포함하는 액정층이 배치되고, 상기 전기장 생성 전극들이 모두 패턴 전극으로 구성되며, 액정 배향층들이 모두 상기 수직 배향형 액정 배향층으로 구성된 평판 액정표시장치이다. 이하에서는, 비교예에 따른 평판 액정표시장치(REF)를 패턴화 수직 배향 모드(patterned vertical alignment mode) 액정표시장치로 지칭할 수도 있다.
도 9와 도 10을 참조하면, 도 2의 평판 액정표시장치(500)는 비교예에 따른 평판 액정표시장치(REF)와 달리 박막트랜지스터 오픈부(TFTO)의 양단에서 네거티브 액정 분자들의 배향 방향의 충돌로 인한 텍스쳐(RT)가 발생되지 않음을 알 수 있다.
또한, 도 11을 참고하면, 도 2의 평판 액정표시장치(500)는 비교예에 따른 평판 액정표시장치(REF)에 비해 응답 파형이 개선되었음을 알 수 있다.
도 12는 제2 실시예에 따른 평판 액정표시장치(500-1)에 전계를 인가하지 않은 초기 상태의 개략적인 단면도이다. 도 13은 도 12의 X' 영역의 개략적인 확대도이다. 도 14는 도 12의 평판 액정표시장치(500-1)에 전계를 인가한 직후의 프린지 필드 영역(A)과 수직 필드 영역(B)에서의 네거티브 액정 분자들(301)의 거동을 개략적으로 보여주는 도면들이다. 도 15는 도 12의 평판 액정표시장치(500-1)에 전계를 인가한 후 최종 상태에서 프린지 필드 영역(A)과 수직 필드 영역(B)에서의 네거티브 액정 분자들(301)의 거동을 개략적으로 보여주는 도면들이다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 평판 액정표시장치(500-1)는 제1 액정 배향층(190')이 주쇄(MC), 수직 배향 측쇄들(VA) 및 극성기를 갖는 네거티브(negative) 액정성 측쇄들(PT2)로 구성된 제2 전계 감응형 고분자 화합물로 이루어질 수 있다(도 13의 Y' 영역 참고). 이 경우, 본 명세서에서, 제1 액정 배향층(190')은 제2 전계 감응형 액정 배향층으로 정의될 수 있다.
도 2, 도 3, 도 12 및 도 13을 참조하면, 제1 액정 배향층(190')은 상기 제2 전계 감응형 액정 배향층으로 구성될 수 있는 점에서, 제1 액정 배향층(190)과 상이하다. 제1 액정 배향층(190)은 포지티브 액정성 측쇄들(PT1)을 포함하는 상기 제1 전계 감응형 액정 배향층으로 구성될 수 있다.
도 12 및 도 13를 참고하면, 제2 액정 배향층(270')은 상기 제2 전계 감응형 액정 배향층일 수 있다. 이 경우, 도 2, 도 3, 도 12 및 도 13을 참조하면, 제2 액정 배향층(270')은 상기 제2 전계 감응형 액정 배향층으로 구성될 수 있는 점에서, 제2 액정 배향층(270)과 상이하다. 제2 액정 배향층(270)은 포지티브 액정성 측쇄들(PT1)을 포함하는 상기 제1 전계 감응형 액정 배향층으로 구성될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 제2 액정 배향층(270')은 네거티브 액정성 측쇄들(PT2)을 포함하지 않고 주쇄(MC)와 수직 배향 측쇄들(VA)로 구성된 수직 배향형 고분자 화합물로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 본 명세서에서, 제2 액정 배향층(270')은 수직 배향형 액정 배향층으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 수직 배향형 고분자 화합물은, 주쇄가 반복 단위 내에 이미드기를 포함하고, 수직 배향 측쇄들만으로 구성된 폴리이미드계 고분자 화합물일 수 있다.
네거티브 액정성 측쇄들(PT2)은 평판 액정표시장치(500-1)에 전계가 인가된 때, 프린지 필드 영역(A)에서 전계에 수직한 방향을 따라 장축이 배향되고 단축의 유전율이 장축의 유전율에 비해 큰 액정성 측쇄로서, 액정 분자들(301)과의 정전적 상호 작용을 통해 프린지 필드 영역(A)에서 액정 분자들(301)을 프리틸트시키는 역할을 할 수 있다.
네거티브 액정성 측쇄들(PT2)은 액정성을 발현하기 위한 메조겐 구조와 상기 메조겐 구조의 일단에 결합된 극성기 및 상기 메조겐 구조의 타단에 결합된 유연기를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 메조겐 구조는 예를 들어, 적어도 2 이상의 고리 화합물을 포함하는 비사이클로헥실기(bicyclohexyl group), 사이클로헥실-페닐기(cyclohexyl-phenyl group), 비페닐기(biphenyl group), 터페닐기(terphenly group), 나프탈렌(naphthalene) 등일 수 있으며, 상기 극성기는 불소기(-F)일 수 있고, 상기 유연기는, 예를 들어, C1~8 알킬기 또는 C1~8 알콕시기 등일 수 있다.
예를 들어, 네거티브 액정성 측쇄들(PT2)은 하기 화학식 3으로 표현되는 화합물일 수 있다.
Figure pat00003
(화학식 3)
도 14를 참고하면, 평판 액정표시장치(500-1)에 전계(e)를 인가한 직후, 프린지 필드 영역(A)에서는 네거티브 액정 분자들(301)의 일부가 네거티브 액정성 측쇄들(PT2)과의 정전적 상호 작용을 통해 장축이 전계(e)에 수직한 방향으로 배향될 수 있는 반면에, 약한 엥커링 에너지를 가진 수직 필드 영역(C)에서는 네거티브 액정 분자들(301)이 특정한 방향성을 가지지 않고 랜덤(random)하게 배향될 수 있다.
그러나, 도 15를 참고하면, 평판 액정표시장치(500-1)에 전계(e)를 인가한 후 최종 상태에서는, 프린지 필드 영역(A)의 네거티브 액정 분자들(301)의 방향자가 수직 필드 영역(B)으로 빠르게 전파(화살표 참고)되어 프린지 필드 영역(A)과 수직 필드 영역(B) 모두에서 네거티브 액정 분자들(301)은 장축이 전계(e)에 수직한 방향으로 배향될 수 있다.
도 16은 상기 제1 전계 감응형 고분자 화합물과 상기 제2 전계 감응형 고분자 화합물 중 하나의 전계 감응형 고분자 화합물과 상기 수직 배향형 고분자 화합물을 포함하는 액정 배향층(AL)을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 명세서에서, 상기 전계 감응형 고분자 화합물과 상기 수직 배향형 고분자 화합물을 포함하는 액정 배향층(AL)은 제3 전계 감응형 액정 배향층으로 정의될 수 있다. 액정 배향층(AL)은 상기 전계 감응형 고분자 화합물과 상기 수직 배향형 고분자 화합물이 상분리되어 상기 극성기가 농도 기울기를 갖는다.
도 2와 도 12를 참고하면, 평판 액정표시장치들(500, 500-1)의 액정 배향층들(190, 190', 270, 270')이 액정 배향층(AL)으로 구성되는 경우, 액정 배향층(AL)은 액정층(300)으로부터 멀어지고 전기장 생성 전극들(180, 250)에 가까워지는 방향으로 상기 극성기의 농도가 감소되는 농도 기울기를 가질 수 있다. 구체적으로, 평판 액정표시장치들(500, 500-1)의 액정 배향층들(190, 190', 270, 270')이 액정 배향층(AL)으로 구성되는 경우, 액정 배향층(AL)은, 대략 90%의 두께에 해당하는 상단부(U)에서는 상기 전계 감응형 고분자 화합물의 농도가 상기 수직 배향형 고분자 화합물의 농도에 비해 상대적으로 높을 수 있고, 대략 50%의 두께에 해당하는 중간부(M)에서는 상기 전계 감응형 고분자 화합물의 농도와 상기 수직 배향형 고분자 화합물의 농도가 실질적으로 동일하거나 유사한 수준일 수 있으며, 대략 20%의 두께에 해당하는 하단부(L)에서는 상기 수직 배향형 고분자 화합물의 농도가 상기 전계 감응형 고분자 화합물의 농도에 비해 상대적으로 높을 수 있다. 본 명세서에서, 상단부(U)는 액정층(300)에 가까운 영역이고, 하단부(L)는 전기장 생성 전극들(180, 250)에 가까운 영역으로 정의될 수 있다.
도 17은 제3 실시예에 따른 곡면 액정표시장치(500C)의 개략적인 사시도이고, 도 18은 도 17의 곡면 액정표시장치(500C)에 전계를 인가하지 않은 초기 상태의 개략적인 단면도이다.
곡면 액정표시장치(500C)는 평판 액정표시장치를 구부림으로써 제조할 수 있다. 곡면 액정표시장치(500C)는 곡면 표시기판(SUB1C), 대향 곡면 표시기판(SUB2C) 및 이들의 사이에 개재된 액정층(300C)를 포함하여 구성될 수 있고, 박막트랜지스터 어레이 곡면기판(100C)은 곡면기판(110C), 박막 트랜지스터(TFTC), 컬러필터층(160C) 및 유기막(170C)을 포함하여 구성될 수 있으며, 유기막(170C) 상에는 각 화소(PX)마다 도전성 물질로 이루어진 화소 전극(180C)이 형성될 수 있고, 차광 패턴층(BMC)은 박막트랜지스터 어레이 곡면기판(100C) 및 화소 전극(180C) 상에 배치될 수 있으며, 제1 액정 배향층(190C)은 차광 패턴층(BMC) 및 화소 전극(180C) 상에 배치될 수 있다.
화소 전극(180C)은 돌기 패턴과 슬릿 패턴 중 적어도 하나의 패턴을 갖는 패턴 전극이다. 예를 들어, 화소 전극(180C)은 상기 슬릿 패턴을 가진 패턴 전극일 수 있다. 제1 액정 배향층(190C)은 상기 제1 전계 감응형 액정 배향층, 상기 제2 전계 감응형 액정 배향층 및 상기 제3 전계 감응형 액정 배향층 중 하나일 수 있다. 컬러필터층(160C)은 제1 컬러필터(160-1C)와 제2 컬러필터(160-2C)를 포함하여 구성될 수 있고, 차광 패턴층(BMC)은 컬러필터층(160C)과 제1 액정 배향층(190C)의 사이에 배치될 수 있으며, 박막트랜지스터(TFTC) 및 제1 컬러필터(160-1C)와 제2 컬러필터(160-2C)의 경계와 중첩 배치될 수 있다.
대향 곡면 표시기판(SUB2C)은 대향 곡면기판(210C), 대향 곡면기판(210C) 상에 배치된 공통 전극(250C) 및 공통 전극(250C) 상에 배치된 제2 액정 배향층(270C)을 포함하여 구성될 수 있고, 공통 전극(250)은 패턴리스 전극이며, 제2 액정 배향층(270C)은 상기 제1 전계 감응형 액정 배향층, 상기 제2 전계 감응형 액정 배향층, 상기 제3 전계 감응형 액정 배향층 및 상기 수직 배향형 액정 배향층 중 하나일 수 있다. 액정 배향층들(190C, 270C)의 성막에 투입되는 공수를 고려할 때, 공정성의 측면에서는, 제1 액정 배향층(190C)과 제2 액정 배향층(270C)은 동일한 재료로 구성될 수 있다.
곡면 액정표시장치(500C)는 시청자와 마주보는 대향면이 오목한 곡면으로 형성될 수 있고, 예를 들어, 곡률반경(R)은, 2000 mm 이상 내지 5000 mm 이하일 수 있으며, 이 때, 곡면 표시기판(SUB1C)과 대향 곡면 표시기판(SUB2C)의 각각의 정점에서의 네거티브 액정 분자들(301)의 선경사각은 평판 표시기판(도 2의 SUB1)과 대향 평판 표시기판(도 2의 SUB2)에 대한 네거티브 액정 분자들(301)의 선경사각과 실질적으로 동일하다. 정점은 곡선 상의 임의의 점으로서 그 점에서의 접선의 기울기가 실질적으로 0 인 점을 의미한다.
도 19에는 비교예에 따른 평판 액정표시장치(FLCD)에서의 상부 평판 표시기판과 하부 평판 표시기판 간의 정렬 상태와 상기 비교예에 따른 평판 액정표시장치(FLCD)로부터 제조된 곡면 액정표시장치(CLCD)에서의 상부 곡면 표시기판과 하부 곡면 표시기판 간의 정렬 상태가 도시되어 있다.
비교예에 따른 평판 액정표시장치(FLCD)는 상기 패턴화 수직 배향 모드 액정표시장치일 수 있다. 상기 패턴화 수직 배향 모드 액정표시장치를 구부리는 과정에서 상부 평판 표시기판과 하부 평판 표시기판에는 각각 응력(stress)이 가해지게 되고, 이로 인해, 예를 들어, 상기 하부 평판 표시기판에 대해 상기 상부 평판 표시기판이 오른쪽 또는 왼쪽으로 이동(shift)될 수 있으며, 이로 인해, 곡면 액정표시장치(CLCD)에서는 상부 곡면 표시기판과 하부 곡면 표시기판의 사이에서 정렬 오차(misalignment)가 발생될 수 있다.
따라서, 상기 패턴화 수직 배향 모드 액정표시장치를 구부리는 공정을 통해 곡면 액정표시장치(CLCD)를 제조하는 경우, 상기 상부 곡면 표시기판과 상기 하부 곡면 표시기판 간의 배치상태는 상기 패턴화 수직 배향 모드 액정표시장치에서의 상기 상부 평판 표시평판과 상기 하부 평판 표시기판 간의 기 설계된 배치상태와 달라질 수 있다.
상기 상부 곡면 표시기판과 상기 하부 곡면 표시기판 간의 정렬 오차는 상기 도메인들의 경계 영역의 정렬 오차(점선 사각형으로 표시된 부분)를 발생시키고, 상기 도메인들의 경계 영역의 정렬 오차는 상기 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자들의 배향 방향의 간섭 내지 충돌을 야기한다. 이로 인해 상기 액정 배향층들의 표면에 배향된 상기 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자들의 사이에 위치하는 상기 음의 유전율 이방성을 갖는 액정 분자들은 실질적으로 수직 배향될 수 있고, 그 결과, 곡면 액정표시장치(CLCD)에서는 상기 점선 사각형으로 표시된 부분에서 텍스쳐(texture)가 얼룩 내지 암부로 시인될 수 있고, 곡면 액정표시장치(CLCD)는 광 투과율이 저하될 수 있다.
다시 도 18을 참고하면, 곡면 액정표시장치(500C)는, 화소 전극(180C)과 공통 전극(250C) 중 화소 전극(180C)만을 패턴 전극으로 구성하고, 공통 전극(250C)을 패턴리스 전극으로 구성함으로써, 네거티브 액정 분자들(301)의 배향을 화소 전극(180C)을 이용하여 제어하므로, 곡면 표시기판(SUB1C)과 대향 곡면 표시기판(SUB2C)의 정렬 오차로 인한 텍스쳐의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 곡면 액정표시장치(500C)는, 상기 비교예에 따른 평판 액정표시장치(도 19의 FLCD)로부터 제조된 곡면 액정표시장치(도 19의 CLCD)에 비해 광 투과율이 개선될 수 있다.
또한, 도 18을 참고하면, 곡면 액정표시장치(500C)는, 제1 액정 배향층(190C)이 상기 제1 전계 감응형 액정 배향층, 상기 제2 전계 감응형 액정 배향층 및 상기 제3 전계 감응형 액정 배향층 중 하나를 포함하므로, 상기 비교예에 따른 곡면 액정표시장치(도 19의 CLCD)에 비해 응답 특성이 향상될 수 있다.
또한, 도 18을 참고하면, 곡면 액정표시장치(500C)는, 곡면 표시기판(SUB1C)이 컬러필터층(160C)을 포함하므로, 곡면 표시기판(SUB1C)과 대향 곡면 표시기판(SUB2C)의 정렬 오차로 인한 색섞임을 방지할 수 있고, 곡면 표시기판(SUB1C)이 차광 패턴층(BMC)을 포함하므로, 곡면 표시기판(SUB1C)과 대향 곡면 표시기판(SUB2C)의 정렬 오차에 의해 발생되는 차광 패턴층(BMC)의 정렬 오차로 인한 광 투과율 저하의 문제를 개선할 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.
평판 표시기판: SUB1, 곡면 표시기판: SBU1C
대향 평판 표시기판: SUB2, 대향 곡면 표시기판: SUB2C
박막트랜지스터 어레이 평판기판: 100
박막트랜지스터 어레이 곡면기판: 100C
대향 평판기판: 210
액정층: 300, 액정 분자: 301
평판 액정표시장치: 500, 500-1
곡면 액정표시장치: 500C
화소 전극: 180, 180C
공통 전극: 250, 250C
액정 배향층: 190, 270, 190C, 270C

Claims (11)

  1. 박막트랜지스터 어레이 평판기판;
    상기 박막트랜지스터 어레이 평판기판에 대향하는 대향 평판기판;
    음의 유전율 이방성의 액정 분자들을 포함하고, 상기 박막트랜지스터 어레이 평판기판과 상기 대향 평판기판의 사이에 배치된 액정층;
    상기 박막트랜지스터 어레이 평판기판과 상기 액정층의 사이에 배치된 패턴(pattern) 전극;
    주쇄, 수직 배향 측쇄들 및 적어도 2 이상의 고리 화합물들을 포함하는 메조겐 단위, 상기 메조겐 단위의 일단에 결합된 극성기 및 상기 메조겐 단위의 타단에 결합된 유연기를 포함하는 액정성 측쇄들로 구성된 전계 감응형 고분자 화합물로 구성되고, 상기 패턴 전극과 상기 액정층의 사이에 배치된 제1 액정 배향층;
    상기 대향 평판기판과 상기 액정층의 사이에 배치된 패턴리스(patternless) 전극; 및
    상기 패턴리스 전극과 상기 액정층의 사이에 배치된 제2 액정 배향층;
    을 포함하는 액정표시장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액정성 측쇄들은 장축의 유전율이 단축의 유전율에 비해 큰 포지티브(positive) 액정성 측쇄들이고, 상기 극성기는 불소기(-F)와 시안기(-CN) 중 적어도 하나인 액정표시장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 액정성 측쇄들은 단축의 유전율이 장축의 유전율에 비해 큰 네거티브(negative) 액정성 측쇄들이고, 상기 극성기는 불소기(-F)인 액정표시장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 액정 배향층은 상기 전계 감응형 고분자 화합물을 포함하는 액정표시장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 액정 배향층은 주쇄와 수직 배향 측쇄들로 구성된 수직 배향형 고분자 화합물로 구성된 액정표시장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    시청자와 마주보는 대향면이 오목한 곡면을 갖는 액정표시장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 어레이 평판기판은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치된 박막트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터 상에 배치된 컬러필터층을 포함하는 액정표시장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 컬러필터층은 제1 컬러필터와 제2 컬러필터를 포함하고,
    상기 제1 액정 배향층과 상기 컬러필터층의 사이에 배치되고 상기 박막트랜지스터 및 상기 제1 컬러필터 및 상기 제2 컬러필터의 경계와 중첩 배치된 차광 패턴층;을 더 포함하는 액정표시장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    시청자와 마주보는 대향면이 오목한 곡면을 갖는 액정표시장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 액정 배향층은 수직 배향형 고분자 화합물을 더 포함하고, 상기 극성기의 농도가 상기 액정층으로부터 멀어지고 상기 패턴 전극에 가까워지는 방향으로 감소되는 농도 기울기를 갖는 액정표시장치.
  11. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 액정 배향층은 수직 배향형 고분자 화합물을 더 포함하고, 상기 극성기의 농도가 상기 액정층으로부터 멀어지고 상기 패턴리스 전극에 가까워지는 방향으로 감소되는 농도 기울기를 갖는 액정표시장치.
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