KR20110067574A - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20110067574A
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방종욱
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 반응성 메조겐으로부터 유래되어 있는 제1 화합물 및 선경사되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층, 그리고 배향막을 포함하고, 배향막은 이무수물계 화합물 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 조성물로부터 유래되어 있는 폴리이미드를 포함한다:
[화학식 1]
Figure 112009077202641-PAT00001
상기 화학식 1에서, R1은 치환 또는 비치환된 C1-C8의 알킬기이고, R2는 치환 또는 비치환된 C8-C30의 알킬기이고, A1은 지환족 고리 및 방향족 고리를 포함하는 작용기이다.
반응성 메조겐, 액정 표시 장치, 적하 얼룩

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
액정 표시 장치 및 그 제조 방법이 제공된다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 방향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
액정 표시 장치 중에서도 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정 분자를 그 장축이 표시판에 대하여 수직을 이루도록 배열한 수직 배향 방식(vertically aligned mode) 액정 표시 장치가 개발되고 있다.
또한 수직 배향 모드 액정 표시 장치에서 광시야각을 구현하면서 액정의 응답 속도를 빠르게 하기 위하여, 전기장이 인가되지 않은 상태에서 액정이 선경사(pretilt)를 가지도록 하는 방법이 개발되고 있다.
본 발명에 따른 한 실시예는 액정 표시 장치의 적하 얼룩을 줄이고, 표시 품질을 개선하기 위한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 표시판 및 제2 표시판, 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 위치하고, 반응성 메조겐으로부터 유래되어 있는 제1 화합물 및 선경사되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층, 그리고 상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 위치하는 배향막을 포함하고, 상기 배향막은, 이무수물계 화합물, 그리고 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 조성물로부터 유래되어 있는 폴리이미드를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112009077202641-PAT00002
상기 화학식 1에서, R1은 치환 또는 비치환된 C1-C8의 알킬기이고, R2는 치환 또는 비치환된 C8-C30의 알킬기이고, A1은 지환족(aliphatic) 고리 및 방향족(aromatic) 고리를 포함하는 작용기이다.
상기 조성물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 더 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112009077202641-PAT00003
상기 화학식 2에서, B1은 산소 원자, 카르보닐기 또는 카르복실기이며, A2는 지환족 고리를 포함하는 작용기이다.
상기 이무수물계 화합물의 몰 수에 대하여 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰 수의 합의 비율은 1/3 이상일 수 있다.
상기 조성물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 더 포함할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112009077202641-PAT00004
상기 화학식 3에서, B2 및 B3는 서로 독립적으로 OH, O 또는 COOH이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112009077202641-PAT00005
[화학식 5]
Figure 112009077202641-PAT00006
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물, 하기 화학식 7로 표시되는 화합물, 하기 화학식 8로 표시되는 화합물, 하기 화학식 9로 표시되는 화합물 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112009077202641-PAT00007
[화학식 7]
Figure 112009077202641-PAT00008
[화학식 8]
Figure 112009077202641-PAT00009
[화학식 9]
Figure 112009077202641-PAT00010
상기 제1 화합물은 올리고머, 폴리머 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 제1 화합물의 길이 방향은 상기 제1 표시판의 표면에 대하여 경사져 있는 방향이며, 상기 액정 분자는 상기 제1 화합물의 길이 방향에 따라 선경사되어 있을 수 있다.
상기 제1 표시판은 박막 트랜지스터, 색필터 및 화소 전극을 더 포함하고, 상기 제2 표시판은 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 표시판은 차광 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 화소 전극은 미세 가지 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 표시판은 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 게이트선, 상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 데이터선, 그리고 상기 제1 기판 위에 위치하는 제2 데이터선을 더 포함하고, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트선 및 상기 제1 데이터선과 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터, 그리고 상기 게이트선 및 상기 제2 데이터선과 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터를 포함하고, 그리고 상기 화소 전극은 상기 제1 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제1 부화소 전극, 그리고 상기 제2 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 1 표시판에 배향막을 형성하는 단계, 상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 반응성 메조겐 및 액정 분자를 포함하는 액정층을 형성하는 단계, 상기 액정층에 전압을 인가하는 단계, 그리고 상기 액정층에 빛을 조사하는 단계를 포함하고, 상기 배향막은, 이무수물계 화합물, 그리고 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 조성물로부터 형성된다.
상기 빛은 자외선일 수 있다.
상기 빛의 조사에 의해 상기 반응성 메조겐으로부터 제1 화합물을 합성할 수 있고, 상기 제1 화합물은 올리고머, 폴리머 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 제1 화합물의 길이 방향은 상기 제1 표시판의 표면에 대하여 경사져 있는 방향일 수 있으며, 상기 액정 분자는 상기 제1 화합물의 길이 방향에 따라 선경사되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 한 실시예는 액정 표시 장치의 적하 얼룩을 줄일 수 있고, 표시 품질을 개선할 수 있다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 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 경우 도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 “바로 위에” 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “아래에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 아래에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 “바로 아래에” 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한 "치환"은 할로겐, C1-C12의 할로알킬기, C1-C12의 알킬기, C1-C12의 알콕시기, C6-C12의 아릴기, 또는 C6-C12의 아릴옥시기로 치환된 것을 의미한다.
그러면, 도1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3은 액정 분자가 선경사되는 과정을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)의 사이에 반응성 메조겐(reactive mesogen)(330) 및 액정 분자(310)를 포함하는 액정층(3)이 위치한다.
액정 분자(310)는 전압을 인가하지 않았을 때 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200)에 대해 수직인 방향으로 배열되어 있다.
반응성 메조겐(330)은 지환성 고리(aliphatic ring), 방향족 고리(aromatic ring) 등이 포함되어 있으며, 말단에 반응성 작용기를 갖는다. 반응성 메조 겐(330)은 중합성 액정 화합물(polymerizable liquid crystal compound)이라고도 불린다. 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 반응성 메조겐(330)은 자외선 등의 빛에 노출되면, 여러 개의 반응성 메조겐(330)은 개시제(initiator) 등과 함께 반응하여 올리고머(oligomer), 폴리머(polymer) 또는 이들의 혼합물이 형성될 수 있다. 여기서 반응된 생성물을 제1 화합물(350, 370)이라고 한다. 반응성 메조겐(330)은 액정 분자(310)에 대해 미량 첨가될 수 있다. 예를 들어, 전체 액정 조성물 대비 약 0.1-0.5 중량% 첨가될 수 있다.
도 2를 참고하면, 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)에 전압을 인가하면, 액정층(3)에 위치한 액정 분자(310)은 일정한 방향으로 배열될 수 있다. 이외에도, 액정 분자(310)는 1 개 이상의 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 액정 표시 장치는 액정층(3)은 4 개의 방향으로 배열된 액정 분자(310)를 포함할 수 있다.
제2 표시판(200)을 통하여 빛을 조사하면, 반응성 메조겐(330)은 제1 화합물(350, 370)을 형성할 수 있으며, 반응성 메조겐(330)은 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)에 전압이 인가되지 않았을 때에도 액정 분자(310)를 기울어져 있게 할 수 있다. 예를 들어, 대략 10 J 이상의 에너지로 자외선을 조사할 수 있으며, 초당 자외선 조사량이 대략 35 mW/cm2인 노광기로는 약 5 분 정도 자외선을 조사할 수 있다.
도 3을 참고하면, 제1 화합물(350, 370)은 액정 분자(310) 사이에 형성될 수 도 있고, 제1 표시판(100) 또는 제2 표시판(200)의 표면에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 표시판(100) 또는 제2 표시판(200)의 최상층은 배향막(미도시)일 수 있으며, 배향막의 표면에 제1 화합물(370)이 형성될 수 있다. 액정 표시 장치에 전압이 인가되지 않았을 때, 액정 분자(310) 사이에 위치하는 제1 화합물(350)과 표시판(100, 200)의 표면에 위치하는 제1 화합물(370)은 배향막과 함께 액정 분자(310)를 선경사(pretilt)되도록 할 수 있다. 예를 들어, 제1 화합물(350, 370)의 길이 방향은 제1 표시판(100)의 표면에 대하여 경사져 있는 방향이며, 액정 분자(310)는 제1 화합물(350, 370)의 길이 방향에 따라 선경사되어 있다. 이때, 액정 분자(310)의 선경사 각도는 약 80 도 내지 약 100 도일 수 있다. 액정 분자(310)가 선경사되어 있을 경우, 액정 표시 장치의 응답 속도가 빨라질 수 있고, 동영상 등의 표시 품질이 개선될 수 있다.
반응성 메조겐(330)을 이용할 경우, 액정 표시 장치의 제2 표시판(200)의 전극을 패터닝하지 않을 수 있으며, 이에 따라 마스크 사용 개수가 줄어 공정 원가가 절감될 수 있다. 또한, 제2 표시판(200)에 패턴이 없으므로, 제1 표시판(100)과 제2 표시판이 미스 얼라인먼트(mis-alignment)가 되어도 표시 장치의 불량이 발생하지 않을 수 있다. 또한, 투과율이 대략 20 % 이상 상승할 수 있으며, 블랙 계조에서 특정 계조로 변할 때 액정 분자가 끌리는 현상이 발생하지 않으므로 동영상 표시 품질이 개선될 수 있으며, 편광판에 별도의 정전기 방지 처리를 하지 않을 수 있다.
한편, 본 발명의 한 실시예에 따른 배향막은 이무수물(dianhydride)계 화합 물, 그리고 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 조성물로부터 유래되어 있는 폴리이미드를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112009077202641-PAT00011
상기 화학식 1에서, R1은 치환 또는 비치환된 C1-C8의 알킬기이고, R2는 치환 또는 비치환된 C8-C30의 알킬기이고, A1은 지환족 고리 및 방향족 고리를 포함하는 작용기이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 배향막의 측쇄(side chain)의 길이를 길게 만들 수 있으며, 배향막의 수직 배향성을 향상시킬 수 있다. 배향막의 길이가 길어지면, 배향막의 소수성이 증가할 수 있고 표면 에너지(surface energy)는 감소될 수 있다. 따라서 반응성 메조겐(330)과 액정 분자(310)이 액정 표시 장치에 주입되었을 때, 배향막 표면에서 반응성 메조겐(330)이 균일하게 퍼질 수 있고, 적하 얼룩이 감소될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 하기 화합 물들은 반응성 메조겐(330)을 균일하게 퍼질 수 있게 할 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112009077202641-PAT00012
[화학식 5]
Figure 112009077202641-PAT00013
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물, 하기 화학식 7로 표시되는 화합물, 하기 화학식 8로 표시되는 화합물, 하기 화학식 9로 표시되는 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 하기 화합물들은 반응성 메조겐(330)을 균일하게 퍼질 수 있게 할 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112009077202641-PAT00014
[화학식 7]
Figure 112009077202641-PAT00015
[화학식 8]
Figure 112009077202641-PAT00016
[화학식 9]
Figure 112009077202641-PAT00017
상기 조성물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 더 포함할 수 있다. 하기 화합물은 배향막의 수직 배향성을 증가시킬 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112009077202641-PAT00018
상기 화학식 2에서, B1은 산소 원자, 카르보닐기 또는 카르복실기이며, A2는 지환족 고리를 포함하는 작용기이다.
상기 이무수물계 화합물의 몰 수에 대하여 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰 수의 합의 비율은 대략 1/3 이상일 수 있다. 1/3 이상일 때, 측쇄(side chain)의 밀도가 증가할 수 있고, 이에 따라 배향막의 소수성이 더욱 증가할 수 있고 표면 에너지는 더욱 감소될 수 있다. 따라서 반응성 메조겐(330)과 액정 분자(310)이 액정 표시 장치에 주입되었을 때, 배향막 표면에서 반응성 메조겐(330)이 더욱 균일하게 퍼질 수 있고, 적하 얼룩이 더욱 감소될 수 있다.
상기 조성물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 더 포함할 수 있다. 하기 화합물은 배향막의 용해성(solubility)을 증가시킬 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112009077202641-PAT00019
상기 화학식 3에서, B2 및 B3는 서로 독립적으로 OH, O 또는 COOH이다.
그러면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도 4 내지 도 7을 참고하여 상세하게 설명한다. 전술한 도 1 내지 도 3의 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 하나의 화소에 대한 등가 회로도이며, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이며, 도 6은 도 4의 액정 표시 장치를 III-III선을 따라 자른 단면도이며, 도 7은 도 4의 액정 표시 장치를 IV-IV선을 따라 자른 단면도이다.
도 4를 참고하면, 액정 표시 장치는 복수의 신호선(signal line)(121, 131, 171a, 171b) 및 이에 연결되어 있는 화소(pixel)(PX)를 포함한다.
도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 및 그 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다. 제1 표시판(100)은 복수의 게이트선(GL), 복수 쌍의 데이터선(DLa, DLb) 및 복수의 유지 전극선(SL)을 포함하는 신호선과 이에 연결된 복수의 화소(PX)를 포함한다.
각 화소(PX)는 한 쌍의 부화소(PXa, PXb)를 포함하며, 부화소(PXa, PXb)는 스위칭 소자(Qa, Qb)와 액정 축전기(Clca, Clcb) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Csta, Cstb)를 포함한다.
스위칭 소자(Qa, Qb)는 제1 표시판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터로서, 제어 단자는 게이트선(GL)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(DLa, DLb)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clca, Clcb) 및 유지 축전기(Csta, Cstb)와 연결되어 있다.
액정 축전기(Clca, Clcb)는 부화소 전극(191a, 191b)과 공통 전극(270)을 두 단자로 하고, 두 단자 사이의 액정층(3) 부분을 유전체로 하여 형성된다.
액정 축전기(Clca, Clcb)의 보조적인 역할을 하는 유지 축전기(Csta, Cstb)는 제1 표시판(100)에 구비된 유지 전극선(SL)과 부화소 전극(191a, 191b)이 절연체를 사이에 두고 중첩되어 이루어지며 유지 전극선(SL)에는 공통 전압(Vcom) 따위의 정해진 전압이 인가된다.
도 4 내지 도 5를 참고하면, 유리, 플라스틱 등으로 만들어진 절연성 기판(110) 위에 복수의 게이트선(121) 및 복수의 유지 전극선(131, 135)이 형성되어 있다. 각 게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며, 대략 행 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 포함한다.
유지 전극선(131, 135)은 게이트선(121)과 실질적으로 나란하게 뻗은 줄기선(131)과 이로부터 뻗어 나온 복수의 유지 전극(135)을 포함한다. 이때, 유지 전극선(131)과 유지 전극(137)의 모양과 배치는 다양하게 변형될 수 있다. 그러나, 유지 전극선(131)과 유지 전극(137)은 생략될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131, 135) 위에는 게이트 절연막 (140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)은 질화규소(SiNx), 산화규소(SiOx) 등을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등을 포함하는 복수의 반도체(154a, 154b)가 형성되어 있다.
반도체(154a, 154b) 위에는 각각 복수 쌍의 저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163b, 163b, 165a, 165b)가 형성되어 있으며, 저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163a, 163b, 165a, 165b)는 금속 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질을 포함할 수 있다.
저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163b, 163b, 165a, 165b) 및 게이트 절연 막(140) 위에는 복수 쌍의 데이터 선(171a, 171b)과 복수 쌍의 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)이 형성되어 있다. 또한, 주변 영역에는 데이터선(171a, 171b)과 동일한 층에 유지 전압 공급선(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 유지 전압 공급선은 대략 열 방향으로 형성되어 있으며, 복수의 유지 전극선(131)을 전기적으로 연결한다.
데이터선(171a, 171b)은 열 방향으로 뻗어 게이트선(121) 및 유지 전극선의 줄기선(131)과 교차한다. 데이터선(171a, 171b)은 제1, 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 향하여 뻗어 U자형으로 굽은 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)을 포함하며, 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)은 제1, 제2 게이트 전극(124a, 124b)을 중심으로 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)과 마주한다.
제1 및 제2 게이트 전극(124a, 124b), 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b) 및 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)와 함께 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)를 이룬다. 박막 트랜지스터(Qa, Qb)의 채널(channel)은 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)과 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b) 사이의 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)에 형성되어 있다. 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)은 각각 액정 표시 장치의 화소 전극(191a, 191b)과 연결되어 구동 전압을 인가할 수 있다.
저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163a, 163b, 165a, 165b)는 그 아래의 반도체(154a, 154b)와 그 위의 데이터선(171a, 171b) 및 드레인 전극(175a, 175b) 사이에 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.
제1 및 제2 반도체(154a, 154b)에 존재하는 채널 부분을 제외하고는 제1 및 제2 반도체(154a, 154b), 저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163a, 163b, 165a, 165b), 및 제1 및 제2 소스 전극(173a, 173b)을 포함하는 데이터선(171a, 171b)과 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b) 3 개 층의 평면 모양은 실질적으로 동일하다. 이 경우 이들 3 개의 층은 1 매의 마스크를 이용하여 형성된 것이다. 그러나, 제1 및 제2 반도체(154a, 154b), 저항성 접촉 부재(161a, 161b, 163a, 163b, 165a, 165b)는 섬형(island type)일 수도 있다. 이외에도 이들 3 개 층의 모양은 다양하게 변형될 수 있다.
데이터선(171a, 171b), 드레인 전극(175a, 175b) 및 노출된 반도체(154a, 154b) 부분 위에는 질화 규소, 산화 규소 등을 포함하는 하부막(180p)이 형성되어 있다.
하부막(180p) 위에 청색 색필터(230B), 녹색 색필터(230G) 및 적색 색필터(230R)가 형성되어 있다. 각 색필터(230B, 230G, 230R)는 띠 모양의 형태를 가질 수 있다. 또한, 각 색필터(230B, 230G, 230R)는 잉크젯 공정에 의하여 인쇄되기 때문에 공정성이 우수하다.
각 색필터(230B, 230G, 230R) 위에 상부막(180q)이 있다. 상부막(180q)은 산화 규소, 질화 규소, 감광성 유기 물질 등을 포함할 수 있다. 상부막(180q)은 박막 트랜지스터 표시판의 평탄화 역할을 한다.
하부막(180p)과 상부막(180q) 사이에는 차광 부재(220a, 220b)가 형성되어 있다. 차광 부재(220a, 220b)는 데이터선(171a, 171b)과 나란하게 대략 열 방향으 로 뻗어 있으며, 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)를 덮는 돌출부(220b)를 포함하고 있다. 차광 부재(220)는 각 색필터(230B, 230G, 230R) 사이를 덮음으로써, 빛샘을 방지할 수 있다.
하부막(180p)과 상부막(180q) 사이에는 차광 부재(220)와 동일한 층에 간격재(320)가 형성되어 있다. 그러나 간격재(320)는 차광 부재(220)와 다른 층에 형성될 수도 있다. 간격재(320)는 액정층(3)의 갭을 유지하는 역할을 하며, 기둥형 간격재(columnar spacer)(320)일 수 있다. 기둥형 간격재(320)는 제1 및 제2 박막 트랜지스터(Qa, Qb)의 사이에 위치할 수 있다.
차광 부재(220)와 기둥형 간격재(320)는 동일한 재료를 포함할 수 있으며, 하프톤 마스크 등을 사용하여 서로 다른 두께로 형성될 수 있다. 이외에도, 기둥형 간격재(320)의 배치와 모양은 다양하게 변형될 수 있다.
상부막(180q) 위에는 복수의 화소 전극(191)과 연결 부재(82)가 형성되어 있다. 복수의 화소 전극(191)과 연결 부재(82)는 ITO, IZO 등의 동일한 재료를 포함할 수 있으며, 동일한 공정에서 형성될 수 있다.
각 화소 전극(191)은 간극(91)을 사이에 두고 서로 분리되어 있는 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)을 포함한다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)의 전체적인 모양은 사각형이다. 화소 전극(191) 전체에서 제2 부화소 전극(191b)이 차지하는 면적이 제1 부화소 전극(191a)이 차지하는 면적보다 클 수 있다. 제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b) 각각은 주 가지와 부 가지를 포함한다. 주 가지는 게이트선(121) 또는 데이터 선(171)과 대략 평행하다. 부 가지는 빗살 모양의 미세 가지이다.
제1 및 제2 부화소 전극(191a, 191b)은 접촉 구멍(185a, 185b)을 통하여 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)과 물리적, 전기적으로 연결되어 있으며, 제1 및 제2 드레인 전극(175a, 175b)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
복수의 화소 전극(191)과 연결 부재(82) 위에는 하부 배향막(11)이 형성되어 있다. 하부 배향막(11)은 전술한 배향막일 수 있다.
제2 표시판(200)은 패터닝되지 않은 공통 전극(270)을 포함한다.
제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 사이에는 전술한 반응성 메조겐과 액정 분자를 포함하는 액정층(3)이 위치한다.
그러면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 전술한 도 1 내지 도 3의 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
제1 표시판(100)에 배향막을 형성한다. 배향막은 전술한 배향막일 수 있다. 전술한 배향막을 사용할 때, 배향막 표면에서 반응성 메조겐(330)이 균일하게 퍼질 수 있고, 적하 얼룩이 감소될 수 있다.
제1 표시판(100)과 제2 표시판(200) 사이에 반응성 메조겐(330)과 액정 분자(310)을 포함하는 액정층(3)을 형성한다.
액정층(3)에 전압을 인가한다. 그리고 액정층(3)에 자외선 등의 빛을 조사한다. 전압 인가와 빛 조사는 동시에 수행될 수 있다. 전압의 인가에 의해 액정 분자(310)가 회전하여 제1 표시판(100)의 표면에 대하여 경사져 있을 수 있다. 빛 조사에 의해 반응성 메조겐(330)으로부터 제1 화합물(350, 370)을 합성할 수 있다.
액정층(3)에 전압 인가를 하지 않을 때에도, 제1 화합물(350, 370)과 배향막에 의해 액정 분자(310)는 제1 화합물(350, 370)의 길이 방향에 따라 제1 표시판(100) 또는 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 선경사되어 있다. 이때, 제1 화합물(350, 370)의 길이 방향은 제1 표시판(100) 또는 제2 표시판(200)의 표면에 대하여 경사져 있는 방향일 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명할 것이나, 하기의 실시예는 본 발명의 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
하기 화학식 10으로 표시되는 이무수물계 화합물 20 몰%, 하기 화학식 11로 표시되는 화합물 6 몰%, 하기 화학식 12로 표시되는 화합물 2 몰%, 하기 화학식 13으로 표시되는 화합물 12 몰%를 포함하는 조성물을 이용하여 배향막을 형성하고, 액정 분자 및 반응성 메조겐을 포함하는 액정 표시 장치를 제조한다.
[화학식 10]
Figure 112009077202641-PAT00020
[화학식 11]
Figure 112009077202641-PAT00021
[화학식 12]
Figure 112009077202641-PAT00022
[화학식 13]
Figure 112009077202641-PAT00023
비교예 1
상기 화학식 10으로 표시되는 이무수물계 화합물 20 몰%, 하기 화학식 14로 표시되는 화합물 2 몰%, 하기 화학식 15로 표시되는 화합물 14 몰%, 하기 화학식 16으로 표시되는 화합물 4 몰%를 포함하는 조성물을 이용하여 배향막을 형성하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 액정 표시 장치를 제조한다.
[화학식 14]
Figure 112009077202641-PAT00024
[화학식 15]
Figure 112009077202641-PAT00025
[화학식 16]
Figure 112009077202641-PAT00026
적하 얼룩 측정
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 액정 표시 장치에 대하여 적하 얼룩 을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
적하 얼룩 수준 적하 얼룩 소멸
32 gray 16 gray 8 gray
실시예 1 미약 약 중 33 gray
비교예 1 미시인 미약 약 17 gray
실시예 1이 비교예 1 보다 적하 얼룩이 적은 것을 알 수 있다. 일반적으로 그레이 값이 작을수록 적하 얼룩이 잘 시인될 수 있다.
배향막 얼룩 측정
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 액정 표시 장치에 대하여 배향막 얼룩을 측정하였다.
실시예 1의 액정 표시 장치는 배향막을 형성하였을 때 배향막 얼룩이 발생하지 않았으며, 비교예 1의 액정 표시 장치는 사선 형태의 배향막 얼룩이 발생하였다. 이에 따라, 실시예 1 의 배향막의 공정성이 더 좋다는 것을 알 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.
도 1 내지 도 3은 액정 분자가 선경사되는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치에서 하나의 화소에 대한 등가 회로도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이다.
도 6은 도 4의 액정 표시 장치를 III-III선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 4의 액정 표시 장치를 IV-IV선을 따라 자른 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
3: 액정층 12, 22: 편광판
11, 21: 배향막 100: 제1 표시판
121: 게이트선 131: 유지전극선
171, 171a, 171b: 데이터선 191, 191a, 191b: 화소 전극
200: 제2 표시판 310: 액정 분자
330: 반응성 메조겐

Claims (21)

  1. 서로 마주하는 제1 표시판 및 제2 표시판,
    상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 위치하고, 반응성 메조겐(reactive mesogen)으로부터 유래되어 있는 제1 화합물 및 선경사(pretilt)되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층, 그리고
    상기 제1 표시판과 상기 제2 표시판 사이에 위치하는 배향막
    을 포함하고,
    상기 배향막은,
    이무수물(dianhydride)계 화합물, 그리고
    하기 화학식 1로 표시되는 화합물
    을 포함하는 조성물로부터 유래되어 있는 폴리이미드를 포함하는 액정 표시 장치:
    [화학식 1]
    Figure 112009077202641-PAT00027
    상기 화학식 1에서, R1은 치환 또는 비치환된 C1-C8의 알킬기이고, R2는 치환 또는 비치환된 C8-C30의 알킬기이고, A1은 지환족(aliphatic) 고리 및 방향족(aromatic) 고리를 포함하는 작용기이다.
  2. 제1항에서,
    상기 조성물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 더 포함하는 액정 표시 장치:
    [화학식 2]
    Figure 112009077202641-PAT00028
    상기 화학식 2에서, B1은 산소 원자, 카르보닐기 또는 카르복실기이며, A2는 지환족 고리를 포함하는 작용기이다.
  3. 제2항에서,
    상기 이무수물계 화합물의 몰 수에 대하여 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰 수의 합의 비율은 1/3 이상인 액정 표시 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 조성물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 더 포함하는 액정 표시 장치:
    [화학식 3]
    Figure 112009077202641-PAT00029
    상기 화학식 3에서, B2 및 B3는 서로 독립적으로 OH, O 또는 COOH이다.
  5. 제1항에서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 또는 이들의 혼합물인 액정 표시 장치.
    [화학식 4]
    Figure 112009077202641-PAT00030
    [화학식 5]
    Figure 112009077202641-PAT00031
  6. 제1항에서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물, 하기 화학식 7로 표시되는 화합물, 하기 화학식 8로 표시되는 화합물, 하기 화학식 9로 표시되는 화합물 또는 이들의 혼합물인 액정 표시 장치.
    [화학식 6]
    Figure 112009077202641-PAT00032
    [화학식 7]
    Figure 112009077202641-PAT00033
    [화학식 8]
    Figure 112009077202641-PAT00034
    [화학식 9]
    Figure 112009077202641-PAT00035
  7. 제1항에서,
    상기 제1 화합물은 올리고머, 폴리머 또는 이들의 혼합물인 액정 표시 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 화합물의 길이 방향은 상기 제1 표시판의 표면에 대하여 경사져 있는 방향이며, 상기 액정 분자는 상기 제1 화합물의 길이 방향에 따라 선경사되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 제1 표시판은 박막 트랜지스터, 색필터 및 화소 전극을 더 포함하고, 상기 제2 표시판은 공통 전극을 더 포함하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 표시판은 차광 부재를 더 포함하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 화소 전극은 미세 가지 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  12. 제10항에서,
    상기 제1 표시판은 제1 기판, 상기 제1 기판 위에 위치하는 게이트선, 상기 제1 기판 위에 위치하는 제1 데이터선, 그리고 상기 제1 기판 위에 위치하는 제2 데이터선을 더 포함하고,
    상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트선 및 상기 제1 데이터선과 연결되어 있는 제1 박막 트랜지스터, 그리고 상기 게이트선 및 상기 제2 데이터선과 연결되어 있는 제2 박막 트랜지스터를 포함하고, 그리고
    상기 화소 전극은 상기 제1 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제1 부화소 전극, 그리고 상기 제2 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 제2 부화소 전극을 포함하는 액정 표시 장치.
  13. 제1 표시판에 배향막을 형성하는 단계,
    상기 제1 표시판과 제2 표시판 사이에 반응성 메조겐 및 액정 분자를 포함하는 액정층을 형성하는 단계,
    상기 액정층에 전압을 인가하는 단계, 그리고
    상기 액정층에 빛을 조사하는 단계
    를 포함하고,
    상기 배향막은,
    이무수물(dianhydride)계 화합물, 그리고
    하기 화학식 1로 표시되는 화합물
    을 포함하는 조성물로부터 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법:
    [화학식 1]
    Figure 112009077202641-PAT00036
    상기 화학식 1에서, R1은 치환 또는 비치환된 C1-C8의 알킬기이고, R2는 치환 또는 비치환된 C8-C30의 알킬기이고, A1은 지환족 고리 및 방향족 고리를 포함하는 작용기이다.
  14. 제13항에서,
    상기 조성물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법:
    [화학식 2]
    Figure 112009077202641-PAT00037
    상기 화학식 2에서, B1은 산소 원자, 카르보닐기 또는 카르복실기이며, A2는 지환족 고리를 포함하는 작용기이다.
  15. 제14항에서,
    상기 이무수물계 화합물의 몰 수에 대하여 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰 수의 합의 비율은 1/3 이상인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제14항에서,
    상기 조성물은 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법:
    [화학식 3]
    Figure 112009077202641-PAT00038
    상기 화학식 3에서, B2 및 B3는 서로 독립적으로 OH, O 또는 COOH이다.
  17. 제13항에서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 또는 이들의 혼합물인 액정 표시 장치의 제조 방법.
    [화학식 4]
    Figure 112009077202641-PAT00039
    [화학식 5]
    Figure 112009077202641-PAT00040
  18. 제13항에서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물, 하기 화학식 7로 표시되는 화합물, 하기 화학식 8로 표시되는 화합물, 하기 화학식 9로 표시되는 화합물 또는 이들의 혼합물인 액정 표시 장치의 제조 방법.
    [화학식 6]
    Figure 112009077202641-PAT00041
    [화학식 7]
    Figure 112009077202641-PAT00042
    [화학식 8]
    Figure 112009077202641-PAT00043
    [화학식 9]
    Figure 112009077202641-PAT00044
  19. 제13항에서,
    상기 빛은 자외선인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제13항에서,
    상기 빛의 조사에 의해 상기 반응성 메조겐으로부터 제1 화합물을 합성하고, 상기 제1 화합물은 올리고머, 폴리머 또는 이들의 혼합물인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제20항에서,
    상기 제1 화합물의 길이 방향은 상기 제1 표시판의 표면에 대하여 경사져 있는 방향이며, 상기 액정 분자는 상기 제1 화합물의 길이 방향에 따라 선경사되어 있는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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