KR102367600B1

KR102367600B1 - 표시 장치 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR102367600B1
Application number: KR1020150044382A
Authority: KR
Inventors: 장혜림
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2022-02-28
Also published as: US10053625B2; KR20160117699A; US20160289563A1

Abstract

표시 장치는 제1 기판; 제2 기판 및 액정층을 포함한다. 상기 제2 기판은 상기 제1 기판과 대향한다. 상기 액정층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 제공된다. 상기 액정층은 유전율 이방성이 음인 액정 분자들 및 첨가제를 포함한다. 상기 첨가제는 3번, 4번 및 5번 위치 중 적어도 하나의 위치가 치환기로 치환된 2,6-di-tert-butyl phenol인 것일 수 있다.

Description

표시 장치 및 이의 제조 방법{DISPLAY DEVICE AND FABRICATION METHOD OF THE SAME}

본 발명은 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표시 품질을 향상 시킬 수 있는 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 다양한 형태의 표시 장치들이 개발되고 있다. 표시 장치는 TV, 모니터, 노트북 및 휴대폰 등 다양한 정보 처리 장치들에 영상을 표시하는 용도로 사용되고 있다.

액정 표시 장치는 2개의 기판들 사이에 구비된 액정층을 포함하는 박형 표시 장치이다. 상기 액정 표시 장치는 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다. 상기 액정층은 액정 분자들을 포함한다.

본 발명의 목적은 표시 품질이 향상된 표시 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 표시 품질이 향상된 표시 장치를 제공할 수 있는 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 제1 기판; 제2 기판 및 액정층을 포함한다. 상기 제2 기판은 상기 제1 기판과 대향한다. 상기 액정층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 제공된다. 상기 액정층은 유전율 이방성이 음인 액정 분자들 및 첨가제를 포함한다. 상기 첨가제는 3번, 4번 및 5번 위치 중 적어도 하나의 위치가 치환기로 치환된 2,6-di-tert-butyl phenol인 것일 수 있다.

상기 치환기는 페닐기, 사이클로 헥실기 또는 사이클로 아미노기인 것일 수 있다.

상기 첨가제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것일 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

상기 화학식 1 및 상기 화학식 2에서, X₁ 및 X₄는 각각 독립적으로 수소, 중수소 및 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 알콕시기 및 사이클로 아미노기에서 선택되고, X₂ 및 X₅는 각각 독립적으로 생략되거나, 탄소수 1 내지 5의 2가의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 2가의 알콕시기이고, X₃ 및 X₆은 각각 독립적으로 생략되거나, 탄소수 1 내지 4의 2가의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 4의 2가의 알콕시기이고, A, B, C 및 D는 2가의 사이클로 헥실기이고, k, l, m 및 n은 각각 독립적으로, 0 내지 2의 정수이다.

상기 X₁ 및 X₄는 각각 독립적으로 하기 화학식군 1의 화학식들 중에서 선택되는 것일 수 있다.

[화학식군 1]

상기 X₂, X₃, X₅ 및 X₆ 각각은 독립적으로 하기 화학식군 2의 화학식들 중에서 선택되는 것일 수 있다.

[화학식군 2]

상기 첨가제는 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.

[화학식 3]

상기 액정 분자들은 하기 화합물군 3으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것일 수 있다.

[화합물군 3]

상기 화합물군 3에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 수소, 중수소 및 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기에서 선택된다.

상기 제1 기판은 제1 베이스 기판, 상기 제1 베이스 기판 상에 제공되는 공통 전극 및 상기 공통 전극과 전계를 형성하는 화소 전극을 포함하는 것일 수 있다.

상기 화소 전극은 줄기부 및 상기 줄기부로부터 돌출되어 연장되는 가지부들을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 기판 상에 액정 조성물을 제공하는 단계 및 상기 액정 조성물 상에 제2 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 액정 조성물은 유전율 이방성이 음인 액정 분자들 및 첨가제를 포함한다. 상기 첨가제는 3번, 4번 및 5번 위치 중 적어도 하나의 위치가 치환기로 치환된 2,6-di-tert-butyl phenol인 것일 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식군 1]

[화학식군 2]

상기 첨가제는 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.

[화학식 3]

[화합물군 3]

상기 액정 조성물 내에서, 상기 첨가제의 함량은 상기 액정 조성물 100 중량%를 기준으로, 0.03 중량% 내지 0.05 중량%인 것일 수 있다.

상기 액정 조성물 내에서, 상기 첨가제의 함량은 상기 액정 조성물을 기준으로 100ppm 내지 1000ppm인 것일 수 있다.

상기 제1 기판을 준비하는 단계는 제1 베이스 기판을 준비하는 단계, 상기 제1 베이스 기판 상에 공통 전극을 제공하는 단계, 및 상기 제1 베이스 기판 상에 화소 전극을 제공하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.

상기 제2 기판을 제공하는 단계는 제2 베이스 기판을 준비하는 단계, 상기 제2 베이스 기판 상에 블랙 매트릭스를 제공하는 단계, 및 상기 제2 베이스 기판 상에 컬러 필터를 제공하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 의하면, 표시 품질을 향상 시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 표시 품질이 향상된 표시 장치를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함되는 하나의 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'선에 대응하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 비교예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 면 잔상의 사진을 나타낸 표이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함되는 하나의 화소를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 3은 도 2의 I-I'선에 대응하는 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 제1 기판(SUB1), 제2 기판(SUB2) 및 액정층(LCL)을 포함한다.

제1 기판(SUB1)은 제1 베이스 기판(BS1), 복수의 게이트 라인들(GL), 복수의 데이터 라인들(DL), 복수의 화소 영역들(PA)을 포함할 수 있다. 화소 영역들(PA)은 게이트 라인들(GL) 및 데이터 라인들(DL)에 의해 정의될 수 있다. 화소 영역들(PA) 각각에는 화소들(PX) 각각이 제공될 수 있다. 예를 들어 하나의 화소 영역에는 하나의 화소가 제공될 수 있고, 하나의 화소 영역에는 복수의 화소들이 제공될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 다양한 화소 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 화소에 두 개의 게이트 라인과 하나의 데이터 라인이 연결될 수 있으며, 하나의 화소에 게이트 라인 및 데이터 라인 중 적어도 하나가 복수 개 연결될 수도 있다. 하나의 화소는 서로 다른 두 개의 전압이 인가되는 두 개의 서브 화소들을 가질 수 있다. 이 경우, 하나의 서브 화소에는 하이 전압이, 남은 하나의 서브 화소에는 로우 전압이 인가될 수 있다.

제1 베이스 기판(BS1)은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 유리, 플라스틱, 수정 등의 절연성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제1 베이스 기판(BS1)은 유기 고분자 물질로 형성될 수 있다. 제1 베이스 기판(BS1)을 이루는 유기 고분자로는 PET(Polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르술폰 등을 들 수 있다. 제1 베이스 기판(BS1)은 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성, 방수성 등을 고려하여 선택될 수 있다.

게이트 라인들(GL)은 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제1 방향(DR1)으로 연장되어 제공된다. 데이터 라인들(DL)은 게이트 라인들(GL)과 게이트 절연층(GI)을 사이에 두고 제1 방향(DR1)에 교차하는 제2 방향(DR2)으로 연장되어 제공된다.

게이트 절연층(GI)은 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제공된다. 게이트 절연층(GI)은 게이트 라인을 커버한다. 게이트 절연층(GI)은 유기 절연물 또는 무기 절연물로 이루어질 수 있다.

화소들(PX) 각각은 박막 트랜지스터(TFT)와 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된 전극부 및 스토리지 전극부를 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(GE), 반도체 패턴(SM), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 전극부는 화소 전극(PE), 화소 전극(PE)과 전계를 형성하는 공통 전극(CE)을 포함한다.

게이트 전극(GE)은 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제공된다. 게이트 전극(GE)은 게이트 라인들(GL)로부터 돌출되거나 게이트 라인들(GL)의 일부 영역 상에 제공된다. 게이트 전극(GE)은 금속으로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(GE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(GE)은 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.

반도체 패턴(SM)은 게이트 절연층(GI) 상에 제공된다. 반도체 패턴(SM)은 게이트 절연층(GI)을 사이에 두고 게이트 전극(GE) 상에 제공된다. 반도체 패턴(SM)은 일부 영역이 게이트 전극(GE)과 중첩한다. 반도체 패턴(SM)은 게이트 절연층(GI) 상에 제공된 액티브 패턴(미도시)과 액티브 패턴 상에 형성된 오믹 콘택층(미도시)을 포함한다. 액티브 패턴은 비정질 실리콘 박막으로 이루어질 수 있으며, 오믹 콘택층은 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어질 수 있다. 오믹 콘택층은 액티브 패턴과 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 사이를 각각 오믹 콘택(ohmic contact)시킨다.

소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE) 각각은 게이트 절연층(GI) 상에 제공된다. 소스 전극(SE)은 데이터 라인들(DL)에서 분지되어 제공된다. 소스 전극(SE)은 오믹 콘택층 상에 형성되며 일부 영역이 게이트 전극(GE)과 중첩한다. 드레인 전극(DE)은 반도체 패턴(SM)을 사이에 두고 소스 전극(SE)으로부터 이격되어 제공된다. 드레인 전극(DE)은 오믹 콘택층 상에 형성되며 일부 영역이 게이트 전극(GE)과 중첩하도록 제공된다. 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 니켈, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 구리, 텅스텐, 및 이들을 포함하는 합금으로 이루어질 수 있다. 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)은 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다.

박막 트랜지스터(TFT) 상에는 층간 절연층(IL)이 제공된다. 층간 절연층(IL)은 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE) 및 게이트 절연층(GI)을 커버한다. 층간 절연층(IL)은 유기 절연물 또는 무기 절연물로 이루어질 수 있다.

공통 전극(CE)은 층간 절연층(IL) 상에 제공된다. 공통 전극(CE)은 공통 전압을 수신할 수 있다. 공통 전극(CE)은 화소 전극(PE)과 대향할 수 있고, 화소 전극(PE)과 함께 전계를 형성함으로써 액정층(LCL)을 구동한다.

공통 전극(CE)은 평면상에서 볼 때 대략 직사각형 형상을 가지나, 이에 한정되는 것은 아니며 각 화소의 형상에 따라 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 공통 전극(CE)은 내부에 슬릿과 같은 패턴이 없이 통판으로 형성될 수 있다.

공통 전극(CE)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 공통 전극(CE)은 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 도전성 금속 산화물로 형성될 수 있다.

도시하지는 않았으나, 스토리지 전극부는 화소 전극(PE)과 중첩하여 스토리지 커패시터를 형성한다. 스토리지 전극부는 제1 베이스 기판(BS1) 상에 제1 방향(DR1)으로 연장되어 제공될 수 있다. 스토리지 전극부는 평면상에서 볼 때 게이트 라인들(GL)과 이격되도록 제공될 수 있다. 스토리지 전극부는 제1 방향(DR1)으로 연장된 스토리지 라인(SL), 스토리지 라인(SL)으로부터 분기되어 제2 방향(DR2)으로 연장된 제1 분기 전극(LSL) 및 제2 분기 전극(RSL)을 포함할 수 있다. 스토리지 라인(SL)은 게이트 라인들(GL)과 동일 물질로 형성될 수 있으며, 게이트 라인들(GL)과 단일 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다.

게이트 절연층(GI)과 층간 절연층(IL)에는 일부가 제거되어 스토리지 전극부, 예를 들어, 스토리지 라인(SL)의 일부를 노출시키는 제1 콘택홀(CH1)이 제공될 수 있다. 공통 전극(CE)은 제1 콘택홀(CH1)을 통해 스토리지 전극부에 연결된다. 이에 따라, 스토리지 라인(SL)과 공통 전극(CE)에는 동일한 레벨의 공통 전압이 인가된다. 공통 전압은 스토리지 라인(SL)을 통해 화소들(PX) 각각의 공통 전극(CE)에 인가되므로, 전체 표시 영역에서의 공통 전극(CE)에 전압 강하 없이 균일한 레벨의 전압이 인가된다.

보호층(PSV)은 층간 절연층(IL) 상에 제공된다. 보호층(PSV)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연물로 이루어질 수 있다. 층간 절연층(IL) 및 보호층(PSV)은 일부가 제거되어 형성되는 제2 콘택홀(CH2)을 포함할 수 있다. 제2 콘택홀(CH2)은 화소 전극(PE) 및 드레인 전극(DE)을 연결한다.

화소 전극(PE)은 보호층(PSV) 상에 제공된다. 화소 전극(PE)은 스토리지 라인(SL), 제1 분기 전극(LSL) 및 제2 분기 전극(RSL)과 부분적으로 오버랩되어 스토리지 커패시터를 형성할 수 있다.

화소 전극(PE)은 평면 상에서 볼 때 공통 전극(CE)과 적어도 일부가 중첩하며, 공통 전극(CE)과의 사이에 전계를 형성한다. 예를 들어, 화소 전극(PE)은 공통 전극(CE)과 프린지 전계를 형성할 수 있다. 프린지 전계가 형성되면, 액정 분자들은 평면상에서 회전한다. 또한, 유전율 이방성이 음인 액정 분자들은 프린지 전계에 수직한 방향으로 분극된다. 이에 따라, 액정 분자들의 경사각은 변하지 않고, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 넓은 시야각과 높은 투과율을 가질 수 있다.

화소 전극(PE)은 줄기부(PEa)와 줄기부(PEa)로부터 방사형으로 돌출되어 연장되는 복수의 가지부들(PEb)을 포함할 수 있다. 줄기부(PEa) 또는 가지부들(PEb) 중 일부는 제2 콘택홀(CH2)을 통해 드레인 전극(DE)과 연결될 수 있다.

줄기부(PEa)는 다양한 형상으로 제공될 수 있으며, 예를 들어 십자 형상으로 제공될 수 있다. 화소들(PX) 각각은 줄기부(PEa)에 의해 복수의 도메인들로 구분될 수 있다. 예를 들어, 화소들(PX) 각각은 제1 도메인(DM1), 제2 도메인(DM2), 제3 도메인(DM3) 및 제4 도메인(DM4)을 포함할 수 있고, 제1 도메인(DM1), 제2 도메인(DM2), 제3 도메인(DM3) 및 제4 도메인(DM4)은 줄기부(PEa)에 의해 구분될 수 있다.

가지부들(PEb)은 제1 도메인(DM1), 제2 도메인(DM2), 제3 도메인(DM3) 및 제4 도메인(DM4) 각각에 대응되어, 각각의 도메인들 내에서 서로 다른 방향으로 연장될 수 있다. 가지부들(PEb)은 서로 인접한 가지부들(PEb)과 만나지 않도록 이격되어 있으며, 줄기부(PEa)에 의해 구분된 영역 내에서는 서로 평행한 방향으로 연장된다. 서로 인접한 가지부들(PEb) 사이는 마이크로미터 단위의 거리로 이격될 수 있고, 이를 통해 액정층(LCL)의 액정 분자들을 특정 방위각으로 정렬 시킬 수 있다.

화소 전극(PE)은 투명한 도전성 물질로 형성된다. 특히, 화소 전극(PE)은 투명 도전성 산화물(Transparent Conductive Oxide)로 형성된다. 투명 도전성 산화물은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등이 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 복수의 미세 슬릿을 갖는 화소 전극(PE)과 통판으로 형성된 공통 전극(CE)이 형성된 구조를 개시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE) 중 적어도 하나는 도메인 분할 수단을 포함할 수 있다. 도메인 분할 수단은 화소들(PX) 각각을 복수의 도메인들로 분할한다. 도메인 분할 수단은 예를 들어, 슬릿 또는 돌기일 수 있다.

제2 기판(SUB2)은 제1 기판(SUB1) 상에 제공된다. 제2 기판(SUB2)은 제1 기판(SUB1)과 대향한다. 제2 기판(SUB2)은 제2 베이스 기판(BS2), 블랙 매트릭스(BM) 및 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다.

제2 베이스 기판(BS2)은 사각 형상을 갖는 것일 수 있다. 제2 베이스 기판(BS2)은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 유리, 플라스틱, 수정 등의 절연성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제2 베이스 기판(BS2)은 유기 고분자 물질로 형성될 수 있다. 제2 베이스 기판(BS2)을 이루는 유기 고분자로는 PET(Polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르술폰 등을 들 수 있다. 제2 베이스 기판(BS2)은 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성, 방수성 등을 고려하여 선택될 수 있다.

블랙 매트릭스(BM)는 제2 베이스 기판(BS2) 상에 제공된다. 블랙 매트릭스(BM)는 제1 기판(SUB1)의 차광 영역에 대응하여 제공될 수 있다. 차광 영역은 게이트 라인들(GL), 데이터 라인들(DL) 및 박막 트랜지스터(TFT)가 제공된 영역으로 정의될 수 있다. 차광 영역에서는 통상적으로 화소 전극(PE)이 형성되지 않으므로, 액정 분자들이 배향되지 않아 빛샘이 발생할 수 있다. 블랙 매트릭스(BM)는 차광 영역에 형성되어 빛샘을 차단할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 블랙 매트릭스(BM)가 제2 기판(SUB2)에 포함되는 것을 예를 들어 된 것을 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 블랙 매트릭스(BM)는 제1 기판(SUB1)에 포함될 수도 있다.

컬러 필터(CF)는 제2 베이스 기판(BS2) 상에 제공된다. 컬러 필터(CF)는 액정층(LCL)을 투과하는 광에 색을 제공한다. 컬러 필터(CF)는 레드 컬러 필터(CF), 그린 컬러 필터(CF), 및 블루 컬러 필터(CF)를 포함할 수 있다. 컬러 필터(CF)는 화이트 컬러 필터(CF), 시안색 컬러 필터(CF), 옐로우 컬러 필터(CF) 등을 더 포함할 수도 있다.

액정층(LCL)은 제1 기판(SUB1) 및 제2 기판(SUB2) 사이에 제공된다. 액정층(LCL)은 유전율 이방성을 가지는 복수의 액정 분자들을 포함한다. 액정 분자들은 음의 유전율 이방성을 갖는 것일 수 있다. 액정층(LCL)의 액정 분자들은 화소 전극(PE)과 공통 전극(CE) 사이에 전계가 인가되면, 제1 기판(SUB1)과 제2 기판(SUB2) 사이에서 특정 방향으로 회전하며, 이에 따라 액정층(LCL)으로 입사되는 광의 투과도를 조절한다. 액정 분자들에 대해서는 보다 구체적으로 후술한다.

액정층(LCL)은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 표시 장치(10) 구동시 자외선 등의 에너지가 액정층(LCL)에 가해졌을 때 액정층(LCL) 내에서 발생하는 부반응의 결과 발생한 라디칼 또는 이온과 반응할 수 있다. 첨가제는 라디칼 또는 이온과 반응하여, 첨가제의 유도체로 변성될 수 있다.

첨가제는 3번, 4번 및 5번 위치 중 적어도 하나의 위치가 치환기로 치환된 2,6-di-tert-butyl phenol인 것일 수 있다. 치환기는 예를 들어, 페닐기, 사이클로 헥실기 또는 사이클로 아미노기인 것일 수 있다.

첨가제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것일 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

화학식 1 및 화학식 2에서, X₁ 및 X₄는 각각 독립적으로 수소, 중수소 및 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 알콕시기 및 사이클로 아미노기에서 선택되고, X₂ 및 X₅는 각각 독립적으로 생략되거나, 탄소수 1 내지 5의 2가의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 5의 2가의 알콕시기이고, X₃ 및 X₆은 각각 독립적으로 생략되거나, 탄소수 1 내지 4의 2가의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 4의 2가의 알콕시기이고, A, B, C 및 D는 2가의 사이클로 헥실기이고, k, l, m 및 n은 각각 독립적으로, 0 내지 2의 정수이다.

X₁ 및 X₄는 각각 독립적으로 하기 화학식군 1의 화학식들 중에서 선택되는 것일 수 있다.

[화학식군 1]

X₂, X₃, X₅ 및 X₆ 각각은 독립적으로 하기 화학식군 2의 화학식들 중에서 선택되는 것일 수 있다.

[화학식군 2]

첨가제는 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.

[화학식 3]

앞서 언급한 바와 같이, 액정 분자들은 음의 유전율 이방성을 갖는 것일 수 있다. 액정 분자들은 예를 들어, 알케닐계 액정 분자들, 알콕시계 액정 분자들 및 쿼터페닐계 액정 분자들을 포함할 수 있다. 알케닐계 액정 분자들 및 알콕시계 액정 분자들은 다른 액정 분자들 대비 상대적인 저점도 액정 분자들로 액정 분자들의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.

액정 분자들은 예를 들어, 하기 화합물군 3으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것일 수 있다.

[화합물군 3]

화합물군 3에서, X 및 Y는 각각 독립적으로 수소, 중수소 및 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기에서 선택된다.

종래 PLS 모드의 표시 장치는 일반적으로 유전율 이방성(콸)이 양인 액정 분자들을 사용한다. 유전율 이방성이 양인 액정 분자들을 채용한 PLS 모드의 표시 장치는 액정 분자들을 전극에 평행한 방향으로 프리틸트되도록 하며, 이에 따라 전계 인가시 액정의 스플레이(splay) 각도가 커져 회전 탄성 에너지가 작다.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 유전율 이방성이 음인 액정 분자들을 사용하여, 액정 분자들을 전극에 수직한 방향으로 프리틸트시킬 수 있고, 이에 따라 유전율 이방성이 양인 액정 분자에 비해 스플레이 각도를 작게할 수 있다. 이를 통해, 유전율 이방성이 음인 액정 분자들을 포함하는 액정층은 유전율 이방성이 음인 액정 분자들을 포함하는 액정층에 비하여 높은 회전 탄성 에너지를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 유전율 이방성이 양인 액정 분자들을 사용할 때보다 화소 전극 및 공통 전극의 중앙부와 각 슬릿의 중앙부에서의 투과율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 잔상이 발생하는 것을 감소시킬 수 있다. 잔상은 표시 장치 구동시 자외선 등의 에너지가 액정층에 가해졌을 때 액정층 내에서 발생하는 부반응에 의해 발생할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 부반응의 결과로 발생한 라디칼 또는 이온과 반응할 수 있는 3번, 4번 및 5번 위치 중 적어도 하나의 위치가 치환기로 치환된 2,6-di-tert-butyl phenol인 첨가제를 포함하여, 액정 분자들이 라디칼 또는 이온과 반응하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 화소의 전압 유지비의 감소를 방지할 수 있고, 액정 분자들의 변성에 의해 나타날 수 있는 결함들, 예를 들어, 얼룩, 선 잔상 및 면 잔상 등을 감소시키거나 제거할 수 있다. 또한 액정 분자들의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 이하에서는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치와의 차이점을 위주로 구체적으로 설명하고, 설명되지 않은 부분은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 따른다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판을 준비하는 단계(S100), 제1 기판 상에 액정 조성물을 제공하는 단계(S200) 및 액정 조성물 상에 제2 기판(S300)을 제공하는 단계를 포함한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1 기판(SUB1)을 준비한다(S100). 제1 기판(SUB1)을 준비하는 단계(S100)는 제1 베이스 기판(BS1)을 준비하는 단계, 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 공통 전극(CE)을 제공하는 단계 및 상기 제1 베이스 기판(BS1) 상에 화소 전극(PE)을 제공하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.

제1 베이스 기판(BS1)을 준비하는 단계에서, 제1 베이스 기판(BS1)은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 유리, 플라스틱, 수정 등의 절연성 물질로 형성된 것일 수 있다. 또한, 제1 베이스 기판(BS1)은 유기 고분자 물질로 형성될 수 있다. 제1 베이스 기판(BS1)을 이루는 유기 고분자로는 PET(Polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르술폰 등을 들 수 있다. 제1 베이스 기판(BS1)은 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성, 방수성 등을 고려하여 선택될 수 있다.

제1 베이스 기판(BS1) 상에 공통 전극(CE)을 제공한다. 공통 전극(CE)은 공통 전압을 수신할 수 있다. 공통 전극(CE)은 화소 전극(PE)과 대향할 수 있고, 화소 전극(PE)과 함께 전계를 형성함으로써 액정층(LCL)을 구동한다.

제1 베이스 기판(BS1) 상에 화소 전극(PE)을 제공한다. 화소 전극(PE)은 평면 상에서 볼 때 공통 전극(CE)과 적어도 일부가 중첩하며, 공통 전극(CE)과의 사이에 전계를 형성한다. 예를 들어, 화소 전극(PE)은 공통 전극(CE)과 프린지 전계를 형성할 수 있다. 프린지 전계가 형성되면, 액정 분자들은 평면상에서 회전한다. 또한, 유전율 이방성이 음인 액정 분자들은 프린지 전계에 수직한 방향으로 분극된다. 이에 따라, 액정 분자들의 경사각은 변하지 않고, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)의 제조 방법에 의해 제조된 표시 장치(10)는 넓은 시야각과 높은 투과율을 가질 수 있다.

제1 기판(SUB1) 상에 액정 조성물을 제공한다(S200). 액정 조성물을 제공하는 단계(S200)에 대해서는 보다 구체적으로 후술한다.

제2 기판(SUB2)을 제공하는 단계(S300)는 제2 베이스 기판(BS2)을 준비하는 단계, 상기 제2 베이스 기판(BS2) 상에 블랙 매트릭스(BM)를 제공하는 단계, 및 상기 제2 베이스 기판(BS2) 상에 컬러 필터(CF)를 제공하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.

제2 베이스 기판(BS2)을 준비하는 단계에서, 제2 베이스 기판(BS2)은 통상적으로 사용하는 것이라면 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 유리, 플라스틱, 수정 등의 절연성 물질로 형성된 것일 수 있다. 또한, 제2 베이스 기판(BS2)은 유기 고분자 물질로 형성될 수 있다. 제2 베이스 기판(BS2)을 이루는 유기 고분자로는 PET(Polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르술폰 등을 들 수 있다. 제2 베이스 기판(BS2)은 기계적 강도, 열적 안정성, 투명성, 표면 평활성, 취급 용이성, 방수성 등을 고려하여 선택될 수 있다.

블랙 매트릭스(BM)를 제공하는 단계는 블랙 매트릭스(BM)는 광을 흡수하는 차광층을 형성하고 차광층을 포토리소래피를 이용하여 패터닝함으로써 수행될 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고, 블랙 매트릭스(BM)를 제공하는 단계는 예를 들어 잉크젯 방법 등으로 수행될 수도 있다.

컬러 필터(CF)를 제공하는 단계는 제2 베이스 기판(BS2) 상에 레드, 그린, 블루, 또는 기타 색을 나타내는 컬러층을 형성하고, 컬러층을 포토리소그래피를 이용하여 패터닝함으로써 수행될 수 있다. 컬러 필터(CF)의 제공 방법은 이에 한정되는 것은 아니며, 잉크젯 방법 등으로 수행될 수도 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(10)의 제조 방법은 제1 기판(SUB1) 상에 액정 조성물을 제공하는 단계(S200)를 포함한다. 액정 조성물을 제공하는 단계(S200)에서, 액정 조성물은 액정 분자들 및 첨가제를 포함할 수 있다. 액정 조성물은 예를 들어, 어닐링 등의 공정을 거쳐 액정층을 형성할 수 있다.

첨가제는 표시 장치(10) 구동시 자외선 등의 에너지가 액정층(LCL)에 가해졌을 때 액정층(LCL) 내에서 발생하는 부반응의 결과 발생한 라디칼 또는 이온과 반응할 수 있다. 첨가제는 라디칼 또는 이온과 반응하여, 첨가제의 유도체로 변성될 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식군 1]

[화학식군 2]

첨가제는 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.

[화학식 3]

액정 조성물 내에서, 첨가제의 함량은 액정 조성물 100 중량%를 기준으로, 0.03 중량% 내지 0.05 중량%인 것일 수 있다. 첨가제의 함량이 0.03 중량% 미만이면, 액정 분자들의 산화를 충분히 방지하지 못할 수 있고, 첨가제의 함량이 0.05 중량% 초과이면, 첨가제가 과다 반응함으로써 이물질이 석출될 수 있다.

액정 조성물 내에서, 첨가제의 함량은 액정 조성물을 기준으로 100ppm 내지 1000ppm인 것일 수 있다. 첨가제의 함량이 100ppm 미만이면, 액정 분자들의 산화를 충분히 방지하지 못할 수 있고, 첨가제의 함량이 1000ppm 초과이면, 첨가제가 과다 반응함으로써 이물질이 석출될 수 있다.

액정 분자들은 음의 유전율 이방성을 갖는 것일 수 있다. 액정 분자들은 예를 들어, 알케닐계 액정 분자들, 알콕시계 액정 분자들 및 쿼터페닐계 액정 분자들을 포함할 수 있다. 알케닐계 액정 분자들 및 알콕시계 액정 분자들은 다른 액정 분자들 대비 상대적인 저점도 액정 분자들로 액정 분자들의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.

[화합물군 3]

종래의 표시 장치 제조 방법에 의해 제조된 PLS 모드의 표시 장치는 일반적으로 유전율 이방성(콸)이 양인 액정 분자들을 사용한다. 유전율 이방성이 양인 액정 분자들을 채용한 PLS 모드의 표시 장치는 액정 분자들을 전극에 평행한 방향으로 프리틸트되도록 하며, 이에 따라 전계 인가시 액정의 스플레이(splay) 각도가 커져 회전 탄성 에너지가 작다.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 의해 제조된 표시 장치는 유전율 이방성이 음인 액정 분자들을 사용하여, 액정 분자들을 전극에 수직한 방향으로 프리틸트시킬 수 있고, 이에 따라 유전율 이방성이 양인 액정 분자에 비해 스플레이 각도를 작게할 수 있다. 이를 통해, 유전율 이방성이 음인 액정 분자들을 포함하는 액정층은 유전율 이방성이 음인 액정 분자들을 포함하는 액정층에 비하여 높은 회전 탄성 에너지를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 의해 제조된 표시 장치는 유전율 이방성이 양인 액정 분자들을 사용할 때보다 화소 전극 및 공통 전극의 중앙부와 각 슬릿의 중앙부에서의 투과율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 의해 제조된 표시 장치는 잔상이 발생하는 것을 감소시킬 수 있다. 잔상은 표시 장치 구동시 자외선 등의 에너지가 액정층에 가해졌을 때 액정층 내에서 발생하는 부반응에 의해 발생할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 의해 제조된 표시 장치는 부반응의 결과로 발생한 라디칼 또는 이온과 반응할 수 있는 3번, 4번 및 5번 위치 중 적어도 하나의 위치가 치환기로 치환된 2,6-di-tert-butyl phenol인 첨가제를 포함하여, 액정 분자들이 라디칼 또는 이온과 반응하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 화소의 전압 유지비의 감소를 방지할 수 있고, 액정 분자들의 변성에 의해 나타날 수 있는 결함들, 예를 들어, 얼룩, 선 잔상 및 면 잔상 등을 감소시키거나 제거할 수 있다. 또한 액정 분자들의 응답 속도를 향상시킬 수 있다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1

하기 표 1의 액정 분자들을 포함하고, 상기 액정 분자들을 기준으로 하기 화학식 3으로 표시되는 첨가제를 300ppm 함량으로 하여 액정층을 형성하였다. 상기 액정층을 포함하고 도 1, 도 2 및 도 3의 구조를 갖는 표시 장치를 형성하였다.

액정 분자들의 종류	중량%
	35
	14
	9
	27
	14
	1

표 1에서 X, Y는 각각 메틸기이다.

[화학식 3]

실시예 2

상기 첨가제를 500ppm 함량으로 하여 액정층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 액정층을 형성하여 표시 장치를 형성하였다.

비교예 1

실시예 1에서 첨가제를 포함하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 액정층을 형성하여 표시 장치를 하였다.

실험 결과

실시예 1의 표시 장치, 실시예 2의 표시 장치 및 비교예 1의 표시 장치의 면잔상을 0시간 후, 120시간 후에 확인하였다.

도 5를 참조하면, 첨가제를 포함하는 실시예 1의 표시 장치 및 실시예 2의 표시 장치가 비교예 1의 표시 장치에 비하여 면잔상이 개선되었음을 확인할 수 있었다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 표시 장치 SUB1: 제1 기판
SUB2: 제2 기판 LCL:액정층

Claims

제1 기판;
상기 제1 기판과 대향하는 제2 기판; 및
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 제공되는 액정층을 포함하고,
상기 액정층은
유전율 이방성이 음인 액정 분자들; 및
첨가제를 포함하고,
상기 첨가제는 하기 화학식 3으로 표시되는 것인 표시 장치:
[화학식 3]

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제1항에 있어서,
상기 액정 분자들은
하기 화합물군 3으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것인 표시 장치:
[화합물군 3]

상기 화합물군 3에서
X 및 Y는 각각 독립적으로
수소, 중수소 및 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 알콕시기에서 선택된다.
제1항에 있어서,
상기 제1 기판은
제1 베이스 기판;
상기 제1 베이스 기판 상에 제공되는 공통 전극; 및
상기 공통 전극과 전계를 형성하는 화소 전극;을 포함하는 것인 표시 장치.
제8항에 있어서,
상기 화소 전극은
줄기부; 및
상기 줄기부로부터 돌출되어 연장되는 가지부들;을 포함하는 것인 표시 장치.
제1 기판을 준비하는 단계;
상기 제1 기판 상에 액정 조성물을 제공하는 단계; 및
상기 액정 조성물 상에 제2 기판을 제공하는 단계;를 포함하고,
상기 액정 조성물은
유전율 이방성이 음인 액정 분자들; 및
첨가제를 포함하고,
상기 첨가제는 하기 화학식 3으로 표시되는 것인 표시 장치의 제조 방법:
[화학식 3]

.
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제10항에 있어서,
상기 액정 조성물 내에서, 상기 첨가제의 함량은
상기 액정 조성물 100 중량%를 기준으로,
0.03 중량% 내지 0.05 중량%인 것인 표시 장치의 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 액정 조성물 내에서, 상기 첨가제의 함량은
상기 액정 조성물을 기준으로
100ppm 내지 1000ppm인 것인 표시 장치의 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1 기판을 준비하는 단계는
제1 베이스 기판을 준비하는 단계;
상기 제1 베이스 기판 상에 공통 전극을 제공하는 단계; 및
상기 제1 베이스 기판 상에 화소 전극을 제공하는 단계;를 포함하는 것인 표시 장치의 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 제2 기판을 제공하는 단계는
제2 베이스 기판을 준비하는 단계;
상기 제2 베이스 기판 상에 블랙 매트릭스를 제공하는 단계; 및
상기 제2 베이스 기판 상에 컬러 필터를 제공하는 단계;를 포함하는 것인 표시 장치의 제조 방법.