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KR101760848B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR101760848B1
KR101760848B1 KR1020110031211A KR20110031211A KR101760848B1 KR 101760848 B1 KR101760848 B1 KR 101760848B1 KR 1020110031211 A KR1020110031211 A KR 1020110031211A KR 20110031211 A KR20110031211 A KR 20110031211A KR 101760848 B1 KR101760848 B1 KR 101760848B1
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color filter
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 염료와 안료를 포함하는 색필터를 포함하고, 상기 색필터는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 형성되어 있다.
[화학식 1]
Figure 112011024701482-pat00006

상기 화학식 1에서, R1은 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기, X1, X2, 그리고 X3는 서로 독립적으로 NR2R3기, OR4, R5C=CR6R7기, 또는 OC(=O)R8C=CR9R10기이며, R2 내지 R10은 서로 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기이다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
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 장치의 표시판에는 색필터(color filter), 간격재(spacer) 등이 위치할 수 있다. 색필터는 다양한 색을 표시할 수 있으며, 색상 별로 표시판 위에 형성된다. 색필터는 액정 표시 장치의 투과율에 영향을 미치므로, 색필터의 투과율을 개선하면서도 색필터의 신뢰성을 유지하는 연구가 진행되고 있다.
본 발명에 따른 한 실시예는 색필터의 투과율을 개선하면서 색필터의 신뢰성을 개선하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 다른 실시예는 색필터의 내화학성을 개선하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예는 색필터의 내열성을 개선하기 위한 것이다.
본 발명에 다른 또 다른 실시예는 색필터의 내광성을 개선하기 위한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 기판, 상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 액정층, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나 위에 위치하는 한 쌍의 전극, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고, 염료와 안료를 포함하는 색필터를 포함하고, 상기 색필터는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 형성되어 있다.
[화학식 1]
Figure 112011024701482-pat00001
상기 화학식 1에서, R1은 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기, X1, X2, 그리고 X3는 서로 독립적으로 NR2R3기, OR4, R5C=CR6R7기, 또는 OC(=O)R8C=CR9R10기이며, R2 내지 R10은 서로 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기이다.
상기 색필터는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 결합되어 있는 바인더 폴리머를 포함할 수 있다.
상기 색필터는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 결합되어 있는 모노머를 포함할 수 있다.
상기 바인더 폴리머와 상기 모노머는 서로 결합되어 있을 수 있다.
상기 색필터는 서로 결합되어 있는 복수개의 모노머를 포함할 수 있다.
상기 색필터는 서로 결합되어 있는 복수개의 바인더 폴리머를 포함할 수 있다.
상기 액정층은 TN 모드의 액정, VA 모드의 액정, ECB 모드의 액정, 또는 IPS 모드의 액정을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제1 기판과 제2 기판 중 적어도 하나에 한 쌍의 전극을 형성하는 단계, 염료와 안료를 포함하는 색필터를 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 위에 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 색필터는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 형성되어 있다.
상기 색필터의 노광 공정에 의해 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 바인더 폴리머가 결합될 수 있다.
상기 색필터의 노광 공정에 의해 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 모노머가 결합될 수 있다.
상기 액정 표시 장치의 제조 방법은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 바인더 폴리머가 반응하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 한 실시예는 색필터의 투과율을 개선하면서 색필터의 신뢰성을 개선할 수 있고, 색필터의 내화학성을 개선할 수 있고, 색필터의 내열성을 개선할 수 있고, 색필터의 내광성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 염료의 반응을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 염료의 반응을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표치 장치의 배치도이다.
도 4는 도 3의 액정 표시 장치의 IV-IV 선을 따라 자른 단면도이다.
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 경우도 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-C20의 할로알킬기, C1-C20의 알킬기, C1-C20의 알콕시기, C6-C30의 아릴기, 또는 C6-C30의 아릴옥시기로 치환된 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 색필터를 포함한다. 액정표시 장치는 TN 모드, VA 모드, IPS 모드 등일 수 있으며, 특별히 이에 한정되지 않는다. 색필터는 상부 표시판에 형성될 수도 있고, 박막 트랜지스터를 포함하는 하부 표시판에 형성될 수도 있다.
색필터는 안료(pigment)와 염료(dye)를 모두 포함한다. 안료와 염료를 모두 포함한 색필터는 염료 없이 안료만 포함한 색필터보다 투과율이 대략 5 % 이상 높을 수 있다.
염료는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. 또한, 염료는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물과 통상적인 염료가 혼합되어 사용될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112011024701482-pat00002
상기 화학식 1에서, R1은 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기, X1, X2, 그리고 X3는 서로 독립적으로 NR2R3기, OR4, R5C=CR6R7기, 또는 OC(=O)R8C=CR9R10기이며, R2 내지 R10은 서로 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 네트워크 구조를 형성할 수 있는 반응기를 포함하고 있으므로, 색필터의 내열성, 내광성, 그리고 내화학성이 개선될 수 있다. 또한, 내열성, 내광성, 그리고 내화학성 등의 신뢰성에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 색필터는 염료 없이 안료만 포함하는 색필터와 비슷할 수 있다.
그러나, 통상적인 염료는 네트워크 구조를 형성하기 어렵기 때문에, 색필터의 내열성, 내광성, 그리고 내화학성이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 색필터보다 낮아 신뢰도가 낮다.
안료의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 하나 이상의 안료가 혼합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 안료는 안트라퀴논계 안료, 페릴렌계 등의 축합다환 안료, 프탈로시아닌 안료, 아조계 안료 등이 있다.
색필터용 조성물은 염료와 안료를 포함한다. 이외에도 색필터용 조성물은 바인더 폴리머(binder polymer), 모노머(monomer), 개시제(initiator), 용매(solvent), 레벨링제(leveling agent), 커플링제(coupling agent) 등을 하나 이상 포함할 수 있다.
바인더 폴리머의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 하나 이상의 바인더가 혼합되어 사용될 수 있다. 또한 바인더 폴리머는 공중합체일 수 있다. 예를 들어, 바인더는 아크릴계 폴리머(acrylic polymer), 메타크릴레이트계(meth acrylic polymer)일 수 있다. 바인더 폴리머의 중량 평균 분자량은 대략 10,000 내지 100,000일 수 있다.
모노머의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 하나 이상이 모노머가 혼합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 모노머는 아크릴계 모노머(acrylic monomer)일 수 있다.
개시제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 하나 이상의 개시제가 혼합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시제는 아세토페논계 화합물(acetophenone based compound), 벤조페논계 화합물(benzophenone compound), 옥심계 화합물(oxime based compound) 등일 수 있다.
용매의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 하나 이상의 용매가 혼합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 용매는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 에틸-3-에톡시 프로피오네이트(EEP), 에틸렌디글리콜메틸에틸에테르(EDM), 메틸-3-메톡시 프로피오네이트(MMP), 감마-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈 등일 수 있다.
레벨링제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 하나 이상의 레벨링제가 혼합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 레벨링제는 퍼플루오로 화합물(perfluorinated compound)일 수 있다.
커플링제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 하나 이상의 커플링제가 혼합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 커플링제는 실란계 화합물(silane based compound)일 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 염료의 반응을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참고하면, 바인더 폴리머, 모노머, 염료 및 개시제가 있다. 염료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이다. 색필터의 노광 공정에서 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 모노머 또는 바인더 폴리머와 반응하여 네트워크 구조를 갖는 색필터가 형성된다. 염료와 바인더 폴리머의 결합, 염료와 모노머의 결합, 바인더 폴리머와 바인더 폴리머의 결합, 모노머와 바인더 폴리머의 결합, 모노머와 모노머의 결합이 하나 이상 형성될 수 있다. 이러한 결합의 형성에 의해, 색필터의 내열성, 내광성 그리고 내화학성이 개선될 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 염료의 반응을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참고하면, 3 가지 종류의 모노머와 상기 화학식 1로 표시되는 염료를 중합함으로써, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 바인더 폴리머의 측쇄로 형성될 수 있으며, 측쇄를 갖는 바인더 폴리머는 선택적으로 색필터용 조성물에 포함될 수 있다. 즉, 감광성 포토레지스트를 제조하기 전에 염료 자체를 모노머 또는 바인더 폴리머와 반응시킬 수 있다. 이 경우, 염료의 이동도(mobility)가 감소하여 색필터의 내열성, 내광성 그리고 내화학성이 개선될 수 있다. 도 2에서 중합 촉매는 아조비스이소부티로니트릴(azobisisobutyronitrile, AIBN), 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide,BPO) 등이 사용될 수 있으며, 반응 온도는 약 섭씨 60 도 내지 약 섭씨 100도일 수 있다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에 대하여 도3 내지 도 4를 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 배치도이며, 도 4는 도 3의 액정 표시 장치를 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 표시판(100), 제2 표시판(200) 및 액정층(3)을 포함한다.
제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 안쪽 면에는 배향막(alignment layer)(도시하지 않음)이 형성되어 있을 수 있으며 이들은 수평 배향막일 수 있다. 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 바깥쪽 면에는 편광판(도시하지 않음)이 구비될 수 있다.
액정 표시 장치의 표시 영역(DA)은 실제 이미지를 출력하는 영역이며, 주변 영역(PA)은 표시 영역(DA) 주위의 영역으로 각종 배선이 형성되어 있다.
먼저, 제1 표시판(100)에 대하여 설명한다.
절연성 제1 기판(110)은 투명한 유리 또는 투명한 플라스틱을 포함할 수 있다. 절연성 제1 기판(110) 위에 게이트선(gate line)(121) 및 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 위치한다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 포함한다.
유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗어 있다. 유지 전극선(131)은 아래쪽의 게이트선(121)에 인접해 있다. 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다. 유지 전극선(131)은 생략될 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 게이트 절연막(140)이 위치한다. 게이트 절연막(140)은 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 등을 포함할 수 있다.
게이트 절연막(140) 섬형 반도체(semiconductor island)(154)가 위치한다. 섬형 반도체(154)는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등을 포함할 수 있다. 섬형 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치한다. 이외에도, 반도체의 평면 모양은 데이터선과 평면 모양과 실질적으로 동일할 수 있다.
섬형 반도체(154) 위에는 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 위치한다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소, 실리사이드(silicide)를 포함할 수 있다. 이외에도, 저항성 접촉 부재의 평면 모양은 데이터선과 평면 모양과 실질적으로 동일할 수 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171)과 드레인 전극(drain electrode)(175)이 위치한다.
데이터선(171)은 데이터 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 데이터선(171)은 게이트 전극(124)과 인접할 수 있다. 데이터선(171)은 게이트 전극(124) 위에서 옆으로 누운 U자형으로 굽은 소스 전극(source electrode)(173)을 포함한다. 그러나 소스 전극(173)은 U 자형 외에도 다양한 모양을 가질 수 있다.
드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며, 가는 부분(narrow portion)과 넓은 부분(wide portion)(177)을 포함한다. 가는 부분은 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸인 끝 부분을 포함하며, 넓은 부분(177)은 대략 정사각형이고 주 유지 전극(137)과 중첩한다. 드레인 전극(175)의 넓은 부분(177)은 일반적으로 주 유지 전극(137)의 면적보다 작을 수 있다.
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성되어 있다.
저항성 접촉 부재(163, 165)는 그 아래의 반도체(154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다. 반도체(154)에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 가리지 않고 노출된 부분이 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 위치한다. 보호막(180)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물로 만들어진 상부막(upper film)(180p)과 하부막(lower film)(180q)을 포함할 수 있다. 또한 상부막(180p)은 유기 절연물로 만들어 질 수 있고, 이때 상부막(180p)은 하부막(180q)보다 두꺼울 수 있다. 상부막(180p)과 하부막(180q) 중 어느 하나는 생략될 수 있다. 보호막(180)에는 드레인 전극(175)의 넓은 부분(177)을 드러내는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다.
하부막(180q) 위에는 차광 부재(black matrix)(220)가 위치한다. 차광 부재(220)는 액정층(3)의 액정 분자를 제어할 수 없는 영역을 통하여 빛이 통과하거나 외부 빛이 반사되는 것을 방지한다. 그러나 차광 부재(220)는 제1 표시판(100)이 아닌 제2 표시판(200)에 위치할 수도 있다.
상부막(180p)과 하부막(180q) 사이에는 적색 색필터(230R), 녹색 색필터(230G) 및 청색 색필터(230B)가 형성되어 있다. 적색 색필터(230R)는 인접한 데이터선(171) 사이의 영역을 차지한다. 적색 색필터(230R)의 좌우 경계는 데이터선(171) 위에 위치하며 데이터선(171)을 따라 세로로 길게 뻗을 수 있으며 이 경우 적색 색필터(230R)는 띠 모양이 될 수 있다. 적색 색필터(230R)에는 드레인 전극(175)의 넓은 부분(177) 위에 위치하는 접촉 구멍(185)이 형성되어 있다. 적색 색필터(230R)는 적색 안료와 적색 염료를 포함하는 감광성 유기물로 만들어질 수 있다. 그러나 적색 색필터(230R)는 제1 표시판(100)이 아닌 제2 표시판(200)에 위치할 수도 있고, 이 경우 상부막(180p)은 생략될 수도 있다. 상술한 적색 색필터(230R)에 대한 설명은 녹색 색필터(230G) 및 청색 색필터(230B)에도 유사하게 적용될 수 있다.
상부막(180p) 위에는 화소 전극(pixel electrode)(191)이 위치한다. 화소 전극(191)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질을 포함할 수 있다. 색필터(230R, 230G, 230B)가 제 2 표시판(200)에 형성되는 경우, 화소 전극(191)은 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속을 포함할 수 있다.
화소 전극(191)은 절개부(미도시)를 포함할 수 있으며, 다양한 형상과 모양을 가질 수 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 박막 트랜지스터의 드레인 전극(175)과 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 제2 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 화소 전극(191)과 공통 전극(270) 사이의 액정층(3)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 이와 같이 결정된 액정 분자의 방향에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 휘도가 달라진다.
화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 액정 축전기(liquid crystal capacitor)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지한다.
화소 전극(191) 및 이에 연결된 드레인 전극(175)은 주 유지 전극(137) 및 부 유지 전극(도시하지 않음)을 포함하는 유지 전극선(131)과 중첩하여 유지 축전기(storage capacitor)를 이룬다.
간격재(spacer)(320)는 유기물 따위로 만들어지고, 액정 표시 장치의 표시 영역(DA)에 위치한다. 또한 간격재는 액정층(3)의 간격을 유지한다.
다음, 제2 표시판(200)에 대하여 설명한다.
절연성 제2 기판(210)은 투명한 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 절연성 제2 기판(210) 위에 공통 전극(270)이 위치한다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체를 포함할 수 있으며, 공통 전압(common voltage)을 인가 받는다. 공통 전극은 절개부(미도시)를 포함할 수 있으며, 다양한 형상과 모양을 가질 수 있다. 또한, 공통 전극(270)은 제1 표시판(100)에 위치할 수도 있다.
공통 전극(270) 위에는 배향막이 형성될 수 있다.
밀봉재(sealant)(310)는 액정 표시 장치의 주변 영역(PA)에 위치하며, 제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)의 사이에 위치하고 있으며, 액정을 밀봉시킨다. 이때, 밀봉재(310)는 액정 주입구(도시하지 않음)를 포함할 수 있으며, 제1 표시판(100) 또는 제2 표시판(200) 중 어느 하나의 위에 위치할 수 있다.
제1 표시판(100)과 제2 표시판(200)은 절개부, 돌기부 등의 도메인 결정 부재(미도시)를 포함할 수 있다.
액정층(3)은 양의 유전율 이방성을 가지며, 액정층(3)의 액정 분자는 전기장이 없는 상태에서 그 장축이 두 표시판(100, 200)의 표면에 대하여 거의 수평을 이루도록 배향되는 TN 모드의 액정일 수 있다. 이외에도, 액정층(3)은 VA 모드의 액정, ECB 모드의 액정, IPS 모드의 액정 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 제1 기판 위에 표시 영역(DA)의 신호선인 게이트선(121), 유지전극선(131) 등을 형성하고, 주변 영역(PA)의 신호선인 게이트 구동부의 게이트선층 신호선(420) 등을 형성한다. 그리고, 게이트 절연막(140)을 형성한다.
게이트 절연막(140) 위에 표시 영역(DA)의 신호선인 데이터선(171) 등을 형성하고, 주변 영역(PA)의 신호선인 유지 전압 공급선(174), 게이트 구동부의 데이터선층 신호선(410) 등을 형성한다. 그리고, 하부막(180q)을 형성한다. 나아가, 하부막(180q)을 형성하기 전에 표시 영역(DA)의 신호선과 연결되도록 박막 트랜지스터를 형성할 수도 있다. 이 경우, 박막 트랜지스터 위에 하부막(180q)을 형성한다.
하부막(180q) 위에 차광 부재(220)를 형성하고, 차광 부재(220) 위에 상부막(180p)을 형성한다. 또한, 상부막(180p) 위에 화소 전극(191)을 형성한다.
하부막(180q) 위에는 색필터(230R, 230G, 230B)를 형성할 수도 있다. 색필터(230R, 230G, 230B) 형성시, 노광 공정이 진행되며, 노광 공정에 의해 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 바인더 폴리머, 모노머 등과 결합할 수 있다. 이 경우, 색필터(230R, 230G, 230B) 위에 상부막(180q)을 형성하고, 상부막(180p) 위에 화소 전극(192)을 형성한다.
화소 전극(191) 위에 간격재(320)을 형성한다.
간격재(320) 위에 액정층(3)을 형성한다.
그리고 제2 기판(210)의 위에 공통 전극(270)을 형성한다.
다음, 제2 기판(210) 위에 형성되어 있는 공통 전극(270)이 액정층(3)과 접촉하도록 제2 기판(210)을 배치하고 제1 기판(110)과 제2 기판(210)을 결합한다.
그러나, 액정층(3)을 제2 기판(210)의 공통 전극(270) 위에 형성하는 경우, 제1 기판(110)에 형성되어 있는 간격재, 보조 간격재(320a), 그리고 차광 보조 부재(321)가 액정층(3)과 접촉하도록 제2 기판(210)을 배치하고 제1 기판(110)과 제2 기판(210)을 결합한다.
박막 트랜지스터와 전극을 형성하는 방법은 통상적인 박막 형성 방법인 박막 증착, 사진 식각에 의한 패터닝 등의 방법을 사용할 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>
안료는 C. I 피그먼트 그린 58을 3.6 중량부, C. I 피그먼트 옐로우 150을 1.2 중량부를 사용하고, 염료는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물(R1: CH3, X1: OH, X2: OCH3, X3: OC(=O)CH=CH2)을 1.2 중량부를 사용하고, 바인더 폴리머는 벤질메타크릴레이트/메타크릴산(benzyl meth acrylate/meth acrylic acid) 공중합체(70/30)를 2 중량부를 사용하고, 도 2에 도시된 측쇄를 갖는 바인더 폴리머(R1: CH3, X1: OH, X2: OCH3, X3: OC(=O)CH=CH2)를 2 중량부를 사용하고, 모노머는 디펜타 에리트리톨 헥사 아크릴레이트(dipenta erythrithol acrylate)를 3 중량부 사용하고, 개시제는 I369(Irgacure 369)를 3 중량부 사용하고, 용매는 PGMEA를 76 중량부 사용하고, 레벨링제는 플로린계 화합물 1 중량부 사용하고, 커플링제는 실란계 화합물 1 중량부 사용하여, 색필터를 제조한다.
<비교예 1>
안료는 C. I 피그먼트 그린 58을 3.6 중량부, C. I 피그먼트 옐로우 150을 1.2 중량부를 사용하고, 염료는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 1.2 중량부를 사용하고, 바인더 폴리머는 벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체(70/30)를 4 중량부를 사용하고, 모노머는 디펜타 에리트리톨 헥사 아크릴레이트를 3 중량부 사용하고, 개시제는 I369(Irgacure 369)를 3 중량부 사용하고, 용매는 PGMEA를 76 중량부 사용하고, 레벨링제는 플로린계 화합물 1 중량부 사용하고, 커플링제는 실란계 화합물 1 중량부 사용하여, 색필터를 제조한다.
[화학식 2]
Figure 112011024701482-pat00003

<비교예 2>
안료는 C. I 피그먼트 그린 58을 3.6 중량부, C. I 피그먼트 옐로우 150을 2.4 중량부를 사용하고, 바인더 폴리머는 벤질메타크릴레이트/메타크릴산 공중합체(70/30)를 4 중량부를 사용하고, 모노머는 디펜타 에리트리톨 헥사 아크릴레이트를 3 중량부 사용하고, 개시제는 I369(Irgacure 369)를 3 중량부 사용하고, 용매는 PGMEA를 76 중량부 사용하고, 레벨링제는 플로린계 화합물 1 중량부 사용하고, 커플링제는 실란계 화합물 1 중량부 사용하여, 색필터를 제조한다.
내열성 측정
상기 실시예 1, 상기 비교예 1 및 2에서 제조된 색필터에 대하여 내열성을 측정한 결과를 하기 표 1에 나타냈다. 내열성은 섭씨 230 도의 오븐에서 1 시간 열처리하여, 열처리 전후의 색차 ΔEab*를 측정한다. 색차가 적을수록 내열성이 우수하다. 하기 표 1에 나타난 것처럼, 실시예 1의 내열성이 비교예 1의 내열성보다 우수한 것을 알 수 있으며, 실시예 1의 내열성은 비교예 2의 내열성과 비슷한 것을 알 수 있다.
ΔEab*
실시예 1 1.23
비교예 1 4.36
비교예 2 0.78
내광성 측정
상기 실시예 1, 상기 비교예 1 및 2에서 제조된 색필터에 대하여 내광성을 측정한 결과를 하기 표 2에 나타냈다. 내광성은 C 광원을 168 시간 조사하여, 조사 전후의 색차 ΔEab*를 측정한다. 색차가 적을수록 내광성이 우수하다. 하기 표 2에 나타난 것처럼, 실시예 1의 내열성이 비교예 1의 내광성보다 우수한 것을 알 수 있으며, 실시예 1의 내광성은 비교예 2의 내광성과 비슷한 것을 알 수 있다.
ΔEab*
실시예 1 1.2
비교예 1 4.9
비교예 2 0.79
내화학성 측정
상기 실시예 1, 상기 비교예 1 및 2에서 제조된 색필터에 대하여 내화학성을 측정한 결과를 하기 표 3에 나타냈다. 내화학성은 색필터에 용매를 처리하기 전후의 색차 ΔEab*를 측정한다. 색차가 적을수록 내화학성이 우수하다. 하기 표 3에 나타난 것처럼, 실시예 1의 내화학성이 비교예 1의 내화학성보다 우수한 것을 알 수 있으며, 실시예 1의 내화학성은 비교예 2의 내화학성과 비슷한 것을 알 수 있다.
ΔEab*
EDM/MMP=8/2
섭씨 80도, 10 분		 PGMEA/EEP = 8/2
섭씨 90도, 5분
실시예 1 1.10 0.32
비교예 1 36.94 34.29
비교예 2 0.38 0.37
전압 유지 비율(voltage holding rate,VHR) 측정
상기 실시예 1, 상기 비교예 1 및 2에서 제조된 색필터에 대하여 전압유지비율을 측정한 결과를 하기 표 4에 나타냈다. 하기 표 4에 나타난 것처럼, 실시예 1의 전압 유지 비율은 비교예 1 및 비교예 2의 전압 유지 비율보다 우수한 것을 알 수 있다.
VHR (%)
Room Temp. 섭씨 60도
실시예 1 98.47 97.53
비교예 1 66.55 55.19
비교예 2 94.97 90.74
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.
3: 액정층 81, 82: 접촉 보조 부재
100: 제1 표시판 110: 제1 기판
121, 129: 게이트선 124: 게이트 전극
131: 유지 전극선 137: 주 유지 전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체
163, 165: 저항성 접촉 부재 171, 179: 데이터선
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
177: 드레인 전극의 확장부 180, 180p, 180q: 보호막
181, 182, 185: 접촉 구멍 191: 화소 전극
200: 제2 표시판 210: 제2 기판
220: 차광 부재 230R, 230B, 230G: 색 필터
270: 공통 전극 310: 밀봉재
320: 간격재

Claims (15)

  1. 제1 기판,
    상기 제1 기판과 마주하는 제2 기판,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 액정층,
    상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나 위에 위치하는 한 쌍의 전극, 그리고
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하고, 염료와 안료를 포함하는 색필터
    를 포함하고,
    상기 색필터는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물로부터 형성되어 있는 액정 표시 장치:
    [화학식 1]
    Figure 112011024701482-pat00004

    상기 화학식 1에서, R1은 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기, X1, X2, 그리고 X3는 서로 독립적으로 NR2R3기, OR4, R5C=CR6R7기, 또는 OC(=O)R8C=CR9R10기이며, R2 내지 R10은 서로 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C5의 알킬기이다.
  2. 제1항에서,
    상기 색필터는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 결합되어 있는 바인더 폴리머를 포함하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 색필터는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 결합되어 있는 모노머를 포함하는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 바인더 폴리머와 상기 모노머는 서로 결합되어 있는 액정 표시 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 색필터는 서로 결합되어 있는 복수개의 모노머를 포함하는 액정 표시 장치.
  6. 제2항에서,
    상기 색필터는 서로 결합되어 있는 복수개의 바인더 폴리머를 포함하는 액정 표시 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 액정층은 TN 모드의 액정, VA 모드의 액정, ECB 모드의 액정, 또는 IPS 모드의 액정을 포함하는 액정 표시 장치.
  8. 삭제
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  10. 삭제
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