KR20080070311A - 표시 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 패널에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 표시 패널은 다수의 화소 전극들을 갖는 제1 표시판과, 상기 화소 전극들과 대향하는 공통 전극을 갖는 제2 표시판과, 상기 화소 전극에서 상기 공통 전극과 대향하는 면 위에 형성된 제1 배향막과, 상기 공통 전극에서 상기 화소 전극과 대향하는 면 위에 형성된 제2 배향막을 포함하며, 상기 제1 배향막은 각각의 상기 화소 전극마다 서로 다른 배향축을 갖는 복수의 화소 도메인들로 분할되고, 상기 제2 배향막은 각 상기 화소 도메인에 대응하며 서로 다른 배향축을 갖는 복수의 공통 도메인들로 분할되며, 상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 중 하나 이상의 표시판은 2축성 보상막을 포함한다.

Description

표시 패널{DISPLAY PANEL}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 2축성 보상막이 갖는 축방향을 나타낸 평면도이다.
도 3 내지 도 7은 도1의 제2 표시판의 제조 과정을 순차적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 패널의 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 패널의 2축성 보상막이 갖는 축방향을 나타낸 평면도이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 패널의 제2 표시판의 제조 과정을 순차적으로 나타낸 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 제1 표시판 110: 제1 기판 부재
121 : 게이트 라인 124 : 게이트 전극
130 : 게이트 절연막 140 : 반도체층
161 : 데이터 라인 165 : 소스 전극
166 : 드레인 전극 170 : 보호막
180 : 화소 전극 200 : 제2 표시판
210 : 제2 기판 부재 220 : 차광 부재
230 : 컬러 필터 280 : 공통 전극
300 : 액정층 301 : 액정 분자
310 : 제1 배향막 311 : 제1 화소 도메인
312 : 제2 화소 도메인 320 : 제2 배향막
321 : 제1 공통 도메인 322 : 제2 공통 도메인
본 발명은 표시 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시야각 및 생산성을 향상시킨 표시 패널에 관한 것이다.
표시 패널은 표시 장치에 사용되어 화상을 표시한다. 표시 패널에는 여러 종류가 있으며, 그 중에서 급속하게 발전하고 있는 반도체 기술을 중심으로 소형 및 경량화되면서 성능이 더욱 향상된 액정 표시 패널(liquid crystal display panel)이 대표적인 표시 패널로 자리 잡고 있다.
액정 표시 패널은 일반적으로 공통 전극과 컬러 필터(color filter) 등이 형성되어 있는 상부 표시판, 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 표시판 및 양 표시판 사이에 배치된 액정층을 포함한다. 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 전계를 형성하여 액정층의 액정 분자 배열을 변경시킨다. 이와 같이 통해 빛의 투과율을 조절함으로써, 표시 패널은 화상을 표현한 다.
표시 패널은 액정층의 액정 분자 배열 구조에 따라, 수직 배향 모드(vertical alignment mode) 및 TN 모드 (twist nematic mode) 등으로 구분될 수 있다.
수직 배향 모드의 표시 패널은 향상된 시야각을 가지나, TN 모드의 표시 패널에 비해 응답 속도가 떨어지고 제조 공정이 복잡하여 생산성이 떨어진다.
반면, TN 모드의 표시 패널은 비교적 제조 공정이 간단하며 응답 속도 등의 특성은 좋으나, 계조 반전(gray inversion)과 같은 시야각 특성이 불량한 문제점이 있다.
이에, 시야각을 향상시키기 위해 TN 모드의 액정 표시 패널에 광시야각 보상 필름을 부착하여 사용하였다. 그러나 광시야각 보상 필름은 부품 단가가 상대적으로 고가여서 표시 패널의 전체적인 생산성을 저하시키는 원인이 되고 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시야각 및 생산성을 향상시킨 표시 패널을 제공할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 표시 패널은 다수의 화소 전극들을 갖는 제1 표시판과, 상기 화소 전극들과 대향하는 공통 전극을 갖는 제2 표시판과, 상기 화소 전극에서 상기 공통 전극과 대향하는 면 위에 형성된 제1 배향막과, 상기 공통 전극에서 상기 화소 전극과 대향하는 면 위에 형성된 제2 배향막 을 포함하며, 상기 제1 배향막은 각각의 상기 화소 전극마다 서로 다른 배향축을 갖는 복수의 화소 도메인들로 분할되고, 상기 제2 배향막은 각 상기 화소 도메인에 대응하며 서로 다른 배향축을 갖는 복수의 공통 도메인들로 분할되며, 상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 중 하나 이상의 표시판은 2축성(biaxial) 보상막을 포함한다.
상기 2축성 보상막은 중합성 액정 화합물을 포함하는 보상 용액을 사용하여 만들어질 수 있다.
상기 보상 용액은 광개시제를 더 포함하며, 상기 중합성 액정 화합물은 자외선 조사에 의해 중합이 개시될 수 있다.
상기 자외선은 편광된 자외선일 수 있다.
상기 제1 표시판은 기판 소재와, 상기 기판 소재 상에 형성된 박막 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 2축성 보상막은 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극 사이에 배치될 수 있다.
상기 제2 표시판은 기판 소재와, 상기 기판 소재 상에 형성된 컬러 필터를 더 포함하며, 상기 2축성 보상막은 상기 컬러 필터와 상기 공통 전극 사이에 배치될 수 있다.
상기 2축성 보상막은 축방향이 0도 및 90도일 수 있다.
상기 2축성 보상막은 축방향이 45도 및 135도일 수 있다.
상기 2축성 보상막의 면내 위상차는 30 내지 70㎛이고, 두께 위상차는 150 내지 250㎛일 수 있다.
상기 제1 표시판에서 상기 제2 표시판과 대향하는 면에 반대면과 상기 제2 표시판에서 상기 제1 표시판과 대향하는 면에 반대면에 각각 배치된 한 쌍의 편광판을 더 포함할 수 있다.
상기한 표시 패널에서, 상기 화소 도메인은 제1 화소 도메인과, 상기 제1 화소 도메인과 다른 배향축을 갖는 제2 화소 도메인을 포함하며, 상기 공통 도메인은 상기 제1 화소 도메인에 대응하며 상기 제1 화소 도메인과 다른 배향축을 갖는 제1 공통 도메인과, 상기 제2 화소 도메인에 대응하며 상기 제1 공통 도메인 및 상기 제2 화소 도메인과 다른 배향축을 갖는 제2 공통 도메인을 포함할 수 있다.
상기 제1 공통 도메인의 배향축은 상기 제1 화소 도메인의 배향축에 대해 90도 내지 270도 범위 내의 비틀린 방향을 가지며, 상기 제2 공통 도메인의 배향축은 상기 제2 화소 도메인의 배향축에 대해 90도 내지 270도 범위 내의 비틀린 방향을 가질 수 있다.
배향제를 도포하고, 상기 배향제에 원자빔을 조사하여 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막을 형성할 수 있다.
마스크를 사용하여 상기 원자빔을 상기 제1 화소 도메인 및 상기 제2 화소 도메인마다 서로 다른 방향으로 조사하여 상기 제1 배향막을 형성하고, 마스크를 사용하여 상기 원자빔을 상기 제1 공통 도메인 및 상기 제2 공통 도메인마다 서로 다른 방향으로 조사하여 상기 제2 배향막을 형성할 수 있다.
상기 제1 화소 도메인 및 상기 제2 화소 도메인마다 각각 선택적으로 도포된 배향제에 서로 다른 방향으로 원자빔을 조사하여 상기 제1 배향막을 형성하고, 상 기 제1 공통 도메인 및 상기 제2 공통 도메인마다 각각 선택적으로 도포된 배향제에 서로 다른 방향으로 원자빔을 조사하여 상기 제2 배향막을 형성할 수 있다.
상기 원자빔은 원자를 이온화하여 생성된 이온을 가속한 후, 상기 가속된 이온을 원자로 환원하여 형성될 수 있다.
상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 배치되는 액정층을 더 포함하며, 상기 액정층은 액정 분자들이 TN 모드 (twist nematic mode)로 배열될 수 있다.
이에, 표시 패널의 시야각 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 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.
첨부 도면에서는, 실시예로 5매 마스크 공정으로 형성된 비정질 실리콘(a-Si) 박막 트랜지스터(TFT)가 사용된 표시 패널이 개략적으로 도시되어 있다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 제2 실시예에 서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
또한, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 패널(901)은 제1 표시판(100), 제2 표시판(200), 제1 배향막(410), 제2 배향막(420) 및 액정층(300)을 포함한다. 여기서, 액정층의 액정 분자들은 TN 모드 (twist nematic mode)로 배열된다. 그리고 표시 패널(901)은 제1 표시판(100)에서 제2 표시판(200)과 대향하는 면에 반대면과, 제2 표시판(200)에서 제1 표시판(100)과 대향하는 면에 반대면에 각각 배치된 한 쌍의 편광판(501, 502)을 더 포함한다. 여기서, 한 쌍의 편광판(501, 502)은 편광축이 서로 교차한다.
제1 표시판(100)은 다수의 화소 전극들(180)을 갖는다. 제2 표시판(200)은 제1 표시판(100)의 화소 전극(180)에 대향하는 공통 전극(280)을 갖는다. 그리고 제1 표시판(100) 및 제2 표시판(200) 중 하나 이상의 표시판은 2축성(biaxial) 보상막(520)을 포함한다. 도 1에서 2축성 보상막(520)은 제2 표시판(200)에 형성된 것으로 나타낸다.
제1 배향막(410)은 화소 전극(180) 상에 형성되고, 제2 배향막(420)은 공통 전극(280) 상에 형성된다. 그리고 제1 배향막(410)은 각각의 화소 전극마다 서로 다른 배향축을 갖는 복수의 화소 도메인들(411, 412)로 분할되고, 제2 배향막(420)은 각 화소 도메인(411, 412)에 대응하며 서로 다른 배향축을 갖는 복수의 공통 도메인들(421, 422)로 분할된다.
이하에서, 표시 패널(901)의 내부 구조에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 제1 표시판(100)에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1 기판 부재(110)는 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 소재를 포함하여 투명하게 형성된다.
제1 기판 부재(110) 위에는 다수의 게이트 라인들(121)과, 게이트 라인(121)에서 분기된 다수의 게이트 전극들(124)을 포함하는 게이트 배선이 형성된다. 그리고 도시하지는 않았으나, 게이트 배선은 다수의 제1 유지 전극 라인들을 더 포함할 수 있다.
게이트 배선(121, 124)은 Al, Ag, Cr, Ti, Ta, Mo 등의 금속 또는 이들을 포함하는 합금 따위로 만들어진다. 도 2에서 게이트 배선(121, 124)은 단일층으로 도시되었지만, 게이트 배선(121, 124)은 물리 화학적 특성이 우수한 Cr, Mo, Ti, Ta 또는 이들을 포함하는 합금의 금속층과 비저항이 작은 Al 계열 또는 Ag 계열의 금속층을 포함하는 다중층으로 형성될 수도 있다. 이외에도 여러 다양한 금속 또는 도전체로 게이트 배선(121, 124)을 만들 수 있으며, 동일한 식각 조건에 패터닝이 가능한 다층막이면 더욱 바람직하다.
게이트 배선(121, 124) 위에는 질화 규소(SiNx) 등으로 만들어진 게이트 절 연막(130)이 형성된다.
게이트 절연막(130) 위에는 게이트 라인(121)과 교차하는 다수의 데이터 라인들(161)과, 데이터 라인(161)에서 분기되어 적어도 일영역이 게이트 전극과 중첩되는 다수의 소스 전극들(165)과, 소스 전극(165)과 이격 배치되며 적어도 일영역이 게이트 전극과 중첩되는 다수의 드레인 전극들(166)을 포함하는 데이터 배선이 형성된다. 그리고 도시하지는 않았으나, 데이터 배선은 다수의 제2 유지 전극 라인들을 더 포함할 수 있다.
데이터 배선(161, 165, 166)도 게이트 배선(121, 124)과 마찬가지로 크롬, 몰리브덴, 알루미늄 또는 이들을 포함하는 합금 등의 도전 물질로 만들어지며, 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다.
그리고 게이트 전극(124) 상의 게이트 절연막(130) 위와 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166) 아래를 아우르는 일영역에는 반도체층(140)이 형성된다. 여기서, 게이트 전극(124), 소스 전극(165), 및 드레인 전극(166)은 박막 트랜지스터(10)의 3전극이 된다. 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166) 사이의 반도체층(140)이 박막 트랜지스터(10)의 채널 영역(E)이 된다.
또한, 반도체층(140)과 소스 전극(165) 및 드레인 전극(166) 사이에는 둘 사이의 접촉 저항을 각각 감소시키기 위한 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(155, 156)가 형성된다. 저항성 접촉 부재(155, 156)는 실리사이드나 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소 따위로 만들어진다.
데이터 배선(161, 165, 166) 위에는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질, 질화 규소 또는 산화 규소 등의 무기 절연 물질 등으로 이루어진 보호막(passivation layer)(170)이 형성된다.
보호막(170) 위에는 다수의 화소 전극들(180)이 형성된다. 화소 전극(180)은 ITO(indium tin oxide)나 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 투명 도전체를 포함하여 만들어진다. 또한, 화소 전극(180)은 표시 패널의 종류에 따라 알루미늄(Al)과 같은 광 반사특성이 우수한 불투명 도전체 따위를 더 포함하여 만들어질 수 있다.
또한, 보호막(170)은 드레인 전극(166)의 일부를 드러내는 다수의 접촉 구멍들(171)을 갖는다. 화소 전극(180)과 드레인 전극(166)는 접촉 구멍(171)을 통해 서로 전기적으로 연결된다.
다음, 제2 표시판(200)에 대해 상세히 설명한다.
제2 기판 부재(210)는, 제1 기판 부재(110)와 마찬가지로, 유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 소재를 포함하여 투명하게 형성된다.
제2 기판 부재(210) 위에는 차광 부재(220)가 형성된다. 차광 부재(220)는 제1 표시판(100)의 화소 전극(180)과 마주보는 개구부를 가지며 서로 이웃하는 화소 사이에서 누설되는 빛을 차단한다. 이러한 차광 부재(221)는 박막 트랜지스터(10)의 반도체층(140)에 입사하는 외부광을 차단하기 위해 박막 트랜지스터(10)에 대응되는 위치에도 형성된다. 차광 부재(220)는 빛을 차단하기 위해 검은색 계통의 안료가 첨가된 감광성 유기물질로 만들 수 있다. 여기서, 검은색 계통의 안료로는 카본블랙이나 티타늄 옥사이드 등을 사용할 수 있다. 또한, 차광 부재(220)는 금속성 물질로 만들 수도 있다.
차광 부재(220)가 형성된 제2 기판 부재(210) 상에는 3원색을 갖는 컬러 필터(230)가 각각 순차적으로 배치된다. 이때, 컬러 필터(230)의 색은 반드시 3원색에 한정되는 것은 아니며, 하나 이상의 색으로 다양하게 구성될 수 있다. 각 컬러 필터(230)의 경계는 차광 부재(220) 위에 위치하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 이웃하는 컬러 필터(230)의 가장자리가 서로 중첩되어 누설되는 빛을 차단하는 차광 부재(220)와 같은 기능을 가질 수 있다. 이때에는 차광 부재(220)가 생략될 수도 있다.
차광 부재(220) 및 컬러 필터(230) 위에는 2축성 보상막(520)이 형성되어있다. 2축성 보상막(520)은 중합성 액정 화합물(reactive mesogen)이 중합된 보상 용액을 사용하여 만들어진다. 그리고 2축성 보상막(520)은 액정층(300)을 통과한 빛의 위상차를 보상하여 시야각을 향상시킨다. 또한, 2축성 보상막(520)은 표면이 실질적으로 평탄하다. 따라서 2축성 보상막(520)은 위상차를 보상함과 동시에 종래의 평탄화막의 역할을 함께 수행한다. 따라서 2축성 보상막(520)의 두께는 복굴절성과 평탄 정도를 같이 고려하여 설정된다. 2축성 보상막(520)의 이축성(biaxial)에 의해 위상차 보상을 효과적으로 수행할 수 있다. 2축성 보상막(520)의 면내 위상차(Ro)는 30 내지 70nm이고, 두께 위상차(Rth)는 150 내지 250nm인 것이 바람직하다. 여기서, Ro는 (nx-ny)×d이고 Rth는 [nz -(nx+ny)/2]× d로 정의된다.
2축성 보상막(520) 위에는 화소 전극(180)과 함께 전계를 형성하는 공통 전극(280)이 형성된다. 공통 전극(280)은 ITO 또는 IZO 등과 같은 투명한 도전 물질로 만들어진다.
다음, 제1 배향막(310) 및 제2 배향막(320)에 대해 상세히 설명한다.
제1 배향막(310)의 화소 도메인은 제1 화소 도메인(311)과, 제1 화소 도메인(311)과 다른 배향축을 갖는 제2 화소 도메인(312)을 포함한다.
제2 배향막(320)의 공통 도메인은 제1 화소 도메인(311)에 대응하며 제1 화소 도메인(311)과 다른 배향축을 갖는 제1 공통 도메인(321)과, 제2 화소 도메인(312)에 대응하며 제1 공통 도메인(321) 및 제2 화소 도메인(312)과 다른 배향축을 갖는 제2 공통 도메인(322)을 포함한다.
그러나 본 발명에 따른 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 제1 배향막(310) 및 제2 배향막(320)은 각각 3개 이상의 화소 도메인 및 공통 도메인을 가질 수 있음은 물론이다. 이때에도, 각 화소 도메인은 대응하는 공통 도메인 및 이웃한 화소 도메인과 서로 다른 배향축을 가지며, 각 공통 도메인은 대응하는 화소 도메인 및 이웃한 공통 도메인과 서로 다른 배향축을 갖는다.
또한, 제1 공통 도메인(321) 및 제2 공통 도메인(322)의 배향축은 각각 대응하는 제1 화소 도메인(311) 및 제2 화소 도메인(312)의 배향축에 대해 90 내지 270도 범위 내의 비틀린 방향을 갖는다.
이와 같이 제1 배향막(310) 및 제2 배향막(320)이 형성됨에 따라, 제1 화소 도메인(311)과 제1 공통 도메인(321) 사이에 배열된 액정 분자들(301)과, 제2 화소 도메인(312) 및 제2 공통 도메인(322) 사이에 배열된 액정 분자들(301)은 서로 다르게 배열된다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 이축성 보상막(520)은 장축과 단축을 가지며, 그 축의 방향은 표시 패널(901)의 장변(長邊)을 기준으로 0도 및 90도이다. 즉, 이축성 보상막(520)이 갖는 축방향을 0도 및 90도로 형성하면, 편광판들(501, 502)(도 1에 도시)의 편광축들과 실질적으로 일치 또는 교차하여 투과율 면에서 유리하다.
이와 같은 구성에 의하여, 표시 패널(901)의 시야각 및 생산성을 향상시킬 수 있다. 즉, 제1 배향막(310)과 제2 배향막(320)을 각각 복수의 화소 도메인(311, 312) 및 공통 도메인(321, 322)으로 분할함으로써, 계조 반전을 억제하고 여러 방면에서의 시인성을 균일하게 하여 시야각을 향상시킬 수 있다.
또한, 종래의 광시야각 보상 필름을 대신하여 2축성 보상막(520)을 사용함으로써 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, 2축성 보상막(520)은 별도의 필름 형태로 제조된 것을 부착하는 것이 아니라, 표시 패널(901) 형성 과정에서 표시 패널(901) 내부에 함께 형성함으로써 더욱 생산성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.
다음, 도 3 내지 도 7을 참조하여 2축성 보상막(520)을 포함한 제2 표시판(200) 및 제2 배향막(320)의 제조 방법을 구체적으로 설명한다. 제1 배향막(310)의 제조 방법은 제2 배향막(320)의 제조 방법과 실질적으로 동일하므로 그 설명을 생략한다.
먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 기판 부재(210) 위에 차광 부재(220) 및 컬러 필터(230)를 차례로 형성한다.
다음, 도 4에 도시한 바와 같이, 차광 부재(220) 및 컬러 필터(230) 위에 보상 용액(500)을 도포한다. 도포 방법으로는 스핀 코팅(spin coating), 슬릿 코팅(slit coating), 그라비아(gravure) 코팅, 롤 코팅(roll coating), 잉크 젯 프린팅(ink jet printing) 등이 있다.
보상 용액(500)에는 중합성 액정 화합물(reactive mesogen)이 포함되어 있다. 중합성 액정 화합물은 네마틱, 스메틱, 콜레스테릭 물질 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 중합성 액정 화합물은 일반응성 화합물과 다중반응성 화합물을 포함한다. 일반적으로 다중반응성 화합물의 함량이 적어야 2축성 보상막(520)의 복굴절성이나 위상차가 증가된다. 그러나 다중반응성 화합물을 일정량 이상 포함하는 것이 바람직한데, 이는 다중반응성 화합물가 있어야 3차원 중합체 망상구조가 형성되며 2축성 보상막(520)의 배향이 고정되기 때문이다.
보상 용액(500)은 계면활성제와 광개시제를 더 포함할 수 있다. 계면활성제는 액정 물질의 평면 배열을 유도하거나 증대시키는 역할을 수행하며, 비이온성 계면활성제나 플루오르카본 계면활성제 등을 사용할 수 있다. 중합성 액정 화합물의 중합이 광에 의해 수행되므로 보상 용액(500)에는 광개시제가 필요하다. 자외선(UV)을 사용하여 중합하는 경우, 자외선 조사에 의해 분해되어 중합 반응을 개시하는 유리 라디칼 또는 이온을 생성하는 광개시제를 사용할 수 있다.
한편, 광개시제의 함량은 2축성 보상막(520)의 복굴절성에 영향을 주는데, 광개시제의 함량이 적을수록 복굴절성이 증가한다.
이 밖에 보상 용액(500)은 안정화제, 분산제, 소포제, 염료, 안료 등을 더 포함할 수 있다. 위와 같은 보상 용액(500)의 구성 성분들은 용제에 녹아 있다. 용제로는 표시 패널의 제조에 사용되는 유기 용제를 사용할 수 있으며 예를 들어 톨루엔과 이소프로판올의 혼합 용제를 사용할 수 있다. 용제로 인해 보상 용액(500)의 두께는 2축성 보상막(520)의 두께에 비하여 다소 크다.
다음으로 열을 가하여 위상차 보상 용액(500)의 용제를 제거한 후 자외선을 조사하여 중합성 액정 화합물을 중합한다. 자외선 조사에 의해 광개시제가 분해 또는 이온을 생성하여 중합이 개시된다. 중합은 질소 분위기에서 수행하는 것이 바람직한데, 이는 2축성 보상막(520)의 복굴절성을 증가시키기 때문이다.
또한, 조사되는 자외선은 편광된 자외선인 것이 바람직하며, 강도가 약한 자외선을 사용하면 복굴절성이 증가한다. 편광된 자외선을 사용하면 2축성 보상막(520)의 배향방향(지상축의 방향)을 조절할 수 있다. 2축성 보상막(520)의 배향 방향은 제2 표시판(200)에 부착된 편광판(502)의 편광축에 대해 수직 방향인 것이 바람직하다.
편광 자외선을 조사하면 2축성 보상막(520)은 이축성을 갖게 된다. 여기서, 이축성이란, x, y, z 축에 대한 굴절율 이방성이 nx≠ny≠nz인 것을 말한다.
이와 같이, 2축성 보상막(520)의 복굴절성을 결정하는 인자는 중합성 액정화합물의 종류, 광개시제의 함량, 자외선의 강도, 중합시의 분위기 조건 등임을 알 수 있다. 한편, 2축성 보상막(520)의 위상차는 두께와 복굴절성의 곱으로 나타낸다. 복굴절성을 증가시키면 2축성 보상막(520)의 두께를 작게 할 수 있는 것이다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 2축성 보상막(520)은 평탄화막의 역할도 수행하기 때문에 일정한 두께를 가져야 한다. 따라서 2축성 보상막(520)은 위상차와 평탄 정도가 조화가 되도록 조절하여 형성해야 한다. 즉, 본 발명에 따른 실시예는 다양하게 변형될 수 있다. 특히, 보상 용액(500)의 성분과 함량 필요에 따라 조절할 수 있다. 또한, 중합성 액정 화합물의 중합은 자외선이 아닌 열에 의하여 수행할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 2축성 보상막(520)을 형성할 수 있다.
다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 2축성 보상막(520) 위에 공통 전극(280)을 형성한 후, 공통 전극(280) 위에 배향제(350)를 도포한다.
다음, 도 6에 도시한 바와 같이, 도포된 배향제(350)에 마스크(700)를 사용하여 선택적으로 원자빔을 조사한다. 이때, 원자빔을 조사받은 부분은 제2 배향막(320)의 제1 공통 도메인(321)이 된다. 여기서, 원자빔은 원자를 이온화하여 생성된 이온을 가속한 후, 가속된 이온을 원자로 환원하여 형성한다.
이하에서 원자빔의 형성 방법을 구체적으로 설명한다.
원자빔을 형성하기 위해서는 먼저, 소스 가스(source gas)를 해리 하여 이온(ion)을 생성하는 단계가 수행된다. 소스 가스로는 반응성이 매우 작은 불활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 실시예에서는 원자량이 큰 아르곤 가스(argon gas)를 소스 가스로 사용한다.
이온을 생성하는 단계는 2가지 방법에 의하여 구현된다. 이온을 생성하기 위한 첫 번째 방법은 소스 가스, 예를 들면, 아르곤 가스는 열에 의하여 해리 된다. 아르곤 가스를 열에 의하여 해리 하기 위해서는 약 2500K 이상의 온도를 필요로 한다. 구체적으로, 아르곤 가스는 약 2500K 이상의온도로 가열된 텅스텐 필라멘트에서 발생한 열, 열 전자 등에 의하여 아르곤 이온(argon ion)으로 해리 된다.
이온을 생성하기 위한 두 번째 방법은 소스 가스, 예를 들면, 아르곤 가스는 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이를 통과하면서 전기적으로 해리 된다. 구체적으로 애노드 전극 및 캐소드 전극의 사이에는 아르곤 가스를 해리하기에 충분한 전계가 형성된다. 아르곤 가스는 아르곤 가스를 해리하기에 충분한 전계차를 갖는 애노드 전극 및 캐소드 전극의 사이를 통과하면서 최외각 전자를 잃어버려 아르곤 이온으로 해리 된다.
이와 같은 방법들에 의하여 소스가스, 예를 들어, 아르곤 가스가 해리 되어 아르곤 이온이 생성되면, 아르곤 이온은 가속된다. 아르곤 이온의 가속은 가속 전극에 의하여 이루어진다. 가속 전극은 메쉬 형태로 구성되며, 가속 전극은 이르곤 이온과 반대 극성으로 대전된다. 따라서 아르곤 이온은 쿨롱의 힘에 따라서 가속 전극을 향해 끌려가 기 시작한다. 아르곤 이온은 가속 전극에 가까워질수록 점차 빠르게 가속되어 가속 전극 부분에서는 이온빔(ion beam) 형태를 갖게 된다.
가속 전극에 의하여 이온빔 형태로 변경된 아르곤 이온은 가속된 원자 형태로 환원되어 원자빔이 형성된다. 가속된 아르곤 이온을 가속된 아르곤 원자로 환원하기 위해 가속된 아르곤 이온은 다량의 전자가 통과하는 전자빔 영역을 통과한다. 이 과정에서 아르곤 이온은 전자와 결합하여 아르곤 원자로 환원된다.
다음, 도 7에 도시한 바와 같이, 마스크(700)를 이동시켜 제1 공통 도메인(321) 이외의 다른 부분에 원자빔을 조사한다. 이때, 원자빔을 조사받은 부분은 제2 배향막(320)의 제2 공통 도메인(322)이 된다. 여기서, 제2 공통 도메인(322)을 형성하기 위해 조사되는 원자빔의 방향은 제1 공통 도메인(321)을 형성하기 위해 조사되는 원자빔의 방향과 서로 다르다.
이러한 과정을 반복하여, 제3 공통 도메인, 제4 공통 도메인 및 그 이상의 공통 도메인을 추가로 형성할 수도 있다.
이와 같은 제조 방법에 의해, 복수의 공통 도메인들(321, 322)로 분할 형성된 제2 배향막(320)을 만들 수 있다. 또한, 제1 배향막(310)도 제2 배향막(320)과 마찬가지 방법으로 복수의 분할된 화소 도메인들(311, 312)을 갖도록 형성할 수 있다.
도 8을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 표시 패널(902)은 2축성 보상막(510)이 제1 표시판(100)에 형성된다. 구체적으로, 2축성 보상막(510)은 박막 트랜지스터(10)와 화소 전극(180) 사이에 배치되는 보호막을 대체한다. 이때, 2축성 보상막(510)은 보호막의 역할을 함께 수행한다.
여기서, 참조 부호 240번은 제2 표시판(200)에 형성된 평탄화막을 나타낸다.
그러나 본 발명에 따른 실시예에 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 2축성 보상막(510)은 제1 표시판(100)에 속한 다른 막을 대체하여 형성될 수도 있다.
이와 같은 구성에 의하여도, 표시 패널(9002)의 시야각 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 9를 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 2축성 보상막(530)은 장축과 단축을 가지며, 그 축의 방향은 표시 패널(903)의 장변(長邊)을 기준으로 45도 및 135도이다. 이축성 보상막(530)이 갖는 축방향을 45도 및 135도로 형성하면, 표시 패널(903)을 통과하는 빛의 투과율을 떨어지나, 시야각은 더욱 향상된다.
도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 제4 실시예를 설명한다. 도 10 및 도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 패널(904)의 제2 배향막(320)을 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸다.
먼저, 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 배향막(320)의 제1 공통 도메인(321)을 형성하고자 하는 영역에 선택적으로 배향제를 도포한다. 그리고 배향제에 원자빔을 조사하여 제1 공통 도메인(321)을 형성한다.
다음, 도 11에 도시한 바와 같이, 제2 배향막(320)의 제2 공통 도메인(322)을 형성하고자 하는 영역에 선택적으로 배향제를 도포한다. 그리고 배향제에 원자빔을 조사하여 제2 공통 도메인(322)을 형성한다. 여기서, 제2 공통 도메인(322)을 형성하기 위해 조사되는 원자빔의 방향은 제1 공통 도메인(321)을 형성하기 위해 조사되는 원자빔의 방향과 서로 다르다.
이러한 과정을 반복하여, 제3 공통 도메인, 제4 공통 도메인 및 그 이상의 공통 도메인을 추가로 형성할 수도 있다.
이와 같은 제조 방법에 의해서도, 복수의 공통 도메인들(321, 322)로 분할 형성된 제2 배향막(320)을 만들 수 있다. 또한, 제1 배향막(310)의 제조 방법도 제2 배향막(320)의 제조 방법과 실질적으로 동일하다. 따라서 제1 배향막(310)도 제2 배향막(320)과 마찬가지 방법으로 복수의 분할된 화소 도메인들(311, 312)을 갖도록 형성할 수 있다. 따라서 시야각 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 표시 패널의 시야각 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
즉, 제1 배향막과 제2 배향막을 각각 복수의 화소 도메인 및 공통 도메인으로 분할함으로써, 계조 반전을 억제하고 여러 방면에서의 시인성을 균일하게 하여 시야각을 향상시킬 수 있다.
또한, 종래의 광시야각 보상 필름을 대신하여 2축성 보상막을 사용함으로써 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, 2축성 보상막은 별도의 필름 형태로 제조된 것을 부착하는 것이 아니라, 표시 패널 형성 과정에서 표시 패널 내부에 함께 형성함으로써 더욱 생산성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 표시 패널(display panel)에서,
    다수의 화소 전극들을 갖는 제1 표시판과,
    상기 화소 전극들과 대향하는 공통 전극을 갖는 제2 표시판과,
    상기 화소 전극에서 상기 공통 전극과 대향하는 면 위에 형성된 제1 배향막과,
    상기 공통 전극에서 상기 화소 전극과 대향하는 면 위에 형성된 제2 배향막을 포함하며,
    상기 제1 배향막은 각각의 상기 화소 전극마다 서로 다른 배향축을 갖는 복수의 화소 도메인들로 분할되고,
    상기 제2 배향막은 각 상기 화소 도메인에 대응하며 서로 다른 배향축을 갖는 복수의 공통 도메인들로 분할되며,
    상기 제1 표시판 및 상기 제2 표시판 중 하나 이상의 표시판은 2축성(biaxial) 보상막을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  2. 제1항에서,
    상기 2축성 보상막은 중합성 액정 화합물을 포함하는 보상 용액을 사용하여 만들어진 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  3. 제2항에서,
    상기 보상 용액은 광개시제를 더 포함하며,
    상기 중합성 액정 화합물은 자외선 조사에 의해 중합이 개시되는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  4. 제3항에서,
    상기 자외선은 편광된 자외선인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 표시판은 기판 소재와, 상기 기판 소재 상에 형성된 박막 트랜지스터를 더 포함하며,
    상기 2축성 보상막은 상기 박막 트랜지스터와 상기 화소 전극 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  6. 제4항에서,
    상기 제2 표시판은 기판 소재와, 상기 기판 소재 상에 형성된 컬러 필터를 더 포함하며,
    상기 2축성 보상막은 상기 컬러 필터와 상기 공통 전극 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  7. 제4항에서,
    상기 2축성 보상막은 축방향이 0도 및 90도인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  8. 제4항에서,
    상기 2축성 보상막은 축방향이 45도 및 135도인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  9. 제4항에서,
    상기 2축성 보상막의 면내 위상차는 30 내지 70㎛이고, 두께 위상차는 150 내지 250㎛인 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  10. 제4항에서,
    상기 제1 표시판에서 상기 제2 표시판과 대향하는 면에 반대면과 상기 제2 표시판에서 상기 제1 표시판과 대향하는 면에 반대면에 각각 배치된 한 쌍의 편광판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  11. 제1항 내제 제10항 중 어느 한 항에서,
    상기 화소 도메인은 제1 화소 도메인과, 상기 제1 화소 도메인과 다른 배향축을 갖는 제2 화소 도메인을 포함하며,
    상기 공통 도메인은 상기 제1 화소 도메인에 대응하며 상기 제1 화소 도메인과 다른 배향축을 갖는 제1 공통 도메인과, 상기 제2 화소 도메인에 대응하며 상기 제1 공통 도메인 및 상기 제2 화소 도메인과 다른 배향축을 갖는 제2 공통 도메인을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  12. 제11항에서,
    상기 제1 공통 도메인의 배향축은 상기 제1 화소 도메인의 배향축에 대해 90도 내지 270도 범위 내의 비틀린 방향을 가지며,
    상기 제2 공통 도메인의 배향축은 상기 제2 화소 도메인의 배향축에 대해 90도 내지 270도 범위 내의 비틀린 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  13. 제12항에서,
    배향제를 도포하고, 상기 배향제에 원자빔을 조사하여 상기 제1 배향막 및 상기 제2 배향막을 형성한 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  14. 제13항에서,
    마스크를 사용하여 상기 원자빔을 상기 제1 화소 도메인 및 상기 제2 화소 도메인마다 서로 다른 방향으로 조사하여 상기 제1 배향막을 형성하고,
    마스크를 사용하여 상기 원자빔을 상기 제1 공통 도메인 및 상기 제2 공통 도메인마다 서로 다른 방향으로 조사하여 상기 제2 배향막을 형성한 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  15. 제13항에서,
    상기 제1 화소 도메인 및 상기 제2 화소 도메인마다 각각 선택적으로 도포된 배향제에 서로 다른 방향으로 원자빔을 조사하여 상기 제1 배향막을 형성하고,
    상기 제1 공통 도메인 및 상기 제2 공통 도메인마다 각각 선택적으로 도포된 배향제에 서로 다른 방향으로 원자빔을 조사하여 상기 제2 배향막을 형성한 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  16. 제13항에서,
    상기 원자빔은 원자를 이온화하여 생성된 이온을 가속한 후, 상기 가속된 이온을 원자로 환원하여 형성된 것을 특징으로 하는 표시 패널.
  17. 제13항에서,
    상기 제1 배향막과 상기 제2 배향막 사이에 배치되는 액정층을 더 포함하며,
    상기 액정층은 액정 분자들이 TN 모드 (twist nematic mode)로 배열된 것을 특징으로 하는 표시 패널.
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