KR20150132668A - 투명 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

투명 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

투명 디스플레이 장치의 제조 방법은 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층을 갖는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널을 준비하는 단계, 상기 액정층에 소정의 기준 주파수보다 낮은 주파수를 갖는 제1 전압을 제공하는 단계, 상기 제1 전압에 의해 상기 액정층의 액정 분자들을 파지티브 액정으로 구동하는 단계, 상기 액정층에 상기 기준 주파수보다 높은 주파수를 갖는 제2 전압을 제공하는 단계, 상기 제2 전압에 의해 상기 액정층의 상기 액정 분자들을 네거티브 액정으로 구동하는 단계, 및 상기 표시 패널에 자외선을 조사하여 상기 네거티브 액정으로 구동된 상기 액정 분자들을 소정의 방향으로 프리틸트 시키는 단계를 포함한다.

Description

투명 표시 장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING TRANSPARENT DISPLAY DEVICE}
본 발명은 투명 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
투명 표시 장치는 패널 후방의 배경 이미지를 투과시켜 사용자에게 제공할 수 있다. 일반적으로 투명 디스플레이 장치는 VA 모드의 액정이 배치된 표시 패널을 포함한다. 표시 패널은 액정층을 사이에 두고 광 투과축이 서로 직교하는 두 개의 편광판을 포함한다.
일반적으로, 표시 패널에 전압이 인가되지 않을 경우 VA 모드의 액정은 수직하게 배열된 상태를 유지한다. 액정 분자들이 수직하게 배열될 경우, 광이 표시 패널을 투과하지 않는다. 표시 패널에 전압이 인가되면, 액정 분자들이 구동되어 광이 표시 패널을 투과한다.
광이 표시 패널을 투과하지 않는 동작은 블랙 모드로 정의된다. 광이 표시 패널을 투과하는 동작은 화이트 모드로 정의된다. 화이트 모드로 구동되는 투명 표시 장치는 패널 후방의 이미지를 투과시킬 수 있다.
표시 패널에 전압이 인가되지 않은 오프 상태에서, 블랙 모드로 구동되는 표시 패널의 동작은 노멀 블랙 모드로 정의된다. 표시 패널의 오프 상태에서, 화이트 모드로 구동되는 표시 패널의 동작은 노멀 화이트 모드로 정의된다. 표시 패널이 노멀 블랙 모드로 동작할 경우, 화이트 모드로 구동되기 위해 전압이 표시 패널에 지속적으로 인가되어야 하므로, 전력소모가 많은 단점이 있다.
전력 소모를 줄이기 위해 VA 모드 액정을 이용한 표시 패널에서 위상 지연 필름(또는 QWP: quarter wave plate)이 사용되어 노멀 화이트 모드가 구현된다. 표시 패널의 오프 상태에서, 위상 지연 필름은 광의 위상을 지연시켜 광이 표시 패널을 투과시키도록 한다. 따라서, VA 모드 액정이 사용되더라도, 표시 패널이 노멀 화이트 모드로 구동될 수 있다. 그러나, 추가적인 위상차 판의 사용으로 인해 광 투과율이 저하될 수 있다.
본 발명의 목적은 광 투과율을 향상시킬 수 있는 투명 표시 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법은 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층을 갖는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널을 준비하는 단계, 상기 액정층에 소정의 기준 주파수보다 낮은 주파수를 갖는 제1 전압을 제공하는 단계, 상기 제1 전압에 의해 상기 액정층의 액정 분자들을 파지티브 액정으로 구동하는 단계, 상기 액정층에 상기 기준 주파수보다 높은 주파수를 갖는 제2 전압을 제공하는 단계, 상기 제2 전압에 의해 상기 액정층의 상기 액정 분자들을 네거티브 액정으로 구동하는 단계, 및 상기 표시 패널에 자외선을 조사하여 상기 네거티브 액정으로 구동된 상기 액정 분자들을 소정의 방향으로 프리틸트 시키는 단계를 포함한다.
상기 액정층은 주파수에 따라서 유전율 이방성이 변화하는 이중 주파수 액정을 포함한다.
상기 제1 기판은, 제1 베이스 기판 및 상기 제1 베이스 기판상에 배치되고 상기 각 화소에 대응하는 화소 전극을 포함하고, 상기 제2 기판은, 제2 베이스 기판 및 상기 화소 전극과 마주보도록 상기 제2 베이스 기판의 하부에 배치된 공통 전극을 포함한다.
상기 공통 전극에 소정의 직류 레벨을 갖는 기준 전압이 제공되고, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압은 상기 화소 전극에 제공된다.
상기 제1 베이스 기판은, 상기 화소 전극에 연결된 박막 트랜지스터, 및 상기 박막 트랜지스터에 연결된 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함하고, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인을 통해 제공받은 전압에 의해 턴 온되어 상기 데이터 라인을 통해 제공받은 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압을 상기 화소 전극에 제공한다.
상기 액정 분자들을 상기 파지티브 액정으로 구동하는 단계는, 상기 액정 분자들의 장축이 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극과 수직하게 되도록 상기 액정 분자들을 구동하는 단계를 포함한다.
상기 액정 분자들을 상기 네거티브 액정으로 구동하는 단계는, 상기 액정 분자들의 장축이 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극과 평행하게 되도록 상기 액정 분자들을 구동하는 단계를 포함한다.
상기 화소 전극은, 십자 형상을 갖고 상기 화소 전극이 배치된 화소 영역을 복수의 도메인들로 구획하는 줄기부 및 상기 줄기부로부터 방사형으로 돌출되어 상기 각 도메인마다 서로 다른 방향으로 연장되고, 상기 각 도메인에서 서로 이격되어 평행하게 연장된 복수의 가지부들, 및 서로 인접한 가지부들 사이에 형성된 복수의 미세 슬릿들을 포함한다.
상기 액정 분자들을 상기 네거티브 액정으로 구동하는 단계는, 상기 각 도메인별로 상기 액정 분자들을 상기 미세 슬릿들과 평행한 방향으로 배열한다.
상기 액정 분자들을 프리틸트 시키는 단계는, 상기 자외선에 의해 상기 액정 분자들을 상기 각 도메인별로 상기 미세 슬릿들과 평행한 방향으로 프리틸트 시킨다.
본 발명의 투명 표시 장치는 광 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법에 사용되는 화소의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화소 영역의 영역별 블록을 도시한 도면이다.
도 3은 평면상에서, 도 1에 도시된 화소 영역에 배치된 액정 분자들을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 5는 액정층에 인가되는 저 주파수를 갖는 전압의 파형을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 전압에 의해 재배열된 액정 분자들을 보여주는 화소 영역의 평면도이다.
도 7는 도 6에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.
도 8은 액정층에 인가되는 고 주파수를 갖는 전압의 파형을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 전압에 의해 재배열된 액정 분자들을 보여주는 화소 영역의 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선의 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 표시 패널에 자외선이 조사되는 상태를 도시한 도면이다.
도 12는 도 11에서 자외선의 조사 후 프리틸트된 액정분자들을 포함하는 화소의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법에 의해 제조된 투명 표시 장치의 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 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. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
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 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자, 제 1 구성요소 또는 제 1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자, 제 2 구성요소 또는 제 2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법에 사용되는 화소의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 화소(PXij)의 평면상의 영역은 화소(PXij)에 대응하는 화소 영역(PA) 및 화소 영역(PA) 주변의 비화소 영역(NPA)을 포함한다. 화소 영역(PA)은 영상이 표시되는 영역이고, 비화소 영역(NPA)은 영상이 표시되지 않는 영역일 수 있다.
화소(PXij)는 게이트 라인(GLi) 및 데이터 라인(DLj)에 연결된다. 화소(PXij)는 게이트 라인(GLi) 및 데이터 라인(DLj)에 연결된 박막 트랜지스터(TFT), 및 박막 트랜지스터(TFT)에 연결된 화소 전극(PE)을 포함한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 비화소 영역(NPA)에 배치된다. 화소 전극(PE)은 화소 영역(PA)에 배치된다.
게이트 라인(GLi)은 제1 방향(D1)으로 연장되어 비화소 영역(NPA)에 배치된다. 데이터 라인(DLj)은 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)으로 연장되어 비화소 영역(NPA)에 배치된다. 데이터 라인(DLj)은 게이트 라인(GLi)과 절연되어 교차하도록 배치된다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GLi)에 연결된 게이트 전극(GE), 데이터 라인(DLj)에 연결된 소스 전극(SE), 및 화소 전극(PE)에 연결된 드레인 전극(DE)을 포함한다.
박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(GE)은 게이트 라인(GLi)으로부터 분기되어 형성된다. 소스 전극(SE)은 데이터 라인(DLj)으로부터 분기되어 형성된다. 드레인 전극(DE)은 연장되어 컨택홀(CH)을 통해 화소 전극(PE)에 전기적으로 연결된다.
화소 전극(PE)은 화소 전극(PE)으로부터 분기된 연결 전극(CNE)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(DE)에 전기적으로 연결된다. 연결 전극(CNE)은 비화소 영역(NPA)에 배치된다.
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GLi)을 통해 제공받은 전압에 의해 턴 온된다. 턴 온된 박막 트랜지스터(TFT)는 데이터 라인(DLj)으로부터 제공받은 전압을 화소 전극(PE)에 제공한다.
화소(PXij)는 스토리지 전극부를 더 포함한다. 스토리지 전극부는 화소 전극(PE)과 부분적으로 오버랩되는 스토리지 라인(SL), 제1 분기 전극(SL1), 및 제2 분기 전극(SL2)에 의해 형성될 수 있다.
스토리지 라인(SL)은 제1 방향(D1)으로 연장되어 대응하는 게이트 라인(GLi)과 화소 영역(PA)을 사이에 두고 마주보도록 배치된다. 예를 들어, 스토리지 라인(SL)은 화소 영역(PA)의 상부에 배치되고, 게이트 라인(GLi)은 화소 영역(PA)의 하부에 인접한 비화소 영역(NPA)에 배치된다.
제1 및 제2 분기 전극들(SL1,SL2)은 서로 이격되어 스토리지 라인(SL)으로부터 분기되어 제2 방향(D2)으로 연장된다. 제1 분기 전극(SL1)과 제2 분기 전극(SL2) 사이에 배치된 스토리지 라인(SL), 및 제1 및 제2 분기 전극들(SL1,SL2)은 화소 전극(PE)과 부분적으로 오버랩되어 스토리지 전극부를 형성한다.
스토리지 라인(SL)은 스토리지 전압 또는 공통 전압을 인가받을 수 있다. 스토리지 라인(SL)은 게이트 라인(GLi)과 동일층에 배치될 수 있다.
화소 전극(PE)은 줄기부(PEa), 복수의 가지부들(PEb), 및 복수의 미세 슬릿들(PEc)을 포함한다. 가지부들(PEb)은 줄기부(PEa)로부터 방사형으로 돌출되어 연장된다. 줄기부(PEa)는 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 줄기부(PEa)는 십자형상을 가질 수 있다. 이러한 경우, 화소(PXij)의 화소 영역(PA)은 줄기부(PEa)에 의해 4개의 도메인들로 구분될 수 있다.
가지부들(PEb)은 각 도메인에 대응되어, 각 도메인마다 서로 다른 방향으로 연장될 수 있다. 가지부들(PEb)은 줄기부(PEa)에 의해 구획된 각각의 도메인 내에서 서로 평행하게 연장되며 서로 이격되어 배열된다. 서로 인접한 가지부들(PEb)은 마이크로미터 단위의 거리로 서로 이격되어 복수의 미세 슬릿들(PEc)을 형성한다.
화소 전극(PE)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 화소 전극(PE)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 투명 도전성 물질로 구성될 수 있다.
도시하지 않았으나, 비화소 영역(NPA)에는 블랙 매트릭스가 배치된다. 블랙 매트릭스는 비화소 영역(NPA)에서 영상을 구현함에 있어 불필요한 광을 차단한다.
도 2는 도 1에 도시된 화소 영역의 영역별 블록을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 화소 영역(PA)은 오픈 영역(OPA) 및 오픈 영역(OPA)을 사이에 두고 배치된 컬러 필터 영역들(CFA)을 포함한다. 도시하지 않았으나, 컬러 필터 영역들(CFA)에는 컬러 필터가 배치된다. 컬러 필터는 화소(PXij)를 투과하는 광에 소정의 색을 부여한다.
도시하지 않았으나, 오픈 영역(OPA)에는 컬러 필터가 배치되지 않는다. 오픈 영역(OPA)은 광을 투과시킨다. 따라서, 화소(PXij)에 배치된 오픈 영역(OPA)에 의해 배경 이미지의 선명도가 향상될 수 있다.
오픈 영역(OPA) 및 컬러 필터 영역(CFA)의 비율, 배치, 및 형상은 도 2에 도시된 오픈 영역(OPA) 및 컬러 필터 영역(CFA)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 오픈 영역(OPA) 및 컬러 필터 영역(CFA)은 1:1의 비율을 갖도록 화소 영역(PA)에 배치될 수 있다. 또한, 오픈 영역(OPA) 및 컬러 필터 영역(CFA)은 삼각형 및 오각형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 3은 평면상에서, 도 1에 도시된 화소 영역에 배치된 액정 분자들을 도시한 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 I-I'선의 단면도이다.
도 3에는 설명의 편의를 위해 평면상에서 화소 영역(PA)에 배치된 화소 전극(PE)과 액정 분자들(LCM)이 도시되었다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 표시 패널(100)의 화소(PXij)는 제1 기판(110), 제1 기판(110)과 마주보는 제2 기판(120), 및 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이에 배치된 액정층(LC)을 포함한다.
제1 기판(110)은 제1 베이스 기판(111) 및 제1 베이스 기판(111) 상에 배치된 화소 전극(PE)을 포함한다. 설명의 편의를 위해 도시하지 않았으나, 제1 베이스 기판(111)은 화소 전극(PE)에 연결된 박막 트랜지스터(TFT)를 포함한다. 또한, 게이트 라인(GLi), 데이터 라인(DLj), 및 스토리지 라인(SL)은 제1 베이스 기판(111)에 배치된다.
제2 기판(120)은 제2 베이스 기판(121) 및 화소 전극(PE)과 마주보도록 제2 베이스 기판(121)의 하부에 배치된 공통 전극(CE)을 포함한다. 공통 전극(CE)은 투명 도전성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 공통 전극(CE)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide) 등의 투명 도전성 물질로 구성될 수 있다.
설명의 편의를 위해 도시하지 않았으나, 제2 베이스 기판(121)은 전술한 컬러 필터 및 블랙 매트릭스를 포함한다. 또한, 오픈 영역(OPA)은 제2 베이스 기판(121)에 배치된다.
액정층(LC)은 복수의 액정 분자들(LCM)을 포함한다. 액정 분자들(LCM)은 이중 주파수 액정(DFLC: dual frequency liquid crystal)일 수 있다. 이중 주파수 액정은 주파수에 따라서 유전율 이방성이 변화하는 액정이다.
이중 주파수 액정은 소정의 기준 주파수보다 작은 주파수(이하, 저 주파수라 칭함)를 갖는 전압을 인가받을 경우, 파지티브 액정으로 구동된다. 이중 주파수 액정은 소정의 기준 주파수보다 큰 주파수(이하, 고 주파수라 칭함)를 갖는 전압을 인가받을 경우, 네거티브 액정으로 구동된다.
예를 들어, 소정의 기준 주파수는 18.5KHz의 주파수를 갖는다. 액정층(LC)에 인가되는 전압의 주파수가 18.5KHz보다 작은 저 주파수일 경우, 액정층(LC)은 파지티브 액정으로 구동될 수 있다. 액정층(LC)에 인가되는 전압의 주파수가 18.5KHz보다 큰 고 주파수일 경우, 액정층(LC)은 네거티브 액정으로 구동될 수 있다.
액정층(LC)이 파지티브 액정으로 구동될 경우, 액정 분자(LCM)의 장축의 유전율은 단축의 유전율보다 크다. 액정층(LC)이 네거티브 액정으로 구동될 경우, 액정 분자(LCM)의 장축의 유전율은 단축의 유전율보다 작다.
본 발명의 실시 예에 따른 투명 표시 장치의 제조시, 도 1에 도시된 화소들(PXij)을 포함하는 표시 패널(100)이 준비된다. 또한, 표시 패널(100)에 배치된 액정층(LC)의 액정 분자들(LCM)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 처음에 특정한 방향성을 갖지 않고 랜덤하게 배열된다.
도 5는 액정층에 인가되는 저 주파수를 갖는 전압의 파형을 도시한 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 전압에 의해 재배열된 액정 분자들을 보여주는 화소 영역의 평면도이다. 도 7는 도 6에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선의 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 전압에 의해 재배열된 액정 분자들을 보여주기 위한 화소의 단면도이다. 도 7은 설명의 편의를 위해 I-I'선에 대응하는 단면도로 도시되었다.
도 5, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 기준 전압(Vr) 및 제1 전압(V1)이 액정층(LC)에 인가된다. 구체적으로, 소정의 직류 레벨을 갖는 기준 전압(Vr)은 도 7에 도시된 바와 같이, 공통 전극(CE)에 제공된다. 제1 전압(V1)은 도 7에 도시된 바와 같이, 화소 전극(PE)에 제공된다. 공통 전극(CE) 및 화소 전극(PE)에 인가된 기준 전압(Vr) 및 제1 전압(V1)에 의해 액정층(LC)이 구동될 수 있다.
도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 박막 트랜지스터가 게이트 라인을 통해 소정의 전압을 인가받아 턴 온 된다. 턴 온 된 박막 트랜지스터는 데이터 라인을 통해 제1 전압(V1)을 제공받아 화소 전극(PE)에 제공할 수 있다.
제1 전압(V1)은 18.5KHz보다 작은 저 주파수를 갖는다. 저 주파수를 갖는 제1 전압(V1)에 의해 액정층(LC)은 파지티브 액정으로 구동된다. 액정층(LC)이 파지티브 액정일 경우, 액정 분자들(LCM)의 장축이 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE)과 수직하게 되도록 액정 분자들(LCM)이 구동될 수 있다.
따라서, 액정층(LC)이 기준 전압(Vr) 및 저 주파수를 갖는 제1 전압(V1)을 인가받을 경우, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 액정 분자들(LCM)의 장축이 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE)과 수직하게 되도록 액정 분자들(LCM)이 구동될 수 있다.
도 8은 액정층에 인가되는 고 주파수를 갖는 전압의 파형을 도시한 도면이다. 도 9는 도 8에 도시된 전압에 의해 재배열된 액정 분자들을 보여주는 화소 영역의 평면도이다. 도 10은 도 9에 도시된 Ⅲ-Ⅲ'선의 단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 전압에 의해 재배열된 액정 분자들을 보여주기 위한 화소의 단면도이다. 도 10은 설명의 편의를 위해 I-I'선에 대응하는 단면도로 도시되었다.
도 8, 도 9, 및 도 10을 참조하면, 기준 전압(Vr) 및 제2 전압(V2)이 액정층(LC)에 인가된다. 구체적으로, 기준 전압(Vr)은 공통 전극(CE)에 제공된다. 제1 전압(V1)은 화소 전극(PE)에 제공된다. 공통 전극(CE) 및 화소 전극(PE)에 인가된 기준 전압(Vr) 및 제2 전압(V2)에 의해 액정층(LC)이 구동될 수 있다.
전술한 바와 같이, 게이트 라인을 통해 제공된 전압에 의해 턴 온 된 박막 트랜지스터가 데이터 라인을 통해 제2 전압(V2)을 제공받아 화소 전극(PE)에 제공할 수 있다.
제2 전압(V2)은 18.5KHz보다 큰 고 주파수를 갖는다. 고 주파수를 갖는 제2 전압(V2)에 의해 액정층(LC)은 네거티브 액정으로 구동된다. 액정층(LC)이 네거티브 액정일 경우, 액정 분자들(LCM)의 장축이 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE)과 평행하게 되도록 액정 분자들(LCM)이 구동될 수 있다.
따라서, 액정층(LC)이 기준 전압(Vr) 및 고 주파수를 갖는 제2 전압(V2)을 인가받을 경우, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 액정 분자들(LCM)의 장축이 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE)과 평행하게 되도록 액정 분자들(LCM)이 구동될 수 있다.
또한, 화소(PXij)의 미세 슬릿들(PEc)에 의해 액정층(LC)의 액정 분자들(LCM)은 도 9에 도시된 바와 같이, 줄기부(PEa)에 의해 구획된 각 도메인별로 서로 다른 방향으로 배열된다. 줄기부(PEa)에 의해 구획된 각 도메인별로 액정 분자들(LCM)은 미세 슬릿들(PEc)과 평행한 방향으로 배열될 수 있다.
도 11은 도 10에 도시된 표시 패널에 자외선이 조사되는 상태를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 재배열된 액정층(LC)에 자외선(UV)이 조사된다.
도시되지 않았으나, 액정층(LC)은 반응성 메조겐(reactive mesogen)을 더 포함할 수 있다. 반응성 메조겐은 하나 이상의 막대 모양, 판모양, 또는 디스크 모양의 메조겐성 기, 즉, 액정상 거동을 유도할 수 있는 능력을 가진 기를 포함하는 물질 또는 화합물을 포함한다.
반응성 메조겐은 자외선 등의 광에 의해 중합되고, 중합된 반응성 메조겐은 인접한 물질의 배향 상태에 따라 배향될 수 있다. 중합된 반응성 메조겐에 의해 액정 분자들(LCM)의 방향성이 설정되고, 액정 분자들(LCM)의 프리틸트각이 조절될 수 있다. 따라서, 자외선(UV)에 의해 액정층(LC)의 액정 분자들(LCM)은 각 도메인별로 미세 슬릿들(PEc)과 평행한 방향으로 프리틸트 된다.
도 12는 도 11에서 자외선의 조사 후 프리틸트된 액정분자들을 포함하는 화소의 평면도이다.
화소 전극(PE)의 복수의 미세 슬릿들(PEc)에 의해 화소(PXij)의 액정층(LC)의 액정분자들(LCM)은 도메인별로 서로 다른 방향으로 프리틸트 된다. 예를 들어, 액정 분자들(LCM)이 기울어지는 방향은 도 12에 도시된 바와 같이 줄기부(PEa)로 향하는 4개의 방향이 될 수 있다. 따라서, 액정 분자들(LCM)의 배향 방향이 서로 다른 네 개의 도메인이 액정층(LC)에 형성된다.
이와 같이 액정분자들(LCM)이 기울어지는 방향을 다양하게 하면 액정층(LC)을 포함하는 투명 표시 장치의 기준 시야각이 커질 수 있다.
이와 같이 제조된 투명 표시 장치의 화소(PXij)는 노멀 화이트 모드로 구동될 수 있다. 예를 들어, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(GLi)을 통해 제공받은 게이트 신호에 응답하여 턴 온된다.
턴 온된 박막 트랜지스터(TFT)는 데이터 라인(DLj)을 통해 데이터 전압을 제공받는다. 데이터 전압은 턴 온된 박막 트랜지스터(TFT)를 통해 화소 전극(PE)에 제공된다. 공통 전극(CE)에 공통 전압이 인가된다.
데이터 전압은 저 주파수를 갖는다. 예를 들어, 데이터 전압은 60Hz로 화소 전극(PE)에 인가될 수 있다. 따라서, 액정층(LC)은 파지티브 액정으로 구동된다. 데이터 전압에 의해 액정 분자들(LCM)의 장축이 화소 전극(PE) 및 공통 전극(CE)과 90도가 되도록 액정 분자들(LCM)이 구동될 수 있다.
도시하지 않았으나, 표시 패널(100)은 제1 기판(110)의 하부에 배치된 편광판 및 제2 기판(120)의 상부에 배치되어 제1 기판(110)의 하부에 배치된 편광판과 광축이 직교하는 편광판을 포함할 수 있다.
이러한 경우, 표시 패널(100)의 하부에 배치된 편광판에 의해 편광된 광은 액정층(LC)을 투과하여 표시 패널(100)의 상부에 배치된 편광판에 의해 차단된다. 즉, 표시 패널(100)은 데이터 전압을 인가받아 블랙 모드로 구동될 수 있다.
게이트 신호 및 데이터 전압이 표시 패널(100)에 인가되지 않는 오프 상태에서, 표시 패널(100)은 광을 투과시킨다. 즉, 표시 패널(100)은 노멀 화이트 모드로 구동될 수 있다.
표시 패널(100)이 노멀 화이트 모드로 구동되므로, 전력 소모가 줄어들 수 있다. 또한, 위상 지연 필름이 사용되지 않고, 표시 패널(100)이 노멀 화이트 모드로 구동될 수 있으므로, 광 투과율이 향상될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법에 의해 제조된 투명 표시 장치의 평면도이다.
도 13을 참조하면, 투명 표시 장치(500)는 표시 패널(100), 게이트 구동부(200), 데이터 구동부(300), 및 구동 회로 기판(400)을 포함한다.
표시 패널(100)은 복수의 화소들(PX11~PXnm), 복수의 게이트 라인들(GL1~GLn), 및 복수의 데이터 라인들(DL1~DLm)을 포함한다. 표시 패널(100)의 평면상의 영역은 표시 영역(DA) 및 표시 영역(DA) 주변의 비 표시 영역(NDA)을 포함한다.
화소들(PX11~PXnm)은 매트릭스 형태로 배열되어 표시 영역(DA)에 배치된다. 예를 들어 화소들(PX11~PXnm)은 서로 교차하는 n개의 행들 및 m개의 열들로 배열될 수 있다. m 및 n은 0보다 큰 정수이다. 화소들(PX11~PXnm) 각각의 구성은 도 1에 도시된 화소(PXij)의 구성과 동일하다.
게이트 라인들(GL1~GLn) 및 데이터 라인들(DL1~DLm)은 서로 절연되어 교차하도록 배치된다. 게이트 라인들(GL1~GLn)은 게이트 구동부(200)에 연결되어 순차적인 게이트 신호들을 수신할 수 있다. 데이터 라인들(DL1~DLm)은 데이터 구동부(300)에 연결되어 아날로그 형태의 데이터 전압들을 수신할 수 있다.
화소들(PX11~PXnm)은 대응하는 게이트 라인들(GL1~GLn) 및 대응하는 데이터 라인들(DL1~DLm)에 연결된다. 화소들(PX11~PXnm)은 대응하는 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 제공받은 게이트 신호들에 응답하여 대응하는 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 데이터 전압들을 제공받는다. 화소들(PX11~PXnm)은 데이터 전압들에 대응하는 계조를 표시한다.
게이트 구동부(200)는 구동 회로 기판(400)에 실장된 타이밍 컨트롤러(미 도시됨)로부터 제공된 게이트 제어 신호에 응답하여 게이트 신호들을 생성한다. 게이트 신호들은 게이트 라인들(GL1~GLn)을 통해 순차적으로 그리고 행 단위로 화소들(PX11~PXnm)에 제공된다. 그 결과 화소들(PX11~PXnm)은 행 단위로 구동될 수 있다.
게이트 구동부(200)는 표시 영역(DA)의 좌측에 인접한 비표시 영역(NDA)에 배치될 수 있다. 게이트 구동부(200)는 표시 영역(DA)의 좌측에 인접한 비표시 영역(NDA)에 ASG(Amorphous Silicon TFT Gate driver circuit) 형태로 실장 될 수 있다.
그러나, 이에 한정되지 않고, 게이트 구동부(200)는 복수의 게이트 구동 칩들을 포함할 수 있다. 게이트 구동 칩들은 표시 영역(DA)의 좌측에 인접한 비표시 영역(NDA)에 칩 온 글래스(COG: Chip on Glass) 방식으로 실장되거나 테이프 캐리어 패키지(TCP: Tape Carrier Package) 방식으로 연결될 수 있다.
데이터 구동부(300)는 타이밍 컨트롤러로부터 영상 신호들 및 데이터 제어 신호를 제공받는다. 데이터 구동부(300)는 데이터 제어 신호에 응답하여 영상 신호들에 대응하는 아날로그 데이터 전압들을 생성한다. 데이터 구동부(300)는 데이터 전압들을 데이터 라인들(DL1~DLm)을 통해 화소들(PX11~PXnm)에 제공한다.
데이터 구동부(300)는 복수의 소스 구동칩들(310_1~310_k)을 포함한다. k는 0보다 크고 m보다 작은 정수이다. 소스 구동칩들(310_1~310_k)은 대응하는 연성회로기판들(320_1~320_k) 상에 실장되어 구동 회로 기판(400)과 표시영역(DA)의 상부에 인접한 비 표시 영역(NDA)에 연결된다. 즉, 데이터 구동부(300)는 테이프 캐리어 패키지 방식으로 표시 패널(100)에 연결될 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않고, 소스 구동칩들(310_1~310_k)은 표시영역(DA)의 상부에 인접한 비 표시 영역(NDA)에 칩 온 글래스 방식으로 실장될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 투명 표시 장치(500)는 노멀 화이트 모드로 구동되므로, 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 위상 지연 필름이 사용되지 않고, 투명 표시 장치(500)가 노멀 화이트 모드로 구동될 수 있으므로, 광 투과율이 향상될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 투명 표시 장치의 제조 방법은 광 투과율을 향상시킬 수 있다.
이상 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 표시 패널 200: 게이트 구동부
300: 데이터 구동부 400: 구동 회로 기판
500: 투명 표시 장치 110: 제1 기판
120: 제2 기판 111: 제1 베이스 기판
121: 제2 베이스 기판 PE: 화소 전극
PEa: 줄기부 PEb: 가지부
PEc: 슬릿 LC: 액정층
LCM: 액정분자

Claims (13)

  1. 서로 마주보는 제1 기판과 제2 기판, 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 배치된 액정층을 갖는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널을 준비하는 단계;
    상기 액정층에 소정의 기준 주파수보다 낮은 주파수를 갖는 제1 전압을 제공하는 단계;
    상기 제1 전압에 의해 상기 액정층의 액정 분자들을 파지티브 액정으로 구동하는 단계;
    상기 액정층에 상기 기준 주파수보다 높은 주파수를 갖는 제2 전압을 제공하는 단계;
    상기 제2 전압에 의해 상기 액정층의 상기 액정 분자들을 네거티브 액정으로 구동하는 단계; 및
    상기 표시 패널에 자외선을 조사하여 상기 네거티브 액정으로 구동된 상기 액정 분자들을 소정의 방향으로 프리틸트 시키는 단계를 포함하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층은 주파수에 따라서 유전율 이방성이 변화하는 이중 주파수 액정을 포함하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 주파수는 18.5KHz의 주파수를 갖는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 기판은,
    제1 베이스 기판; 및
    상기 제1 베이스 기판상에 배치되고 상기 각 화소에 대응하는 화소 전극을 포함하고,
    상기 제2 기판은,
    제2 베이스 기판; 및
    상기 화소 전극과 마주보도록 상기 제2 베이스 기판의 하부에 배치된 공통 전극을 포함하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공통 전극에 소정의 직류 레벨을 갖는 기준 전압이 제공되고, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압은 상기 화소 전극에 제공되는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 베이스 기판은,
    상기 화소 전극에 연결된 박막 트랜지스터; 및
    상기 박막 트랜지스터에 연결된 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함하고,
    상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인을 통해 제공받은 전압에 의해 턴 온되어 상기 데이터 라인을 통해 제공받은 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압을 상기 화소 전극에 제공하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 액정 분자들을 상기 파지티브 액정으로 구동하는 단계는,
    상기 액정 분자들의 장축이 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극과 수직하게 되도록 상기 액정 분자들을 구동하는 단계를 포함하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 액정 분자들을 상기 네거티브 액정으로 구동하는 단계는,
    상기 액정 분자들의 장축이 상기 화소 전극 및 상기 공통 전극과 평행하게 되도록 상기 액정 분자들을 구동하는 단계를 포함하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 화소 전극은,
    십자 형상을 갖고 상기 화소 전극이 배치된 화소 영역을 복수의 도메인들로 구획하는 줄기부; 및
    상기 줄기부로부터 방사형으로 돌출되어 상기 각 도메인마다 서로 다른 방향으로 연장되고, 상기 각 도메인에서 서로 이격되어 평행하게 연장된 복수의 가지부들; 및
    서로 인접한 가지부들 사이에 형성된 복수의 미세 슬릿들을 포함하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액정 분자들을 상기 네거티브 액정으로 구동하는 단계는,
    상기 각 도메인별로 상기 액정 분자들을 상기 미세 슬릿들과 평행한 방향으로 배열하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 액정 분자들을 프리틸트 시키는 단계는,
    상기 자외선에 의해 상기 액정 분자들을 상기 각 도메인별로 상기 미세 슬릿들과 평행한 방향으로 프리틸트 시키는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 화소 영역은,
    상기 화소를 투과하는 광에 소정의 색을 부여하는 컬러 필터 영역; 및
    상기 광을 투과시키는 오픈 영역을 포함하는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 각도로 프리틸트된 상기 액정 분자들을 포함하는 상기 화소들은 노멀 화이트 모드로 구동되는 투명 디스플레이 장치의 제조 방법.

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