KR101541029B1 - 컬러필터 기판, 이의 제조 방법, 이를 구비한 액정 표시패널, 및 이 액정 표시 패널의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

컬러필터 기판은 투명 전극층, 컬러 필터층 및 배향막을 포함한다. 투명 전극층은 베이스 기판 위에 형성되고, 전기적으로 플로팅 된다. 컬러 필터층은 투명 전극층이 형성된 베이스 기판 위에 배치된다. 배향막은 컬러 필터층이 형성된 베이스 기판 위에 배치되고, 액정 표시 패널이 화이트를 표시할 때 액정 분포 방향과 일치하는 방향의 선경사가 형성된다. 선경사의 각은 85°내지 89°이다. 표시 품질을 향상시킬 수 있고, 또한, 선경사가 형성되어 응답 속도를 개선할 수 있다.
Figure R1020080044883
컬러필터 기판, 투명 전극층, 배향막, 선경사

Description

컬러필터 기판, 이의 제조 방법, 이를 구비한 액정 표시 패널, 및 이 액정 표시 패널의 제조 방법{COLOR FILTER SUBSTRATE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL HAVING THE COLOR FILTER SUBSTRATE, AND METHOD OF MANUFACTURING THE LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL}
본 발명은 액정 표시 장치에서 사용되는 컬러필터 기판, 이의 제조 방법, 이를 구비한 액정 표시 패널, 및 이 액정 표시 패널의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD)는 두 개의 상, 하부 기판에 형성된 공통 전극 및 화소 전극에 인가된 전압차에 의해 액정을 배열하는 방식으로 계조를 표시한다.
상기 액정표시장치는 상기 액정층의 액정분자에 의해 차폐되지 않은 방향으로만 광이 투과되어 영상을 구현하기 때문에, 다른 표시장치들에 비해 상대적으로 시야각이 좁다. 이에 따라 광시야각을 실현하기 위해 PVA(Patterned Vertically Alignment) 모드 및 EOC(Electrically-induced Optical Compensation) 모드가 개발되고 있다.
상기 PVA 모드는 패터닝된 상기 공통 전극 및 상기 화소 전극에 의해 형성된 다중 도메인을 이용해 광시야각을 구현하는 방식이다. 상기 PVA 모드는 상기 상부 기판에 형성된 공통 전극과 상기 하부 기판에 형성된 화소 전극 사이의 수직 방향의 전기장에 의해 액정이 구동된다.
한편, 상기 EOC 모드는 평행한 두 전극이 배치된 하나의 기판과, 상기 기판상에 형성된 수직 배향막 및 상기 두 기판 사이에 개재된 양의 유전율 이방성을 가지는 액정층을 포함한다. 즉, 상기 두 전극에 전압이 인가되면 수평 방향의 전기장이 형성되고, 상기 수평 방향의 전기장에 의해 액정이 구동된다.
상기 EOC 모드는 구동 전압이 높아지면 액정의 탄성 에너지 대비 전기장의 위치 에너지도 커지기 때문에 표시 패널에 압력이 가해지면 해당 텍스쳐(texture) 부위의 액정이 눕게 되고 압력이 제거된 후에도 상기 누운 액정이 누운 상태로 유지된다. 이렇게 누운 부분의 굴절율 이방성이 커지면서 옐로쉬(yellowish) 하게 시인되는 문제점이 발생한다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 제1 목적은 표시 품질 향상을 위한 컬러필터 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 상기 컬러필터 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 목적은 상기 컬러필터 기판을 포함하는 액정 표시 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 제4 목적은 상기 액정 표시 패널의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 제1 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 컬러필터 기판은 투명 전극층, 컬러 필터층 및 배향막을 포함한다. 상기 투명 전극층은 베이스 기판 위에 형성되고, 전기적으로 플로팅 된다. 상기 컬러 필터층은 상기 투명 전극층이 형성된 베이스 기판 위에 배치된다. 상기 배향막은 상기 컬러 필터층이 형성된 베이스 기판 위에 배치되고, 상기 액정 표시 패널이 화이트를 표시할 때 액정 분포 방향과 일치하는 방향의 선경사가 형성된다.
상기한 본 발명의 제2 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 컬러필터 기판의 제조 방법은 베이스 기판 위에 전기적으로 플로팅 된 투명 전극층을 형성한다. 상기 투명 전극층이 형성된 베이스 기판 위에 컬러 필터층을 형성한다. 상기 컬러 필터층이 형성된 베이스 기판 위에 상기 액정 표시 패널이 화이트를 표시할 때의 액정 분포 방향과 일치하는 방향의 선경사를 갖는 배향막을 형성한다.
상기한 본 발명의 제3 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 액정 표시 패널은 표시 기판, 컬러필터 기판 및 액정층을 포함한다. 상기 표시 기판은 제1 베이스 기판 위에 형성되고, 복수의 제1 전극 바들을 포함하는 제1 화소 전극과 상기 제1 전극 바들 사이에 배치된 복수의 제2 전극 바들을 포함하는 제2 화소 전극이 형성된다. 상기 컬러 필터층은 상기 표시 기판과 마주하고, 제2 베이스 기판 위에 형성되고 전기적으로 플로팅 된 투명 전극층과, 상기 투명 전극층 위에 형성된다. 상기 액정층은 상기 표시 기판과 상기 컬러필터 기판 사이에 개재된다.
상기한 본 발명의 제4 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 액정 표시 패 널의 제조 방법은 제1 베이스 기판 위에 형성되고, 복수의 제1 전극 바들로 이루어진 제1 화소 전극과 상기 제1 전극 바들 사이에 배치된 복수의 제2 전극 바들로 이루어진 제2 화소 전극을 포함하는 표시 기판을 제조한다. 제2 베이스 기판 위에 형성되고 전기적으로 플로팅 된 투명 전극층과, 상기 투명 전극층 위에 형성된 컬러 필터층을 포함하는 컬러필터 기판을 제조한다. 상기 표시 기판과 상기 컬러필터 기판 사이에 반응성 메조겐(Mesogen)을 포함하는 액정층을 형성한다. 상기 액정층을 화이트로 구동시킨 상태에서 광을 조사하여 상기 표시 기판 및 상기 컬러필터 기판에 형성된 배향막에 선경사를 형성한다.
이러한 컬러필터 기판, 이의 제조 방법, 이를 구비한 액정 표시 패널, 및 이 액정 표시 패널의 제조 방법에 의하면, 눌림에 의한 번짐 현상을 제거하여 표시 품질을 향상시킬 수 있고, 또한, 배향막에 화이트 구동시의 액정 분포 방향과 일치하는 방향으로 선경사를 형성하여 응답 속도를 개선할 수 있다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 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, 부분품 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 패널의 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 액정 표시 패널은 표시 기판(100), 컬러필터 기판(200) 및 액정층(300)을 포함한다.
상기 표시 기판(100)은 화소 영역(P)이 정의된 제1 베이스 기판(101)을 포함한다. 상기 제1 베이스 기판(101) 위에는 게이트 배선(GL), 제1 데이터 배선(DL1), 제2 데이터 배선, 스토리지 배선(STL), 제1 스위칭 소자(TR1), 제2 스위칭 소자(TR2), 제1 화소 전극(PE1), 제2 화소 전극(PE2) 및 제1 배향막(170)이 형성된다.
상기 게이트 배선(GL)은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 및 제2 데이터 배선(DL1, DL2)은 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된되고, 서로 인접하게 형성된다. 상기 스토리지 배선(STL)은 상기 제1 방향으로 연장되어 상기 화소 영역(P)에 형성되고, 상기 게이트 배선(GL)과 인접하게 형성된다.
상기 제1 스위칭 소자(TR1)는 상기 게이트 배선(GL)과 상기 제1 데이터 배선(DL1)이 교차하는 영역에 인접하게 형성된다. 상기 제1 스위칭 소자(TR1)는 상기 게이트 배선(GL)과 연결된 게이트 전극(GE1), 상기 제1 데이터 배선(DL1)과 연결된 소스 전극(SE1) 및 상기 제1 화소 전극(PE1)과 제1 콘택부(CT1)를 통해 전기적으로 연결된 드레인 전극(DE1)을 포함한다.
상기 제2 스위칭 소자(TR2)는 상기 게이트 배선(GL)과 상기 제2 데이터 배선(DL2)이 교차하는 영역에 인접하게 형성된다. 상기 제2 스위칭 소자(TR2)는 상기 게이트 배선(GL)과 연결된 게이트 전극(GE2), 상기 제2 데이터 배선(DL2)과 연결된 소스 전극(SE2) 및 상기 제2 화소 전극(PE2)과 제2 콘택부(CT2)를 통해 전기적으로 연결된 드레인 전극(DE2)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 스위칭 소자들(TR1, TR2)은 제1 채널 패턴(CH1) 및 제2 채널 패턴(CH2)을 더 포함한다.
상기 제1 화소 전극(PE1) 및 상기 제2 화소 전극(PE2)은 상기 화소 영역(P) 에 형성되고, 전위차를 가지는 전압이 각각 인가된다. 상기 제1 화소 전극(PE1)은 패턴된 제1 전극 바(Bar)들(E1)을 가지고, 상기 제2 화소 전극(PE2)은 패턴된 제2 전극 바들(E2)을 가진다. 상기 제1 전극 바들(E1) 사이에 상기 제2 전극 바들(E2)이 형성된다. 상기 제1 전극 바(E1)는 상기 제1 스위칭 소자(TR1)를 통해 상기 제1 데이터 배선(DL1)으로 전달된 제1 극성의 데이터 전압(+)이 인가되어 상기 제1 극성(+)을 가진다. 상기 제2 전극 바(E2)는 상기 제2 스위칭 소자(TR2)를 통해 상기 제2 데이터 배선(DL2)으로 전달된 제2 극성의 데이터 전압(-)이 인가되어 상기 제2 극성(+)을 가진다.
예를 들면, 상기 제1 및 제2 전극 바들(E1, E2)은 동일 평면상에 형성되고, 상기 제1 전극 바(E1)와 상기 제2 전극 바(E2)에 인가된 전압에 의해 수평 전기장이 형성된다.
상기 제1 배향막(170)은 상기 제1 및 제2 전극 바들(E1, E2)이 형성된 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 형성된다. 상기 제1 배향막(170)은 화이트(White) 구동 상태의 액정 분포 방향과 일치하는 방향으로 선경사(Pretilt)가 형성된다. 예를 들어, 상기 선경사각(Pretilt Angle)은 80° 내지 89°이며, 바람직하게는 85° 내지 89° 이다. 이에 따라, 상기 제1 배향막(170)은 무전계 상태에서 상기 선경사각 만큼 상기 액정들을 기울어지게 수직 배향시킨다.
상기 제1 배향막(170)에 선경사각을 주는 방식은, 예를 들어, 광배향 방식, 러빙 방식, 및 RM(Reactive Mesogens) 방식 등과 같은 다양한 방식에 적용될 수 있다. 상기 광배향 방식은 상기 제1 및 제2 전극(E1, E2)이 형성된 제1 베이스 기판(102) 위에 광배향막을 형성하고, 상기 광배향막에 UV 또는 레이저를 조사하여 선경사각을 형성한다. 또한, 상기 RM(Reactive Mesogens) 방식은 상기 액정층(300) 내에 반응성 메조겐(Reactive Mesogen ; RM)을 혼합하고 상기 액정층(300)을 화이트로 구동시킨 상태에서 자외선(UV)을 조사하여 상기 반응성 메조겐을 경화시켜 상기 배향막에 선경사를 형성한다.
상기 표시 기판(100)은 게이트 절연층(120), 보호 절연층(150) 및 유기층(160)을 더 포함한다. 도시되지는 않았으나, 상기 게이트 배선(GL), 상기 제1 및 제2 데이터 배선들(DL1, DL2), 상기 스토리지 배선(STL) 및 상기 제1, 제2, 스위칭 소자들(TR1, TR2)이 형성된 영역에 대응하여 상기 유기층(160) 위에 형성된 차광층을 더 포함할 수 있다.
상기 컬러필터 기판(200)은 제2 베이스 기판(201)을 포함한다. 상기 제2 베이스 기판(201) 위에는 투명 전극층(210), 컬러 필터층(220), 오버 코팅층(230) 및 제2 배향막(240)이 형성된다.
상기 투명 전극층(210)은 상기 제2 베이스 기판(201) 위의 전체 영역에 하나의 패턴으로 형성되고, 전기적으로 플로팅 구조를 가진다. 즉, 상기 투명 전극층(210)에는 구동 전압이 인가되지 않는다.
상기 컬러 필터층(220)은 상기 화소 영역(P)에 대응하는 상기 투명 전극층(210) 위에 형성된다. 상기 컬러 필터층(220)은 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터 들을 포함한다.
상기 오버 코팅층(230)은 상기 컬러 필터층(220)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(201) 위에 형성되어, 상기 컬러필터 기판(200)을 평탄하게 한다.
상기 제2 배향막(240)은 화이트(White) 구동 상태의 상기 액정 분포 방향과 일치하는 방향으로 상기 선경사가 형성된다. 예를 들면, 상기 선경사각(Pretilt angle)은 80° 내지 89°이며, 바람직하게는 85° 내지 89° 이다. 이에 따라, 상기 제1 배향막(240)은 무전계 상태에서 상기 선경사각 만큼 상기 액정들을 기울어지게 수직 배향시킨다.
상기 액정층(300)은 포지티브형 복굴절 액정 물질을 포함한다. 상기 액정층(300)은 무전계 상태에서 블랙을 표시하고, 전계 상태에서 화이트를 표시하는 노멀리 블랙 모드이다. 상기 액정은 상기 무전계 상태에서 상기 제1 및 제2 배향막(170, 240)의 선경사각에 의해 상기 화이트 상태의 액정 분포 방향에 대응하여 경사져 배열된다.
예를 들면, 상기 액정층(300)은 무전계 상태에서 수직 배향되어 광을 차단하고 , 전계 상태에서 상기 제1 및 제2 전극 바들(E1, E2) 사이에 형성된 수평 전계에 의해 액정이 기울어져 광을 투과한다.
상기와 같이 배향막을 가지고 수평 전기장에 의해 구동되는 액정들은 일반적으로 제1 및 제2 전극 사이에서 수직으로 배열되는 특징을 가진다. 즉, 상기 제1 및 제2 전극 사이에 검은 줄로 시인되는 텍스쳐(texture)가 형성된다. 상기 텍스쳐 부분에서는 눌림 후 액정들이 원상태로 복원되지 않아 다른 부분에 비해 상대적으 로 밝게 시인되는 얼룩이 발생된다.
그러나, 본 실시예에 따르면, 상기 컬러필터 기판(200)에 플로팅 구조로 형성된 상기 투명 전극층(210)에 의해 상기 제1 및 제2 전극(E1, E) 사이에 상기 텍스쳐가 형성되지 않는다. 따라서, 눌림 후 상기 액정들의 복원되지 않아 발생되는 상기 얼룩과 같은 불량을 막을 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 배향막(170, 240)에 선경사를 형성함으로써, 상기 컬러필터 기판(200)에 형성된 상기 투명 전극층(210)에 의해 상기 액정의 응답 속도가 저하되는 문제점을 개선할 수 있다.
따라서, 표시 품질을 향상시킬 수 있고, 더불어 응답속도를 개선할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 액정 표시 패널의 등가회로도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 액정 표시 패널의 화소 영역(P)에는 단위 화소가 정의된다. 상기 단위 화소는 2개의 데이터 배선(DL1, DL2) 및 하나의 게이트 배선(GL)에 의해 전달된 데이터 신호 및 게이트 신호에 의해 구동된다. 예를 들면, 상기 화소(P)는 제1 스위칭 소자(TR1), 제2 스위칭 소자(TR2), 액정 커패시터(CLC), 제1 스토리지 커패시터(CST1) 및 제2 스토리지 커패시터(CST2)를 포함한다. 상기 제1 스위칭 소자(TR1)는 상기 게이트 배선(GL)에 연결된 제어 전극(이하, '게이트 전극' 이라 함), 제1 데이터 배선(DL1)에 연결된 입력 전극(이하, '소스 전극' 이라 함) 및 상기 액정 커패시터(CLC)의 일단과 연결된 출력 전극(이하, '드레인 전극' 이라 함)을 포함한다. 상기 제2 스위칭 소자(TR2)는 상기 게이트 배선(GL)에 연결된 게이트 전극, 제2 데이터 배선(DL2)에 연결된 소스 전극 및 상기 액정 커패시터(CLC)의 타단과 연결된 드레인 전극을 포함한다.
상기 제1 및 제2 데이터 배선(DL1, DL2)에는 상기 화소(P)에 해당하는 듀얼 극성(Dual Polarity)의 데이터 신호가 각각 인가된다. 예를 들면, 상기 제1 데이터 배선(DL1)에는 양극성의 데이터 신호(+)가 인가되고, 상기 제2 데이터 배선(DL2)에는 상기 양극성의 데이터 신호(+)에 위상이 반전된 음극성의 데이터 신호(-)가 인가된다. 이에 따라 상기 화소(P)에 양극성(+) 및 음극성(-)의 전압을 인가함으로써 상기 액정 커패시터(CLC)를 고전압으로 구동시킨다. 상기 듀얼 극성 구동 방식은 응답 속도 및 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2에 도시된 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2 및 도 4a를 참조하면, 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 게이트 금속층을 형성한다. 상기 게이트 금속층을 패터닝하여 상기 게이트 배선(GL), 게이트 전극들(GE1, GE2) 및 스토리지 배선(STL)을 포함하는 게이트 금속패턴을 형성한다.
상기 게이트 금속패턴이 형성된 제1 베이스 기판(101) 위에 게이트 절연층(120)을 형성한다.
도 2 및 도 4b를 참조하면, 상기 게이트 절연층(120)이 형성된 제1 베이스 기판(101) 위에 채널 패턴들(CH1, CH2)을 형성한다. 상기 채널 패턴들(CH1, CH2)이 형성된 제1 베이스 기판(101) 위에 소스 금속층을 형성한다. 상기 소스 금속층을 패터닝하여 상기 제1 및 제2 데이터 배선들(DL1, DL2), 소스 전극들(SE1, SE2) 및 드레인 전극들(DE1, DE2)을 포함하는 소스 금속패턴을 형성한다. 여기서는 상기 채 널 패턴들(CH1, CH2)과 상기 소스 금속패턴들을 서로 다른 마스크를 이용하여 형성하는 것을 예로 하였으나, 상기 채널 패턴과 상기 소스 금속패턴을 하나의 마스크를 이용하여 형성할 수 있다.
도 2 및 도 4c를 참조하면, 상기 소스 금속패턴이 형성된 제1 베이스 기판(101) 위에 상기 보호 절연층(150)을 형성한다. 상기 보호 절연층(150)이 형성된 제1 베이스 기판(101) 위에 상기 유기층(160)을 형성한다. 상기 유기층(160) 및 보호 절연층(150)을 식각하여 상기 드레인 전극들(DE1, DE2)을 노출시키는 상기 제1 및 제2 콘택부(CT1, CT2)를 형성한다. 상기 제1 및 제2 콘택부(CT1, CT2)가 형성된 제1 베이스 기판(101) 위에 투명 도전층을 형성한다. 상기 투명 도전층을 패터닝하여 상기 제1 및 제2 화소 전극들(PE1, PE2)을 형성한다. 상기 제1 및 제2 화소 전극들(PE1, PE2)은 상기 제1 및 제2 콘택부(CT1, CT2)를 통해 상기 드레인 전극들(DE1, DE2)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1 및 제2 화소 전극들(PE1, PE2)은 바(Bar) 형상으로 패터닝된 상기 제1 전극 바(E1) 및 제2 전극 바(E2)를 각각 포함한다.
상기 제1 및 제2 화소 전극들(PE1, PE2)이 형성된 제1 베이스 기판(101) 위에 제1 배향막(170)을 형성한다. 상기 제1 배향막(170)은 광 배향 방식 및 러빙 방식 등에 의해 화이트 구동시의 액정 분포 방향에 대응하는 선경사각을 가진다. 예를 들어, 상기 선경사각은 80° 내지 89°이며, 바람직하게는 85° 내지 89° 이다.
도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 컬러필터 기판의 제조 방법을 설명하기 위 한 단면도들이다.
도 2 및 도 5a를 참조하면, 상기 제2 베이스 기판(201) 위에 상기 투명 전극층(210)을 형성한다. 상기 투명 전극층(210)은 상기 제2 베이스 기판(201) 위에 패터닝되지 않고 전체적으로 형성되며, 전기적으로 플로팅 구조를 가진다.
도 2 및 도 5b를 참조하면, 상기 투명 전극층(210)이 형성된 제2 베이스 기판(201) 위에 컬러 필터층(220)을 형성한다. 상기 컬러 필터층(220)은 상기 화소 영역(P)에 형성되고, 적색, 녹색 및 청색의 화소 영역에 대응하여 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터층이 형성된다.
상기 컬러 필터층(220)이 형성된 제2 베이스 기판(201) 위에 상기 오버 코팅층(230)을 형성한다. 상기 오버 코팅층(230)은 상기 컬러 필터층(220)의 단차를 보상하여 상기 제2 베이스 기판(201)을 평탄하게 한다. 상기 투명 전극층(210)의 표면으로부터 상기 오버 코팅층(230)의 표면까지의 두께는 대략 2㎛ 로 형성될 수 있다.
상기 오버 코팅층(230)이 형성된 제2 베이스 기판(201) 위에 상기 제2 배향막(240)을 형성한다. 이어, 상기 제2 배향막(240)에 상기 광 배향 방식 및 러빙 방식 등을 이용하여 화이트 구동시의 액정 분포 방향에 대응하는 선경사각을 형성한다. 예를 들어, 상기 선경사각은 80° 내지 89°이며, 바람직하게는 85° 내지 89° 이다.
도 6은 도 2에 도시된 액정 표시 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4c 및 도 6을 참조하면, 상기 제1 베이스 기판(101) 위에 형성된 복수의 제1 전극 바들(E1)로 이루어진 제1 화소 전극(PE1)과 상기 제1 전극 바(E1)들 사이에 배치된 복수의 제2 전극 바들(E2)로 이루어진 제2 화소 전극(PE2)을 포함하는 표시 기판(100)을 제조한다(단계 S110).
도 5a, 도 5b 및 도 6을 참조하면, 상기 제2 베이스 기판(201) 위에 형성되고 전기적으로 플로팅 된 투명 전극층(210)과, 상기 투명 전극층(210) 위에 형성된 컬러 필터층(220)을 포함하는 컬러필터 기판(200)을 제조한다(단계 S130).
도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 표시 기판(100)과 상기 컬러필터 기판(200)을 밀봉 부재(미도시)를 사용하여 서로 결합시킨다(단계 S150). 결합된 상기 표시 기판(100)과 상기 컬러필터 기판(200) 사이에 상기 액정층(300)을 개재시킨다(단계 S170). 상기 액정층(300)은 액정 및 반응성 메조겐(Mesogen)을 포함한다.
상기 액정층(300)이 형성된 상기 액정 표시 패널을 화이트가 표시되도록 구동시킨 상태에서 자외선(UV) 광을 조사하여 상기 반응성 메조겐을 경화시킨다. 상기 반응성 메조겐에 의해 상기 표시 기판(100) 및 상기 컬러필터 기판(200)에 형성된 배향막에는 상기 화이트 구동시의 액정 분포 방향과 일치하는 방향의 선경사가 형성된다(단계 S190).
이하에서는 다양한 액정 표시 패널의 샘플들을 제조하여 전계 상태에서 액정의 분포를 비교하여 보았다.
샘플 1의 액정 표시 패널은 종래 기술에 따라 컬러필터 기판에 투명 전극층이 형성되지 않은 경우이다. 샘플 2의 액정 표시 패널은 본 발명의 실시예에 따라 컬러필터 기판에 플로팅 구조의 투명 전극층이 형성된 경우이다. 샘플 3의 액정 표시 패널은 상기 샘플 2의 액정 표시 패널에 선경사를 가지는 배향막이 더 형성된 경우이다.
상기 샘플 1,2 및 3의 액정 표시 패널에 형성된 제1 및 제2 전극 바들에 위상이 반전된 양극성(+) 및 음극성(-)의 전압을 인가하여 액정층에 전계를 인가하였다. 상기 액정층의 액정들은 다음의 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 배열되었다.
도 7은 샘플 1에 따른 액정 표시 패널의 단면도이다. 도 8은 샘플 2에 따른 액정 표시 패널의 단면도이다. 도 9는 샘플 3에 따른 액정 표시 패널의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 샘플 1의 액정 표시 패널(400)은 제1 및 제2 전극 바(E1, E2)가 형성된 표시 기판(410)과, 상기 표시 기판(410)과 결합하는 컬러필터 기판(430), 및 상기 표시 기판(410)과 컬러필터 기판(430) 사이에 개재된 액정층(450)을 구성하도록 제조하였다. 즉, 상기 컬러필터 기판(430)에는 플로팅 구조의 투명 전극층을 형성하지 않았다.
전계 상태에서, 상기 액정층(450)의 액정들은 상기 제1 전극 바(E1) 부분, 제2 전극 바(E2) 부분 및 상기 제1 및 제2 전극 바(E1, E2) 사이의 중심 부분(C)에서는 모두 수직으로 배열되었다. 그리고, 상기 제1 및 제2 전극 바(E1, E2)와 상기 중심 부분(C) 부분의 사이 영역에서는 상기 중심 부분(C) 측으로 기울어져 배열되었다.
이와 같이, 상기 컬러필터 기판(430)에 상기 투명 전극층이 형성되지 않은 경우, 상기 제1 및 제2 전극 바(E1, E2) 사이의 상기 중심 부분(C)에서 상기 액정들이 수직으로 배열된 텍스쳐가 형성되었다.
상기와 같이 텍스쳐가 형성되는 경우, 상기 액정 표시 패널(400)을 가압하면 해당하는 텍스쳐 부분의 액정들이 눕게 되고 압력을 제거한 후에도 원래 상태인 수직 배열되지 못하고 누운 상태를 유지하게 된다. 이에 따라 상기 액정 표시 패널(400)은 눌림 후에 상기 텍스쳐 부분에서 상대적으로 밝게 시인되어 옐로쉬 현상이 야기될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 샘플 2에 따른 액정 표시 패널(500)은 제1 및 제2 전극 바(E1, E2)가 형성된 표시 기판(510)과, 상기 표시 기판(510)과 결합하고 전기적으로 플로팅 된 구조의 투명 전극층(531) 및 컬러 필터층(532)이 형성된 컬러필터 기판(530), 및 상기 표시 기판(510)과 컬러필터 기판(530) 사이에 개재된 액정층(550)을 구성하도록 제조하였다.
전계 상태에서, 상기 액정층(550)의 액정들은 상기 제1 전극 바(E1) 부분 및 제2 전극 바(E2) 부분에서 수직으로 배열되었다. 반면, 상기 제1 및 제2 전극 바(E1, E2) 사이의 중심 부분(C)에서는 도 7의 샘플 1과 다르게 액정들이 수직으로 배열되지 않고 일정한 각도로 기울어져 배열되었다. 즉, 상기 컬러필터 기판(530)에 투명 전극층(531)이 형성된 상기 실험예 1에서는 도 7의 비교예와 같은 텍스쳐가 형성되지 않았다.
따라서, 상기 샘플 2의 액정 표시 패널(500)은 상기 텍스쳐가 형성되지 않으 므로 눌림 후 상기 텍스쳐 부분에서 발생되는 옐로쉬 현상을 막을 수 있다.
한편, 상기 샘플 1의 액정 표시 패널(500)은 상기 컬러필터 기판(530)에 플로팅 구조의 투명 전극층이 형성됨에 따라 상기 액정의 응답 속도는 대략 30 ㎳ 정도로 다소 늦음을 확인할 수 있었다.
도 9를 참조하면, 상기 샘플 3의 액정 표시 패널(600)은 상기 샘플 2의 액정 표시 패널(500)에 화이트 상태의 액정 분포 방향에 대응하는 선경사가 형성된 제1 배향막들(611, 633)을 더 구성하도록 제조하였다.
전계 상태에서, 상기 액정층(650)의 액정들은 상기 제1 전극 바(E1) 부분 및 제2 전극 바(E2) 부분에서 수직으로 배열되었다. 반면, 상기 제1 및 제2 전극 바(E1, E2) 사이의 중심 부분(C)에서는 액정들이 수직으로 배열되지 않고 기울어져 배열되었다. 즉, 도 8의 샘플 2와 같이 컬러필터 기판(630)에 형성된 상기 투명 전극층(631)에 의해 텍스쳐가 형성되지 않으므로 눌림 후 옐로쉬 현상과 같은 표시 불량을 막을 수 있다.
한편, 상기 액정의 응답속도가 대략 18 ㎳ 정도로 측정되었다. 상기 샘플 2와 비교하면 선경사각을 가지는 배향막에 의해 상기 액정의 응답속도가 대략 40% 정도 향상됨을 확인할 수 있었다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 컬러필터 기판에 플로팅 구조로 형성된 상기 투명 전극층에 의해 수평 전기장이 형성되는 제1 및 제2 전극 사이에 텍스쳐가 형성되지 않는다. 따라서, 눌림 후 액정들이 복원되지 않아 발생되는 얼룩과 같은 표 시 불량을 막을 수 있다. 또한, 배향막에 선경사를 형성함으로써, 컬러필터 기판에 형성된 상기 투명 전극층에 의해 상기 액정의 응답 속도가 저하되는 문제점을 개선할 수 있다.
따라서, 표시 품질을 향상시킬 수 있고, 액정의 응답속도를 개선할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 패널의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 액정 표시 패널의 등가회로도이다.
도 4a 내지 도 4c는 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 컬러필터 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 도 2에 도시된 액정 표시 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 샘플 1에 따른 액정 표시 패널의 단면도이다.
도 8은 샘플 2에 따른 액정 표시 패널의 단면도이다.
도 9는 샘플 3에 따른 액정 표시 패널의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 표시 기판 120 : 게이트 절연층
150 : 보호 절연층 160 : 유기층
170 : 제1 배향막 200 : 컬러필터 기판
210 : 투명 전극층 220 : 컬러 필터층
230 : 오버 코팅층 240 : 제2 배향막
PE1, PE2 : 제1 및 제2 화소 전극 E1, E2 : 제1 및 제2 전극 바
TR1, TR2 : 제1 및 제2 스위칭 소자

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 베이스 기판 위에 형성되고, 복수의 제1 전극 바들을 포함하는 제1 화소 전극과 상기 제1 전극 바들 사이에 배치된 복수의 제2 전극 바들을 포함하는 제2 화소 전극이 형성된 표시 기판;
    상기 표시 기판과 마주하고, 제2 베이스 기판 위에 형성되고 전기적으로 플로팅 된 투명 전극층과, 상기 투명 전극층 위에 형성된 컬러 필터층을 포함하는 컬러필터 기판;
    상기 표시 기판과 상기 컬러필터 기판 사이에 개재된 액정층;
    상기 표시 기판에 형성되고 상기 제1 및 제2 화소 전극과 상기 액정층 사이에 배치된 제1 배향막; 및
    상기 컬러필터 기판에 형성되고 상기 컬러 필터층과 상기 액정층 사이에 배치된 제2 배향막을 포함하고,
    상기 제1 전극 바들과 상기 제2 전극 바들은 동일 평면상에 배치되며,
    상기 액정층은 포지티브형 복굴절 액정을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 배향막 각각은 선경사를 가지며,
    상기 선경사의 방향은 상기 액정 표시 패널이 화이트를 표시할 때의 상기 액정의 분포 방향과 일치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 전극 바들과 상기 제2 전극 바들에는 전위차를 갖는 제1 전압 및 제2 전압이 각각 인가되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1 전극 바들에는 제1 전압이 인가되고, 상기 제2 전극 바들에는 상기 제1 전압과 위상이 반전된 제2 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  9. 제8항에 있어서, 상기 표시 기판은
    제1 데이터 배선과 게이트 배선에 연결된 제1 스위칭 소자; 및
    상기 제1 데이터 배선과 인접한 제2 데이터 배선과 상기 게이트 배선에 연결된 제2 스위칭 소자를 더 포함하고,
    상기 제1 화소 전극은 상기 제1 스위칭 소자의 출력 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 화소 전극은 상기 제2 스위칭 소자의 출력 전극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  10. 제5항에 있어서, 상기 컬러필터 기판은 상기 컬러 필터층이 형성된 제2 베이스 기판 위에 형성된 오버 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  11. 삭제
  12. 제5항에 있어서, 상기 액정층은 무전계 상태에서 광을 차단하는 노멀리 블랙 모드인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제5항에 있어서, 상기 선경사의 각은 80° 내지 89°인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
  17. 제1 베이스 기판 위에 형성되고, 복수의 제1 전극 바들로 이루어진 제1 화소 전극과 상기 제1 전극 바들 사이에 배치된 복수의 제2 전극 바들로 이루어진 제2 화소 전극을 포함하는 표시 기판을 제조하는 단계;
    상기 제1 베이스 기판 위에 제1 배향막을 형성하는 단계;
    제2 베이스 기판 위에 형성되고 전기적으로 플로팅 된 투명 전극층과, 상기 투명 전극층 위에 형성된 컬러 필터층을 포함하는 컬러필터 기판을 제조하는 단계;
    상기 제2 베이스 기판 위에 제2 배향막을 형성하는 단계;
    상기 표시 기판과 상기 컬러필터 기판 사이에 반응성 메조겐(Mesogen) 및 포지티브형 복굴절 액정을 포함하는 액정층을 형성하는 단계; 및
    상기 액정층을 화이트로 구동시킨 상태에서 광을 조사하여 상기 제1 및 제2 배향막에 선경사를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 전극 바들과 상기 제2 전극 바들은 동일 평면상에 배치된 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 선경사의 각은 80° 내지 89°인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
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