KR20090038609A - 액정 표시 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광시야각 및 협시야각 모드를 효과적으로 구현할 수 있음과 아울러 공정을 단순화할 수 있는 액정 표시 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정 표시 패널은 화상을 구현하도록 메인 서브 화소와 시야각 제어하는 제어 서브 화소를 각각 가지는 다수의 화소를 구비하는 액정 표시 패널에 있어서, 상기 메인 서브 화소와 제어 서브 화소의 화소 전극이 하부 기판 상에 형성된 박막트랜지스터 기판과; 상기 화소 전극과 수직 전계를 이루는 공통 전극이 상부 기판 전면에 형성된 칼라 필터 기판과; 상기 메인 서브 화소의 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에서 직교 배향된 제1 액정층과; 상기 제어 서브 화소의 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에서 평행 배향된 제2 액정층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
광시야각,협시야각,TN,ECB
Description
본 발명은 액정 표시 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 광시야각 및 협시야각 모드를 효과적으로 구현할 수 있음과 아울러 공정을 단순화할 수 있는 액정 표시 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정 표시 장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다.
액정 표시 장치는 경우에 따라서 다수의 사람들이 공유할 수 있도록 광시야각 또는 개인만이 사용할 수 있도록 협시야각이 요구된다. 예를 들어,인터넷 뱅킹, 현금지급기 등과 같이 사용자 한 사람 또는 한정된 시야각 내에 위치한 사람들에게만 영상이 디스플레이 되어야 하는 경우에는 협시야각이 요구된다.
이러한 광시야각 및 협시야각을 선택적으로 구현하기 위해 화상을 구현하는 액정 패널의 전면 또는 배면에 별도의 시야각 제어용 패널이 부착된 방식이 제안되었다. 그러나, 시야각 제어용 패널로 인해 전체 액정 표시 모듈의 두께가 두꺼워 져 경량화가 어려워지는 문제점이 있다. 또한, 시야각 제어용 패널을 마련하기 위해서는 별도의 공정이 추가로 필요하므로 공정이 복잡해짐과 아울러 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 광시야각 및 협시야각 모드를 효과적으로 구현할 수 있음과 아울러 공정을 단순화할 수 있는 액정 표시 패널 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 화상을 구현하도록 메인 서브 화소와 시야각 제어하는 제어 서브 화소를 각각 가지는 다수의 화소를 구비하는 액정 표시 패널에 있어서, 상기 메인 서브 화소와 제어 서브 화소의 화소 전극이 하부 기판 상에 형성된 박막트랜지스터 기판과; 상기 화소 전극과 수직 전계를 이루는 공통 전극이 상부 기판 전면에 형성된 칼라 필터 기판과; 상기 메인 서브 화소의 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에서 직교 배향된 제1 액정층과; 상기 제어 서브 화소의 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에서 평행 배향된 제2 액정층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 서브 화소는 상기 상부 기판에 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 각각 가지는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소이며, 상기 제어 서브 화소는 백색 서브 화소인 것을 특징으로 한다.
상기 제어 서브 화소의 셀갭은 상기 메인 서브 화소의 셀갭보다 약 0.8~1㎛큰 것을 특징으로 한다.
상기 제1 액정층은 TN모드의 액정이며, 상기 제2 액정층은 ECB모드의 액정인 것을 특징으로 한다.
상기 액정 표시 패널은 상기 화소 전극을 덮도록 상기 하부 기판 상에 형성된 하부 배향막과; 상기 공통 전극을 덮도록 상기 상부 기판 상에 형성된 상부 배향막을 추가로 구비하며, 상기 하부 배향막은 상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브 화소 영역에서 동일한 방향으로 배향되며, 상기 상부 배향막은 상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역에서 상기 하부 배향막과 직교 배향되며, 상기 백색 서브 화소 영역에서 상기 하부 배향막과 평행 배향되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 화상을 구현하도록 메인 서브 화소와 시야각을 제어하는 제어 서브 화소를 각각 가지는 다수의 화소를 구비하는 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 제조 방법은 상기 메인 서브 화소 및 제어 서브 화소 각각의 화소 전극이 하부 기판 상에 형성된 박막트랜지스터 기판을 마련하는 단계와; 상기 화소 전극과 수직 전계를 형성하는 공통 전극이 상부 기판 전면 상에 형성된 컬러 필터 기판을 마련하는 단계와; 직교 배향된 제1 액정층을 사이에 두고 상기 메인 서브 화소의 화소 전극 및 공통 전극이 마주보고, 평행 배향된 제2 액정층을 사이에 두고 상기 제어 서브 화소의 화소 전극 및 공통 전극이 마주보도록 상기 박막트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 박막트랜지스터 기판을 마련하는 단계는 상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 각각의 하부 기판 상에 상기 화소 전극을 형성하는 단계와; 상기 화소 전극이 형성된 하부 기판 상에 하부 배향막을 도포하는 단계와; 상기 하부 배향막을 러빙하는 단계를 포함하며, 상기 컬러 필터 기판을 마련하는 단계는 상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소와 대응하는 상부 기판 상에 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 형성하는 단계와; 상기 컬러 필터가 형성된 상부 기판 전면 상에 상기 공통 전극을 형성하는 단계와; 상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역에서 상기 하부 배향막과 직교 배향되며, 상기 백색 서브 화소 영역에서 상기 하부 배향막과 평행 배향되는 상부 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 배향막을 형성하는 단계는 상기 공통 전극이 형성된 상부 기판 전면에 상기 상부 배향막을 도포하는 단계와; 상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역의 상기 상부 배향막을 러빙포를 통해 러빙하는 단계와; 상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역의 상기 상부 배향막을 스크린하는 마스크를 정렬하는 단계와; 상기 마스크를 통해 상기 백색 서브 화소 영역의 상기 상부 배향막에 광 또는 이온 빔을 조사하여 상기 백색 서브 화소 영역의 상부 배향막을 러빙하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정 표시 패널 및 그 제조 방법은 메인 서브 화소를 TN모드로, 제어 서브 화소를 ECB모드로 구동하여 광시야각 및 협시야각 구현이 가능해진다. 또한, 본 발명에 따른 액정 표시 패널 및 그 제조 방법은 메인 서브 화소와 제어 서브 화소가 수직 전계에 의해 구동됨으로써 컬러 필터 기판의 공통 전극을 패터닝하기 위한 마스크 공정이 불필요하므로 마스크 공정 수를 줄일 수 있으므로 제조 비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 액정 표시 패널 및 그 제조 방법은 메인 서브 화소를 TN모드로 형성하는 경우, 메인 서브 화소를 IPS모드로 형성하는 경우에 비해 ECB모드의 제어 서브 화소의 셀갭을 1~2㎛상승시킬 수 있어 ECB모드의특성이 극대화 되어 시야각 제어 기능이 강화된다.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 각 픽셀을 나타내는 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 각 화소(PXL)는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)로 이루어진 메인 서브 화소와, 백색 서브 화소(SPW)로 이루어진 제어 서브 화소를 구비한다.
메인 서브 화소에 포함된 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)는 광시야각 모드 및 협시야각 모드시 TN모드로 구현되며, 제어 서브 화소인 백색 서브 화소(SPW)는 광시야각 모드 및 협시야각 모드시 ECB모드로 구현되어 측면 시야각을 저하시키는 역할을 한다.
이러한 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브 화소(SPR,SPG,SPB,SPW)는 쿼드 타입의 2X2구조로 배열되거나 스트라이프 타입으로 배열된다.
이와 같은, 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브 화소(SPR,SPG,SPB,SPW)로 이루어 진 다수의 화소(PXL)가 형성된 액정 표시 패널은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 액정층(도시하지 않음)을 사이에 두고 대향하는 박막트랜지스터 기판(160)과 컬러필터 기판(150)을 구비한다.
박막트랜지스터 기판(160)은 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)에 의해 정의된 각 서브 화소 영역마다 형성되는 화소 전극(122)과, 그 화소 전극(122)과 접속된 박막트랜지스터(130)와, 제1 및 제2 액정층의 배향을 위해 도포되는 하부 배향막(124)을 구비한다.
박막트랜지스터(130)는 게이트라인(102)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터 라인(104)으로부터의 데이터신호를 화소전극(122)에 공급한다. 이를 위해, 박막트랜지스터(130)는 하부 기판(101) 상에 형성된 게이트 라인(102)과 접속된 게이트 전극과, 게이트 라인(102)과 게이트 절연막(116)을 사이에 두고 교차하는 데이터 라인(104)과 접속된 소스 전극과, 화소 전극(122)과 접속된 드레인 전극과, 소스 및 드레인 전극 사이의 채널을 형성하는 반도체층으로 이루어진다.
화소 전극(122)은 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)의 교차부에 형성된 박막트랜지스터(130)와 접속되며 보호막(118) 상에 형성된다. 이 화소 전극(122)은 박막트랜지스터(130)를 통해 공급되는 데이터 라인(104)의 데이터 신호를 충전하여 공통 전극(136)과 전위차를 발생시킨다. 이 전위차에 의해 제1 및 제2 액정층이 회전하게 되며 제1 및 제2 액정층의 회전 정도에 따라서 광투과량이 결정된다.
하부 배향막(124)은 박막트랜지스터 기판(160)과 인접한 제1 및 제2 액정층 의 초기 배향상태를 결정한다. 이러한 하부 배향막(124)은 도 4에 도시된 바와 같이 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브 화소 영역(SPR,SPG,SPB,SPW)에서 제1 러빙 방향을 가지도록 러빙된다. 여기서, 하부 배향막(124)은 3시방향인 0도의 러빙방향을 가진다. 이를 위해, 하부 배향막(124)은 광을 이용한 러빙 방법 또는 러빙포를 이용한 러빙 방법을 통해 러빙된다.
컬러필터 기판(150)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스(134)와, 칼러 구현을 위한 칼러 필터(132)와, 평탄화를 위한 오버코트층(138)과, 화소 전극(122)과 수직전계를 이루는 공통전극(136)과, 제1 및 제2 액정층의 배향을 위해 도포되는 상부 배향막(126)을 구비한다.
블랙매트릭스(134)는 게이트 라인(102), 데이터 라인(104) 및 박막트랜지스터(130) 중 적어도 어느 하나와 중첩되게 상부기판(111) 상에 형성된다. 이러한 블랙매트릭스(134)는 각 서브 화소 영역을 구분함과 아울러 인접한 서브 화소 영역 간의 광간섭을 방지하는 역할을 하게 된다.
적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러 필터(132)는 백색 서브 화소 영역(SPW)을 제외한 해당 서브 화소 영역의 상부 기판(111)에 형성되어 해당 색을 구현한다. 이와 같이, 컬러 필터(132)는 ECB모드로 구현되는 백색 서브 화소(SPW)에 형성되지 않으므로 백색 서브 화소(SPW)는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)에 비해 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)의 각 컬러 필터(132)의 두께만큼 셀갭이 크다. 따라서, TN모드로 구현되는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)와, ECB모드로 구현되는 백색 서브 화소(SPW)는 별도의 추가 공정 없이 최대 휘도 효율을 얻을 수 있는 셀갭을 얻을 수 있다. 예를 들어, TN모드의 서브 화소(SPR,SPG,SPB)는 3.2~4.0㎛의 셀갭에서, ECB모드의 서브 화소(SPW)는 4.2~5㎛의 셀갭에서 최대 휘도 효율을 나타내므로 컬러 필터(132)의 두께를 약 0.8㎛로 형성하면, 별도의 추가 공정없이 컬러 필터(132)의 두께만으로 TN모드의 서브 화소(SPR,SPG,SPB)와 ECB모드의 서브 화소(SPW)의 셀갭을 조절할 수 있다.
특히, 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)로 이루어진 메인 서브 화소를 IPS모드로 형성하는 경우보다 TN모드로 형성하는 경우, ECB모드로 구현되는 백색 서브 화소(SPW)인 제어 서브 화소는 ECB모드의 특성을 극대화할 수 있는 셀갭을 얻을 수 있어 시야각 제어 기능이 향상된다.
구체적으로, 메인 서브 화소를 IPS모드보다 셀갭이 높은 TN모드로 형성할 경우, 제어 서브 화소는 메인 서브 화소를 IPS모드로 형성한 경우에 비해 셀갭이 1~2㎛ 높게 형성된다.
| 셀갭 | 상대 투과율 |
| 3.3㎛ | 0.075 |
| 3.4㎛ | 0.079 |
| 3.5㎛ | 0.082 |
| 3.6㎛ | 0.088 |
| 3.7㎛ | 0.089 |
| 3.8㎛ | 0.093 |
| 3.9㎛ | 0.096 |
| 4.0㎛ | 0.100 |
| 4.1㎛ | 0.104 |
| 4.2㎛ | 0.108 |
| 4.3㎛ | 0.112 |
| 4.4㎛ | 0.116 |
| 4.5㎛ | 0.120 |
| 4.6㎛ | 0.124 |
| 4.7㎛ | 0.128 |
| 4.8㎛ | 0.132 |
| 4.9㎛ | 0.139 |
| 5.0㎛ | 0.134 |
예를 들어, IPS모드의 메인 서브 화소가 3.4㎛의 셀갭을 가지는 경우, 컬러 필터의 두께를 약 0.8~1㎛로 형성하면, ECB모드의 제어 서브 화소는 4.2~4.4㎛의 셀갭을 가지므로 표 1에 도시된 바와 같이 ECB모드의 제어 서브 화소는 0.108~0.116의 투과율을 나타낸다. 반면에 IPS모드보다 셀갭이 높은 TN모드의 메인 서브 화소가 4.0㎛의 셀갭을 가지는 경우, 컬러 필터의 두께를 약 0.8~1㎛로 형성하면, ECB모드의 제어 서브 화소는 4.8~5㎛의 셀갭을 가지므로 표 1에 도시된 바와 같이 ECB모드의 제어 서브 화소는 0.132~0.139의 투과율을 나타내므로 협시야각 모드시 빛샘량이 증가되어 시야각 제어 기능이 향상된다.
오버코트층(138)은 컬러 필터(132) 및 블랙 매트릭스(134) 위에 아크릴 수지 등의 투명한 유기 절연물질로 형성된다. 오버코트층(138)은 컬러 필터(132)와 블랙 매트릭스(134)의 단차를 보상한다. 또한, 오버코트층(138)은 백색 서브 화소 영역에서 백색 컬러 필터 역할을 한다. 이러한 오버코트층(138)없이 블랙매트릭스(134) 및 컬러 필터(132)를 덮도록 공통 전극(136)이 형성될 수도 있다.
공통 전극(136)은 상부 기판(111) 전면 상에 형성되어 공급된 공통 전압을 이용하여 액정의 움직임을 제어한다. 이러한 공통 전극(136)은 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브 화소(SPR,SPG,SPB,SPW)의 화소 전극(122)과 수직 전계를 이룬다. 이와 같이, 제어 서브 화소인 백색 서브 화소(SPW)가 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)로 이루어진 메인 서브 화소와 마찬가지로 수직 전계로 구동됨으로써 공정을 단순화할 수 있다. 구체적으로, 종래 메인 서브 화소와 제어 서브 화소의 구동 방법이 다른 경우, 예를 들어 메인 서브 화소는 수평 전계로, 제어 서브 화소는 수직 전계로 구동되는 경우, 박막트랜지스터 기판은 메인 서브 화소의 공통 전극을 패터닝하기 위한 공정(증착, 노광, 현상, 식각 공정 등)이 필요함과 아울러 컬러 필터 기판은 제어 서브 화소의 공통 전극을 패터닝하기 위한 공정이 각각 필요하므로 공정이 복잡하다. 반면에 본 발명과 같이 메인 서브 화소와 제어 서브 화소가 수직 전계로 구동하는 경우, 패터닝 공정 없이 컬러 필터 기판(150)의 상부 기판(111) 전면 상에 공통 전극(136)을 전면 증착하여 형성하므로 공정을 단순화할 수 있다. 이에 따라, 종래 컬러 필터 기판은 6마스크 공정(블랙매트릭스 마스크 공정->청색 컬러 필터 마스크 공정->녹색 컬러 필터 마스크 공정->적색 컬러 필터 마스크 공정->공통 전극 마스크 공정)을 통해 형성되는 반면에 본 발명에 따른 컬러 필터 기판(150)은 공통 전극(136)을 패터닝하기 위한 마스크 공정이 불필요하므로 5마스크 공정을 통해 형성되므로 마스크 공정을 줄일 수 있다.
상부 배향막(126)은 공통 전극(136) 상에 형성되며 상부 기판(111)과 인접한 제1 및 제2 액정층의 초기 배향상태를 결정한다. 상부 배향막(126)은 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)로 이루어진 메인 서브 화소의 액정층과, 백색 서브 화소(SPW)인 제어 서브 화소의 액정층을 동시에 구현 가능하도록 다중 배향된다. 구체적으로, 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)에서 상부 배향막(126)은 도 4에 도시된 바와 같이 하부 배향막(124)의 제1 러빙 방향과 직교를 이루도록 90도의 제2 러빙 방향으로 형성된다. 백색 서브 화소(SPW)에서 상부 배향막(126)은 하부 배향막(124)의 제1 러빙 방향과 평행을 이루도록 180도의 제3 러빙 방향으로 형성된다. 이러한 상/하부 배향막(124,126)에 의해 한 화소(PXL) 내에서 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)의 제1 액정층은 직교 배향되고, 백색 서브 화소(SPW)의 제2 액정층은 평행 배향되어 각 화소는 다중 배향 구조로 형성된다. 이러한 다중 배향 구조로 형성되기 위해서는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)의 상부 배향막(126)은 러빙 롤러를 이용한 러빙공정에 의해 러빙되며, 백색 서브 화소의 상부 배향막(126)은 광 또는 이온을 이용한 러빙 공정에 의해 러빙된다. 여기서, 광배향 방법으로 러빙되는 상부 배향막(126)을 가지는 백색 서브 화소(SPW)는 제어 서브 화소로서 좌우시야각을 제어하는 역할을 수행함으로써 광배향 방법에 의해 발생되는 온/오프시 잔상에 대한 영향도를 낮출 수 있다.
이러한 러빙 공정은 후술되는 컬러 필터 기판의 제조 방법에서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5a 및 도 5b는 광시야각 모드로 구현되는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 액정 표시 패널을 광시야각 모드로 구동하는 경우, 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)는 전계유무에 따라 블랙 또는 화이트 상태로 구현되며, 백색 서브 화소(SPW)는 블랙 상태로 구현된다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 5a에 도시된 바와 같이 TN모드의 제1 액정층(112)을 가지는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)의 화소 전극 및 공통 전극 사이에 전계가 형성되지 않으면, 제1 액정층(112)은 초기 배열 상태를 유지하므로 박막트랜지스터 기판(160) 및 컬러필터 기판(150) 사이에서 연속적으로 90도 비틀려져 있다. 이 경우, 하부 편광판(174)을 통과한 광이 제1 액정층(112)을 통해 상부 편광판(172)을 통과하므로 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)는 화이트 상태로 구현된다. 여기서, 하부 편광판(174)의 투과축은 상부 편광판(172)의 투과축과 수직을 이룬다.
이와 동시에, ECB모드의 제2 액정층(114)을 가지는 백색 서브 화소(SPW)의 화소 전극 및 공통 전극 사이에 전계가 형성되지 않으면, 제2 액정층(114)은 초기 배열 상태를 유지하므로 박막트랜지스터 기판(160) 및 컬러필터 기판(150) 사이에서 서로 나란하게 배열된다. 이 경우, 하부 편광판(174)을 통과한 선편광이 제2 액정층(114)을 통과하면서 선편광의 편광 특성을 그대로 유지하므로 상부 편광판(172)의 편광판을 통과하지 못하므로 블랙 상태로 구현된다.
도 5b에 도시된 바와 같이 TN모드의 제1 액정층(112)을 가지는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPW)의 화소 전극 및 공통 전극 사이에 전계가 형성되면, 제1 액정층(112)은 박막트랜지스터 기판(160) 및 컬러필터 기판(150) 사이에서 액정분자의 광축이 전기장에 평행하게 재정렬된다. 이 경우, 하부 편광판(174)을 통과한 선편광은 수직으로 정렬된 제1 액정층(112)을 투과하면서 편광특성을 그대로 유지하게 되므로 상부 편광판(172)을 통과하지 못해 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)는 블랙 상태로 구현된다. 이 때, ECB모드의 제2 액정층(114)을 가지는 백색 서브 화소(SPW)의 화소 전극 및 공통 전극 사이에 전계가 형성되지 않으므로 상술한 바와 같이 백색 서브 화소(SPW)는 블랙 상태로 구현된다.
이와 같이, 광시야각 모드에서는 백색 서브 화소(SPW)가 블랙 상태를 구현함으로써 시야각 제어 화소인 백색 서브 화소(SPW)가 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 액정 표시 패널에는 그 액정 표시 패널의 정면을 기준으로 넓은 각도 범위에서 화상이 보이는 광시야각 모드로 화상이 구현된다.
도 6a 및 도 6b는 협시야각 모드로 구현되는 액정 표시 패널을 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 액정 표시 패널을 협시야각 모드로 구동하는 경우, 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)는 전계유무에 따라 블랙 또는 화이트 상태로 구현되며, 백색 서브 화소(SPW)는 측면 시야각 방향에서 화이트 상태로, 정면 시야각 방향에서 블랙 상태로 구현된다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 6a에 도시된 바와 같이 TN모드의 제1 액정층(112)을 가지는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)의 화소 전극 및 공통 전극 사이에 수직 전계가 형성되지 않으면, 상술한 바와 같이 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)는 블랙 상태로 구현된다. 이 때, ECB모드의 제2 액정층(114)을 가지는 백색 서브 화소(SPW)의 화소 전극 및 공통 전극 사이에 수직 전계가 형성되면, 그 수직 전계에 의해 제2 액정층(114)은 트위스트되지 않고 틸트각만 변하게 된다. 즉, 제2 액정층(114)의 장축은 박막트랜지스터 기판(160)으로부터 소정각 경사지게 기울어진다. 수직 전계에 의해 기울어진 제2 액정층(114)은 경사방향에 따라 위상값의 차이가 생기게 된다. 구체적으로, 하부 편광판(174)을 통과한 후 시야각 0도 방향 즉, 정면으로 진행하는 광은 제2 액정층(114)을 통과하더라도 위상지연이 되지 않으므로 하부 편광판(174)에서 입사된 편광상태를 그대로 유지하므로 상부 편광판(172)을 통과하지 못한다. 반면에 하부 편광판(174)을 통과한 후 경사진 방향으로 진행하는 광은 제2 액정층(114)을 통과하면서 위상지연되어 상부 편광판(172)의 편광축과 나란한 광이 발생하게 된다. 따라서, 백색 서브 화소(SPW)의 경우, 정면 시야각방향에서는 빛이 관찰되지 못하지만, 좌우 시야각 방향에서는 빛샘 현상이 발생하게 된다.
도 6b에 도시된 바와 같이 TN모드의 제1 액정층(112)을 가지는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPB)의 화소 전극 및 공통 전극 사이에 수직 전계가 형성되지 않으면, 상술한 바와 같이 적색, 녹색 및 청색 서브 화소는 화이트 상태로 구현된다. 이 때, ECB모드의 제2 액정층(114)을 가지는 백색 서브 화소(SPW)의 화소 전극 및 공통 전극 사이에 수직 전계가 형성되면, 상술한 바와 같이 백색 서브 화소(SPW)는 정면 시야각 방향에서 빛이 관찰되지 않지만, 좌우 시야각 방향에서 빛이 관찰되어 빛샘 현상이 발생된다.
이와 같이, 협시야각 모드에서는 백색 서브 화소(SPW)의 측면에서 빛샘현상이 발생됨으로써 액정 표시 패널의 정면을 제외한 측면에서 보여질 화상에 영향을 미친다. 따라서, 본 발명에 따른 액정 표시 패널에는 그 액정 표시 패널의 정면을 기준으로 좁은 각도 범위에서 화상이 보이는 협시야각 모드로 화상이 구현된다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저, 상부기판(111) 상에 수지 또는 금속으로 이루어진 블랙 재질의 박막이 전면 형성된다. 이 블랙 재질의 박막이 포토리소그래피공정 및 식각 공정에 의해 패터닝됨으로써 도 7a에 도시된 바와 같이 블랙매트릭스(134)가 형성된다.
블랙매트릭스(134)가 형성된 상부기판(111) 상에 청색 수지층이 형성된다. 이 청색 수지층이 포토리소그래피공정으로 패터닝됨으로써 도 7b에 도시된 바와 같이 해당 화소영역에 청색(B) 컬러필터(132)가 형성된다. 그런 다음, 전술한 방법을 통해 녹색(G) 및 적색(R) 컬러 필터(132)가 순차적으로 형성된다.
컬러필터(132)들이 형성된 상부 기판(111) 상에 아크릴 수지 등의 유기 절연 물질이 전면 도포됨으로써 도 7c에 도시된 바와 같이 오버코트층(138)이 형성된다.
오버코트층(138) 상에 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 투명 도전층이 전면 증착됨으로써 공통 전극(136)이 형성된다. 공통 전극(136)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명 도전성 물질이 이용된다.
공통전극(136)이 형성된 상부기판(111) 상에 포토아크릴 등의 유기 절연막이 전면 도포된다. 이 유기 절연막이 포토리소그래피공정에 의해 패터닝됨으로써 컬럼 스페이서(도시하지 않음)가 형성된다.
컬럼 스페이서가 형성된 상부 기판(111) 상에 도 7d에 도시된 바와 같이 상부 배향막(126)이 전면 도포된다. 그런 다음, 상부 배향막(126)이 형성된 상부 기판(111) 상에 러빙포(152)가 부착된 러빙 롤러(154)가 일정한 속도로 회전함으로써 러빙포(152)와 상부 배향막(126) 간에 마찰이 발생되어 상부 배향막(126)이 1차 러빙된다. 이 때, 컬러 필터(134)가 없는 백색 서브 화소(SPW)는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)와 단차를 형성하므로 백색 서브 화소(SPW)의 상부 배향막(126)은 러빙포(152)와 마찰이 발생되지 않는다. 이에 따라, 백색 서브 화소(SPW)를 제외한 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)의 상부 배향막(126)은 러빙롤러(154)를 이용한 1차 러빙 공정을 통해 하부 배향막(124)의 러빙 방향과 직교한 방향으로 러빙된다.
이 후, 1차 러빙된 상부 배향막(126) 상에 도 7e에 도시된 바와 같이 차단층(164)이 형성된 배향 마스크(162)가 정렬된다. 이 배향 마스크(162)를 이용하여 백색 서브 화소(SPW)의 상부 배향막(126)에 선택적으로 UV 또는 이온빔을 조사한다. 즉, 배향 마스크(162)의 차단층(164)과 중첩되는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)의 상부 배향막(126)에는 UV 또는 이온빔이 조사되지 않는다. 반면에 배향 마스크(162)의 차단층과 비중첩되는 백색 서브 화소(SPW)에는 UV 또는 이온빔이 조사됨으로써 백색 서브 화소(SPW)의 상부 배향막(126)은 선택적으로 러빙된다. 이 때, 백색 서브 화소(SPW)의 상부 배향막(126)은 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPW)의 상부 배향막(126)의 러빙 방향과 90도를 이루도록 러빙된다.
이와 같이, 러빙 롤러(154)를 이용한 1차 러빙 공정을 통해 적색, 녹색 및 청색 서브 화소(SPR,SPG,SPB)의 상부 배향막(126)은 러빙되며, UV 또는 이온빔을 이용한 2차 러빙 공정을 통해 백색 서브 화소(SPW)의 상부 배향막(126)은 러빙된다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 각 화소를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 박막트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판을 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 박막트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.
도 4은 도 3에 도시된 상부 배향막 및 하부 배향막의 러빙 방향을 나타내는 평면도이다.
도 5a 및 도 5b는 광시야각 모드로 구현되는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.
도 6a 및 도 6b는 협시야각 모드로 구현되는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.
도 7a 내지 도 7e는 도 3에 도시된 컬러 필터 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
101,111 : 기판 102 : 게이트 라인
104 : 데이터 라인 112,114 : 액정층
116 : 게이트 절연막 118 : 보호막
122 : 화소 전극 124,126 : 배향막
132 : 컬러 필터 134 : 블랙 매트릭스
136 : 공통 전극 138 : 오버코트층
140 : 컬럼 스페이서 152 : 러빙포
154 : 러빙 롤러 162 : 배향마스크
172,174 : 편광판
Claims (10)
- 화상을 구현하도록 메인 서브 화소와 시야각 제어하는 제어 서브 화소를 각각 가지는 다수의 화소를 구비하는 액정 표시 패널에 있어서,상기 메인 서브 화소와 제어 서브 화소의 화소 전극이 하부 기판 상에 형성된 박막트랜지스터 기판과;상기 화소 전극과 수직 전계를 이루는 공통 전극이 상부 기판 전면에 형성된 칼라 필터 기판과;상기 메인 서브 화소의 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에서 직교 배향된 제1 액정층과;상기 제어 서브 화소의 화소 전극과 상기 공통 전극 사이에서 평행 배향된 제2 액정층을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 메인 서브 화소는 상기 상부 기판에 형성된 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 각각 가지는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소이며, 상기 제어 서브 화소는 백색 서브 화소인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
- 제 2 항에 있어서,상기 제어 서브 화소의 셀갭은 상기 메인 서브 화소의 셀갭보다 약 0.8~1㎛ 큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 액정층은 TN모드의 액정이며, 상기 제2 액정층은 ECB모드의 액정인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 화소 전극을 덮도록 상기 하부 기판 상에 형성된 하부 배향막과;상기 공통 전극을 덮도록 상기 상부 기판 상에 형성된 상부 배향막을 추가로 구비하며,상기 하부 배향막은 상기 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브 화소 영역에서 동일한 방향으로 배향되며,상기 상부 배향막은 상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역에서 상기 하부 배향막과 직교 배향되며, 상기 백색 서브 화소 영역에서 상기 하부 배향막과 평행 배향되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
- 화상을 구현하도록 메인 서브 화소와 시야각을 제어하는 제어 서브 화소를 각각 가지는 다수의 화소를 구비하는 액정 표시 패널의 제조 방법에 있어서,상기 메인 서브 화소 및 제어 서브 화소 각각의 화소 전극이 하부 기판 상에 형성된 박막트랜지스터 기판을 마련하는 단계와;상기 화소 전극과 수직 전계를 형성하는 공통 전극이 상부 기판 전면 상에 형성된 컬러 필터 기판을 마련하는 단계와;직교 배향된 제1 액정층을 사이에 두고 상기 메인 서브 화소의 화소 전극 및 공통 전극이 마주보고, 평행 배향된 제2 액정층을 사이에 두고 상기 제어 서브 화소의 화소 전극 및 공통 전극이 마주보도록 상기 박막트랜지스터 기판 및 컬러 필터 기판을 합착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 메인 서브 화소는 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 각각 가지는 적색, 녹색 및 청색 서브 화소이며, 상기 제어 서브 화소는 백색 서브 화소이며상기 제어 서브 화소의 셀갭은 상기 메인 서브 화소의 셀갭보다 약 0.8~1㎛큰 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 제1 액정층은 TN모드의 액정이며, 상기 제2 액정층은 ECB모드의 액정인 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
- 제 7 항에 있어서,상기 박막트랜지스터 기판을 마련하는 단계는상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 각각의 하부 기판 상에 상기 화소 전극을 형성하는 단계와;상기 화소 전극이 형성된 하부 기판 상에 하부 배향막을 도포하는 단계와;상기 하부 배향막을 러빙하는 단계를 포함하며,상기 컬러 필터 기판을 마련하는 단계는상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소와 대응하는 상부 기판 상에 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터를 형성하는 단계와;상기 컬러 필터가 형성된 상부 기판 전면 상에 상기 공통 전극을 형성하는 단계와;상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역에서 상기 하부 배향막과 직교 배향되며, 상기 백색 서브 화소 영역에서 상기 하부 배향막과 평행 배향되는 상부 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널.
- 제 9 항에 있어서,상기 상부 배향막을 형성하는 단계는상기 공통 전극이 형성된 상부 기판 전면에 상기 상부 배향막을 도포하는 단계와;상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역의 상기 상부 배향막을 러빙포를 통해 러빙하는 단계와;상기 적색, 녹색 및 청색 서브 화소 영역의 상기 상부 배향막을 스크린하는 마스크를 정렬하는 단계와;상기 마스크를 통해 상기 백색 서브 화소 영역의 상기 상부 배향막에 광 또는 이온 빔을 조사하여 상기 백색 서브 화소 영역의 상부 배향막을 러빙하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조 방법.
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