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KR101512577B1 - 단일 기판의 디스플레이 패널 및 그 제조방법 - Google Patents

단일 기판의 디스플레이 패널 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101512577B1
KR101512577B1 KR1020137008590A KR20137008590A KR101512577B1 KR 101512577 B1 KR101512577 B1 KR 101512577B1 KR 1020137008590 A KR1020137008590 A KR 1020137008590A KR 20137008590 A KR20137008590 A KR 20137008590A KR 101512577 B1 KR101512577 B1 KR 101512577B1
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Abstract

본 개시는 단일 기판 디스플레이 패널 및 그 제조방법을 제공하고, 디스플레이 영역에 관련된다. 단일 기판 디스플레이 패널은, 수평 전계 기판, 및 수평 전계 기판 상의 디스플레이 매개물층을 포함한다. 디스플레이 매개물층은 액정분자 및 매트릭스를 포함하고, 액정 분자가 액정 그룹을 형성하도록 매트릭스는 액정 분자를 캡슐화(encapsulating)한다. 본 개시는 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법도 제공한다. 본 개시는 단일 기판 디스플레이를 달성하여 액정 디스플레이 패널의 무게 및 두께를 감소시키고 화질을 향상시킨다.

Description

단일 기판의 디스플레이 패널 및 그 제조방법{DISPLAY PANEL WITH SINGLE SUBSTRATE AND FABRICATING METHOD THEREOF}
본 개시는 액정 디스플레이에 관한 것으로, 특히 단일 기판 디스플레이 패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이는 음극선관(cathode ray tube: CRT) 디스플레이를 대신하여 다양하게 사용되고 있는 디스플레이 장치이다.
종래의 액정 디스플레이는 전형적으로 사이에 액정물질이 개재된 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 컬러 필터 기판으로 이루어진 두 개의 기판을 포함한다. 어레이 기판은 액정 디스플레이 패널 상에 이미지를 표시하도록 액정의 배향을 제어한다. 모든 종래의 액정 디스플레이 패널은 두 개의 기판을 포함하여 결과적으로 상당히 무겁고 두꺼우며, 따라서 이들은 액정 장치에 대한 경량화 및 슬림화의 요구를 충족시키지 못한다.
본 개시는 단일 기판 디스플레이 패널 및 그 제조방법을 제공한다. 본 개시는 단일 기판으로 이미지 디스플레이를 달성하여 액정 디스플레이 패널의 무게와 두께를 감소시키고, 액정 디스플레이 패널의 제조 공정을 단순화하여, 비용을 절감시키고 화질을 향상시킨다.
상술한 기술적 문제점을 해결하기 위하여, 본 개시의 실시예는 다음의 기술적 해결책을 제공한다.
일 관점에 있어서, 본 개시는 단일 기판 디스플레이 패널을 제공한다. 단일 기판 디스플레이 패널은 수평 전계 기판과 수평 전계 기판 상의 디스플레이 매개물층을 포함한다.
예를 들어, 디스플레이 매개물층은 액정분자 및 매트릭스(matrix)를 포함한다. 매트릭스는 액정분자가 액정그룹을 형성하도록 액정분자를 캡슐화(encapsulating)한다.
예를 들어, 액정분자가 전계가 없어 구동되지 않아 회전하지 않은 상태에서는 매트릭스의 굴절률 np와 일치하는 통상 굴절률 no(ordinary refractive index)와, 매트릭스의 굴절률 np와 일치하지 않는 이상 굴절률 ne(extraordinary refractive index)을 갖는다. 이와 달리, 액정분자가 전계에 의해 구동되어 회전한 상태에서는 매트릭스 굴절률 np와 일치하는 이상 굴절률 ne와, 매트릭스 굴절률 np와 일치하지 않는 통상 굴절률 n0를 갖는다.
예를 들어, 매트릭스는 중합체(polymer)를 포함한다.
예를 들어, 매트릭스는 경성 구조체의 액정 중합체를 포함한다.
예를 들어, 액정 중합체는 중량 백분율로 디스플레이 매개물층의 1 ~ 5％를 차지한다.
예를 들어, 디스플레이 매개물층은 스페이서(spacer)를 더 포함한다.
예를 들어, 스페이서는 중량 백분율로 디스플레이 매개물층의 0.01 ~ 5％를 차지한다.
예를 들어, 스페이서는 중량 백분율로 디스플레이 매개물층의 0.1 ~ 1％를 차지한다.
예를 들어, 디스플레이 매개물층 위에는 습기 및 산소 저항을 갖는 상부 편광자(upper polarizer)를 형성한다.
예를 들어, 디스플레이 매개물층 위에는 습기 및 산소 저항을 갖는 보호층을 형성한다.
예를 들어, 보호층은 보호성 접착제이거나 또는 접착제 상에 부착된 보호필름이다.
예를 들어, 수평 전계 기판은 기판의 위 또는 아래에 형성되거나 디스플레이 매개물층과 기판 사이에 형성된 컬러 필터층을 포함한다.
예를 들어, 단일 기판 디스플레이 패널은 편광자(polarizer)를 더 포함하고, 편광자와 디스플레이 매개물층은 기판의 동일면 또는 대칭면에 형성된다.
예를 들어, 단일 기판 디스플레이 패널은 기판의 아래 또는 위에 형성되거나, 기판과 디스플레이 매개물층의 사이에 형성된 하부 편광자를 포함한다.
다른 관점에 있어서, 본 개시는 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법을 제공하는데, 그 방법은 수평 전계 기판을 제공하는 단계 및 수평 전계 기판 상에 디스플레이 매개물층을 형성하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 수평 전계 기판 상의 디스플레이 매개물층을 형성하는 단계는, 수평 전계 기판 상에 적어도 액정 분자 및 모노머(monomer)를 포함하는 복합재료를 도포하는 단계, 및 디스플레이 매개물층을 형성하도록 도포한 복합재료를 경화시키는 단계를 포함한다.
예를 들어, 수평 전계 기판 상의 디스플레이 매개물층을 형성하는 단계는, 수평 전계 기판 상에 적어도 액정 분자 및 모노머를 포함하는 복합재료를 도포하는 단계, 복합재료가 도포한 기판에 더미 기판을 부착하고, 디스플레이 매개물층을 형성하도록 기판과 더미 기판 사이에 복합재료를 경화시키는 단계, 및 더미 기판을 제거하는 단계를 더 포함한다.
예를 들어, 도포한 복합재료에서 모노머는 중량 백분율로 복합재료의 1 ~ 5％를 차지한다.
예를 들어, 도포한 복합재료에서 모노머는 경성 구조체의 액정 모노머이고, 경성 구조체의 액정 모노머는 중량 백분율로 복합재료의 1 ~ 5％를 차지한다.
예를 들어, 수평 전계 기판 상에 도포한 복합재료는 광개시제(photo initiator) 또는 열개시제(thermal initiator)를 더 포함하고, 복합재료를 경화시키는 단계는 방사(radiation) 또는 가열(heating)하여 수행한다.
예를 들어, 도포한 복합재료의 광개시제 또는 열개시제는 중량 백분율로 복합재료의 0.01 ~ 20％를 차지한다.
예를 들어, 도포한 복합재료의 광개시제 또는 열개시제는 중량 백분율로 복합재료의 5 ~ 10％를 차지한다.
예를 들어, 수평 전계 기판 상에 도포한 복합재료는 스페이서를 더 포함한다.
예를 들어, 도포한 복합재료의 스페이서는 중량 백분율로 복합재료의 0.01 ~ 5％를 차지한다.
예를 들어, 디스플레이 매개물층 상에 보호층을 형성한다.
예를 들어, 보호층은 보호성 접착제 또는 접착제 상에 부착된 보호필름이다.
예를 들어, 수평 전계 기판을 제공하는 단계는 기판의 위 또는 아래에 형성하거나 디스플레이 매개물층 및 기판 사이에 형성된 컬러 필터층을 형성하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 수평 전계 기판을 제공하는 단계는 기판의 위 또는 아래에 형성하거나 디스플레이 매개물층 및 기판 사이에 형성된 하부 편광자를 형성하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 디스플레이 매개물층 상에는 상부 편광자를 형성한다.
본 개시에 따른 이미지 디스플레이는 단일 기판으로 달성될 수 있음으로, 액정 디스플레이 패널의 무게 및 두께를 감소시키고, 화질을 향상시킨다.
본 개시의 기술적 해결책 또는 종래기술의 상세한 설명을 위하여 하기에서 도면을 동반하여 본 개시의 기술적 해결책 또는 종래기술을 간단히 설명한다. 하기에서 기술된 것과 같이 동반된 도면은 본 개시의 기술적 해결책의 임의 실시예를 단순히 설명하고 있고, 따라서 당업자는 창조적인 작업 없이 이들 도면들을 기초로 하여 다른 도면들을 쉽게 유추할 수 있음이 명백하다.
도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 제2 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널의 개략도이다.
도 3은 본 개시의 제3 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널의 개략도이다.
도 4는 본 개시의 제4 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널의 개략도이다.
도 5는 본 개시의 제5 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널의 개략도이다.
도 6은 본 개시의 제3 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널에서 광전파를 나타내는 제1 개략도이다.
도 7은 본 개시의 제3 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널에서 광전파를 나타내는 제2 개략도이다.
도 8은 본 개시의 제4 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널에서 광전파를 나타내는 제1 개략도이다.
도 9는 본 개시의 제4 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널에서 광전파를 나타내는 제2 개략도이다.
동반된 도면을 참조하여 본 개시에서 실시예의 기술적 해결책을 더욱 상세하게 설명할 것이다. 기재된 실시예들은 단순히 본 개시에 따른 실시예들의 일부이고 모든 실시예들을 제시하지 않고 있음이 명백하다. 당업자가 창조적인 작업 없이 본 개시에서 기재된 실시예를 근거로 쉽게 유추할 수 있는 모든 다른 실시예들은 본 개시의 보호범위 내에 해당한다.
제1 실시예
도 1은 본 개시의 제1 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널은 수평 전계 기판(10) 및 수평 전계 기판(10) 상에 형성된 디스플레이 매개물층(13)을 포함한다. 수평 전계 기판(10)은 디스플레이 영역에서 통상적으로 사용되는 IPS(in-plane switching), FFS(fringe field switching) 및 ADS(advanced-super dimension switching) 기판과 같은 수평 전계 모드의 어레이 기판일 수 있고, 또는 세그먼트 또는 수동 매트릭스 수평 전계 기판과 같은 단순한 수동형 수평 전계 기판일 수 있다. 디스플레이 매개물층(13)은 액정 분자 및 액정 분자를 캡슐화(encapsulating)하는 매트릭스를 포함하여 액정 분자가 액정 그룹(17)을 형성하도록 한다. 각 액정 그룹(17)은 예를 들어 구형 형상 또는 다른 형상을 갖는다. 액정 그룹(17)의 액정 분자는 매트릭스 굴절률 np와 일치하는 통상 굴절률 no와, 매트릭스 굴절률 np 보다 큰 이상 굴절률 ne를 갖는다. 통상 굴절률 no은 전계에 의해 구동되지 않아 회전하지 않은 상태의 액정분자의 굴절률을 말한다. 이상 굴절률 ne은 전계에 의해 구동되어 회전상태에 있는 액정분자의 굴절률을 말한다.
본 실시예에서, 디스플레이 매개물층(13)의 매트릭스는 액정 모노머가 열경화 또는 UV(ultraviolet) 방사 하의 광경화에 의해 형성된 경성 구조체(rigid structure)를 갖는 액정 중합체를 포함한다. 모노머는 이중결합 작용기, 경성 구조체 및 중합 능력을 갖는다. 액정 중합체는 액정 유닛들을 포함하여 액정 중합체가 액정 특성이 있도록 한다. 만약 액정 그룹(17)의 액정 분자에 전계가 인가되지 않으면, 매트릭스의 액정 중합체 및 액정 그룹(17)의 액정 분자는 동일한 배열을 갖고, 매트릭스의 액정 중합체의 네트워크는 평면형 네트워크이다. 이 경우, 액정 그룹(17)에서 액정 분자의 통상 굴절률 no은 매트릭스의 액정 중합체의 굴절률 np와 일치하여, 단일 기판 디스플레이 패널이 투명한 상태를 나타내게 된다. 만약 액정 그룹(17)에서 액정 분자에 전계가 인가되면, 전계에 의해 구동되어 액정 분자가 회전한다. 이 경우, 매트릭스의 액정 중합체 및 액정 그룹(17)의 액정 분자가 다른 배열을 갖게 되어, 광이 확산(diffusing)하기 전에 액정 그룹(17) 내에서 여러 차례 굴절되고 반사됨으로써, 단일 기판 디스플레이 패널이 유백광의 색채를 표시한다.
이에 따라, 본 실시예는 편광자 없이 단일 기판을 가지고 이미지 디스플레이를 달성하여, 생산 원가를 줄이고 제조 공정을 단순화시킨다. 더욱이, 본 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널은 편광자를 부착할 필요가 없기 때문에 디스플레이 패널의 휘도를 더 향상시키고 단일 기판 디스플레이 패널의 두께를 더 감소시켜, 따라서 디스플레이 패널을 더욱 경량화 및 슬림화시킬 수 있다.
더욱이, 액정 중합체는 중량 백분율로 디스플레이 매개물층(13)의 약 1 ~ 5％를 차지하여, 화질을 더 향상시킬 수 있다.
더욱이, 디스플레이 매개물층(13)은 광개시제 또는 열개시제를 더 포함할 수 있다. 만약 광개시제 또는 열개시제가 매트릭스의 중합화 전에 모노머 물질에 첨가되면, 모노머의 중합화는 더 나은 특성을 갖고 더 효율적으로 된다.
더욱이, 디스플레이 매개물층을 안정적인 두께로 유지하기 위하여, 본 실시예는 디스플레이 매개물층(13)에 첨가된 기둥 형상 또는 구형 형상의 스페이서를 더 포함함으로써, 장치의 특성을 안정화시킨다. 스페이서는 중량 백분율로 디스플레이 매개물층(13)의 약 0.01 ~ 5％, 바람직하게는 약 0.1 ~ 1％를 차지한다.
더욱이, 디스플레이 매개물층(13) 상에 보호성 접착제의 층을 도포하여 본 실시예의 디스플레이 매개물층(13) 상에 보호층(18)을 형성할 수 있다. 이와 달리, 디스플레이 매개물층(13) 상에 접착제 층을 도포하고 나서 보호필름의 층을 부착하여 보호층(18)을 형성할 수도 있다. 보호층(18)은 아래에 놓인 디스플레이 매개물층(13)을 최대한 보호하도록 습기 및 산소 저항성을 갖는다. 본 실시예에서 채용하는 보호성 접착제 또는 접착제는 화질에 대한 영향이 미소하거나 전혀 없고 디스플레이 매개물층에 대한 오염 위험도가 낮다. 디스플레이 매개물층(13) 상의 보호층(18)은 습기 및 산소 저항성에 기인하여 디스플레이 매개물층(13)을 보호할 수 있고, 디스플레이 제품의 안정성 및 신뢰성을 더 향상시킬 수 있다.
제2 실시예
도 2는 본 개시의 제2 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널은 수평 전계 기판(10) 및 수평 전계 기판(10) 상에 형성된 디스플레이 매개물층(13)을 포함한다. 디스플레이 매개물층(13)은 액정 분자 및 액정 분자를 캡슐화하는 매트릭스를 포함하여 액정 분자가 액정 그룹(17)을 형성하도록 한다. 상술한 구성들은 본 실시예가 수평 전계 기판(10) 상에 컬러 필터층(19)을 더 포함하는 것을 제외하면 제1 실시예와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 수평 전계 기판(10) 및 디스플레이 매개물층(13) 사이에 컬러 필터층(19)을 형성할 수 있다.
본 실시예에서, 디스플레이 매개물층의 매트릭스(13)는 액정 모노머가 열경화 또는 UV 방사 하의 광경화에 의해 형성된 경성 구조체를 갖는 액정 중합체를 포함한다. 모노머는 이중결합 작용기, 경성 구조체 및 중합 능력을 갖는다. 액정 중합체는 액정 유닛들을 포함하여 액정 중합체가 액정 특성이 있도록 한다. 만약 액정 그룹(17)의 액정 분자에 전계가 인가되지 않으면, 매트릭스의 액정 중합체 및 액정 그룹(17)의 액정 분자는 동일한 배향(orientation)을 갖고, 매트릭스의 액정 중합체의 네트워크는 평면형 네트워크이다. 이 경우, 액정 그룹(17)에서 액정 분자의 통상 굴절률 no은 매트릭스의 액정 중합체의 굴절률 np와 일치하여, 광이 매트릭스에 의해 캡슐화된 액정 그룹(17)을 투과할 수 있어, 단일 기판 디스플레이 패널이 컬러 필터층(19)에 의해 필터링되어 나타내는 색을 표시한다. 예를 들어, 만약 컬러 필터층의 블랙매트릭스에 의해 광이 차단되면 흑색 이미지가 표시될 것이고, 광이 청색 컬러 필터층을 통과하면 청색 이미지가 표시될 것이며, 광이 적색 컬러 필터층을 통과하면 적색 이미지가 표시될 것이고, 광이 녹색 컬러 필터층을 통과하면 녹색 이미지가 표시될 것이다. 만약 액정 그룹(17)에서 액정 분자에 전계가 인가되면, 전계에 의해 구동되어 액정 분자가 회전한다. 이 경우, 매트릭스의 액정 중합체 및 액정 그룹(17)의 액정 분자가 다른 배열을 갖게 되어, 광이 확산되기 전에 액정 그룹(17) 내에서 여러 차례 굴절되고 반사됨으로써, 단일 기판 디스플레이 패널이 유백광의 색채를 표시한다.
따라서, 본 실시예에 따른 단일 디스플레이 패널은 유백광의 색채 및 대응하는 컬러 필터층(19)에 의해 나타나는 컬러 색채를 표시할 수 있다. 상술한 색채들에 있어서, 하나의 색채가 텍스트 또는 이미지와 같은 콘텐츠의 색채로서 사용될 수 있고, 다른 색채들은 배경 색채로서 사용될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예는 편광자 없이 단일 기판을 가지고 이미지 디스플레이를 달성하여, 생산 원가를 줄이고 제조 공정을 단순화시킨다. 더욱이, 본 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널은 디스플레이 패널의 휘도를 더 향상시키고 단일 기판 디스플레이 패널의 두께를 더 감소시킨다. 본 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널은 컬러 필터층을 포함하므로, 풍부한 색채 표현을 가능토록 하여 화질을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 본 실시예에 따른 컬러 필터층(19)이 수평 전계 기판(10) 및 디스플레이 매개물층(13)의 사이에 위치하는 것으로 한정되지 않고 다른 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터층(19) 및 수평 전계 기판(10)이 각각 기판의 서로 상반되는 측면에 배치되거나, 또는 디스플레이 매개물층(13) 및 컬러 필터층(19)이 기판(10) 상에 순차적으로 형성될 수 있다.
제3 실시예
도 3은 본 개시의 제3 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이의 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 단일 기판 디스플레이 패널은, 수평 전계 기판(10) 및 수평 전계 기판(10) 상에 형성된 디스플레이 매개물층(13)을 포함한다. 수평 전계 기판(10)은 디스플레이 영역에서 통상적으로 사용되는 IPS, FFS 및 ADS 기판과 같은 수평 전계 모드의 어레이 기판일 수 있고, 또는 세그먼트 또는 수동 매트릭스 수평 전계 기판과 같은 단순한 수동형 수평 전계 기판일 수 있다. 디스플레이 매개물층(13)은 액정 분자 및 액정 분자를 캡슐화하는 매트릭스를 포함하여 액정 분자가 액정 그룹(17)을 형성하도록 한다. 각 액정 그룹(17)은 예를 들어 구형 형상 또는 다른 형상을 갖는다. 기판(10)의 아래에는 하부 편광자(15)를 부착한다. 디스플레이 매개물층(13) 및 하부 편광자(15)는 기판 (10) 상의 서로 상반되는 측면 상에 형성된다. 본 실시예의 매트릭스는 중합체이다. 예를 들어, 매트릭스는 중량 백분율로 디스플레이 매개물층(13)의 약 1 ~ 5％, 바람직하게는 약 5 ~ 15％를 차지한다. 액정 분자는 매트릭스 굴절률 np와 일치하는 통상 굴절률 no을 가질 수도 있고, 이와 달리, 액정 분자가 매트릭스 굴절률 np와 일치하는 이상 굴절률 ne를 가질 수도 있다. 통상 굴절률 no은 전계에 의해 구동되지 않아 회전하지 않은 상태의 액정분자의 굴절률을 말한다. 이상 굴절률 ne은 전계에 의해 구동되어 회전상태에 있는 액정분자의 굴절률을 말한다.
본 실시예에서 단일 기판 디스플레이 패널이 작동될 때, 디스플레이 패널 아래의 백라이트 모듈(미도시)에서 방사된 광이 하부 편광자(15)를 통과한 후에 편광으로 변환된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 만약 액정 그룹(17)의 액정 분자에 전계가 인가되지 않으면, 편광에 대한 액정 분자의 굴절률이 no가 되도록 편광은 액정 분자의 주축에 평행한 방향을 갖는다. 만약 액정 분자의 굴절률 no 가 매트릭스 굴절률 np와 일치하지 않으면, 광이 확산 전에 액정 그룹(17) 내에서 여러 차례 굴절되고 반사되어, 단일 기판 디스플레이 패널은 유백광 색채를 표시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 만약 액정 그룹(17)의 액정 분자에 전계가 인가되면, 전계 하에서 액정 분자가 회전한다. 이 경우, 편광에 대한 액정 분자의 굴절률이 ne가 되도록 편광은 액정 분자의 방향에 수직하는 방향을 갖는다. 만약 액정 분자의 굴절률 ne가 매트릭스 굴절률 np와 일치하면, 광은 액정 그룹(17)을 통과하여 전송되어, 단일 기판 디스플레이 패널은 투명한 상태를 나타낼 것이다. 디스플레이 패널에 표시되는 유백광의 색채는 텍스트 또는 이미지를 표시하는데 사용할 수 있고, 디스플레이 패널의 투명 상태는 단일 기판 디스플레이 패널 뒤편의 대상물이 보이도록 한다.
이와 달리, 본 실시예에서, 액정 그룹(17)의 액정 분자에 전계가 인가되지 않으면, 디스플레이 매개물층(13)에서 액정 분자의 배향, 즉 액정 분자의 주축은 하부 편광자(15)의 투과축에 수직하여, 편광에 대한 액정 분자의 굴절률이 no가 되도록 할 수 있다. 만약 액정 분자의 굴절률 no가 매트릭스 굴절률 np와 일치하면, 단일 기판 디스플레이 패널은 투명 상태를 나타내어 투명 디스플레이를 달성한다. 만약 액정 그룹(17)의 액정 분자에 전계가 인가되면, 편광에 대한 액정 분자의 굴절률이 ne이다. 만약 액정 분자의 굴절률 ne가 매트릭스 굴절률 np와 일치하지 않으면, 단일 기판 디스플레이 패널은 유백광의 색채를 표시한다. 따라서, 본 실시예에서 단일 기판 디스플레이 패널과 동일한 구조체를 가지고, 상이한 배향의 편광자 및 상이한 배향의 액정 분자를 이용하여 초기와 상반되는 광학 특성을 얻을 수 있고, 따라서 상이한 경우에 대한 상이한 제품 요구조건에 부합시켜 제조 원가를 절약하게 된다.
본 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널은 하나의 기판과 하나의 편광자만을 가지고, 따라서 액정 디스플레이 패널의 무게 및 두께를 감소시키고, 액정 디스플레이의 제조 원가를 낮추며, 이것은 저비용과 함께 경량화 및 슬림화하려는 디스플레이의 기술적 추세와 일치한다.
예를 들어, 본 실시예의 디스플레이 매개물층(13)은 광개시제 또는 열개시제를 더 포함할 수 있다. 만약 광개시제 또는 열개시제가 매트릭스의 중합화 전에 모노머 물질에 첨가되면, 모노머의 중합화는 더 나은 특성을 갖고 더 효율적으로 될 것이다.
예를 들어, 디스플레이 매개물층을 안정적인 두께로 유지하기 위하여, 본 실시예는 디스플레이 매개물층(13)에 첨가된 기둥 형상 또는 구형 형상의 스페이서를 더 포함함으로써, 장치의 특성을 안정화시킨다. 스페이서는 중량 백분율로 디스플레이 매개물층(13)의 약 0.01 ~ 5％, 바람직하게는 약 0.1 ~ 1％를 차지한다.
제4 실시예
도 4는 본 개시의 제4 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널의 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 단일 기판 디스플레이 패널은, 수평 전계 기판(10) 및 수평 전계 기판(10) 상에 배치된 컬러 필터층(19), 컬러 필터층(19) 상에 형성된 디스플레이 매개물층(13) 및 디스플레이 매개물층(13) 상에 형성된 상부 편광자(16)를 포함한다. 디스플레이 매개물층(13)은 액정 분자 및 액정 분자를 캡슐화하는 매트릭스를 포함하여 액정 분자가 액정 그룹(17)을 형성하도록 한다. 상부 편광자(16) 및 디스플레이 매개물층(13)은 기판(10)의 동일 측면 상에 형성된다.
디스플레이 매개물층(13) 내의 액정 분자는 상부 편광자(16)의 투과축에 평행한 배향을 갖는다. 도 8에 도시된 바와 같이, 만약 액정 그룹(17)의 액정 분자에 전계가 인가되지 않으면, 주변 광이 상부 편광자(16)를 통과한 후 선형 편광으로 변환된다. 편광에 대한 액정 분자의 굴절률이 no가 되도록 편광의 방향은 액정 분자의 주축에 평행하다. 액정 분자의 굴절률 no가 매트릭스의 굴절률 np와 일치하지 않으면, 광은 상부 편광자(16)로부터 확산되기 전에 액정 그룹(17) 내에서 여러 차례 굴절되고 반사되어, 단일 디스플레이 패널은 유광색의 색채를 표시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 액정 그룹(17)의 액정 분자에 전계가 인가되면, 전계 하에서 액정 분자가 회전한다. 이 경우, 편광에 대한 액정 분자의 굴절률이 ne가 되도록 편광은 액정 분자의 방향에 수직하는 방향을 갖는다. 액정 분자의 굴절률 ne가 매트릭스 굴절률 np와 일치하면, 광이 액정 그룹(17)을 통과하여 전송되어 단일 기판 디스플레이 패널이 컬러 필터층(19)에 의해 필터링되어 나타내는 색을 표시한다. 예를 들어, 만약 컬러 필터층의 블랙매트릭스에 의해 광이 차단되면 흑색 이미지가 표시될 것이고, 광이 청색 컬러 필터층을 통과하면 청색 이미지가 표시될 것이며, 광이 적색 컬러 필터층을 통과하면 적색 이미지가 표시될 것이고, 광이 녹색 컬러 필터층을 통과하면 녹색 이미지가 표시될 것이다.
이와 달리, 본 실시예에서 액정 그룹(17)의 액정 분자에 전계가 인가되지 않으면, 디스플레이 매개물층(13)에서의 액정 분자의 배향이 상부 편광자(16)의 투과축에 수직할 수 있고, 편광은 액정 분자의 방향과 수직하므로, 편광에 대한 액정 분자의 굴절률이 no가 될 수 있다. 액정 분자의 굴절률 no이 매트릭스 굴절률 np와 일치하면, 광은 매트릭스를 캡슐화된 액정 그룹(17)을 통과하여, 단일 기판 디스플레이 패널이 컬러 필터층(19)에 의해 나타나는 색채를 표시할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터층의 블랙매트릭스에 의해 광이 차단되면 흑색 이미지가 표시될 것이고, 광이 청색 컬러 필터층을 통과하면 청색 이미지가 표시될 것이며, 광이 적색 컬러 필터층을 통과하면 적색 이미지가 표시될 것이고, 광이 녹색 컬러 필터층을 통과하면 녹색 이미지가 표시될 것이다. 액정 그룹(17)의 액정 분자에 전계가 인가되면, 전계 하에서 액정 분자가 회전한다. 이 경우, 주변 광은 상부 편광자(16)를 통과한 후에 선형 편광으로 변환된다. 편광의 방향은 액정 분자의 주축에 평행하여, 편광에 대한 액정 분자의 굴절률이 ne이 된다. 액정 분자의 굴절률 ne가 매트릭스 굴절률 np와 일치하지 않으면, 광이 상부 편광자(16)로부터 확산하기 전에 액정 그룹(17) 내에서 여러 차례 굴절하고 반사되어 단일 기판 디스플레이 패널이 유백광의 색채를 표시하도록 한다.
따라서, 본 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널은 대응하는 컬러 필터층(19)에 의해 나타나는 색채 및 유백광의 색채를 디스플레이할 수 있다. 상술한 색채에서, 하나의 색채가 텍스트 또는 이미지와 같은 콘텐츠에 대한 색채로서 사용될 수 있고 다른 색채들은 배경 색채로 사용될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서 단일 기판 디스플레이 패널과 동일한 구조체를 가지고, 상이한 배열의 편광자 및 상이한 배열의 액정 분자를 이용하여 단일 기판 디스플레이 패널의 초기와 상반되는 광학 특성을 얻을 수 있고, 따라서 상이한 경우에 대한 상이한 제품 요구조건에 부합시켜 제조 원가를 절약할 수 있다.
제5 실시예
도 5는 본 개시의 제4 실시예에 따른 단일 기판 디스플레이 패널의 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 단일 기판 디스플레이 패널은 수평 전계 기판(10), 수평 전계 기판(10) 상에 배치된 컬러 필터층(19), 컬러 필터층(19) 상에 형성된 디스플레이 매개물층(13), 디스플레이 매개물층(13) 상에 형성된 보호층(18) 및 보호층(18) 상에 상부 편광자(16)를 포함한다. 디스플레이 매개물층(13)은 액정 분자가 액정 그룹(17)을 형성하도록 액정 분자 및 액정 분자를 캡슐화하는 매트릭스를 포함한다. 보호층(18)은 디스플레이 매개물층(13) 상에 접착제 층을 도포하고 나서 보호필름 층을 부착함으로써 형성할 수 있다. 본 실시예에서 채용되는 보호성 접착제 또는 접착제는 화질에 대한 영향이 미소하거나 전혀 없고 디스플레이 매개물층(13) 상에 오염 위험성이 낮다.
본 실시예의 구체적 디스플레이 방법은 제4 실시예와 유사하므로, 여기에서 반복하지는 않는다.
본 실시예에 있어서, 디스플레이 매개물층(13) 상의 보호층(18)은 습기 및 산소 저항성에 기인하여 디스플레이 매개물층(13)을 보호할 수 있고, 따라서 디스플레이 제품의 안정성 및 신뢰성을 더 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 매개물층(13) 상에 배치된 편광자도 습기 및 산소 저항성을 가진다면, 디스플레이 매개물층 상에 보호층을 형성하지 않는 것도 가능하다. 대신에, 습기 및 산소 저항성을 가진 편광자는 아래에 있는 디스플레이 매개물층을 보호하여 공정을 더 단순화시키고 원가를 낮출 수 있다.
제1 내지 제5 실시예는 본 개시의 실시예일 뿐이며, 본 개시의 관점에서 보호층의 존재 또는 부재 및 보호층의 위치와 같은 다양한 변경들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상부 편광자 상에 보호층을 배치할 수도 있다. 제3 실시예의 하부 편광자를 수평 전계 기판 아래에 배치하거나 층들 사이에 개재시킬 수도 있다. 더욱이, 디스플레이 콘텐츠 및 디스플레이 요구조건에 따라, 컬러 필터층을 배치하거나 하지 않을 수 있고, 수평 전계 기판의 위 또는 아래에 형성하거나 층들 사이에 개재할 수도 있다. 상술한 변경은 모두 본 개시의 내용으로서 간주한다.
다른 관점에 따른 본 개시는 상술한 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법을 제공하는데, 그 방법은, 수평 전계 기판을 제공하는 단계 a 및 수평 전계 기판 상에 디스플레이 매개물층을 제공하는 단계 b를 포함한다. 수평 전계 기판은 디스플레이 영역에서 통상적으로 사용되는 IPS, FFS 및 ADS 기판과 같은 수평 전계 모드의 어레이 기판으로 제공하거나, 세그먼트 또는 수동 매트릭스 수평 전계 기판과 같은 단순한 수동형 수평 전계 기판일 수 있다.
상술한 단계 b는 하기에 설명된 바와 같이 두 가지 해결책에 의해 달성될 수 있다.
해결책 1은 하기와 같은 단계들을 포함하는데:
C11: 수평 전계 기판 상에 종래의 공정을 통해 PI(polyimide)와 같은 배향막을 도포하고 나서, 마찰 또는 방사를 통해 배향막을 배향시킴으로써, 바람직하게는 배향막의 정렬 방향이 전계의 방향과 평행 또는 수직하도록 하여 배향층을 형성한다.
C12: 예정된 두께로 배향층 상에 액정 분자 및 모노머를 포함하는 복합재료를 도포한다. 모노머는 중량 백분율로 복합재료의 약 1 ~ 5％, 바람직하게는 5 ~ 15%를 차지한다.
예를 들어, 복합재료는 광개시제나 열개시제 또는 스페이서를 더 포함한다. 스페이서는 중량 백분율로 복합재료의 0.01 ~ 5％, 바람직하게는 0.1 ~ 1％를 차지하고, 광개시제 또는 열개시제는 중량 백분율로 복합재료의 0.01 ~ 20％, 바람직하게는 5 ~ 10％를 차지한다.
C13: 복합재료를 도포한 후에, 복합재료를 자외선(UV light)에 의해 광경화하거나 열경화하여 디스플레이 매개물층을 형성하도록 한다.
해결책 2는 하기와 같은 단계들을 포함한다.
C21: 수평 전계 기판 상에 PI(polyimide)와 같은 배향막을 종래의 공정을 통해 도포하고 나서, 마찰 또는 방사를 통해 배향막을 배향시킴으로써, 바람직하게는 배향막의 정렬 방향이 전계의 방향과 평행 또는 수직하도록 하여 배향층을 형성한다.
C22: 소정의 두께로 배향층 상에 액정 분자 및 모노머를 포함하는 복합재료를 도포한다. 모노머는 중량 백분율로 복합재료의 약 1 ~ 5％, 바람직하게는 5 ~ 15%를 차지한다.
예를 들어, 복합재료는 광개시제나 열개시제 또는 스페이서를 더 포함한다. 스페이서는 중량 백분율로 복합재료의 0.01 ~ 5％, 바람직하게는 0.1 ~ 1％를 차지하고, 광개시제 또는 열개시제는 중량 백분율로 복합재료의 0.01 ~ 20％, 바람직하게는 5 ~ 10％를 차지한다.
C23: 도포한 복합재료를 갖는 기판에 더미 기판을 부착하고, 이들 사이의 간격은 복합재료 내의 스페이서를 통해 제어할 수 있다. 기판 간의 부착 공정(단계 C23) 및 복합재료의 도포 공정(단계 C22)은 동시에 수행할 수 있다. 기판 간의 부착 공정 및 복합재료의 도포 공정을 진행한 후, 복합재료를 자외선으로 광경화시키거나 열경화시켜 디스플레이 매개물층을 형성한다.
C24: 더미 기판을 박리한다. 바람직하게는, 박리 공정을 용이하게 하기 위해 더미 기판 상에 분리층(releasing layer)을 부착시킬 수 있다. 분리층이 부착된 더미 기판을 제거할 때, 먼저 분리층을 더미 기판에서 떼어내고 나서, 분리층을 경화된 디스플레이 매개물층으로부터 분리한다.
기판이 경성 기판(rigid substrate)이고 더미 기판이 분리층을 가진 연성 기판(flexible substrate)이면, 기판의 부착 공정은 종래의 플렉시블-투-리지드(flexible to rigid) 공정을 통해서 수행한다. 기판이 연성 기판이고 더미 기판이 분리층을 가진 경성 기판이면, 기판의 부착 공정은 종래의 플렉시블-투-리지드(flexible to rigid) 공정을 통해 수행한다. 기판이 연성 기판이고, 더미 기판을 분리층을 가진 연성기판으로 할 수 있다면, 기판의 부착 공정은 종래의 롤-투-롤(roll to roll) 공정을 통해 수행할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 매개물층 상에 보호성 접착제 층을 보호층으로 도포할 수 있다. 하부의 디스플레이 매개물층에 최적의 보호특성을 제공하도록 보호성 접착제는 투명하고 습기 및 산소 저항성을 가져야 한다. 먼저, 디스플레이 매개물층 상에 접착제 층을 도포하고 나서 보호필름을 부착시킴으로써 디스플레이 매개물층을 보호할 수도 있다. 채용된 보호성 접착제 및 접착제는 화질에 대한 영향이 미소하거나 전혀 없고 디스플레이 매개물층 상에 오염 위험성이 낮다.
예를 들어, 디스플레이 매개물 상에, 수평 전계 기판의 위에 또는 아래에, 또는 디스플레이 매개물층 및 수평 전계 기판 사이에 편광자를 배치할 수 있다. 습기 및 산소 저항성을 가진 상부 편광자로 디스플레이 매개물층을 덮는다면, 디스플레이 매개물층 상에 보호층을 형성할 필요가 없고, 상부 편광자가 아래에 있는 디스플레이 매개물층을 보호할 것이다.
예를 들어, 디스플레이 매개물층 상에, 수평 전계 기판의 위에 또는 아래에, 또는 디스플레이 매개물층 및 기판 사이에 컬러 필터층이 형성될 수 있다.
본 개시는 단일 기판으로 이미지 디스플레이를 실현할 수 있어, 액정 디스플레이 패널의 무게 및 두께를 줄이며 화질을 향상시킨다.
장치 실시예에서 기재된 모든 수단 및 응용은 방법 실시예에 적용할 수 있고, 동일한 기술적 효과를 실현할 수 있으며, 여기에서 중복을 피하기 위해 반복하지는 않을 것이다.
각 방법 실시예에서, 각 단계의 라벨은 단계의 순서를 한정하도록 사용된 것은 아니다. 당업자가 창조적인 작업 없이 각 단계의 순서에 대한 변경은 여전히 본 개시의 보호 범위에 해당할 것이다.
상술한 실시예는 본 개시를 설명하기 위한 것이지 본 개시를 한정하는 것은 아니다. 당업자는 본 개시의 사상과 범주를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변화를 가할 수 있고, 이러한 모든 균등의 해결책은 첨부된 청구항에 정의된 본 개시의 보호 범주에 해당할 것이다.

Claims (20)

  1. 단일 기판 디스플레이 패널로서,
    수평 전계 기판(parallel electric field substrate), 및
    상기 수평 전계 기판 상의 디스플레이 매개물층(display medium layer)
    을 포함하고,
    상기 디스플레이 매개물층은 액정 분자 및 매트릭스(matrix)를 포함하고, 상기 액정 분자가 액정 그룹을 형성하도록 상기 매트릭스가 상기 액정 분자들을 캡슐화(encapsulating)하고,
    상기 액정 분자는 전계에 의해 구동되지 않아 회전하지 않은 상태의 통상 굴절률 no 및 이상 굴절률 ne를 갖고, 상기 통상 굴절률 no는 매트릭스의 굴절률 np와 일치하며, 상기 이상 굴절률 ne는 매트릭스의 굴절률 np와 일치하지 않고; 또는 상기 액정 분자는 전계에 의해 구동되어 회전 상태의 이상 굴절률 ne 및 통상 굴절률 no를 갖고, 상기 이상 굴절률 ne는 매트릭스 굴절률 np와 일치하며, 상기 통상 굴절률 no는 매트릭스 굴절률 np와 일치하지 않는 단일 기판 디스플레이 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 매트릭스는 중합체를 포함하는데, 특히 경성 구조체(rigid structure)를 갖는 액정 중합체를 포함하는 단일 기판 디스플레이 패널.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 액정 중합체는 중량 백분율로 상기 디스플레이 매개물층의 1 ~ 5％를 차지하는 단일 기판 디스플레이 패널.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 매개물층은 스페이서를 더 포함하는 단일 기판 디스플레이 패널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스페이서는 중량 백분율로 상기 디스플레이 매개물층의 0.01 ~ 5％를 차지하는 단일 기판 디스플레이 패널.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    편광자를 더 포함하고, 상기 편광자와 상기 디스플레이 매개물층은 상기 기판의 동일 측면 또는 서로 반대되는 측면에 형성되는 단일 기판 디스플레이 패널.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이 매개물층 상에 형성된 보호층을 더 포함하는 단일 기판 디스플레이 패널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보호층은 보호성 접착제 또는 접착제 상에 부착된 보호필름인 단일 기판 디스플레이 패널.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 편광자는 습기 및 산소 저항성을 갖는 단일 기판 디스플레이 패널.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    컬러 필터층을 더 포함하는 단일 기판 디스플레이 패널.
  11. 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법으로서,
    수평 전계 기판을 제공하는 단계;
    상기 수평 전계 기판 상에 적어도 액정 분자 및 모노머를 포함하는 복합재료(composite)를 도포하는 단계; 및
    디스플레이 매개물층을 형성하도록 상기 도포한 복합재료를 경화(curing)시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 액정 분자는 전계에 의해 구동되지 않아 회전하지 않은 상태의 통상 굴절률 no 및 이상 굴절률 ne를 갖고, 상기 통상 굴절률 no는 매트릭스의 굴절률 np와 일치하며, 상기 이상 굴절률 ne는 매트릭스의 굴절률 np와 일치하지 않고; 또는 액정 분자는 전계에 의해 구동되어 회전 상태의 이상 굴절률 ne 및 통상 굴절률 no를 갖고, 상기 이상 굴절률 ne는 매트릭스 굴절률 np와 일치하며, 상기 통상 굴절률 no는 매트릭스 굴절률 np와 일치하지 않는, 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 도포한 복합재료에서 모노머, 특히 경성 구조체를 갖는 액정 모노머는 중량 백분율로 복합재료의 1 ~ 5％를 차지하는 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 수평 전계 기판 상에 도포한 복합재료는 광개시제 또는 열개시제를 더 포함하고, 상기 복합재료를 경화시키는 단계는 방사 또는 가열을 통해 수행되는 단일 기판 디스플레이 패널의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 도포한 복합재료의 상기 광개시제 또는 열개시제는 중량 백분율로 상기 복합재료의 0.01 ~ 20％를 차지하는 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법.
  15. 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법으로서,
    수평 전계 기판을 제공하는 단계;
    상기 수평 전계 기판 상에 적어도 액정 분자 및 모노머를 포함하는 복합재료를 도포하는 단계;
    상기 복합재료를 도포한 기판에 더미(temporary) 기판을 부착하고 디스플레이 매개물층을 형성하도록 상기 기판과 상기 더미 기판 사이에 복합재료를 경화시키는 단계; 및
    상기 더미 기판을 제거하는 단계
    를 포함하는 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 도포한 복합재료에서 상기 모노머, 특히 경성 구조체를 갖는 액정 모노머는 중량 백분율로 복합재료의 1 ~ 5%를 차지하는 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 수평 전계 기판 상에 도포한 복합재료는 광개시제 또는 열개시제를 더 포함하고, 상기 복합재료를 경화시키는 단계는 방사(radiation) 또는 가열(heating)하여 수행되는 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 도포한 복합재료의 상기 광개시제 또는 열개시제는 중량 백분율로 상기 복합재료의 0.01 ~ 20％를 차지하는 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법.
  19. 제5항에 있어서,
    상기 스페이서는 중량 백분율로 상기 디스플레이 매개물층의 0.1 ~ 1％를 차지하는 단일 기판 디스플레이 패널.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 도포한 복합재료의 상기 광개시제 또는 열개시제는 중량 백분율로 상기 복합재료의 5 ~ 10％를 차지하는 단일 기판 디스플레이 패널의 제조방법.
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