KR100186818B1 - 칼라 필터 기판 및 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

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도시미쯔 다나까
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미따라이 후지오
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Abstract

적어도 투명 전극을 각각 구비하는 베이스쌍 간에 유지된 액정과 서로 분할되어 있는 적어도 4개의 칼라 영역을 각각 구비하는 픽셀들을 포함하는 액정 디스플레이 장치가 개시되어 있다. 하나의 픽셀에서 4개의 칼라 영역을 적색을 표시하기 위해 적색용 필터가 배열되어 있는 제1 영역, 청색을 표시하기 위해 청색용 필터가 배열되어 있는 제2 영역, 녹색을 표시하기 위해 녹색용 필터가 배열되어 있는 제3 영역 및 칼라를 표시하기 위해 적색용 필터 청색용 필터 및 녹색용 필터가 배열되어 있는 제4 영역을 포함한다.

Description

칼라 필터 기판 및 액정 디스플레이 장치
제1도는 종래의 액정 칼라 디스플레이 장치에서의 하나의 픽셀의 구성을 도시한 도면.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 칼라 디스플레이 장치에서의 하나의 픽셀의 구성을 도시하는 평면도.
제3a도 내지 제3c도는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 액정 칼라 디스플레이 장치에서의 하나의 픽셀의 구성을 도시하는 평면도.
제4도는 액정 디스플레이 장치의 구조를 제3b도의 선 4-4를 따라 절취하여 도시한 단면도.
제5a도 내지 제5b도는 제4도에 도시한 액정 디스플레이 장치의 픽셀에서의 투명 전극 및 칼라 필터의 배열을 도시한 평면도.
제6a도 내지 제6e도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 칼라 디스플레이 장치의 제조 공정, 특히 칼라 기판의 제조 공정을 도시하는 도면으로서, 제6a도는 감광성 수지층(layer of a photosensitive resin)이 글래스 베이스(glass base) 상에 형성된 상태를 도시하며, 제6b도는 노출 단계를 도시하며, 제6c도는 상기 노출 단계가 완료된 상태를 도시하며, 제6d도는 현상(development) 단계가 완료된 상태를 도시하며, 제6e도는 칼라 필터 기판이 완성된 상태를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2R, 2B, 2G, 3R, 3B, 3G : 칼라 필터 10 : 액정 디스플레이 장치
11R, 11B, 11G, 11W : 칼라 영역 12 : 픽셀
42 : 평탄화층 44 : 투명전극
45 : 보조 전극 46 : 배열 조절층
41, 45 : 베이스 47 : 액정 물질
54 : 투명전극
본 발명은 개개의 칼라(color)가 발광하는 것(lighting)을 조립함으로써 다수의 또는 모든 칼라(multi-or full-color)를 표시하는 디스플레이 장치에 사용하기에 적합한 칼라 필터 기판(color filter substrate) 및 이러한 필터 기판을 이용한 액정 칼라 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 다수의 또는 모든 칼라가 적색, 청색, 녹색 및 백색의 4개의 칼라가 발광하는 것을 조립함으로써 표시되는 액정 칼라 디스플레이 장치에 관한 것이다.
이제까지, 칼라로 표시를 행하는 다양한 액정 칼라 디스플레이 장치가 제안된 바 있다. 그 일반적인 장치로서, 하나의 픽셀이 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G)의 3개의 칼라를 각각 표시하는 3개의 도트(dots)에 의해 형성되며, 이러한 도트의 온-오프(on-off) 조합에 의해 8개의 칼라의 한계 내에서 칼라로 표시를 행하는 디스플레이 장치가 있다.
그러나, 최근에는 칼라 표시의 품질을 개선하고자 하는 강력한 요청이 있어, 더 많은 칼라를 표시할 수 있는 액정 칼라 디스플레이 장치를 개발하는 것이 요망되고 있다. 제1도는 그러한 디스플레이 장치의 예를 도시하고 있다. 이 액정 칼라 디스플레이 장치(1)은 4개의 칼라 유니트(2R, 2B, 2G, 2W)를 구비하고 있다. 이 칼라 유니트(2R, 2B, 2G, 2W)는 각각의 칼라를 표시하기 위해 적색, 청색, 녹색 및 백색용 필터가 이 장치의 베이스(base)에 배열되도록 구성되어 있다. 또한, 이들은 이들 칼라 유니트(2R, 2B, 2G, 2W)를 발광시키거나 발광시키지 않은 것, 즉 그 온 또는 오프를 조합함으로써 전술한 8개의 칼라 외에 그 중간색(intermediate colors)을 표시할 수 있도록 구성된다.
각각의 칼라에 대한 이들 필터는 광리소그래피 공정(photolithographic process)에 따라 이 장치를 구성하는 베이스 상에서 패터닝(patterning)을 수행하므로써 형성된다. 하나의 광리소그래피 단계에 의하면 한개의 칼라에 대한 필터만이 형성될 수 있으므로, 칼라 필터 기판을 제조하기 위해서는 4번의 광리소그래피 단계를 반복 수행해야 했다. 각각의 안료(colorants)가 분산되는 감광성 수지(photosensitive resins)가 적색, 청색 및 녹색용 필터(이하, 각각 적색 필터, 청색 필터 및 녹색 필터라 함)를 형성하기 위해 사용되었고, 안료가 분산되지 않는 감광성 수지를 백색용 필터(이하 백색 필터라 함)를 형성하기 위해 사용하여 왔다.
전술한 바와 같이, 백색 필터는 안료가 분산되지 않는 감광성 수지에 의해 형성되므로, 백색 필터의 동일 평면상의(in-plane) 필름-두께 분포 특성은 다른 칼라 필터와는 현저하게 다르게 된다. 결과적으로, 패터닝 후에 얻어지는 백색 필터의 모든 도트에 있어서의 필름 두께가 일정하지 않게 되어, 백색 필터와 다른 칼라 필터 간의 필름 두께 차는 1500Å에서 2000Å에 이르게 되고, 칼라 필터 기판의 액정쪽 표면에 있는 하나의 픽셀 내에서 현저한 레벨 차가 발행하여, 평탄화(flatten) 할 수 없게 된다. 이러한 이유로, 액정 칼라 디스플레이 장치에서의 하나의 픽셀 내에서 액정의 배열 특성이 일정하지 않게 되며, 구동 마진(drive margin)이 낮아진다. 예를 들어, 강유전 액정(ferroelectric liquid crystal)을 이용하는 디스플레이 장치와 같은 서로 대향되는 기판들 간의 거리(갭)이 적은 액정 디스플레이 장치에서는, 이러한 문제가 심각하다.
또한, 전술한 종래 기술의 기법에 따르면, 필터의 각각의 칼라에 따라 4번 패터닝을 수행해야 한다. 따라서, 3개의 칼라로 구성된 칼라 필터 기판을 형성하는 것에 비해 제조 공정이 복잡하고, 이에 따라 재료 원가와 제조 비용도 상승하게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 고려하여 이루어진 것이고, 칼라 표시의 품질을 개선하고 다양한 칼라용의 필터들 간에 레벨 차를 줄여 동질 특성을 갖도록 하는 칼라 필터 기판 및 이 칼라 필터 기판을 이용한 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 제조 비용을 줄이기 위해 패터닝의 회수를 줄일 수 있는 칼라 필터 기판 및 이 칼라 필터 기판을 이용한 액정 칼라 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적은 이하에 기술되는 본 발명으로부터 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 베이스상에 적색용 필터를 각각 포함하는 제1 칼라 영역들; 청색용 필터를 각각 포함하는 제2 칼라 영역들; 녹색용 필터를 각각 포함하는 제2 칼라 영역들; 및 상기 제1 칼라 영역에 있는 필터보다 적은 영역을 가지는 적색용 필터, 상기 제2 칼라 영역에 있는 필터보다 적은 영역을 가지는 청색용 필터, 및 상기 제3 칼라 영역에 있는 필터보다 적응 영역을 가지는 녹색용 필터를 각각 포함하는 제4 칼라 영역들을 포함하는 칼라 필터 기판이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 적어도 투명 전극(transparent electrode)을 각각 구비하는 베이스 쌍(pair of bases) 간에 유지된 액정 및 서로 분리된 적어도 4개의 칼라 영역을 각각 가지는 픽셀을 포함하는 액정 디스플레이 장치가 제공되는데, 여기서 하나의 픽셀에 있는 4개의 칼라 영역은 적색을 표시하기 위해 적색용 필터가 배열되어 있는 제1 영역, 청색을 표시하기 위해 청색용 필터가 배열되어 있는 제2 영역, 녹색을 표시하기 위해 녹색용 필터가 배열되어 있는 제3 영역, 및 색을 표시하기 위해 적색용 필터, 청색용 필터, 및 녹색용 필터가 배열되어 있는 제4 영역을 포함한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관해 상세히 기술하기로 한다.
제2도는 본 발명에 따른 칼라 필터 기판이 장착된 액정 디스플레이 장치(10)에서의 픽셀의 평면 구조를, 관측자 쪽(칼라 필터 기판)에서 바라보았을 때의 모습을 예시한 것이다.
제2도에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 칼라 디스플레이 장치(10)은 적색, 청색, 녹색 및 백색을 각각 표시하는 4개의 칼라 영역(도트)(11R, 11B, 11G, 11W)를 구비하고 있다. 픽셀(12)는 이러한 4개의 칼라 영역(11R, 11B, 11G, 11W)의 세트에 의해 구성된다. 이 칼라 영역은 제1 영역이 적색을 표시하도록 이에 해당하는 적색 필터(2R)을 구비하고, 제2 영역(도트)(11B)이 청색을 표시하도록 이에 해당하는 청색 필터(2B)를 구비하고, 제3 영역(도트)(11G)이 청색을 표시하도록 이에 해당하는 녹색 필터(2G)를 구비하도록 구성된다. 바람직하게는, 이 칼라 필터(2R, 2B, 2G)는, 그들 영역이 서로 실질적으로 같수록 베이스상에 형성된다. 예를 들어, 필터(2R, 2B, 2G) 각각은 그 면적이 200×200㎛가 되도록 형성된다. 반면에, 제4 영역(도트)(11W)는 해당되는 적색, 청색 및 녹색용 칼라 필터(3R, 3B, 3G)를 구비하고 있으며, 바람직하게는 3개의 칼라를 동시에 발광시킴으로써 백색이 표시되도록 구성된다. 칼라 필터(3R; 3B, 3G)는 바람직하게는 그들 영역 각각이 칼라 필터(2R, 2B 또는 2G)보다 작고 서로 같도록 미리 조정된다. 더욱 구체적으로는, 필터(3R, 3B, 3G)는 예를 들어 길이 200㎛, 너비 50㎛의 사각형 형태를 취하게 되며 그들 간의 면적비(area ratio)가 1:1:1이 되도록 미리 조정된다.
제3a도 내지 제3c도는 본 발명에 따른 칼라 필터 기판이 장착된 액정 디스플레이 장치(10)에서의 하나의 픽셀의 평면 구조에 대한 다른 바람직한 실시예를(관측자 쪽에서 바라보았을 때의 모습으로) 도시한 도면이다. 백색을 표시하는 제4 영역(11W)에 해당하는 칼라 필터로서, 제3a도 및 제3b도로 예시된 실시예에서, 적색, 청색 및 녹색의 칼라 필터(3R, 3B, 3G)는 서로 별도로 그리고 제2도에 예시된 실시예와 같은 스트라이프(stripe)의 형태로 형성된다. 제3c도에 예시한 실시예에서, 적색, 청색 및 녹색의 소형 칼라 필터(minute color filters, 3R, 3B, 3G)는 백색을 표시하는 제4 영역(11W)에 대응되도록 서로 인접하게 그리고 스트라이프의 형태로 형성된다.
전술한 액정 디스플레이 장치에서, 특히 금속과 같은 광 차단물질(light-screening material)이 예를 들어 후술하는 방법으로 평탄화층(flattening layer), 투명전극 및 기타의 것을 통해 기판의 액정 쪽에 있는 칼라 필터(2R, 2B, 2G, 3R, 3B, 3G)에 대응하는 부분 이외의 칼라 필터 기판의 부분에 제공되어, 각각의 칼라의 광이 이 칼라 필터를 통해 실제로 스며드는 영역, 즉 실제로 유효한 칼라 영역(11R, 11B, 11G, 11W)이 될 수 있는 부분이 정의된다. 본 발명에서는, 칼라 영역(11R, 11B, 11G)는 서로 그 모양이 다를 수 있으나, 그들 면적은 바람직하게는 서로 같다. 칼라 영역(도트)(11W)의 면적은 바람직하게는, 다수의 칼라 디스플레이를 인간이 볼 수 있는 정도(visibility by the human eyes upon multi-color display)를 고려하여 다른 영역(11R, 11B, 11G)에 비하여 작게 미리 조정된다. 칼라 영역(11W)는 제2도, 제3a도 및 제3b도에 예시하는 바와 같은 3개의 칼라 필터(3R, 3B, 3G)와 그 사이에 정의된 필터가 없는 투명 부분 또는 제3c도에 예시한 바와 같은 칼라 필터(3R, 3B, 3G)만으로 구성될 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치는 적색을 표시하는 칼라 영역(도트)(11R), 청색을 표시하는 칼라 영역(도트)(11B), 및 녹색을 표시하는 칼라 영역(도트)(11G)을 갖추고 대응하는 칼라 필터의 구성과 기타의 것에 기초하여 칼라 디스플레이가 이루어진다는 점 외에, 소형의 적색, 청색 및 녹색 필터(3R, 3B, 3G)을 포함하는 제4 칼라 영역(11W)이 제공된다는 점을 특징으로 한다. 이러한 방식으로, 백색의 칼라 영역과 다른 칼라 영역 간의 필름 두께차가, 백색 칼라를 표시하는 영역이 백색(투명) 필터를 제공함으로써 형성되는 경우에 비해 감소하게 되는데, 이는 적색, 청색 및 녹색 필터가 백색 필터에 비해 필름 두께를 조절하기가 좋기 때문에, 결과적으로 픽셀 내의 고르기(evenness)가 개선된다. 이 경우, 제4 칼라 영역에서 칼라 필터(colored filters)를 사용함으로 인해 전체 픽셀의 투과율(transmittance)이 다수 낮아질 수 있는 가능성이 있다는 사실을 감안하여, 제4 칼라 영역(11W)에 대응하는 칼라 필터(3R, 3B, 3G)의 크기를 제2도 및 제3a도 내지 제3c도에 예시된 바와 같이 필요한 밝기(brightness)에 따라 변화시켜, 제4 칼라 영역에서의 백색의 디스플레이에 대한 투과율을 조절할 수 있게 된다. 높은 밝기가 요구되는 경우, 예를 들어 제3a도에 예시된 바와 같은 칼라 필터(3R, 3B, 3G)간의 공간(spaces)을 넓힘으로써 투과된 빛(transmitted light)을 증가시킬 수 있다. 그러나, 백색을 만들기 위해서는, 칼라 필터(3R, 3B, 3G) 간의 면적비가 1:1:1이 되는 것이 바람직하다. 공간을 넓힐 경우, 칼라 필터와 제4 영역에서의 공간 간의 평탄화에 관련된 문제점이 제기된다. 그러나, 칼라 필터 기판의 고르기 면에서, 각각의 칼라간의, 즉 제1, 제2 및 제3 영역 및 제4 영역 간의 두께차가 칼라 필터와 공간 간의 레벨차 보다 더 중요하다. 따라서, 칼라 필터(3R, 3B, 3G)가 서로 분리된 상태에서 백색을 표시하는 제4 칼라 영역을 형성하는 것이 다른 칼라 필터와 두께 분포 특성이 다른 백색 필터에 의해 백색 영역을 형성하는 것보다 어떤 경우에는 더 좋다.
칼라 필터(2R, 2B, 2G)와 칼라 필터(3R, 3B, 3G)는 다수의 픽셀을 형성하도록 글래스 베이스(G)의 표면 상에 형성된다(제2도와 제3a도 내지 제3c도에서 하나의 픽셀만이 예시되어 있음). 칼라 필터(2R, 2B, 2G) 및 칼라 필터(3R, 3B, 3G)가 이러한 방식으로 형성된 글래스 베이스(G)는 투명 전극을 형성하고 그 위에 배열-조정용 필름(alignment-controlling film)을 형성한 후 다른 글래스 베이스에 서로 대향하는 관계로 본딩된다. 이 베이스들 간의 공간에 액정을 채워서, 액정 칼라 디스플레이 장치를 제조한다.
제4도는 제3b도에 도시된 픽셀 구성을 갖는 예시적인 액정 디스플레이 장치의 단면 구조(제3b도의 선 4-4를 따라 절취된 단면 구조)를 도시하고 있다.
제4도에 예시된 구조에서, 우선 칼라 영역(11R)을 구성하는 칼라 필터(2R), 칼라 영역(11W)를 구성하며 그 면적이 바람직하게는 서로 같은 칼라 필터(3R, 3B, 3G)가 글래스와 같은 하나의 투명 베이스상에 형성된다. 이 칼라 필터의 패턴은 다양한 방법 중 어떤 방법에 의해서도 형성될 수 있다. 예를 들면, 이 패턴은 이하에 기술되는 광리소그래피 공정에 따라서 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리이미드(polyimide) 필름과 같은 원하는 칼라 안료를 각각 포함하는 감광성 유기 폴리머 필름(photosensitive organic polymer films)을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 개개의 필터 간의 불규칙성을 고르게 하기 위하여 평탄화층(flattening layer, 42)가 이 필터들 상에 형성된다. 이러한 평탄화층(42), 칼라 필터들 간에 레벨차를 줄여 고르게 하며, 후속 단계들을 수행하는 동안 칼라 필터들을 보호하며, 양호한 열저항성 및 화학적 저항성을 갖는 것이라면 어떠한 물질로도 형성될 수 있다. 사용되는 물질의 예로는 폴리아미드, 에폭시 수지(eppoxy resins) 및 유기적 실례인 수지(orgamic silane resins)가 있다.
칼라 혼합을 방지하기 위해, 광 차단층(도시되지 않음)이 3개의 칼라 필터로 구성된 칼라 영역을 포함하는 픽셀(12) 간에 바람직하게 형성될 수 있다.
필요한 경우, 베리어층(barrier layer)(도시되지 않음)이 평탄화층(42) 상에 형성되어, ITO와 같은 투명 도전성 물질로 구성된 투명 전극(44)가 밑에 깔려 있는 칼라 필터층에 해당되는 선정된 패턴으로 형성된다. 또한, 투명전극(44) 상에 투명 전극(44)의 저항을 낮추기 위한 선정된 패턴으로 보조 전극(45)가 형성된다. 제4도에 도시된 실시예에서, 빛이 스며드는 영역은 이러한 보조 전극(45)의 패턴에 의해 정의된다. 보조 전극(45) 용의 물질로서, 예를 들어 Cr, Nb, Al 또는 그 합금과 같은 금속 물질이 사용될 수 있다.
투명 전극(44)와 보조 전극(45) 상에, 사용될 액정의 배열 상태를 조절하기 위한 배열 조절층(46)이 대향하는 베이스쪽에 단선되는 것을 방지하거나 다른 장치의 기능을 개선하기 위한 선택적인 층(optional layer)을 통해 형성된다. 사용될 이러한 배열 조절층(46)의 예로는 폴리아미드 층 및 폴리이미드와 같은 유기성 폴리머 필름 및 선택적으로 마모 처리(rubbing)와 같은 단일축 배열 처리(uniaxial alignment treatment)가 된 무기성 필름이 있다.
반면에, 다른 배열 조절층(56)이 투명전극(54)를 통해서 글래스와 같은 기타의 투명 베이스(51) 상에 형성된다.
이러한 베이스(41, 51)은 특정 모양으로 그리고 접착 물질에 의해 스페이서(spacer)를 통해 서로 대향하는 관계로 배열되어 있으며, 액정(47)이 그 사이의 공간에 채워진다.
액정 물질(47)로서, 강유전 특성을 나타내는 시랄 스멕틱(chiral smectic) 액정이 사용될 수 있고, 그 밖에도 트위스티드 네마틱(twisted nematic; TN) 및 슈퍼-트위스티드 네마틱(super-twisted nematic : STN) 모드용 액정 물질이 사용될 수 있다.
전술한 실시예에 따른 액정 디스플레이 장치에서, 특히 백색을 표시하는 영역(11W)를 구성하는 칼라 필터(3R, 3B, 3G)와 적색을 표시하는 영역(11R)을 구성하는 칼라 필터(2R) 사이에서 필름 두께차가 줄어든다. 따라서, 장치내의 백색 표시 영역(11W)에서의 고르기, 즉 영역(11W)에 대응하는 배열 조절층(46)의 부분의 고르기가 양호해지며, 하나의 픽셀내의 그리고 장치내의 베이스들 간의 거리(갭)이 일정하게 된다. 따라서, 본 발명의 구성은 좁은 셀 갭이 필요한 액정 디스플레이 장치, 특히 3㎛보다 넓지 않은 셀 갭이 필요한 액정 디스플레이 장치용으로 유리하게 사용될 수 있다. 이러한 구성은 예를 들어 강유전 특성을 나타내는 액정과 같은 시랄 스멕틱 액정을 사용하는 액정 디스플레이 장치에서 특히 유용하다.
본 발명에 따른 액정 디스플레이 장치에서, 예를 들어 간단한 메트릭스 구조가 적용되는데, 이 구조에서는 칼라를 표시하기 위해 하나의 픽셀에 있는 각각의 칼라 영역의 디스플레이 상태(발광, 및 디스플레이가 아닌 상태(비발광))를 조절할 수 있다. 이하, 제5a도 및 제5b도를 참조하여 이에 관해 상세히 설명하기로 한다.
제5a도는 제3b도 및 제4도에 도시된 구조의 액정 디스플레이 장치의 하나의 픽셀(12)에서 베이스(41) 쪽에 있는 투명 전극, 칼라 영역 및 칼라 필터의 예시적인 배열을 도시하고 있으며, 제5b도는 액정 디스플레이 장치의 하나의 픽셀(12)에서 베이스(51) 쪽에 있는 투명전극, 칼라 영역 및 칼라 필터의 예시적인 배열을 도시하고 있다. 도면에 있어서는 부분들(parts)의 배열은 모두 액정 쪽에서 바라볼 때의 모습을 도시한 것이다. 제5a도에서 종축 방향(Y)는 제4도에서의 수평 방향(X)에 해당한다. 투명전극을 지나서 액정쪽에 있는 층들은 생략하였다.
제5a도에 도시된 바와 같이, 베이스(41) 쪽에는, 하나의 픽셀(12)에 있는 칼라 필터(2R, 2B, 2G 및 3R, 3B, 3G) 상의 스캐닝 전극(scanning electrode)로서 투명전극(공통 전극)(44)가 형성된다. 반면에, 제5b도에 도시된 바와 같이, 베이스(51)의 쪽에는 투명전극(세그먼트전극)(54R, 54B, 54G, 54W)가 픽셀(12)에서의 베이스(41) 쪽의 칼라 필터(2R, 2B, 2G 및 3R, 3B, 3G)에 대응되는 정보 전극(infromation electrodes)로서 형성된다. 따라서, 칼라 영역(11R, 11B, 11G, 11W)는 베이스(41) 쪽의 칼라 필터에 대응하는 밑에 깔려 있는 투명전극의 선정된 부분이 베이스(51) 쪽의 투명 전극과 교차하는 영역에 의해 정의된다. 투명 전극(44)와 베이스(51) 쪽에 있는 전극(54R)이 선택되는 경우, 교차 부분인 칼라 필터(2R)을 구비하는 칼라 영역(11R)을 디스플레이 상태(발광 상태)가 된다. 투명전극(44)와 베이스(51) 쪽에 있는 전극(54W)가 선택되는 경우, 교차 부분인 칼라 필터(3R, 3B, 3G)를 구비하는 칼라 영역(11W)는 3개의 칼라를 동시에 표시(발광)함으로써 백색을 표시하는 상태가 된다. 하나의 픽셀에서 개개의 칼라 영역을 표시하고 표시하지 않는 것을 조합하여 행함으로써 하나의 픽셀에서 다수의 칼라를 디스플레이 하게 된다.
이하, 전술한 실시예에 따른 칼라 필터(2R, 2B, 2G, 3R, 3B, 3G)의 예시적인 제조공정을 제6a도 내지 제6e도를 참조하여 설명하기로 한다.
감광성 수지 용액(우베 산업 제조의 상표명 PA1012)이 감광성 수지층(15)(제6a도 참조)를 형성하기 위해 스핀 코터(spin coater)에 의해 1㎜의 두께를 가지는 글래스 베이스(G)의 전체 표면에 우선 코팅된다. 이 용액을 주로 폴리아미드로 구성되어 있으며, 예를 들어 적색 안료가 분산되어 있는 것이다. 감광성 수지층(15)가 형성된 글래스 베이스(G)는 10분 동안만 85℃의 온도로 미리 구워진다. 따라서, 감광성 수지층(15)는 감광성 수지층(15)의 원하는 부분(15a)만을 광경화시키기 위해 포토마스크(16)(제6b도 참조)에 의해 노출된다(제6c도 참조). 그후, 광경화되지 않은 부분(도면 부호(15a)에 의해 나타낸 부분 이외의 부분)을 제거하여, 넓은 칼라 필터(2R)과 좁은 칼라 필터(3R)을 동시에 형성하기 위해, 현상액(developer)을 감광성 수지층(15)에 분산시킨다(제6d도 참조). 청색 필터(2B, 3B), 녹색 필터(2G, 3G)에 대해 이러한 과정을 반복하여, 최종 칼라 영역에 대응하는 글래스 베이스(G) 상의 칼라 필터 기판을 형성하게 된다.
이하, 전술한 액정 디스플레이 장치의 작용 및 효과를 설명하기로 한다.
전술한 구성의 액정 디스플레이 장치에 따르면, 하나의 픽셀에서 적색, 청색, 및 녹색을 표시하는 3개의 칼라 영역(11R, 11B, 11G)를 조합함으로써 8가지 색의 한계내에서 칼라를 표시할 수 있게 된다. 또한, 백색을 표시하는 칼라 영역(11W)를 발광시켜 그 중간 색이 표시될 수 있으므로, 칼라 표시의 품질을 높일 수 있게 된다.
이러한 실시예에 따르면, 적색 필터(3R), 청색 필터(3B) 및 녹색 필터(3G)를 동시에 발광시킴으로써, 백색을 표시할 수 있게 된다. 다른 칼라 필터와 동일 평면상의 필름 두께 분포 특성이 상당히 다른 백색 필터를 사용할 필요가 없게 된다. 특히, 칼라 필터(2R, 3B, 2G)와 특성이 거의 같은 3개의 칼라 필터(3R, 3B, 3G)가 사용되므로, 개개의 필터간의 레벨차가 줄어들어, 결과적인 칼라 필터 기판을 평탄화시킬 수 있다. 결과적으로, 액정 디스플레이장치(10)의 구동마진을 크게 향상시킬 수 있다. 칼라 영역(11R, 11B, 11G)에 있는 칼라 필터와 칼라 영역(11W)에 있는 칼라 필터(3R, 3B, 3G)간의 레벨차를 측정하기 위하여 액정 칼라 표시 장치(10)을 제조하였다. 그 결과, 레벨차는 300×350㎜ 크기의 기판에 대해 최대 500Å인 것으로 나타났다.
또한, 3개의 칼라용으로 필터(2R, 2B, 2G 및 3R, 3B, 3G)를 형성하는 것만이 필요하므로, 백색 필터를 포함하는 4개의 칼라 필터를 형성하는 경우에 비해, 패터닝의 회수를 줄일 수 있다. 결과적으로, 제조 공정이 단순화되고, 수율이 향상되며, 재료 원가와 제조 비용 또한 줄어들게 된다.
또한, 칼라 영역(11W)의 적색 필터(3R), 청색 필터(3B) 및 녹색 필터(3G) 사이의 면적 비는 1:1:1로 제어되며, 이에 따라 이 칼라 영역(11W)를 발광시킴으로써 적합한 백색이 표시된다.
본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이, 적색, 녹색 및 백색의 4가지 칼라의 조합에 의하여 칼라 표시를 할 수 있으므로, 적색, 청색 및 녹색의 3가지 칼라를 사용하는 경우에 비하여 표시할 수 있는 칼라의 수가 증가되며, 따라서 칼라 디스플레이의 화질이 향상될 수 있다.
본 발명에 따르면, 적색, 청색 및 녹색 필터를 동시에 발광시킴으로써 백색을 표시할 수 있다. 따라서, 동일 표면 상의 필름 두께 분포 특성이 기타의 칼라 필터와 많이 다른 백색 필터를 사용할 필요가 없어진다. 즉, 그 특성이 실질적으로 동일한 세 개의 칼라 필터가 사용되므로, 개개의 필터 사이의 레벨 차이가 감소되며, 이에 따라 결과적으로 칼라 필터 기판이 평탄화된다. 그 결과, 액정 디스플레이 장치, 특히 강유전 액정(ferroelectric liquid crystal)을 사용하는 디스플레이 장치의 구동 마진이 크게 향상될 수 있다.
또한, 3가지 칼라에 대한 필터만을 형성하면 되므로, 4가지 칼라 필터가 형성되는 경우에 비해 패턴닝(patterning) 회수가 줄어든다. 그 결과, 제작공정이 간략화되며, 수율이 개선되고, 재료비 및 제작비가 또한 절감된다.
뿐만 아니라, 제4 칼라 영역의 적색 필터, 청색 필터 및 녹색 필터 사이의 면적 비를 1:1:1로 제어하면, 이 제4 칼라 영역을 발광시킴으로써 백색이 표시될 수 있다.
비록 본 발명이 현재 바람직한 실시예인 것으로 보이는 실시예를 참조하여 기술되었지만, 본 발명이 개시된 실시예로 한정되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명은 첨부된 특허 청구의 범위의 본질 및 범위에 포함되는 여러 가지 수정된 구성 및 균등한 구성을 포함하도록 의도된 것이다. 다음의 특허 청구의 범위는 이러한 수정되고 균등한 구조 및 기능들을 모두 포함되도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 적색용 필터를 포함하는 제1 칼라 영역(color regions), 청색용 필터를 각각 포함하는 제2 칼라 영역, 녹색용 필터를 포함하는 제3 칼라 영역, 및 상기 제1 칼라 영역의 상기 필터보다 작은 면적을 가지는 적색용 필터, 상기 제2칼라 영역의 상기 필터보다 작은 면적을 가지는 청색용 필터 및 상기 제3 칼라 영역의 상기 필터보다 작은 면적을 가지는 녹색용 필터를 각각 포함하는 제4 칼라 영역을 베이스(base) 상에 포함된 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 칼라 영역의 상기 적색용 필터의 면적, 상기 제2 칼라 영역의 상기 청색용 필터의 면적 및 상기 제3 칼라 영역의 상기 녹색용 필터의 면적 사이의 비(ratio)가 1:1:1인 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제4 칼라 영역의 상기 적색용 필터의 면적, 상기 청색용 필터의 면적 및 상기 녹색용 필터의 면적 사이의 비가 1:1:1인 것을 특징으로 하는 칼라 필터 기판.
  4. 적어도 투명 전극을 각각 구비한 베이스쌍간에 고정되는 액정, 및 서로 분할된 적어도 4개의 칼라 영역을 각각 구비하는 픽셀(pixels)을 포함하며, 상기 하나의 픽셀의 4개의 칼라 영역은 적색을 표시하기 위해 적색용 필터가 배열된 제1 영역, 청색을 표시하기 위해 청색용 필터가 배열된 제2 영역, 녹색을 표시하기 위해 녹색용 필터가 배열된 제3 영역, 및 소정의 칼라를 표시하기 위하여 적색용 필터, 청색용 필터 및 녹색용 필터가 배열된 제4 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제4 영역의 상기 적색 필터, 청색 필터 및 녹색 필터에 대응하는 영역은 백색을 표시하기 위하여 동시에 발광되거나 발광되지 않는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 칼라 영역의 면적, 상기 제2 칼라 영역의 면적 및 상기 제3 칼라 영역의 면적 사이의 비는 1:1:1인 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 칼라 영역 중의 두개 이상의 영역은 모양이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제1 칼라 영역에 대응하는 상기 적색용 필터의 면적, 상기 제2 칼라 영역에 대응하는 상기 청색 필터의 면적 및 상기 제3 칼라 영역에 대응하는 상기 녹색 필터의 면적 사이의 비는 1:1:1인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 제4 칼라 영역의 면적은 상기 제1, 제2, 제3 칼라 영역 중의 그 어느 영역보다도 작은 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 적색용 필터의 면적, 상기 청색용 필터의 면적 및 상기 녹색용 필터의 면적 사이의 비는 1:1:1인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  11. 제4항에 있어서, 상기 제4 칼라 영역의 상기 적색용 필터, 상기 청색용 필터 및 상기 녹색용 필터는 서로 분리되어 배열되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  12. 제4항에 있어서, 상기 제4 칼라 영역의 상기 적색 필터, 상기 청색 필터 및 상기 녹색 필터는 서로 인접하게 배열되며, 상기 3개의 칼라 필터를 통해서만 표시가 행해지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  13. 제4항에 있어서, 상기 베이스쌍에 있는 투명 전극은 간단한 매트릭스 구조(matrix structure)를 구성하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  14. 제4항에 있어서, 상기 베이스쌍간의 간격은 3㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  15. 제4항에 있어서, 상기 액정은 시랄 스멕틱 위상(chiral smectic phase) 특성을 나타내는 액정인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  16. 제4항에 있어서, 상기 액정은 강유전 특성을 나타내는 액정인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
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