KR100309779B1 - 액정표시소자용컬러필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시소자용 컬러 필터에 관한 것으로 보다 상세하게는 적(R),녹(G),청색(B)컬러 필터중 1개색 혹은 2개색의 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 동일 평면에 형성함으로써 적, 녹, 청색 필터를 분리 평면에 형성하여 블랙 매트릭스의 폭 조절 및 적, 녹, 청색 필터의 크기도 넓게 조절 가능하고 색순도나 투과율이 상대적으로 낮은 필터를 다른 컬러 필터와 분리하여 쉽게 처리할 수 있도록 하여 액정표시소자의 표시 효율을 높일 수 있는 컬러 필터에 관한 것이다.

특징적인 구성으로는 적(R),녹(G),청색(B)컬러 필터중 1개(혹은 2개)색의 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 동일 평면에 형성하고, 상기 유리기판과 대향하는 다른 유리기판위에 나머지 2개(혹은 1개) 색의 컬러 필터를 상기 컬러 필터와 정렬이 되게 배열하는 구조로 형성함에 있다.

Description

액정표시소자용 컬러 필터

제1도는 종래의 컬러 필터의 구조를 보인 단면도.

제2도는 종래의 컬러 필터의 제조 과정을 보인 공정도.

제3도는 본 발명에 의한 컬러 필터의 구조를 보인 단면도.

제4도는 본 발명에 의한 컬러 필터의 두께에 따른 투과율의 변화그래프.

제5도는 본 발명에 의한 컬러 필터의 두께에 따른 색순도의 변화그래프.

제6도는 본 발명에 의한 컬러 필터의 두께에 따른 휘도의 변화그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1a,1b : 유리기판 2 : 블랙 매트릭스

3R,3G,3B : 컬러 필터 4 : ITO 구동전극

4Ra,4Rb,4Rc,4Ga,4Gb,4Gc,4Ba,4Bb,4Bc : 투과율 스펙트럼곡선

5Ra,5Rb,5Rc,5Ga,5Gb,5Gc,5Ba,5Bb,5Bc : 색좌표

본 발명은 액정표시소자용 컬러 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적(R),녹(G),청색(B)컬러 필터 및 블랙 매트릭스를 서로 다른 기판에 형성함으로써 적, 녹, 청색 필터 및 블랙 매트릭스를 분리 평면에 형성하여 블랙 매트릭스의 폭 조절 및 적,녹,청색 필터의 크기도 넓게 조절 가능하고 색순도나 투과율이 상대적으로 낮은 필터를 다른 컬러 필터와 분리하여 쉽게 처리할 수 있도록 하여 액정표시소자의 표시 효율을 높일 수 있는 컬러 필터에 관한 것이다.

종래의 액정표시소자용 컬러 필터는 제 1도와 같이, 상부 유리기판(1a)위에 적(R),녹(G),청(B)의 컬러 필터(3R)(3G)(3B)와 그 필터 사이에 블랙 매트릭스(2)를 형성하고 그와 대향되는 다른 하부 유리기판(1b)위에는 상기 적,녹,청색의 컬러 필터와 정렬이 되게 배열하는 구조로 된 ITO(Indium Tin Oxide)구동전극(4)을 형성한 후 두 장의 유리기판(1a)(1b)사이에 액정을 주입하고 봉지하여 ITO구동전극(4)에 일정 전압을 가하여 적절한 액정의 동작 특성에 따라 원하는 컬러 화상표시가 가능하게 된다.

상기와 같은 구조의 컬러 필터 제조 공정은 제 2도와 같이, 상부 유리기판(1a)위에 광 차단용 크롬막을 전자선 증착 또는 스퍼터등의 진공 증착 설비를 이용하여 증착한 후 감광재 도포, 마스크 노광, 현상, 습식 식각등의 방법을 이용하여 우선적으로 블랙 매트릭스(2)를 형성하고 상기 블랙 매트릭스 위에 녹색 필터 패턴용 감광수지(3)를 도포(가)하고 마스크 노광하여 소정의 분광 특성을 갖는 염료로 염색하여 녹색필터(3G)를 형성(나)한 후 그 위에 다시 적색 필터 패턴용 감광수지(3)를 도포(다)하고 마스크 노광하여 소정의 분광 특성을 갖는 염료로 염색하여 적색필터(3R)를 형성(라)하며 그 위에 다시 청색 필터 패턴용 감광수지(3)를 도포(마)하고 마스크 노광하여 소정의 분광 특성을 갖는 염료로 염색하여 청색필터(3B)를 형성(바)하는 순서로 적,녹,청색의 컬러 필터층을 형성한다.

상기와 같은 종래의 컬러 필터 제조공정에서 녹색 필터의 경우에는 다른 컬러와 비교하여 다른 컬러 위의 접착력이 낮아 공정을 먼저해야 하므로 먼저 녹색 필터 패턴용 감광수지를 도포한 후 감광하여 녹색필터를 형성하고 녹색필터위에 다시 적색필터와, 청색필터를 상기 녹색 필터와 같은 원리로 형성해야 하며 또한 현상 마진이 좁아 노광량이나 현상에 주의를 요한다.

그러나 상기와 같은 종래의 컬러 필터에서는 적,녹,청색 필터와 블랙 매트릭스가 하나의 기판 상에 형성되기 때문에 개구율의 문제에 있어서 블랙 매트릭스가 차지하는 화면의 비율을 작게 하는 것이 기술적으로 어려우며, 컬러 필터의 특성상 색순도나 투과율이 다른 필터에 대해 상대적으로 낮은 녹색은 현재의 공정상 글래스와의 접착력에 있어 문제가 되므로 녹색 필터의 경우 공정의 순서를 다른 필터와 바꾸거나 특별한 처리를 해야 하는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 적,녹,청색의 컬러 필터를 서로 분리되는 다른 평면에 형성함으로써 블랙 매트릭스의 폭 조절 및 적,녹,청색 컬러 필터의 크기도 넓게 형성할 수 있고 특성상 색순도나 투과율이 낮은 색의 필터를 다른 필터와 분리하여 형성할 수 있는 액정표시소자용 컬러 필터를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시소자용 컬러 필터의 특징은, 적,녹,청의 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 대향되는 다른 유리기판에 형성하는 액정표시소자에 있어서, 상부 유리기판위에 녹색을 제외한 1개(혹은 2개)색의 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 형성하고, 상기 유리기판과 대향하는 다른 하부 유리기판위에 나머지 2개(혹은 1개)색의 컬러 필터를 상부 유리기판의 컬러 필터와 정렬이 되게 배열하는 구조로 형성함에 있다.

이하, 본 발명에 따른 액정표시소자용 컬러 필터의 바람직한 하나의 실시예에 대하여 첨부도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 3도는 본 발명에 의한 컬러 필터 구조를 보인 단면도로서 도면에 도시된 바와 같이, 적,녹,청의 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 서로 대향되는 유리기판에 분리시켜 형성하는 액정표시소자에 있어서, 블랙 매트릭스(2)가 형성되는 상부 유리기판(1a)위에 녹색을 제외한 적,청색의 컬러 필터중 1개(혹은 2개)색의 컬러 필터(3B ;도면에서는 임의로 청색의 컬러필터를 선택함)를 형성하고, 상기 상부의 유리기판(1a)과 대향하는 다른 하부의 유리기판(1b)위에는 상기 청색의 컬러 필터를 제외한 나머지 2개(혹은 1개) 적,녹색의 컬러 필터(3R)(3G)를 상기 컬러 필터(3B)와 정렬이 되게 배열하는 구조로 형성한다.

제 4도는 본 발명에 의한 컬러 필터를 통과한 빛의 투과율 스펙트럼이 컬러 필터의 두께(두께 a ＞두께 b ＞두께 c) 에 따라 변화되는 곡선모양을 보인 그래프로서 배면광의 성분 중에서 실제로 색을 재현하기 위해 필요한 광 성분은 파장(λ)이 400~500nm범위의 청색과 파장(λ)이 520~560nm범위의 녹색과 파장(λ)이 600nm이상의 적색인 데 도면에서는 청색 필터의 두께가 두꺼워 질수록 곡선 4Ba, 4Bb, 4Bc 와 같이 배면광 성분중 파장이 400~500nm 이외의 빛을 보다 정확하게 차단시키며, 녹색 필터의 두께가 두꺼워 질수록 곡선 4Ga, 4Gb, 4Gc와 같이 배면광 성분중 파장이 500~560nm 이외의 빛을 보다 정확하게 차단시키며, 적색 필터의 두께가 두꺼워 질수록 곡선 4Ra, 4Rb, 4Rc 와 같이 배면광 성분중 파장이 600nm이하의 빛을 거의 정확하게 차단시킴을 알 수 있다.

제 5도는 본 발명에 의한 컬러 필터의 두께(두께 a ＞두께 b ＞두께 c) 에 따른 색순도의 변화를 보인 그래프로서 도면에서 보는 바와 같이, CIE색도도상에 나타낸 각 색의 색도점( 5Ra ~ 5Rc는 적색 필터(두께a ＞ 두께b ＞ 두께c)를 통과한 빛의 색좌표이고, 5Ga ~ 5Gc는 녹색 필터(두께a ＞ 두께b ＞ 두께c)를 통과한 빛의 색좌표이며, 5Ba ~ 5Bc는 청색 필터(두께a ＞ 두께b ＞ 두께c)를 통과한 빛의 색좌표)을 참고로 하면 본 발명에 의한 컬러 필터를 통과한 빛의 색좌표가 컬러 필터의 두께가 두꺼워 질수록 CIE색도도 상에 가까워 지므로 각색의 순도가 향상됨을 알 수 있다.

제 6도는 본 발명에 의한 컬러 필터의 두께(두께 a ＞ 두께 b ＞ 두께 c) 에 따른 휘도의 변화를 보인 그래프로서 두께가 두꺼워 질수록 휘도(Y)는 낮아짐을 나타내고 있다.

이상에서와 같은 구성을 참고하여 본 발명에 따른 액정표시소자용 컬러 필터의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 액정표시소자용 컬러 필터는 블랙 매트릭스(2)가 형성되는 상부 유리기판(1a)위에 녹색을 제외한 적,청색의 컬러 필터중 1개(혹은 2개)색의 컬러 필터(3B ;도면에서는 임의로 청색의 컬러필터를 선택함)를 형성하고, 상기 상부의 유리기판(1a)과 대향하는 다른 하부의 유리기판(1b)위에는 적,녹색의 컬러 필터중 나머지 2개(혹은 1개)색의 컬러 필터(3R)(3G)를 상기 컬러 필터(3B)과 정렬이 되게 배열하는 구조로 형성함에 따라 녹색의 컬러 필터와 블랙 매트릭스 그리고 3개의 컬러필터가 서로 다른 평면에 분리되어 형성되므로 블랙 매트릭스의 폭 조절이 가능해지며, 적,녹,청색 필터의 제조시 면적 제한을 보다 덜 받게 되므로 면적비를 증가시킬 수 있고, 상기 두 유리기판(1a)(1b)사이의 셀 간격이 6~7미크론으로 컬러 필터와 블랙 매트릭스와의 사이에 공간이 존재하므로 이에 따른 빛의 회절에 의한 개구율 및 시야각을 확대시킬 수 있게 되고 또한, 다른 컬러 필터와 비교하여 다른 컬러 필터 위의 접착력이 낮은 녹색 필터의 경우에는 다른 색필터와 분리시켜 서로 다른 기판 위에서 공정을 진행함으로써 적색 및 청색과 녹색필터의 제조 공정의 순서를 지정할 필요가 없게 된다.

한편, 컬러 필터의 두께가 두꺼워 질수록(두께 a ＞ 두께 b ＞ 두께 c) 제 4도와 같이 투과율은 낮아지고 제 5도와 같이 색순도는 높아지며 제 6도와 같이 휘도가 낮아짐을 알 수 있으므로 컬러 필터의 특성상 색순도나 투과율이 낮은 녹색에 있어서는 다른 색의 필터에 대해 녹색 필터의 두께를 변화시킴으로써 투과율과 색순도 및 휘도를 조절할 수 있게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 액정표시소자용 컬러 필터에 의하면, 컬러 필터의 색을 서로 다른 기판에 형성함으로써 녹색과 적,청색 필터중의 어느하나(혹은 둘모두)및 블랙 매트릭스가 분리되는 평면에 형성되므로 블랙 매트릭스의 폭 조절이 가능하며 적,녹,청의 크기도 넓게 형성 가능하고, 특성상 색순도나 투과율이 낮은 색을 분리하여 형성함으로써 특성의 보완이 용이하고 공정상 문제가 되는 컬러의 필터를 특별한 처리 없이 분리함으로써 쉽게 공정을 처리할 수 있는 유용함이 있다.

Claims (2)

1. 적,녹,청의 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 서로 대향되는 유리기판에 형성하는 액정표시소자에 있어서, 상기 녹색을 제외한 적,청의 컬러 필터중 1개색의 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 동일 평면의 유리기판 위에 형성하고, 상기 유리기판과 대향하는 다른 유리기판 위에 나머지 2개색의 컬러 필터를 상기 컬러 필터와 정렬이 되게 배열하는 구조로 형성함을 특징으로 하는 액정표시소자용 컬러 필터.
2. 제1항에 있어서, 상기 블랙 매트릭스와 동일 평면에 녹색을 제외한 2개색의 컬러필터를 형성하고 상기 유리기판과 대응하는 다른 유리기판위에 나머지 1개색의 컬러필터를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 컬러 필터.