KR100575325B1 - 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

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오카모토마모루
키무라테츠야
타카하시소우노스케
코타케나리요시
니시다신이치
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엔이씨 엘씨디 테크놀로지스, 엘티디.
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Abstract

본 발명의 액정 디스플레이(LCD) 장치는 단색 또는 컬러 필터의 차광층(및 컬러층)에 함유된 불순물이 액정내로 용리되는 것을 방지하는 성능이 향상되므로, 액정 내에 존재하는 불순물로 인해 야기되는 LCD 장치의 오동작(표시 결함)을 방지할 수 있다. LCD 장치는 (a)투명 유기 수지가 70% 이상의 가교 밀도를 갖는 조건과, (b)상기 투명 유기 수지가 50kgf/㎜2 이상의 비커스 경도를 갖는 조건 중 적어도 하나를 만족시키는 투명 유기 수지로 이루어진 보호층을 포함한다. 필터의 내부 불순물의 양은 3ng/㎝2이하인 것이 바람직하다. 아크릴 수지, 스티렌 수지, 및 폴리이미드 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나가 투명 유기 수지의 베이스 또는 매트릭스 재료로서 사용되는 것이 바람직하다.
액정 디스플레이 장치, 패턴 차광층, ITO

Description

액정 디스플레이 장치{LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 컬러 LCD 장치에 사용되는, 컬러층, 차광층, 및 보호층이 형성된 컬러 필터의 개략적 단면도.
도 2의 A 내지 D는 본 발명의 제 1의 실시예에 따라 컬러 LCD 장치에 사용되는 컬러 필터 기판의 개략적 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 컬러 LCD 장치에 사용되고, 단색 필터가 형성된 단색 필터 기판의 개략적 단면도.
도 4는 불순물이 상이한 물질로 이루어진 보호층을 뚫고 나올 가능성을 나타내며, 보호층(오버코트층)의 물질 및 내부 불순물 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 5는 보호층(오버코트층)의 비커스 경도 및 가교 밀도 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 6은 발명자의 테스트에 사용된 샘플링 방법을 도시하는 개략적 투시도.
도 7은 내부 불순물과 보호층(오버코트층)의 교차 결합 빌도 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 8은 내부 불순물과 얼룩 형상의 표시 결함의 레벨 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도 9는 도 1의 제 1의 실시예에 따른 컬러 필터를 사용하는 IPS-모드 컬러 LCD 장치의 개략적 단면도.
♠도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명♠
2 : 투명 유리 기판
4 : 패턴 차광층
6 : 적색 패턴 서브층
8 : 녹색 패턴 서브층
10 : 청색 패턴 서브층
12 : 보호 또는 오버코트층
14 : 배면 ITO층
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은 액정 디스플레이 장치(LCD)에 관한 것으로서, 특히,컬러층, 차광층, 및 보호 또는 오버코트층이 형성된 컬러 필터를 구비하는 LCD 장치 또는 차광층 및 보호(오버코트)층이 형성된 단색 필터를 구비하는 LCD에 관한 것이다.
종래의 기술
컬러층, 차광층 및 차광층을 보호하기 위한 보호층을 구비하는 종래의 컬러 필터가 일본 특개평 11-305216(1999. 11. 05)호에 기재되어 있다. 상기 필터는 투 명 플레이트, 패턴 차광층, 패턴 색필터층(컬러층), 돌출층, 및 오버코트층으로 구성된다.
매트릭스 형태의 차광층은 플레이트의 표면상에 형성되고, 픽셀이 형성되도록 패터닝된 컬러 필터층(컬러층)은 차광층으로부터 플레이트의 표면 노출 영역 상에 형성된다. 돌출층은 매트릭스형 차광층 상에 배치된 도트형 돌출부에 의해 형성된다. 돌출부는 LCD 장치의 투명 플레이트 쌍 사이에 배치된 스페이서로서 기능한다. 오버코트층은 차광층, 컬러 필터층, 및 돌출층을 커버하기 위해 플레이트 전체 표면 위에 형성된다. 오버코트층은 돌출층으로서 기능한다.
상기 종래의 컬러 필터는 IPS(In-Plane Switching) 모드 LCD용으로 사용되는 것이 바람직하다. 컬러 필터의 오버코트층은 차광층, 컬러 필터층, 및/또는 돌출층에서 어떤 물질이 용리(elution)되는 것을 방지한다. 상기 컬러 필터가 IPS-모드 LCD장치로 편입될 때, 오버코트층은 알카리 금속 이온 및/또는 다른 불필요한 물질이 액정으로 용리되는 것을 방지한다. 따라서, 알칼리 금속 이온 및/또는 다른 불필요한 물질로 인해 액정에 기능 불량이 발생하는 것이 방지된다.
본 발명은 일본 특개평 제 11-305216호에 기재된 상기 종래의 컬러 필터와 유사한 목적을 이루기 위해 발명되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 컬러 필터의 차광층 및/또는 컬러층에 함유된 불순물이 액정으로 용리되는 것을 방지하는 성능을 향상된 LCD 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 단색 필터의 차광층에 함유된 불순물이 액정으로 용리되는 것을 방지하는 성능이 향상된 LCD 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 액정에 존재하는 불순물에 의해 야기되는 LCD 장치의 오동작(표시 결함)을 방지하는 LCD 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 이하의 기재에 의해 더욱 명확히 설명될 것이다.
상기 목적을 이루기 위해, 발명자는 연구를 통해 다음과 같은 사실을 알아냈다.
(i) 차광층을 커버하는 보호층이 70% 이상의 가교 밀도를 갖는 투명 유기 수지로 이루어지면, 차광층(및 컬러층)에 함유된 불순물이 보호층을 뚫고 나오는 것이 불가능 또는 어려워진다.
(ii) 차광층(및 컬러층)을 커버하는 보호층이 50kgf/㎜2 이상의 비커스 경도(vikers hardness)를 갖는 투명 유기 수지로 이루어지면, 차광층(및 컬러층)에 함유된 불순물은 보호층을 뚫고 나오는 것이 불가능 또는 어려워진다.
상기 (i) 및 (ii)에 의거하여, 발명자는 다음과 같이 본 발명을 고안하였다.
상기 장치는,
기판;
상기 기판과 필터 사이에 공간이 형성되도록 기판과 결합된 컬러 필터; 및
상기 공간에 채워지는 액정을 포함하고,
상기 필터는 컬러층, 차광층, 및 보호층을 구비하고,
상기 보호층은 상기 컬러층 및 상기 차광층을 보호하고,
상기 보호층은 (a)투명 유기 수지가 70% 이상의 가교 밀도를 갖는 조건과, (b)상기 투명 유기 수지가 50kgf/㎜2 이상의 비커스 경도를 갖는 조건 중 적어도 하나를 만족시키는 투명 유기 수지로 이루어진다.
본 발명의 제 1의 양상에 따르면, 컬러 필터의 보호층은 (a)투명 유기 수지가 70% 이상의 가교 밀도를 갖는 조건, 및 (b)투명 유기 수지가 50kgf/㎜2 이상의 비커스 경도를 갖는 조건 중 적어도 하나를 만족시키는 투명 유기 수지로 이루어진다. 따라서, 보호층은 컬러층과 차광층에 존재하는 불순물에 대해 높은 블록 효과를 나타낸다. 한편, 불순물은 보호층을 뚫고 나오기 어렵거나 불가능하다. 상기는 불순물의 용리 방지 성능이 향상된다는 것을 나타낸다. 따라서, 불순물에 의해 야기되는 컬러 LCD 장치의 오동작(표시 결함)이 더욱 효과적으로 방지된다.
본 발명의 제 1의 양상에 따른 장치에서, 필터의 내부 불순물 양은 3ng/㎝2 이하이다. 내부 불순물의 측정 방법은 이하와 같다.
본 발명의 제 2의 양상에 따르면, 단색 LCD 장치가 제공된다.
상기 장치는,
기판;
필터와 상기 기판 사이에 공간이 형성되도록 상기 기판과 결합된 단색 필터;
상기 공간에 채워지는 액정;
상기 필터는 차광층과 상기 차광층 보호을 보호하기 위한 보호층을 갖고,
상기 보호층은 (a)투명 유기 수지가 70% 이상의 가교 밀도를 갖는 조건과, (b)상기 투명 유기 수지가 50kgf/㎜2 이상의 비커스 경도를 갖는 조건 중 적어도 하나를 만족시키는 투명 유기 수지로 이루어진다.
본 발명의 제 1의 양상에 따른 장치를 사용하면, 단색 필터의 보호층은 (a)투명 유기 수지가 70% 이상의 가교 밀도를 갖는 조건과, (b)투명 유기 수지가 50kgf/㎜2의 비커스 경도를 갖는 조건증 적어도 하나의 조건을 만족하는 투명 유기 수지로 이루어진다. 따라서, 보호층은 차광층에 존재하는 불순물에 대해 높은 블록 효과를 나타낸다. 한편, 불순물은 보호층을 뚫고 나오기 어렵거나 불가능하다. 상기는 불순물의 용리를 방지하는 성능이 향상된다는 것을 의미한다. 따라서, 불순물에 의해 야기된 단색 LCD 장치의 오동작(표시 결함)이 더욱 효과적으로 방지된다.
본 발명의 제 2의 양상에 따른 장치에서, 필터 내부 불순물의 양은 3ng/㎝2이하이다. 내부 불순물의 측정 방법은 제 1의 양상에 따른 장치와 동일하다.
본 발명의 제 1 및 제 2의 양상에 따른 장치에서, 보호층은 (a) 및 (b)의 조건 중 적어도 하나를 만족하는 투명 유기 수지로 이루어질 수 있다. 그러나, 아크릴 수지, 스티렌 수지, 및 폴리이미드 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나가 투명 유기 수지의 베이스 또는 매트릭스 재료로서 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 컬러 LCD 장치에 사용되는 컬러 필터는 투명 유리 기판(2); 블랙 매트릭스(BM)라 불리는 패턴 차광층(4); 적색(R) 패턴 서브층(6), 녹색(G) 패턴 서브층(8) 및 청색(B) 패턴 서브층(10)으로 이루어진 패턴 컬러층; 보호층 또는 오버코트(OC)층(12); 및 배면 ITO(Indium Tin Oxide)층(14)으로 이루어진다.
차광층(4)은 유리 기판(2)의 표면상에 형성된다. 상기 층(4)은 매트릭스 형상이고 검은색으로 이루어져있어, 보통 블랙 매트릭스(BM)라고 불린다. 규칙적으로 배열된 R,G,B 서브층(6, 8, 10)에 의해 픽셀을 형성하도록 패턴된 컬러층은 차광층(4)으로부터 기판(2)의 표면 노출 영역 상에 선택적으로 형성된다. 보호층(12)은 차광층(4)과 컬러 필터층을 피복하기 위해 기판(2)의 전체 표면위에 형성된다. 보호층(12)은 컬러층과 차광층(4)을 보호한다.
보호층(12)은 (a)투명 유기 수지가 70%이상의 가교 밀도를 갖는 조건과 (b)투명 유기 수지가 50kgf/㎜2 이상의 비커스 경도를 갖는 조건중 적어도 하나를 만족하는 투명 유기 수지로 이루어진다.
배면 ITO층(14)은 기판(2)의 배면 상에 형성된다.
차광층(4)은 원하는 차광 특성을 갖는다면 검은 안료 대신 크롬(Cr)과 같은 금속으로 이루어질 수도 있다.
제 1의 실시예에 따른 상기 컬러 필터는 도 2의 A 내지 D에 도시된 프로세스 순서로 제조될 수 있다.
우선, 배면 ITO층(14)이 세정되고, 검은색 레지스트(도시되지 않음)가 스핀 코팅에 의해 기판(2)의 표면상에 피복된다. 포토리소그래피에 의해, 검은색 레지스트가 패터닝되어 매트릭스를 형성한다. 따라서, 매트릭스형 차광층(4; 예를 들어, 블랙 매트릭스)이 도 2의 B에 도시된 바와 같이 기판(2)의 표면 상에 형성된다.
계속해서, 적색 레지스트(도시되지 않음)가 스핀 코팅에 의해 기판(2)의 표면 상에 피복된다. 포토리소그래피에 의해, 적색 레지스트가 패터닝되어 소정의 형태를 형성한다. 따라서, 적색 서브층(6)이 기판(2) 표면의 노출된 영역 상에 선택적으로 형성되어 도 2의 C에 도시된 바와 같이 차광층(4)을 형성한다. 서브층(6)은 상기 층(4)상에 부분적으로 배치된다.
붉은 서브층(6)에 대해 동일한 프로세스가 두 번 반복되고, 이로 인해, 차광층(4)으로부터 기판 표면의 노출 영역 상에 패터닝된 녹색 서브층(8)과 패터닝된 청색 서브층(10)이 형성된다. 따라서, 서브층(6, 8, 10)으로 이루어진 패턴 컬러층의 형성이 완료된다.
오버코트층(12)용 물질이 도포되어 서브층(6, 8, 10)으로 이루어진 패턴 컬러층과 차광층(4)을 피복한다. 따라서, 도 2의 D에 도시된 바와 같이, 상기 물질이 소결되고, 그 결과, 오버코트층(보호층)(12)이 형성된다.
도 3은 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 단색 LCD 장치에 사용되는 단색 필터를 도시한다. 상기 장치는 적, 녹, 청색 서브층(6, 8, 10)으로 이루어진 컬러층이 제거된 것만을 제외하고는 도 1의 제 1의 실시예에 따른 장치와 동일한 구성을 갖는다. 특히, 상기 장치는 투명 유리 기판(2), 블랙 매트릭스(BM)이라 불리는 패턴 차광층(4), 보호 또는 오버코트층(12), 및 배면 ITO층(14)을 포함한다.
제 2의 실시예의 단색 LCD 장치는 제 1의 실시예의 컬러 LCD 장치와 거의 동일한 제조 공정으로 제조될 수 있다. 따라서, 그 제조 방법에 관한 설명은 생략한다.
종래 IPS 모드 LCD 장치에 사용된 컬러 및 단색 필터를 사용하면, 보호 또는 오버코트층(12)은 약 50%의 가교 밀도를 갖는 투명 유기 수기로 이루어진다. 상기 수지는 약 48kgf/㎜2의 비커스 경도를 갖는다. 상기 수지는 컬러층 및/또는 차광층에 함유된 불순물(예를 들어, 무기 이온)이 보호층을 뚫고 나와 액정으로 들어갈 수 있다는 문제점이 있다. 액정에 존재하는 불순물은 LCD 장치의 동작에 악영향을 미치게 되고, 그 결과, 장치의 오동작(얼룩형 표시 결함)이 발생할 수 있다. 발명자의 테스트 결과에 따르면, TN(twisted nematic)-모드 LCD 장치보다 낮은 저항력을 갖는 액정에 사용될 때 상기 동작 불량이 야기된다. 예를 들어, TN-모드 장치용 액정의 저항력은 1x1013Ω·㎝이고, IPS-모드 장치는 5x1011Ω·㎝이다. 따라서, IPS-모드 장치의 액정에 존재하는 불순물이 액정에서 흘러서 로컬 영역에 모이는 것을 고려해야한다. 그 결과, 장치의 오동작(얼룩형 표시 결함)이 TN 모드 장치에 비해 IPS 모드 장치에서 더 쉽게 일어날 수 있다. 한편, 불순물에 의한 영향이 TN 모드 장치보다 IPS 모드 장치에서 좀더 확실하게 나타난다.
종래에는, 다양한 측정법(measure)이 상기 문제에 대해 사용되었다. 예를 들어, 안료를 제거하기 위한 세정 공정이 더욱 강하게 사용되고, 얼라인먼트층에 대해 사용되는 향상된 물질(불순물 제거 특성을 갖는 물질) 또는 향상된 액정이 사용 된다. 그러나, 상기 종래의 측정에 의해 얻어지는 효과는 그리 만족스럽지 않다.
또한, TN-모드 장치용 컬러 필터는 컬러층과 차광층을 피복하고 픽셀 전극으로서 기능하는 ITO층을 포함한다. 이와는 달리, IPS 모드 장치용 컬러 필터는 컬러층과 차광층으로부터 액정으로의 불순물의 용리가 보호 또는 오버코트층(12)에 의해서만 방지되는 이러한 ITO층을 포함하지 않는다. 도 4는 보호층(12)의 물질 및 컬러 필터의 내부 불순물 사이의 관계를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 불순물은 ITO로 이루어진 오버코트층(12)보다는 유기 수지로 이루어진 오버코트층(12)을 통해 더 쉽게 유입된다. 그 결과, IPS 모드 장치에서 보호층(12)을 통해 유입된 불순물의 양은 TN 모드 장치에서보다 더 크다. 상기는 장치의 표시 불량(얼룩형 표시 결함)이 TN 모드에서보다 IPS 모드 장치에서 더 야기된다는 것을 의미한다.
한편, 본 발명의 제 1의 실시예(도 1)에 따른 컬러 필터와 본 발명의 제 2의 실시예(도 3)에 따른 단색 필터가 IPS 모드 장치에 사용되면, 상술한 바와 같이, 보호층 또는 오버코트층(12)은 (a)투명 유기 수지가 70% 이상의 가교 밀도를 갖는 조건과, (b)상기 투명 유기 수지가 50kgf/㎜2 이상의 비커스 경도를 갖는 조건 중 적어도 하나를 만족시키는 투명 유기 수지로 이루어진다. 따라서, 상기 층(12)은 R, G, B 서브층(6, 8, 10)과 차광층(4)으로 이루어진 컬러층에 존재하는 불순물에 대해 높은 차단 효과를 나타낸다. 한편, 상기 불순물은 보호층(12)을 통해 들어오기 어렵거나 불가능하게 된다. 따라서, 장치의 표시 불량(얼룩형 표시 결함)이 IPS 모드 장치에서도 효과적으로 방지될 수 있다.
명세서에서, "가교 밀도(cross-link density)"는 다음과 같은 의미를 갖는다.
특히, 선형 폴리머가 교차 결합 또는 경화제(cross-linking or curing agent)라 불리는 다른 폴리머와 서로 직접 또는 간접적으로 결합되면, 선형 폴리머와 많은 "교차 결합점"에서 서로 링크되는 "교차 결합 구조"를 갖는다. "가교 밀도"는 전체 구조 유닛에 대해 교차 결합 포인트의 비율 또는 퍼센티지를 나타낸다. "가교 밀도"가 증가하면, 선형 폴리머의 결합 상태도 더욱근접하게 된다.
"비커스 경도"는 물체의 경도를 표현하는 대표적인 방법중 하나이다. "비커스 경도"는 다이아몬드 피라미드가 5 내지 50kg의 일정한 하중으로 물체를 누를 때 물체의 표면상에 패인 자국이 형성되며, 패인 자국의 사선 길이를 측정하고, 인가되는 하중(kg)을 패인 자국의 표면 면적(㎜2)으로 나눈다. 패인 자국의 표면 면적은 패인 자국의 사선의 길이를 사용하여 측정된다. 따라서, 패인 자국의 표면 면적(㎜2)에 인가되는 하중(kg)의 비율 또는 지수는 물체의 비커스 경도의 값이 된다.
본 발명에서, 오버코트 또는 보호층(12)의 가교 밀도는 70%의 최저 한도를 갖는다. 그러나, 상기 층(12)의 밀도의 최저 한도는 75%인 것이 바람직하다. 밀도가 최고 한도를 갖지 않더라도, 상기 층(12)의 최고 한도 밀도는 90%인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 층(12)의 밀도는 70 내지 90%의 범위이다.
오버코트 또는 보호층(12)의 비커스 경도는 50kgf/㎜2의 최저 한도를 갖는 다. 그러나, 상기 층(12)의 최저 한도의 경도는 51.9kgf/㎜2이다. 상기 경도가 최고 한도를 갖지 않더라도, 상기 층(12)의 최고 한도 밀도는 70kgf/㎜2인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 층(12)의 비커스 경도는 50kgf/㎜2 내지 70kgf/㎜2인 것이 바람직하다.
상기 가교 밀도 및 비커스 경도는 도 5에 도시된 상호 관계를 갖는다. 도 5에 도시된 바와 같이, 50%의 가교 밀도를 갖는 종래의 오버코트 또는 보호층을 사용하면, 비커스 경도는 48.4kgf/㎜2이다. 본 발명에 따른 70%의 가교 밀도를 갖는 오버코트 또는 보호층을 사용하면, 비커스 경도는 51.9kgf/㎜2이다. 본 발명은 오버코트층이 더 높은 가교 밀도를 갖는다면, 컬러층과 차광층(4)에 존재하는 불순물 침투에 대해 높은 차단 효과를 갖게 되고, 가교 밀도와 비커스 경도 사이에 파지티브한 상호관계가 성립된다는 것에 의거하여 고안되었다.
오버코트 또는 보호층(12)의 가교 밀도가 상승하기 위해서, 예를 들어, (i)상기 층(12)용 투명 유기 수지에 부가되는 경화제의 밀도 또는 양이 증가되거나, (ii)상기 층(12)용 투명 유기 수지의 반응(중합반응)율이 감소되어 중합반응 도(degree of polymerization)가 상승하는 것이 바람직하다. 밀봉 강도, 상대적 유전율, 저항력과 같은 상기 층(12)의 다른 특성들이 컬러층과 차광층(4)에 존재하는 불순물의 유입에 대한 차단 효과와 관계가 없는 것도 고려되어야 한다.
오버코트층(12)용 투명 유기 수지로서 사용되는 물질의 구체적인 예는 다음 과 같다.
명칭 : JSS-319(JSR(japanese Company) 제조)
유형 : 열경화성 투명 아크릴 수지
성분 :
(1) 아크릴 수지(매트릭스 폴리머) : 15~25%
(2) 에폭시 수지(교차 결합제) : 1~4%
(3) 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르(용매) : 50~70%
(4) 메톡시 프로필 아세테이트(용매) : 10~25%
(5) 결합제(유리 기판에 대한 접착성 향상을 위해): 1~5%
보호층(12) 형성 공정의 구체적인 예는 다음과 같다.
우선, 컬러층과 차광층(4)이 유리 기판(2)의 표면상에 형성되고, 컬러층과 차광층(4)을 갖는 기판(2)이 세정된다. 그 후, 오버코트층(12)재가 스핀 코팅에 의해 기판(2) 전체에 피복된다. 피복된 물질에서 용매가 프리베이크 처리에 의해 제거되어(예를 들어, 기판(2)을 깨끗한 오븐에서, 100℃의 열판에서 2분간 가열), 가열에 의해 상기 층(12)용 재료가 경화된다.
도 9는 도 1의 제 1의 실시예에 따른 상기 컬러 필터(1)가 사용되는 IPS 모드 컬러 LCD 장치의 구조를 개략적으로 도시한다. 필터(1)는 스위치 소자로서 TFT(53)와 투명 유리 기판(52)을 포함하는 기판(51)과 결합된다. TFT(53)는 기판(52)의 내부 표면 상에 규칙적으로 배치된다. 액정(60)은 필터(1)과 기판(51) 사이의 공간을 채운다. 공-모양의 스페이서(70)가 액정(60)에 분산된다.
도 3의 제 2의 실시예에 따른 단색 필터는 기판(51)과 결합되면, IPS 모드 단색 LCD장치가 형성된다.
단순화를 위해, 주지의 제조 공정 및 부품인 주위 스페이서, 필터(1)의 외주를 밀봉하기 위한 밀봉재, 액정(60)을 주입하기 위한 구멍용 밀봉재, 및 편광판과 같은 다른 구조적인 부분이 도 9에서 생략된다.
실험
본 발명의 장점을 확인하기 위해, 발명자는 LCD 장치의 컬러 필터에 함유된 내부 불순물을 측정함으로써 다음과 같은 실험을 수행하였다.
측정법
우선, 도 1과 동일한 구조를 갖는 컬러 필터(30)가 제조된다. 그리고, 필터(30) 중 하나에 존재하는 불순물이 다음과 같은 방법으로 측정된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 필터(30)의 오버코트층(12; 보호층)의 표면의 소정의 영역이 제 1의 용매(32; 에탄올)에 의해 세정된다. 상기 영역의 세정에 사용되는 제 1의 용매(32)는 제 1의 샘플(36)로서 용기에 보관된다. 상기는 제 1의 샘플링 공정이다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 층(12)의 표면의 동일 영역이 피펫(40)을 사용하여 제 2의 용제(34; 아세톤)에 의해 세정된다. 제 2의 용매(34)는 제 1의 용매(32)에 반대되는 극성을 갖는다. 제 2의 용매(34)는 제 2의 샘플(38)로서 다른 용기에 보관된다.
상기는 제 2의 샘플링 공정이다.
물론, 제 1 및 제 2의 샘플링 공정에 사용된 피펫(40)과 필터(30)와 같은 실험 용기는 사용되기 전에 순수(pure water)로 깨끗이 세정된다.
제 1의 샘플링 공정에 에탄올이 사용되므로, 오버코트층(12)의 표면 상에 존재하는 불순물만이 제 1의 샘플(36)에 모아진다. 한편, 제 2의 샘플링 공정에서는 아세톤이 사용되므로, 침투로 인해 오버코트층(12)에 존재하는 불순물만이 모아진다.
그 후, 제 1 및 제 2의 샘플(36 및 38)이 서로 혼합되고, 샘플(36 및 38)의 혼합물에 함유된 불순물(내부 불순물)의 양이 측정된다. 이 때, 나트륨(Na) 이온, 칼륨(Ka) 이온, 및 구리(Cu) 이온과 같은 금속 불순물의 양이 프레임리스 원자 흡광(frameless atomic absorption) 측정 기구(명칭 : Spectro AA-4002, 제작 : Varian)로 측정된다. 염화물(Cl) 이온, 브롬(Br) 이온, 질산(NO3) 이온, 및 황산(SO4) 이온과 같은 비금속 불순물의 양이 이온 착색판(ion chromatograph; 명칭 : DX-300, 제작 : DIONEX)으로 측정된다.
제 1 및 제 2의 샘플링 공정은 남아있는 컬러 필터(30) 각각에 대해 반복적으로 수행된다.
측정 대상
실험에 사용된 컬러 필터(30)의 구조는 도 1과 동일하다. 필터(30)의 수는 10개이다. 5개의 필터(30)는 가교 밀도가 70%인 보호 또는 오버코트층을 포함한다. 다른 5개의 필터(30)는 가교 밀도가 50%인 보호 또는 오버코트층을 포함한다.
결과
도 7은 제 1 및 제 2의 샘플(36 및 38)에 함유된 불순물의 합인 내부 불순물 및 보호 또는 오버코트층의 가교 밀도 사이의 관계를 나타낸다. 도 8은 내부 불순물과 얼룩형 표시 결함의 레벨(양호 또는 불량) 사이의 관계를 나타낸다.
도 8에서 얼룩형 표시 결함의 레벨은 다음과 같이 결정된다.
레벨 5 : ◎(얼룩 없음, 양호)
레벨 4 : ○(얼룩 거의 없음, 양호)
레벨 3 : △(얼룩 관찰됨, 허용 가능)
레벨 2 : ×(얼룩 관찰, 약간 불량)
레벨 1 : ××(얼룩 관찰, 불량)
도 7 및 8에 나타난 바와 같이, 70%의 가교 밀도를 갖는 컬러 필터(30)에 관해서는, 내부 불순물의 양이 상대적으로 작고, 얼룩형 표시 결함의 레벨이 허용 가능한 레벨 또는 더 높은 레벨이 된다. 내부 불순물의 허용가능 레벨은 약 3ng/㎝2 이하를 나타낸다. 한편, 50%의 가교 밀도를 갖는 컬러 필터(30)에 관해서는, 내부 불순물의 양이 상대적으로 크고, 얼룩형 표시 결함의 레벨이 허용 가능 레벨 이하가 된다.
본 발명에 의해, 컬러 필터의 차광층 및/또는 컬러층에 함유된 불순물이 액 정으로 용리되는 것을 방지하는 성능을 향상된 LCD 장치를 제공할 수 있게 되고, 본 발명의 목적은 단색 필터의 차광층에 함유된 불순물이 액정으로 용리되는 것을 방지하는 성능이 향상되고, 액정에 존재하는 불순물에 의해 야기되는 LCD 장치의 오동작(표시 결함)을 방지하는 LCD 장치를 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 제 1 및 제 2의 실시예에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예에 어떠한 변형도 가능하다. 예를 들어, 발명이 IPS 모드 컬러 또는 단색 LCD 장치에 적용되더라도, 본 발명은 LCD 장치의 어떤 다른 모드(예를 들어, TN 모드)에도 적용될 수 있다. 또한, 컬러 또는 단색 필터 및 LCD 장치에 사용된 구조 및 재료는 필요에 따라 변경될 수 있다.
본 발명의 양호한 형상이 기재되었지만, 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변형 또는 수정이 가능하다. 따라서 본 발명의 범위는 이하의 청구항에 의해서만 결정된다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. IPS 모드로 동작하는 단색 LCD 장치에 있어서,
    기판과,
    상기 기판과의 사이에 공간이 형성되도록 상기 기판과 결합하는 단색 필터와,
    상기 공간을 채우는 액정을 포함하고,
    상기 필터는 차광층과 상기 차광층을 보호하기 위한 보호층을 구비하며,
    상기 보호층은 (a)투명 유기 수지의 가교 밀도가 70%이상인 조건 및 (b)상기 투명 유기 수지의 비커스 경도가 50kgf/㎜2 이상인 조건 중 적어도 하나를 만족 시키는 투명 유기 수지로 이루어지고,
    상기 보호층은 다른 전극으로 덮여있지 않으며 상기 액정에 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 단색 LCD 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 필터 내부의 불순물 양은 3ng/㎝2 이하인 것을 특징으로 하는 단색 LCD 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    아크릴 수지, 스티렌 수지 및 폴리이미드 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나가 상기 투명 유기 수지의 베이스 또는 매트릭스 재료로서 사용되는 것을 특징으로 하는 단색 LCD 장치.
  8. 삭제
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