KR101289962B1 - 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고색 재현 백라이트 적용시에 색재현성이 우수한 컬러필터를 포함하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 컬러필터는, 레드, 그린, 블루 컬러필터가 형성된 컬러필터 기판을 포함하는 액정패널과, 상기 액정 패널로 빛을 공급하는 광원을 포함하는 액정표시장치에서, 상기 블루 컬러필터는 블루계열 안료와 바이올렛계열 안료의 함량비가 전체 안료에 대하여 6:4 내지 6.5:3.5 의 비율로 포함된다.

따라서, 발명은 액정 표시 장치의 컬러필터에서 블루 안료를 변경하여 블루 스펙트럼의 파장대를 단파장으로 쉬프트하여 그린 색상과 블루 색상의 고색재현성을 구현할 수 있으며, 본 발명에 따른 경우 고색재현 백라이트 적용시에 색재현성이 92%로 더욱 개선되는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 블루 안료의 성분을 변화시킴으로써 고색재현율을 크게 향상시킬 수 있어, 컬러필터기판의 제조시에 공정이 용이하다.

컬러필터, 안료, CCFL, 블루, 바이올렛

Description

액정 표시 장치{Liquid Crystal Display device}

도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치에 의해 발현되는 레드, 그린, 블루색상의 스펙트럼((R), (G), (B))과 CCFL의 스펙트럼(A)을 도시한 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 컬러필터 기판을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 컬러필터에 의해 발현되는 레드, 그린, 블루색상의 스펙트럼((R), (G), (B))과 CCFL의 스펙트럼(A)을 도시한 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 컬러필터에 의해 구현되는 색상의 색좌표값을 CIE 색좌표계에 표시한 그래프.

도 5는 블루 좌표 영역을 확대하여 도시한 그래프.

도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 컬러필터에서 블루 컬러필터의 안료 구조식.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

1 : 기판 2 : 블랙 매트릭스

4 : 컬러필터

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고색 재현 백라이트 적용시에 색재현성이 우수한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치는 액정에 의해 광(光)의 변조를 이용한 디스플레이 장치로서, 외부에서 들어오는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 액정 패널과, 액정 패널에 광을 공급하기 위한 백라이트유닛과, 액정 패널 및 백라이트유닛을 수용하여 결합하는 샤시프레임 등을 포함한다.

액정은 비발광성이기 때문에 별도의 광원이 필요하게 된다. 따라서,액정에 광을 공급하도록 액정 뒷면에서 광을 분사시켜주는 백라이트 유닛이 필요하게 된다.

상기 액정 패널의 광 투과율은 인가된 전기적 신호에 따라 조절되며, 이에 대응되어 정지된 화상이나 움직이는 화상이 액정 패널 상에 표현된다.

상기와 같이 액정패널로 광공급을 수행하는 백라이트 유닛에서 사용되는 램프는 일반적으로 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)가 사용되고 있는데, 상기 냉음극 형광램프는 우리에게 흔히 알려진 형광램프인 열음극 형광램프(Hot Cathode Fluorescent Lamp)와 거의 동일한 원리로 점등되지만, 열음극 형광램프가 열에 의한 전자방출로 점등되는 반면, 냉음극 형광램프는 전극에 가해지는 전계에 의한 전자방출로서 점등되며 발열량이 매우 적은 장점이 있다.

한편, 액정 패널은 레드, 그린, 블루색상영역이 형성된 컬러필터가 형성된 상부기판과, TFT어레이가 형성된 하부기판과, 상부 및 하부기판 사이에 개재된 액 정을 포함하는 구성으로 되어 있다.

상기 컬러필터에 의한 컬러 구현은 백라이트로부터 공급되는 광의 투과율을 조절하는 박막 트랜지스터 및 액정 셀의 동작과 레드(Red, R), 그린(Green, G), 블루(Blue, B)색상영역으로 구성된 컬러필터를 투과해 나오는 3원색의 가법 혼색을 통하여 이루어진다.

상기 컬러필터는 기판에 평판 매트릭스를 형성하고, 그 사이에 광투과성이 우수한 레드, 그린, 블루로 된 도포제를 도포하여 형성된다. 그리고, 상기 컬러필터의 형상 및 배열은 액정표시장치에 따라 다르며 화소의 배열구조에 따라 스트립 배열, 모자익 배열, 델타 배열등이 있다.

또한, 컬러필터는 제조 시 사용되는 유기필터의 재료에 따라 염료 방식과 안료방식이 있으며, 제작방법에 따라 염색법, 분산법, 전착법, 인쇄법등이 있다. 현재 박막 트랜지스터를 사용하는 액정 표시장치의 경우 컬러필터(300)는 주로 안료 분산법이 많이 쓰인다.

안료분산법은 안료가 감광성수지인 포토레지스트에 분산된 재료를 사용한 도포제를 도포하여 컬러필터 층을 코팅한 다음, 노광, 현상, 소성등의 단계적 공정을 통하여 제작하는 방법으로 각 칼러층들(R,G,B)을 각각 형성한다. 즉, 컬러필터를 도포할 글래스를 세정한 다음 크롬 또는 산화크롬막을 형성하고, 패턴을 형성한다. 이어 레드색상영역을 도포, 노광, 현상, 소성의 순서로 형성하고, 동일한 방법으로 그린색상영역, 블루색상영역의 순서로 각각 컬러필터를 형성한다. 그리고, 형성된 컬러필터에 UV를 입사하여 경화시킨후, 보호막 및 ITO막을 형성하여 컬러필터기판 을 만들게 된다. 이 방법은 정교성이 뛰어나고 재현성이 좋아 널리 사용되고 있으며, 안료분산법으로 제조되는 컬러필터의 주요성분은 광중합 개시제, 모노머, 바인더 등의 광중합형 감광 조성물과 색상을 구현하는 유기안료로 구성되어 있다.

상기 안료분산법에서 컬러 포토레지스트는 크게 안료성분과 포토레지스터성분으로 구분되는데, 안료성분에는 안료, 바인더, 분산제, 솔벤트등이 포함되어 있으며 포토레지스트 성분에는 모노머, 포토이니시에이터, 첨가제등이 포함된다.

도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치에 의해 발현되는 레드, 그린, 블루색상의 스펙트럼((R), (G), (B))과 CCFL의 스펙트럼(A)을 도시한 그래프이다.

도 1의 그래프에 나타난 바와 같이, CCFL을 광원으로 한 경우 CCFL의 스펙트럼의 분포는 블루 스펙트럼(B)의 영역인 380nm 내지 530nm에서 제 1 피크치가 형성되고, 그린 스펙트럼(G)의 영역인 450nm 내지 600nm에서 제 2 피크치가 형성되고, 레드 스펙트럼(R)의 영역인 600nm 내지 800nm에서 제 3 피크치가 형성된다.

하지만, 그린 색상을 발현하는 제 2 피크치를 가지는 CCFL 스펙트럼(A)은 블루 스펙트럼의 영역의 블루색상을 발현하는 주파수인 490nm ~ 500nm영역에서 블루 스펙트럼(B)과 혼색되는 부분(K)이 발생되는 것을 볼 수 있다.

즉, 종래기술에 의한 컬러필터에 의해 발현되는 색상은 CCFL을 광원으로 한 경우 그린색상영역에서는 블루색상을 나타내는 광원의 스펙트럼과, 블루색상영역에서는 그린색상을 나타내는 광원의 스펙트럼과 간섭이 많이 발생되어 컬러필터에 의한 색재현성이 72% 이하로 떨어지는 문제점이 있다.

특히, 최근에는 액정 표시 장치의 리얼(real)한 색감을 위하여 고색재현 특 성을 향상시키는 방안에 대해서 활발히 연구되고 있다.

본 발명은 컬러필터의 블루 스펙트럼의 파장대를 단파장으로 쉬프트하여 고색재현 백라이트 적용시에 색재현성을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치의 컬러필터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 레드, 그린, 블루 컬러필터가 형성된 컬러필터 기판을 포함하는 액정패널과, 상기 액정 패널로 빛을 공급하는 광원을 포함하는 액정 표시 장치에서, 상기 블루 컬러필터는 블루계열 안료가 전체 안료(블루계열 안료와 바이올렛 안료의 합계 중량)를 기준으로 60 ~ 65 중량%로 형성되고, 바이올렛계열 안료가 40 ~ 35 중량%로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

상기 블루 컬러필터는 광중합 개시제, 모노머, 바인더의 조성물을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 블루 컬러필터의 스펙트럼 파장대는 500nm 이하에서 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 광원은 냉음극 형광램프(CCFL)인 것을 특징으로 한다.

상기 광원 스펙트럼의 그린 파장영역의 피크치는 500nm 내지 600nm에서 선택되어 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 블루계열 안료는 '블루 15-6'를 사용한 것을 특징으로 한다.

상기 바이올렛계열 안료는 '바이올렛 23'를 사용한 것을 특징으로 한다.

상기 광원의 스펙트럼의 블루 파장영역의 피크치는 300nm 내지 500nm 사이에 존재하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 컬러필터에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 컬러필터 기판을 보여주는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 컬러필터 기판은, 기판(1)의 배면 상에 형성되는 컬러필터(4), 블랙매트릭스(2)를 구비한다.

이때, 상기 컬러필터 기판은, 레드(R)을 구현하는 레드 컬러필터(4a), 그린(G)을 구현하는 그린 컬러필터(4b), 블루(B)을 구현하는 블루컬러필터(4c)를 포함한다.

상기 기판(1) 상에 크롬(Cr)을 포함하는 불투명금속 또는 불투명수지를 이용하여 상기 컬러필터의 경계부에 블랙매트릭스(2)가 형성된다.

이와같이, 인접한 색의 컬러필터(4)들 사이에는 블랙 매트릭스(2)가 형성되어 인접한 셀로부터 입사되는 빛을 흡수함으로써 콘트라스트의 저하를 방지하게 된다.

그리고, 상기 블랙매트릭스(2)가 형성된 기판(1) 상에 레드 수지가 전면 증착되고 포토리소그래피공정에 의해 레드 수지가 패터닝됨으로써 레드 컬러필터(4a)가 형성된다.

그리고, 상기 레드 컬러필터(4a)가 형성된 기판(1) 상에 그린 수지가 전면 증착된 후 포토리소그래피공정에 의해 그린 수지가 패터닝됨으로써 그린 컬러필터(4b)가 형성된다.

상기 그린 컬러필터(4b)가 형성된 기판(1) 상에 블루 수지가 전면 증착된 후 포토리소그래피공정에 의해 블루 수지가 패터닝됨으로써 블루 컬러필터(4c)가 형성된다.

상기 컬러필터(4)는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 컬러필터를 포함하여 특정 파장대역의 빛을 투과시킴으로써 컬러표시를 가능하게 한다.

한편, 액정 패널은 상기 컬러필터 기판과 대향하며, 그 사이에 액정층을 형성하는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 더 구비한다.

도시되지는 않았으나, 상기 어레이 기판은 하부기판의 전면에 게이트절연막을 사이에 두고 데이터라인과 게이트라인이 상호 교차되도록 형성되며, 그 교차부에 박막트랜지스터가 형성된다.

그리고, 상기 박막트랜지스터는 게이트라인으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극에 공급하여 데이터신호에 의해 공통전극과 전위차를 발생시키게 되며 이 전위차에 의해 컬러필터기판과 박막 트랜지스터 어레이 기판 사이에 위치하는 액정은 유전율이방성에 의해 회전하게 되고, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 액정을 통과한 빛이 상기 컬러필터 기판으로 투과되어 각 레드(R), 그린(G) 및 블루(B) 색의 컬러필터(4)에서 특정 파장대역의 빛을 투과시킴으로써 컬러표시를 가능하게 한다.

여기서, 상기 블루 컬러필터(4c)의 주요성분인 광중합 개시제, 모노머, 바인 더 등의 광중합형 감광 조성물과 색상을 구현하는 안료가 포함된 도포제에 대하여 상기 안료는 '블루 15-6' 등의 블루계열 안료, '바이올렛 23' 등의 바이올렛계열 안료를 혼합하여 사용하고 있다.

상기 블루계열 안료가 전체 안료(블루계열 안료와 바이올렛 안료의 합계 중량)를 기준으로 60 ~ 65 중량%로 구성되고, 바이올렛계열 안료가 40 ~ 35 중량%로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 블루 컬러필터(4c)에 의해 CCFL로부터 공급되는 광원으로 발현되는 블루의 스펙트럼 파장대는 단파장대로 소정 이동하게 된다.

상술한 구성에 의한 액정표시장치의 작동에 있어서, 광원인 CCFL로부터 공급되는 광의 스펙트럼과 본 발명에 따른 컬러필터에 의해 통과되는 스펙트럼을 나타낸 그래프를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 컬러필터에 의해 발현되는 레드, 그린, 블루색상의 스펙트럼((R), (G), (B))과 CCFL의 스펙트럼(A)을 도시한 그래프이다.

도 3의 그래프에 나타난 바와 같이, CCFL을 광원으로 한 경우 CCFL의 스펙트럼의 분포는 그린 스펙트럼(G)의 영역인 450nm 내지 600nm에서 제 2 피크치가 형성되고, 레드 스펙트럼(R)의 영역인 600nm 내지 800nm에서 제 3 피크치가 형성된다.

그리고, 본 발명에 따른 블루 컬러필터에 의해 블루 파장대가 단파장대로 쉬프트된 블루 스펙트럼(B)의 영역인 300nm 내지 500nm에서 제 1 피크치가 형성되고 있다.

상기 그래프에서 CCFL 스펙트럼에서 레드색상영역의 제 3 피크치의 파장대는 600nm, 그린색상영역은 520nm, 블루색상영역은 430nm이다.

즉, 상기 블루 컬러필터에 의해 블루 파장대는 최대 파장이 500nm이하에서 형성될 수 있도록 하며, 상기 그린 색상을 발현하는 제 2 피크치를 가지는 CCFL 스펙트럼(A)의 파장대인 505nm 내지 530nm 파장대에서 블루 스펙트럼의 영역과의 혼색이 발생되지 않는 것을 볼수 있다.

여기서, 블루 파장대는 500nm 이하의 단파장영역에서 블루색상을 띄게 되므로 CCFL 스펙트럼의 그린색상영역의 파장대인 505nm 내지 530nm에서 블루색상에 해당되는 파장영역의 빛의 통과가 줄어들어 그린 색상 및 블루 색상의 색재현성이 높게 나타난다.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 컬러필터에 의해 구현되는 색상의 색좌표값을 종래기술에 의한 색좌표값과 비교하여 국제조명위원회(CIE)에서 정한 CIE 색좌표계에 표시한 그래프이고, 도 5는 블루 좌표 영역을 확대하여 도시한 그래프이다.

여기서, 본 발명의 블루 컬러필터는 광중합 개시제, 모노머, 바인더 등의 광중합형 감광 조성물과 색상을 구현하는 안료가 포함된 도포제에 대하여 상기 안료는 '블루 15-6' 등의 블루계열 안료, '바이올렛 23' 등의 바이올렛계열 안료를 혼합하여 사용하고 있다.

상기 블루계열 안료와 바이올렛계열 안료의 함량비는 전체 안료에 대하여 6:4 내지 6.5:3.5 로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 블루 컬러필터에 의해 CCFL로부터 공급되는 광원으로 발현되는 블루의 스펙트럼 파장대는 단파장대로 소정 이동하게 된다.

도 4의 그래프에 나타난바와 같이, 종래기술에 대하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 색재현성이 훨씬 개선되었음을 알 수 있다.

즉, 그래프에서 레드, 그린, 블루 세가지 색상이 만드는 삼각형이 NTSC규격에 더욱 가깝게 형성됨을 알 수 있다. 또한, 종래기술의 색재현성이 72%이하임에 반해 본 발명에 따른 경우 색재현성이 92%로 더욱 개선되었음을 알 수 있다.

도 5의 확대 그래프를 보면, 블루 좌표 By가 1.108에서 0.070수준으로 떨어져 색 영역이 확대됨을 볼 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 컬러필터에서 블루 컬러필터의 안료 구조식을 보여주는 도면이다.

도 6a는 본 발명에 따른 블루 컬러필터에서 사용되는 블루계열 안료의 구조식이고, 도 6b는 본 발명에 따른 블루 컬러필터에서 사용되는 바이올렛계열 안료의 구조식이다.

본 발명의 블루 컬러필터는 광중합 개시제, 모노머, 바인더 등의 광중합형 감광 조성물과 색상을 구현하는 안료가 포함된 도포제에 대하여 상기 안료는 '블루 15-6' 등의 블루계열 안료, '바이올렛 23' 등의 바이올렛계열 안료를 혼합하여 사용하고 있다.

상기 블루계열 안료가 전체 안료(블루계열 안료와 바이올렛 안료의 합계 중량)를 기준으로 60 ~ 65 중량%로 구성되고, 바이올렛계열 안료가 40 ~ 35 중량%로 구성되어 있다.

본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명은 액정 표시 장치의 컬러필터에서 블루 안료를 변경하여 블루 스펙트럼의 파장대를 단파장으로 쉬프트하여 그린 색상과 블루 색상의 고색재현성을 구현할 수 있으며, 본 발명에 따른 경우 고색재현 백라이트 적용시에 색재현성이 92%로 더욱 개선되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 블루 안료의 성분을 변화시킴으로써 고색재현율을 크게 향상시킬 수 있어, 컬러필터기판의 제조시에 공정이 용이한 효과도 있다.

Claims (8)

1. 레드, 그린, 블루 컬러필터가 형성된 컬러필터 기판을 포함하는 액정패널과, 상기 액정 패널로 빛을 공급하는 광원을 포함하는 액정 표시 장치에서,

   상기 광원은 냉음극 형광램프(CCFL)이고, 광원 스펙트럼의 그린 색상 영역의 피크치는 500nm 내지 600nm에서 존재하고,

   상기 블루 컬러필터는 블루계열 안료가 전체 안료의 60 ~ 65 중량%로 구성되고, 바이올렛계열 안료가 40 ~ 35 중량%로 구성되고,

   상기 블루 컬러필터는 상기 광원 스펙트럼의 그린 색상 영역의 파장대 보다 낮은 500nm 이하의 파장대에서 블루 색상 재현이 이루어져 혼색을 방지하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 블루 컬러필터는 광중합 개시제, 모노머, 바인더의 조성물을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 블루계열 안료는 '블루 15-6'를 사용한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 바이올렛계열 안료는 '바이올렛 23'를 사용한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
8. 삭제

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