KR101583263B1

KR101583263B1 - 표시기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치

Info

Publication number: KR101583263B1
Application number: KR1020090036504A
Authority: KR
Inventors: 허철; 김관수; 장창순; 장선영
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2016-01-11
Also published as: US20100271577A1; US8654284B2; KR20100117835A

Abstract

표시기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치가 개시된다. 표시기판은 베이스 기판, 베이스 기판 상에 서로 이웃하게 배열된 제1, 제2 및 제3 칼라필터들을 포함한다. 제1 내지 제3 칼라필터들 중 적어도 하나는 안료 입자들이 규칙적으로 배열되어 굴절률 이방성을 갖는다. 예를 들어, 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 베이스 기판과 나란한 수평면 상에서는 등방성의 제1 굴절률을 갖고, 베이스 기판과 직교하는 법선 방향으로는 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 침상 또는 판상으로 집합된 안료 입자들을 포함할 수 있다. 정면 및 측면에서 색감의 차이가 감소되어 표시품질이 향상된다.

칼라필터, 측면, 색감, 굴절률, 보상

Description

표시기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치{DISPLAY SUBSTRATE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 표시기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 칼라필터로 영상의 색상을 구현하는 표시기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시장치 중 하나로서, 화소전극과 공통전극 등 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 개재되어 있는 액정층으로 이루어진다. 상기 전계 생성 전극에 전압을 인가하여 상기 액정층에 전계를 생성하고 이를 통하여 상기 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.

상기 액정표시장치는 기본적인 원리상 정면에서의 색감과 측면에서의 색감이 다른 문제점을 갖고 있다. 특히 저계조 또는 블랙 상태의 경우 약간의 색감 변화에도 시인성의 변화가 심하다. 따라서, 측면에서 볼 경우 블랙 특성이 저하되어 여러 가지 색상으로 시인되어 표시품질이 저하되는 문제점이 있다.

이러한 측면 색감을 조정하는 방법으로서 편광판의 위상차를 조절하는 방법 이 사용되고 있으나 이에 한계가 있고, 또한 한가지 종류의 편광판으로 여러 가지 사양의 제품 특성을 고루 만족시키는 것은 기술적으로 매우 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하는 것으로, 본 발명의 실시예들은 정면 및 측면 시야각에서 색감의 차이가 감소된 표시기판을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 상기 표시 기판을 포함하는 표시장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 상기 표시기판의 제조 방법을 제공한다.

상기한 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 특징에 따른 표시기판은 베이스 기판, 제1, 제2 및 제3 칼라필터들을 포함한다. 상기 제1 내지 제3 칼라필터들은 상기 베이스 기판 상에 서로 이웃하게 배치되어 입사광을 색상 광으로 변환한다. 상기 제1 내지 제3 칼라필터들 중 적어도 하나는 안료 입자들이 규칙적으로 배열되어 굴절률 이방성을 갖는다.

본 발명의 실시예에서, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 상기 베이스 기판과 나란한 수평면 상에서는 등방성의 제1 굴절률을 갖고, 상기 베이스 기판과 직교하는 법선 방향으로는 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가질 수 있다. 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 침상 또는 판상으로 배열된 안료들을 포함하 며, 상기 침상 또는 판상은 상기 베이스 기판과 실질적으로 평행하도록 형성될 수 있다. 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 특징에 따른 표시장치는 제1 기판, 액정층 및 제2 기판을 포함한다. 상기 액정층은 상기 제1 기판 상에 배치된다. 상기 제2 기판은 베이스 기판, 제1, 제2 및 제3 칼라필터들, 및 전극을 포함한다. 상기 베이스 기판은 상기 액정층을 사이에 두고 상기 제1 기판과 마주보게 배치된다. 상기 제1 내지 제3 칼라필터들은 상기 베이스 기판 상에 서로 이웃하게 배치되어 입사광을 색상 광으로 변환한다. 상기 전극은 상기 제1 내지 제3 칼라필터들 위에 배치되어 상기 제1 기판과 마주보게 배치된다. 상기 제1 내지 제3 칼라필터들 중 적어도 하나는 안료 입자들이 규칙적으로 배열되어 굴절률 이방성을 갖는다.

본 발명의 실시예에서, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 상기 베이스 기판과 나란한 수평면 상에서는 등방성의 제1 굴절률을 갖고, 상기 베이스 기판과 직교하는 법선 방향으로는 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 가질 수 있다. 상기 표시장치는 제1 편광판, 제2 편광판 및 위상차 보상필름을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 편광판은 상기 제1 기판의 외측면에 배치된다. 상기 제2 편광판은 상기 제2 기판의 외측면에 배치된다. 상기 위상차 보상필름은 상기 제1 및 제2 편광판들 사이에 배치되어 시야각에 따른 상기 액정층의 위상차를 보상한다. 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터의 색상은 상기 시야각에 따라 상기 위상차 보상필름에 의한 위상차 보상의 편차로 인해 발생하는 정면 대비 측면의 색좌표 차이를 보상하도록 결정된다. 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 또 다른 특징에 따른 표시기판의 제조방법에서, 침상(타원상) 또는 판상으로 집합된 안료 입자들을 갖는 칼라 포토레지스트를 준비한다. 베이스 기판 상에 상기 칼라 포토레지스트를 상기 침상 또는 판상이 규칙적으로 배열되도록 도포한다. 상기 칼라 포토레지스트를 패터닝하여 상기 베이스 기판 상에 정의된 단위화소영역들에 칼라필터를 형성한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 칼라 포토레지스트를 준비하기 위해, 원청 안료 및 안료 분산제가 혼합된 원료를 1차 밀링(milling) 하여 밀베이스(millbase)를 형성한다. 상기 밀베이스를 안료 입자가 더욱 미세화되면서 표면적이 넓어지고 상기 안료 분산제의 양이 부족해지면서 고도의 분산상태가 깨져서 상기 안료 입자가 침상 또는 판상으로 응집되도록 2차 밀링한다. 상기 2차 밀링된 상기 밀베이스에 추가로 분산제를 첨가하고 고속으로 3차 밀링하여 안료 입자들이 응집되지 않으면서 상기 침상 또는 판상으로 집합된 안료 밀베이스를 형성한다. 상기 칼라 포토레지스트를 도포하기 위해, 슬릿코팅 방식으로 상기 칼라 포토레지스트를 상기 침상 또는 판상이 상기 베이스 기판과 실질적으로 나란하도록 상기 베이스 기판 상에 코팅한다. 상기 슬릿코팅을 하는 슬릿코터의 노즐 속도를 50mm/sec 이상으로 하는 것이 바람직하다.

상기한 표시기판, 이의 제조방법 및 이를 갖는 표시장치에 의하면, 표시화면의 측면 및 정면 색감의 차이가 감소되어 표시품질이 향상된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 상세히 설명한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 고안의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 실시예 1에 따른 표시장치(1)의 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 표시장치(1)의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 표시장치(1)는 제1 기판(101), 액정층(80) 및 제2 기판(105)을 포함한다.

상기 제1 기판(101)은 상기 표시장치(1)의 상부 기판이며, 제1 베이스 기판(40) 및 공통전극(41)을 포함한다. 상기 공통전극(41)은 인듐주석옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide) 또는 인듐아연옥사이드(IZO: Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도성 물질로 상기 제1 베이스 기판(40) 상에 형성된다.

상기 제2 기판(105)은 본 실시예의 표시기판이며 상기 제1 기판(101)의 하부 에 배치된다. 상기 제2 기판(105)은 제2 베이스 기판(10), 게이트 라인(도시되지 않음), 데이터 라인(도시되지 않음), 스위칭 소자(11), 광차단 패턴(13), 제1, 제2 및 제3 칼라필터들(21, 23, 25) 및 화소전극(31)을 포함한다.

상기 제2 베이스 기판(10)은 유리질 또는 플라스틱 재질로 제조된다. 상기 복수의 상기 게이트 라인들이 상기 제2 베이스 기판(10)에 대략 가로 방향으로 연장되어 있다. 복수의 상기 데이터 라인들이 상기 게이트 라인과 절연된 채로 대략 세로 방향으로 연장되어 있다.

상기 스위칭 소자(11)는 게이트 전극, 소스 전극, 채널층 및 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터와 같은 3단자 소자일 수 있다. 상기 스위칭 소자(11)는 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인이 교차하는 영역 인근에 형성된다. 상기 게이트 전극 및 소스 전극은 각각 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인에 전기적으로 연결되어 있다.

상기 광차단 패턴(13)은 상기 스위칭 소자(11), 상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인 위에 형성될 수 있다. 상기 광차단 패턴(13)은 입사광을 흡수한다. 상기 광차단 패턴(13)은 유기물을 포함할 수 있다. 상기 광차단 패턴(13)에 의해 단위화소영역들이 구획된다.

상기 제1 내지 제3 칼라필터들(21, 23, 25)은 상기 단위화소영역들에 일정한 배열패턴, 예를 들어, 모자익 방식 또는 스트라이프 방식 등으로 배열되어 있다. 상기 제1 내지 제3 칼라필터들(21, 23, 25)은, 예를 들어, 각각 적색, 녹색 및 청색 칼라필터일 수 있다. 상기 제1 내지 제3 칼라필터들(21, 23, 25) 중 적어도 하 나는 안료 입자들이 규칙적으로 배열되어 굴절률 이방성을 갖는다. 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터에 대해서는 상세히 후술된다.

상기 제1 내지 제3 칼라필터들(21, 23, 25) 및 상기 광차단 패턴(13)에는 상기 스위칭 소자(11)의 드레인 전극을 부분적으로 노출시키는 콘택홀이 형성되어 있다.

상기 화소전극(31)은 상기 공통전극(41)과 동일한 물질로 상기 제1 내지 제3 칼라필터들(21, 23, 25) 위에 형성되며, 상기 콘택홀로 연장되어 상기 드레인 전극에 접촉된다.

상기 액정층(80)은 상기 제1 기판(101) 및 상기 제2 기판(105)의 사이에 개재된다.

상기 표시장치(1)는 배향막들(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 상기 배향막들은 상기 공통전극(41) 및 상기 화소전극(31) 표면에 형성되며, 전기장 오프시 상기 액정층(80)의 초기 배열 방향을 결정할 수 있다.

상기 표시장치(1)는 제1 편광판(51), 제2 편광판(55) 및 위상차 보상필름(61)을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 편광판(51)은 상기 제1 베이스 기판(40)의 상면에 배치된다. 상기 제2 편광판(55)은 상기 제2 베이스 기판(10)의 하면에 배치된다. 상기 제1 편광판(51)의 제1 편광축과 상기 제2 편광판(55)의 제2 편광축이 이루는 각도는 상기 액정층(80)의 타입과 상기 표시장치(1)의 구동방식에 따라 결정된다. 예를 들어, 상기 액정층(80)이 포함하는 액정이 수직배향 모드(vertically aligned mode)이고, 노멀리 블랙(normaly black)으로 구동되는 경우 상기 제1 및 제2 편광축은 서로 직교하게 배치될 수 있다.

상기 위상차 보상필름(61)은 상기 제1 베이스 기판(40)과 상기 제1 편광판(51)의 사이에 배치되어 있다. 도 2에 도시된 실시예와 다르게, 상기 위상차 보상필름(61)은 상기 제2 베이스 기판(10)과 상기 제2 편광판(55)의 사이에 더 배치될 수 있다.

상기 위상차 보상필름(61)은 상기 액정층(80)을 투과한 광의 시야각(Θ)에 따른 위상차(retardation)를 보상한다. 상기 위상차 보상필름(61)에 의한 위상차 보상량은 상기 제2 베이스 기판(10)의 하면으로 입사하는 입사광(L1)의 파장 및 도 1 및 도 2에 도시된 방위각(Ø) 및 시야각(Θ)에 따라 달라질 수 있다.

도 3은 실시예 1에 따른 표시기판의 제조방법의 순서도이다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 칼라 포토레지스트를 제조하는 방법을 설명하는 공정도들이다.

도 3 내지 도 4c를 참조하면, 본 실시예의 표시기판, 즉 상기 제2 기판(105)을 제조하기 위해, 칼라 포토레지스트를 준비한다(단계 S10).

상기 칼라 포토레지스트를 제조하기 위해, 예를 들어, 먼저 원청 안료 및 안료 분산제를 혼합하여 포토레지스트 원료를 제조하고, 상기 포토레지스트 원료를 1차 밀링(milling) 하여 밀베이스(millbase)를 형성한다(단계 S11). 상기 원청 안료의 양과 상기 원청 안료를 둘러싸는 분산제의 양을 적절히 조절하고, 밀링머신으로 상기 포토레지스트 원료를 적당한 시간 동안 밀링을 시행한다. 상기 원청 안료는 상기 밀링에 의해, 도 4a에 도시된 것과 같이, 미세한 안료 입자로 형성되며, 상기 분산제는 상기 안료 입자들이 고도의 분산성을 갖도록 유지시킨다. 그 결과, 칼라 포토레지스트의 제조에 적합한 상기 밀베이스(3)가 형성된다.

상기 1차 밀링을 지나 계속해서 상기 밀베이스(3)를 2차 밀링한다(S13). 상기 2차 밀링에 의해 상기 안료 입자는, 도 4b에 도시된 것과 같이, 더욱 미세화되면서 표면적이 넓어지고 상기 안료 분산제의 양이 부족해 지면서 고도의 분산상태가 깨진다. 그 결과, 상기 안료 입자(5)가 침상 또는 판상으로 응집된다.

이후, 상기 침상 또는 판상으로 응집된 안료 입자(5)들을 고속으로 3차 밀링한다(단계 S15). 상기 2차 밀링에 의해 분산 상태가 깨질 정도의 밀링 시점에서 추가로 분산제를 첨가하고 다시 고속 밀링을 수행한다. 그 결과, 도 4c에 도시된 것과 같이, 상기 안료 입자들끼리의 응집은 발생되지 않으면서 상기 안료 입자들이 침상 또는 판상으로 집합된 안료 밀베이스(7)가 형성된다. 상기한 바와 같이 형성된 상기 안료 밀베이스(7)를 포함하는 상기 칼라 포토레지스트를 형성한다.

도 5는 기판 상에 칼라 포토레지스트를 도포하는 공정을 설명하는 공정도이다.

도 5를 참조하면, 상기 칼라 포토레지스트를 기판 상에 도포하여 포토레지스트층(PR1)을 형성한다(단계 S20).

본 실시예에서 상기 칼라 포토레지스트의 도포는 스핀리스 코팅(spinless coating) 방법, 예를 들어, 도 5에 도시된 것과 같이, 슬릿코팅(slit coating) 방법으로 수행된다. 상기 기판은 상기 광차단 패턴(13)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(10)일 수 있다. 상기 슬릿코팅에 의해 상기 침상 또는 판상으로 집합된 상기 안 료 입자들이 상기 광차단 패턴(13)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(10) 상에 규칙적으로 배열될 수 있다. 본 실시예에서 상기 침상 또는 판상이 상기 제2 베이스 기판(10)과 실질적으로 나란하도록 배열된다.

도 5에 도시된 것과 같이, 슬릿노즐(105)을 일정한 속도 이상으로 코팅할 필요가 있다. 본 실시예에서, 슬릿코터의 슬릿노즐(105)의 속도를 50mm/sec 이상, 더욱 적당하게는 70mm/sec 이상의 속도를 유지하는 것이 바람직하다. 70mm/sec 이상의 속도에서는 속도가 더 증가하더라도 포토레지스트층(PR1)의 특성이 거의 일정하게 유지되는 경향이 있다.

도 6은 칼라 포토레지스트가 패터닝되어 형성된 칼라필터(21, 23, 25)의 사시도이다.

도 6을 참조하면, 상기 포토레지스트층(PR1)을 형성한 후, 상기 포토레지스트층(PR1)을 패터닝하여 칼라필터를 형성한다(단계 S30).

상기 포토레지스트층(PR1) 위에 마스크용 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트층(PR1)을 식각하여 상기 단위화소영역들에 칼라필터를 형성한다. 그 결과, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터가 형성된다. 상기 제1 내지 제3 칼라필터들(21, 23, 25) 중에서 굴절이 이방성을 갖지 않는 칼라필터는 도 4a 내지 도 4c에서 설명된 침상 또는 판상으로 안료 입자(5)를 형성하는 공정을 거치지 않고, 일반적인 칼라 포토레지스트 형성 공정으로 형성되며, 코팅 및 패터닝 공정에 의해 형성된다.

본 실시예에서, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 적색 칼라필터(21)일 수 있다. 상기 적색 칼라필터(21)에서 상기 안료 입자(5)들은 전술한 바와 같이 침상 및 판상으로 집합되어 있고, 상기 침상 및 판상은 상기 제2 베이스 기판(10)과 실질적으로 평행하게 배열되어 있다. 상기 침상 및 판상은 상기 제2 베이스 기판(10)과 나란한 수평면 상에서는 랜덤한 방향으로 배열되어 있다.

따라서 상기 적색 칼라필터(21)는 상기 제2 베이스 기판(10)과 나란한 수평면 상에서는 도 1에 도시된 임의의 방위각(Ø)에 대해 등방성의 제1 굴절률을 갖고, 상기 제2 베이스 기판(10)과 직교하는 법선 방향(Θ = 90°)으로는 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 상기 수평면 상에서 굴절률을 nx 및 ny로 표시하고, 상기 법선 방향으로 굴절률을 nz로 표시하면, 본 실시예에서, nx = ny = 1.601, nz = 1.619이다. 상기 적색 칼라필터(21)를 제외한 녹색 및 청색 칼라필터들(23, 25)은 등방성의 굴절률을 갖는다.

도 7은 색좌표를 표시한 그래프이다. 도 8은 도 2에 도시된 표시장치(1)의 전압(V)-투과율(T) 그래프이다.

도 7에 도시된 색좌표 영역에서 상측 정점은 녹색(G)을, 좌하측 정점은 청색(B)을, 우하측 정점은 적색(R)을 각각 표시한다. 상기 색좌표 영역 안에 표시된 삼각형은 표시장치(1)에 의해 재현되는 색상의 범위를 표시한다. 도 8에서 가로축은 상기 화소전극(31)에 인가되는 화소전압(V)을 표시하고, 세로축은 광투과율(T)을 표시한다.

도 8을 참조하면, 적색광, 녹색광 및 청색광에 대한 V-T 그래프들이 각각 T1, T2 및 T3으로 표시되어 있다. 동일한 액정층(80)을 통과하더라도 빛의 파장에 따라 편광의 정도가 다르기 때문에 V-T 곡선의 모양이 달라진다. 즉 청색의 V-T 곡선(T3)이 적색이나 녹색의 V-T 곡선들(T1, T2)에 비하여 급격하게 하강한다. 이러한 V-T 곡선의 모양의 차이는 Δn·d 가 증가할수록 더욱 심해진다. 여기서, Δn·d는 위상차이며, 상기 Δn은 상기 액정층(80)의 굴절률 이방성을 표시하고, d는 빛이 통과한 액정층(80)의 길이를 표시한다.

상기 표시장치(1)를, 도 2에 도시된 것과 같이, 시야각(Θ)으로 측면에서 관찰할 때, 측면에서 보는 빛이 통과한 액정층(80)의 길이는 정면에서 보는 빛에 비하여 더 길다. 따라서 빛이 겪는 Δn·d 는 측면에서 보는 빛이 정면에서 보는 빛에 비하여 더 크다. 따라서 측면 시야각(Θ)이 증가할수록 청색보다 녹색 또는 적색의 빛의 양이 많아져서 화상이 전체적으로 옐로위시(yellowish) 또는 레디시(redish)하게 보일 수 있다. 따라서 칼라필터가 굴절률 이방성을 갖지 않는 통상의 표시장치가 표시하는 화상을 관찰할 때, 도 7에 도시된 색좌표에서 정면은 P1으로 표시되고 측면의 색좌표는 상기 P1으로부터 상기 적색 정점(R) 및 녹색 정점(G)을 향하여 약간 이동된 색좌표(P2, P3)를 가질 수 있다. 이로 인해 표시장치(1)의 측면 시인성이 저하되어 표시품질이 저하된다.

한편, 상기 위상차 보상필름(61)은 전술한 것과 같이 시야각(Θ)에 따른 위상차를 보상하여 정면과 측면에서 Δn·d의 차이를 감소시킨다. 상기 위상차 보상필름(61)은 상기 옐로위시(yellowish) 또는 레디시(redish)하게 되는 경향을 억제시킨다. 그런데, 상기 위상차 보상필름(61)의 보상작용은 상기 시야각(Θ), 상기 방위각(Ø) 및 빛의 파장에 따라 편차가 있으며, 이로 인해 시야각(Θ)에 따라서는 오히려 화상의 색감이 블루위시(bluish)하게 보이는 색좌표(P4)를 가질 수 있다.

상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터의 색상은 상기 위상차 보상필름(61)에 의한 위상차 보상량의 편차로 인해 발생하는 정면 대비 측면의 색좌표 변동을 보상하도록 결정될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 상기 적색 칼라필터(21)를 포함한다.

상기 적색 칼라필터(21)는 상기 nz가 상기 nx 및 ny와 다르다. 따라서, 상기 적색 칼라필터(21)를 통과하는 빛은 시야각(Θ)이 증가할수록 적색광량이 증가한다. 따라서 상기 위상차 보상필름(61)의 보상작용의 불균등성으로 인해 발생하는 블루위시 현상이 상쇄된다. 따라서 정면과 측면의 색감이 실질적으로 거의 비슷하게 되어 표시품질이 향상된다.

도 9는 실시예 2에 따른 표시장치(200)의 단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 제2 기판(205)은 표시장치(200)의 상부 기판이며, 제2 베이스 기판(240), 광차단 패턴(241), 제1, 제2 및 제3 칼라필터들(251, 253, 255), 오버코팅층(245) 및 공통전극(261)을 포함한다.

상기 제1 내지 제3 칼라필터들(251, 253, 255)은 상기 제2 베이스 기판(240)에 서로 이웃하게 형성되며, 상기 광차단 패턴(241)은 상기 제1 내지 제3 칼라필터들(251, 253, 255)의 경계에 형성된다. 상기 제1 내지 제3 칼라필터들(251, 253, 255) 중 적어도 어느 하나는 안료 입자들이 방향성을 갖도록 배열되어 굴절률 이방성을 갖는다. 상기 안료 입자들이 방향성을 갖도록 형성되는 예들은 도 1 내지 도 8에서 설명된 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서 중복된 설명은 생략한다. 상 기 오버코팅층(245)은 상기 제1 내지 제3 칼라필터들(251, 253, 255) 및 상기 광차단 패턴(241) 위에 형성된다. 상기 공통전극(261)은 상기 오버코팅층(245) 위에 형성되어 있다.

본 실시예의 표시기판의 제조방법에서 상기 광차단 패턴(241)이 형성된 상기 제2 베이스 기판(240) 위에 칼라 포토레지스트를 도포하여 제1 내지 제3 칼라필터들(251, 253, 255)을 형성하는 것은 도 4a 내지 도 4c에서 설명된 칼라필터의 형성 방법과 실질적으로 동일하다. 따라서 중복된 설명은 생략한다. 상기 칼라필터의 형성 이후 상기 광차단 패턴(241) 및 상기 칼라필터를 덮는 상기 오버코팅층(245)을 형성하고, 상기 오버코팅층(245) 위에 상기 공통전극(261)을 형성하여 표시기판, 즉 상기 제2 기판(205)을 제조한다.

본 실시예의 표시장치(200)는 제1 기판(201), 액정층(280) 및 상기 제2 기판(205), 제1 편광판(271), 제2 편광판(275), 위상차 보상필름(291)을 포함한다. 상기 표시장치(200)는 상기 제1 기판(201)이 하부 기판으로 배치되고, 상기 제2 기판(205)이 상부 기판으로 배치된다. 상기 제1 기판(201)은 제1 베이스 기판(210), 게이트 라인, 데이터 라인, 스위칭 소자(211) 및 화소전극(231)을 포함한다.

상기 제1 편광판(271)은 상기 제1 베이스 기판(210)의 하면에 배치되며, 상기 제2 편광판(275)은 상기 제2 베이스 기판(240)의 상면에 배치되어 있다. 상기 위상차 보상필름(291)은 상기 제2 베이스 기판(240)과 상기 제2 편광판(275)의 사이에 배치되어 있다.

본 실시예에 의하면, 상기 제1 베이스 기판(210)의 하면으로 입사하는 빛(L2)은 상기 액정층(280)을 통과한다. 상기 액정층(280)을 통과한 빛은 등방성 굴절률을 갖는 칼라필터를 통과하면서 편광상태가 그대로 유지된다. 반면, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터를 통과한 빛은 위상차가 시야각(Θ)에 따라 변경된다. 상기 제1 내지 제3 칼라필터들(251, 253, 255)을 통과한 빛은 상기 위상차 보상필름(291)에 의해 시야각(Θ)에 따른 위상차가 보상된다. 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터로 인해 정면 및 측면의 화상이 색감의 차이가 감소된다.

본 발명에 의하면, 칼라필터에 굴절률 이방성을 부여하여 액정층에 입사될 또는 통과한 광의 위상차를 변경할 수 있다. 따라서 시야각에 따른 빛의 위상차 보상이 더욱 정밀하게 되어 측면 및 정면의 화상의 색감의 차이가 크게 감소된다. 따라서 본 발명은 칼라필터를 사용하는 표시장치의 표시품질 향상에 적용될 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 실시예 1에 따른 표시장치의 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 표시장치의 단면도이다.

도 3은 실시예 1에 따른 표시기판의 제조방법의 순서도이다.

도 4a, 도 4b 및 도 4c는 칼라 포토레지스트를 제조하는 방법을 설명하는 공정도들이다.

도 6은 칼라 포토레지스트가 패터닝되어 형성된 칼라필터의 사시도이다.

도 7은 색좌표를 표시한 그래프이다.

도 8은 도 2에 도시된 표시장치의 전압(V)-투과율(T) 그래프이다.

도 9는 실시예 2에 따른 표시장치의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 표시장치 11 : 스위칭 소자

21, 23, 25 : 칼라필터 80 : 액정층

101 : 제1 기판 105 : 제2 기판

Claims

베이스 기판;

상기 베이스 기판의 외측면에 배치된 제1 편광판;

상기 베이스 기판 및 상기 제1 편광판 상에 배치되어 시야각에 따른 위상차를 보상하는 위상차 보상 필름; 및

상기 베이스 기판 상에 서로 이웃하게 배치되어 입사광을 색상 광으로 변환하는 제1, 제2 및 제3 칼라필터들을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 칼라필터들 중 적어도 하나는 안료 입자들이 규칙적으로 배열되어 굴절률 이방성을 가지며,

상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터의 색상은 상기 위상차 보상필름에 의한 위상차 보상량의 편차로 인해 발생하는 정면 대비 측면의 색좌표 차이를 보상하도록 결정된 것을 특징으로 하는 표시기판.
제1항에 있어서, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 상기 베이스 기판과 나란한 수평면 상에서는 등방성의 제1 굴절률을 갖고, 상기 베이스 기판과 직교하는 법선 방향으로는 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 표시기판.
제2항에 있어서, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 침상 또는 판상으로 집합된 상기 안료 입자들을 포함하며, 상기 침상 또는 판상은 상기 베이스 기판과 실질적으로 나란하도록 형성된 것을 특징으로 하는 표시기판.
제3항에 있어서, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판.
제3항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 칼라필터들과 각각 대응하는 전극들;

상기 전극들에 출력단이 전기적으로 연결된 스위칭 소자들; 및

상기 스위칭 소자의 제어단 및 입력단에 각각 전기적으로 연결된 게이트 라인 및 데이터 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판.
제3항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 칼라필터들의 경계에 배치된 광차단부; 및

상기 제1 내지 제3 칼라필터들 및 상기 광차단부를 덮는 오버코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판.
제1 기판;

상기 제1 기판 상에 배치된 액정층;

상기 액정층을 사이에 두고 상기 제1 기판과 마주보는 베이스 기판과, 상기 베이스 기판 상에 서로 이웃하게 배치되어 입사광을 색상 광으로 변환하는 제1, 제2 및 제3 칼라필터들과, 상기 제1 내지 제3 칼라필터들 위에 배치되어 상기 제1 기판과 마주보는 전극을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 칼라필터들 중 적어도 하나는 안료 입자들이 규칙적으로 배열되어 굴절률 이방성을 갖는 제2 기판;

상기 제1 기판의 외측면에 배치된 제1 편광판;

상기 제2 기판의 외측면에 배치된 제2 편광판; 및

상기 제1 및 제2 편광판들 사이에 배치되어 시야각에 따른 상기 액정층의 위상차를 보상하는 위상차 보상필름을 포함하며,

상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터의 색상은 상기 위상차 보상필름에 의한 위상차 보상량의 편차로 인해 발생하는 정면 대비 측면의 색좌표 차이를 보상하도록 결정된 것을 특징으로 하는 표시장치.
제7항에 있어서, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 상기 베이스 기판과 나란한 수평면 상에서는 등방성의 제1 굴절률을 갖고, 상기 베이스 기판과 직교하는 법선 방향으로는 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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제7항에 있어서, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 적색, 녹색 및 청색 칼라필터들 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제8항에 있어서, 상기 굴절률 이방성을 갖는 칼라필터는 침상 또는 판상으로 집합된 상기 안료 입자들을 갖고, 상기 침상 또는 판상은 상기 베이스 기판과 실질적으로 평행하도록 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치.
제12항에 있어서, 상기 제2 기판은

상기 베이스 기판과 상기 제1 내지 제3 칼라필터들 사이에 형성되며, 상기 제1 내지 제3 칼라필터들 위에 각각 배치된 상기 전극에 전기적으로 연결된 스위칭 소자들; 및

상기 스위칭 소자에 제어신호 및 소스신호를 각기 전달하는 게이트 라인 및 데이터 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제12항에 있어서, 상기 제2 기판은 상기 제1 내지 제3 칼라필터들을 덮는 오버코팅층을 더 포함하며, 상기 전극은 상기 오버코팅층 위에 형성된 것을 특징으로 하는 표시장치.
침상 또는 판상으로 집합된 안료 입자들을 갖는 칼라 포토레지스트를 준비하는 단계;

침상 또는 판상이 베이스 기판 상에 규칙적으로 배열되도록 상기 베이스 기판 상에 상기 칼라 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계;

상기 포토레지스트층을 패터닝하여 상기 베이스 기판 상에 정의된 단위화소영역들에 칼라필터를 형성하는 단계; 및

상기 베이스 기판 상에 시야각에 따른 위상차를 보상하는 위상차 보상필름을 형성하는 단계를 포함하며,

굴절률 이방성을 갖는 상기 칼라필터의 색상은 상기 위상차 보상필름에 의한 위상차 보상량의 편차로 인해 발생하는 정면 대비 측면의 색좌표 차이를 보상하도록 결정된 것을 특징으로 하는 표시기판의 제조방법.
제15항에 있어서, 상기 칼라 포토레지스트를 준비하는 단계는

원청 안료 및 안료 분산제가 혼합된 원료를 1차 밀링(milling) 하여 밀베이스(millbase)를 형성하는 단계;

상기 밀베이스를 상기 안료 입자가 더욱 미세화되면서 표면적이 넓어지고 상기 안료 분산제의 양이 부족해 지면서 고도의 분산상태가 깨져서 상기 안료 입자가 상기 침상 또는 판상으로 응집되도록 2차 밀링하는 단계; 및

상기 2차 밀링된 상기 밀베이스에 추가로 분산제를 첨가하고 3차 밀링하여 상기 안료 입자들이 응집되지 않으면서 상기 침상 및 판상으로 집합된 안료 밀베이스를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시기판의 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 칼라 포토레지스트를 도포하는 단계는

슬릿코팅 방식으로 상기 칼라 포토레지스트를 상기 베이스 기판 상에 코팅하여 상기 침상 또는 판상의 안료 밀베이스를 상기 침상 또는 판상이 상기 베이스 기판과 실질적으로 나란하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 표시기판의 제조방법.
제17항에 있어서, 상기 슬릿코팅을 하는 슬릿코터의 노즐 속도를 50mm/sec 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 표시기판의 제조방법.