KR101658536B1 - 컬러필름 및 이를 부착한 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 표시장치는 외관을 아름답게 만들기 위한 것으로, 표시패널; 및 상기 표시패널 전면에 부착되어 표시패널이 작동하지 않을 경우 설정된 파장의 입사되는 광을 회절하여 보강간섭한 후 반사하여 해당하는 파장의 컬러를 구현하는 컬러필름으로 구성된다.

표시장치, 컬러, 오프모드, 외관, 전자기기

Description

컬러필름 및 이를 부착한 표시장치{COLOR FILM AND DISPLAY DEVICE HAVING THEREOF}

본 발명은 컬러필름 및 이를 부착한 표시장치에 관한 것으로, 특히 전자기기가 작동하지 않을 때, 화면상에 컬러를 표시함으로써 아름다운 외관을 구현할 수 있는 컬러필름 및 이를 부착한 표시장치에 관한 것이다.

근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시장치(LCD)가 각광을 받고 있다.

액정표시장치는 액정의 굴절률 이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액정패널(1)은 제1기판(20)과 제2기판(30) 및 상기 제1기판(20)과 제2기판(30) 사이에 형성된 액정층(40)으로 구성되어 있다. 제 1기판(20)은 구동소자 어레이(Array)기판이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(20)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 제2기판(30)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(20) 및 제1기판(30)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(40)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.

상기 제1기판(20) 및 제2기판(30)은 실링재(Sealing Material;45)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(40)이 형성되어 상기 제1기판(20)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.

이러한 액정표시장치는 텔레비젼이나 컴퓨터의 모니터에 적용될 뿐만 아니라 핸드폰(mobile phone) 등과 같은 이동기기 등에 적용되어 사용되고 있다. 한편, 핸드폰과 같은 이동기기는 개인적인 이동기기로서 소유자의 개성을 꾸며주는 역할을 하기 때문에, 핸드폰의 디자인에 수많은 노력을 거듭하여 아름다운 외관을 창출하여 소비자를 만족시키고 있다. 예를 들면, 핸드폰의 다양한 색상이나 매끄러운 형상, 베젤의 최소화는 모두 이동기기의 외관을 아름답게 하기 위한 노력의 결과이다.

그런데, 이와 같이 외관을 아름답게 만들기 위해 이동기기의 디자인에 많은 노력을 기울여도 액정표시장치의 화면은 그 형상을 아름답게 꾸미기가 불가능하였다. 즉, 액정표시장치의 화면은 구동중일 경우에는 화상을 구현하지만, 구동하지 않을 경우(즉, 슬립모드(sleep mode))일 경우에는 항상 블랙상태를 유지하기 때문에, 사용자의 개성을 충족시키는데에 한계가 있었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 전자기기의 오프모드시에도 화면상에 컬러를 표시하여 아름다운 외관의 구현이 가능한 컬러필름 및 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 컬러필름은 베이스필름; 상기 베이스필름에 형성되는 투명절연층; 및 상기 투명절연층에 형성되며, 표시하고자 하는 컬러의 파장과 동일한 간격으로 배치되는 복수의 패턴으로 구성된다.

상기 베이스필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지고, 투명절연층은 포토아크릴로 이루어진다. 상기 패턴은 사각형상 또는 곡선형상으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 표시장치는 표시패널; 및 상기 표시패널 전면에 부착되어 표시패널이 작동하지 않을 경우 설정된 파장의 입사되는 광을 회절하여 보강한 후 반사하여 해당하는 파장의 컬러를 구현하는 컬러필름으로 구성된다.

본 발명에서는 전자기기의 오프모드시에도 화면상에 컬러를 표시하여 아름다운 외관을 구현할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 표시장치에 대해 상세히 설명 한다.

본 발명에서는 표시장치의 화면을 단순한 블랙상태가 아닌 컬러로 구현함으로써 화면을 개성있고 아름답게 장식한다. 이를 위해, 본 발명에서는 표시장치의 전면에 외부로부터 입사되는 특정 파장의 광을 반사하는 나노패턴 컬러필름을 부착함으로서 사용자가 원하는 컬러를 구현할 수 있게 된다. 이러한 본 발명의 표시장치에서는 상기 나노패턴 컬러필름이 표시장치가 작동하는 경우에는 표시장치를 투과하는 광을 그대로 투과하므로 화상을 구현하게 되고 표시장치가 작동하지 않는 블랙상태에서는 입사되는 특정 파장의 광을 반사하므로 원하는 컬러를 구현할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 나노패턴 컬러필름을 구비한 표시장치를 나타내는 도면이다. 실질적으로, 본 발명의 컬러필름은 다양한 형태의 표시장치에 부착되어 사용될 수 있지만, 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 액정표시장치로 한정하여 설명하도록 한다. 그러나, 이러한 설명이 본 발명의 권리를 한정하는 것은 물론 아니다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치(100)는 화상이 구현되는 액정패널(101)과 상기 액정패널(101)의 전면에 부착된 컬러필름(150)으로 이루어진다.

상기 액정패널(101)은 제1기판(120)과 제2기판(130) 및 상기 제1기판(120)과 제2기판(130) 사이에 형성된 액정층(140)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 제1기판(120) 및 제2기판(130)에는 각각 제1편광판(122) 및 제2편광판(132)가 부착되어 액정패널(101)로 입사되는 광 및 액정패널(101)로부터 출사되는 광을 편광시킨다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1기판(120)에는 종횡으로 배열되어 복수의 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인과 데이터라인이 형성되어 있으며, 각각의 화소영역에는 스위칭소자인 박막트랜지스터가 형성되고 상기 화소영역 위에는 형성된 화소전극이 형성된다. 또한, 상기 박막트랜지스터는 게이트라인과 접속되는 게이트전극, 상기 게이트전극 위에 비정질실리콘 등이 적층되어 형성되는 반도체층, 상기 반도체층 위에 형성되고 데이터라인 및 화소전극에 연결되는 소스전극 및 드레인전극으로 이루어진다.

제2기판(130)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터로 구성된 컬러필터, 상기 서브-컬러필터 사이를 구분하고 액정층을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 제1기판(120) 및 제2기판(130)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정패널을 구성하며, 상기 제1기판(1)과 제2기판(102)의 합착은 상기 제1기판(101) 또는 제2기판(102)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.

컬러필름(150)은 나노패턴 컬러필름(150)으로, 도 3에 이러한 컬러필름(150)의 구조가 개시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 컬러필름(150)은 베이스필름(154)과 상기 베이스필름(154)에 형성된 투명절연층(155)으로 이루어진다. 상기 베이스필름(154)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)과 같은 연성을 가진 투명필름으로 형성되며, 투명절 연층(155)은 포토아크릴과 같은 투명한 절연물질로 형성된다.

이때, 상기 투명절연층(155)에는 패턴(157)이 형성되어 있으며, 투명절연층(155)의 두께는 2.5-4㎛로 형성하는 것이 바람직하고 패턴(157)의 두께(t)는 약 1-2㎛로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 패턴(157)의 간격(a)은 다양하게 설정할 수 있다. 즉, 컬러필름(150)에 의해 구현되는 컬러에 따라 다양하게 간격을 설정할 수 있게 된다. 이때, 상기 패턴(157)의 간격(a)은 구현되는 컬러의 파장과 동일하게 형성한다.

예를 들어, 액정표시장치(100)가 동작하지 않을 때 컬러필름(150)에 의해 빨간색(R)을 구현하고 싶을 때에는 빨간색 광의 파장(λr)이 620nm이므로 패턴(157) 사이의 간격을 약 620nm로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 녹색의 컬러를 하고 싶을 때에는 녹색 광의 파장(λg)이 약 530nm이므로 패턴(157) 사이의 간격을 약 530nm로 형성하고 청색의 컬러를 하고 싶을 때에는 청색 광의 파장(λb)이 약 450nm이므로 패턴(157) 사이의 간격을 약 450nm로 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 가시광선의 컬러의 파장에 대응하도록 패턴(157)의 간격을 조절함으로써 원하는 컬러를 표시할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성의 액정표시장치(100)에서는 액정패널(101)이 작동하지 않을 때, 즉 신호가 인가되지 않아 블랙이 구현될 때 외부로부터 컬러필름(150)으로 광이 입사되면, 입사되는 광중에서 상기 패턴(157)의 간격과 대응하는 파장의 광이 상기 컬러필름(150)에 의해 회절되면서 투과하는 광에 보강간섭이 발생하게 된다. 이 보강간섭된 광은 블랙을 구현하는 액정패널(101), 특히 액정패널(10)에 부착되 는 제2편광판(132)에 의해 반사된 후, 다시 컬러필름(150)을 투과하여 원하는 컬러가 구현된다.

또한, 액정패널(101)이 작동할 때에는 액정패널(101)에 화상이 구현된다. 이때에도 외부로부터 컬러필름(150)으로 광이 입사되면, 입사되는 광중에서 상기 패턴(157)의 간격에 대응하는 컬러가 상기 컬러필름(150)에 구현되지만, 이 컬러필름(150)에 구현되는 컬러는 액정패널(101)에 구현되는 화상이 비해, 그 휘도가 무시할 수 있을 정도로 매우 작기 때문에, 사용자는 액정패널(101)에 구현 되는 화상만을 인식할 수 있게 된다.

다시 말해서, 컬러필름(150)에 구현되는 컬러는 액정패널(101)에 의해 구현되는 화상에 비해 매우 낮은 휘도로 표시되므로, 화상이 표시되는 경우에는 사용자가 인식할 수 없게 되지만, 액정패널(101)에 블랙이 구현되는 경우에는 사용자가 이를 인식할 수 있게 되는 것이다. 액정패널(101)의 블랙시 구현되는 컬러는 화상이나 문자 등과 같은 특정한 영상이 아니고 단지 액정표시장치(100)의 외관을 아름답게 하기 위한 것이므로, 그 휘도가 매우 낮아도 본 발명이 목적을 훌륭하게 달성할 수 있게 되는 것이다.

도 4a-도 4c는 상기와 같은 구성의 컬러필름(150)의 제조방법을 나타내는 도면이다.

우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 유리나 석영과 같은 투명한 기판(170) 위에 설정 폭 및 간격을 갖는 금속층(172)을 형성한다. 이때, 금속층(172)은 다양한 금속이 사용될 수 있지만, Cr을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 기판(170) 위에 Cr 로 이루어진 금속을 스퍼터링(sputtering)법에 의해 적층한 후, 포토레지스트(photoresist)와 포토마스크를 이용하여 에칭하여 상기 금속층(172)을 형성한다.

그 후, 도 4b에 도시된 바와 같이, 베이스필름(154) 위에 포토아크릴로 이루어진 투명절연층(155)을 형성한 후, 상기 베이스필름(154)을 상기 금속층(172)이 형성된 기판(170) 위에 배치한다. 이어서, 상기 투명절연층(155)을 기판(170)과 접촉시킨 상태에서 상기 베이스필름(154)에 압력을 인가한다.

이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 압력의 인가에 의해 상기 금속층(172)과 접촉하는 투명절연층(155)이 눌려진 상태에서, UV와 같은 광을 조사하여 상기 투명절연층(155)을 경화시킨다.

그 후, 도 4d에 도시된 바와 같이 투명절연층(155)이 형성된 베이스필름(154)을 기판(170)으로부터 분리하면 상기 투명절연층(155)에 패턴(157)이 형성된 컬러필름(150)을 완성하게 된다.

이 완성된 컬러필름(150)을 액정패널(101)의 전면, 제2편광판(132)에 부착함으로서 액정패널(101)의 블랙표시(즉, 오프모드(off mode) 또는 슬립모드(sleep mode))시 액정표시장치(100)의 화면에 컬러를 표시할 수 있게 된다.

한편, 상술한 설명에서는 컬러필름(150)의 투명절연층(155)의 패턴(157)이 사각형상으로 이루어져 있지만, 본 발명의 컬러필름(150)이 이러한 형상에만 한정되는 것은 아니라, 다양한 형상이 가능하다.

도 5는 본 발명에 따른 컬러필름(250)의 다른 구성을 나타내는 도면으로, 이 구성에서는 컬러필름(250)의 투명절연층(250)의 패턴이 곡선형상으로 이루어져 투 명절연층(250)이 전체적으로 사인파(sin wave) 형상으로 이루어진다.

이러한 구조의 컬러필름(250)에서도 외부로부터 입력된 광이 상기 곡선형상의 투명절연층(250)을 투과하면서 보강간섭된 후, 액정패널에 의해 반사되어 액정패널의 블랙표시시 원하는 컬러를 표시할 수 있게 된다.

이러한 구조의 컬러필름(250)도 도 4a-도 4d에 도시된 방법에 의해 제작될 수 있을 것이다. 다만, 곡선형상의 투명절연층(250)을 형성하기 위해, 투명절연층(250)을 압입하여 형상을 형성하는 금속층을 회절마스크 등으로 에칭하여 곡선형상으로 형성해야만 할 것이다.

한편, 컬러필름을 투과하면서 보강간섭된 광은 액정패널, 주로 제2편광판에 의해 반사되어 다시 외부로 출력된다. 이러한 관점에서 본 발명의 컬러필름을 직접 제2편광판에 형성할 수도 있는데, 이러한 구조가 도 6에 도시되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 실링재(345)에 의해 합착된 제1기판(310)과 제2기판(320)과 그 사이의 액정층(340)으로 이루어진 액정패널(301)의 상하면에는 각각 제1편광판(322) 및 제2편광판(332)이 부착된다. 상기 제1편광판(322)은 백라이트장치(도면표시하지 않음)으로부터 액정패널(301)로 공급되는 광을 편광시키는 것이고, 제2편광판(332)은 액정패널(301)로부터 출력되는 편광된 광의 투과도를 조절하여 화상을 구현하기 위한 것이다. 이때, 상기 제2편광판(332)에는 일정 간격으로 배치된 패턴(357)이 형성된 투명절연층(355)이 형성되어 있다.

상기 투명절연층(355)은 외부로부터 입사되는 광을 회절시켜 보강간섭하기 위한 것으로, 패턴(357)의 간격이 표시되길 원하는 컬러의 파장과 동일하게 형성된 다.

이 구조의 액정표시장치(300)에서도 액정패널(301)에 신호가 인가되지 않는 경우(즉, 블랙표시의 경우), 외부로부터 입사된 광이 상기 투명절연층(355)을 투과하면서 보강된 후, 편광판(332)에서 반사되어 출력되므로, 원하는 컬러를 구현할 수 있게 된다.

도 2에 도시된 구조의 액정표시장치에서는 별도의 베이스필름에 투명절연층을 형성하고 접착제 등에 의해 베이스필름을 제2편광판에 부착하는데 반해, 이 구조의 액정표시장치에서는 투명절연층을 직접 제2편광판에 형성하므로, 베이스필름이 필요없게 되어 제조비용을 절감할 수 있으며, 베이스필름의 접착공정을 생략할 수 있게 되어 제조공정을 단순화할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 표시장치의 전면에 컬러필터를 부착하여 전자기기 등의 표시장치에 화상이 구현되지 않는 경우, 컬러필터에 의해 컬러를 표시할 수 있게 되므로, 아름다운 외관의 구현이 가능하게 된다.

한편, 상술한 설명에서는 본 발명을 특정 구조로 설명하고 있지만, 본 발명이 이러한 특정 구조에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 상술한 설명에서는 본 발명의 표시장치로서 액정표시장치가 설명되고 있지만, 본 발명이 이러한 액정표시장치에만 한정되는 것이 아니라 플라즈마 표시장치와 유기발광 표시장치 등과 같은 각종 표시장치에 적용될 수 있을 것이다. 즉, 본 발명의 컬러필름을 상기 플라즈마 표시장치와 유기발광 표시장치의 전면에 부착함으로써 표시장치의 블랙모드시 원하는 컬러를 표시할 수 있을 것이다.

또한, 상술한 설명에서는 액정표시장치가 TN모드(Twisted Mode)와 같은 특정 모드로서 설명되고 있지만, 본 발명에 적용되는 액정표시장치가 이러한 TN모드에만 적용되는 것이 아니라 다른 모드, 예를 들면 IPS모드(In Plane Switching mode)나 FFS모드(Fringe Field Switching mode), VA모드(Vertical Alignment mode) 등에도 적용될 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 다른 예나 변형예는 본 발명의 기본적인 개념을 이용한 액정표시소자는 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 사람이라면 누구나 용이하게 창안할 수 있을 것이다.

도 1은 종래 액정표시장치의 구조를 간략하게 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 표시장치의 구조를 간략하게 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 표시장치의 컬러필름의 구조를 나타내는 도면.

도 4a-도 4d는 본 발명에 따른 표시장치의 컬러필름의 제조방법을 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 표시장치의 컬러필름의 다른 구조를 나타내는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 표시장치의 컬러필름의 또 다른 구조를 나타내는 도면.

Claims (11)

1. 입사되는 광을 반사하여 설정된 컬러를 표시하는 컬러필름에 있어서,

   상기 컬러필름은 베이스필름과, 상기 베이스필름에 형성되는 투명절연층과, 상기 투명절연층에 형성되고 상기 설정된 컬러의 파장과 동일한 간격으로 배치되어 입사되는 광 중에서 상기 설정된 컬러의 파장대의 광을 회절하여 보강 반사시키는 복수의 패턴으로 구성된 컬러필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 베이스필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 컬러필름.
3. 제1항에 있어서, 상기 투명절연층은 포토아크릴로 이루어진 컬러필름.
4. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 사각형상인 컬러필름.
5. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 곡선형상인 컬러필름.
6. 표시패널; 및

   상기 표시패널 전면에 부착되어 상기 표시패널이 작동하는 경우에는 표시패널의 화상을 표시하고 상기 표시패널이 작동하지 않을 경우 입사되는 광 중에서 설정된 컬러에 대응하는 파장대의 광을 회절하여 보강한 후 반사하여 해당하는 파장의 컬러를 구현하는 컬러필름으로 구성된 표시장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 컬러필름은,

   베이스필름;

   상기 베이스필름에 형성되는 투명절연층; 및

   상기 투명절연층에 형성되며, 표시하고자 하는 컬러의 파장과 동일한 간격으로 배치되는 복수의 패턴으로 구성된 표시장치.
8. 제6항에 있어서, 컬러필름에 의해 회절되어 보강된 광은 표시패널에 의해 반사되는 표시장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 표시패널은 액정패널, 플라즈마 표시패널, 유기발광 표시패널을 포함하는 표시장치.
10. 액정패널;

    상기 액정패널 전면 및 후면에 각각 부착된 제1편광판 및 제2편광판; 및

    상기 제1편광판에 형성되어 액정패널로부터 출력되는 광은 투과하여 화상을 표시하고 외부로부터 제1편광판으로 입사되는 광 중에서 설정된 컬러에 대응하는 파장대의 광은 회절시켜 보강하는 복수의 패턴이 형성된 투명절연층으로 구성된 액정표시장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 보강된 광이 제1편광판에 의해 반사되어 외부로 출력시켜 컬러를 표시하는 액정표시장치.

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