KR100557734B1 - 새로운 컬러필터구조를 갖는 반사형 컬러액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사형 액정표시장치에 관한 것으로 더 상세하게는 새로운 구조의 반사형 컬러필터를 갖는 반사형 컬러액정표시장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 반사형 컬러필터는 기존의 레드/그린/블루 구조에 빛을 흡수하지 않는 화이트영역을 추가한 레드/그린/블루/화이트영역을 여러가지 배열로 구성함으로써 기존보다 용이하게 컬러필터의 투과율과 색순도를 조절할 수 있다.

반사형 컬러필터 , 반사형 컬러액정표시장치

Description

새로운 컬러필터구조를 갖는 반사형 컬러액정표시장치{Reflective liquid crystal display device having a new reflective color filter}

도 1은 일반적인 컬러액정패널을 도시한 단면도이고,

도 2는 단위화소를 이루는 컬러필터의 구조를 도시한 단면도이고,

도 3a 내지 도 3c는 컬러필터의 배열은 나타낸 평면도이고,

도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 컬러필터구조를 도시한 사시도이고,

도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 컬러필터구조를 도시한 사시도이고,

도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 컬러필터구조를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

73 : 레드컬러필터 75 : 그린컬러필터

77 : 블루컬러필터 79 : 화이트서브픽셀

본 발명은 반사형 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면 새로운 구조의 컬러필터를 갖는 반사형 컬러액정표시장치에 관한 것이다.

반사형 컬러 액정표시장치란 저소비전력과 저용량의 휴대용 단말기을 제작하기 위한 방법의 하나로 화상을 구현하기 위해 백라이트의 인위적인 내부광을 이용하는 것이 아니라, 외부광을 액정패널에 투과시키고, 소정의 반사수단에 의해 표시모드로 반사시킴으로써 화상을 구현하는 방법을 말한다.

도 1은 일반적인 컬러액정패널을 도시한 개략도로서, 간략하게 제 1 편광판(polarizer)(11), 하부투명기판(13), 액정구동소자(15), 화소전극(17),하부 배향막(19), 액정층 (21), 상부배향막(22), 상부공통전극(23), 컬러필터막(25), 상부투명기판(27), 제 2 편광판(29)으로 구성된다.

반사형 액정패널일 경우는 상기 하부 편광판 대신 금속을 이용한 반사판을 사용하거나 화소전극을 금속으로 형성하여 반사기능을 하게한다.

상기 컬러액정패널의 구성요소 중 컬러필터(25)은 액정표시장치의 선명한 화질을 좌우하는 중요한 요소이며, 일반적인 구조는 도 2에 도시한 바와 같다.

상세히 설명하면, 컬러필터(25)구조는 기판(31)과 컬러레진층(33), 블랙매트릭스(35), 투명한 공통전극(37)으로 구성되며, 상기 기판(31)은 일반적으로 유리기판을 사용하게 되며, 유리기판에 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 3색 레진(resin : 수지)을 각 화소에 대응시켜 배치함으로써 컬러필터막을 형성하게 된다. 이때 각 컬러레진층 사이에는 누설광을 차단하고 컨트라스트비(contrast ratio)를 향상 시키기 위해 크롬(Cr), 산화크롬(CrO_X), 유기재료 등을 이용하여 상기 블랙매트릭스(35)를 형성하게 된다.

반사형 액정표시장치에서는 빛의 투과율과 반사율을 높이기 위해 상기 블랙매트릭스를 사용하지 않을 수도 있다.

상기 각 컬러레진층(33)과 컬러레진층사이에 형성된 블랙매트릭스(35)위에 투명전극(37)이 위치한다.

상기 투명전극(37)은 투과율, 저항, 가공의 용이성 등에서 우수한 전극을 소정의 방법 즉 스퍼터(sputter)와 같은 방법으로 컬러필터막(25)상 또는 오버코트막(overcoat)(미도시)상에 형성하게 되며, 액정을 구동하는 역할을 하게 된다.

일반적으로 컬러필터 색배열은 달리 구성할 수 있으며, 컬러필터의 기본적인 구조와 배열은 도 3a내지 도 3c에 도시한 바와 같이 스트라이프(stripe)배열(41), 모자이크(mosaic)배열(51), 델타(delta)배열(61)등이 있다.

일반적으로, 컬러필터는 착색농도가 높고 광투과율이 양호하고 외부광이나 백라이트에 의한 변색 또는 퇴색이 없어야 하고 전극공정에 대하여 탈피, 변색, 퇴색이 없어야 하며 화학적으로 안정하고 액정재료에 무해한 재료이어야 한다.

이러한 컬러필터를 갖는 컬러 액정표시장치의 가장 큰 관심의 대상은 색 순도와 색 대비를 얼마만큼 명확하게 나타내느냐에 있다.

더욱이, 백라이트를 쓰지 않고 외부광에 의존하여 화상을 구현하는 반사형 액정표시소자에 있어서 빛에 의한 다양한 색순도와 색 대비를 표현하는 것은 아주 중요한 관심의 대상이다.

반사용 액정표시장치의 컬러필터는 일반적으로 상기 각 컬러층의 두께와 안료의 농도를 달리함으로써 평균 투과율이 55∼70％가 되도록 조절하는 방법을 사용한다.

그러나, 전술한 방법을 사용하여 평균투과율이 55∼70％가 되도록 고 투과율로 하여도 외부광의 조도가 충분치 않은 실내나 흐린날씨에는 반사형 액정표시장치의 반사율이 낮아 선명한 화상을 구현하기가 어려워 진다.

더구나, 외부광의 조도가 높아 반사율이 충분하여도 레드/그린/블루컬러필터에 의해 표현되는 색순도는 고정되어 있다.

즉, 기존구조는 컬러필터의 투과율과 색순도가 외부광의 조도에 상관없이 고정되어 있는 문제점이 있고 각 컬러수지층의 두께를 조절하여 투과율과 색순도를 조절하는 경우는 공정상의 문제점으로 지적되고 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 새로운 구조의 반사형 액정표시장치용 컬러필터를 제공하고, 이러한 새로운 컬러필터를 적용하여 보다 높은 반사율과 우수한 색순도를 가지는 반사형 액정표시장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기존의 컬러필터 구조에 빛을 흡수하지 않는 투명영역을 추가하여 반사형 컬러필터를 구성한다.

본 발명의 특징에 따른 반사형 액정표시장치용 컬러필터는 유리기판과; 상기 유리기판 위에 배열되고 단위화소를 이루는 레드서브픽셀, 그린서브픽셀, 블루서브픽셀, 투명서브픽셀과; 상기 각 레드, 그린, 블루, 투명서브픽셀을 포함하는 기판의 전면에 증착되는 투명전극을 포함하는 반사형 액정표시장치용 컬러필터를 제공한다.
바람직하게는 상기 레드, 그린, 블루, 투명서브픽셀의 배열은 스트립, 스퀘어, 모자이크 배열중 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 반사형 액정표시장치용 컬러필터는 유리기판과;상기 유리기판 위에 배열되는 레드서브픽셀, 그린서브픽셀, 블루서브픽셀과, 상기 레드, 그린, 블루서브픽셀 각각의 일부에 형성되며, 상기 각 서브픽셀과 함께 단일화소를 이루는 투명서브픽셀과; 상기 각 레드, 그린, 블루서브픽셀을 포함한 기판의 전면에 증착된 투명전극을 포함하는 반사형 액정표시장치용 컬러필터를 제공한다.
상기 각 서브픽셀의 배열은 스트립, 스퀘어, 모자이크 배열중 하나인 것을 특징으로 하며, 상기 투명서브픽셀은 상기 레드, 그린, 블루서브픽셀과 동일한 너비로 소정의 길이만큼 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 반사형 액정표시장치용 컬러필터는 유리기판과;상기 유리기판 위에 배열되는 레드서브픽셀, 그린서브픽셀, 블루서브픽셀과, 상기 레드, 그린, 블루서브픽셀과 단일화소를 이루며, 상기 각 서브픽셀의 둘레에 형성된 투명서브픽셀과; 상기 레드, 그린, 블루서브픽셀 및 투명서브픽셀을 포함한 기판의 전면에 증착된 투명전극을 포함하는 반사형 액정표시장치용 컬러필터를 제공한다.
바람직하게는 상기 각 레드, 그린, 블루서브픽셀의 배열은 스트립, 델타, 모자이크 배열 중 하나인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

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- 제 1 실시 예-

본 발명에 따른 반사형 컬러액정표시장치의 컬러필터는 기존의 레드/그린/블루 형태의 3색 서브픽셀에 화이트서브픽셀 즉 투명서브픽셀을 더 추가하여 구성한다.

도 4은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사형 액정표시장치용 컬러필터을 도시한 것으로서, 기판(71)위에 레드(73), 그린(75), 블루(77), 화이트서브픽셀영역(79)을 스트라이프 형태로 배열하여 하나의 단위화소(unit pixel)로 구성하고 있다.

이러한 구조는 스트라이프 배열 뿐 아니라 모자이크 배열이나 스퀘어 배열에도 적용할 수 있다.

상기 화이트서브픽셀(79)은 투명수지층을 코팅 할 수도 하지 않을 수도 있다.

이와 같이 화이트서브픽셀(79)을 추가하여 컬러필터를 구성하고 외부광의 조도가 낮은 장소에서 화이트서브픽셀(white pixel)을 구동하면 반사수단에 의해 반사된 빛이 상기 화이트서브픽셀에 의해 더욱 많은 양이 반사될 수 있음으로 반사율이 개선되어 어두운 장소에서도 전체적인 밝기가 개선된 반사형액정표시장치를 사용할 수 있게된다.

외부광의 조도가 높은 장소에서는 화이트서브픽셀을 블랙스태이트(black state)로 해놓으면 밝기는 양호하면서 색순도는 더욱 개선된 표시수단이 될 수 있다.

따라서, 외부광의 조도에 따라 화이트서브픽셀이 밝기에 기여하는 비율을 조절 할 수 있게 하면, 장소에 따라 최적의 밝기와 색순도를 가지는 액정표시소자를 구현 할 수 있다.

- 제 2 실시 예-

본 발명에 따른 제 2 실시 예에서는 하나의 서브픽셀에 컬러영역과 화이트영역을 함께 구성하고 있다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 컬러필터의 구성을 도시한 것으로서, 기판(81)위에 각 서브픽셀(80)에 대응되어 배치되는 레드(83), 그린(85), 블루(87)의 각 컬러영역을 배치하되 각 서브픽셀(80)의 일부를 각 서브픽셀과 동일한 너비로 소정의 길이만큼 화이트영역(89)으로 구성하여 컬러필터를 형성한다.

즉 하나의 서브픽셀에 각 컬러영역(83)(85)(87)과 화이트영역(89)이 함께 구성되는 구조가 된다.

또한, 이와 같이 구성된 각 컬러서브픽셀은 스트립배열, 모자이크배열, 델타배열등으로 구성되어 컬러필터막을 형성 할 수 있고 이때 화이트영역은 투명수지코팅을 할 수도 있고 하지 않을 수도 있다.

전술한 바와 같이 구성하면 제 1 실시 예에서처럼 화이트영역을 위한 서브픽 셀을 추가할 필요없이 화이트영역을 구성할 수 있고, 기존의 반사형 컬러필터에서 처럼 투과율이 55∼70％가 되도록 하기위해 컬러레진층의 두께를 조절하거나 안료의 농도를 조절할 필요가 없다.

즉, 각 서브픽셀에 컬러레진층이 형성되는 면적비율만 결정하여 자유롭게 투과율을 조정하는 것이 가능하다.

- 제 3 실시 예-

도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 컬러필터의 구성을 도시한 것으로, 각 서브픽셀의 일부분에, 예를 들면 각 서브픽셀의 중앙부에 레드(93), 그린(95), 블루(97)컬러레진층을 각각 형성하고 컬러레진층이 형성되지 않은 상기 컬러서브픽셀의 둘레를 화이트영역(99)으로 형성하는 구조를 도시하고 있다.

이러한 구조는 마치 화이트영역에 각 컬러레진층을 일정한 간격으로 코팅한 모양으로 설명될 수있다.

이와 같은 구성은 컬러레진층을 형성하면서 두께나 안료농도를 조절하는 경우보다 쉽게 투과율의 조절이 가능하면서 혼색을 방지함으로 색순도는 더욱 향상된다.

또한, 이와 같이 구성된 각 컬러서브픽셀은 스트립배열, 모자이크배열, 델타배열등으로 구성되어 컬러필터막을 형성 할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 새로운 구성의 컬러필터처럼 화소의 일부에 컬러레진층을 형성하여 빛의 투과율을 조절하면, 색을 표현하는 해당 파장영역의 투 과율도 동시에 상승함으로써 색순도가 상대적으로 개선된다.

더욱이 제 3 실시 예에서 한 픽셀 내에 컬러레진층을 여러 부위에 형성하고 그 둘레를 투명영역으로 둘러싸인 구조로 하면 컬러레진층이 형성되는 영역과 형성되지 않는 영역의 굴절률차에 의한 확산효과가 발생하여 빛의 반사율을 향상하는데 기여한다.

위의 새로운 구조의 반사형 액정표시장치용 컬러필터에서 레드, 그린, 블루 대신에 옐로우(yellow), 사이에노(cyano), 머젠터(magenta) 등의 컬러레진층을 사용할 수도 있다.

이러한 새로운 구성의 컬러필터는 액정모드나 광 산란 방식에 상관없이 모두 적용될 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 반사형 컬러액정표시장치는 기존의 컬러필터 구조에 화이트영역을 추가함으로써 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 외부광의 조도에 따라 최적의 반사율과 색순도를 갖는 반사형 표시장치을 구현할 수 있고 둘째, 종래의 컬러필터막 보다 용이하게 각 컬러필터의 투과율과 색순도를 조절할 수 있으며 셋째, 기존보다 우수한 색순도를 가지며 부수적으로 빛의 확산효과로 인해 표시장치의 반사율이 증가하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 유리기판과;

   상기 유리기판 위에 배열되고 단위화소를 이루는 레드서브픽셀, 그린서브픽셀, 블루서브픽셀, 투명서브픽셀과;

   상기 각 레드, 그린, 블루, 투명서브픽셀을 포함하는 기판의 전면에 증착되는 투명전극

   을 포함하는 반사형 액정표시장치용 컬러필터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 레드, 그린, 블루, 투명서브픽셀의 배열은 스트립, 스퀘어, 모자이크 배열중 하나인 반사형 액정표시장치용 컬러필터.
3. 유리기판과;

   상기 유리기판 위에 배열되는 레드서브픽셀, 그린서브픽셀, 블루서브픽셀과,

   상기 레드, 그린, 블루서브픽셀 각각의 일부에 형성되며, 상기 각 서브픽셀과 함께 단일화소를 이루는 투명서브픽셀과;

   상기 각 레드, 그린, 블루서브픽셀을 포함한 기판의 전면에 증착된 투명전극

   을 포함하는 반사형 액정표시장치용 컬러필터.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 각 서브픽셀의 배열은 스트립, 스퀘어, 모자이크 배열중 하나인 반사형 액정표시장치용 컬러필터.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 투명서브픽셀은 상기 레드, 그린, 블루서브픽셀과 동일한 너비로 소정의 길이만큼 형성하는 반사형 액정표시장치용 컬러필터.
6. 유리기판과;

   상기 유리기판 위에 배열되는 레드서브픽셀, 그린서브픽셀, 블루서브픽셀과,

   상기 레드, 그린, 블루서브픽셀과 단일화소를 이루며, 상기 각 서브픽셀의 둘레에 형성된 투명서브픽셀과;

   상기 레드, 그린, 블루서브픽셀 및 투명서브픽셀을 포함한 기판의 전면에 증착된 투명전극

   을 포함하는 반사형 액정표시장치용 컬러필터.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 각 레드, 그린, 블루서브픽셀의 배열은 스트립, 델타, 모자이크 배열 중 하나인 반사형 액정표시장치용 컬러필터.

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