KR100482476B1

KR100482476B1 - 액정 패널용 기판 및 그 제조 방법, 액정 표시 패널 및전자 기기

Info

Publication number: KR100482476B1
Application number: KR10-2003-0013605A
Authority: KR
Inventors: 다키자와게이지; 오타기리요시히로; 나카노도모유키
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: TW200304010A; KR20030074213A; US6888594B2; CN1442730A; TWI255939B; CN2760604Y; CN1246726C; JP2003255312A; US20030218706A1; JP3767499B2

Abstract

본 발명에서는 주변차단부(periphery partition) 부분과 그 내측의 화상 표시 부분에서 셀의 균일성을 확보하고 표시 불균일(non-uniform display) 등을 방지하고자 한다.

유리나 플라스틱 등으로 이루어진 투광성 기판(101) 상에, 표시 영역을 규정하는 제 1 차광 영역(123)이 배치된다. 또한, 표시 영역 내에서는, 기판 상에 셀 두께 조정층(115)이 마련되고, 그 위에 복수의 화소 영역의 경계를 규정하는 제 2 차광 영역(120B)이 마련된다. 제 1 차광 영역은 주변차단부 또는 프레임 에지(frame edge) 등으로도 불리고, 제 2 차광 영역은 블랙 매트릭스라고도 불린다. 여기서, 셀 두께 조정층은, 제 2 차광 영역 전체의 두께가 제 1 차광 영역 전체의 두께보다 작아지지 않도록 결정된다. 블랙 매트릭스 등의 제 2 차광 영역은, 주변차단부 등의 제 1 차광 영역과 비교하면 대단히 가늘기 때문에, 복수의 층을 적층할 때에 설계값대로의 두께로 각 층을 형성하기가 어렵고, 그 결과 제 2 차광 영역의 층두께가 얇아지는 경향이 있다. 그래서, 셀 두께 조정층을 마련하여 제 2 차광 영역의 각 층을 아래쪽으로부터 돋우어, 전체의 두께를 제 1 차광 영역 전체의 두께와 거의 동등하게 하는 것에 의해, 표시 영역 전체에 걸쳐 셀갭이 균일화되어, 표시 불균일 등을 방지할 수 있다.

Description

액정 패널용 기판 및 그 제조 방법, 액정 표시 패널 및 전자 기기{SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL PANEL AND ITS PRODUCTION METHOD, LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL AND ELECTRONIC APPARATUS}

본 발명은 반투과 반사형 액정 표시 장치에 관하여, 특히 액정 표시 패널의 셀 두께를 균일하게 만드는 컬러 필터 구조에 관한 것이다.

종래부터, 외광을 이용한 반사형 표시와, 백 라이트 등의 조명광을 이용한 투과형 표시 모두를 시인(視認) 가능한 반투과 반사형의 액정 표시 패널이 알려져 있다. 이 반투과 반사형의 액정 표시 패널은, 그 패널 내에 외광을 반사하기 위한 반사층을 갖고, 백 라이트로부터의 조명광이 이 반사층을 투과할 수 있도록 구성된 것이다. 이러한 종류의 반사층으로는, 예컨대, 액정 표시 패널의 화소마다 소정 비율의 개구부(slit)를 구비한 패턴을 가지는 것이 있다.

그와 같은 액정 표시 패널은, 휴대 전화, 휴대형 정보 단말기 등의 전자 기기에 설치되는 경우, 그 배후에 백 라이트가 배치된 상태로 장착된다. 이 액정 표시 패널에서는, 주간이나 옥내 등의 밝은 장소에서는 외광이 액정을 투과한 후에 반사층에 의해 반사되고, 다시 액정을 투과하여 방출되는 것에 의해 반사형 표시가 이뤄질 수 있다. 한편, 야간이나 야외 등의 어두운 장소에서는, 백 라이트를 점등시키는 것에 의해, 백 라이트로부터 출사(出射)되는 조명광 중, 반사층에 마련된 개구부를 통과한 빛이 액정 표시 패널을 통과하여 방출되고, 투과형 표시가 이루어진다.

상술한 액정 표시 패널에는, 화상 표시 영역의 외연(外緣)을 규정하는 주변차단부 또는 프레임 에지라고 불리는 차광 영역이 형성된다. 구체적으로는, 액정 표시 패널을 구성하는 2장의 대향 기판 상에서 화상 표시 영역의 외연에 상당하는 위치에 거의 직사각형의 차광 패턴이 형성된다(이하, 「주변차단부」라고 함). 주변차단부는 컬러 필터 내에 형성되는 블랙 매트릭스와 마찬가지로, R(적색), G(녹색), B(청색)의 3색의 착색층을 중첩하여 형성할 수 있다.

그러나, R, G, B의 착색층을 중첩시켜 도포하는 것으로 주변차단부와 블랙 매트릭스를 형성한 경우, 주변차단부 부분과 화상 표시 영역 내의 블랙 매트릭스 부분과의 사이에서, 층 두께에 차이가 발생한다고 하는 문제가 있다. 주변차단부 부분은, 예컨대 휴대 전화기 등에 이용되는 액정 표시 패널의 평면에서 약 3∼4㎜의 폭을 갖도록 형성되는 데 비하여, 화상 표시 영역 내의 블랙 매트릭스는 인접하는 화소사이에 형성되는 것으로, 10㎛ 정도의 폭 밖에 없다. 그러므로, 상술한 바와 같이 주변차단부 및 블랙 매트릭스를 R, G, B 3색의 착색층의 적층에 의해 형성하는 경우, 주변차단부 부분은 폭이 비교적 크기 때문에 각 착색층이 설계값대로의 두께로 형성하기 쉬운 데 비해, 블랙 매트릭스 부분은 주변차단부와 비교하면 폭이 대단히 작기 때문에, R, G, B의 착색층을 각각 설계값대로의 두께로 형성하는 것이 어렵다. 그 때문에, 적층된 R, G, B의 착색층 중, 윗쪽에 위치하는 착색층일수록 얇게 형성되는 경향이 있다. 그 결과, 동일한 공정에서 동일한 두께에 걸쳐서 각 색의 착색층을 형성하는 공정을 실행한 경우, 주변차단부 부분은 거의 설계값대로의 두께로 착색층이 형성되는 데 비해, 블랙 매트릭스 부분에서는 착색층이 설계보다 얇아져 버린다. 이 때문에, 주변차단부 부분과 비교하면, 블랙 매트릭스 부분 쪽의 컬러 필터층 전체의 층두께가 얇아져 버린다.

R, G, B의 3색의 착색층의 적층에 의해 블랙 매트릭스를 형성하는 경우, 화상 표시 영역 내에서는, 구조상 블랙 매트릭스 부분의 막 두께가 가장 커진다. 그러나, 상술한 바와 같이 화상 표시 영역을 둘러싸는 주변차단부 부분이 블랙 매트릭스 부분보다 더욱 큰 막두께를 갖게 되기 때문에, 주변차단부 부분과 그 내측의 화상 표시 부분과의 셀갭에 차이가 발생되어 버린다. 보다 상세하게는, 주변차단부 부분과 비교하면, 화상 표시 영역 내의 셀갭이 작게 되어 버리기 때문에, 화상 표시 영역 내의 특히 주변차단부에 가까운 영역에서, 셀갭의 불균일에 기인하는 표시 불균일이 발생되어 버린다.

본 발명은, 이상의 사항을 감안하여 이루어진 것으로, 주변차단부 부분과 그 내측의 화상 표시 부분에서 셀의 균일성을 확보하여 표시 불균일 등을 방지할 수 있는 액정 패널용 기판 및 그 제조 방법, 액정 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 하나의 관점에 의하면, 액정 패널용 기판에 있어서, 기판과, 상기 기판 상에 배치되어, 표시 영역의 외연을 규정하는 제 1 차광 영역과, 상기 표시 영역 내에서 기판 상에 배치된 셀 두께 조정층과, 상기 셀 두께 조정층 상에 배치되어, 상기 표시 영역 내의 복수의 화소 영역의 경계를 규정하는 제 2 차광 영역을 구비하되, 상기 셀 두께 조정층의 두께는, 상기 제 2 차광 영역 전체의 두께가 상기 제 1 차광 영역 전체의 두께보다 작게 되지 않도록 결정된다.

상기의 액정 패널용 기판은, 유리나 플라스틱 등의 투광성 기판 상에 복수의 층을 적층하여 구성된다. 기판 상에는 액정 표시 패널로서 화상 등의 표시를 실행할 때의 표시 영역을 규정하는 제 1 차광 영역이 배치된다. 이 제 1 차광 영역은, 주변차단부 또는 프레임 에지 등으로도 불린다. 또한, 표시 영역 내에서는, 기판 상에 셀 두께 조정층이 마련되고, 그 위에 복수의 화소 영역의 경계를 규정하는 제 2 차광 영역이 마련된다. 제 2 차광 영역은, 인접하는 화소의 경계를 규정하는 것으로, 블랙 매트릭스(black matrics)라고도 불린다. 그리고, 셀 두께 조정층은, 제 2 차광 영역 전체의 두께가, 제 1 차광 영역 전체의 두께보다 작게되지 않도록 결정된다.

블랙 매트릭스 등의 제 2 차광 영역은, 주변차단부 등의 제 1 차광 영역에 비해 대단히 가늘기 때문에, 복수의 층을 적층할 때에 설계값대로의 두께로 각 층을 형성하기가 곤란하고, 그 결과 제 2 차광 영역은 설계보다도 층두께가 얇아지는 경향이 있다. 그래서, 셀 두께 조정층을 마련하여 제 2 차광 영역의 각 층을 아래에서부터 돋우어, 전체의 두께를 제 1 차광 영역 전체의 두께와 동일하게 하거나 또는 그것보다 두껍게 하는 것에 의해, 표시 영역 전체에 걸친 셀갭이 균일화된다. 이것에 의해, 셀갭의 불균일성에 의해 발생되는 표시 불균일 등을 방지할 수 있다.

상기의 액정 패널용 기판의 한 형태에서, 상기 셀 두께 조정층을 투명한 수지에 의해 구성하는 것이 바람직하다. 본 발명을 반투과 반사형의 액정 패널에 적용한 경우에는, 셀 두께 조정층이 투과 영역에도 형성되기 때문에, 투과광을 통과시키기 위해서 투명한 수지에 의해 셀 두께 조정층을 형성할 필요가 있다.

상기의 액정 패널용 기판의 다른 한 형태에서, 상기 제 1 차광 영역은 적색, 청색, 녹색의 각 색의 착색층 및 오버코팅층의 중첩을 포함하고, 상기 제 2 차광 영역은 적색, 청색, 녹색의 각 색의 착색층 및 오버코팅층의 중첩을 포함하며, 상기 제 1 차광 영역과 상기 제 2 차광 영역에 포함되는 적색, 청색, 녹색의 착색층 및 오버코팅층을 각각 동일한 재료에 의해 구성할 수 있다. 이것에 의해, 제 1 차광 영역과 제 2 차광 영역의 대응하는 각 층을 동일한 방법으로 형성하는 것이 가능해져서, 제조 공정의 효율화를 도모할 수 있다.

상기의 액정 패널용 기판의 또 다른 한 형태에서, 상기 셀 두께 조정층의 두께는, 상기 제 2 차광 영역 전체의 두께가 상기 제 1 차광 영역에 포함되는 상기 각 색의 착색층의 두께 및 오버코팅층 두께의 합계 이상이 되도록 결정할 수 있다. 이것에 의해, 제 1 차광 영역의 각 층의 층두께를 기준으로 하여, 셀 두께 조정층의 두께를 결정할 수 있다.

상기의 액정 패널용 기판의 일 실시예에서, 상기 제 2 차광 영역은 컬러 필터층을 더 포함하고, 상기 제 1 차광 영역 및 상기 제 2 차광 영역에서의 각 색의 착색층의 두께를 m, 제 1 차광 영역 및 상기 제 2 차광 영역에서의 오버코팅층의 두께를 n, 상기 제 2 차광 영역에서의 상기 컬러 필터층의 두께를 s라고 하면, 상기 셀 두께 조정층의 두께 T는, 수식: T=(3m+n)-(s+2m+n/2)에 의해 부여된다.

상기의 액정 패널용 기판의 또 다른 한 형태에서, 상기 셀 두께 조정층은, 상기 오버코팅층과 동일하게 투명한 수지에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 동일한 제조 장치 및 재료를 이용하여 셀 두께 조정층과 오버코팅층을 형성할 수 있어서, 제조 공정의 효율화를 도모할 수 있다.

상기의 액정 패널용 기판을 포함하는 액정 표시 패널을 구성하고, 또한 그 액정 표시 패널을 표시부로서 구비하는 전자 기기를 구성할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에서는, 액정 패널용 기판의 제조 방법에 있어서, 기판 상에 표시 영역의 외연을 규정하는 제 1 차광 영역을 형성하는 제 1 공정과, 상기 표시 영역 내에서, 상기 기판 상에 셀 두께 조정층을 형성하는 제 2 공정과, 상기 셀 두께 조정층 상에, 상기 표시 영역 내의 복수의 화소 영역의 경계를 규정하는 제 2 차광 영역을 형성하는 제 3 공정을 갖고, 상기 셀 두께 조정층의 두께는, 상기 제 2 차광 영역 전체의 두께가 상기 제 1 차광 영역 전체의 두께보다 작아지지 않도록 결정된다.

상기의 제조 방법에 의해, 상술한 액정 패널용 기판을 제조할 수 있다.

실시예

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

(액정 표시 패널)

우선, 본 발명을 적용한 액정 표시 패널의 실시예에 대하여 설명한다. 도 1에, 본 발명을 반투과 반사형의 액정 표시 패널에 적용한 예의 단면도를 도시한다.

도 1에 있어서, 액정 표시 패널(100)은, 유리나 플라스틱 등으로 이루어지는 기판(101)과 기판(102)이 밀봉재(103)를 거쳐서 접합되고, 내부에 액정(104)이 봉입되어 이루어진다. 또한, 기판(102)의 외면 상에는 위상차판(105) 및 편광판(106)이 순서대로 배치되고, 기판(101)의 외면 상에는 위상차판(107) 및 편광판(108)이 순서대로 배치된다. 또, 편광판(108)의 아래쪽에는, 투과형 표시를 실행할 때에 조명광을 발생하는 백 라이트(back light)(109)가 배치된다.

기판(101)은 컬러 필터 기판(10)을 구성한다. 기판(101)의 위에 예컨대 아크릴 수지 등에 의해 투명한 수지산란층(113)이 형성된다. 수지산란층(113)은, 유리나 플라스틱 등의 기판 표면 상에 예컨대 아크릴 수지 등으로 투광성 수지층을 형성하고, 그 표면에 다수의 미세한 요철 구조를 형성하는 것에 의해 제작될 수 있다.

또한, 수지산란층(113)의 위에는, 부분적으로 알루미늄 합금 또는 은 합금 등의 반사층(111)이 형성된다. 반사층(111)이 형성되는 영역은, 반사형 표시에 이용되는 영역(이하에서, 「반사 영역」이라고도 함)이다. 이것에 의해, 반사층(111)의 표면은, 수지산란층(113)의 요철 구조를 반영한 요철 형상이 된다. 따라서, 외광을 이용하여 반사형 표시를 실행하는 경우는, 외광이 상기의 요철 형상에 의해 적절히 산란된 상태로 반사되기 때문에, 반사광을 균일화하여, 넓은 시야각을 확보하는 것이 가능해진다.

반사층(111)에는 소정의 간격으로 개구(開口)(117)가 형성되어 있다(도 2참조). 즉, 개구(117)의 부분은 반사층(111)이 형성되어 있지 않고, 이 개구(117)의 영역이 투과 영역이 된다. 그리고, 반사층(111)이 형성되어 있는 영역, 즉, 개구(117) 이외의 영역이 반사 영역이 된다.

반사 영역에서는 반사층(111)의 위, 투과 영역에서는 수지산란층(113)의 위에, 감광성 아크릴 수지 등에 의해 셀 두께 조정층(115)이 형성된다. 셀 두께 조정층(115)은, 그 위에 형성되는 컬러 필터층을 아래에서부터 돋우고, 주변차단부 영역과 화상 표시 영역 사이의 셀 두께를 조정하는 역할을 완수한다. 또, 셀 두께 조정층(115)의 바람직한 두께에 관해서는 후술한다.

그리고, 반사 영역에서는, 셀 두께 조정층(115) 위에 각 색의 반사용 컬러 필터부(120R)가 형성된다. 한편, 투과 영역에서는, 동일한 셀 두께 조정층(115) 위에 각 색의 투과용 컬러 필터부(120T)가 형성된다. 반사용 컬러 필터(120R)와 투과용 컬러 필터(120T)를 각각 형성하는 이유는, 투과 표시를 할 때와 반사 표시를 할 때의 표시색을 개별적으로 조정할 수 있기 때문이다.

또, 도 1에서는 도시(圖示)의 편의상, R, G, B 각 색의 컬러 필터를 반사용 컬러 필터(120R) 및 투과용 컬러 필터(120T)에 도시하고 있지만, 실제로는 반사용 컬러 필터(120R) 및 투과용 컬러 필터(120T)는 모두 도 2에 도시하는 바와 같이 R, G, B 3색의 착색층에 의해 구성되어 있다. 즉, 반사용 컬러 필터(120R)는, 적색(R)의 착색층(120RR), 녹색(G)의 착색층(120RG), 청색(B)의 착색층(120RB)을 순서대로 배열하는 것에 의해 구성된다. 마찬가지로, 투과용 컬러 필터(120T)는, 적색(R)의 착색층(120TR), 녹색(G)의 착색층(120TG), 청색(B)의 착색층(120TB)을 순서대로 배열하는 것에 의해 구성된다.

각 색의 반사용 컬러 필터부(120TR, 120TG, 120TB), 및 각 색의 투과용 컬러 필터부(120RR, 120RG, 120RB)의 경계에는, 블랙 매트릭스(120B)(도 2참조)가 형성된다. 블랙 매트릭스(120B)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 투과용 컬러 필터(120T)를 구성하는 R, G, B 3색의 착색층을 중첩시키는 것에 의해 형성된다. 또, 반사용 컬러 필터가 아니라, 투과용 컬러 필터의 R, G, B 착색층을 사용하는 이유는, 일반적으로 반사용 컬러 필터보다 투과용 컬러 필터 쪽이 색농도가 높게 설계되어 있기 때문에, 3색의 중첩보다는, 보다 농도가 높은 차광성이 양호한 블랙 매트릭스가 형성될 수 있기 때문이다.

그리고, 반사용 컬러 필터부(120R) 및 투과용 컬러 필터부(120T)를 덮도록 오버코팅층(127)이 형성된다. 이 오버코팅층(127)은, 액정 표시 패널의 제조 공정 중에 컬러 필터(120R, 120T)를 약제 등에 의한 부식이나 오염으로부터 보호하기 위한 것이다. 또, 도 1의 액정 표시 패널(100)은, 소위 멀티갭 구조를 채용하고 있다. 멀티갭 구조는, 투과 영역과 반사 영역에서 형성되는 오버코팅층(127)의 두께를 다르게 하여 셀 두께를 최적화하는 것에 의해, 투과 표시 모드를 할 때뿐만 아니라 반사 표시 모드를 할 때에도 표시 성능을 향상시키는 수법이다.

또한, 오버코팅층(127)의 표면 상에는, ITO(인듐 주석 산화물) 등의 투명 도 전체로 이루어지는 투명 전극(114)이 형성된다. 이 투명 전극(114)은 본 실시예에 서는 복수 병렬한 스트라이프(stripe) 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이 투명 전극(114)은, 기판(102) 상에 마찬가지로 스트라이프 형상으로 형성된 투명 전극(121)에 대하여 직교하는 방향으로 연장되어, 투명 전극(114)과 투명 전극(121)의 교차 영역 내에 포함되는 액정 표시 패널(100)의 구성 부분(반사층(111), 컬러 필터(120), 투명 전극(114), 액정(104) 및 투명 전극(121)에서의 상기 교차 영역 내의 부분)이 화소를 구성하도록 이루어져 있다.

또, 기판(101) 상의 투명 전극(114) 상 및, 기판(102) 상의 투명 전극(121) 상에는, 배향막 등이 필요에 따라 형성된다.

이 액정 표시 패널(100)에서, 반사형 표시가 이루어지는 경우에는, 반사층(111)이 형성되어 있는 영역에 입사한 외광은, 도 1에 나타내는 경로 R을 따라 진행하고, 반사층(111)에 의해 반사되어 관찰자 E에 의해 시인된다. 한편, 투과형 표시가 이루어지는 경우에는, 백 라이트(109)로부터 출사된 조명광이 도 1에 도시되는 경로 T를 따라서 진행하여, 관찰자 E에 의해 시인된다.

또, 본 발명에서는 컬러 필터의 각 색의 층 배열은 도 2에 나타내는 배열에 한정되지 않는다. 즉, 스트라이프(stripe) 배열, 델타(delta) 배열, 사선(diagonal) 배열 등의 각종의 배열로 구성할 수 있다. 또한, 상기의 실시예에서는 투과용 컬러 필터와 반사용 컬러 필터를 별개의 재료로 독립적으로 형성하고 있지만, 동일한 재료에 의해 단일 컬러 필터로 형성하는 것도 가능하다. 또한, 그 경우에, 투과 영역과 반사 영역에서 컬러 필터의 두께를 변화시킨 타입의 컬러 필터에도 적용 가능하다.

(셀 두께 조정층)

다음에, 본 발명의 특징 부분인 셀 두께 조정층에 대하여 자세히 설명한다. 도 3(a)은, 도 1에서의 파선 부분(130)의 확대도이다. 도 3(a)에 도시하는 바와 같이 기판(101) 상에는 수지산란층(113)이 형성되고, 반사 영역에서는 그 위에 반사층(111)이 형성된다.

화상 표시 영역에서는, 수지산란층(113) 및 반사층(111) 상에 셀 두께 조정층(115)이 형성되고, 그 위에 투과용 컬러 필터(120T) 및 반사용 컬러 필터(120R)가 형성된다. 그리고, 반사용 컬러 필터(120R) 상에는, R, G, B 3색의 착색층(120BB, 120BR, 120BG)의 중첩에 의해 블랙 매트릭스(120B)가 형성된다. 한편, 주변차단부 영역에서는, 반사층(111) 상에 R, G, B 3색의 착색층(123B, 123R, 123G)의 중첩에 의해 주변차단부(123)가 형성된다.

그리고, 주변차단부 영역과 화상 표시 영역을 덮도록 오버코팅층(127)이 형성되고, 또한 화상 표시 영역 내의 각 화소 영역에 투명 전극(114)이 형성되어 있다.

도 3(a)으로부터 알 수 있듯이, 본 발명에서는 셀 두께 조정층(115)을 마련한 것에 의해, 주변차단부(123) 부분의 높이 H1(정확하게는 주변차단부(123)를 덮는 오버코팅층(127)의 높이)과, 화상 표시 영역 내의 최고점, 즉 블랙 매트릭스(120B) 부분의 높이 H2(정확하게는 블랙 매트릭스(120B)를 덮는 오버코팅층(127)의 높이)와 거의 일치한다. 이것에 의해, 주변차단부 영역과 화상 표시 영역의 셀갭을 거의 동일하게 할 수 있다.

도 3(b)에, 본 발명과의 비교를 위해서, 셀 두께 조정층을 마련하지 않은 컬러 필터 기판의 예를 도시한다. 도 3(b)의 예는, 셀 두께 조정층(115)을 마련하지 않는 것 외에는, 도 3(a)에 도시된 적층 구조와 동일하다. 즉, 반사 영역에서는 반사층(111)의 바로 위에 반사용 컬러 필터(120R)가 형성되고, 투과 영역에서는 수지산란층(113)의 바로 위에 투과용 컬러 필터(120T)가 형성되어 있다.

셀 두께 조정층을 마련하지 않는 경우는, 도 3(b)에서 명확히 도시한 바와 같이, 주변차단부 영역의 최고점의 높이 H1에 비해, 화상 표시 영역 내에서 블랙 매트릭스(120B) 부분의 높이 H2가 낮게 되어 버린다.

또, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 화상 표시 영역의 높이가 주변차단부 영역의 높이보다 낮게 되어 버리는 문제에 대한 대책으로서, 도 3(b)에서 주변차단부(123)를 구성하는 녹색의 착색층(123G)을 생략하는 방법도 고안되어 있다. R, G, B 3색 중 녹색의 착색층을 생략하는 이유는, 컬러 필터의 분광 특성을 검토할 때, R, G, B 3색 중 어느 한 색을 생략한다고 하면 녹색을 생략하는 것이 가장 영향이 적고, 그렇게 해도 일단 주변차단부으로서의 기능을 충분히 수행할 수 있는 정도의 차광성이 얻어지기 때문이다. 그러나, 녹색의 착색층(123G)을 생략하더라도, 높이의 차이가 작게 되기는 하지만, 여전히 화상 표시 영역의 높이와 주변차단부 영역의 높이를 거의 일치시키는 것은 어렵다.

도 1에 도시되는 액정(104)을 봉입하는 영역에는 도시하지 않은 구형상의 스페이서가 분산된다. 분산된 스페이서는, 컬러 필터 기판(10)의 최고점에 의해 지지되어, 기판(101, 102)의 간극인 셀갭을 균일화하는 역할을 갖는다. 그러나, 기판(101)과 기판(102) 사이에 분산되는 스페이서는 동일한 직경을 갖기 때문에, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이 주변차단부 영역과 화상 표시 영역에서 컬러 필터 기판(10)의 최고점의 높이가 다르면, 주변차단부 영역에 비해 화상 표시 영역 쪽이 컬러 필터에 의한 스페이서의 지지가 불충분해 지기 쉽다. 그 결과, 주변차단부 영역보다도 화상 표시 영역 쪽이 셀갭이 작게 된다고 하는 현상이 일어난다. 즉, 액정 표시 패널(100)을 가로 방향에서 본 경우에, 주변차단부 영역에 대응하는 주변 부분에 비해, 화상 표시 영역에 대응하는 중앙 부분이 약간 오목하게 들어간 형상이 되어, 화상 표시 영역에 셀갭의 불균일에 기인하는 표시 불균일이 발생한다.

이 점을 감안하면, 본 발명에서는 셀 두께 조정층(115)을 형성하여, 화상 표시 영역의 최고점 H2와 주변차단부 영역의 최고점 H1의 높이를 거의 일치시켜, 셀갭의 불균일에 기인하는 표시 불균일을 방지하고 있다.

또, 화상 표시 영역의 셀갭과 주변차단부 영역의 셀갭이 일치하지 않는 경우에도, 화상 표시 영역의 셀갭이 주변차단부 영역의 셀갭보다 작은 경우(도 3(b)의 경우)보다, 화상 표시 영역의 셀갭이 주변차단부 영역의 셀갭보다 어느 정도 큰 경우(즉, 액정 표시 패널을 가로 방향에서 본 경우에 중앙이 어느 정도 솟아있는 것과 같은 상태) 쪽이 표시 불균일이 발생하기 어렵고, 화상의 표시 품질도 높은 것을 경험적으로 알고 있다. 따라서, 기본적으로는, 화상 표시 영역의 셀갭이 주변차단부 영역의 셀갭보다 작아지지 않도록, 즉, 화상 표시 영역의 최고점 H2가 주변차단부 영역의 최고점 H1보다 낮아지지 않도록 셀 두께 조정층(115)의 두께를 결정하는 것이 바람직하다. 물론, 또한 양자가 일치하도록 셀 두께 조정층(115)의 두께를 결정하는 것이 가장 바람직하다.

다음에, 셀 두께 조정층(115)의 두께에 대하여 검토한다. 지금부터, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이 셀 두께 조정층을 마련하지 않는 것으로 가정한다. 주변차단부(123)의 위치와 화상 표시 영역의 블랙 매트릭스(120B)의 위치에서는, 적층 구조를 비교하면, 기판(101), 수지산란층(113) 및 반사층(111)까지는 동일한 구조이며, 기본적으로 높이의 차이는 발생하지 않는다.

주변차단부(123)의 위치와 화상 표시 영역의 블랙 매트릭스(120B)의 위치에 있어서의 적층 구조, 및, 각 층의 두께를 도 4(a) 및 도 4(b)에 각각 도시한다. 주변차단부 위치의 적층 구조는, 아래에서부터 착색층(123B), 착색층(123R), 착색층(123G), 오버코팅층(127)이며, 3개의 착색층(123B∼123G)의 설계상의 두께는 m(예컨대 1㎛), 오버코팅층(127)의 설계상의 두께는 n(예컨대 2㎛)으로 한다. 이 경우, 실제로 설계상의 층두께에 따라서 각 층을 형성하면, 도 4(a)에 도시하는 바와 같이 각 층은 거의 설계상의 두께대로 형성된다.

한편, 화상 표시 영역의 블랙 매트릭스(120B)의 위치에 있어서의 적층 구조는, 도 3(b) 및 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 아래에서부터 반사용 컬러 필터층(120R), 착색층(120BB), 착색층(120BR), 착색층(120BG), 오버코팅층(127)이다. 각 층의 설계상의 두께는, 반사용 컬러 필터층(120R)이 s(예컨대 1㎛), 블랙 매트릭스(120B)를 형성하는 각 착색층(120BB, 120BR, 120BG)이 각각 m(예컨대 1㎛), 오버코팅층(127)이 n(예컨대 2㎛)으로 한다. 이 경우, 실제로 설계상의 층두께에 따라서 각 층을 형성하면, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이 3번째 층보다 위의 층은 설계상의 층두께대로의 두께로 형성되지 않고, 설계상의 층두께의 1/2정도의 층두께가 되어 버린다.

이 현상은, 블랙 매트릭스(120B)의 폭이 작은 것에 기인한다. 도 3(b)에 주변차단부(123)와 블랙 매트릭스(120B)의 폭의 일례를 나타내고 있다. 주변차단부(123)의 폭 W1는 약 3∼4㎜ 정도인 데 비해, 블랙 매트릭스(120B)의 폭 W2는 약 10∼12㎛ 정도이다. 따라서, 주변차단부(123)의 폭은 비교적 크기 때문에 각 층을 설계값대로 형성할 수 있지만, 블랙 매트릭스(120B)의 폭이 작기 때문에 적층을 중첩함에 따라서, 설계대로의 층두께로 각 층을 형성하는 것이 어렵게 된다(실제로는, 블랙 매트릭스의 위치에서의 적층 구조는, 도 3(b)과 같은 단면으로 보면 위쪽의 층으로 향하는 것에 따라서 점점 가늘어지는 형상으로 되어 있다고 생각된다.).

따라서, 블랙 매트릭스(120B)의 위치에서 실제로 형성되는 층두께를 고려하여 셀조정층(115)의 층두께를 결정하면 좋다. 도 4에 도시된 예에 의하면, 블랙 매트릭스(120B)의 위치에서는 3번째 층 정도에서부터 위의 층에서는 설계상의 층두께의 1/2정도의 층두께 이외에는 각 층이 형성되지 않는다. 따라서, 3번째 층 또는 4번째 층 정도에서부터 위의 층에 대해서는 설계상의 층두께의 1/2의 층두께로 실제의 각 층을 형성하는 것으로 셀 두께 조정층(115)의 층두께를 결정할 수 있다.

도 4의 예에서, 주변차단부(123) 위치에서 실제로 형성되는 1번째 층으로부터 4번째 층까지의 각 층의 두께의 합계(T1)는, T1=3m+n(약 5㎛)가 된다. 한편, 블랙 매트릭스(120B)의 위치에서 실제로 형성되는 1번째 층으로부터 5번째 층까지의 각 층의 층두께의 합계(T2)는, T2=s+m+2×m/2+n/2=s+2m+n/2(약 4㎛)가 된다. 따라서, 본 예에서는 셀 두께 조정층(115)의 두께 T가, T=T1-T2=(3m+n)-(s+2m+n/2)으로 부여된다.

따라서, 도 4의 예에서는, 1㎛ 정도의 두께의 셀 두께 조정층(115)을 형성하면, 주변차단부의 위치와 블랙 매트릭스의 위치의 최고점의 높이가 거의 일치하게 된다. 이렇게 해서, 적절한 두께의 셀 두께 조정층(115)을 형성하는 것에 의해, 주변차단부 영역과 화상 표시 영역의 셀갭을 균일화하여, 셀갭의 불균일에 기인하는 표시 불균일 등의 표시 품질의 저하를 방지하는 것이 가능해진다.

(제조 방법)

다음에, 상술한 액정 표시 패널(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 우선, 도 1에 나타내는 컬러 필터 기판(10)의 제조 방법에 대하여 도 1 및 도 3(a)을 참조하여 설명한다.

우선, 기판(101)의 표면 상에 수지산란층(113)을 형성한다. 수지산란층(113)의 형성 방법으로서는, 상술한 바와 같이 유리나 플라스틱 등의 기판 표면 상에 예컨대 아크릴 수지 등에 의해 투광성의 수지층을 형성하고, 그 표면에 다수의 미세한 요철 구조를 형성하는 것으로 제작할 수 있다. 또, 수지산란층(113)의 형성 방법으로서는, 이외의 방법을 채용하는 것도 물론 가능하다.

다음에, 알루미늄, 알루미늄 합금, 은 합금 등의 금속을 증착법이나 스퍼터링법 등에 의해서 박막 형상으로 성막(成膜)하고, 이것을 포토리소그래피법을 이용하여 패터닝함으로써 반사층(111)을 형성한다. 이 때, 반사층(111)은 반사 영역에만 형성된다.

다음에, 투명한 감광성 아크릴 수지 등에 의해 셀 두께 조정층(115)을 형성한다. 도 3(a)으로부터 알 수 있듯이, 투과 표시를 실행하는 때에는 백 라이트(109)로부터의 조명광이 셀 두께 조정층을 통과하기 때문에, 셀 두께 조정층(115)은 투명하고 파장 의존성이 낮은 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 이 셀 두께 조정층(115)을, 오버코팅층(127)과 동일한 재료를 이용하여 형성하면, 제조 공정을 간략화하는 것이 가능해진다.

다음에, 소정의 색상을 나타내는 안료나 염료 등을 분산시켜 이루어지는 착색된 감광성 수지(감광성 레지스트)를 도포하고, 소정 패턴으로 노광, 현상을 실행하여 패터닝을 행함으로써, 셀 두께 조정층(115) 상에, 투과 영역에는 투과용 컬러 필터(120T)를 형성하고, 반사 영역에서는 반사용 컬러 필터(120R)를 형성한다.

다음에, 투과용 컬러 필터(120R) 상에 블랙 매트릭스(120B)를 형성하고 또한, 바람직하게는 동시에, 주변차단부 영역의 반사층(111) 상에 주변차단부(123)를 형성한다. 주변차단부(123)는 블랙 매트릭스(120)를 구성하는 R, G, B 각 색의 착색층과 동일한 재료에 의해 형성된다. 즉, 동일한 재료에 의해 주변차단부(123)의 착색층(123B)와 블랙 매트릭스(120B)의 착색층(120BB)을 형성하고, 다음으로, 동일한 재료에 의해 주변차단부(123)의 착색층(123R)과 블랙 매트릭스(120B)의 착색층(120BR)을 형성하며, 또한 동일한 재료에 의해 주변차단부(123)의 착색층(123G)과 블랙 매트릭스(120B)의 착색층(120BG)을 형성한다.

다음에, 주변차단부(123) 및 블랙 매트릭스(120B)를 포함하는 전 영역에, 아크릴 수지 등으로 오버코팅층(127)을 형성한다. 또한, 화상 표시 영역 내의 각 화소 영역에 투명 전극(114)을 형성한다. 이렇게 해서, 컬러 필터 기판(10)이 제조된다.

또, 주변차단부(123)의 위치에서의 각 착색층(123B∼123R)과 블랙 매트릭스(120B)의 각 착색층(120BB∼120BG), 및, 주변차단부(123)의 위치에서의 오버코팅층(127)과 블랙 매트릭스(120B)의 위치에서의 오버코팅층(127)은 설계상으로 동일한 층두께가 되도록 형성되지만, 실제로는 상술한 바와 같이, 주변차단부(123)는 거의 설계값대로 각 층이 형성되지만, 블랙 매트릭스(120B) 상에서는 설계값대로 각 층이 형성되지 않는다. 그러나, 본 발명에서는 셀 두께 조정층(115)을 마련하는 것에 의해, 블랙 매트릭스(120B)의 위치에서 각 층을 아래에서부터 돋우어, 주변차단부의 위치의 층두께와 거의 일치하도록 하고 있다.

다음에, 이렇게 해서 얻어진 컬러 필터(10)를 이용하여, 도 1에 나타내는 액정 표시 패널(100)을 제조하는 방법에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는, 표시 패널(100)의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다.

우선, 상기의 방법에 의해, 셀 두께 조정층(115)을 갖는 컬러 필터(10)가 형성된 기판(101)을 제조하고(공정 S1), 또한 오버코팅층(127) 상에 투명 도전체를 스퍼터링법에 의해 피착(被着)하고, 포토리소그래피법에 의해서 패터닝하는 것에 의해, 투명 전극(114)을 형성한다(공정 S2). 그 후, 투명 전극(114) 상에 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 배향막을 형성하고, 연마 처리 등을 실시한다(공정 S3).

한편, 반대쪽의 기판(102)을 제작하고(공정 S4), 마찬가지의 방법으로 투명 전극(121)을 형성하고(공정 S5), 또한 투명 전극(121) 상에 배향막을 형성하고, 연마 처리 등을 실시한다(공정 S6).

그리고, 밀봉재(103)를 거쳐서 상기 기판(101)과 기판(102)을 접합하여 패널 구조를 구성한다(공정 S7). 기판(101)과 기판(102)은, 기판간에 분산 배치된 도시하지 않은 스페이서 등에 의해서 거의 규정된 기판 간격이 되도록 접합된다.

그 후, 밀봉재(103)의 도시하지 않은 개구부에서 액정(104)을 주입하고, 밀봉재(103)의 개구부를 자외선 경화성 수지 등의 밀봉재에 의해서 밀봉한다(공정 S8). 이렇게 해서 주요한 패널 구조가 완성된 뒤에, 상술의 위상차판이나 편광판 등을 필요에 따라 패널 구조의 외면 상에 접착 등의 방법에 의해 부착하면(공정 S9), 도 1에 도시된 액정 표시 패널(100)이 완성된다.

(전자 기기)

다음에, 본 발명에 따른 액정 표시 패널을 적용 가능한 전자 기기의 예에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다.

우선, 본 발명에 따른 액정 표시 패널을, 가반형의 퍼스널 컴퓨터(소위 노트북 컴퓨터)의 표시부에 적용한 예에 대하여 설명한다. 도 6(a)은 이 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다. 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 퍼스널 컴퓨터(41)는, 키보드(411)를 갖춘 본체부(412)와, 본 발명에 따른 액정 표시 패널을 적용한 표시부(413)를 구비하고 있다.

계속해서, 본 발명에 따른 액정 표시 패널을, 휴대 전화기의 표시부에 적용한 예에 대하여 설명한다. 도 6(b)은, 이 휴대 전화기의 구성을 나타내는 사시도이다. 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 휴대 전화기는, 복수의 조작 버튼(421) 외에, 수화구(422), 송화구(423)와 함께, 본 발명에 따른 액정 표시 패널을 적용한 표시부(424)를 구비한다.

또, 본 발명에 따른 액정 표시 패널을 적용할 수 있는 전자 기기로서는, 도 6(a)에 도시된 퍼스널 컴퓨터나 도 6(b)에 도시된 휴대 전화기 외에도, 액정 텔레비전, 뷰파인더(view finder)형·모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 차량 항법 장치(car navigation apparatus), 호출기(pager), 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 화상 전화기(picturephone), POS 단말기, 디지털 스틸 카메라(digital still camera) 등을 들수있다.

(변형예)

또, 상술한 컬러 필터 기판 및 액정 표시 패널 등은, 상술한 예에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지의 변경이 가능한 것은 물론이다.

상기의 실시예에서는, 투과 영역과 반사 영역에서 오버코팅층의 층두께를 다르게 한, 소위 멀티갭 구조를 채용한 액정 표시 패널을 예시하고 있지만, 투과 영역과 반사 영역에서 오버코팅층을 균일하게 형성하는 구조의 액정 표시 패널에도 본 발명의 적용이 가능하다.

또한, 도 2에 나타낸 컬러 필터는 반사 영역 내의 개구로서 투과 영역을 규정하는 구조이지만, 이 구조는 단순한 일례이며, 예컨대 직사각형의 반사용 컬러 필터부와 투과용 컬러 필터부를 교대로 인접시켜서 형성하는 등의 구조로 하는 것도 가능하다.

본 발명에 의하면, 주변차단부 부분과 그 내측의 화상 표시 부분에서 셀의 균일성을 확보하여 표시 불균일 등을 방지할 수 있는 액정 패널용 기판 및 그 제조 방법, 액정 장치 및 전자 기기를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 패널의 구조를 도시하는 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 액정 표시 패널에 사용되는 컬러 필터 구조를 도시하는 평면도,

도 3은 도 1에 도시된 액정 표시 패널의 일부분에 대한 확대 단면도, 및, 비교예로서 셀두께 조정부를 마련하지 않는 경우에 액정 표시 패널의 구조를 도시하는 단면도,

도 4는 본 발명의 실시예에서 주변차단부의 위치 및 화상 표시 영역 내에서 블랙 매트릭스의 위치의 적층 구조를 수치적으로 도시하는 도표,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 패널 제조 방법의 공정도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 패널을 적용한 전자 기기의 예를 도시하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 컬러 필터 100 : 액정 표시 패널

101, 102 : 기판 103 : 밀봉재

109 : 백 라이트 111 : 반사층

113 : 수지산란층 114 : 투명 전극

115 : 셀 두께 조정층 120T, 120R : 컬러 필터층

120B : 블랙 매트릭스 123 : 주변차단부

127 : 오버코팅층

Claims

기판과,

상기 기판 상에 배치되어, 표시 영역의 외연(外緣)을 규정하는 제 1 차광 영역과,

상기 표시 영역 내에서 기판 상에 배치된 셀 두께 조정층과,

상기 셀 두께 조정층 상에 배치되어, 상기 표시 영역 내에 복수의 화소 영역의 경계를 규정하는 제 2 차광 영역을 구비하되,

상기 셀 두께 조정층의 두께는, 상기 제 2 차광 영역 전체의 두께가 상기 제 1 차광 영역 전체의 두께보다 작게 되지 않도록 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판.
제 1 항에 있어서,

상기 셀 두께 조정층은, 투명한 수지에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 차광 영역은 적색, 청색, 녹색의 각 색의 착색층 및 오버코팅층의 중첩을 포함하고, 상기 제 2 차광 영역은 적색, 청색, 녹색의 각 색의 착색층 및 오버코팅층의 중첩을 포함하며, 상기 제 1 차광 영역과 상기 제 2 차광 영역에 포함되는 적색, 청색, 녹색의 착색층 및 오버코팅층은 각각 동일한 재료에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판.
제 3 항에 있어서,

상기 셀 두께 조정층의 두께는, 상기 제 2 차광 영역 전체의 두께가, 상기 제 1 차광 영역에 포함되는 상기 각 색의 착색층의 층두께 및 오버코팅층의 층두께의 합계 이상이 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판.
제 3 항에 있어서,

상기 제 2 차광 영역은 컬러 필터층을 더 포함하고, 상기 제 1 차광 영역 및 상기 제 2 차광 영역에서의 각 색의 착색층의 층두께를 m으로, 제 1 차광 영역 및 상기 제 2 차광 영역에서의 오버코팅층의 층두께를 n으로, 상기 제 2 차광 영역에서의 상기 컬러 필터층의 층두께를 s로 하면, 상기 셀 두께 조정층의 두께 T는 수식:

T=(3m+n)-(s+2m+n/2)

에 의해 부여되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판.
제 3 항에 있어서,

상기 셀 두께 조정층은, 상기 오버코팅층과 동일한 투명 수지에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 액정 패널용 기판을 포함하는 액정 표시 패널.
청구항 7에 기재된 액정 표시 패널을 표시부로서 구비하는 전자 기기.
기판 상에 표시 영역의 외연을 규정하는 제 1 차광 영역을 형성하는 제 1 공정과,

상기 표시 영역 내에서, 상기 기판 상에 셀 두께 조정층을 형성하는 제 2 공정과,

상기 셀 두께 조정층 상에, 상기 표시 영역 내의 복수의 화소 영역의 경계를 규정하는 제 2 차광 영역을 형성하는 제 3 공정을 구비하되,

상기 셀 두께 조정층의 두께는, 상기 제 2 차광 영역 전체의 두께가 상기 제 1 차광 영역 전체의 두께보다 작게 되지 않도록 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 제 2 공정에서, 상기 셀 두께 조정층은 투명한 수지에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판의 제조 방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 제 1 공정은 적색, 청색, 녹색의 각 색의 착색층 및 오버코팅층을 순서대로 적층하는 것에 의해 상기 제 1 차광 영역을 형성하고,

상기 제 3 공정은 적색, 청색, 녹색의 각 색의 착색층 및 오버코팅층을 순서대로 적층하는 것에 의해 상기 제 2 차광 영역을 형성하며,

상기 제 1 공정 및 상기 제 2 공정은, 상기 제 1 차광 영역과 상기 제 2 차광 영역에 포함되는 적색, 청색, 녹색의 착색층 및 오버코팅층을 각각 동일한 재료에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 셀 두께 조정층의 두께는, 상기 제 2 차광 영역 전체의 두께가 상기 제 1 차광 영역에 포함되는 상기 각 색의 착색층의 층두께 및 오버코팅층의 층두께의 합계 이상이 되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 제 3 공정은, 상기 각 색의 착색층을 형성하기 이전에 상기 셀 두께 조정층 상에 컬러 필터층을 형성하고,

상기 제 1 차광 영역 및 상기 제 2 차광 영역에서의 각 색의 착색층의 층두께를 m으로, 제 1 차광 영역 및 상기 제 2 차광 영역에서의 오버코팅층의 층두께를 n으로, 상기 제 2 차광 영역에서의 상기 컬러 필터층의 층두께를 s로 하면, 상기 셀 두께 조정층의 두께 T는 수식:

T=(3m+n)-(s+2m+n/2)

에 의해 부여되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 셀 두께 조정층은, 상기 오버코팅층과 동일한 투명 수지에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 패널용 기판의 제조 방법.