KR100654201B1 - 컬러 필터, 컬러 필터의 제조 방법, 표시 장치, 전기 광학장치 및 전자 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시의 밝기 및 콘트라스트를 향상시켜, 컬러 필터의 시인성(視認性) 향상을 도모한다.

광투과성을 가진 기판(2)과, 기판(2) 위에 형성된 개구부(4)를 가진 반사층(3)과, 반사층(3) 위의 일부에 형성된 경계층과, 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층(6)을 구비한 컬러 필터(40)로서, 경계층은 서로 동일한 색의 착색층 사이에 광투과성을 가진 경계층(5)이 형성되고, 서로 상이한 색의 착색층 사이에 광투과성이 없는 경계층(21)이 형성되어 있다.

기판, 개구부, 반사층, 컬러 필터, 경계층, 착색층, 피토출부, 유색 경계층, 무색 경계층

Description

컬러 필터, 컬러 필터의 제조 방법, 표시 장치, 전기 광학 장치 및 전자 기기{COLOR FILTER, METHOD OF MANUFACTURING A COLOR FILTER, DISPLAY APPARATUS, ELECTRO-OPTICAL APPARATUS AND ELECTRONIC APPLIANCE}

도 1은 본 발명의 실시예 1의 반투과 반사형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도.

도 2의 (a)는 반투과 반사형 액정 표시 장치의 경계층의 배치를 나타낸 평면도, 도 2의 (b)는 초록의 경계층을 좁게 한 경계층의 배치를 나타낸 평면도.

도 3은 유색 경계층 주위의 확대 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예 2의 반투과 반사형 액정 표시 장치를 나타낸 단면도.

도 5는 실시예 2의 착색부의 확대 단면도.

도 6은 액체방울 토출 장치의 외관 사시도.

도 7의 (a)는 토출 헤드와 노즐의 배치를 나타낸 평면도, 도 7의 (b)는 토출 헤드의 구조를 나타내는 상세도.

도 8은 착색부로의 액체방울 토출의 상태를 나타낸 단면도.

도 9는 액정 표시 장치의 제조 장치를 나타내는 모식도.

도 10은 액체방울 토출 장치의 제어계의 블록도.

도 11은 컬러 필터의 제조 공정도.

도 12는 전기 광학 장치를 나타낸 단면도.

도 13은 반투과 반사형 액정 표시 장치의 경계층의 배치를 나타낸 평면도.

* 주요 도면에 대한 간단한 부호의 설명*

1：반투과 반사형 액정 표시 장치

3：반사층

4：개구부

5：무색 경계층

6：착색층

7：피토출부

8：오버 코팅층

15：액정

21：유색 경계층

30：반투과 반사형 액정 표시 장치

31：산란 반사층

32：수지 산란층

40, 45：컬러 필터

50：전기 광학 장치

51：컬러 필터부

52：유기 EL부

100：액체방울 토출 장치

116：토출 헤드

117：노즐

200：액정 표시 장치의 제조 장치

본 발명은 시인성이 양호한 컬러 필터, 컬러 필터의 제조 방법, 표시 장치, 전기 광학 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.

종래, 외부광에 의한 반사형 표시와, 백라이트에 의한 투과형 표시를 겸비하고, 컬러 표시용의 착색층을 빈틈없게 접하여 배치한 액정 표시 장치에서, 반사형 표시인 경우에, 외부로부터의 입사광이 착색층을 통과하여 착색광이 되기 때문에, 입사광의 일부가 착색층에 흡수되어 착색광에 의한 표시가 어둡다고 하는 문제를 갖고 있었다. 그런데, 일본국 특개평 11-183892호 공보에 개시되어 있는 것처럼, 착색층의 일부에 착색되지 않은 개구부와, 개구부에 대응한 반사층을 설치하고, 외부 입사광을 착색층에 흡수되지 않고 비착색광으로서 반사시킴으로써, 착색광과 함께 밝은 표시로 되는 것을 나타내고 있다.

그러나, 상기의 종래 기술에서는, 착색층의 일부를 개구부로 하여 비착색층으로 하기 때문에, 착색층을 착색부와 비착색부로 나누어 형성할 필요가 있다. 또 한, 각 착색층 사이에 경계가 되는 경계층이 없고, 착색층은 빈틈없이 인접하여 배치되어 있기 때문에, 착색층 상호의 색의 겹침이나 색이 없는 빈틈이 불규칙하게 생겨, 반사형 표시뿐만 아니라 투과형 표시에서도 콘트라스트가 나쁜 표시로 되는 문제를 갖고 있었다.

따라서, 본 발명은 밝고 콘트라스트가 좋은, 시인성이 뛰어난 컬러 필터, 컬러 필터의 제조 방법, 표시 장치, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 컬러 필터는 광투과성을 가진 기판과, 기판 위에 형성된 개구부를 가진 반사층과, 반사층 위의 일부에 형성된 경계층(境界層)과, 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층을 구비한 컬러 필터로서, 경계층은 서로 동일한 색의 착색층 사이에 광투과성을 가진 경계층이 형성되어 이루어지고, 서로 상이한 색의 착색층 사이에 광투과성이 없는 경계층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 착색층의 경계에 경계층을 설치함으로써, 규칙 바르게 경계층을 배치할 수 있고, 착색층 상호의 불규칙한 색의 겹침이나 색이 없는 부분 등이 없어져, 각 색이 탁해지는 일이 없고 표시색의 향상을 도모할 수 있다. 그리고 광투과성을 가진 경계층을 통과하는 외부 입사광은, 밝기의 저하를 억제한 반사광이 되어 출사하기 때문에 표시의 밝기가 향상된다. 또한, 상이한 색의 착색층 사이에 광투과성이 없는 경계층이 형성되고, 경계를 정연하게 구획함으로써 각각의 색의 콘트라스트가 선명해진다.

이 경우, 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 착색층의 영역의 면적을 개별적으로 설정할 수 있는 것이 바람직하고, 착색층은 소정의 용액을 토출 장치에 의해서 토출시킨 액체방울에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이들의 구성에 의하면, 경계층의 폭을 변화시키는 것만으로, 다른 부분의 형성에 영향을 주지 않고 착색층의 크기를 간단하게 변화시킬 수 있기 때문에, 인식되기 쉬운 색의 착색층의 면적을 작게 하는 등 밸런스 조정을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 토출 장치에 의해서 착색층을 형성함으로써, 경계층에 둘러싸인 착색층에 액체방울을 균일하게 도포할 수 있기 때문에, 도포의 두께 및 도포 범위의 편차가 없는 경계층을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 컬러 필터는 광투과성을 가진 기판과, 기판 위에 형성된 개구부를 가진 반사층과, 반사층 위의 일부에 형성된 경계층과, 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층과, 경계층 및 착색층을 덮도록 형성된 오버 코팅층을 구비한 컬러 필터로서, 상기 경계층이 형성된 반사층의 면(面)은 광을 산란시키는 요철(凹凸) 형상이고, 서로 동일한 색의 착색층 사이에 광투과성을 가진 경계층이 형성되어 이루어지고, 서로 상이한 색의 착색층 사이에 광투과성이 없는 경계층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 반사층의 면이 요철 형상이기 때문에 광이 산란하여 반사되고, 입사광 방향으로부터의 상(像), 예를 들어 표시를 보고 있는 사람의 눈이나 얼굴 등이 쓸데없이 비쳐지는 것을 방지할 수 있다.

이 경우, 또 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 착색층의 영역의 면적을 개별적 으로 설정할 수 있는 것이 바람직하고, 착색층은 소정의 용액을 토출 장치에 의해 토출시킨 액체방울에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

또, 오버 코팅층은 반사층에 대응하는 영역에서의 두께가 다른 부분의 두께보다 두껍게 형성되어 있는 것이 바람직하고, 이 구성에서는, 반사층에 대응하는 영역에서 오버 코팅층이 두꺼운 것만큼 액정 부분의 두께가 적어지고, 광투과성을 가진 경계층 및 착색층으로부터의 반사광이 액정 부분을 통과할 때의 밝기의 저하가 억제되어, 보다 밝은 표시가 가능해진다.

본 발명의 컬러 필터의 제조 방법은 광투과성을 가진 기판 위에 개구부를 갖는 반사층을 형성하는 공정과, 반사층 위의 일부에 경계층을 형성하는 공정과, 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층을 형성하는 공정을 구비한 컬러 필터의 제조 방법으로서, 반사층 위의 제 1 영역에 광투과성을 가진 경계층을 형성하는 공정과, 반사층 위의 제 1 영역과는 상이한 제 2 영역에 광투과성이 없는 경계층을 형성하는 공정을 갖고, 동일한 색의 착색층 사이에 광투과성을 가진 경계층이, 또한 상이한 색의 착색층 사이에 광투과성이 없는 경계층이, 각각 형성되도록 착색층을 형성한다. 또한, 경계층을 형성하는 공정은, 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 착색층의 영역의 면적을 개별적으로 설정하고, 착색층을 형성하는 공정은, 소정의 용액을 토출 장치에 의해 토출시킨 액체방울에 의해 착색층을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 컬러 필터의 제조 방법은 광투과성을 가진 기판 위에 개구부를 갖는 반사층을 형성하는 공정과, 반사층 위의 일부에 경계층을 형성하는 공정과, 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층을 형성하는 공정과, 경계층 및 착색층 을 덮도록 오버 코팅층을 형성하는 공정을 구비한 컬러 필터의 제조 방법으로서, 반사층 위의 제 1 영역에 광투과성을 가진 경계층을 형성하는 공정과, 반사층 위의 제 1 영역과는 상이한 제 2 영역에 광투과성이 없는 경계층을 형성하는 공정을 갖고, 경계층이 형성된 반사층의 면은 광을 산란시키는 요철 형상인 것을 특징으로 한다. 또한, 경계층을 형성하는 공정은, 서로 동일한 색의 착색층이 형성되어야 할 영역 사이에 광투과성을 가진 경계층을 형성하는 공정과, 서로 상이한 색의 착색층이 형성되어야 할 영역의 사이에 광투과성이 없는 경계층을 형성하는 공정으로 이루어지는 것이 바람직하고, 또, 경계층을 형성하는 공정은, 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 착색층의 영역의 면적을 개별적으로 설정할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 착색층을 형성하는 공정은, 소정의 용액을 토출 장치에 의해 토출시킨 액체방울에 의해 상기 착색층을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 표시 장치는, 광투과성을 가진 기판과, 기판 위에 형성된 개구부를 가진 반사층과, 반사층 위의 일부에 형성된 경계층과, 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층을 구비한 표시 장치로서, 경계층은 서로 동일한 색의 착색층 사이에 광투과성을 가진 경계층이 형성되어 이루어지고, 서로 상이한 색의 착색층 사이에 광투과성이 없는 경계층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 착색층의 영역의 면적을 개별적으로 설정할 수 있는 것이 바람직하고, 착색층은 소정의 용액을 토출 장치에 의해 토출시킨 액체방울에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 표시 장치는, 광투과성을 가진 기판과, 기판 위에 형성된 개구부를 가진 반사층과, 반사층 위의 일부에 형성된 경계층과, 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층과, 경계층과 착색층을 덮도록 형성된 오버 코팅층을 구비한 표시 장치로서, 경계층이 형성된 반사층의 면은 광을 산란시키는 요철 형상이고, 서로 동일한 색의 착색층 사이에 광투과성을 가진 경계층이 형성되어 이루어지고, 서로 상이한 색의 착색층 사이에 광투과성이 없는 경계층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 상기 착색층의 영역의 면적을 개별적으로 설정할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 착색층은 소정의 용액을 토출 장치에 의해서 토출시킨 액체방울에 의해 형성되고, 오버 코팅층은 반사층에 대응하는 영역에서의 두께가 다른 부분의 두께보다 두껍게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 전기 광학 장치는, 무색 부분을 포함하는 경계층에 둘러싸인 착색층을 가진 컬러 필터부와, 착색층에 각각 대응한 개별 광원인 유기 EL부로 구성된 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 목적으로 하는 색의 착색층에 대응하는 유기 EL만 발광하는 낭비가 없는 에너지 절약형 광원과, 무색의 경계층을 통과한 밝은 유기 EL광에 의해, 시인성이 좋은 전기 광학 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 전자 기기는, 컬러 필터 또는 표시 장치 또는 전기 광학 장치를 탑재한 것을 특징으로 하고, 이 구성에 의하면, 색의 콘트라스트 및 밝기가 향상된, 보기 쉬운 표시 장치를 구비한 각종 표시 장치, 예를 들어 휴대 전화, 손목시계, 전자 사전, 휴대 게임기, 소형 텔레비전 등을 실현할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 컬러 필터를 탑재한 표시 장치인 액정 표시 장치의 실시 형태에 대해서 설명한다. 이 액정 표시 장치는, 외부광을 받아들여 그 반사광에 의해서 표시를 행하는 반사형 표시와, 백라이트의 광에 의해서 표시를 행하는 투과형 표시를 겸비하고, 주위의 밝기에 따라 최적인 표시 방법으로 표시를 행하는 에너지 절약 타입의 이른바 반투과 반사형 액정 표시 장치이며, 컬러 표시를 위한 착색층을 구비한 컬러 필터를 갖고 있다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 반투과 반사형 액정 표시 장치의 단면도이다. 이 단면도에서 액정(15)에 대해서 광원(백라이트)(20)이 배치되어 있는 측을 배면(背面)측이라고 칭하고, 반대측을 전면(前面)측이라 칭한다. 통상, 전면측으로부터 표시 내용의 확인이 행해진다. 또한, 도 2는 본 발명의 주요부인 경계층의 배치를 전면측에서 보아 나타낸 도면이며, X축 방향으로 복수 연장되는 광투과성이 없는 유색 경계층(21)과, X축과 직교하는 Y축 방향으로 복수 연장되는 광투과성을 가진 무색 경계층(5)이 격자 모양으로 형성되어 있다. 무색 경계층(5)의 단면(A-A')을 나타낸 도면이 도 1이며, 유색 경계층(21)의 단면(B-B')을 나타낸 도면이 도 3이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 반투과 반사형 액정 표시 장치(1)는 광투과성의 배면 기판(2)과 전면 기판(11)이 대향하여 배치되고, 배면 기판(2)의 전면측에 형성된 개구부(4)를 가진 반사층(3)과, 반사층(3) 위에 개구부(4)를 둘러싸도록 형성된 무색 경계층(5) 및 유색 경계층(21)과, 무색 경계층(5) 및 유색 경계층(21)에 의해 형성되어 후술하는 토출 장치에 의해 소정의 용액인 착색액을 도포되 는 복수의 피토출부(7)와, 각 피토출부(7)에 도포된 착색액의 층인 착색층(6R, 6G, 6B)과, 무색 경계층(5), 유색 경계층(21) 및 착색층(6R, 6G, 6B)을 일면(一面)에 덮는 오버 코팅층(8)으로 이루어지는 컬러 표시를 위한 컬러 필터(40)를 가진다.

또한, 전면 기판(11)의 배면측에는, 착색층(6R, 6G, 6B)에 대응하여 배치된 화소 전극(12)과, 화소 전극(12)을 덮는 배향막(13)이 형성되고, 상술한 오버 코팅층(8) 위에는 화소 전극(12)에 대응하여 배치된 대향 전극(9)과, 대향 전극(9)을 덮어 배향막(10)이 형성되어 있다. 또한, 배향막(10)과 배향막(13) 사이에 전면 기판(11)의 외주부를 따르도록 실링재(14)가 형성되고, 실링재(14), 배향막(10) 및 배향막(13)으로 이루어지는 공간에 액정(15)이 봉입되어 있다. 또, 전면 기판(11)의 전면 측에 접착된 전면 편광판(偏光板)(17)과, 배면 기판(2)의 배면 측에 접착된 배면 편광판(16)과, 배면 편광판(16)의 배면 측의 전면을 덮도록 완충재(18)를 통하여 설치된 도광판(導光板)(19)과, 도광판(19)에 광을 공급하는 광원(20)을 구비하고 있다.

또한, 착색층(6R, 6G, 6B)은 격자 모양으로 규칙적으로 배치되어 있고, X축 방향으로 동일한 색의 착색층(6)이 열을 이루고, Y축 방향으로 상이한 색의 착색층(6R, 6G, 6B)이 순서대로 배열되어 있고, 상이한 색의 착색층(6)의 경계에는 유색 경계층(21)이 배치되고, 동일한 색의 착색층(6)의 경계에는 무색 경계층(5)이 배치되어 있다. 이들 착색층(6)은 경계층(5, 21)으로 구획되어 있고, 서로의 색이 겹치거나, 틈이 생기거나 하여 색의 콘트라스트 등이 나빠지는 등의 일이 없어 선명한 표시를 표현할 수 있다. 또한, 무색 경계층(5), 대향 전극(9), 화소 전극(12), 배향막(10, 13) 및 오버 코팅층(8)은 광투과성이다.

이러한 구성의 반투과 반사형 액정 표시 장치(1)에서의 반사형 표시에 대해서 최초로 설명한다. 전면 편광판(17)에 입사된 외부광(Q, S)은, 전면 편광판(17)이 투과하는 방향(투과 축방향)의 광만 통과하여, 다른 방향의 광은 전면 편광판(17)에 흡수된다. 전면 편광판(17)을 통과한 외부광(Q, S)은 전면 기판(11)→화소 전극(12)→배향막(13)→액정(15)→배향막(10)→대향 전극(9)→오버 코팅층(8)의 경로로 입사하고, 여기서 외부광(S)은, 착색층(6R, 6G, 6B) 중 어느 층인가를 통과해서 반사층(3)에 이르고, 반사층(3)에서 반사해서 다시 착색층(6)을 통과해, 착색층(6)의 각각의 색에 착색된 착색광으로 하여, 입사와 역 경로를 더듬어 전면 측으로 출사한다. 한편, 무색 경계층(5)으로 입사한 외부광(Q)은, 무색 경계층(5)을 통과해 반사층(3)에 이르고, 반사층(3)에서 반사하여 다시 무색 경계층(5)을 통과하여, 비착색광으로서 입사와 역(逆) 경로를 더듬어 전면 측으로 출사한다. 유색 경계층(21)에 입사한 외부광(Q)은, 유색 경계층(2l)에 흡수된다.

착색광인 외부광(S)은 착색층(6)을 2회 통과해서 소정의 색과 색의 농도로 착색되지만, 착색의 해당색 이외는 착색층(6)으로 흡수되고, 그 때문에 밝기가 저하된다. 색의 농도를 올릴 목적으로, 착색층(6)의 층두께를 두껍게 하면, 밝기가 더 저하하는 경향이 있다. 그러나, 비착색의 외부광(Q)은, 착색층(6)을 통과하지 않고 무색 경계층(5)을 통과하기 때문에, 밝은 상태로 출사한다. 그래서, 외부광(S)의 밝기를 올리기 위해, 외부광(Q)과 외부광(S)을 동시에 전면으로부터 출사시키도록 하여, 상승 효과로서 전체의 밝기를 확보하고 있다. 착색광과 비착색광이 섞여 밝게 된 광은 인간의 눈에는 착색광과 비착색광의 구별이 되지 않고, 각각의 착색광으로서 인식된다.

이러한 효과가 있는 무색 경계층(5)은 광투과성이 좋은 아크릴 수지나 에폭시 수지로 이루어지고, 동일한 색의 착색층(6)의 경계에 규칙 바르게 형성되어 있기 때문에, 각 착색층(6) 전체의 밝기의 밸런스가 잡혀 보기 쉬운 표시가 된다. 또한, 상이한 색의 착색층(6)의 경계에 형성된 수지제의 유색 경계층(21)은 흑색으로 하여, 착색층(6)의 경계를 정연하게 구획하고, 색의 콘트라스트를 양호하게 하는 동시에, 후술할 토출 장치로의 착색층(6) 형성에서, 착색액이 유색 경계층(21) 위에 토출해도 표시에 영향을 주지 않기 때문에, 인접한 상이한 색의 경계부로의 착색액 토출을 용이하게 행할 수 있는 이점이 있다. 이들 양(兩) 경계층 모두 통상, 디스펜서나 스크린 인쇄 등으로 형성된다.

착색층(6R, 6G, 6B)을 통과한 착색광 중, 녹색광은 다른 적색 및 청색의 광과 비교해, 인간의 눈으로 볼 때의 인식도가 높다. 즉, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 초록의 착색층(6G)의 영역을 좁게 해도, 착색층(6G)을 통과한 착색광은, 인간의 눈에는 상이한 색의 착색광과 똑같이 인식되고, 초록의 표시가 불선명하게 느껴져 색 밸런스가 무너지는 일은 없다. 초록의 착색층(6G)의 영역 조정은, 착색층(6G)에 접하는 유색 경계층(21)의 폭을, 착색층(6G) 측으로 넓힘으로써 용이하게 행해지고, 사용하는 초록의 착색액의 삭감을 도모할 수 있다. 녹색뿐만 아니라 상이한 색에 있어서도, 동일한 밸런스 조정이 용이하게 행해진다.

또한, 배면 기판(2) 위에 형성된 반사층(3)은, 광을 반사하기 위해서 은, 알 루미늄, 니켈, 크롬 등의 박막을 사용하고 있다. 오버 코팅층(8)은, 무색 경계층(5), 유색 경계층(21), 착색층(6R, 6G, 6B)의 형성에 의한 요철을 평탄화하여 대향 전극(9)을 형성하기 쉽게 한다. 배향막(10, 13)은 각각 대향 전극(9) 및 화소 전극(12)을 덮어 보호하는 동시에, 유기 재료 등이 스며 나와 액정(15)을 열화시키는 것을 막는 목적이 있다.

액정(15)은 액정(15)을 끼고 대치하는 대향 전극(9)과, 화소 전극(12) 사이에 인가되는 전계에 따라서, 액정 분자의 배향 상태가 변화해서 통과하는 광을 제어할 수 있다. 따라서, 대향 전극(9)과 화소 전극(12)은 착색층(6R, 6G, 6B)의 각각 대응한 위치에 쌍이 되도록 배치되고, 광의 투과, 차단이나 각각의 색의 밝기를 제어해서 소정의 표시를 묘사한다. 무색 경계층(5) 영역에서는, 무색 경계층(5)을 끼고 인접한 대향 전극(9)의 각각이, 무색 경계층(5)의 폭의 반(半)씩을 덮도록 배치되어 있다. 즉, 외부광(Q)과 외부광(S)은 쌍을 이룬 대향 전극(9), 화소 전극(12)의 각각의 영역마다에 광의 투과, 차단이 똑같이 제어되고 있다. 또한 외부광(Q, S)은, 액정(15)을 2회 통과한다.

다음으로, 투과형 표시에 대해서 간단하게 설명한다. 투과형 표시에서는, 반사형 표시와 달리 외부광(Q, S)의 교체에 광원(20)으로부터 발광된 투과광(P)을 사용한다. 투과광(P)은 도광판(19)에 의해 배면 편광판(16)으로 인도되고, 배면 편광판(16)이 광을 투과하는 방향(투과 축방향)의 광만이 배면 편광판(16)을 통과하여, 다시 배면 기판(2)을 통과하여, 개구부(4)로부터 착색층(6R, 6G, 6B)으로 입사한다. 착색층(6R, 6G, 6B)에 입사한 투과광(P)은, 입사한 착색층(6)의 각각의 색에 착색되어, 오버 코팅층(8)→→대향 전극(9)→배향막(10)→액정(15)→ 배향막(13)→화소 전극(12)→전면 기판(11)→전면 편광판(17)의 경로를 거쳐 전면 측으로 출사한다. 통상, 투과광(P)은 착색층(6) 및 액정(15)을 1회 통과할 뿐이므로, 전면으로부터 입사 시의 외부광(S)과 광원으로부터의 투과광(P)이 같은 밝기라고 하면, 전면으로부터의 출사 시의 밝기는 투과광(P) 쪽이 밝다. 본 발명은 외부광(S)에 밝은 외부광(Q)을 더함으로써 반사형 표시의 밝기를 증가시켜, 투과형 표시의 밝기의 차를 지극히 적게 한 것이다.

(실시예 2)

다음으로, 본 발명의 실시예 2에 대해서 설명한다. 도 4는 실시예 2의 반투과 반사형 액정 표시 장치(30)의 단면도이다. 실시예 1과 같이, 이 단면도에서 액정(15)에 대해서 광원(20)이 배치되어 있는 측을 배면측, 반대측을 전면측으로 칭하고, 경계층의 배치도 도 2에 나타낸 바와 같이 X축 방향으로 복수 연장되는 유색 경계층(21)과, X축과 직교하는 Y축 방향으로 복수 연장되는 무색 경계층(5)이 격자 모양으로 형성되어 있다. 무색 경계층(5)의 단면(A-A')을 나타낸 도면이 도 4이며, 유색 경계층(21)의 단면(B-B')을 나타낸 도면이 도 5이다.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 반투과 반사형 액정 표시 장치(30)는, 광투과성의 배면 기판(2)과 전면 기판(11)이 대향하여 배치되고, 배면 기판(2)의 전면 측에 형성되어 전면측 표면에 요철을 설치한 수지 산란층(32)과, 수지 산란층(32) 위에 형성된 개구부(4) 및 전면측 표면에 광을 산란시키는 요철면을 가진 산란 반사층(31)과, 산란 반사층(31) 위에 개구부(4)를 둘러싸도록 형성된 무색 경계 층(5) 및 유색 경계층(21)과, 무색 경계층(5) 및 유색 경계층(21)에 의해 형성되어 후술하는 토출 장치에 의해 소정의 착색액을 도포되는 복수의 피토출부(7)와, 각 피토출부(7)에 도포된 착색액의 층인 착색층(6R, 6G, 6B)과, 무색 경계층(5), 유색 경계층(21) 및 착색층(6R, 6G, 6B)을 일면에 덮는 동시에 산란 반사층(31)에 대응하는 부분이 두껍게 형성되어 있는 오버 코팅층(8)으로 이루어지는 컬러 표시를 위한 컬러 필터(45)를 가진다.

또한, 전면 기판(11)의 배면 측에는, 착색층(6R, 6G, 6B)에 대응하여 배치된 화소 전극(12)과, 화소 전극(12)을 덮는 배향막(13)이 형성되고, 상술한 오버 코팅층(8) 위에는 화소 전극(12)에 대응하여 오목 형상으로 배치된 대향 전극(9)과, 대향 전극(9)을 덮어 배향막(10)이 형성되어 있다. 또한, 배향막(10)과 배향막(13) 사이에 전면 기판(11)의 외주부를 따르도록 실링재(14)가 형성되고, 실링재(14), 배향막(10) 및 배향막(13)으로 만들어지는 공간에 액정(15)이 봉입되어 있다. 또, 전면 기판(11)의 전면 측에 접착된 전면 편광판(17)과, 배면 기판(2)의 배면 측에 접착된 배면 편광판(16)과, 배면 편광판(16)의 전면을 덮도록 완충재(18)를 통하여 설치된 도광판(19)과, 도광판(19)으로 광을 공급하는 광원(20)을 구비하고 있다.

또한, 착색층(6R, 6G, 6B)은 격자 모양으로 규칙 바르게 배치되어 있고, X축 방향으로 동일한 색의 착색층(6)이 열을 이루고, Y축 방향으로 상이한 색의 착색층(6R, 6G, 6B)이 순서로 배열되어 있고, 상이한 색의 착색층(6)의 경계에는 유색 경계층(21)이 배치되고, 동일한 색의 착색층(6)의 경계에는 무색 경계층(5)이 배치되어 있다. 또한, 무색 경계층(5), 대향 전극(9), 화소 전극(12), 배향막(10, 13), 오버 코팅층(8) 및 수지 산란층(32)은 광투과성이다. 실시예 1의 차이점은, 수지 산란층(32)을 새롭게 설치한 것과, 반사층(3)에 요철을 설치하여 산란 반사층(31)으로 한 것과, 오버 코팅층(8)의 두께를 부분적으로 바꾼 것이다.

이러한 구성의 반투과 반사형 액정 표시 장치(30)에서의 반사형 표시에 대해서, 우선 설명하면, 전면 편광판(17)으로 입사한 외부광(Q, S)은 전면 편광판(17)이 투과하는 방향(투과 축방향)의 광만이 통과하고, 전면 기판(11)→화소 전극(12)→배향막(13)→액정(15)→배향막(10)→대향 전극(9)→오버 코팅층(8)의 경로로 입사하고, 여기서 외부광(S)은, 착색층(6R, 6G, 6B) 중 어느 층을 통과해 산란 반사층(31)에 이르고, 산란 반사층(31)에서 반사해 다시 착색층(6)을 통과해서, 착색층(6)의 각각의 색에 착색된 착색광이 되어, 입사와 역 경로를 더듬어 전면 측으로 출사한다. 한편, 무색 경계층(5)으로 입사한 외부광(Q)은, 무색 경계층(5)을 통과해서 산란 반사층(31)에 이르고, 산란 반사층(31)에서 반사해 다시 무색 경계층(5)을 통과하여, 비착색광으로서 입사와 역의 경로를 더듬어 전면 측으로 출사한다. 유색 경계층(21)으로 입사한 외부광(Q)은, 유색 경계층(21)에 흡수된다.

여기서, 외부광(Q, S)은 산란 반사층(31)에서 반사할 때, 산란 반사층(31)의 표면 요철에 의해서 여러 가지 방향으로 산란한다. 이에 따라서, 요철이 없는 경우에 발생하는 전면으로부터의 사람의 눈이나 얼굴 등의 상이 비쳐지는 것을 방지할 수 있어 보다 선명한 표시를 얻을 수 있다. 이 산란 반사층(31)은, 광을 반사하기 위하여 은, 알루미늄, 니켈, 크롬 등의 박막을 이용하고 있고, 또 광을 산란시키기 위해서 표면에 산소 플라즈마 처리 등에 의해 요철을 설치하고 있다. 또, 개구부(4)로 입사한 외부광은 거의 반사되지 않지만, 비쳐 들어오는 사소한 영상도 방지하여 표시를 선명하게 하기 위해서 수지 산란층(32)의 전면측 표면에도 요철을 설치하고 있다.

착색광인 외부광(S)은 착색층(6)을 2회 통과해서 소정의 색과 색의 농도로 착색되어 밝기가 감소되고, 비착색인 외부광(Q)은 착색층(6)을 통과하지 않고 무색 경계층(5)을 통과하여 밝은 상태인 채로 출사한다. 그런데, 외부광(Q)과 외부광(S)을 동시에 전면으로부터 출사하도록 하여, 전체의 밝기를 확보하고 있다. 이러한 효과가 있는 무색 경계층(5)은, 광투과성이 좋은 아크릴 수지나 에폭시 수지로 이루어지고, 동일한 색의 착색층(6)의 경계에 규칙적으로 형성되어 있기 때문에, 각 착색층(6) 전체의 밝기의 밸런스가 잡혀 보기 쉬운 표시가 된다. 또한, 상이한 색의 착색층(6)의 경계에 형성된 수지제의 유색 경계층(21)은 흑색으로서, 착색층(6)의 경계를 정연하게 구획하고, 색의 콘트라스트를 양호하게 하는 동시에, 후술하는 토출 장치에서의 착색층(6) 형성에서, 착색액이 유색 경계층(21) 위에 토출하여도 표시에 영향을 주지 않기 때문에, 인접한 상이한 색의 경계부로의 착색액 토출을 용이하게 행할 수 있는 이점이 있다. 이들 양 경계층 모두 통상, 디스펜서나 스크린 인쇄 등으로 형성된다.

또한, 녹색의 광은 적색 및 청색의 광에 비해서, 인간의 눈에 인식되기 쉽기 때문에, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 유색 경계층(21)을 넓혀 초록의 착색층(6G)의 영역을 좁게 해도 시인성에 문제는 생기지 않는다. 게다가, 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이, 산란 반사층(31)에 의해서 반사된 외부광(Q, S)의 밝기를 유지 하기 위해서, 산란 반사층(31)으로 대응하는 오버 코팅층(8)을, 그 부분만 두껍게 형성하여 산란 반사층(31)으로 반사된 외부광(Q, S)이 통과하는 액정(15) 부분의 길이를 다른 부분보다 짧게 설정하고 있다. 이에 따라 액정(15)의 통과에 의한 외부광(Q, S)의 밝기의 감소가 억제되고, 전면으로부터의 출사광의 밝기를 향상시킬 수 있다.

또한, 무색 경계층(5)과 유색 경계층(21)의 배치에 대해서 보충하면, 무색 경계층(5)과 유색 경계층(21)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 유색 경계층(21)이 X축 방향으로 연속하여 연장되고, 무색 경계층(5)이 Y축 방향으로 단속적(斷續的)으로 연장되는 구성뿐만 아니라, 도 13에 나타낸 바와 같이, 유색 경계층(21)이 X축 방향으로 단속적으로 연장되고, 무색 경계층(5)이 Y축 방향으로 연속하여 연장되는 구성으로 해도 좋다.

투과형 표시에 대해서는, 이미 설명한 반투과 반사형 액정 표시 장치(1)와 같다. 실시예 2에 있어서는, 외부광(Q, S)이 통과하는 액정(15) 길이를 짧게 하여 밝기의 감소를 억제하는 연구가 부가되어 있고, 입사 시의 외부광(Q, S)과 광원(20)으로부터의 투과광(P)을 같은 밝기로 하면, 전면에 출사하는 투과광(P)과 외부광(Q, S)의 혼합광의 밝기의 차이가 없는 설정으로 되어 있다. 즉, 반투과 반사형 액정 표시 장치(30)는, 투과광(P) 및 외부광(Q, S)의 통과 경로의 다름에 의한 밝기의 차이를 해소하는 표시 밸런스가 좋은 표시 장치이다.

이러한 실시예 1 및 2에서 설명한 반투과 반사형 액정 표시 장치(1, 30)에 있어서, 컬러 표시의 요점인 착색층(6R, 6G, 6B)을 균일하게 형성하기에는, 액체방 울 토출 장치를 사용하여 착색액을 액체방울의 상태로 피토출부(7)로 토출하여 도포함으로써 가능하다. 이 경우, 오버 코팅층(8)도 액체방울 토출 장치에 의해서 형성 가능하다.

액체방울 토출 장치(100)는 도 6에 나타낸 바와 같이 액체방울을 토출하는 헤드부(110)를 가진 헤드 기구부(102)와, 헤드부(110)로부터 토출된 액체방울의 토출 대상인 워크(120)를 구비한 워크 기구부(103)와, 헤드부(110)에 액체(133)를 공급하는 액체 공급부(104)와, 이들 각 기구부 및 공급부를 총괄적으로 제어하는 제어부(105)로 이루어져 있다.

액체방울 토출 장치(100)는 바닥 위에 설치된 복수의 지지각(106)과, 지지각(106) 상측에 설치된 정반(定盤)(107)을 구비하고 있다. 정반(107) 상측에는, 워크 기구부(103)가 정반(107)의 길이 방향(X축 방향)으로 연장되도록 배치되어 있고, 워크 기구부(103) 위측에는, 정반(107)으로 고정된 2개의 기둥으로 양측으로 지지되고 있는 헤드 기구부(102)가, 워크 기구부(103)와 직교하는 방향(Y축 방향)으로 연장해서 배치되어 있다. 또한, 정반(107)의 한측 단부(端部) 위에는, 헤드 기구부(102)의 헤드부(110)로부터 연통하여 액체(133)를 공급하는 액체 공급부(104)가 배치되어 있다. 또, 정반(107)의 하측에는 제어부(105)가 수용되어 있다.

헤드 기구부(102)는 액체(133)를 토출하는 헤드부(110)와, 헤드부(110)를 탑재한 왕복대(111)와, 왕복대(111)의 Y축 방향으로의 이동을 가이드 하는 Y축 가이드(113)와, Y축 가이드(113)의 아래측에 Y축 방향으로 설치된 Y축 볼 나사(115)와, Y축 볼 나사(115)를 정역 회전시키는 Y축 모터(114)와, 왕복대(111)의 하부에 있어 서, Y축 볼 나사(115)와 나사 결합하여 왕복대(111)를 이동시키는 암 나사부가 형성된 왕복대 나사 결합부(112)를 구비하고 있다.

워크 기구부(103)는 헤드 기구부(102)의 하부에 위치하고, 헤드 기구부(102)와 거의 같은 구성으로 X축 방향으로 배치되어 있고, 워크(120)와, 워크(120)를 재치하고 있는 재치대(121)와, 재치대(121)의 이동을 가이드 하는 X축 가이드(123)와, X축 가이드(123)의 하측에 설치된 X축 볼 나사 (125)와, X축 볼 나사(125)를 정역 회전시키는 X축 모터(124)와, 재치대(121)의 하부에 있고, X축 볼 나사(125)와 나사 결합하여 재치대(121)를 이동시키는 재치대 나사 결합부(122)로 이루어져 있다.

또한, 헤드 기구부(102) 및 워크 기구부(103)에는, 도시하지 않았지만, 헤드부(110)와 재치대(121)의 이동한 위치를 검출하는 위치 검출 수단이, 각각 갖춰져 있다. 또한, 왕복대(111)와 재치대(121)에는, 회전 방향(이른바 Θ축)을 조정하는 기구가 탑재되고, 헤드부(110)의 중심을 회전 중심으로 한 회전 방향 조정 및 재치대(121)의 회전 방향 조정이 가능하다.

이들의 구성에 의해, 헤드부(110)와 워크(l20)는, 각각 Y축 방향 및 X축 방향으로 자유로이 왕복 이동할 수 있다. 우선, 헤드부(110)의 이동에 대해서 설명한다. Y축 모터(114)의 정역 회전에 의해서 Y축 볼 나사(115)가 정역 회전하고, Y축 볼 나사(115)에 나사 결합하고 있는 왕복대 나사 결합부(112)가, Y축 가이드(113)를 따라 이동함으로써, 왕복대 나사 결합부(112)와 일체의 왕복대(111)가 임의의 위치로 이동한다. 즉, Y축 모터(114)의 구동에 의해, 왕복대(111)에 탑재한 헤드부(110)가, Y축 방향으로 이동 가능하다. 마찬가지로, 재치대(121)에 재치된 워크(120)도 X축 방향으로 이동 가능하다.

이와 같이, 헤드부(110)는 Y축 방향의 토출 위치까지 이동하여 정지하고, 하방에 있는 워크(120)의 X축 방향의 이동에 동조하여, 액체방울을 토출하는 구성으로 하고 있다. X축 방향으로 이동하는 워크(120)와, Y축 방향으로 이동하는 헤드부(110)를 상대적으로 제어함으로써, 워크(120) 위에 소정의 묘화 등을 행할 수 있다.

다음으로, 헤드부(110)에 액체(133)를 공급하는 액체 공급부(104)는, 헤드부(110)에 연통하는 유로를 형성하는 튜브(131a)와, 튜브(131a)에 액체를 보내는 펌프(132)와, 펌프(132)에 액체(133)를 공급하는 튜브(131b)(유로)와, 튜브(131b)에 연통하여 액체(133)를 저장하는 탱크(130)로 이루어져 있고, 정반(107) 위의 일단에 배치되어 있다. 액체(133)의 보충 및 교환을 고려하면, 탱크(130)는 정반(107) 상측 또는 하부에 설치하는 것이 바람직하지만, 배치상 헤드부(110)의 상방에 설치할 수 있으면, 펌프(132)없이 1개의 플렉시블 튜브로 탱크(130)와 헤드부(110)를 연결하고, 중력에 의해 액체의 자연 공급이 가능해진다.

헤드부(110)는 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 서로 동일한 구조를 가진 복수의 토출 헤드(116)를 유지하고 있다. 여기서, 도 7의 (a)는 헤드부(110)를 재치대(121) 측에서 관찰한 도면이다. 헤드부(110)에는 6개의 토출 헤드(116)로 이루어지는 열(列)이, 각각의 토출 헤드(116)의 길이 방향이 X축 방향에 대해서 각도를 이루도록 2열 배치되어 있다.

또한, 액체(133)를 토출하기 위한 토출 헤드(116)는 각각이 토출 헤드(116)의 길이 방향으로 늘어나는 2개의 노즐 열(118, 119)을 갖고 있다. 1개의 노즐 열은, 각각 180개의 노즐(117)이 일렬로 늘어선 열이며, 이 노즐 열(118, 119)의 방향을 따른 노즐(117)의 간격은 약 140μm이다. 2개의 노즐 열(118, 119) 사이의 노즐(117)은 각각 반 피치(약 70μm) 어긋나게 배치되어 있다.

도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 각각의 토출 헤드(116)는 진동판(143)과, 노즐 플레이트(144)를 구비하고 있다. 진동판(143)과, 노즐 플레이트(144) 사이에는, 탱크(130)로부터 구멍(147)을 통하여 공급되는 액체(133)가 항상 충전되는 액체 저장조(145)가 위치하고 있다. 또한, 진동판(143)과 노즐 플레이트(144) 사이에는, 복수의 격벽(141)이 위치하고 있다. 또한, 진동판(143)과 노즐 플레이트(144)와, 1쌍의 격벽(141)에 의해서 둘러싸인 부분이 캐비티(140)이다. 캐비티(140)는 노즐(117)에 대응하여서 설치되어 있기 때문에, 캐비티(140)의 수와 노즐(117)의 수는 같다. 캐비티(140)에는, 1쌍의 격벽(141) 사이에 위치하는 공급구(146)를 통하여 액체 저장조(145)로부터 액체(133)가 공급된다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 진동판(143) 위에는 각각의 캐비티(140)에 대응하여서 진동자(142)가 위치한다. 진동자(142)는, 피에조 소자(142c)와, 피에조 소자(142c)를 가진 1쌍의 전극(142a, 142b)으로 이루어진다. 이 1쌍의 전극(142a, 142b)에 구동 전압을 줌으로써, 대응하는 노즐(117)로부터 액체(133)가 액체방울(150)이 되어 토출된다. 반투과 반사형 액정 표시 장치(1, 30)의 경우, 착색액의 액체방울(150)은 무색 경계층(5) 및 유색 경계층(21)으로 둘러싸인 피토출부(7)로 토출되어 착색층(6R, 6G, 6B)을 형성한다.

다음으로, 이상에서 말한 구성을 제어하는 제어계에 대해서 도 10을 참고하여 설명한다. 제어계는, 제어부(105)와 구동부(175)를 구비하고, 제어부(105)는 CPU170, ROM, RAM 및 입출력 인터페이스(171)로 이루어지고, CPU170이 입출력 인터페이스(171)를 통하여 입력되는 각종 신호를 ROM, RAM의 데이터에 의거해 처리하고, 입출력 인터페이스(171)를 통하여 구동부(175)로 제어 신호를 출력하여 각각을 제어한다.

구동부(175)는 헤드 드라이버(176), 모터 드라이버(177), 펌프 드라이버(178)로부터 구성되어 있다. 모터 드라이버(177)는, 제어부(105) 제어 신호에 의해, X축 모터(124), Y축 모터(114)를 정역 회전시켜 워크(120), 헤드부(110)의 이동을 제어한다. 헤드 드라이버(176)는, 토출 헤드(116)로부터의 액체(133)의 토출을 제어하고, 모터 드라이버(177)의 제어와 동조하여 워크(120) 위에 소정의 묘화를 할 수 있도록 한다. 또한, 펌프 드라이버(168)는 액체(133)의 토출 상태에 대응하여서 펌프(132)를 제어하고, 토출 헤드(116)로의 액체 공급을 최적으로 제어한다.

제어부(105)는 헤드 드라이버(176)를 통하여, 복수의 진동자(142)의 각각에 서로 독립된 신호를 주도록 구성되어 있다. 이 때문에, 노즐(117)로부터 토출되는 액체방울(150)의 체적은, 헤드 드라이버(176)로부터의 신호에 따라 노즐(117)마다 제어된다. 또, 노즐(117)의 각각으로부터 토출되는 액체방울(150)의 체적은, 0pl∼42pl(피코 리터)의 사이에서 가변한다.

구체적으로, 배면 기판(2), 반사층(3), 개구부(4), 무색 경계층(5), 유색 경계층(21), 피토출부(7), 착색층(6R, 6G, 6B) 및 오버 코팅층(8)으로 이루어지는 실시예 1의 컬러 필터(40)의 제조 방법에 대해서 도 11을 참조해 설명한다. 우선, 도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이, 배면 기판(2)의 전면측 표면의 개구부(4)가 되는 영역에 유기물의 레지스트막(27)을 형성하고, 레지스트막(27)과 배면 기판(2)의 위에 반사층(3)이 되는 알루미늄, 크롬 등의 금속 박막을 증착(蒸着) 등으로 형성한다. 금속 박막은 배면 기판(2)에는 밀착해 형성되지만 레지스트 위에는 밀착되지 않는다. 금속 박막 형성 뒤, 레지스트막(27)과 레지스트막(27) 위의 금속 박막을 용제에 의해서 제거하면, 도 11의 (b)와 같이 반사층(3)이 형성된다. 다음으로, 반사층(3) 위에, 아크릴 등의 광투과성 수지로 이루어지는 무색 경계층(5)과 흑색 수지로 이루어지는 유색 경계층(21)을, 스크린 인쇄 등으로 도 2에 나타낸 바와 같은 격자 모양으로 형성되고, 이들 배면 기판(2)과, 반사층(3)과, 경계층(5, 21)으로 둘러싸인 영역의 비토출부(7)가 도 11(c)과 같이 형성된다.

여기서, 피토출부(7)에 착색액의 액체방울(150)을, 액체방울 토출 장치(100)에 의해서 토출하는 착색층(6)을 형성하는 방법에 대해서, 적색의 착색액을 토출하는 착색층(6R)을 형성하는 경우를 예로 들어 설명한다. 우선, 반사층(3)과 무색 착색층(5)과 유색 착색층(21)이 형성된 배면 기판(2)을 워크(120)로 하여 재치대(121)에 재치하고, 재치 방향은 도 2에 나타낸 바와 같이 유색 경계층(21)이 연장되는 방향을 X축 방향, 무색 경계층(5)이 연장되는 방향을 Y축 방향으로 한다. 토출 헤드(116)는 X축 방향으로 상대 이동하면서, 도 8에 나타낸 바와 같이 노즐 (117)로부터 적색의 착색액의 액체방울(150)을 토출하고, X축 방향으로 일렬로 나열되어 있는 적색의 착색층인 일단(一端)의 피토출부(7)로부터 타단(他端)의 피토출부(7)까지, 차례로 액체방울(150)을 배치해 간다. 이 때 적색의 착색층(6R)인 다른 피토출부(7)의 열에도, 다른 노즐(117)에 의해서 동시에 액체방울(150)을 배치할 수 있다. 이 조작을 적색의 착색층(6R)인 피토출부(7)의 열의 수에 따라서, 몇 회인지 반복함으로써 적색의 착색층이 완성된다.

이 경우, X축 방향으로 나열된 적색의 착색층(6R)의 경계는, Y축 방향으로 연장되는 광투과성을 가진 무색 경계층(5)으로서, 무색 경계층(5)에 액체방울(150)이 착탄해서 비착색광인 외부광(Q)이 착색하는 일이 없도록 토출을 피하는 제어를 행한다. 한편, 유색 경계층(21)에 액체방울(150)을 착탄해도 표시 장치로서의 성능에 영향이 없다. 따라서, 도 2에 나타낸 바와 같은 직사각형의 착색층(6R)에 액체방울(150)을 배치하는 경우, 구석 부분은 액체방울(150)이 충만되기 어려운 영역으로서, 이 구석부에 액체방울(150)을 충분히 충만시키기 위해서, 구석부에 가까운 유색 경계층(21)에 액체방울(150)이 약간 착탄되도록 배치하는 것이 효과적이다. 액체방울 토출 장치(100)는, 착색층(6R)의 양측의 유색 경계층(21)에 균등하게 착탄되는 크기의 액체방울(150)을 선택해서 토출하는 것이 가능하다. 이렇게 해서 각 착색층(6)의 균일한 형성이 행해진다. 종래의 예에서는, 각 피토출층(7) 내의 일부에 비착색 부분을 설치하고, 본 발명의 무색 경계층(5)의 작용을 하게 하는 구성으로서, 각 피토출층(7)으로의 액체방울(150)의 토출마다, 비착색 부분의 형상을 피해 토출할 필요가 있어 제어가 복잡해진다. 이러한 일들은 착색층(6G, 6B)의 각 각의 경우에 대해서도, 마찬가지라고 할 수 있다. 다음으로, 도 11(d)에 나타낸 바와 같이, 착색층(6R, 6G, 6B)이 형성된 뒤, 착색층(6R, 6G, 6B)과 무색 경계층(5)과 유색 경계층(21)을 덮도록 오버 코팅층(8)을 설치하여 컬러 필터(40)가 완성된다.

또한, 실시예 2에서의 컬러 필터(45)에 대해서도, 기본적으로 실시예 1의 컬러 필터(40)와 동일한 제조 방법으로서, 주된 차이점에 대해서만 설명한다. 배면 기판(2)의 전면측에는, 전면측 표면에 요철을 설치한 광투과성의 수지 산란층(32)이 일면(一面)에 추가 접착되고, 수지 산란층(32) 위에 레지스트막(27)과 산란 반사층(31)이 형성되어 있다. 산란 반사층(31)은 금속 박막이기 때문에, 수지 산란층(32) 표면의 요철을 따라 형성되지만, 산소 플라즈마 처리 등에 의해 표면에 요철을 더 설치하여 산란의 효과를 올리고 있다. 이 후의 레지스트막(27)의 제거 공정 이후는 실시예 1에 준한다.

이 액체방울 토출 장치(100)에 의해 효율적으로 착색층(6R, 6G, 6B)을 형성하기 위해서, 이하에 설명하는 제조 장치가 유효하다. 도 9에 나타낸 반투과 반사형 액정 표시 장치(1, 30)의 제조 장치(200)는, 도 1 및 도 4의 착색층(6R, 6G, 6B)의 각각에 대해, 대응하는 착색액의 액체방울(150)을 토출하는 액체방울 토출 장치(100)를 포함한 장치 그룹이다. 제조 장치 (200)는, 적색 착색액을 도포하는 착색층(6R)의 모두에, 적색의 착색액을 도포하는 토출 장치(210R)와, 착색층(6R) 위의 착색액을 건조시키는 건조 장치(220R)와, 초록의 착색액을 도포 착색층(6G)의 모두에, 초록의 착색액을 도포하는 토출 장치(210G)와, 착색층(6G) 위의 착색액을 건조시키는 건조 장치(220G)와, 마찬가지로 청색의 착색액을 도포하는 착색층(6B)의 모두에, 청색의 착색액을 각각 도포 및 건조시키는 토출 장치(21OB), 건조 장치 (220B)와, 각색의 착색액을 재차 가열(포스트 베이크)하는 오븐(230)과, 포스트 베이크된 착색액의 층 위에 오버 코팅층(8)을 설치하는 토출 장치(210C)와, 오버 코팅층(8)을 건조시키는 건조 장치(220C)와, 건조된 오버 코팅층(8)을 재차 가열해 경화하는 경화 장치(240)를 구비하고 있다. 또 제조 장치(200)는 토출 장치(210R), 건조 장치(220R), 토출 장치(210G), 건조 장치(2200G), 토출 장치(210B), 건조 장치(220B), 토출 장치(210C), 건조 장치(220C), 경화 장치(240)의 차례로 착색층(6R, 6G, 6B)을 반송하는 반송 장치(250)도 구비하고 있다.

또한, 시작(試作) 등에 있어서는, 토출 장치(210R), 토출 장치(210G), 토출 장치(210B), 토출 장치(210C)가 같은 액체방울 토출 장치(100)라도 좋고, 이 경우는 헤드부(110)는 토출 헤드(116)에 의해서 적색(R), 초록(G), 청색(B), 오버 코팅의 각각의 착색액의 액체방울을 토출하는 구성으로 하여, 예를 들면 적색의 착색층(6R)의 형성에서는, 적색(R)의 착색액이 공급된 토출 헤드(116)를 사용해서, 제조 장치(200)의 토출 장치(210R)와 같은 기능을 다하고, 초록(G)의 착색층(6G)의 형성에서는, 초록(G)의 착색액이 공급된 토출 헤드(116)를 사용하여, 제조 장치(200)의 토출 장치(210G)와 같은 기능을 완수하고, 청색(B)의 오버 코팅에 대해서도 동일한 대응을 함으로써 가능하다. 또, 디스펜서나 스크린 인쇄에서 행하고 있는 컬러 필터(40, 45)의 무색 경계층(5)이나 유색 경계층(21)의 형성, 반투과 반사형 액정 표시 장치(1, 30)의 배향막(l0, 13)의 형성, 액정(15)의 도포도 액체방울 토출 장치 (100)에 의해서 가능하고, 상술한 제조 장치(200)에 이들의 기능을 부가할 수 있다.

이상으로 말한 실시예 1 및 2의 컬러 필터(40, 45)를 각각 탑재한, 반투과 반사형 액정 표시 장치(1 및 30)의 제조 방법에 대해서, 도 1의 반투과 반사형 액정 표시 장치(1)를 대표로 하여 설명한다. 우선, 배면 기판(2), 반사층(3), 개구부(4), 무색 경계층(5), 유색 경계층(21), 피토출부(7), 착색층(6R, 6G, 6B) 및 오버 코팅층(8)으로 이루어지는 컬러 필터(40)의 오버 코팅층(8) 위에, 투명재인 ITO(인듐 주석 산화물)에 의해 구성되어 있는 대향 전극(9)을, 각 착색층(6)에 대응하여 형성한다. 또, 대향 전극(9)과 오버 코팅층(8)의 전면을 덮어 폴리이미드 등의 배향막(10)을 형성하여 배면 기판부가 왼성된다.

한편, 전면 기판(11)의 배면 측에, 대향 전극(9)과 마찬가지로 ITO에 의해 구성되고, 대향 전극과 대응하는 위치에 배치된 화소 전극(12)을 형성하고, 화소 전극(12)과 전면 기판(11)의 전면을 덮도록 폴리이미드 등의 배향막(13)을 형성하여 전면 기판부가 왼성된다. 다음으로, 배면 기판부의 배향막(10) 위에, 일부에 노치부를 가진 액정(15) 영역을 형성하는 직사각형의 실링재(14)를 스크린 인쇄 등으로 형성한다. 이 실링재(14)의 내측에, 액체방울 토출 장치(100)를 사용하여, 토출성이 좋은 온도로 유지된 액정(15)을, 토출 헤드(116)의 노즐(117)로부터 토출한다. 액정(15)이 채워진 뒤, 실링재 위에 전면 기판부의 배향막(13) 면을 접합하여, 노치부로부터 흘러넘친 액정을 제거한 후 노치부를 밀봉한다. 이 때 토출하는 액정(15)은, 액정 영역 내에 공간이 생기거나 여분으로 흘러넘치지 않게 하기 위하 여, 액정 영역의 용적의 100% 내지 110%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 전면 기판(11) 및 배면 기판(2)에 각각 전면 편광판(17), 배면 편광판(16)을 접착하고, 또 배면 편광판(16)의 주위에 완충재(18)를 설치하고, 완충재(18)를 통하여 배면 편광판(16) 전면에 대향하도로 도광판(19)을 접착하고, 도광판(19)에 직결해서 광원(20)을 배치한다. 이와 같이 하여 색시인성이 뛰어난 반투과 반사형 액정 표시 장치(1)가 완성된다. 수지 산란층(32)이 부가된 반투과 반사형 액정 표시 장치(30)에 있어서도 동일한 제조 공정이다.

다음으로, 본 발명에 관한 무색 경계층(5)을 구비한 컬러 필터를, 백색 발광하는 유기 EL(일렉트로루미네선스)과 조합 표시 장치인 전기 광학 장치에 대해서 간단하게 설명한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 이 전기 광학 장치(50)는 컬러 필터부(51)와 유기 EL부(52)로 이루어진다.

컬러 필터부(51)는 전면 기판(11)과, 전면 기판(11)과 대향하여서 배치된 공통 기판(64)과, 공통 기판(64)의 전면 기판(11) 측에 형성된 무색 경계층(5)과, 유색 경계층(21)과 적색, 초록, 청색 각각의 착색층(6R, 6G, 6B)과, 무색 경계층(5), 유색 경계층(21) 및 착색층(6R, 6G, 6B)을 덮는 오버 코팅층(8)으로 이루어져 있다.

유기 EL부(52)는 EL 기판(55)과, EL 기판(55) 위에 형성된 복수의 스위칭 소자(56)와, 스위칭 소자(56) 위에 형성된 절연막(57)과, 절연막(57) 위에 형성된 복수의 EL 화소 전극(59)과, 복수의 EL 화소 전극(59)의 사이에 형성된 무기물 뱅크(58a) 및 유기물 뱅크(58b)로 이루어지는 뱅크(58)와, EL 화소 전극(59) 위에 형성 된 정공 수송층(60)과, 정공 수송층(60) 위에 형성된 백색의 발광층(61)과, 발광층(61) 및 뱅크(58)를 덮도록 설치된 EL 대향 전극(62)으로 이루어진다. 또, EL 대향 전극(62) 위에 EL 기판(55)과 서로의 주변부에서 접착된 컬러 필터부(51)의 공통 기판(64)을 배치하고, 공통 기판(64)과 EL 대향 전극(62) 사이에 불활성 가스(63)를 봉입하여 전기 광학 장치(50)가 된다.

이러한 구성의 전기 광학 장치(50)에서, EL 기판(55), 공통 기판(64), 전면 기판(11)은 광투과성을 가진 예를 들어 유리 기판이며, 컬러 필터부(51)의 착색층(6R, 6G, 6B)은 도 2에 나타낸 바와 같은 격자 모양으로 배치되어 있고, 각 착색층(6)에 대응하여 유기 EL부(52)의 발광층(61), EL 화소 전극(59), 정공 수송층(60), 발광층(61), EL 대향 전극(62)이 각각 배치되어 있다. 정공 수송층(60)은 EL 화소 전극(59)과, 발광층(61) 사이에 위치하고 발광층(61)의 발광 효율을 높게 한다. EL 화소 전극(59) 및 EL 대향 전극(62), 광투과성을 가진 예를 들어 ITO 전극이며, 각각 스위칭 소자(56)와 전기적으로 접속되어 발광층(61)의 발광을 제어한다. 발광층(61)은 백색의 광을 발광하고, 이 백색광은 대응하는 착색층(6)의 적색, 초록, 청색 중 어느 색의 착색광이 되어 전면 기판(11)에서 출사한다. 즉 유기 EL부(52)는, 착색층(6R, 6G, 6B)의 각각에 대응한 광원으로서 작용한다.

유기 EL부(52)의 주요부인 정공 수송층(60) 및 발광층(61)은, 액체방울 토출 장치(100)에 의해 형성하면 효율적이다. 우선, 스위칭 소자(56), 절연막(57), EL 화소 전극(59), 뱅크(58)가 형성된 EL 기판(55)을 워크(120)로 하여 재치대(121)에 재치하고, 재치 방향은 도 2에 나타낸 착색층(6R, 6G, 6B)에 대응하도록, X축 방향 및 Y축 방향을 결정한다. 토출 헤드(116)는 X축 방향으로 상대 이동하면서, 노즐(117)로부터 정공 수송층 형성 재료의 액체방울을 토출하는, X축 방향으로 일렬로 나열되어 있는 EL 화소 전극(59)과 뱅크(58)로 규정되는 오목부에, 차례로 액체방울을 배치해 간다. 이 오목부의 Y축 방향의 열수와 노즐(117)의 배치에 따라서, 상대 이동을 몇 회인가 반복함으로써, 정공 수송층(60)이 완성된다. 다음으로, 정공 수송층 형성 재료의 액체방울을 건조시킨 뒤, EL 발광 재료의 액체방울을 정공 수송층(60) 형성과 동일하게 하여, 정공 수송층(60) 위에 토출하는 발광층(61)을 형성한다. 토출 장치(100)에 의한 공정 종료 후, 발광층(61)을 건조시켜, EL 대향 전극(62)을 형성하고, 유기 EL부(52)의 발광층(61)과 컬러 필터부(51)의 착색층(6)이 대응하도록, 양측 부분을 접착시킬 수 있다. 또한, 마지막으로 EL 대향 전극(62)과 공통 기판(64) 사이에 불활성 가스(63)를 봉입한다.

이 전기 광학 장치(50)에 의하면, 컬러 필터부(51)의 착색층(6R, 6G, 6B)의 각각에 대응하여 유기 EL부(52)의 발광층(61)이 배치되고, 필요한 색의 착색층(6)에 대응한 발광층(61)만이 발광하기 때문에, 극히 절전 타입의 표시 장치를 얻을 수 있다. 또한, 컬러 필터부(51)의 무색 경계층(5)에 의해서, 착색되지 않은 밝은 광이 전면 기판(11)으로부터 출사하고, 전체적인 표시가 밝고 보기 쉬운 것이 된다. 또한, 유기 EL부(52)는 전자 방출 소자의 FED(Field Emission Display) 및 SED(Surface-Conduction Electron-Emitter Display)라 하더라도 좋다.

이상으로 상술한 본 발명의 컬러 필터, 액정 표시 장치, 전기 광학 장치는, 표시부를 가진 다양한 전자 기기에 탑재할 수 있고, 구체적으로는 휴대 전화, 손목 시계, 전자 사전, 휴대 게임기, 계산기, 소형 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터, 네비게이션 장치, POS 단말 등을 들 수 있다.

이상의 설명에 따르면, 본 발명은 밝고 콘트라스트가 좋은 시인성이 뛰어난 컬러 필터, 컬러 필터의 제조 방법, 표시 장치, 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (26)

1. 광투과성을 가진 기판과, 상기 기판 위에 형성된 개구부를 가진 반사층과, 상기 반사층 위의 일부에 형성된 경계층(境界層)과, 상기 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층을 구비한 컬러 필터로서,

   상기 경계층은 서로 동일한 색의 착색층 사이에 광투과성을 가진 경계층이 형성되어 이루어지고, 서로 상이한 색의 착색층 사이에 광투과성이 없는 경계층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 상기 착색층의 영역의 면적을 개별적으로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 착색층은 소정의 용액을 토출 장치에 의해서 토출시킨 액체방울에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
4. 광투과성을 가진 기판과, 상기 기판 위에 형성된 개구부를 가진 반사층과, 상기 반사층 위의 일부에 형성된 경계층과, 상기 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층과, 상기 경계층 및 상기 착색층을 덮도록 형성된 오버 코팅층을 구비한 컬 러 필터로서,

   상기 경계층이 형성된 상기 반사층의 면(面)은 광을 산란시키는 요철 형상이고, 서로 동일한 색의 착색층 사이에 광투과성을 가진 경계층이 형성되어 이루어지고, 서로 상이한 색의 착색층 사이에 광투과성이 없는 경계층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 상기 착색층의 영역의 면적을 개별적으로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 착색층은 소정의 용액을 토출 장치에 의해서 토출시킨 액체방울에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 오버 코팅층은 상기 반사층에 대응하는 영역에서의 두께가 다른 부분의 두께 보다 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
8. 제 1 항 또는 제 4 항에 기재된 컬러 필터를 탑재한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
9. 광투과성을 가진 기판 위에 개구부를 갖는 반사층을 형성하는 공정과, 상기 반사층 위의 일부에 경계층을 형성하는 공정과, 상기 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층을 형성하는 공정을 구비한 컬러 필터의 제조 방법으로서,

   상기 반사층 위의 제 1 영역에 광투과성을 가진 경계층을 형성하는 공정과, 상기 반사층 위의 상기 제 1 영역과는 상이한 제 2 영역에 광투과성이 없는 경계층을 형성하는 공정을 갖고, 동일한 색의 착색층 사이에 상기 광투광성을 가진 경계층이, 또한 상이한 색의 착색층 사이에 상기 광투과성이 없는 경계층이, 각각 형성되도록 상기 착색층을 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 경계층을 형성하는 공정은, 상기 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 상기 착색층의 영역의 면적을 개별적으로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

    상기 착색층을 형성하는 공정은, 소정의 용액을 토출 장치에 의해서 토출시킨 액체방울에 의해 상기 착색층을 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
12. 광투과성을 가진 기판 위에 개구부를 갖는 반사층을 형성하는 공정과, 상기 반사층 위의 일부에 경계층을 형성하는 공정과, 상기 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층을 형성하는 공정과, 상기 경계층 및 상기 착색층을 덮도록 오버 코팅층을 형성하는 공정을 구비한 컬러 필터의 제조 방법으로서,

    상기 반사층 위의 제 1 영역에 광투과성을 가진 경계층을 형성하는 공정과, 상기 반사층 위의 상기 제 1 영역과는 상이한 제 2 영역에 광투과성이 없는 경계층을 형성하는 공정을 갖고, 상기 경계층이 형성된 상기 반사층의 면은 광을 산란시키는 요철 형상인 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 경계층을 형성하는 공정은, 서로 동일한 색의 착색층이 형성되어야 할 영역 사이에 상기 광투과성을 가진 경계층을 형성하는 공정과, 서로 상이한 색의 착색층이 형성되어야 할 영역 사이에 상기 광투과성이 없는 경계층을 형성하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상기 경계층을 형성하는 공정은, 상기 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 상기 착색층의 크기를 개별적으로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 착색층을 형성하는 공정은, 소정의 용액을 토출 장치에 의해서 토출시킨 액체방울에 의해 상기 착색층을 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
16. 제 12 항에 있어서,

    상기 오버 코팅층을 형성하는 공정은, 상기 반사층에 대응하는 영역에서의 상기 오버 코팅층의 두께가 다른 부분의 두께 보다 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.
17. 광투과성을 가진 기판과, 상기 기판 위에 형성된 개구부를 가진 반사층과, 상기 반사층 위의 일부에 형성된 경계층과, 상기 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층을 구비한 표시 장치로서,

    상기 경계층은, 서로 동일한 색의 착색층 사이에 광투과성을 가진 경계층이 형성되어 이루어지고, 서로 상이한 색의 착색층 사이에 광투과성이 없는 경계층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 상기 착색층의 영역의 면적을 개별적으로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 착색층은 소정의 용액을 토출 장치에 의해서 토출시킨 액체방울에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
20. 광투과성을 가진 기판과, 상기 기판 위에 형성된 개구부를 가진 반사층과, 상기 반사층 위의 일부에 형성된 경계층과, 상기 경계층에 의해 둘러싸인 복수의 착색층과, 상기 경계층과 상기 착색층을 덮도록 형성된 오버 코팅층을 구비한 표시 장치로서,

    상기 경계층이 형성된 상기 반사층의 면은 광을 산란시키는 요철 형상이고, 서로 동일한 색의 착색층 사이에 광투과성을 가진 경계층이 형성되어 이루어지고, 서로 상이한 색의 착색층 사이에 광투과성이 없는 경계층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
21. 제 20 항에 있어서.

    상기 경계층의 폭을 변화시킴으로써, 상기 착색층의 영역의 면적을 개별적으로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,

    상기 착색층은 소정의 용액을 토출 장치에 의해서 토출시킨 액체방울에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
23. 제 20 항에 있어서,

    상기 오버 코팅층은 상기 반사층에 대응하는 영역에서의 두께가 다른 부분의 두께 보다 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
24. 제 17 항 또는 제 20 항에 기재된 표시 장치를 탑재한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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