KR101113115B1

KR101113115B1 - 액정 표시장치 및 그것을 이용한 표시기기

Info

Publication number: KR101113115B1
Application number: KR1020050113394A
Authority: KR
Inventors: 켄고 아오키
Original assignee: 쿄세라 코포레이션
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2012-02-17
Also published as: KR20060059204A; US20060164576A1; US20080266496A1; TWI352854B; US7545468B2; US7834966B2; US20090219470A1; TW200632450A; US7388635B2

Abstract

투명기판(2)의 내면에 광투과 구멍(5)을 갖는 반사 가능한 금속막이 형성되고, 화소영역 내에 광투과 영역(7)과 광반사 영역(8)이 배치되어 있다. 상기 투명기판(2)의 내면의 각 화소영역에, 색에 농담차가 있는 동색계의 제1 컬러필터(9) 및 제2 컬러필터(10)가 형성되어 있다. 상기 각 화소영역에 있어서의 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10)의 경계부(11)는 상기 화소영역의 광반사 영역(8)에 위치하고 있다.

Description

액정 표시장치 및 그것을 이용한 표시기기{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND DISPLAY EQUIPMENT USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 액정 표시장치의 단면도이다.

도 2는 도 1의 액정 표시장치의 컬러필터 부분의 단면도이다.

도 3은 화소영역에 있어서의 금속막의 평면도이다.

도 4는 화소영역에 형성된 컬러필터의 평면도이다.

도 5는 화소영역에 있어서의 반사 금속박막과 컬러필터의 관계를 나타내는 평면도이다.

도 6은 제1, 제2 컬러필터의 경계면에 이간부를 갖는 액정 표시장치의 컬러필터 부분의 단면도이다.

도 7은 화소영역에 있어서의 금속막의 평면도이다.

도 8은 화소영역에 형성된 컬러필터의 평면도이다.

도 9는 화소영역에 있어서의 반사 금속박막과 컬러필터의 관계를 나타내는 평면도이다.

도 10은 화소영역에 있어서의 반사 금속박막과 컬러필터의 다른 관계를 나타내는 평면도이다.

도 11(A)는 본 발명에 포함되는 제1, 제2 컬러필터의 경계면을 나타내는 컬 러필터 부분의 단면도이다.

도 11(B)는 본 발명에 포함되는 제1, 제2 컬러필터의 경계면을 나타내는 컬러필터 부분의 단면도이다.

도 12(A)～도 12(H)는 본 발명의 컬러필터의 형성에 있어서의 주요공정을 나타내는 화소영역의 평면도이다.

도 13은 컬러필터 색도설계에 있어서의 투과율과 색순도의 관계를 나타내는 특성도이다.

도 14는 실시예에 있어서의 CIE색도를 나타내는 특성도이다.

도 15는 실시예에 있어서의 파장 스펙트럼의 측정결과를 나타내는 그래프이다.

도 16은 액정 표시장치 컬러필터 구조에 있어서의 반사율과 색순도의 일반적인 관계를 나타내는 특성도이다.

본 발명은 액정 표시소자와 백라이트를 구비한 액정 표시장치에 관한 것이다. 특히, 컬러필터 구조 및 반사막 구조의 적정화를 실시한 액정 표시장치에 관한 것이다.

최근, 백라이트ㆍ외광의 양방을 사용 할 수 있는 반투과형의 액정 표시장치 가 개발되고 있다.

이 반투과형의 액정 표시장치는 박형, 경량이며, 저소비 전력이라는 이점이 있다.

반투과형의 액정 표시장치는 액정 표시소자와, 액정 표시소자의 후방에 배치한 백라이트로 구성되어 있다.

이 반투과형의 액정 표시장치에는 광을 일부반사하는 반투과막이 설치되어 있다.

반투과막은 기판에 알루미늄 등의 금속막을 스퍼터하고, 각 화소마다 광투과 영역을 에칭 형성한 것으로서, 금속막이 존재하는 영역에서 반사표시기능(반사모드)을 행하게 하고, 한편, 금속막이 존재하지 않는 영역(광투과 영역)에서 투과표시 기능(투과모드)을 행하게 한다.

반사모드에 있어서는, 표시면측으로부터 입사한 외광이 컬러필터를 2회 통과하기 때문에, 컬러필터에 의한 색부여(광 스펙트럼의 변환)가 커지고, 그 결과, 외광의 손실이 크고, 반사모드에서의 밝기가 충분하게 얻어지지 않는 경우가 있었다.

컬러필터의 반사모드에 대응하는 영역에, 어떤 일정한 면적에서, 컬러필터의 홀을 형성함으로써, 반사광의 밝기를 향상시켰다.

이 반투과형의 액정 표시장치에 의하면 투과모드에서는 고색순도인 화질이 얻어지고, 반사모드에서는 고반사율인 화질을 얻을 수 있다.

그러나 한편, 이 반투과형의 액정 표시장치의 디메리트로서, 반사모드에 있어서의 높은 색순도와 높은 반사율을 동시에 만족하는 것이 곤란했다.

도 16에, 컬러필터에 크기가 다른 홀을 형성했을 경우와, 홀을 형성하지 않고, 컬러필터의 안료농도를 변화시켰을 경우의 액정패널의 반사율과 색순도(NTSC비)의 관계를 나타낸다.

NTSC비란, 컬러필터의 색순도를 나타내는 값을 의미하는 것이다.(NTSC규격 RGB면적을 100%로 했을 경우의 비율).

이 그래프에서, 홀을 형성했을 경우에서는 같은 밝기가 얻어지는 경우라도, 안료농도를 변화시킨 경우보다 색순도가 낮은 것을 알 수 있다.

그래서, 상기 반투과형의 액정 표시장치의 디메리트를 개선할 수 있는 구조로서, 각 화소영역에 농담차가 있는 2개의 동색계의 컬러필터(제1 컬러필터, 제2 컬러필터라고 한다)를 형성하는 구조가 제안되어 있다(일본 특허공개 2001-183646 호 공보참조).

예를 들면 컬러필터를 RedㆍGreenㆍBlue의 3색으로 할 경우, 각각의 색에 있어서 농담차가 있는 제1 컬러필터 및 제2컬 러필터를 형성한다. 즉 합계 6색의 컬러필터를 이용하는 구조가 된다.

즉, Red필터에 대응하는 화소영역에 형성되는 컬러필터는 적색이 짙은 제1 컬러필터와, 적색이 옅은 제2 컬러필터의 2개로 이루어진다.

마찬가지로, Green필터에 대응하는 화소영역에 있어서도, 녹색의 농담 차가 있는 제1 컬러필터와 제2 컬러필터가 형성되고, Blue필터에 대응하는 화소영역에 있어서도, 청색의 농담 차가 있는 제1 컬러필터와 제2 컬러필터가 각각 형성된다.

광투과 영역에는 고색순도가 높은 즉, 색이 짙은 제1 컬러필터(광투과율의 낮은 컬러필터)를 배치하고, 광반사 영역에는, 색이 옅은 제2 컬러필터(광투과율이 높은 컬러필터)를 배치하고 있다.

컬러필터에 홀을 형성하는 전술의 구조에 있어서는, 광반사 영역의 고색순도 컬러필터에 홀을 형성함으로써 고반사율을 달성하고 있었던 것에 대해, 이 6색 컬러필터 구조는 광반사 영역에는 처음부터 고투과율의 제2 컬러필터를 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 반투과형의 액정 표시장치에 의하면, 투과모드에서는 고색순도인 화질이 얻어지고, 반사모드에서는 고반사율인 화질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 반사모드에 있어서도 고색순도인 화질을 얻을 수 있다.

그러나, 상기 반과형의 액정 표시장치에서는, 동일 화소영역 내에, 제1 컬러필터 및 제2 컬러필터를 형성하므로, 광투과 영역 내에, 제1 컬러필터와 제2 컬러필터의 경계부가 생겨버리면, 이 경계부가 화질저하의 영향을 끼칠 가능성이 있다.

즉, 광투과 영역에 제1 컬러필터와 제2 컬러필터의 경계부(11)가 존재하면, 광투과 영역의 일부에 제2 컬러필터가 들어가 버려, 투과모드의 색순도가 저하되고, 또한, 화이트 밸런스의 어긋남이 발생할 우려가 있다.

본 발명의 목적은, 1개의 화소영역에 동색계 컬러필터로서, 제1 컬러필터, 제2 컬러필터를 형성한 액정 표시장치로서, 화이트 밸런스가 뛰어나고, 또한, 투과모드에서는 고색순도인 화질, 반사모드에서는 고반사율ㆍ고색순도인 화질을 실현할 수 있는 반투과형의 액정 표시장치 및 그것을 이용한 표시기기를 제공하는데 있다.

본 발명의 액정 표시장치는 투명기판의 내면에 광투과 구멍을 갖는 반사 가능한 금속막이 형성되고, 단일의 상기 화소영역 내에서, 상기 광투과 구멍에서 상기 백라이트의 광을 투과시키는 광투과 영역과, 상기 백라이트 이외의 외광을 상기 금속막에서 반사시키는 광반사 영역이 배치되어 있다. 상기 투명기판의 내면의 각 화소영역에 색에 농담차가 있는 동색계의 제1 컬러필터 및 제 2컬러필터가 형성되고, 상기 각 화소영역에 있어서의 제1 컬러필터와 제2 컬러필터의 경계부가 상기 화소영역의 광반사 영역에 위치되어 있다.

상기 색이 짙은 제1 컬러필터는 화소영역의 광투과 영역을 포함하는 영역에 형성되고, 상기 색이 옅은 제2 컬러필터가 광반사 영역에만 형성되어 있다.

이 구성의 액정 표시장치에서는, 색이 짙은 제1 컬러필터와 색이 옅은 제2 컬러필터의 경계선을 1화소영역의 광반사 영역 상에 설정했기 때문에, 광반사에 적합한 광학특성을 갖는 제2 컬러필터가 광반사 영역에 존재하는 일이 없다. 따라서 투과모드의 화질저하를 방지할 수 있다. 또한, 반사모드에 있어서, 반사율이 실질적으로 저하하는 경우도 없다. 따라서, 화이트 밸런스가 뛰어나고, 또한, 투과모드에서는 고색순도인 화질, 반사모드에서는 고반사율ㆍ고색순도인 화질이 얻어진다.

상기 색의 농담차는, 상기 컬러필터의 광투과율의 파장분포로 나타낼 수 있다.

또한, 상기의 액정 표시장치와, 상기 표시전극에 소정신호를 주는 구동수단과, 상기 구동수단에 공급하는 소정회로를 적어도 구비한 표시기기를 제작할 수 있다.

또한, 본 발명의 액정 표시장치에 있어서, 상기 한쪽 및/또는 다른쪽의 투명기판의 내면에 형성된 제1 컬러필터와 제2 컬러필터의 경계부에, 컬러필터가 존재하지 않는 경계 이간부가 형성되어 있어도 좋다.

또한, 상기 제1 컬러필터와 제2 컬러필터의 경계부에 단차가 생겨 있어도 좋고, 제1 컬러필터, 제2 컬러필터 중 어느 하나가 솟아 올라도 좋다.

이들 구성에 있어서도, 광반사 영역에 적합한 제2 컬러필터가 광투과 영역에 존재하지 않으므로, 투과모드의 화질저하를 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서의 상기의 또 다른 이점, 특징 및 효과는 첨부된 도면을 참조해서 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 밝혀진다.

도 1은 본 발명의 반투과형의 액정 표시장치의 단면도이다.

1은 반투과형의 액정 표시장치이며, 액정 표시장치(1)는 액정 표시소자(LC)와, 이 액정 표시소자(LC)의 표시영역을 조사하도록 외부측에 배치된 백라이트(BL)로 구성되어 있다.

2는 공통측의 한쪽의 투명기판이며, 3은 세그먼트측의 다른쪽의 투명기판이다. 각 투명기판(2,3)은 글래스 기판 등이며, 그 치수는 예를 들면 420×530㎜, 0.5㎜두께 등이다.

상기 한쪽의 투명기판(2)의 내면측에, 백라이트(BL)의 광을 투과하기 위한 광투과 구멍(5)이 형성된 반사 가능한 금속막이 형성되어 있다. 이 광투과 구멍(5)을 포함한 금속막을 반투과막(4)이라고 한다.

이 반투과막(4)에는 크롬, 알루미늄, 은, AlNd, 또는 이들의 합금 등의 금속 막에 의해 반사성을 구비시킴과 아울러, 막두께 방향을 관통하는 소정 개구 치수를 갖는 광투과 구멍(5)이 형성되어 있다.

이러한 광투과 구멍(5)은 그 형상에 대응한 포토리소그래피용 마스크를 사용하고, 포토리소그래피 기술에 의해 형성한다. 즉, 금속막이 형성된 막면에 감광성 레지스트를 도포하고, 포토리소그래피용 마스크를 이용하여 노광하고, 그 후, 현상, 에칭, 박리의 각 공정을 거쳐 형성된다.

액정 표시소자(LC)는 화소영역을 갖고 있고, 그 화소영역에는 백라이트 이외의 외광을 반사하는 광반사 영역(8)과, 백라이트의 광을 투과하는 광투과 영역(7)이 형성되어 있다.

광반사 영역(8)은 상기 금속막이 존재하고 있는 영역으로 구성되고, 광투과 영역(7)은 상기 광투과 구멍(5)에 의해 구성되어 있다.

광투과 구멍(5)은 Red(적), Green(녹), Blue(청)의 각 화소영역마다, 1개 내지 복수개 형성되어 있다. 그 개구부의 면적의 화소영역의 면적에 대한 비율을 「개구 비율」이라고 한다. 개구 비율은 각 색마다 같아도 좋고 달라도 좋다.

예를 들면 개구 비율이 같은 경우로서, Red에 대응하는 화소영역에 형성되는 광투과 구멍(5)의 개구 비율, Green에 대응하는 화소영역에 형성되는 광투과 구멍(5)의 개구 비율, Blue에 대응하는 화소영역에 형성되는 광투과 구멍(5)의 개구 비율을 각각 35%정도로 한다.

이것에 의해, 반투과막(4)의 금속막이 존재하고 있는 광반사 영역(8)이 화소영역에 대하여 65%의 비율로 존재하고, 금속막이 존재하지 않는 광투과 영역(7)이 35%의 비율로 존재하게 된다.

또한, 한쪽의 투명기판(2)의 내면측에서 상기 반투과막(4) 상에, 화소 영역마다 컬러필터(6)(컬러필터(6)는 본 발명에서 말하는 제1 컬러필터, 제2 컬러필터를 포함하고 있다)가 형성되어 있다.

컬러필터(6)는 안료분산방식 즉, 미리 안료(적, 녹, 청)에 의해 조합된 감광성 레지스트를 기판(2) 위에 도포하고, 포토리소그래피에 의해 형성된다.

또한 컬러필터(6) 위에, 아크릴계 수지로 이루어지는 오버코트층(12)과 다수 평행하게 스트라이프형상 배열된 ITO로 이루어진 표시전극(13)이 형성되어 있다. 또한 이 표시전극(13) 위에 일정방향으로 러빙한 폴리이미드 수지로 이루어진 배향막(14)이 형성되어 있다.

또, 배향막(14)은 표시전극(13) 위에 형성되어 있지만, 배향막(14)과 표시전극(13) 사이에 수지나 SiO₂등으로 이루어지는 절연막을 개재시켜도 좋다.

또, 상기 예에서는, 투명기판(2) 위에, 반투과막(4), 컬러필터(6), 오버코트층(12), 표시전극(13), 배향막(14)을 형성하고 있지만, 또한, 반투과막(4)과 컬러필터(6) 사이에는, 수지나 SiO₂로 이루어진 평활막을 형성해도 상관 없다.

다른쪽의 투명기판(3)인 글래스 기판 위에는, 예를 들면, 다수 평행하게 스트라이프형상 배열한 ITO로 이루어진 표시전극(15)과, 일정방향으로 러빙한 폴리이미드 수지로 이루어진 배향막(16)을 순차적으로 형성하고 있다.

또한, 표시전극(15)과 배향막(16) 사이에 수지나 SiO₂로 이루어진 절연층을 개재시켜도 좋다.

이렇게 하여, 양 투명기판(2,3)은 밀봉부재(18)에 의해 접합된다.

그리고, 상기 밀봉부재(18)에 의해 둘러싸여지고, 한쪽의 투명기판(2)의 배향막(14)과 다른쪽의 투명기판(3)의 배향막(16) 사이의 공간에는, 예를 들면 200°～260°의 각도로 트위스트된 카이랄네마틱 액정재료로 이루어진 액정층(17)이 개재된다.

또한, 액정층(17)의 두께를 일정하게 하기 위해서 스페이서(19)를 다수개 배치하고 있다. 이때, 두께를 일정하게 하기 위한 방법으로서, 스페이서 대신에, 포토리소그래피 공정에서 형성하는 아크릴계 수지 등으로 이루어지는 포토스페이서를 형성해도 좋다.

또한 투명기판(3)의 외측에 폴리카보네이트 등으로 이루어진 제1 위상차 필름(20)과 제2 위상차 필름(21)과 요오드계의 편광판(22)을 순차적으로 형성한다. 이들 부재는, 아크릴계의 재료로 이루어진 점착재를 도포함으로써 접착한다. 또, 투명기판(2)측에도 폴리카보네이트 등으로 이루어지는 위상차 필름과 편광판이 순차적으로 형성되어 있다.

그리고, 투명기판(2)의 외측에는 백라이트(BL)가 배치된다.

상기 구성의 액정 표시장치(1)에 있어서는, 태양광, 형광등 등의 외부조명에 의해 투명기판(3)측으로부터 입사된 입사광은 편광판(22), 제2 위상차 필름(21), 제1 위상차 필름(20) 및 투명기판을 통과하고, 액정층(17), 컬러필터(6) 등을 통하여 반투과막(4)에 도달하고, 반투과막(4)에서 광반사되고, 컬러필터(6), 액정층 (17), 투명기판(3), 제1 위상차 필름(20), 제2 위상차 필름(21), 편광판(22)을 통하여 표시측에 출사된다. 이것이 반사모드이다.

또한 백라이트(BL)의 광은, 투명기판(2)측으로부터 입사된다. 이 입사광은 투명기판(2)을 통과하고, 반투과막(4)의 광투과 구멍(5), 컬러필터(6) 등을 통하여 액정층(17)을 통과하고, 투명기판(3), 제1 위상필름(20), 제2 위상필름(21), 편광판(22)을 통하여 표시측에 출사된다. 이것이 투과모드이다.

이러한 액정 표시장치(1)는 표시전극(13,15) 사이를 통하여 액정층(17)에 소정 전위를 인가하는 구동용IC 등의 구동수단과, 상기 구동수단에 공급하는 소정회로를 구비한 「표시기기」에 조합되고, 실제 표시동작이 행하여진다.

다음으로, 3개의 화소영역, 즉, Red(적), Green(녹), Blue(청)의 각 화소영역이 형성된 화소영역의 구조를 도 2부터 도 5를 이용하여 설명한다.

도 2는 컬러필터가 형성되어 있는 화소영역 내의 확대 단면도이다.

도 3은 연속하는 3개의 화소영역에 형성된 반투과막(4)(광반사 영역(8)과 광투과 영역(7)으로 이루어진다)의 평면도이다.

도 4는 이들의 3개의 화소영역에 컬러필터(6)가 형성되어 있는 상태를 나타내는 평면도이며, 도 5는 광반사 영역(8) 및 광투과 영역(7)과 컬러필터(6)와의 관계 나타내는 평면도이다.

도 4, 도 5에서는, 3개의 화소영역에 있어서, 왼쪽으로부터 적색계의 컬러필터, 녹색계의 컬러필터, 청색계의 컬러필터가 연속해서 배열된 상태를 나타내고 있다.

각 화소영역의 경계부에는, 블랙수지로 이루어지는 스트라이프 격벽부(29)가 형성되어 있다.

컬러필터(6)는 도 2,4,5에 나타나 있는 바와 같이 광투과 영역(7)에 주로 형성되는 짙은 색의 제1 컬러필터(9)와, 광반사 영역(8)에 형성되는 동색계 또한 옅은 색의 제2 컬러필터(10)로 이루어지고 있다.

제1 컬러필터(9)는 고색순도 즉, 색이 짙은 컬러필터(광투과율이 낮은 컬러필터)이며, 제2 컬러필터(10)는 색이 옅은 컬러필터(광고투과율이 높은 컬러필터)이다.

이 제1 컬러필터(9)는 적어도 화소영역 내의 광투과 영역(7)에 형성되어 있다. 그리고, 제1 컬러필터(9)의 일부는 광투과 영역(7)으로부터 돌출되어, 광반사 영역(8)에까지 연장되어 있다.

제2 컬러필터(10)는 화소영역 내의 광반사 영역(8) 에만 형성되어 있다.

따라서, 동색계의 컬러필터(6) 중, 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10)의 경계부(11a)는 도 2, 5에 나타나 있는 바와 같이, 광반사 영역(8)에 존재하는 것이 된다.

본 실시예에서는, 광투과 영역(7)이 48㎛×60㎛의 면적이라고 하면, 제1 컬러필터(9)는 광투과 영역(7)보다 5㎛씩 치수를 크게하고, 53㎛×65㎛이 되도록 하고, 광투과 영역(7)을 덮고 있다.

즉, 광투과 영역(7)에 형성되는 제1 컬러필터(9)는 광투과 영역(7)의 형상에 비교하여, 광반사 영역(8) 측에 최대로 5㎛의 범위로 크게 형성되어 있다.

이것에 의해, 광투과 영역(7)의 일부에 제2 컬러필터(10)가 존재하는 일은 없다. 이에 따라 광투과율이 높은 컬러필터(10)의 존재에 의한 투과모드에서의 색순도의 저하를 방지할 수 있다.

또한 제1 컬러필터(9)의 광반사 영역(8)측으로의 돌출 형성량은 최대 5㎛의 범위에 그치고 있으므로, 반사모드에 있어서, 반사율이 실질적으로 저하되지 않고, 반사모드에서의 밝기가 저하되는 일도 없다.

따라서, 반사모드, 투과모드의 각 모드에 있어서, 각 화소영역에 형성된 컬러필터에 의한 각 광의 투과율을 근사시킴으로써 할 수 있고 결과적으로, 화이트 밸런스가 우수한 화질이 얻어진다. 동시에, 투과모드에서는 고색순도인 화질, 반사모드에서는 고반사율ㆍ고색순도인 화질이 얻어진다.

도 2에서는, 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10)가 서로 접해서 경계부(11)를 구성하는 경우를 나타냈다.

그러나, 경계부(11)는 도 2와 같이 동일 화소영역에 형성된 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10)는 서로 접하는 경우 만이 본 발명을 구성하는 것은 아니다.

상기 이외에, 도 6에 나타나 있는 바와 같이 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10)가 광반사 영역(8) 내에서 약간 떨어저, 간극에서 경계부를 구성하는 경우와, 도 11(B)에 나타나 있는 바와 같이 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10)가 광반사 영역(8) 내에서는 일부가 서로 겹쳐서 경계부를 구성하는 경우가 있다.

상기 어느 경우라도, 투과모드의 색순도가 향상하고, 반사모드에 있어서, 반사율이 실질적으로 저하하지 않는다는 본 발명의 효과를 얻을 수 있다.

이하, 간극에 의해 경계부(이하 「경계이간부」라고 한다)를 형성한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 6은 동색계의 컬러필터가 형성된 1개의 화소영역을 나타내는 확대 단면도이다.

도 7은 화소영역에 형성된 반투과막(4)(광반사 영역(8)과 광투과 영역(7)으로 이루어진다)의 평면도이다.

도 8은 화소영역에 컬러필터(6)가 형성되어 있는 상태를 나타내는 평면도이며, 도 9는 광반사 영역(8) 및 광투과 영역(7)과 컬러필터(6)의 관계를 나타내는 평면도이다.

1개의 화소영역에는, 동색계의 컬러필터(6)가 형성되어 있다. 동색계의 컬러필터(6)는 색이 짙은 제1 컬러필터(9)와 색이 옅은 제2 컬러필터(10)로 이루어진다.

이 제1 컬러필터(9)는 광투과 영역(7)의 전부를 덮고, 광투과 영역(7)보다 돌출되어 있다.

제2 컬러필터(10)는 제1 컬러필터(9)의 끝부로부터 소정 거리 떨어뜨려 광반사 영역(8)에만 형성되어 있다.

따라서, 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10)의 경계부(11)에, 어느 하나의 컬러필터도 형성되어 있지 않은 경계이간부(11a)가 광반사 영역(8)에 존재하는 것이 된다.

구체적인 치수를 예시한다. 광투과 영역(7)이 48㎛x60㎛의 면적인 것에 대 해, 제1 컬러필터(9)는 광투과 영역(7)보다 5㎛씩 치수를 크게 해서(53㎛×65㎛) 광투과 영역(7)을 덮고 있다.

제2 컬러필터(10)는 제1 컬러필터(9)의 끝부로부터 거리(d), 예를 들면 2.5㎛ 떨어뜨려 광반사 영역(8)에 형성되어 있다.

상기 거리(d)는 0～5㎛의 범위, 바람직하게는 0～2.5㎛의 범위이다.

이 구조에 의해서도, 광투과 영역(7)의 일부에 제2 컬러필터(10)가 존재하는 일은 없으므로, 투과모드의 색순도가 저하되는 경우는 일체 없다.

또한 제1 컬러필터(9)의 광반사 영역(8) 측으로의 돌출 형성량을 최대로 5㎛의 범위로 그치고 있으므로, 반사모드에 있어서, 반사율이 실질적으로 저하하는 경우도 없다.

또한 경계이간부(11a)의 폭(d)도, 최대 5㎛로 그치고 있으므로, 반사모드에 있어서, 색순도가 실질적으로 저하할 일도 없다.

따라서, 이 경계이간부(11a)를 갖는 실시형태에 있어서도, 화이트 밸런스가 뛰어나고 또한, 투과모드에서는 고색순도인 화질, 반사모드에서는 고반사율ㆍ고색순도인 화질이 얻어진다.

또, 본 발명의 액정 표시장치의 구조는, 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 각종 변경이 가능하다.

예를 들면 상기의 컬러필터(6)는 R(red), G(green), B(blue)의 3종류의 필터를 예로 하고 있지만, 노랑(yellov), 사이언(cyan), 마젠타(magenta)의 3종류의 필터를 이용하여도 상관없다.

또 상기의 실시형태에 있어서는, 1개의 화소영역이 제1 컬러필터와 제2 컬러필터에 의하여 2분되는 예를 나타냈지만, 본 발명에서는, 제1 컬러필터와 제2 컬러필터의 경계부(11)가 화소영역의 광반사 영역에 위치하고 있으면 좋다. 따라서, 도10에 나타나 있는 바와 같이 광투과 구멍(5)이 화소영역의 비교적 중앙부에 있고, 그 광투과 구멍(5)을 제1 컬러필터(9)가 덮고, 제1 컬러필터(9)의 주위에 제2 컬러필터(10)가 형성된 구조라도, 본 발명이 성립한다.

또한, 도 11(A)에 나타나 있는 바와 같이, 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10)의 경계에, 제2 컬러필터(10)의 일부만이 접촉해서 단차가 생기고 있을 경우이어도, 화이트 밸런스가 뛰어나고, 또한, 투과모드에서는 고색순도한 화질, 반사모드에서는 고반사율ㆍ고색순도인 화질이 얻어진다는 본 발명의 효과를 달성할 수 있다.

또한 도 11(B)에 나타나 있는 바와 같이, 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10)의 경계에, 제1 컬러필터(9) 또는 제2 컬러필터(10)의 어느 한쪽이 솟아올라 형성되어 있는 경우도, 마찬가지로, 본 발명의 효과를 달성할 수 있다.

또 상기의 실시형태에 있어서는, 컬러필터(6)는 한쪽의 투명기판(2) 측의 내면에, 반투과막(4) 위에 직접 또는 절연막을 통하여 피착형성되어 있지만, 다른쪽의 투명기판(3)측에 형성해도 상관없다.

또한 패시브형(passive)의 컬러 액정 표시장치를 예로 들어서 설명하고 있지만, 그 밖에, 각 화소영역에 스위치 소자를 구비한 액티브(active) 타입의 컬러액정 표시장치이어도, 또한 쌍안정형의 액정 표시장치라도 본 발명을 적용할 수 있 고, 같은 작용효과가 얻어진다.

다음으로 본 발명의 반투과막, 컬러필터의 형성방법을 3개 연속한 화소영역에 주목해서 각 공정순을 따라서, 도 12(A)～도 12(H)에 기초하여 설명한다.

공정(A): 금속막의 성막 및 에칭

반투과막(4)이 되는 반사가능한 금속막을 글래스 기판의 전체에 형성한다. 금속막은, 예를 들면 AlNd막이며, 막두께가 예를 들면 1250Å이 되도록 스퍼터로 형성한다.

다음에 포토리소그래피 공정에 의해, 금속막의 Red, Green, Blue에 대응한 화소영역에 각각 광투과 구멍(5)을 형성한다.

개개의 화소영역은, 광투과 구멍(5)을 갖는 광투과 영역(7)과 금속막이 잔존해서 형성되어 있는 광반사 영역(8)으로 이루어진다. 개개의 화소영역의 광투과 영역(7)과 광반사 영역(8)의 면적비율을 설정함으로써, 광투과성과 광반사성의 쌍방의 기능을 구비하는 반투과형의 액정 표시장치를 제조할 수 있다.

공정(B): 블랙수지에 의한 스트라이프 격벽부(29)의 형성, 제1 컬러필터의 Red 레지스트 형성

안료분산방식에 따라서, 흑색안료에 의해 조합(調合)된 감광성 레지스트를 기판 위에 도포하고, 이어서 포토리소그래피로, 서로 인접하는 화소영역의 경계에 스트라이프 격벽부(29)를 형성한다.

다음으로 안료분산방식에 따라서 적색안료에 의해 조합되어, 색이 짙은 적색계의 제1 컬러필터(9)가 되는 감광성의 레지스트를 기판 위에 도포한다.

이어서 포토리소그래피로, 적색계 컬러필터(6)가 형성되어야할 화소영역(3개의 화소영역 중 1개 화소영역이며, 도면에서는 좌측의 화소영역)의 광투과 영역(7)에 대응한 부위에, 색이 짙은 적색계의 제1 컬러필터(23)를 형성한다.

이 때, 동색계이며 색이 옅은 적색계의 제2 컬러필터(10)와의 경계부(11a)가, 광반사 영역(8) 위에 위치하도록, 제1 컬러필터(23)를 광투과 영역(7)을 넘어서, 광반사 영역(8)에까지 연장시킨다. 즉, 광투과 구멍(5)의 개구 면적보다 큰 영역에 이 Red 레지스트를 형성하고, 광투과 영역(7)을 완전하게 덮는 구조로 한다.

공정(C): 제1 컬러필터의 Green 레지스트 형성

색이 짙은 녹색계의 제1 컬러필터(9)가 되는 감광성의 레지스트를 기판 위에 도포하고, 이어서 포토리소그래피로, 녹색계 컬러필터(6)가 형성되어야 할 화소영역(3개의 화소영역 중 1개 화소영역이며, 도에서는 중앙의 화소영역)의 광투과 영역(7)에 대응한 부위에 설치한다. 이에 따라 색이 짙은 녹색계의 제1 컬러필터(24)가 된다.

이 때, 동색계이며 색이 옅은 녹색계의 제2 컬러필터(10)의 경계부(11a)가 광반사 영역(8) 위에 위치되도록, 광투과 영역(7)을 넘어, 광반사 영역(8)에까지 연장시킨다. 즉, 광투과 구멍(5)의 개구 면적보다 큰 영역에 Green 레지스트를 형성하고, 광투과 영역(7)을 완전하게 덮는 구조로 한다.

공정(D): 제1 컬러필터의 Blue 레지스트 형성

안료분산방식에 따라서 청색안료에 의해 조합되고 색이 짙은 청색계의 제1 컬러필터(9)가 되는 감광성의 레지스트를 기판 위로 도포하고, 이어서 포토리소그 래피로, 청색계 컬러필터(6)가 형성되어야 할 화소영역(3개의 화소영역 중 1개 화소영역점이며, 도면에서는 우측의 화소영역)의 광투과 영역(7)에 대응한 부위에 배치한다. 이것에 의해 색이 짙은 청색계의 제1 컬러필터(25)가 된다.

이 때, 동색계이며 색이 옅은 청색계의 제2 컬러필터(10)와의 경계부(11a)가 광반사 영역(8) 위에 위치되도록, 광투과 영역(7)을 넘어서, 광반사 영역(8)에까지 연장시킨다. 즉, 광투과 구멍(5)의 개구 면적보다 큰 영역에 Blue 레지스트를 형성하고, 광투과 영역(7)을 완전하게 덮는 구조로 한다.

공정(E): 제2 컬러필터의 Red 레지스트 형성

다음으로 적색계 컬러필터(6)가 형성되어야 할 화소영역의 광반사 영역(8)에, 제2 컬러필터(10)를 형성한다.

적색안료에 의해 조합된 감광성의 레지스트는 제1 컬러필터(23)를 형성한 레지스트보다 안료농도를 낮게 조합하고, 고투과율로 하고 있다.

이 레지스트를 기판 위에 도포하고, 이어서 포토리소그래피로 광반사 영역(8)에 대응한 부위에 설치한다. 이것에 의해, 레지스트는 색이 옅은 적색계의 제2 컬러필터(26)가 된다.

이 때, 공정(B)에서 제1 컬러필터(23)가 형성되어 있는 광반사 영역(8)에는 제2 컬러필터(26)를 형성하지 않는다. 제2 컬러필터(26)는 광반사 영역(8) 상의 레지스트 미형성 영역에만 형성한다.

이 때, 제2 컬러필터(26)는 도 2에 나타나 있는 바와 같이 공정(B)에서 형성된 제1 컬러필터(23)의 끝부에 접촉시켜서 형성하거나, 또는, 도 6에 나타나 있는 바와 같이 제1 컬러필터(23)의 끝부로부터 떨어져서(경계이간부(11a)를 설치해서 ), 광반사 영역(8)에 형성한다.

후자의 경계이간부(11a)를 설치할 경우, 제1 컬러필터(23) 위로 제2 컬러필터(26)가 겹치지 않기 때문에, 마스크 설계ㆍ프로세스 조건에 있어서 마진을 취하는 것이 가능하게 되고, 수율향상, 코스트 다운을 기대할 수 있다.

그 결과, 제1 컬러필터(23)와 제2 컬러필터(26)의 경계부(11) 또는 경계이간부(11a)가 광반사 영역(8) 내에 존재하게 된다.

공정(F): 제2 컬러필터의 Green 레지스트 형성

다음으로 녹색계 컬러필터(6)가 형성되어야 할 화소영역의 광반사 영역(8)에, 제2 컬러필터(10)를 형성한다.

녹색안료에 의해 조합된 감광성의 레지스트는 제1 컬러필터(24)가 되는 레지스트보다 안료농도를 낮게 조합하고, 고투과율로 하고 있다.

이 레지스트를 기판 위에 도포하고, 이어서 포토리소그래피로 광반사 영역(8)에 대응한 부위에 배치한다. 이것에 의해 레지스트는 색이 옅은 녹색계의 제2 컬러필터(27)가 된다.

이 때, 상기 공정(C)에서 녹색계의 제1 컬러필터(24)가 형성되어 있는 광반사 영역(8)에는 형성하지 않고, 광반사 영역(8) 상의 레지스트가 미형성 영역에만 형성한다.

이 때, 제2 컬러필터(27)는 도 2에 나타나 있는 바와 같이 공정(B)에서 형성된 제1 컬러필터(23)의 끝부에 접촉시켜서 형성하거나, 또는, 도 6에 나타나 있는 바와 같이 제1 컬러필터(23)의 끝부로부터 떨어져서(경계이간부(11a)를 설치해서), 광반사 영역(8)에 형성한다.

공정(G): 제2 컬러필터의 Blue 레지스트 형성

다음으로 청색계 컬러필터(6)가 형성되어야 할 화소영역의 광반사 영역(8)에, 제2 컬러필터(10)를 형성한다.

녹색안료에 의해 조합된 감광성의 레지스트는, 제1 컬러필터(25)가 되는 레지스트보다 안료농도를 낮게 조합하고, 고투과율로 하고 있다.

이 레지스트를 기판 위에 도포하고, 이어서 포토리소그래피로 광반사 영역(8)에 대응한 부위에 설치한다. 이것에 의해, 레지스트는 색이 옅은 청색계의 제2 컬러필터(28)가 된다.

이 때, 상기 공정(D)에서, 청색계의 제1 컬러필터(25)가 형성되어 있는 광반사 영역(8)에는 형성하지 않고, 광반사 영역(8) 상의 레지스트가 미형성 영역에만 형성한다.

이 때, 제2 컬러필터(28)는 도 2에 나타나 있는 바와 같이 공정(B)에서 형성된 제1 컬러필터(23)의 끝부에 접촉시켜서 형성하거나 또는, 도 6에 나타나 있는 바와 같이 제1 컬러필터(23)의 끝부로부터 떨어져서(경계이간부(11a)를 설치해서 ), 광반사 영역(8)에 형성한다.

공정(H): 오버코트층의 형성

이상과 같이 해서 형성된 3개의 화소영역에, 아크릴계 수지를 도포함으로써 오버코트층(12)을 피복한다. 오버코트층(12)은 1.5～4.0㎛의 막두께로 형성하고, 도포후의 표면단차가 0.1㎛ 이하가 되도록 형성한다.

또한, Red, Green, Blue의 형성순서는 특별히 정한 것은 아니고, 또한 색이 짙은 제1 컬러필터(9)(23,24,25)와 색이 옅은 제2 컬러필터(10)(26,27,28)의 형성순서도 특별히 정한 것은 아니다.

다음으로 본 발명의 반투과형의 액정 표시장치에 있어서의 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10)의 RGB설계에 대해서 이하에 설명한다.

도 13에 컬러필터의 투과율과 NTSC비의 관계를 나타낸다. 투과율이란, Red/Green/Blue의 각각의 투과율의 평균값이며, NTSC비란, 컬러필터의 색순도를 나타내는 값이다(NTSC규격 RGB면적을 100%로 했을 경우의 비율).

또한 도 14에 본 실시예에서 설계한 컬러필터 설계의 CIE색도도와 파장 스펙트럼도를 나타낸다.

광투과 영역(7)에 형성하는 제1 컬러필터(9)로서는, 고색순도가 바람직한 점에서, NTSC비는 20% 이상이 바람직하다.

고색순도화에 의해, 이것과 트레이드오프의 관계에 있는 투과율은 저하해 버리지만, 그 만큼 금속 반투과막의 광투과 구멍(5)의 면적을 증가시키는 등의 처치를 행한다. 본 실시예에서는, 제1 컬러필터(9)로서, NTSC60%의 컬러필터를 형성하고 있다.

한편, 광반사 영역(8)에 형성하는 제2 컬러필터(10)는 고투과율인 컬러필터가 바람직하다. 고투과율화에 의해, 이것과 트레이드오프의 관계에 있는 색순도가 저하해 버리지만 반사모드는 광이 컬러필터를 2회 통과하기 때문에, 컬러필터(10) 단체 이상의 NTSC비를 실현할 수 있다.

투과율로서는 55%이상, NTSC비로서는 10% 이하가 바람직하다. 본 실시예로서는, 투과율 58%, NTSC비 6%의 컬러필터를 형성하고 있다.

또, 광반사 영역(8)에 컬러필터의 형성되지 않는 경계이간부(11a)가 형성되어 있는 경우는 광반사율이 향상하는 반면, 색순도를 저하시켜 버리기 때문에, 그 만큼 투과율을 저하시켜 색순도를 높게 하는 것을 고려한다. 투과율로서는 50% 이상, NTSC비로서는 20% 이하가 바람직하다.

<실시예>

본 발명자는 도 12(A)～도 12(H)에 나타내는 공정에 의해, 컬러필터를 갖는 기판(3)을 제작하고, 이것으로 도 1에 나타내는 구조의 액정 표시장치(1)를 제작하고, 화질 광학특성의 측정을 행했다. 또한 비교예로서, 고색순도인 컬러필터에 홀을 형성한 종래 구조의 화질 광학특성도 측정했다.

도 15는 본 실시예에 있어서의 컬러필터(9), 제2 컬러필터(10)의 파장 스펙트럼의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. R1은 적색 제1 컬러필터(9)의 광투과율, R2는 적색 제2 컬러필터(10)의 광투과율을 나타낸다. G1은 녹색 제1 컬러필터(9)의 광투과율, G2는 녹색 제2 컬러필터(10)의 광투과율을 나타내고, B1은 청색 제1 컬러필터(9)의 광투과율, B2는 청색 제2 컬러필터(10)의 광투과율을 나타낸다. 제2 컬러필터(10)는 제1 컬러필터보다 안료농도를 낮게 조합하고, 고투과율로 하고 있으므로, 그 결과로서, 제1 컬러필터의 광투과율 쪽이 제2 컬러필터의 광투과율보다 전체적으로로 낮아져 있다.

표 1에, 본 발명감 액정 표시장치(1)의 화질 광학특성 측정결과를 나타낸다.

본 발명의 액정 표시장치(1)는 종래의 구조와 비교하여, 반사모드에 있어서의 반사율과 색순도(NTSC비)의 양립도가 향상하고 있는 것을 알 수 있다.

표 1, 2에 있어서, Yxy는 국제조명 위원회CIE(Commission Internationale del'Eclairage)가 정한 색의 지표를 나타내는 것으로, Y는 색의 밝기(강도)를 나타내고, x,y는 xy 평면좌표(색도도(Color Diagram)) 상에서 도출되는 색 및 그 농담을 나타내는 것이다.

반사율과 NTSC비는 종래, 트레이드오프의 상반관계에 있었다.

그런데, 표 1에 있어서, 비교예인 종래품이 반사율 19.2%, NTSC비 7.2%로 되어 있는 것에 대해서, 본 발명품에서는 각각 20.1%, 13.8%로 양자 모두 향상하고 있다. 이렇게 통상 상반하는 반사율과 NTSC비가 모두 향상하거나 또는, 어느 한쪽이 향상해도 다른쪽으로 저하가 확인되지 않는 것을 「양립도가 향상하고 있다」라고 한다.

이렇게 본 발명의 반투과형의 액정 표시장치에 있어서는, 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10)의 경계부(11)를 광반사 영역(8)에 배치함으로써, 투과모드에서는 높은 색순도, 반사모드에서는 고반사율, 또한 높은 색순도가 우수한 화질의 반투과형의 액정 표시장치가 실현되었다.

다음으로, 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10) 사이에 컬러필터가 형성되어 있지 않은 경계이간부(11a)를 광반사 영역(8)에 설치시킨 구조의 액정 표시장치(1)를 제작하고, 화질 광학특성의 측정을 행했다.

표 2에, 본 발명액정 표시장치(1)의 화질 광학특성 측정결과를 나타낸다.

표 2에 있어서는, NTSC비는 대략 동등한 값(7% 정도)을 유지하고 있지만, 반사율을 19.2%로부터 22.5%로 크게 향상시키는 것이 가능하게 되어 있다.

따라서, 본 실시예의 액정 표시장치(1)에 있어서도, 종래의 구조와 비교하여, 반사모드에 있어서의 반사율과 색순도(NTSC비)의 한쪽이 향상하고 다른쪽이 저하가 확인되지 않으므로, 양립도가 향상하고 있다고 할 수 있다.

이렇게 본 발명의 반투과형의 액정 표시장치에 있어서는, 제1 컬러필터(9)와 제2 컬러필터(10) 사이에 컬러필터가 형성되어 있지 않은 경계이간부(11a)를 광반사 영역(8)에 설치시킴으로써, 투과모드에서는 고색순도, 반사모드에서는 고반사율, 또한 고색순도가 우수한 화질의 반투과형의 액정 표시장치가 실현되었다.

본 발명의 액정 표시장치에서는, 색이 짙은 제1 컬러필터와 색이 옅은 제2 컬러필터의 경계선을 1화소영역의 광반사 영역 상에 설정했기 때문에, 광반사에 적합한 광학특성을 갖는 제2 컬러필터가 광반사 영역에 존재하는 일이 없다. 따라서 투과모드의 화질저하를 방지할 수 있다. 또한, 반사모드에 있어서, 반사율이 실질적으로 저하하는 경우도 없다. 따라서, 화이트 밸런스가 뛰어나고, 또한, 투과모드에서는 고색순도인 화질, 반사모드에서는 고반사율ㆍ고색순도인 화질이 얻어진다.

Claims

적어도 표시전극을 갖는 한쌍의 투명기판을 서로의 표시전극이 대향하도록 설치하고, 이들 투명기판 사이에 복수개의 화소영역이 형성되도록 액정층을 개재시킨 액정 표시소자와, 상기 액정 표시소자의 표시영역을 조사하도록 외부측에 배치된 백라이트를 갖는 액정 표시장치로서,

상기 한쪽 및/또는 다른쪽의 투명기판의 내면에 금속막이 형성되고,

단일의 상기 화소영역 내에, 상기 백라이트의 광을 투과시키는 광투과 영역과, 상기 백라이트 이외의 외광을 상기 금속막으로 반사시키는 광반사 영역이 배치되고,

상기 한쪽 및/또는 다른쪽의 투명기판의 내면의 각 화소영역에, 광투과율이 상이한 동색계의 제1 컬러필터 및 제2 컬러필터가 형성되고,

상기 각 화소영역에 있어서의 제1 컬러필터와 제2 컬러필터의 경계부를 상기 화소영역의 광반사 영역에 위치시키고,

상기 경계부에 인접한 상기 제2 컬러필터의 일부분이 상기 경계부에 근접함에 따라 두께가 작아지는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 1항에 있어서, 상기 제1 컬러필터는 상기 광투과 영역을 포함하는 영역에 형성되고, 상기 제2 컬러필터는 상기 광반사 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
제 1항에 있어서, 상기 제1 컬러필터와 상기 제2 컬러필터는 색에 농담차를 갖고,

상기 색의 농담차는 상기 제1 컬러필터 및 상기 제2 컬러필터의 광투과율의 파장분포로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
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액정 표시장치와 상기 액정 표시장치의 표시전극에 소정신호를 주는 구동수단을 적어도 구비한 표시기기로서,

상기 액정 표시장치는 적어도 표시전극을 갖는 한쌍의 투명기판을 서로의 표시전극이 대향하도록 설치하고, 이들 투명기판 사이에 복수개의 화소영역이 형성되도록 액정층을 개재시킨 액정 표시소자와, 상기 액정 표시소자의 표시영역을 조사하도록 외부측에 배치된 백라이트를 갖고,

상기 한쪽 및/또는 다른쪽의 투명기판의 내면에 금속막이 형성되고,

단일의 상기 화소영역 내에 상기 백라이트의 광을 투과시키는 광투과 영역과 상기 백라이트 이외의 외광을 상기 금속막으로 반사시키는 광반사 영역이 배치되고,

상기 한쪽 및/또는 다른쪽의 투명기판의 내면의 각 화소영역에 광투과율이 상이한 동색계의 제1 컬러필터 및 제2 컬러필터가 형성되고,

상기 각 화소영역에 있어서의 제1 컬러필터와 제2 컬러필터의 경계부를 상기 화소영역의 광반사 영역에 위치시키고,

상기 경계부에 인접하는 상기 제2 컬러필터의 일부분이 상기 경계부에 근접함에 따라 두께가 작아지는 것을 특징으로 하는 표시기기.