KR20040018991A - 착색층 재료, 컬러 필터 기판, 전기 광학 장치 및 전자기기, 컬러 필터 기판의 제조 방법, 및 전기 광학 장치의제조 방법 - Google Patents

착색층 재료, 컬러 필터 기판, 전기 광학 장치 및 전자기기, 컬러 필터 기판의 제조 방법, 및 전기 광학 장치의제조 방법 Download PDF

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KR20040018991A
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다키자와게이지
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

백색 LED를 백 라이트로서 이용한 컬러 전기 광학 장치에 적합한 컬러 필터 기판의 착색층 재료, 컬러 필터 기판, 이 컬러 필터 기판을 이용한 전기 광학 장치 및 전자 기기를 제공한다.
액정 장치(1)는, 대향 기판(2a)과 컬러 필터 기판(2b) 사이에 액정(110)을 협지(挾持)하여 이루어지는 액정 패널과, 이 액정 패널에 대하여 광을 조사하는 백색 LED를 광원으로 하는 백 라이트(10)를 갖는다. 컬러 필터 기판(2b)은, 적색 착색층(160R), 청색 착색층(160B), 녹색 착색층(160G)을 갖고, 적색 착색층(160R)은, 500∼575㎚의 파장 영역에서 평균 광투과율이 2%이하이다.

Description

착색층 재료, 컬러 필터 기판, 전기 광학 장치 및 전자 기기, 컬러 필터 기판의 제조 방법, 및 전기 광학 장치의 제조 방법{COLORING LAYER MATERIAL, ELECTROOPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS, AND MANUFACTURING METHOD OF COLOR FILTER SUBSTRATE AND ELECTROOPTICAL DEVICE}
본 발명은, 백 라이트를 이용하는 컬러 전기 광학 장치에 이용되는 착색층 재료, 컬러 필터 기판, 이것을 이용한 전기 광학 장치 및 전자 기기, 컬러 필터 기판의 제조 방법 및 전기 광학 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
백 라이트를 구비한 컬러 전기 광학 장치, 예컨대 컬러 액정 장치는, 서로 대향 배치된 컬러 필터 기판과 대향 기판 사이에, 예컨대 전기 광학 물질로서의 액정이 협지(挾持)되어 구성된다. 종래, 백 라이트로서는, 광원으로서의 냉음극 형광관(CCFT)을 도광판의 측방향으로 배치한 에지 기입 방식(혹은, 사이드라이트(sidelight) 방식)의 백 라이트 유닛이 이용되고 있다. 그러나, 냉음극 형광관은, 점등성이 나쁘다, 전용의 구동 회로를 필요로 한다, 광량 조정이 어렵다, 소비 전력이 크다, 발열이 많다, 노이즈가 많다, 진동이나 충격에 약하다는 것 등 여러 가지의 문제점을 갖고 있었다.
이것에 대하여, 이러한 문제점이 없는 백 라이트로서, 최근에서는, 광원으로서 백색 LED(발광 다이오드)를 이용한 백 라이트가 널리 계속적으로 사용되고 있다. 이 백색 LED는, 청색계의 LED 표면에 YAG(yttrium aluminum garnet)계의 Blue와 Yellow의 혼색에 의해 백색광을 얻는 것이다.
그러나, 백색 LED를 광원으로 하는 백 라이트를 이용한 컬러 액정 장치에 있어서, 컬러 필터 기판으로서, 냉음극 형광관을 광원으로 하는 백 라이트를 이용한 컬러 액정 장치에 내장되는 컬러 필터 기판을 그대로 이용하면, 색 재현성이 나빠지고, 특히, 적색의 색 재현성이 현저하게 악화되어, 액정 장치의 표시 품질이 저하되어 버린다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하는 것으로서, 그 과제는, 백색 LED를 백 라이트로서 이용한 컬러 전기 광학 장치에 적합한 컬러 필터 기판의 착색층 재료, 컬러 필터 기판, 이 컬러 필터 기판을 이용한 전기 광학 장치 및 전자 기기, 컬러 필터 기판의 제조 방법 및 전기 광학 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 제 1 실시예에 있어서 액정 장치의 개략 단면도,
도 2는 도 1에 도시하는 액정 장치의 컬러 필터 기판에 있어서 반사막, 착색층 및 제 2 전극의 위치 관계를 설명하는 개략 사시도,
도 3은 백 라이트의 분해 사시도,
도 4는 LED 어레이의 정면도,
도 5에서 도 5(a)는 도광판의 평면도, 도 5(b)는 도광판의 측면도,
도 6은 백색 LED용의 적색 착색층 재료의 광학 특성을 도시하는 도면,
도 7은 냉음극 형광관용의 적색 착색층 재료의 광학 특성을 도시하는 도면,
도 8은 백색 LED의 분광 특성을 도시하는 도면,
도 9는 냉음극 형광관의 분광 특성을 도시하는 도면,
도 10은 컬러 필터 기판 평가 시의 상태를 도시하는 도면,
도 11은 제 2 실시예에 있어서 액정 장치의 개략 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 전자 기기의 실시예인 모바일형 컴퓨터를 도시하는 사시도,
도 13은 본 발명에 따른 전자 기기의 다른 실시예인 휴대 전화기를 도시하는 사시도,
도 14는 본 발명에 따른 전자 기기의 또 다른 실시예인 디지털 스틸 카메라를 도시하는 사시도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 1001 : 액정 장치2a : 대향 기판
2b : 컬러 필터 기판9a : 제 1 기판
9b : 제 2 기판 10 : 백 라이트
50 : 컴퓨터(전자 기기)60 : 휴대 전화기(전자 기기)
70 : 디지털 스틸 카메라(전자 기기)
110 : 액정111 : LED
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 착색층 재료는, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되는 착색층 재료에 있어서, 상기 착색층 재료는, 수지와, 상기 수지 중에 5∼10%의 비율로 분산된 입경 0.01∼0.1㎛의 적색용 안료를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 데 적합한 착색층 재료를 얻을 수 있다. 즉, 적색 안료의 입경 및 분산 비율이 상술한 바와 같이 규정된 적색 착색층 재료를, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 것에 의해, 색 재현성, 특히 적색의 색 재현성이 좋은 표시 품질이 우수한 전기 광학 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 컬러 필터 기판은, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에 적색 착색층이 배치된 컬러 필터 기판에 있어서, 상기 적색 착색층은, 수지와, 상기 수지 중에 5∼10%의 비율로 분산된 입경 0.01∼0.1㎛의 적색용 안료를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 데 적합한 컬러 필터 기판을 얻을 수 있다. 즉, 적색 안료의 입경 및 분산 비율이 상술한 바와 같이 규정된 적색 착색층을 갖는 컬러 필터 기판을, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 것에 의해, 색 재현성, 특히 적색의 색 재현성이 좋은 표시 품질이 우수한 전기 광학 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 컬러 필터 기판은, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에 적색 착색층이 배치된 컬러 필터 기판에 있어서, 상기 적색 착색층의 500∼575㎚의 파장 영역에 있어서 평균 광투과율이 3%이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 데 적합한 컬러 필터 기판을 얻을 수 있다. 즉, 500∼575㎚의 파장 영역에서의 평균 광투과율이 3%이하인 적색 착색층을 구비한 컬러 필터 기판을, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 것에 의해, 색 재현성, 특히 적색의 색 재현성이 좋은 표시 품질이 우수한 전기 광학 장치를 얻을 수 있다. 여기서, 500∼575㎚의 파장 영역에 있어서 평균 광투과율이 3%보다 큰 적색 착색층을 구비한 컬러 필터 기판을 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하면, 적색으로서 표시하고자 하는 색이 오렌지색으로 보이고, 표시 품질이 나빠지지만, 적색 착색층의 500∼575㎚의 파장 영역에 있어서 평균 광투과율을 3%이하로 하는것에 의해 표시 품질을 좋게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 컬러 필터 기판은, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에 착색층이 배치된 컬러 필터 기판에 있어서, 상기 적색 착색층의 550∼570㎚의 파장 영역에 있어서 평균 광투과율이 2%이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 데 적합한 컬러 필터 기판을 얻을 수 있다. 즉, 550∼570㎚의 파장 영역에 있어서 평균 광투과율이 2%이하인 적색 착색층을 구비한 컬러 필터 기판을, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 것에 의해, 색 재현성, 특히 적색의 색 재현성이 좋은 표시 품질이 우수한 전기 광학 장치를 얻을 수 있다. 여기서, 550∼570㎚의 파장 영역에 있어서 평균 광투과율이 2%보다 큰 적색 착색층을 구비한 컬러 필터 기판을 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하면, 적색으로서 표시하고자 하는 색이 오렌지색으로 보여서, 표시 품질이 나빠지지만, 적색 착색층의 550∼570㎚의 파장 영역에 있어서 평균 광투과율을 2%이하로 하는 것에 의해 더욱 표시 품질을 좋게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 컬러 필터 기판은, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에 적색 착색층이 배치된 컬러 필터 기판에 있어서, 상기 적색 착색층의 550㎚의 파장에 있어서 광투과율이 2%이하이며, 600㎚의 파장에 있어서 광투과율이 55%이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 데 적합한 컬러 필터 기판을 얻을 수 있다. 즉, 550㎚의 파장에 있어서 광투과율이 2%이하이며, 600㎚의 파장에 있어서 광투과율이 55%이상인 적색 착색층을 구비한 컬러 필터 기판을, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 것에 의해, 색 재현성, 특히 적색의 색 재현성이 좋은 표시 품질이 우수한 전기 광학 장치를 얻을 수 있다. 종래에 있어서, 광원으로서 냉음극 형광관을 이용한 조명 장치를 구비한 전기 광학 장치에 이용되고 있던 컬러 필터 기판의 적색 착색층은, 예컨대 550㎚의 파장에 있어서 광투과율이 약 10%이며, 600㎚의 파장에 있어서 광투과율이 약 80%였다. 이러한 광투과 특성을 갖는 컬러 필터 기판을 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비한 전기 광학 장치에 이용하는 경우, 적색으로서 표시하고자 하는 색이 오렌지색으로 보여서, 표시 품질이 나쁘다고 하는 문제가 있었다. 이것에 대하여 본 발명에서는, 적색 착색층의 녹색 파장 영역에 가까운 파장인 550㎚에 있어서 광투과율을 2%이하로 낮추고, 이러한 특성을 갖는 적색 착색층을 구비한 컬러 필터 기판을 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비한 전기 광학 장치에 이용하는 것에 의해, 적합한 적색을 표시할 수 있어, 표시 품질을 좋게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 컬러 필터 기판은, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에 적색 착색층이 배치된 컬러 필터 기판에 있어서, 상기 조명 장치로부터 조사되어, 상기 컬러 필터 기판의 상기 적색 착색층 영역을 통과하는 광의 색도 좌표의 x는 0.45이상 0.65이하, y는 0.28이상 0.33이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 데 적합한 컬러 필터 기판을 얻을 수 있다. 즉, 적색 착색층 영역을 통과하는 광의 색도 좌표의 x는 0.45이상 0.65이하, y는 0.28이상 0.33이하인 컬러 필터 기판을, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 전기 광학 장치에 이용하는 것에 의해, 색 재현성, 특히 적색의 색 재현성이 좋은 표시 품질이 우수한 전기 광학 장치를 얻을 수 있다. 여기서, x가 0.45이상 0.65이하인 경우, y가 0.33보다 커지면 눈으로 보기에 오렌지색으로 인식되고, y가 0.28보다 작아지면 눈으로 보기에 적자색(赤紫色)으로 인식되고, y를 0.28이상 0.33이하로 하는 것에 의해 눈으로 보기에 적색으로 인식할 수 있다.
본 발명의 전기 광학 장치는, 상술에 기재된 컬러 필터 기판과, 상기 컬러 필터 기판에 대향 배치된 대향 기판과, 상기 컬러 필터 기판과 상기 대향 기판 사이에 협지된 전기 광학 물질과, 상기 전기 광학 물질을 협지한 상기 컬러 필터 기판 및 상기 대향 기판에 대하여 광을 조사하는 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 색 재현성, 특히 적색의 색 재현성이 좋은 표시 품질이 우수한 전기 광학 장치를 얻을 수 있다.
또한, 상기 전기 광학 물질은 액정인 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 전기 광학 물질로서는 액정을 이용할 수 있다.
본 발명의 전자 기기는, 상술에 기재된 전기 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 표시 품질이 우수한 전자 기기를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 컬러 필터 기판의 제조 방법은, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에 적색 착색층이 배치된 컬러 필터 기판의 제조 방법에 있어서, 수지 중에 5∼10%의 비율로, 입경 0.01∼0.1㎛의 적색용 안료를 분산하여 상기 적색 착색층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은, 본 발명에 기재된 컬러 필터 기판의 제조 방법을 이용하는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
(착색층 재료 및 컬러 필터 기판)
우선, 본 발명의 원리에 대하여 설명한다. 예컨대, 전기 광학 장치로서의 액정 장치에 이용되는 백 라이트는, 일반적으로, 광원과, 광원부터의 광을 액정 패널의 배면(背面)에 조사하기 위한 도광판에 의해 구성된다.
광원으로서는 냉음극 형광관이나 백색 LED 등이 이용되고, 본 발명에서 이용되는 백색 LED는 도 8에 도시하는 분광 특성을 갖고, 냉음극 형광관은 도 9에 도시하는 분광 특성을 갖는다. 도 8 및 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 백색 LED 및 냉음극 형광관 각각의 분광 특성은 서로 다르다. 이 때문에, 백색 LED를 광원으로 하는 백 라이트를 이용한 컬러 액정 장치의 컬러 필터 기판으로서, 냉음극 형광관을 광원으로 하는 백 라이트를 이용한 컬러 액정 장치에 내장되는 컬러 필터 기판을 그대로 이용하면, 색 재현성이 나빠지고, 특히, 본래 적색으로서 표시하고자 하는 색이 적자색으로 보인다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명에 있어서는, 백색 LED를 광원으로 하는 백 라이트를 이용하는 컬러 전기 광학 장치의 컬러 필터 기판의 적색 착색층의 광학 특성을 조정하고 있다. 구체적으로는, 예컨대, 백색 LED를 광원으로 하는 백 라이트를 이용하는 컬러 전기 광학 장치의 컬러 필터 기판의 적색 착색층 재료(이하, 백색 LED용의 적색층 재료)로서, 아크릴 수지 중에 5∼10%의 비율로 입경 0.01∼0.1㎛의 적색 안료가 분산된 재료(후지 필름 아치사(社) 제품(상품명 : 컬러 모자이크 CR-9500))를 이용했다. 또한, 냉음극 형광관을 광원으로 하는 백 라이트를 이용한 컬러 액정 장치에 내장되는 컬러 필터 기판의 적색 착색층 재료(이하, 냉음극 형광관용의 적색 착색층 재료)는, 예컨대, 아크릴 수지 중에 5∼10%의 비율로 입경 0.01∼0.1㎛의 적색용 안료가 분산된 적색 착색층 재료(후지 필름 아치사 제품(상품명 : 컬러 모자이크 CR-8510))이다.
상술한 백색 LED용의 적색층 재료를 이용한 컬러 필터 기판에, 백색 LED를 이용한 백 라이트로부터 광을 조사한 경우의 컬러 필터 기판의 광학 특성은, 휘도계 BM5A(TOPCON사 제품)를 이용하여 측정한 결과에서는, 국제조명위원회(CIE) 제정의 색도 좌표로 나타내었을 때에, x가 0.45이상 0.65이하, y가 0.28이상 0.33이하로 되었다.
또한, 적색 착색층 재료의 안료 분량비 등을 변화시켜서 마찬가지의 측정을 한 결과, x가 0.45이상 0.65이하인 경우, y가 0.28이상 0.33이하인 경우에 눈으로 보기에 적색으로 인식되고, y가 0.33보다 커지면 눈으로 보기에 오렌지색으로 인식되고, y가 0.28보다 작아지면 눈으로 보기에 적자색으로 인식되는 것을 알았다.
따라서, 백색 LED를 이용한 백 라이트로부터 광을 조사한 경우의 컬러 필터 기판의 광학 특성을, 자극순치(刺戟純値)(적색) x가 0.45이상 0.65이하, y가 0.28이상 0.33이하로 함으로써, 액정 장치로 한 때에 적색의 표시를 얻을 수 있다.
또한, 여기서는, 휘도계 BM5A에 의한 것 및 눈으로 보는 것 중 어느 쪽의 측정이든, 도 10에 도시하는 조건 하에서 행했었다. 즉, 우선, 두께 0.7mm의 유리 기판(9b)(일본판유리사(社) 제품(상품명 : OA10)) 상에, 상술한 적색층 재료를 도포한 후, 소성하고 경화시킨 두께 1㎛의 착색층(160R)이 형성된 컬러 필터 기판을 마련했다. 다음으로, 이 컬러 필터 기판을, 도 10에 도시하는 바와 같이, 편광판(18a) 및 편광판과 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)로 일체화한 편광판-DBEF 일체형 시트(18b)로 사이에 두고, 또한, 편광판-DBEF 일체형 시트(18b)측에, 광원으로서 백색 LED를 이용한 백 라이트(10), 및 백 라이트(10)와 편광판(18b) 사이에 확산판(30), BEF(Brightness Enhancement Film) 시트(31), BEF 시트(31)에 직교하는 BEF 시트(32)를 배치한 상태로, 백 라이트(10)를 점등했다. 그리고, 백 라이트(10)로부터 출사한 후, 확산판(30), BEF 시트(31), BEF 시트(32), 편광판-DBEF 일체형 시트(18b), 컬러 필터 기판 및 편광판(18a)을 통과하는 광을, 휘도계 BM5A(TOPCON사 제품) 또는 눈으로 보는 것에 의해서, 측정 또는관찰했다. 또한, 백 라이트(10)의 상세한 구조에 대해서는, 후술의 전기 광학 장치에 있어서 제 1 실시예에서 상세하게 설명하기 때문에, 여기에서는 생략한다.
다음에, 상술의 백색 LED용의 적색 착색층 재료 및 냉음극 형광관용의 적색 착색층 재료의 광학 특성의 차이에 대하여 도 6 및 도 7을 이용하여 설명한다. 도 6은 백색 LED용의 적색층 재료의 광학 특성, 도 7은 냉음극 형광관용의 적색 착색층 재료의 광학 특성을 나타내는 것으로, 각각 파장과 광투과율의 관계를 도시하는 것이다.
도 6 및 도 7에 도시하는 각 적색층 재료의 광학 특성의 측정에서는, 우선, 두께 0.7mm의 유리 기판(일본판유리사 제품(상품명 : OA10)) 상에, 적색층 재료를 도포한 후, 소성하여 경화시킨 두께 1㎛의 착색층이 형성된 컬러 필터 기판을 마련했다. 다음으로, 이 컬러 필터 기판에 대하여, 유리 기판측에서부터 C 광원으로부터의 광을 조사하고, 유리 기판 및 착색층을 통과한 광을, 올림푸스(OLYMPUS) 분광 측정기 OSPSP200으로 측정했다. 도 6 및 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 백색 LED용의 적색 착색층은, 냉음극 형광관용의 적색 착색층과 비교하여, 파장 500∼575㎚ 부근에서의 광투과율이 낮게 되어 있다. 이와 같이, 500∼575㎚의 파장 영역에서의 평균 광투과율이 3%이하, 더욱 바람직하게는 550∼570㎚의 파장 영역에서의 평균 광투과율이 2%이하가 되는 적색 착색층, 또는 550㎚의 파장에 있어서 광투과율이 2%이하이고, 600㎚의 파장에 있어서 광투과율이 55%이상인 적색 착색층을 구비한 컬러 필터 기판을 전기 광학 장치에 이용하는 것에 의해, 황색으로부터 오렌지색에 걸친 영역 부근, 바꿔 말하면 적색 착색층의 녹색 파장 영역에 가까운 영역의 파장에 있어서의 광투과율을 낮게 하고, 백색 LED를 이용한 백 라이트를 구비하는 전기 광학 장치에 있어서, 적합한 적색의 표시를 얻을 수 있고, 색 재현성이 좋은 전기 광학 장치를 얻을 수 있다.
(제 1 실시예로서의 전기 광학 장치)
이하에, 상술한 백색 LED용의 적색층을 구비한 컬러 필터 기판을 이용한 전기 광학 장치에 대하여 설명한다.
본 실시예에 있어서는, 전기 광학 장치로서, TFD 소자를 스위칭 소자로서 이용하는 액티브 매트릭스 방식으로 COG 방식의 반투과 반사형 액정 장치에 적용한 경우를 예로 들어, 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 도면에 있어서는, 각 구성을 알기 쉽게 하기 위해서, 실제의 구조와 각 구성에 있어서의 축척이나 개수 등이 상이하다.
도 1은 그 액정 장치의 일실시예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 1에 도시하는 액정 장치(1)는, 대향 기판(2a)과 컬러 필터 기판(2b)을 밀봉재(3)에 의해서 서로 접합, 즉 서로 부착시키는 것에 의해 형성된다. 밀봉재(3), 대향 기판(2a) 및 컬러 필터 기판(2b)에 의해서 둘러싸이는 영역은, 높이가 일정한 간격, 이른바 셀갭을 구성한다. 또한, 밀봉재(3)의 일부에는 액정 주입구가 형성된다. 상기 셀갭 내에는, 상기 액정 주입구를 통해서, 전기 광학 물질로서의 액정(110)이 주입되고, 그 주입의 완료 후, 액정 주입구가 수지 등에 의해서 봉지된다. 대향 기판(2a)과 컬러 필터 기판(2b)의 간극은, 스페이서(120)에 의해서 유지되어 있다.
또한, 컬러 필터 기판(2b)의 이면측(도 1에 도시하는 구조의 하측)에는, 광원부로서의 LED 어레이(101), LED 어레이(101)로부터의 광이 조사되는 도광판(8) 및 반사판(105)을 갖는 조명 장치로서의 백 라이트(10)가 마련되어 있다. 백 라이트(10)와, 후술하는 컬러 필터 기판(2b)에 인접하게 배치된 편광판과 DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)와 일체화한 편광판-DBEF 일체형 시트(18b) 사이에는, 확산판(30), BEF(Brightness Enhancement Film) 시트(31), BEF 시트(32)가 배치되어 있다. 또한, 확산판(30)은, 도광판으로부터 출사하는 광을 확산하고, 그 진행 방향을 바꾸는 것이다. BEF 시트(31, 32)는, 확산판(30)과 조합하여 백 라이트의 배광성(配光性)을 조정하고, 정면 휘도를 향상시키는 것으로, 각 BEF 시트(31, 32)는 서로 직교하도록 배치되어 있다.
상술한 백 라이트(10)에 대하여 도 3 내지 도 5를 이용하여 설명한다. 도 3은 백 라이트의 개략 구성도이다.
도 3에 도시하는 바와 같이 백 라이트(10)는, 크게 나누어, 광원부로서 동작하는 LED 어레이(101)와, 도광판(8)과, 반사판(105)을 구비한다.
LED 어레이(101)의 구성을 도 4에 도시한다. 도 4는, LED 어레이(101)를 그 발광면측에서 본 정면도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, LED 어레이(101)에서는, 케이싱(112) 내부에 복수의 LED(111)가 배치되어 있다. 각 LED(111)는, 그 발광면이 외측으로 향하도록 배치된다. 그리고, 각 LED(111)의 발광면의 전방에서, 케이싱(112)에는 형광 필터(113)가 부착되어 있다.
LED 어레이(101)는 상술한 백색 LED이며, 각 LED(111)는 모두 예컨대 InGaN계 또는 GaN계 등의 청색광(파장은 예컨대 470㎚)을 발광하는 LED이다. 또한, 형광 필터(113)는, LED(111)로부터의 청색광을 수신하고, 청색광, 녹색광 및 적색광을 발광하는 파장 변환 필터이다. 이 형광 필터(113)는, 예컨대 산화물 유리 모체에 소정의 희토류 원소를 첨가하여 형성한 것이나, 차광성의 유기 폴리머로 이루어지는 형광체로 형성할 수 있다. 또, 도시는 생략했지만, LED 어레이(101)를 점등하기 위해 전류량을 제어하는 제어 회로가 접속되어 있다.
이와 같이 구성된 LED 어레이(101)에 의하면, 각 LED(111)로부터 발광되는 청색광은 형광 필터(113)에 의해서 파장 변환되어 RGB 3색의 광을 생성한다. 그 결과, LED 어레이(101)로부터의 출력광은 백색광이 된다.
다음으로, 도광판(8)의 구성을 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시한다. 도 5(a)는 도광판(8)의 평면도, 도 5(b)는 측면도이다. 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 도광판(8)은, 그 한쪽 단부에 LED 어레이(101)를 부착하기 위한 부착 구멍(104)을 갖는다. 또한, 도광판(8)의 면 위에는 크고 작은 요철 형상의 트렌치로 이루어지는 광확산부(106)가 복수 형성되어 있다. 또, 도광판(8)은, PMMA(Poly Methyl Methacrylate) 수지나 폴리카보네이트 수지 등의 투명성 수지로 형성된다.
LED 어레이(101)가 도광판(8)의 부착 구멍(104)에 부착된 상태로, 제어 회로에 의해 LED 어레이(101)의 각 LED(111)가 통전되면, LED 어레이(101) 내의 각 LED가 발광하고, 형광 필터(113)의 작용에 의해 백색광이 LED 어레이(101)의 전면으로부터 출력된다. LED 어레이(101)로부터 출사한 백색광은, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 도광판(8) 내에 입사하여 도광판(8) 내부를 전파하고, 반사판(105)에 의한 반사나, 광확산부(106)에 의한 확산에 의해, 도광판(8)의 상측 방향으로 방사된다.
도 1에 있어서, 대향 기판(2a)은 제 2 기판(2b)의 외측으로 장출(張出)하는 기판 장출부(2c)를 갖고, 그 기판 장출부(2c) 상에 액정 구동용 IC(4)가 도전 접착재, 예컨대 ACF(Anisotropic Conductive Film)(6)에 의해서 실장되어 있다. 대향 기판(2a)은 기판(9a)을 갖고, 그 기판(9a)의 표면, 즉 액정(110)측의 표면에 복수의 화소 전극(14a)이 배치된다. 또한, 대향 기판(2a)의 내측 표면에는, 직선 형상의 복수의 라인 배선(도시하지 않음)이 서로 평행하게 스트라이프 형상으로 배치되고, 그 라인 배선에 도통하도록 TFD 소자(도시하지 않음)가 배치되며, 그들의 TFD 소자를 거쳐서 복수의 화소 전극(14a)이 매트릭스 형상으로 배치된다.
또한, 화소 전극(14a), TFD 소자 및 라인 배선의 위에는, 배향막(16a)이 배치된다. 또한, 기판(9a)의 외측 표면에는 편광판(18a)이 배치된다.
컬러 필터 기판(2b)은, 기판(9b)을 갖고 있다. 기판(9b)의 액정(110)측의 표면에는, 산란용 수지층(81)이 배치되고, 또한 이 산란용 수지층(81) 상에 광 반사성의 재료, 예컨대 Al로 이루어지는 반사막(11)이 배치되어 있다. 또한, 도면에서는 생략되어 있지만, 산란용 수지층(81)의 반사막(11)과 접하는 쪽의 면은 요철을 갖고 있고, 반사막(11)은 이 요철에 따라 성막되어, 반사막(11)의 표면은 요철을 가지는 상태로 되어있다. 또한, 반사막(11)에는, 1개의 돗트마다 광을 통과시키는 개구(11a)가 형성되어 있다. 즉, 외광을 이용하여 표시를 행하는 반사형 액정 장치로서 기능하는 경우에는, 액정 장치(1)에 입사한 외광이 반사막(11)로 반사되고, 이 반사광을 이용하여 표시가 행해지며, 백 라이트(10)를 이용하고 표시를 행하는 투과형 액정 장치로서 기능하는 경우에는, 백 라이트(10)로부터 출사한 광이, 반사막(11)에 형성된 개구(11a)를 통과하는 것에 의해 표시가 행해진다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 반사막(11)의 일부에 개구를 마련하여, 반투과반사 기능을 달성하고 있지만, 예컨대, 반사막의 두께를 광이 투과 가능한 정도로 얇게 형성함으로써 반투과 반사의 기능을 달성하게 하는 것도 가능하다.
또한, 반사막(11) 상에는, 컬러 필터막 및 이 컬러 필터막을 덮는 오버코팅층(13)이 배치되고, 그 위에 제 2 전극(14b)이 배치되고, 또한 그 위에 배향막(16b)이 배치되어 있다. 또한, 기판(9b)의 외측 표면에는, 편광판-DBEF 일체형 시트(18b)가 배치되어 있다.
제 2 전극(14b)은, 다수의 직선 형상의 전극을 라인 배선과 교차하도록 서로 평행하게 배열하는 것에 의해 스트라이프 형상으로 형성되어 있다.
화소 전극(14a)과 제 2 전극(14b)과의 교차점은 돗트 매트릭스 형상으로 배열하고 있고, 이들의 교차점 각각이 각각 1개의 돗트를 구성하며, 컬러 필터막의 각각의 착색층 패턴이 그 1개의 돗트에 대응한다.
상술한 컬러 필터막은, R(적색), G(녹색), B(청색)의 3원색이 하나의 유닛이 되어 1 화소를 구성한다. 즉, 3개의 돗트가 1개의 유닛이 되어 1개의 화소를 형성하고 있다.
본 실시예에 있어서 컬러 필터막은, 반사용 청색 착색층(150B), 반사용 적색착색층(150R), 반사용 녹색 착색층(150G), 비 반사용 청색 착색층(160B), 비 반사용 적색 착색층(160R), 비 반사용 녹색 착색층(160G)으로 구성되어 있다. 상술의 백색 LED용 적색층 재료는, 비 반사용 적색 착색층(160R)에 이용된다.
다음에, 도 1 및 도 2를 이용하여, 컬러 필터막 및 반사막과의 위치 관계, 이들의 구조에 대하여 설명한다. 도 2는 도 1에 도시하는 액정 장치(1)의 컬러 필터 기판(2b)에 있어서 반사막(11), 각 착색층 및 제 2 전극(14b)의 위치 관계를 설명하는 개략 사시도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 액정 장치(1)는, 1개의 돗트마다, 반사막(11)의 개구(11a)가 1개 마련된 구조로 되어 있다. 1개의 돗트에 대응하는 반사막(11)의 구조는, 투과용으로서 이용되는 비 반사 영역(170)에 위치하는 개구(11a)를 둘러싸도록, 반사용으로서 이용되는 반사 영역(171)에 위치하는 반사막(11)이 마련된 상태로 되어있다. 또한, 반사용 청색 착색층(150B), 반사용 적색 착색층(150R), 반사용 녹색 착색층(150G)은, 각각 제 2 전극(14b)을 대략 따라서 스트라이프 형상으로 형성되어 있고, 반사막(11)의 개구(11a)에 대응하는 위치에는 착색층이 형성되어 있지 않다. 한편, 비 반사용 청색 착색층(160B), 비 반사용 적색 착색층(160R), 비 반사용 녹색 착색층(160G)은, 각각 제 2 전극(14b)을 대략 따라서 직선 형상으로 동일색이 배치되도록, 반사막(11)의 개구(11a)에 대응하여 착색층이 형성되어 있다. 반사용 착색층(150)과, 비 반사용 착색층(160), 바꿔 말하면 투과용 착색층에서는, 이용되는 착색층 재료와 두께가 서로 다르다. 본 실시예에 있어서, 반사용 착색층(150)은 1㎛의 두께로 형성되는 데 대하여, 비 반사용 착색층(160)은 1.5㎛의 두께로 형성된다.
상술한 기판(9a, 9b)은, 예컨대, 유리, 플라스틱 등에 의해서 형성된다. 또한, 상술의 전극(14a, 14b)은, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)를 주지의 막 부착법, 예컨대 스퍼터법, 진공 증착법을 이용하여 막이 부착되고, 또한 포토 에칭법에 의해서 희망하는 패턴으로 형성된다.
배향막(16a, 16b)은, 예컨대, 폴리이미드 용액을 도포한 후에 소성(燒成)하는 방법이나, 오프셋(offset) 인쇄법 등에 의해서 형성된다.
본 실시예에 따른 액정 장치(1)는, 반투과 반사형 표시에 의해서 표시를 행한다. 이 반투과 반사형 표시 중 반사형 표시의 경우에는, 도 1에 있어서 대향 기판(2a) 측의 외부로부터 입사된 광을 반사막(11)에 의해서 반사시켜 액정(110)의 층에 공급한다. 이 상태로, 액정(110)에 인가하는 전압을 화소마다 제어하여 액정의 배향을 화소마다 제어함으로써, 액정(110)의 층에 공급된 광을 화소마다 변조하고, 그 변조한 광을 편광판(18a)에 공급한다. 이에 따라, 문자 등으로 된 상을 표시한다. 한편, 투과형 표시의 경우에서는, 도 1에 있어서 백 라이트(10)로부터 출사된 광을 액정층(110)에 공급한다. 이 상태로, 액정(110)에 인가하는 전압을 화소마다 제어하여 액정의 배향을 화소마다 제어함으로써, 액정(110)의 층에 공급된 광을 화소마다 변조하고, 그 변조한 광을 편광판(18a)에 공급한다.
이에 따라, 문자 등으로 된 상을 표시한다.
본 실시예에 있어서는, 상술한 바와 같이 백색 LED를 광원으로 한 백 라이트를 전기 광학 장치에 이용한 경우에, 최적의 적색 착색층을 이용한 컬러 필터 기판을 이용하고 있기 때문에, 적색의 색 재현성이 좋고, 양호한 표시 품질을 얻을 수있다.
(제 2 실시예로서의 전기 광학 장치)
상술의 제 1 실시예에서의 액정 장치에서는, 반투과 반사형에 적용한 경우를 예로 들었으나, 투과형 액정 장치에도 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
이하에, 제 2 실시예에 있어서의 투과형 액정 장치(1001)를 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11은, 투과형 액정 장치(1001)의 단면도이다. 또한, 제 2 실시예에서의 액정 장치(1001)는, 제 1 실시예에서의 액정 장치(1)와 비교하여, 컬러 필터 기판의 구조가 상이한 점에서 서로 다르며, 이하, 제 1 실시예와 마찬가지 구조에 대해서는 설명을 생략하며, 서로 다른 점에 대하여 설명한다.
본 실시예에 있어서 투과형 액정 장치(1001)는, 외광의 광을 이용하지 않고, 백 라이트만을 이용하여 표시한다. 이 때문에, 제 1 실시예에 나타내는 액정 장치(1)에 마련되어 있는 반사막(11), 산란용 수지층(81), 반사용의 착색층(150B, 150R, 150G)은, 본 실시예에 나타내는 액정 장치(1001)에는 마련되어 있지 않다.
본 실시예에 있어서의 컬러 필터막은, 제 2 전극(14b)을 따라서 스트라이프 형상으로 형성된 청색 착색층(160B), 적색 착색층(160R), 녹색 착색층(160G)으로 이루어지고, 이들 착색층 재료에는 제 1 실시예의 투과용 착색층과 동일한 재료가 이용되고 있다.
본 실시예에 있어서도, 제 1 실시예와 같이, 백색 LED를 광원으로 한 백 라이트를 투과형 액정 장치에 이용한 경우에, 최적의 적색 착색층을 이용한 컬러 필터 기판을 이용하고 있기 때문에, 적색의 색 재현성이 좋고, 양호한 표시 품질을 얻을 수 있다.
(제 3 실시예로서의 전자 기기)
도 12는 본 발명에 따른 전자 기기의 일실시예인 모바일형의 퍼스널 컴퓨터를 도시하고 있다. 여기에 도시하는 컴퓨터(50)는, 키보드(51)를 구비한 본체부(52)와, 액정 표시 유닛(53)으로 구성되어 있다. 액정 표시 유닛(53)은 테두리부로서의 외부 프레임에 액정 장치(54)가 내장되어 이루어지고, 이 액정 장치(54)는, 예컨대 제 1 실시예에 나타낸 액정 장치(1)나 제 2 실시예에 나타낸 액정 장치(1001)를 이용하여 구성할 수 있다.
(제 4 실시예로서의 전자 기기)
도 13은, 본 발명에 따른 전자 기기의 다른 실시예인 휴대 전화기를 도시하고 있다. 여기에 도시하는 휴대 전화기(60)는, 복수의 조작 버튼(61)외에, 수화구(62), 송화구(63)를 갖는 테두리부로서의 외부 프레임에, 액정 장치(64)가 내장되어 이루어진다. 이 액정 장치(64)는, 예컨대 제 1 실시예에 나타낸 액정 장치(1)나 제 2 실시예에 나타낸 액정 장치(1001)를 이용하여 구성할 수 있다.
(제 5 실시예로서의 전자 기기)
도 14는, 본 발명에 따른 전자 기기의 또 다른 실시예인 디지털 스틸 카메라를 도시하고 있다. 통상의 카메라는, 피사체의 광상(光像)에 의해서 필름을 감광하는 데 대하여, 디지털 스틸 카메라(70)는, 피사체의 광상을 CCD(Charge Coupled Device) 등으로 이루어지는 촬상 소자에 의해 광전 변환하여 촬상 신호를 생성하는 것이다.
여기서, 디지털 스틸 카메라(70)에서의 테두리로서의 케이스(71)의 배면에는, 액정 장치(74)가 마련되고, CCD에 의한 촬상 신호에 근거하여 표시를 행하는 구성으로 되어있다. 이 때문에, 액정 장치(74)는, 피사체를 표시하는 파인더(Finder)로서 기능한다. 또한, 케이스(71)의 전면측(도 14에 도시하는 구조의 이면측)에는, 광학 렌즈나 CCD 등을 포함한 수광 유닛(72)이 마련되어 있다. 액정 장치(74)는, 예컨대 제 1 실시예에 나타낸 액정 장치(1)나 제 2 실시예에 나타낸 액정 장치(1001)를 이용하여 구성할 수 있다. 촬영자는, 액정 표시 장치(74)에 표시된 피사체를 확인하여, 셔터 버튼(73)을 눌러 촬영을 행한다.
이상, 실시예를 들어 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 그 실시예에 한정되는 것이 아니며, 특허청구의 범위에 기재한 발명의 범위 내에서 여러 가지로변경할수 있다.
예컨대, 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서는, TFD 소자를 스위칭 소자로서 이용한 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에 본 발명을 적용했지만, 본 발명은, TFT 등으로 된 3 단자형 스위칭 소자를 스위칭 소자로서 이용하는 구조의 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에도 적용할 수 있고, 혹은, 액티브 소자를 이용하지 않는 단순 매트릭스 방식의 액정 장치에도 적용할 수 있어, LED를 광원으로 하는 백 라이트를 이용하는 전기 광학 장치에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자 기기로서는, 퍼스널 컴퓨터나 휴대 전화기나 디지털 스틸 카메라 외에, 액정 텔레비전, 뷰파인더형, 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 차량 항법 장치, 페이져, 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 화상 전화기, POS 단말기 등을 들 수 있다. 그리고, 이들의 각종 전자 기기의 표시부로서 본 발명에 따른 액정 장치를 이용할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는, 전기 광학 장치로서, 액정 장치에 적용한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 전계 발광 장치, 특히, 유기 전계 발광 장치, 무기 전계 발광 장치 등이나, 플라즈마 디스플레이 장치, FED(Field Emission Display) 장치, 표면 전도 전자 방출 디스플레이(Surface-Conduction Electron-Emitter Display) 장치, 전기 영동 표시 장치, 박형의 브라운관, 액정 셔터 등을 이용한 소형 텔레비전, 디지털 마이크로 미러 장치(DMD)를 이용한 장치 등 각종의 전기 광학 장치에 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 백색 LED를 백 라이트로서 이용한 컬러 전기 광학 장치에 적합한 컬러 필터 기판의 착색층 재료, 컬러 필터 기판, 이 컬러 필터 기판을 이용한 전기 광학 장치 및 전자 기기, 컬러 필터 기판의 제조 방법 및 전기 광학 장치의 제조 방법을 제공한다.

Claims (11)

  1. 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되는 착색층 재료에 있어서,
    상기 착색층 재료는,
    수지와,
    상기 수지 중에 5∼10%의 비율로 분산된 입경 0.01∼0.1㎛의 적색용 안료
    를 갖는 것을 특징으로 하는 착색층 재료.
  2. 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에 적색 착색층이 배치된 컬러 필터 기판에 있어서,
    상기 적색 착색층은,
    수지와,
    상기 수지 중에 5∼10%의 비율로 분산된 입경 0.01∼0.1㎛의 적색용 안료
    를 갖는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판.
  3. 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에 적색 착색층이 배치된 컬러 필터 기판에 있어서,
    상기 컬러 필터 기판의 500∼575㎚의 파장 영역에서의 평균 광투과율이 3% 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판.
  4. 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에 적색 착색층이 배치된 컬러 필터 기판에 있어서,
    상기 컬러 필터 기판의 550∼570㎚의 파장 영역에서의 평균 광투과율이 2% 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판.
  5. 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에 적색 착색층이 배치된 컬러 필터 기판에 있어서,
    상기 적색 착색층의 550㎚의 파장에서의 광투과율이 2% 이하이며, 600㎚의 파장에서의 광투과율이 55% 이상인 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판.
  6. 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에 적색 착색층이 배치된 컬러 필터 기판에 있어서,
    상기 조명 장치로부터 조사되어, 상기 컬러 필터 기판의 상기 적색 착색층 영역을 통과하는 광의 색도 좌표에서 x는 0.45 이상에서 0.65 이하이고, y는 0.28이상에서 0.33 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판.
  7. 청구항 2 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 컬러 필터 기판과,
    상기 컬러 필터 기판에 대향 배치된 대향 기판과,
    상기 컬러 필터 기판과 상기 대향 기판과의 사이에 유지된 전기 광학 물질과,
    상기 전기 광학 물질을 사이에 유지한 상기 컬러 필터 기판 및 상기 대향 기판에 대하여 광을 조사하는 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 광학 물질은 액정인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 청구항 8에 기재된 전기 광학 장치를 구비하는 전자 기기.
  10. 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치에 의해 광이 조사되고, 기판 상에적색 착색층이 배치된 컬러 필터 기판의 제조 방법에 있어서,
    수지 중에 5∼10%의 비율로, 입경 0.01∼0.1㎛의 적색용 안료를 분산하여 상기 적색 착색층을 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터 기판의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 기재된 컬러 필터 기판의 제조 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
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