JP5166494B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、画面にカラー枠を適用することによって審美的効果を向上させた液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は薄膜トランジスタ及び画素電極が形成されたアレイ基板とカラーフィルタ及びブラックマトリクスが形成されたカラーフィルタ基板との間に異方性誘電率を有する液晶層を備えた平板表示装置の一種である。

このような液晶表示装置は、液晶層に形成される電界の強度を調整して液晶物質の分子配列を変更させ、これにより、表示面であるカラーフィルタ基板を透過して放出される光の量を調節することで、所望の画像を表示する。

但し、一般の液晶表示装置の場合、表示領域の外郭に沿ってブラックマトリクスが形成され、これにより、画面にはブラック枠が適用されるようになるが、最近、液晶表示装置を採用した携帯用表示装置などの色相が多様化するにつれて画面のブラック枠が強調されて審美的な効果を阻害するという短所がある。

大韓民国特許公開第２００５−００９４５８８号 大韓民国特許公開第２００４−００９００７６号

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、画面にカラー枠を適用することによって審美的効果を向上させた液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の第１の側面は、複数の画素領域を有していて、それぞれの前記画素領域に形成された薄膜トランジスタ及び画素電極を含むアレイ基板と、前記アレイ基板上に配置され、前記それぞれの画素領域に対応するように形成された、複数の赤色カラーフィルタ、複数の緑色カラーフィルタ及び複数の青色カラーフィルタを含むカラーフィルタと前記複数のカラーフィルタ間に形成されたブラックマトリクスとを含むカラーフィルタ基板と、前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板との間に介在された液晶層とを含み、前記カラーフィルタ基板は前記複数のカラーフィルタとブラックマトリクスが形成された表示領域の外郭に沿って形成された、前記複数のカラーフィルタのうち選択された一部のカラーフィルタと同一の材料を用いて形成されたカラー枠層をさらに含み、前記ブラックマトリクスは透明基板の一面に形成され、前記複数のカラーフィルタは前記ブラックマトリクスが形成された透明基板上に、前記ブラックマトリクスと一部重なるように形成され、前記カラー枠層は前記表示領域の外郭に沿って前記カラーフィルタと同一のレイヤに形成され、前記ブラックマトリクスは、前記表示領域の外郭まで拡張形成されて前記カラー枠層と重なり、当該カラー枠層と同一幅に形成され、当該幅は各色の前記カラーフィルタの幅よりも狭いことを特徴とする液晶表示装置を提供する。

前記カラー枠層は、少なくとも２種類の色相のカラーフィルタを積層して形成される。

また、前記カラーフィルタ基板は、前記複数のカラーフィルタ及び前記カラー枠層が形成された透明基板上に全面的に形成された共通電極をさらに含むことができる。

本発明の第２の側面は、複数の画素領域を有し、それぞれの前記画素領域に薄膜トランジスタ及び画素電極を形成してアレイ基板を形成する段階と、カラーフィルタ基板を形成する段階と、前記アレイ基板とカラーフィルタ基板を貼り合わせ、これらの間に液晶層を注入する段階とを含み、前記カラーフィルタ基板を形成する段階は、透明基板上の前記それぞれの画素領域間の非画素領域にブラックマトリクスを形成する段階と、前記ブラックマトリクスが形成された前記透明基板上に、前記ブラックマトリクスにより区画されたそれぞれの画素領域に複数の赤色カラーフィルタ、複数の緑色カラーフィルタ及び複数の青色カラーフィルタを含むカラーフィルタを形成すると共に、前記複数のカラーフィルタと前記ブラックマトリクスが形成された表示領域の外郭に沿って形成され、前記複数のカラーフィルタのうち選択された一部のカラーフィルタと同一の材料を用いて形成されたカラー枠層を形成する段階とを含み、前記ブラックマトリクスは透明基板の一面に形成され、前記複数のカラーフィルタは前記ブラックマトリクスが形成された透明基板上に、前記ブラックマトリクスと一部重なるように形成され、前記カラー枠層は前記表示領域の外郭に沿って前記カラーフィルタと同一のレイヤに形成され、前記ブラックマトリクスは、前記表示領域の外郭まで拡張形成されて前記カラー枠層と重なり、当該カラー枠層と同一幅に形成され、当該幅は各色の前記カラーフィルタの幅よりも狭い液晶表示装置の製造方法を提供する。

前記カラー枠層は、少なくとも２種類の色相のカラーフィルタを積層して形成される。

また、前記複数のカラーフィルタ及び前記カラー枠層を形成する段階は、前記ブラックマトリクスが形成された基板上に前記複数のカラーフィルタを形成する段階と、前記複数のカラーフィルタが形成される工程段階と異なる工程段階で前記表示領域の外郭に沿って前記カラー枠層を形成する段階とを含むことができる。

ここで、前記カラー枠層を形成する段階は、別途の印刷工程を通じて前記表示領域の外郭に沿ってカラー印刷層を形成する段階であり得る。

このような本発明によれば、画面にカラー枠を適用することによって審美的効果を向上させると共に、設計の自由度を高めることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の要部斜視図である。 本発明の実施形態に係るカラーフィルタ基板の平面図である。 図２に示すカラーフィルタ基板の一例を示す断面図である。 図３に示すカラーフィルタ基板の製造方法を段階的に示す断面図である。 図４Ａに続く、図３に示すカラーフィルタ基板の製造方法を段階的に示す断面図である。 図４Ｂに続く、図３に示すカラーフィルタ基板の製造方法を段階的に示す断面図である。 図２に示すカラーフィルタ基板の他の例を示す断面図である。

以下、添付する図面を参照して本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。図面は本実施形態を説明するためものものであり、各部の大きさや形状などは実際の形状や寸法よりも誇張して描かれている。

図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の要部斜視図である。そして、図２は、本発明の実施形態に係るカラーフィルタ基板を概略的に示す平面図であって、図１に示す液晶表示装置などに適用され得る。便宜上、図２において共通電極の図示は省略する。

図１及び図２を参照すれば、本発明の実施形態に係る液晶表示装置は複数の画素領域Ｐを有する。そして、それぞれの画素領域Ｐに形成された薄膜トランジスタＴと画素電極１４を含むアレイ基板１０と、アレイ基板１０上に配置され、それぞれの画素領域Ｐに対応するように形成された複数のカラーフィルタ２２と前記複数のカラーフィルタ２２間に形成されたブラックマトリクス２１を含むカラーフィルタ基板２０と、アレイ基板１０とカラーフィルタ基板２０との間に介在された液晶層３５とを含んで構成される。なお、液晶層３５は、図１において、液晶の形態を模倣して一部を示したが（図中の実線楕円）、実際にはアレイ基板１０とカラーフィルタ基板２０の画素領域Ｐ部分に配置されている。

さらに具体的に、アレイ基板１０には、画素領域Ｐを定義するために、一定の間隔をもって一方向に配置される複数のゲートライン１２と前記ゲートライン１２に垂直な方向に配列される複数のデータライン１３が形成され、それぞれの画素領域Ｐには画素電極１４が形成される。

そして、ゲートライン１２とデータライン１３の交差部には薄膜トランジスタＴが形成される。このような薄膜トランジスタＴは、ゲートライン１２から供給されるスキャン信号に応答してデータライン１３から供給されるデータ信号をそれぞれの画素電極１４に印加する。

カラーフィルタ基板２０には、画素領域Ｐを除いた部分の光を遮断するためのブラックマトリクス２１が形成され、それぞれの画素領域Ｐに対応する領域には複数の赤色、緑色及び青色カラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂを含む複数のカラーフィルタ２２が形成される。そして、カラーフィルタ２２が形成されたカラーフィルタ基板２０上には共通電極２４が全面的に形成される。

ここで、ブラックマトリクス２１、複数のカラーフィルタ２２及び共通電極２４はカラーフィルタ基板２０の一面に順次形成されるものであって、例えば、これらはアレイ基板１０に向かうカラーフィルタ基板２０の底面に順次形成されることができる。

そして、本実施形態においてカラーフィルタ基板２０は、ブラックマトリクス２１と複数のカラーフィルタ２２が形成された表示領域の外郭に沿って形成されたカラー枠層２３をさらに含む。ここで、画面３０は透明なウィンドウ（図示せず）によりユーザが視覚的に認識できる一般的な意味の画面を意味する。したがって、カラー枠層２３はちょうど画面３０の枠となるように配置されることになる。

これにより、本実施形態は、画面３０にブラック枠が適用される従来の液晶表示装置とは異なり、画面３０にカラー枠を適用でき、これによって審美的効果を向上させると共に、設計の自由度を高めることができる。

例えば、本実施形態による液晶表示装置を採用した表示装置や通信モジュールなどの場合、液晶表示装置を収納するケース（図示せず）の色相に合せて枠が強調されないようにカラー枠の色相をデザインするか、デコレーション機能を目的に考案された特定の色相で画面３０のカラー枠を強調させることができるという長所を有する。

図３は、図２に示すカラーフィルタ基板の一例を示す断面図である。

図３を参照すれば、カラーフィルタ基板２０は、透明基板２０ａの一面に形成されたブラックマトリクス２１と、ブラックマトリクス２１が形成された領域の間に位置するように、ブラックマトリクス２１が形成された透明基板２０ａ上に形成された複数のカラーフィルタ２２と、ブラックマトリクス２１及びカラーフィルタ２２が形成された表示領域ＤＲの外郭に沿ってカラーフィルタ２２と同一のレイヤに形成されたカラー枠層２３と、ブラックマトリクス２１、カラーフィルタ２２及びカラー枠層２３が形成された透明基板２０ａ上に全面的に形成された共通電極２４とを含む。ここで、複数のカラーフィルタ２２は、ブラックマトリクス２１と一部重なるように形成してもよい。

このようなカラーフィルタ基板２０において、カラー枠層２３は複数のカラーフィルタ２２のうち選択された一部のカラーフィルタと同一の材料からなることができる。

例えば、カラー枠層２３は、赤色カラーフィルタＲ、緑色カラーフィルタＧまたは青色カラーフィルタＢのいずれか一つと同一の材料で同一のレイヤに形成することができる。この場合、カラー枠層２３は、カラー枠層２３として使用したカラーフィルタ２２の色と同じ色になる。このようにすることでカラーフィルタ２２を形成する工程段階でカラー枠層２３を同時に形成できるので、コスト削減及び製造効率の向上に有利である。

このカラー枠層２３は１色に限定されるものではない。例えば、カラー枠層２３は、赤色カラーフィルタＲ、緑色カラーフィルタＧ及び青色カラーフィルタＢのうちの少なくとも２種類の色相のカラーフィルタの積層構造で形成することもできる。これにより、カラー枠層２３は、赤色カラーフィルタＲ、緑色カラーフィルタＧ及び青色カラーフィルタＢが混色したさまざまな色相とすることができる。

また、カラー枠層２３は、さらに多様な色相を実現するために別途の着色材料を用いて複数のカラーフィルタ２２とは異なる色相で実現されることもできるのはもちろんである。

図４Ａ〜図４Ｃは、図３に示すカラーフィルタ基板の製造方法を段階的に示す断面図である。

図４Ａ〜図４Ｃを参照して本実施形態に係るカラーフィルタ基板の製造方法を説明する。

まず、図４Ａに示すように、透明基板２０ａの一面にブラックマトリクス２１を形成する。

ブラックマトリクス２１はそれぞれの画素領域間の非画素領域に形成されるものであって、それぞれのカラーフィルタを一定のパターンに分離し、画素領域の境界で光漏れを遮断してコントラストを向上させる役割を果たす。

このようなブラックマトリクス２１は、クロムＣｒやクロム酸化膜Ｃｒ_２Ｏ_３などの不透明金属、または光を吸収する黒色樹脂系の物質を用いて、フォトリソグラフィ方式やマイクロトランスファーモルディング方式などの現在公開されている多様な工程方式を用いて形成され得るものであって、ブラックマトリクス２１の工程方式についての詳細な説明は省略する。

その後、図４Ｂに示すように、ブラックマトリクス２１が形成された透明基板２０ａ上に、ブラックマトリクス２１により区画されたそれぞれの画素領域（或いは、画素領域に対応する領域）に複数のカラーフィルタ２２と共に、複数のカラーフィルタ２２とブラックマトリクス２１を含む表示領域の外郭に沿って画面の枠にカラー枠層２３を形成する。

ここで、カラーフィルタ２２は、現在公開されている液晶表示装置用カラーフィルタ２２の材料及びこれを用いた工程方式を多様に適用して形成されることができる。カラーフィルタ２２を形成する方法としては、例えば、カラーフィルタとして用いられる有機材料に応じて、主に染料方式と顔料方式があり、その形成工程としては、それらに合わせて例えば、染色法、分散法、電着法、印刷法、または顔料分散法などを用いることができる。

カラー枠層２３はカラーフィルタ２２を形成する工程段階で、複数のカラーフィルタ２２のうち選択された一部のカラーフィルタと同一の材料を用いて、同じレイヤに同時に形成されることができる。この場合、コスト削減及び製造効率の向上に有利である。

しかしながら、カラー枠層２３の形成はこれに限定されるものではなく、カラーフィルタ２２とカラー枠層２３は互いに異なる工程段階で異なる物質を用いて形成することで、多様な色相のカラー枠層２３とするようにしてもよい。

これには例えば、ブラックマトリクス２１が形成された透明基板２０ａ上に複数のカラーフィルタ２２を形成した後、別途の印刷工程を通じて表示領域の外郭に沿ってカラー印刷層を形成することで、カラー枠層２３を形成することができる。または、ブラックマトリクス２１が形成された透明基板２０ａ上にカラー枠層２３をまず形成した後、複数のカラーフィルタ２２を形成するようにしてもよい。

この場合、工程段階は追加されるが、カラー枠層２３の材料及び工程方式に対する選択肢はさらに多様化し得る。

次に、図４Ｃに示すように、ブラックマトリクス２１、カラーフィルタ２２及びカラー枠層２３の上、全面に共通電極２４を形成する。共通電極２４は、液晶層３５に電圧を印加するためのものであり、光を透過できる透明な材質からなる。

なお、図示していないが、共通電極２４が形成された後は、配向膜印刷工程、ラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）工程などがさらに付加されることは通常の液晶表示装置の製造工程と同じである。また、図示していないがアレイ基板１０上にも配向膜印刷工程とラビング工程が付加されるのは通常の液晶表示装置の製造工程と同じである。

図４Ａ〜図４Ｃでは、本実施形態に係るカラーフィルタ基板２０の製造方法のみを段階的に説明したが、液晶表示装置の製造段階は、それぞれの画素領域Ｐに、図１に示す複数の薄膜トランジスタＴ及び画素電極１４を形成してアレイ基板１０を形成する段階と、カラーフィルタ基板２０を形成する段階と、アレイ基板１０とカラーフィルタ基板２０を貼り合わせ、これらの間に液晶層３５となる液晶を注入する段階とを含むことができる。ここで、アレイ基板１０を形成する段階と、アレイ基板１０とカラーフィルタ基板２０を貼り合わせ、これらの間に液晶層３５を注入する段階は現在公開されている多様な方法で実施され得るため、これについての詳細な説明は省略する。

図５は、図２に示すカラーフィルタ基板の他の例を示す断面図である。便宜上、図５を説明するとき、図３と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、これについての詳細な説明は省略する。

図５を参照すれば、ブラックマトリクス２１’はカラー枠層２３’が形成される表示領域の外郭まで拡張形成されて、カラー枠層２３’と重なり得る。

この場合、カラー枠層２３’により画面にカラー枠を適用しながらも、ブラックマトリクス２１’により図示されない配線などのパターン映り込みや画面の外郭での光漏れをさらに効果的に防止できる。

一方、本発明ではカラーフィルタ基板を採用する代表的な表示装置として液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

即ち、画面にカラー枠を適用する本発明の技術思想は有機電界発光表示装置などのような多様な表示装置にも適用されることができる。例えば、有機電界発光表示装置の上部基板、即ち、封止基板に別途のカラー枠層を形成して本発明のように審美的効果を図ることもできるのはもちろんである。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、または明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能なのはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

Ｐ 画素領域、
Ｔ 薄膜トランジスタ、
１４ 画素電極、
１０ アレイ基板、
２２ カラーフィルタ、
２１ ブラックマトリクス、
３０ 画面、
３５ 液晶層。

Claims (7)

1. 複数の画素領域を有していて、それぞれの前記画素領域に形成された薄膜トランジスタ及び画素電極を含むアレイ基板と、
   前記アレイ基板上に配置され、前記それぞれの画素領域に対応するように形成された、複数の赤色カラーフィルタ、複数の緑色カラーフィルタ及び複数の青色カラーフィルタを含むカラーフィルタと、前記複数のカラーフィルタ間に形成されたブラックマトリクスとを含むカラーフィルタ基板と、
   前記アレイ基板と前記カラーフィルタ基板との間に介在された液晶層と
   を含み、
   前記カラーフィルタ基板は、前記複数のカラーフィルタとブラックマトリクスが形成された表示領域の外郭に沿って形成され、前記複数のカラーフィルタのうち選択された一部のカラーフィルタと同一の材料を用いて形成されたカラー枠層をさらに含み、
   前記ブラックマトリクスは透明基板の一面に形成され、前記複数のカラーフィルタは前記ブラックマトリクスが形成された透明基板上に、前記ブラックマトリクスと一部重なるように形成され、前記カラー枠層は前記表示領域の外郭に沿って前記カラーフィルタと同一のレイヤに形成され、
   前記ブラックマトリクスは、前記表示領域の外郭まで拡張形成されて前記カラー枠層と重なり、当該カラー枠層と同一幅に形成され、当該幅は各色の前記カラーフィルタの幅よりも狭いことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記カラー枠層は、少なくとも２種類の色相のカラーフィルタを積層して形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記カラーフィルタ基板は、前記複数のカラーフィルタ及び前記カラー枠層が形成された透明基板上に全面的に形成された共通電極をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 複数の画素領域を有し、それぞれの前記画素領域に薄膜トランジスタ及び画素電極を形成してアレイ基板を形成する段階と、
   カラーフィルタ基板を形成する段階と、
   前記アレイ基板とカラーフィルタ基板を貼り合わせ、これらの間に液晶層を注入する段階とを含み、
   前記カラーフィルタ基板を形成する段階は、
   透明基板上の前記それぞれの画素領域間の非画素領域にブラックマトリクスを形成する段階と、
   前記ブラックマトリクスが形成された前記透明基板上に、前記ブラックマトリクスにより区画されたそれぞれの画素領域に複数の赤色カラーフィルタ、複数の緑色カラーフィルタ及び複数の青色カラーフィルタを含むカラーフィルタを形成すると共に、前記複数のカラーフィルタと前記ブラックマトリクスが形成された表示領域の外郭に沿って形成され、前記複数のカラーフィルタのうち選択された一部のカラーフィルタと同一の材料を用いて形成されたカラー枠層を形成する段階と、を含み、
   前記ブラックマトリクスは透明基板の一面に形成され、前記複数のカラーフィルタは前記ブラックマトリクスが形成された透明基板上に、前記ブラックマトリクスと一部重なるように形成され、前記カラー枠層は前記表示領域の外郭に沿って前記カラーフィルタと同一のレイヤに形成され、
   前記ブラックマトリクスは、前記表示領域の外郭まで拡張形成されて前記カラー枠層と重なり、当該カラー枠層と同一幅に形成され、当該幅は各色の前記カラーフィルタの幅よりも狭いことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
5. 前記カラー枠層は、少なくとも２種類の色相のカラーフィルタを積層して形成されることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記複数のカラーフィルタ及び前記カラー枠層を形成する段階は、
   前記ブラックマトリクスが形成された基板上に前記複数のカラーフィルタを形成する段階と、
   前記複数のカラーフィルタが形成される工程段階と異なる工程段階で前記表示領域の外郭に沿って前記カラー枠層を形成する段階と、
   を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 前記カラー枠層を形成する段階は、別途の印刷工程を通じて前記表示領域の外郭に沿ってカラー印刷層を形成する段階であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置の製造方法。