KR100798232B1

KR100798232B1 - 컬러 필터 기판 및 그것을 구비하는 액정 표시 패널

Info

Publication number: KR100798232B1
Application number: KR1020077002486A
Authority: KR
Inventors: 마사유끼 쯔지; 도시히데 쯔바따; 쯔요시 도꾸다
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2008-01-24
Also published as: US7724345B2; WO2006013933A1; JP4376266B2; US20090009697A1; KR20070041546A; CN1989443B; EP1788422A1; EP1788422A4; CN1989443A; JPWO2006013933A1; EP1788422B1

Abstract

본 발명은 컬러 필터 기판 및 그것을 구비하는 액정 표시 패널에 관한 것이다. 본 발명은, 적하법에서의 진공 기포의 발생이나, 주입법에서의 프로세스의 시간의 증대를 억제하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 컬러 필터 기판은, 투명 기판과, 투명 기판 상에 형성된 적어도 3색의 착색층과, 표시 영역 내의 화소 주변부에 형성된 셀 갭을 규정하는 제1 주상 구조체(101)와, 표시 영역 내의 화소 주변부 또는 표시 영역 밖에 형성된 제2 주상 구조체(102)를 갖는다. 제2 주상 구조체(102)는, 제1 주상 구조체(101)보다도 높이가 낮고, 제1 주상 구조체(101)와의 높이의 차이가 제1 주상 구조체(101)의 탄성 변형 범위를 초과하고 있다.

투명 기판, 컬러 필터 기판, 컬러 필터층, 착색층, 배향 제어 돌기 구조, 액티브 매트릭스 기판, 블랙 매트릭스, 배향막

Description

컬러 필터 기판 및 그것을 구비하는 액정 표시 패널{COLOR FILTER SUBSTRATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL EQUIPPED WITH SAME}

본 발명은 컬러 필터 기판 및 그것을 구비하는 액정 표시 패널에 관한 것이다.

액정 표시 장치는, 소형, 박형, 저소비 전력, 및 경량이라고 하는 특징을 갖기 때문에, 현재, 각종 전자 기기에 널리 이용하고 있다. 특히, 스위칭 소자를 갖는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치는, 퍼스널 컴퓨터 등의 OA 기기, 텔레비전 등의 AV 기기나 휴대 전화 등에 널리 채용되고 있다. 또한, 최근, 액정 표시 장치의 대형화나, 고정밀화, 화소 유효 면적 비율의 향상(고개구율화), 광시야각화, 또는 색순도 향상 등의 표시 품위의 향상이 급속히 진행되고 있다.

액정 표시 장치는, 일반적으로, 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 기판(예를 들면 액티브 매트릭스 기판과 컬러 필터 기판)과, 이들 한 쌍의 기판 사이에 배치된 액정층을 갖는 액정 표시 패널과, 액정 표시 패널에 소정의 신호나 전압을 공급하는 구동 회로를 갖는다. 또한, 투과형 또는 반투과형의 액정 표시 장치는, 백라이트 등의 조명 장치를 갖는다. 또한, 구동 회로의 일부는 액정 표시 패널에 일체로 형성되는 경우도 있다. 최근에는, 또한, TV 수신기를 구비한 액정 텔레비전이 급속히 보급되고 있다.

액정 표시 패널에서, 액정층의 두께(셀 갭으로 불리는 경우도 있음)는, 스페이서로 불리는 부재에 의해 규정된다. 스페이서로서는, 플라스틱 비즈 등의 입자 형상 스페이서나, 기판에 감광성 수지를 이용하여 형성된 주상 구조체(「주상 스페이서」, 「도트 형상 스페이서」 혹은 「포토 스페이서」로 불리는 경우가 있음.)가 이용되고 있다. 액정층의 두께는, 표시 모드에 따르지만, 예를 들면 최근 널리 이용되고 있는 수직 배향 모드(VA 모드)의 액정 패널에는, 리터데이션에 직접 영향을 주기 때문에, 높은 표시 품위를 얻기 위해서는, 소정의 값으로 설정·유지하는 것이 중요하다. 또한, 대화면의 액정 패널에서는, 표시 영역의 전체에 걸쳐 액정층의 두께를 소정의 두께로 설정·유지할 필요가 있고, 스페이서의 구조 및 배치의 최적화는 중요한 기술 과제로 되어 있다.

한편, 액정 표시 패널의 대형화가 진행됨에 따라서, 액정 표시 패널의 제조 방법에서의 액정층을 형성하는 프로세스에 「적하법」이 채용되고 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).

종래는, 「(진공) 주입법」이라고 하는 방법이 널리 이용되고 있었다. 이 방법은, 한 쌍의 기판을 소정의 간극을 형성하도록 씰제를 이용하여 접합함으로써 얻어진 액정 셀(공 셀)을 진공 챔버 내에 보유하여, 액정 셀 내의 공기를 제거한 후, 액정 셀의 씰부의 일부에 형성된 주입구를 액정 재료에 접촉시킨 상태에서 챔버 내를 상압으로 복귀시켜서, 대기압에 의해 액정 재료를 액정 셀에 주입한 후, 주입구를 수지로 밀봉하는 방법이다. 대형 액정 패널의 제조에 이러한 주입법을 채용하면, 액정 재료의 주입에 장시간을 필요로 하여, 제조 효율이 현저하게 저하한다.

그래서 주입법보다도 프로세스 시간을 짧게 할 수 있는 적하법이 채용되고 있다.

적하법에서는, 상기 특허 문헌 1에 기재된 바와 같이, 한 쌍의 기판 중 한 쪽의 기판의 표면에 씰제를 이용하여 직사각형의 틀 형상의 씰부를 형성하고, 씰부에 포위된 영역 내에 액정 재료를 적하하고, 이것을 다른 쪽의 기판과 접합하고, 씰제를 고화(전형적으로는 경화)시킴으로써, 액정층을 구비한 액정 표시 패널이 얻어진다. 이 적하법은, 대형 액정 표시 패널의 제조에서는 매우 중요한 기술로 되어 있다.

적하법이 갖는 문제의 하나로, 액정층에 기포가 발생한다는 문제가 있다. 기포의 발생 원인에는, 여러 가지의 것이 알려져 있고, 예를 들면, 특허 문헌 2에는 액정 재료의 공급량이 부족한 것에 기인하는 기포를 저감하는 대책이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 3에는, 컬러 필터 등으로부터 발생하는 가스(컬러 필터 등 표면에 흡착한 물을 포함함)에 기인하는 기포를 저감시키는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 4에는, 액정 재료의 열 수축에 의한 액정층의 두께의 변화에 스페이서가 추종하지 않음으로써 저온에서 발생하는 「저온 기포」를 저감하기 위한 대책이 개시되어 있다. 특허 문헌 4에 기재된 액정 표시 패널은, 높이가 서로 다른 2종류의 주상 스페이서를 형성하고, 또한, 높은 쪽의 주상 스페이서의 탄성 변형 범위 내에서 낮은 쪽의 주상 스페이서에도 외부 하중이 걸리도록 설정함으로써, 높 은 쪽의 스페이서에 의해서만 온도 변화에 수반하는 셀 갭의 수축을 흡수하여, 저온 기포의 발생을 저감한다.

특허 문헌 1: 일본 특공평 8-20627호 공보

특허 문헌 2: 일본 특개 2002-107740호 공보

특허 문헌 3: 일본 특개평 11-174477호 공보

특허 문헌 4: 일본 특개 2003-84289호 공보

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

그러나, 본 발명자가 여러 가지 검토한 바, 상기한 특허 문헌에 기재되어 있지 않은 요인이라도, 기포가 발생하는 것을 알 수 있었다.

적하법에서는, 한 쪽의 기판 상의 씰부에서 포위된 영역 내에 액정 재료를 적하한 후, 다른 쪽의 기판을 접합할 때에, 액정 재료가 신장함(혹은, 확산됨)으로써 액정 셀의 전체에 액정 재료가 골고루 미치는 것이지만, 액정 재료가 신장하기 어려우면(확산되기 어려우면), 국소적으로 액정 재료가 부족하게 되는 상태로 되고, 그 결과, 기포가 발생한다. 이 기포는 가스를 함유하지 않으므로, 특별히 「진공 기포」로 불리는 경우가 있다. 진공 기포는, 액정 재료의 신장하기 어려움이 원인이므로, 스페이서 밀도(배치 밀도:단위 면적당의 스페이서의 개수)가 높아지면 발생하기 쉬워진다.

한편, 스페이서 밀도가 지나치게 낮아지면, 인접 스페이서간의 거리가 길어지므로, 주입법 및 적하법에서의 대기 개방시의 대기압에 의한 액정 셀에의 외압에 의한 스페이서의 변형량 및 스페이서간의 글래스 기판의 휨량이 증대하여, 국소적으로 셀 갭이 좁아지고, 진공 기포가 발생하기 쉬워진다. 또한, 액정 표시 패널의 대형화(즉 화소 사이즈의 대형화)에 수반하여 인접 스페이서간의 거리가 길어지므로, 이 문제는 현저하게 된다. 또한, 액정 표시 패널의 액연 영역(표시 영역의 주변 영역으로서 씰부의 내측의 영역을 말함.)에서는, 씰제에 혼입된 입자 형상 스페이서와 표시 영역 내의 스페이서와의 사이의 거리가 크기 때문에, 글래스 기판의 휨에 의해 셀 갭이 국소적으로 좁아져, 진공 기포가 발생하기 쉬워진다.

여기서는, 적하법에서의 문제를 설명하였지만, 주입법을 이용하는 경우에는, 액정 재료의 주입 시간이 길어지는 것에 의한 스루풋의 저하를 초래한다.

본 발명은 상기 여러 점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 주목적은, 적하법에서의 진공 기포의 발생이나, 주입법에서의 프로세스의 시간의 증대를 억제할 수 있는 구조를 구비한 컬러 필터 기판을 제공하는 것에 있다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명의 컬러 필터 기판은, 액정 표시 패널에 이용되는 컬러 필터 기판으로서, 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 적어도 3색의 착색층과, 표시 영역 내의 화소 주변부에 형성된 셀 갭을 규정하는 제1 주상 구조체와, 상기 표시 영역 내의 화소 주변부 또는 상기 표시 영역 밖에 형성된 제2 주상 구조체로서, 상기 제1 주상 구조체보다도 높이가 낮고, 상기 제1 주상 구조체와의 높이의 차이가, 상기 제1 주상 구조체의 탄성 변형 범위를 초과하고 있는 것을 특징으로 한다.

임의의 실시예에서, 상기 표시 영역 내의 화소 주변부 및/또는 상기 표시 영 역 밖의 액연 영역에 블랙 매트릭스를 갖고, 상기 제1 및 제2 주상 구조체는, 상기 블랙 매트릭스 상에 형성되어 있다.

임의의 실시예에서, 상기 제1 주상 구조체와 상기 제2 주상 구조체와의 차는 0.4㎛이상이다.

임의의 실시예에서, 상기 제1 주상 구조체는 복수의 수지층을 갖고, 상기 제2 주상 구조체는, 상기 제1 주상 구조체의 상기 복수의 수지층 중의 적어도 1개의 수지층을 갖고 있지 않다.

임의의 실시예에서, 상기 제1 주상 구조체는 복수의 수지층을 갖고, 상기 제1 주상 구조체와 상기 제2 주상 구조체는, 공통의 수지층을 갖고, 상기 공통의 수지층은 동일한 두께를 갖고 있다.

임의의 실시예에서, 상기 복수의 수지층은 감광성 수지층을 포함한다. 상기 감광성 수지층은 포지티브형이어도 네가티브형이어도 된다. 또한, 복수의 수지층의 일부가 포지티브형이고, 다른 것을 네가티브형으로 해도 된다.

임의의 실시예에서, 상기 복수의 수지층은, 상기 적어도 3색의 착색층 중의 적어도 2층을 포함한다.

임의의 실시예에서, 화소 영역 내에 배향 제어용 돌기 구조체를 더 갖는다. 배향 제어용 돌기 구조체는, 예를 들면, MVA형 액정 표시 패널의 리브이다.

임의의 실시예에서, 상기 배향 제어용 돌기 구조체는, 상기 제2 주상 구조체와 공통의 층을 갖는다.

임의의 실시예에서, 상기 표시 영역 내에서, 상기 제2 주상 구조체는 행 방 향 또는 열 방향에서 서로 인접하는 2개의 상기 제1 주상 구조체 간의 거리를 대략 2등분하는 위치에 배치된 제2 주상 구조체를 포함한다.

임의의 실시예에서, 상기 표시 영역 밖에 씰부를 갖고, 상기 제2 주상 구조체는, 상기 표시 영역의 가장 외측에 배치된 상기 제1 주상 구조체 또는 상기 제2 주상 구조체와 상기 씰부와의 최단 거리를 대략 2등분하는 위치에 배치된 제2 주상 구조체를 포함한다.

임의의 실시예에서, 수직 배향막을 더 구비한다.

본 발명의 액정 표시 패널은, 상기한 것 중 어느 하나의 컬러 필터 기판을 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 액정 표시 패널은, 적하법으로 형성되어도 되고, 진공 주입법으로 형성되어도 된다.

본 발명의 액정 텔레비전은, 상기 액정 표시 패널을 구비하는 것을 특징으로 한다.

<발명의 효과>

본 발명의 컬러 필터 기판은, 표시 영역 내의 화소 주변부에 형성된 셀 갭을 규정하는 제1 주상 구조체와, 제1 주상 구조체보다도 높이가 낮고, 제1 주상 구조체와의 높이의 차이가 제1 주상 구조체의 탄성 변형 범위를 초과하고 있는 제2 주상 구조체를 갖고 있고, 제2 주상 구조체는 표시 영역 내의 화소 주변부 또는 표시 영역 밖에 형성되어 있다. 제1 주상 구조체는 주상 스페이서로서 기능하고, 제2 주상 구조체는 액정 재료의 신장의 용이함(확산의 용이함, 흐름의 용이함)을 개선하도록 작용한다. 그 결과, 본 발명에 따르면, 적하법에서의 진공 기포의 발생이 나, 주입법에서의 프로세스의 시간의 증대를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 액정 표시 패널(100)의 모식적인 평면도.

도 2는 도 1 중의 A-A'선을 따른 단면도로서, 액정 표시 패널(100)의 표시 영역 내의 단면 구조의 일례를 도시하는 모식도.

도 3은 도 1 중의 A-A'선을 따른 단면도로서, 액정 표시 패널(100)의 표시 영역 내의 단면 구조의 다른 예를 도시하는 모식도.

도 4는 도 1 중의 A-A'선을 따른 단면도로서, 액정 표시 패널(100)의 표시 영역 내의 단면 구조의 또 다른 예를 도시하는 모식도.

도 5는 도 1 중의 A-A'선을 따른 단면도로서, 액정 표시 패널(100)의 표시 영역 내의 단면 구조의 또 다른 예를 도시하는 모식도.

도 6은 도 1 중의 B-B'선을 따른 단면도로서, 액정 표시 패널(100)의 표시 영역 밖의 단면 구조의 일례를 도시하는 모식도.

도 7은 도 1 중의 B-B'선을 따른 단면도로서, 액정 표시 패널(100)의 표시 영역 밖의 단면 구조의 다른 예를 도시하는 모식도.

도 8은 도 1 중의 B-B'선을 따른 단면도로서, 액정 표시 패널(100)의 표시 영역 밖의 단면 구조의 또 다른 예를 도시하는 모식도.

도 9는 도 1 중의 B-B'선을 따른 단면도로서, 액정 표시 패널(100)의 표시 영역 밖의 단면 구조의 또 다른 예를 도시하는 모식도.

도 10은 본 발명에 따른 실시예의 다른 액정 표시 패널의 모식적인 평면도.

도 11은 주상 구조체의 탄성 변형 범위를 설명하기 위한 압축 하중과 압축 왜곡량과의 관계를 도시하는 그래프.

<부호의 설명>

10 : 투명 기판

20 : 컬러 필터 기판

21 : 컬러 필터층

21R, 21G, 21B : 착색층

21' : 주상 구조체를 구성하는 착색층

22 : 배향 제어 돌기 구조(리브)

30 : 액티브 매트릭스 기판

40 : 액정층

90 : 블랙 매트릭스(흑색 수지층)

100 : 액정 표시 장치

101 : 제1 주상 구조체

103 : 대향 전극(투명 전극)

102 : 제2 주상 구조체

102a : 표시 영역 내에 형성된 제2 주상 구조체

102b : 표시 영역 밖(액연 영역)에 형성된 제2 주상 구조체

104 : 배향막

105 : 씰제

106 : 씰제에 혼입된 스페이서(씰 스페이서)

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

본 발명은, 본 발명자가 액정 재료의 신장 용이성에 대하여 예의 검토한 결과 얻어진 새로운 지견에 기초하고 있다.

종래, 진공 주입법이나 적하 주입법에서 액정 셀이 대기 개방된 후, 액정 재료를 신장하기 쉽게 하기 위해서는, 셀 갭을 유지하는 것이 가장 중요하다고 생각되었다. 그래서, 스페이서의 변형이나 글래스 기판의 휨에 의해 셀 갭이 좁아지는 것을 방지하기 위해, 스페이서 밀도를 증대시키거나, 혹은, 스페이서의 탄성률을 높게 하는 등의 방법이 취해져 왔다. 그러나, 스페이서 밀도를 상승시키면 오히려 상술한 바와 같이 진공 기포가 발생하기 쉬워진다.

본 발명자가 여러 가지 실험을 행한 결과, 주상 스페이서보다도 낮은(스페이서로서 기능하지 않는 높이의) 주상 구조체를 형성하면, 액정 셀이 대기 개방되었을 때 셀 갭이 좁아짐에도 불구하고, 진공 기포의 발생이 억제된다고 하는 현상이 발생하는 것을 발견하였다. 이 이유는 반드시 명확하지는 않지만, 다음과 같이 고찰하고 있다. 또한, 본 발명은 이 고찰에 의해 한정되는 것은 아니다.

주상 구조체를 피복하도록 배향막을 형성하면, 주상 구조체의 상면(및 측면)에 형성되는 배향막은 얇아진다. 이것은 액상의 배향막 재료를 부여하기 때문이다. 다른 영역보다도 얇은 이 배향막은, 액정 재료에 대한 배향 규제력이 약하고, 그 결과, 액정 분자의 배향이 일정하지 않은 상태에서 액정 재료가 신장한다(유동한다). 특히, 실험에 이용한 수직 배향막과 수직 배향용 액정 재료의 조합에서는, 액정 재료가 신장하는 방향(기판 면내 방향)에 대하여 액정 분자가 직교하도록 배향하면 유동 저항이 높은 것에 대해, 배향 규제력이 약한 주상 구조체의 상부(또는 근방)에서 액정 분자의 배향이 흐트러짐으로써 유동 저항이 저하한 것으로 생각된다.

본 발명의 실시예의 컬러 필터 기판은, 표시 영역 내의 화소 주변부에 형성된 셀 갭을 규정하는 제1 주상 구조체와, 제1 주상 구조체보다도 높이가 낮고, 제1 주상 구조체와의 높이의 차이가 제1 주상 구조체의 탄성 변형 범위를 초과하고 있는 제2 주상 구조체를 갖고 있고, 제2 주상 구조체는 표시 영역 내의 화소 주변부 또는 표시 영역 외에 형성되어 있다. 제1 주상 구조체는 주상 스페이서로서 기능하고, 제2 주상 구조체는 액정 재료의 신장의 용이함(확산의 용이함, 흐름의 용이함)을 개선한다. 따라서, 적하법에서의 진공 기포의 발생이나, 주입법에서의 프로세스의 시간의 증대를 억제할 수 있다.

표시 영역 내에 형성된 제2 주상 구조체는, 적하법이나 진공 주입법에서 대기 개방되어 외력이 액정 셀에 부하되어, 셀 갭이 좁아진 경우에서도, 제2 주상 구조체가 형성된 기판(예를 들면 컬러 필터 기판)에 대향하는 기판(예를 들면 액티브 매트릭스 기판)의 표면에 접촉하는 일은 없고, 그 위에 액정 재료가 흐르는 스페이스가 형성된다. 표시 영역 밖(액연 영역)에 형성된 제2 주상 구조체는, 그 배치 밀도에 따라서는 대향하는 기판과 접촉하는 경우가 있지만, 표시 영역 내의 제2 주상 구조체와 마찬가지로 액정 재료의 신장의 용이함을 개선한다. 바람직한 실시예에서는, 제2 주상 구조체는, 셀 갭을 규정하는 스페이서(제1 주상 구조체 및, 씰제 에 혼입된 입자 형상 스페이서)와의 사이의 셀 갭이 가장 좁아지는 위치에 배치되고, 그 부분에서의 액정 재료의 신장의 용이함을 개선한다.

이하에서는, 본 발명의 효과가 현저하게 얻어지는 수직 배향형의 액정 표시 패널에 적용하는 경우를 예시하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, IPS나 TN 등의 수평 배향형 액정층을 이용하는 액정 표시 패널에도 적용할 수 있다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예의 컬러 필터 기판 및 그것을 구비하는 액정 표시 패널을 설명한다.

우선, 도 1 및 도 2~도 5를 참조하면서, 액정 표시 패널의 표시 영역 내의 구성을 설명한다.

도 1은, 본 발명에 따른 실시예의 액정 표시 패널(100)의 모식적인 평면도 있다. 도 2~도 5의 각각은, 도 1 중의 A-A'선을 따른 모식적인 단면도이며, 제1 주상 구조체(101) 및 제2 주상 구조체(102)의 구성의 베리에이션을 나타내고 있고, 평면 배치는 모두 도 1에 도시한 바와 같다.

액정 표시 패널(100)은, 컬러 필터 기판(20)과, 액티브 매트릭스 기판(30)과, 컬러 필터 기판(20)과 액티브 매트릭스 기판(30) 사이에 형성된 액정층(40)을 갖고 있다. 액정층(40)은, 씰제(105)에 의해 포위된 영역 내에 형성되어 있고, 수직 배향막(104)에 배향 규제되어 있으며, 전압 무인가 시에는 수직 배향 상태를 취한다. 또한, 액티브 매트릭스 기판(30)의 액정층(40) 측의 표면에 형성되어 있는 수직 배향막 및 그 밖의 구성 요소는 간단히 하기 위해 생략한다. 액티브 매트릭스 기판(30)은 예를 들면 공지의 여러 가지의 TFT 기판이다.

컬러 필터 기판(20)은, 투명 기판(예를 들면 글래스 기판)(10)과, 그 위에 형성된 블랙 매트릭스(BM막 또는 차광막이라고 하는 경우도 있음.)(90), 컬러 필터층(21)과, 제1 주상 구조체(101)와, 제2 주상 구조체(102)와, 대향 전극(투명 전극)(103)과, 배향막(104)을 갖고 있다. 컬러 필터층(21)은, 적어도 3색의 착색층을 포함하면 되고, 여기서는, 적착색층(21R), 녹착색층(21G) 및 청착색층(21B)을 예시한다. 컬러 필터층(21)은, 전형적으로는 착색 수지층으로 형성된다. 블랙 매트릭스(90)도 착색 수지층(즉 흑색 수지층)으로 형성해도 되고, 혹은 금속층 등으로 형성해도 된다. 컬러 필터 기판(20)은, 화소 영역 내에 배향 제어용 돌기 구조체(22)를 갖고 있고, 액정 표시 패널(100)은 MVA형의 액정 표시 패널이다. 물론, 필요가 없으면 배향 제어용 돌기 구조체(22)를 생략할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 여기서는, 적색, 녹색, 청색의 각 색을 표시하는 최소 단위를 화소로 부르며, 3개의 색 화소로 구성되는 컬러 표시의 최소 단위를 컬러 표시 화소로 부르기로 한다. 컬러 표시 화소는, 3색 이상의 화소를 포함해도 된다.

스페이서로서 기능하는 제1 주상 구조체(101)는, 표시 영역 내의 화소 주변부에 형성되어 있고, 액연 영역에는 형성되어 있지 않다. 이것은, 후술하는 바와 같이, 표시 품위의 관점으로부터, 액연 영역의 액정층의 두께가 표시 영역 내의 액정층의 두께보다도 작은 것이 바람직하기 때문이다. 제1 주상 구조체(101)는, 일반적으로, 약 2㎛ 내지 약 4㎛의 범위 내의 소정의 높이를 갖고 있다.

제1 주상 구조체(101)보다도 높이가 낮고, 스페이서로서 기능하지 않는 제2 주상 구조체(102)는, 표시 영역 내에 배치된 것(102a) 및 표시 영역 밖(액연 영역) 에 배치된 것(102b)을 포함하고 있다. 또한, 어느 한 쪽만으로도 액정 재료의 유동성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 제2 주상 구조체(102)의 높이는, 제1 주상 구조체(101)의 높이보다도 낮고, 제1 주상 구조체(101)와의 높이의 차이가, 제1 주상 구조체(101)의 탄성 변형 범위를 초과하고 있다. 제1 주상 구조체(101)의 높이가 약 2㎛인 경우, 일반적으로 수지를 이용하면, 탄성 변형 범위(한계)는, 약 0.4㎛ 미만이다. 후에 나타내는 예에서는, 제1 주상 구조체(101)의 높이의 탄성 범위가 약 0.2㎛ 내지 약 0.3㎛인 것에 대해, 제2 주상 구조체(102)의 높이와의 차를 0.5㎛ 이상으로 설정하고 있다. 또한, 제1 주상 구조체(101) 및 제2 주상 구조체(102)의 「높이」는, 예시한 바와 같이 모두가 BM막(90) 상에 형성되는 경우에는, BM막(90) 상의 높이를 가리키고, BM막이 생략되는 경우(액티브 매트릭스 기판 측의 차광 구조를 이용하는 경우)에는 글래스 기판(10) 상의 높이를 가리킨다.

표시 영역 내에서의 제1 주상 구조체(101) 및 제2 주상 구조체(102a)의 배치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 주상 구조체(101)와 제2 주상 구조체(102)를 교대로 지그재그로 배치한다. 즉, 제2 주상 구조체(102)는 행 방향 또는 열 방향(화소의 매트릭스 배열에 의해 규정됨)에서 서로 인접하는 2개의 제1 주상 구조체(101)간의 거리를 대략 2등분하는 위치에 배치한다. 이 위치의 셀 갭이 가장 작게 되기 때문이다. 또한, 제1 주상 구조체(101) 및 제2 주상 구조체(102)의 배치는 이것에 한정되지 않는다.

액티브 매트릭스 기판(30)은, 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.

투명 기판 상에, 주사 신호용 배선(게이트 배선)(도시하지 않음)와 보조 용 량 배선(도시하지 않음)을 형성하기 위해 스퍼터링에 의해 Ti/Al/Ti 적층막 등의 금속을 성막하고, 포토리소그래피법에 의해 레지스트 패턴을 형성하고, 염소계 가스 등의 에칭 가스를 이용하여 드라이 에칭하고, 레지스트를 박리함으로써 동시에 형성한다. 그 후, 질화 실리콘(SiNx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막, 아몰퍼스 실리콘 등으로 이루어지는 활성 반도체층, 인 등을 도프한 아몰퍼스 실리콘 등으로 이루어지는 저저항 반도체층을 CVD로 성막하고, 그 후, 데이터 신호용 배선(소스 배선)(도시하지 않음), 드레인 인출 배선(도시하지 않음), 보조 용량 형성용 전극(도시하지 않음)을 형성하기 위해 스퍼터링에 의해 Al/Ti 등의 금속을 성막하고, 포토리소그래피법에 의해 레지스트 패턴을 형성, 염소계 가스 등의 에칭 가스를 이용하여 드라이 에칭하고, 레지스트를 박리함으로써 동시에 형성한다. 또한, 보조 용량은 보조 용량 배선(도시하지 않음)과 보조 용량 형성 전극(도시하지 않음) 사이에 약 400㎚의 게이트 절연막을 사이에 두고 형성되어 있다. 그 후 소스 드레인 분리를 위해 저저항 반도체층을 염소 가스 등을 이용하여 드라이 에칭하여 TFT 소자(도시하지 않음)를 형성한다. 다음으로 아크릴계 감광성 수지 등으로 이루어지는 층간 절연막(도시하지 않음)을 스핀 코트에 의해 도포하고, 드레인 인출 배선(도시하지 않음)과 화소 전극을 전기적으로 컨택트하기 위한 컨택트 홀(도시하지 않음)을 포토리소그래피법으로 형성한다. 층간 절연막(도시하지 않음)은 약 3㎛이다. 또한 화소 전극(도시하지 않음)을 형성하기 위해 스퍼터링에 의해 ITO를 성막하고, 포토리소그래피법에 의해 레지스트 패턴을 형성하고, 염화 제2철 등의 에칭액에 의해 에칭하고, 화소 전극 패턴을 얻는다. 이상에 의해 액티브 매트릭스 기 판(30)을 얻는다.

컬러 필터 기판(20)은, 예를 들면 다음과 같이 하여 제조할 수 있다.

투명 기판(10) 상에 스핀 코트에 의해 카본의 미립자를 분산시킨 네가티브형의 아크릴계 감광성 수지액을 도포한 후, 건조를 행하고, 흑색 감광성 수지층을 형성한다. 계속해서 포토마스크를 통하여 흑색 감광성 수지층을 노광한 후, 현상을 행하여, 블랙 매트릭스층(BM)(90)을 형성한다. 이 때 제1 착색층(예를 들면 적착색층), 제2 착색층(예를 들면 녹착색층), 및 제3 착색층(예를 들면 청착색층)이 형성될 영역에, 각각 제1 착색층용의 개구부, 제2 착색층용의 개구부, 제3 착색층용의 개구부(각각의 개구부는 각 화소 전극에 대응)가 형성된다. 다음으로, 스핀 코트에 의해 안료를 분산시킨 네가티브형의 아크릴계 감광성 수지액을 도포한 후, 건조를 행하고, 포토마스크를 이용하여 노광 및 현상을 행하여 적착색층을 형성한다.

그 후, 제2 착색층용(예를 들면 녹착색층), 및 제3 착색층용(예를 들면 청착색층)에 대해서도 마찬가지로 형성하여, 컬러 필터층(21)이 완성된다.

이하, 도 2~도 5의 단면도를 참조하면서, 제1 주상 구조체(101) 및 제2 주상 구조체(102)의 구조 및 배치를 설명한다.

우선, 도 2를 참조한다.

컬러 필터층(21)을 형성한 후, ITO 등으로 이루어지는 대향 전극(103)을 스퍼터링에 의해 형성한다.

그 후 스핀 코트에 의해 네가티브형의 아크릴계의 감광성 수지를 도포한 후, 건조를 행하고, 포토마스크를 이용하여 노광 및 현상을 행하며, 표시 영역에 대해 서는 셀 갭을 규정하는 제1 주상 구조체(101)를 형성한다.

그 후 마찬가지의 방법으로 도포막을 얇게 도포하고, 제1 주상 구조체(101)보다도 높이가 낮으며 또한 셀 갭의 형성에 기여하지 않는 제2 주상 구조체(102)를 형성한다.

제2 주상 구조체(102)의 배치에 대해서는, 주입법, 적하법에 의한 진공화 후의 대기 개방에 의한 외압에 의한 제1 주상 구조체(101)의 변형과 글래스 기판의 휨에 의해 셀 갭이 가장 좁아지는 위치에 배치를 행한다.

구체적인 배치로서, 제1 주상 구조체(101)의 배치는 기둥의 크기(직경)가 φ18㎛일 때에는, 도 1에 도시하는 바와 같이 제1 주상 구조체(101)를 정 피치(예를 들면 787㎛)로 규칙적으로 스페이서의 배치를 행한다. 제2 주상 구조체(102)에서는 제1 주상 구조체(101)에 대하여, 제1 주상 구조체(101)의 변형과 글래스 기판의 휨에 의해 셀 갭이 가장 좁아지는 점에 대하여 배치를 행한다. 구체적으로는 도 1에 도시하는 바와 같이 제1 주상 구조체(101)를 정점으로 하는 4각형의 중심으로 배치한다. 또한, 도 10에 도시하는 바와 같이 제1 주상 구조체(101)의 배치가 규칙적이지 않은 경우, 제1 주상 구조체(101)의 변형과 글래스 기판의 휨에 의해 셀 갭이 가장 좁아지는 위치에 배치함으로써 가장 효과가 얻어지지만, 배향 혼란이나 개구율의 저하가 예상되기 때문에, 셀 갭이 가장 좁아지는 영역의 근방의 블랙 매트릭스 상(화소 주변부)에 배치하는 것이 바람직하다.

그 후, 포지티브형의 페놀 노볼락계 감광성 수지액을 도포한 후, 건조를 행하고, 포토마스크를 이용한 노광 및 현상을 행하고 수직 배향 제어용 돌기(22)를 형성한다. 제1 주상 구조체(101), 제2 주상 구조체(102)에 대해서는 포지티브형, 배향 제어 돌기 구조체(22)에 대해서는 네가티브형의 재료를 사용해도 된다. 또한, 모두 동일한 재료를 사용할 수 있고, 또한 제1 주상 구조체(101)에 대하여 제2 주상 구조체(102)의 높이, 배향 제어 돌기 구조체(22)는 노광량을 변화시킴으로써 동시 형성을 실시할 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 BM막 두께를 1.6㎛, 제1~제3 착색층의 각각의 막 두께를 1.8㎛, 제1 주상 구조체(101)의 하층부의 착색층(21')의 막 두께를 1.7㎛, 제1 주상 구조체(101)의 높이를 2.3㎛, 제2 주상 구조체(102)의 높이를 1.8㎛, 배향 제어 돌기 구조체(22)의 높이를 1.7㎛로 하였다. 이 경우의 제1 주상 구조체(101)의 높이와 제2 주상 구조체(102)의 높이의 차는 0.5㎛이다.

또한 본 실시예를 제1 주상 구조체(101), 제2 주상 구조체(102), 배향 제어 돌기 구조체(22)를 노광량 혹은 마스크 개구 사이즈에 의한 노광량을 변경함으로써, 1회의 성막, 노광, 현상 프로세스로 동시 형성을 행해도 상관없다.

다음으로, 도 3을 참조한다.

도 3에 도시하는 실시예의 액정 표시 패널과 같이, 제1 주상 구조체(101)와 제2 주상 구조체(102)를 형성할 때에 네가티브형 레지스트 또는 포지티브형 레지스트로 형성하는 제1 주상 구조체(101), 제2 주상 구조체(102) 및 배향 제어 돌기(22) 중, 제1 주상 구조체(101)의 하층부에 3색 적층(예를 들면 적착색층과 녹착색층과 청착색층), 제2 주상 구조체(102)의 하층부에 2착색층(예를 들면 녹착색층과 청착색층)의 착색층을 배치시키고, 높이가 서로 다른 제1 주상 구조체(101)와 제2 주상 구조체(102)와 배향 제어 돌기 구조체(22)를 동시에 형성할 수도 있다.

또한 본 실시예에서는 BM막 두께 1.6㎛, 제1~제3 착색층 막 두께를 1.8㎛, 제1 주상 구조체(101)의 하층부의 착색층(21')의 막 두께를 1.7㎛, 1.1㎛, 0.75㎛의 순으로 형성하고, 스페이서 형성 재료의 막 두께 0.45㎛로 하였다. 제2 주상 구조체(102)에 대해서는 하층부의 착색층(21')의 막 두께를 1.7㎛, 1.1㎛로 하고, 스페이서 형성 재료의 막 두께를 0.7㎛, 배향 제어 돌기 구조체(22)를 1.7㎛로 하였다. 이 경우의 제1 주상 구조체(101)의 높이와 제2 주상 구조체(102)의 높이의 차는 0.5㎛이다.

또한 본 실시예에서 제1 주상 구조체(101)의 하층부를 2층, 제2 주상 구조체(102)를 1층 혹은 제1 주상 구조체(101)의 하층부를 1층, 제2 주상 구조체(102)의 하층부에는 적층 없음의 구조에 의해, 제1 주상 구조체(101)에 대하여 제1 주상 구조체(101)보다도 높이가 낮은 제2 주상 구조체(102)의 형성을 행해도 상관없다.

이와 같이, 제1 주상 구조체(101)를 복수의 수지층으로 구성하고, 제2 주상 구조체(102)를 제1 주상 구조체(101)를 구성하는 복수의 수지층 중의 적어도 1개의 수지층을 생략함으로써, 간단한 프로세스로 제1 주상 구조체(101)와 제2 주상 구조체(102)와의 높이의 차이를 얻을 수 있다. 제1 주상 구조체(101)와 제2 주상 구조체(102)가, 공통의 수지층을 갖고, 공통의 수지층이 동일한 두께를 갖는 구성을 채용하면, 프로세스를 더욱 간략화할 수 있다. 예를 들면, 상술한 특허 문헌 4에 기재된 방법에서는, 착색층의 두께를 변화시킴으로써, 2개의 주상 스페이서의 높이의 차를 소정의 범위 내(높은 쪽의 스페이서의 탄성 변형 범위 내)로 하고 있지만, 제조 프로세스가 복잡하며, 또한 높이의 제어가 어렵다. 또한, 착색층의 두께를 변화시키면, 표시 시의 착색이 발생하는 경우가 있지만, 동일한 두께의 착색층을 이용하면 이러한 문제의 발생도 없다.

또한, 본 발명자의 검토에 의하면, 이러한 컬러 필터층을 구성하는 착색층을 적층하는 구성을 채용하는 경우, 개개의 제1 주상 구조체(101)의 사이즈(기판면과 평행한 단면의 면적)를 비교적 크게 할 필요가 있고, 적절한 패널 탄성을 확보하기 위해서는, 스페이서(제1 주상 구조체)의 개수를 적게 할 필요가 있다. 또한 네가티브형 감광성 수지를 사용하는 경우, 일반적으로 주상 구조체 자신의 탄성률이 높기 때문에, 형성 개수를 적게 할 필요가 있다. 이러한 경우에는, 글래스 기판의 휨량이 많게 되지만, 본 발명에 따라서 제2 주상 구조체를 배치함으로써, 액정 재료의 신장의 용이함이 개선되어, 진공 기포의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 착색층을 서로 겹치게 하여 제1 주상 구조체(101)를 형성하는 구성에서 특히 유리하다.

다음으로, 도 4를 참조한다.

도 4에 도시하는 실시예의 액정 표시 패널과 같이, 제1 주상 구조체(101)는 착색층의 3색 적층(예를 들면 적착색층과 녹착색층과 청착색층), 제2 주상 구조체(102)는 2착색층(예를 들면 녹착색층과 청착색층)만으로 형성하고, 배향 제어 돌기 구조체(22)만을 별도로 형성하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예에서는 BM막 두께를 1.6㎛, 제1~제3 착색층 막 두께를 1.7 ㎛, 제1 주상 구조체(101)의 하층부의 착색층(21')의 막 두께를 1.7㎛, 1.1㎛, 0.75㎛의 순으로 형성한다. 제2 주상 구조체(102)에 대해서는 하층부의 착색층(21')의 막 두께를 1.7㎛, 1.1㎛로 하고, 배향 제어 돌기 구조체(22)를 1.7㎛로 하였다. 이 경우의 제1 주상 구조체(101)의 높이와 제2 주상 구조체(102)의 높이의 차는 0.75㎛이다.

또한 본 실시예에서 제1 주상 구조체(101)를 착색층의 2색 적층, 제2 주상 구조체(102)를 1색의 구조로 함으로써, 제1 주상 구조체(101)에 대하여 제1 주상 구조체(101)보다도 높이가 낮은 제2 주상 구조체(102)의 형성을 행해도 상관없다.

다음으로, 도 5를 참조한다.

도 5에 도시하는 실시예의 액정 표시 패널과 같이, 제1 주상 구조체(101)는 착색층의 3색 적층(예를 들면 적착색층과 녹착색층과 청착색층), 제2 주상 구조체(102)는 2착색층(예를 들면 녹착색층과 청착색층)(21')만으로 형성하고, 배향 제어 돌기 구조체(22)도 또한 착색층에 의한 3색 적층 구조에 의해 형성하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시예에서는 BM막 두께를 1.6㎛, 제1~제3 착색층의 막 두께를 1.7㎛, 제1 주상 구조체(101)의 하층부의 착색층(21')의 막 두께를 1.7㎛, 1.1㎛, 0.75㎛의 순으로 형성하였다. 제2 주상 구조체(102)에 대해서는 하층부의 착색층(21')의 막 두께를 1.7㎛, 1.1㎛로 하고, 배향 제어 돌기 구조체(22)를 1.7㎛로 하였다. 이 경우의 제1 주상 구조체(101)의 높이와 제2 주상 구조체(102)의 높이 의 차는 0.75㎛이다.

또한 본 실시예에서, 제1 주상 구조체(101)를 착색층의 2색 적층, 제2 주상 구조체(102)를 1층 구조로 함으로써, 제1 주상 구조체(101)에 대하여 제1 주상 구조체(101)보다도 높이가 낮은 제2 주상 구조체(102)의 형성을 행해도 상관없다.

상기한 실시예에서는 수지로 이루어지는 BM의 경우를 나타내었지만, 금속으로 이루어지는 BM으로도 실시할 수 있다. 또한, 스핀 코트법으로 착색층을 형성한 예를 나타내었지만, 다이 코트법이나 드라이 필름 라미네이트 방식에 의해 실시할 수도 있다.

상기한 실시예에서는, 제1 주상 구조체(101)와 제2 주상 구조체(102)의 높이의 차는 각각 0.5㎛, 0.5㎛, 0.75㎛, 0.75㎛이고, 주입법, 적하법에서의 대기압에 의한 외압에서의 제1 주상 구조체(101)의 변형량과 글래스 기판의 휨량으로는 제2 주상 구조체(102)는 접촉하지 않는 높이이다. 또한, 제1 주상 구조체(101)의 탄성 변형 범위는 약 0.2㎛ 내지 약 0.3㎛의 범위 내에 있다. 또한, 탄성 변형 범위(한계)는, 예를 들면 미소 경도계(시마츠 제작소제 DUH-201)에 의해 측정할 수 있다. 주상 구조체에 인가하는 압축 하중을 증대시켰을 때에 「좌굴」이 발생하는 최소의 압축 왜곡량으로서 구해진다.

예를 들면, 수지로 이루어지는 착색층과 감광성 수지층과의 적층 구조를 갖는 주상 구조체(1개)에 대하여 미소 경도계를 이용하여 측정한 압축 하중과 압축 왜곡량과의 관계를 도시하는 그래프를 도 11에 도시한다. 도 11에는, 압축 하중에 대하여 압축 왜곡량의 변화율(곡선의 기울기)이 불연속으로 변화되는 점(이것을 「 좌굴 포인트」로 부름.)이 2개 표시되어 있다. SEM 관찰에 의하면, 압축 왜곡량이 작은 쪽의 점(좌굴 포인트1)에서는, 기초층의 착색층이 파괴되어 상층의 감광성 수지층이 착색층에 함몰된다고 하는 현상이 일어나고 있고, 압축 왜곡량이 작은 쪽의 점(좌굴 포인트1)에서는, 상층의 감광성 수지층의 파괴가 일어나고 있다. 여기서 예시한, 주상 구조체의 탄성 변형 범위는, 압축 왜곡량이 작은 쪽의 점(좌굴 포인트1)에서의 압축 왜곡량이다. 또한, 수지로 이루어지는 BM막 상에 주상 구조체를 형성한 경우에는, 주상 구조체 자신의 좌굴이 발생하기 전에, BM막의 좌굴(파괴)이 발생하는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 주상 구조체의 탄성 변형 범위로서, BM막과 주상 구조체와의 적층 구조체의 탄성 변형 범위를 이용하면 된다.

다음으로, 도 6~도 9를 참조하면서, 도 1에 도시한 액정 표시 패널(100)의 액연 영역의 구성을 설명한다. 도 6~도 9의 각각은, 도 1 중의 B-B'선을 따른 모식적인 단면도로서, 제2 주상 구조체(102b)의 구성의 배리에이션을 나타내고 있고, 평면 배치는 모두 도 1에 도시한 바와 같다. 또한, 도 6~도 9의 대응하는 표시 영역 내의 구성은, 각각 도 2~도 5에 대응하며, 제2 주상 구조체(102b)는, 각각 대응하는 제2 주상 구조체(102a)와 동일한 단면 구조를 갖고 있다. 단, 제2 주상 구조체(102b)는 표시 영역 내에 형성되는 제2 주상 구조체(102a)보다도 큰(기판 법선 방향으로부터 보았을 때의 사이즈) 것이 바람직하다. 표시 영역 내에서는 제2 주상 구조체(102a)를 화소 주변부에 형성하기 때문에, 그 사이즈가 제약되어, 제조 프로세스가 번잡하게 되는 경우가 있지만, 표시 영역 밖에는 그러한 제약이 없기 때문에 충분한 크기로 할 수 있다. 예를 들면, 표시 영역 내에서는 제2 주상 구조 체(102a)를 15㎛φ로 하는 경우라도, 표시 영역 밖의 제2 주상 구조체(102b)를 30㎛φ 이상으로 할 수 있다.

액연 영역에도 제2 주상 구조체(102b)를 형성함으로써, 액정 재료의 신장의 용이함을 개선할 수 있는 것은, 상술한 바와 같다.

제2 주상 구조체(102b)는, 표시 영역의 가장 외측에 배치된 제1 주상 구조체(101) 또는 제2 주상 구조체(102a)와 씰부와의 최단 거리를 대략 2등분하는 위치에 배치한다. 이 위치에서, 셀 갭이 가장 좁아지기 때문이다. 이 위치에 제2 주상 구조체(102b)를 배치해도 충분한 효과가 얻어지지 않는 경우, 형성한 제2 주상 구조체(102b)와 씰부와의 최단 거리를 대략 2등분하는 위치와, 형성한 제2 주상 구조체(102b)와 표시 영역의 가장 외측에 배치된 제1 주상 구조체(101) 또는 제2 주상 구조체(102a)와의 최단 거리를 대략 2등분하는 위치에 다시 2개의 제2 주상 구조체(102b)를 배치한다. 이것으로도 충분하지 않는 경우에는, 다시 각각을 대략 2등분하는 위치에 4개의 제2 주상 구조체(102b)를 배치한다.

예를 들면, 씰부(105)의 폭이 1.6㎜, 씰 스페이서(106)의 직경이 5.4㎛, 액연부의 폭이 3.39㎜인 경우, 씰부(105)와 표시 영역 간에서 글래스 기판의 휨에 의해 셀 갭이 가장 좁아지는 점에 제2 주상 구조체(102b)를 배치한다. 구체적으로는, 셀 갭이 가장 좁아지는 점은, 글래스 기판의 휨이 최대로 되는 점으로서, 씰 스페이서(106)로 지지되고 있는 부분과, 표시 영역의 제1 주상 구조체(101)로 지지되고 있는 부분과의 중심점으로 된다. 다음으로 상기 배치를 행한 제2 주상 구조체(102)와 씰 스페이서로 지지되고 있는 부분의 중심점 및 표시 영역의 제1 주상 구조체(101)로 지지되고 있는 부분의 중심점에 제2 주상 구조체(102)를 배치한다. 이 배치 간격은 씰제에 대한 직교하는 방향으로의 배치이지만, 씰제와 평행한 방향으로는, 직교 방향의 배치의 간격과 동일 피치로 배치를 행하면 된다(도 1 참조).

또한, 액연 영역에는 셀 갭을 규정하는 제1 주상 구조체(101)를 배치하지 않는 것이 바람직하다.

액연 영역에서는, 주상 구조체(101)의 기초로 되는 블랙 매트릭스(90)는 비교적 넓으므로, 그 위에 부여한 수지 재료(액체, 용액 또는 용융한 상태)가 흐르는 것에 의한 박막화(평탄화)가 발생하지 않는다. 따라서, 액연 영역에 주상 구조체(101)를 형성하면, 기초막의 영향으로 박막화가 발생하는 표시 영역 내 보다도, 주상 구조체(101)의 높이가 0.1㎛~0.2㎛ 정도 높아진다. 액연 영역의 셀 갭이 표시 영역 내의 셀 갭과 비교하여, 상대적으로 높아지면, 표시 품위가 저하한다. 특히, 수직 배향(VA) 방식의 경우에는, 주변부의 셀 갭이 높아짐으로써, 흑 표시에서의 백색 들뜸 효과가 현저화하여 품위 악화로 연결되기 때문에, 패널 주변부의 셀 갭은 표시 영역에 대하여 약간 낮게 설계하는 것이 바람직하다. 상기한 실시예에서는, 액연 영역에 제1 주상 구조체(101)를 형성하지 않고, 셀 갭에 기여하지 않는 제2 주상 구조체(102)만을 배치함으로써, 셀 갭이 높아지는 것에 의한 표시 품위 악화를 방지함과 함께, 진공 주입법에 의한 주입 시간의 연장 및 적하법에서의 진공 기포의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 액연 영역에서의 진공 기포는 초기 상태에서는 표시 품위상 문제는 없지만, 장시간의 사용으로 화면 내로 이동함으로써 불량으로 되기 때문에 대책을 세 울 필요가 있다. 액연 영역은 배향막을 도포하지 않음으로써 계면 저항이 적어지고, 액정 재료를 신장하기 쉽게 하는 것도 가능하지만, 표시 영역 내에는 안정된 막 두께로 배향막을 형성할 필요가 있으며, 또한 위치 어긋남에 대해서도 고려할 필요가 있기 때문에, 1000㎛ 정도 액연 영역에도 배향막을 형성하는 것이 바람직하다.

상기한 컬러 필터 기판과 액티브 매트릭스 기판을 이용하여, 액정 표시 패널을 예를 들면 다음과 같이 하여 제조한다.

액티브 매트릭스 기판과 컬러 필터 기판에 대하여 적하법의 경우에는, 배향막 도포 전에 탈가스 처리로서, 210℃, 60분의 소성을 행하고, 그 후, 기판 세정을 행한다. 배향막 도포를 예를 들면 막 두께를 0.06㎛로 행한다. 배향막 도포 후에는 배향막 소성으로서 200℃, 40분의 소성을 행한다. 다음으로 배향막 도포 후 세정을 행한 후, 탈가스 처리로서 다시 200℃, 50분의 소성을 행한다. 이 공정에 의해, 이 탈가스 처리를 행함으로써 흡착 수분 등에 의한 기포 발생을 방지하고 있다.

다음으로 TN 방식의 경우에는 러빙 처리를 행한다. 조건은 모당 0.6㎜, 롤러 회전수 600rpm, 스테이지 속도 60㎜/초이다. 다음으로 액티브 매트릭스 기판 측의 주위에 UV 경화형 씰 수지를 도포하고, 컬러 필터 기판에 도전성 비즈를 함유한 상하 도통재를 도포한 후, 적하법에 의해 액정의 적하를 행한다.

액정 표시 패널로서는, 22형 WVGA(Wide　Video　Graphics　Allay)의 것을 이용하고, 액정 적하법에 의해 액정에 의해서 셀 갭이 3.7㎛로 되는데 최적인 액정량 을 적하한다. 구체적으로는, 1적량의 조건은 1.65㎎으로 하고, 총 적하 개수는 276개, 총 액정 적하량은 455mg로 하여 씰의 내측 부분에 규칙적으로 적하를 행한다. 또한, 상기한 바와 같이 씰 묘화 및 액정 적하를 행한 컬러 필터 기판과 액티브 매트릭스 기판을 접합하고, 장치 내의 분위기를 1Pa까지 감압하며, 이 감압 하에서 기판의 접합을 행한 후, 분위기를 대기압으로 하여 씰 부분이 찌부러져, 원하는 씰부의 갭이 얻어진다.

다음으로 씰 부분의 원하는 셀 갭을 얻은 구조체에 대해서, UV 경화 장치로 UV 조사를 행하여 씰 수지의 가경화를 행한다. UV의 경화 조건은 2000mJ/㎠이다. 또한 씰 수지의 최종 경화를 행하기 위해서, 130℃, 70분에서의 베이크를 행한다. 이 시점에서 씰 수지의 내측에 액정이 널리 퍼져 액정이 셀 내에 충전된 상태에 이른다. 베이크 완료 후에 구조체를 액정 표시 패널 단위로 분단을 행함으로써, 액정 표시 패널이 완성된다.

주입법의 경우에는 상기에 의해 형성된 액티브 매트릭스 기판과 컬러 필터 기판에 대하여, 기판 세정을 행하고, 배향막 도포를 막 두께 0.06㎛로 행한다. 배향막 도포 후에는 배향막 소성으로서 200℃, 40분의 소성을 행한 후, 배향막 도포 후 세정을 행한다. 다음으로 컬러 필터 기판 측의 주위에 열 경화형 씰 수지를 도포하고, 90℃에서 800초의 프리베이크를 행한다. 액티브 매트릭스 기판에 카본 페이스트를 함유한 도전성 페이스트를 도포하고, 기판의 접합을 행한 후, 120℃-240초의 열 프레스로 씰부의 갭 생성을 행하고 160℃-240초의 열 프레스로 씰의 가경화를 행한다. 압력은 0.16N·m이다. 이 시점에서 원하는 씰부의 갭이 얻어진다. 그 후 씰 수지의 최종 경화를 행하기 위해서, 160℃-60분에서 베이크를 행한다. 다음으로 베이크 완료 후에 구조체를 액정 표시 패널 단위로 분단을 행한다. 분단을 행한 후, 60℃, 1Pa에서 2시간의 탈가스 처리를 행한다.

탈가스 처리를 완료한 패널을 다음에 진공 챔버 내에서 1Pa까지의 진공화를 행하고 240분 방치한 후, 액정 재료에의 접액을 행한다. 접액을 행한 후, 진공 챔버에 N₂ 가스를 서서히 리크시켜서, 진공 챔버 내의 압력을 대기압까지 복귀시킨다. 그 후 10시간의 방치에 의해 원하는 액정량이 패널 내에 충전된다. 원하는 액정량이 충전된 패널에 대하여 주입 구멍에 UV 경화형의 엔드 씰 수지의 도포를 행하고, 수지를 패널 내에 500㎛ 정도 침투시킨 후 5000mJ/㎠의 UV 조사를 행하고 경화시킴으로써 액정 표시 패널이 완성된다.

이 액정 표시 패널에 대하여, 필요에 따라서 구동 회로 등을 접속함으로써, 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

이상과 같이 형성된 액정 표시 장치는, 적하된 액정 재료가 셀 내에 충분히 널리 퍼져서, 잔류 기포가 발생하지 않으며, 또한 배향 이상에 의한 표시 품위의 저하도 보이지 않아서, 양호한 표시 품위를 얻을 수 있다.

상기 컬러 필터 기판을 이용하여, 셀 갭을 규정하는 제1 주상 구조체(101)에 대하여 셀 갭이 가장 좁아지는 위치에 셀 갭의 형성에는 기여하지 않는 제2 주상 구조체(102)를 배치함으로써, 제2 주상 구조체(102)는 액정 주입 시의 배향막의 계면 저항을 작게 할 수 있어, 주입법에서의 주입 시간의 연장에 의한 처리 능력의 저하, 적하법에서의 액정 재료의 신장 부족에 의한 진공 기포의 발생을 억제할 수 있다.

본 발명에 따르면, 주입법으로 제조되는 액정 표시 장치의 주입 시간의 연장을 억제함으로써 처리 능력이 저하하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 적하법에서의 액정 신장 부족에 의한 진공 기포의 발생을 억제하여, 양호한 표시 품위의 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.

Claims

액정 표시 패널에 이용되는 컬러 필터 기판으로서,

투명 기판과,

상기 투명 기판 상에 형성된 적어도 3색의 착색층과,

표시 영역 내의 화소 주변부에 형성된 셀 갭을 규정하는 제1 주상 구조체와,

상기 표시 영역 내의 화소 주변부 또는 상기 표시 영역 밖에 형성된 제2 주상 구조체로서, 상기 제1 주상 구조체보다도 높이가 낮고, 상기 제1 주상 구조체와의 높이의 차이가, 상기 제1 주상 구조체의 탄성 변형 범위를 초과하고 있는 컬러 필터 기판.
제1항에 있어서,

상기 표시 영역 내의 화소 주변부 및/또는 상기 표시 영역 밖의 액연 영역에 블랙 매트릭스를 갖고, 상기 제1 및 제2 주상 구조체는, 상기 블랙 매트릭스 상에 형성되어 있는 컬러 필터 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 주상 구조체와 상기 제2 주상 구조체와의 차는 0.4㎛ 이상인 컬러 필터 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 주상 구조체는 복수의 수지층을 갖고, 상기 제2 주상 구조체는 상기 제1 주상 구조체의 상기 복수의 수지층 중의 적어도 1개의 수지층을 갖고 있지 않은 컬러 필터 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 주상 구조체는 복수의 수지층을 갖고, 상기 제1 주상 구조체와 상기 제2 주상 구조체는, 공통의 수지층을 갖고, 상기 공통의 수지층은 동일한 두께를 갖고 있는 컬러 필터 기판.
제4항에 있어서,

상기 복수의 수지층은 감광성 수지층을 포함하는 컬러 필터 기판.
제4항에 있어서,

상기 복수의 수지층은, 상기 적어도 3색의 착색층 중의 적어도 2층을 포함하는 컬러 필터 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

화소 영역 내에 배향 제어용 돌기 구조체를 더 갖는 컬러 필터 기판.
제8항에 있어서,

상기 배향 제어용 돌기 구조체는, 상기 제2 주상 구조체와 공통의 층을 갖는 컬러 필터 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 표시 영역 내에서, 상기 제2 주상 구조체는 행 방향 또는 열 방향에서 서로 인접하는 2개의 상기 제1 주상 구조체 간의 거리를 대략 2등분하는 위치에 배치된 제2 주상 구조체를 포함하는 컬러 필터 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 표시 영역 밖에 씰부를 갖고, 상기 제2 주상 구조체는, 상기 표시 영역의 가장 외측에 배치된 상기 제1 주상 구조체 또는 상기 제2 주상 구조체와 상기 씰부와의 최단 거리를 대략 2등분하는 위치에 배치된 제2 주상 구조체를 포함하는 컬러 필터 기판.
제1항 또는 제2항에 있어서,

수직 배향막을 더 구비하는 컬러 필터 기판.
제1항 또는 제2항의 컬러 필터 기판을 구비하는 액정 표시 패널.
제13항의 액정 표시 패널을 구비하는 액정 텔레비전.