KR100491589B1 - 전기 광학 장치와 그 제조 방법 및 디바이스와 전자 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보호층의 하락을 완화하여 전극의 단선을 저감시키는 것을 과제로 한다.

기판(2) 상에 차광층(3)과, 차광층(3) 상에 형성되어 컬러필터층(13)을 구획하는 구획층(14)과, 이들 차광층(3), 구획층(14) 및 컬러필터층(13)을 밀봉하는 보호층(6)을 설치한다. 구획층(14)의 적어도 일부가 차광층(3)을 덮어, 보호층(6)과 차광층(3)을 비접촉 상태로 분리한다.

Description

전기 광학 장치와 그 제조 방법 및 디바이스와 전자 기기{ELECTRO-OPTICAL APPARATUS, ITS PRODUCTION METHOD, DEVICES AND ELECTRONIC APPLIANCES}

본 발명은 컬러필터, 일렉트로루미네선스 소자 매트릭스 등의 전기 광학 장치와 그 제조 방법, 및 디바이스와 전자 기기에 관한 것이다.

컬러필터 등을 구비한 전기 광학 장치로서는, 잉크젯법을 응용한 것이 알려져 있다. 도 6에 컬러필터 기판의 일례를 나타낸다. 도 6에 나타낸 컬러필터 기판(1)은 투명 기판(2) 상에 블랙 매트릭스라고 불리는 Cr 등으로 형성된 차광층(3) 및 잉크의 구획으로 되는 뱅크(4)가 세워 설치되고, 이들 차광층(3) 및 뱅크(4) 사이에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러필터층(5)이 소정 패턴으로 배열됨으로써 컬러필터가 구성된다.

컬러필터의 표면 상에는 상기 컬러필터를 보호하는 동시에 컬러필터 기판(1)의 표면을 평탄화하기 위해 아크릴 수지 등의 보호층(오버코트층)(6)이 형성되고, 보호층(6)의 표면 상에는 ITO 등의 전극(7)이 형성되어 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제가 존재한다.

보호층(6)은 컬러필터의 단부에서 차광층(3) 및 뱅크(4)의 양쪽에 접촉하고 있으나, 보호층(6)에 대한 습윤성이 차광층(3)과 뱅크(4) 사이에서 차가 있기 때문에, 보호층(6)의 두께 변화가 급격해진다. 구체적으로는, 뱅크(4)에 비하여 차광층(3)이 보호층(6)에 대한 습윤성이 더 양호하기 때문에, 차광층(3)과 보호층(6)이 접촉하는 부분(A)에서 부분적으로 보호층(6)이 끌어당겨지는 형태로 되고, 접촉부 근방의 표면(B)에서의 하락(drop)이 급격해지게 된다. 그 결과, B부 근방에서 보호층의 표면에 따른 전극(7)이 단선되기 쉬워, 품질 불량으로 되어 버린다는 문제가 발생하였다.

본 발명은 이상과 같은 점을 고려하여 안출된 것으로서, 보호층의 하락을 완화하여 전극의 단선을 저감시킬 수 있는 전기 광학 장치와 그 제조 방법, 및 디바이스와 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 채용하고 있다.

본 발명의 전기 광학 장치는 기판 상에 차광층과, 차광층 상에 형성되어 컬러필터층을 구획하는 구획층과, 이들 차광층, 구획층 및 컬러필터층을 밀봉하는 보호층이 설치된 전기 광학 장치로서, 구획층의 적어도 일부가 상기 차광층을 덮어, 보호층과 차광층을 비접촉 상태로 분리하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 보호층에 대한 습윤성이 차광층과 구획층에서 상이하여도, 차광층은 보호층과 접촉하지 않고 구획층이 보호층과 접촉하게 된다. 그 때문에, 습윤성의 차에 기인하는 보호층의 급격한 변화를 억제할 수 있게 되고, 결과적으로 보호층 상의 전극 변형이 완화됨으로써 단선 발생을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 차광층 및 구획층이 소정 간격을 두고 복수 배열되고, 차광층을 덮는 구획층이 배열된 단부(端部)에 위치하는 구성을 채용할 수 있다.

이것에 의해, 본 발명에서는 차광층, 구획층 및 컬러필터층이 배치된 개소와 이들이 배치되지 않은 개소와의 경계 부분에서 보호층의 두께에 변화가 있었던 경우에도, 습윤성의 차에 기인하는 급격한 변화를 억제할 수 있다.

그리고, 본 발명은 차광층이 금속재로 형성되고, 구획층 및 보호층이 합성 수지재로 형성되는 구성에 채용할 수 있다.

이것에 의해, 본 발명에서는, 예를 들어, 차광층을 Cr 등의 금속재로 형성하고, 구획층을 폴리머 수지, 보호층을 아크릴 수지 등의 합성 수지재로 형성한 경우에도, 습윤성의 차에 기인하는 보호층의 급격한 변화를 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 디바이스는 차광층과, 차광층 상에 형성된 구획층과, 구획층 사이에 형성되어 이루어지는 기능층과, 차광층, 구획층 및 기능층을 덮는 보호층을 구비하여 이루어지는 디바이스로서, 구획층의 적어도 일부가 차광층을 덮어, 보호층과 차광층을 비접촉 상태로 분리하는 것을 특징으로 한다.

이것에 의해, 본 발명에서는 디바이스에서의 단선 발생을 저감시켜 품질을 향상시킬 수 있게 된다. 기능층으로서는, 유기 EL 발광층이나 마이크로렌즈 어레이에 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 전자 기기는 상기의 전기 광학 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

이것에 의해, 본 발명에서는 단선 발생을 저감시킬 수 있어, 전자 기기의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은 기판 상에 차광층과, 차광층 상에 형성되어 컬러필터층을 구획하는 구획층과, 이들 차광층, 구획층 및 컬러필터층을 밀봉하는 보호층을 설치하는 전기 광학 장치의 제조 방법으로서, 구획층의 적어도 일부로 차광층을 덮어, 보호층과 차광층을 비접촉 상태로 분리하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 보호층에 대한 습윤성이 차광층과 구획층에서 상이하여도, 차광층은 보호층과 접촉하지 않고 구획층이 보호층과 접촉하게 된다. 그 때문에, 습윤성의 차에 기인하는 보호층의 급격한 변화를 억제할 수 있게 되고, 결과적으로 보호층 상의 전극 변형이 완화됨으로써 단선 발생을 저감시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 전기 광학 장치와 그 제조 방법, 및 디바이스와 전자 기기의 실시형태를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 여기서는, 예를 들어, 전기 광학 장치의 부품으로서 컬러필터를 제조하는 경우의 예를 이용하여 설명한다. 이들 도면에서 종래예로서 나타낸 도 6과 동일한 구성요소에는 동일 부호를 첨부하여, 그 설명을 생략한다.

도 1은 본 실시형태에서 컬러필터를 제조할 때에 사용되는 컬러필터 기판의 평면 형상을 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1의 부호 A로 나타낸 원내의 확대도이다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 컬러필터 기판(12)은 1개의 컬러필터로 되는 패널 칩(11)이 평면 상에 복수 나열된 상태로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 1개의 컬러필터 기판(12)은 약 100개의 패널 칩(11)으로 구성되어 있다. 컬러필터의 제조 시에는 이들 복수의 패널 칩(11)에 대하여 하나로 통합하여 잉크의 토출 및 건조 처리를 행하고, 그 후, 패널 칩 단위로 분리하여 컬러필터로 한다.

도 2에 도시되는 바와 같이, 패널 칩(11)은 매트릭스 형상으로 나열된 복수의 화소부(컬러필터층)(13)를 구비하고, 화소부와 화소부의 경계선은 뱅크(구획층)(14)에 의해 구획되어 있다. 컬러필터의 제조 시에는 상기 화소부(13)의 하나하나에 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 잉크(색재)를 몇 방울씩 토출하여 컬러필터층을 형성한다. 도 2의 예에서는 적색, 녹색, 청색의 배치를 소위 모자이크형으로 했으나, 3색이 균등하게 배치되어 있으면, 스트라이프형 등, 그 이외의 배치여도 상관없다.

도 3은 도 2에 나타낸 패널 단부의 부분 확대도이다.

컬러필터 기판(12)을 구성하는 패널 칩(11)은 투명 기판(2) 상에 Cr 등의 금속재로 형성된 블랙 매트릭스라고 불리는 차광층(3)과, 차광층(3) 상에 불소계 폴리머 수지 등의 합성 수지재로 형성되어 화소부(13)(의 영역)를 구획하는 뱅크(14)를 구비하고 있으며, 단면(斷面) 형상으로서 소정 간격으로 복수 배열된 차광층(3) 및 뱅크(14) 사이에 소정 패턴으로 화소부(13)가 컬러필터로서 형성된다.

차광층(3), 뱅크(14) 및 화소부(13)를 포함하는 컬러필터는, 아크릴 수지 등의 합성 수지로 형성된 보호층(6)에 의해 컬러필터의 외측에 걸쳐 기밀하게 밀봉되어 보호되는 동시에, 그 표면이 평탄화되어 있다. 이 보호층(6)의 표면(상면)에는 ITO 전극(전극)(7)이 형성되어 있다.

그리고, 복수 배열된 뱅크(14) 중의 단부(X방향 및 Y방향의 양쪽)에 위치하는 뱅크(14)에 관해서는, 패널 칩(11)의 외측으로 연장 돌출되어 차광층(3)을 덮음으로써, 보호층(6)과 차광층(3)을 비접촉 상태로 분리하도록 배치되어 있다.

이어서, 본 실시형태의 제조 방법에 의한 컬러필터의 제조 공정에 대해서 도 4를 이용하여 상세하게 설명한다.

예를 들면, 막 두께 0.7㎜, 세로 470㎜, 가로 370㎜의 무알칼리 유리로 이루어지는 투명 기판(2)의 표면을 열농(熱濃)황산에 과산화수소수를 1중량% 첨가한 세정액으로 세정하고, 순수(純水)로 린스한 후, 에어 건조를 행하여 청정 표면을 얻는다. 이 표면에 스퍼터링법에 의해 크롬막을 평균 0.2㎛의 막 두께로 형성하여, 금속층을 얻었다. 이 금속층의 표면에 포토레지스트를 스핀 코팅했다. 기판은 핫플레이트 상에서 80℃로 5분간 건조시키고, 포토레지스트층을 형성했다.

이 기판 표면에 필요한 매트릭스 패턴 형상을 묘화(描畵)한 마스크 필름을 밀착시키고, 자외선으로 노광을 행하였다. 다음으로, 이것을 수산화칼륨을 8중량%의 비율로 함유하는 알칼리 현상액에 침지하여, 미(未)노광 부분의 포토레지스트를 제거하고, 레지스트층을 패터닝했다. 이어서, 노출된 금속층을 염산을 주성분으로 하는 에칭액으로 에칭 제거했다. 이렇게 하여 소정의 매트릭스 패턴을 갖는 차광층(블랙 매트릭스)(3)을 얻었다.

이 기판(2) 상에 네거티브형 투명 아크릴계의 감광성 수지 조성물을 역시 스핀 코팅법에 의해 더 도포했다. 100℃에서 20분간 프리베이킹한 후, 소정의 매트릭스 패턴 형상을 묘화한 마스크 필름을 사용하여 자외선 노광을 행하였다. 미노광 부분의 수지를 역시 알칼리성 현상액으로 현상하고, 순수로 린스한 후에 스핀 건조시켰다. 최종 건조로서의 애프터베이킹을 200℃에서 30분간 행하고, 수지부를 충분히 경화시켜, 뱅크(14)를 형성했다(도 4의 (a) 참조). 이 때, 상술한 바와 같이, 단부에 위치하는 뱅크(14)가 차광층(3)의 외측을 덮도록 외측으로 연장 돌출되어 형성되었다.

얻어진 차광층(3) 및 뱅크(14)로 구획된 컬러필터층 형성 영역(화소부)의 잉크 습윤성을 개선하기 위해, 건식 에칭, 즉, 대기압 플라즈마 처리를 행하였다. 헬륨에 산소를 20% 첨가한 혼합 가스에 고전압을 인가하고, 플라즈마 분위기를 대기압 내에서 에칭 스폿으로 형성하며, 기판을 이 에칭 스폿 하를 통과시켜 에칭하여, 뱅크(14)와 함께 컬러필터층 형성 영역(유리 기판의 노출면)의 활성화 처리를 행하였다.

이 컬러필터층 형성 영역(화소부(13))에 잉크젯 헤드(15)로부터 색재인 잉크를 고정밀도로 제어하면서 토출하고, 잉크를 도포했다(도 4의 (b) 참조). 잉크젯 헤드(15)에는 피에조 압전 효과를 응용한 정밀 헤드를 사용하여, 미소(微小) 잉크 방울을 착색 형성 영역(화소부(13))마다, 예를 들어, 8방울(약 10pl/방울) 선택적으로 토출했다. 헤드로부터 타깃인 컬러필터층 형성 영역으로의 비상 속도, 비행 곡선, 새틀라이트라고 불리는 분열 미주(迷走) 방울의 발생을 방지하기 위해서는, 잉크의 물성은 물론 헤드의 피에조 소자를 구동하는 전압과 그 파형이 중요하다. 따라서, 미리 조건 설정된 파형을 프로그램하여, 잉크 방울을 적색, 녹색, 청색의 3색을 도포하여 소정 배색 패턴의 컬러필터층을 형성했다.

또한, 잉크의 조성 예로서는, 열경화성 아크릴 수지를 20중량%, 유기 안료(顔料)를 10중량%, 디에틸렌글리콜부틸에테르 유도체 등의 용제를 70중량%로 한 것을 사용했다.

그리고, 화소부(13)로의 잉크 방울 도포 후의 건조는, 자연 분위기 중에서 3시간 방치하여 잉크층의 세팅을 행한 후, 예를 들어, 80℃의 핫플레이트 상에서 40분간 가열(프리베이킹)하고, 마지막으로 오븐 중에서 200℃로 30분간 가열(포스트베이킹)하여 잉크층의 경화 처리를 행하여, 컬러필터층을 얻었다. 이 건조에 의해, 화소부(13)에서의 잉크는 가열에 의해 용제가 증발되어 체적이 감소함으로써, 최종적으로 잉크의 고형분만이 잔류되어 막화(膜化)한다(도 4의 (c) 참조). 이 공정을 다른 색에 관해서도 동일하게 반복하여, R·G·B의 화소부(13)를 각각 형성한다(도 4의 (d) 참조).

그리고, 이와 같이 제조된 컬러필터 기판에 투명 아크릴 수지 도료를 스핀 코팅하여 평활면을 갖는 보호층(6)(오버코트층)를 얻었다(도 4의 (e) 참조). 또한, 이 상면에 ITO로 이루어지는 전극층(7)을 필요한 패턴으로 형성하여, 컬러필터로 했다. 또한, 액정의 구동에 TFT(Thin Film Transistor) 등을 사용할 경우에는, 이 패터닝은 불필요하다. 얻어진 컬러필터는 열사이클 내구 시험, 자외선 조사 시험, 가온 시험 등의 내구 시험에 합격하여, 액정 표시 장치 등의 요소 기판으로서 충분히 사용할 수 있음을 확인했다.

이와 같이, 본 실시형태에서는 단부에서의 차광층(3)이 뱅크(14)에 의해 덮여 있기 때문에, 보호층(6)과 차광층(3)이 접촉하지 않다. 그 때문에, 금속재의 차광층(3)과 합성 수지재의 뱅크(14)에서 보호층(6)에 대한 습윤성에 차가 있더라도, 보호층(6)은 패널 단부에서 습윤성이 양호하지 않은 뱅크(14)와 접촉하게 되어 부분적으로 끌어당겨지는 등의 결점이 생기지 않는다. 따라서, 보호층(6)의 급격한 변화를 회피할 수 있고, 결과적으로 보호층(6)의 표면에 따른 전극(7)의 변형을 완화하여 단선 발생을 저감시킬 수 있다.

다음으로, 전기 광학 장치로서 상기의 컬러필터를 구비한 전자 기기의 예에 대해서 설명한다.

도 5의 (a)는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 5의 (a)에서 부호 1000은 휴대 전화 본체를 나타내고, 부호 1001은 상기 컬러필터를 사용한 표시부를 나타낸다.

도 5의 (b)는 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 5의 (b)에서 부호 1100은 시계 본체를 나타내고, 부호 1101은 상기 컬러필터를 사용한 표시부를 나타낸다.

도 5의 (c)는 워드프로세서, 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 5의 (c)에서 부호 1200은 정보 처리 장치, 부호 1202는 키보드 등의 입력부, 부호 1204는 정보 처리 장치 본체, 부호 1206은 상기 컬러필터를 사용한 표시부를 나타낸다.

도 5의 (a) 내지 (c)에 나타낸 전자 기기에서는 상기 실시형태의 컬러필터를 구비하고 있기 때문에, 단선 등의 불량이 억제된 고품질의 전자 기기를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경을 부가할 수 있다.

본 발명의 전기 광학 장치는, 예를 들어, 액정 표시 디바이스용 컬러필터에 한정되지 않고, 예를 들어, MLA(마이크로렌즈 어레이)나 EL(일렉트로루미네선스) 표시 디바이스에 응용할 수 있다. EL 표시 디바이스는 형광성의 무기 및 유기 화합물을 함유하는 박막을 음극과 양극에 의해 사이에 끼운 구성을 갖고, 상기 박막에 전자 및 정공(홀)을 주입하여 재결합시킴으로써 여기자(엑시톤(exciton))를 생성시키며, 이 엑시톤이 비활성일 때의 광의 방출(형광·인광)을 이용하여 발광시키는 소자이다. 이러한 EL 표시 소자에 사용되는 형광성 재료 중에서 적색, 녹색 및 청색의 각 발광색을 나타내는 재료, 즉, 발광층 형성 재료 및 정공 주입/전자 수송층을 형성하는 재료를 잉크로 하고, 각각을 본 발명의 제막 장치를 이용하여, TFT(Thin Film Transistor)나 TFD(Thin Film Diode) 등의 소자 기판 상에 기능층으로서 패터닝함으로써, 자발광 풀 컬러 EL 디바이스를 제조할 수 있다. 본 발명에서의 전기 광학 장치의 범위에는 이러한 EL 디바이스도 포함하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 보호층의 급격한 변화를 회피하여 전극의 단선 발생을 저감시킬 수 있다는 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명에서는 단선 등의 불량이 억제된 고품질의 전자 기기 및 디바이스가 얻어진다는 효과를 나타낸다.

도 1은 컬러필터를 제조할 때에 사용되는 컬러필터 기판의 평면도.

도 2는 도 1 중에서 부호 A로 나타낸 원내(圓內)의 확대도.

도 3은 도 2에 나타낸 패널 단부의 부분 단면도.

도 4의 (a) 내지 (f)는 기판을 사용하여 컬러필터를 제조하는 순서의 일례를 나타내는 도면.

도 5는 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기의 일례를 나타내는 도면으로서, (a)는 휴대 전화, (b)는 손목시계형 전자 기기, (c)는 휴대형 정보 처리 장치의 각각의 사시도.

도 6은 종래 기술에 의한 컬러필터 기판의 일례를 나타내는 부분 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

3 : 차광층

6 : 보호층

7 : ITO 전극(전극)

12 : 컬러필터 기판(전기 광학 장치)

13 : 화소부(컬러필터층)

14 : 뱅크(구획층)

Claims (8)

1. 기판 상에 차광층과, 상기 차광층 상에 형성되어 컬러필터층을 구획하는 구획층과, 이들 차광층, 구획층 및 컬러필터층을 밀봉하는 보호층이 설치된 전기 광학 장치로서,

   상기 구획층의 적어도 일부가 상기 차광층을 덮어, 상기 보호층과 상기 차광층을 비접촉 상태로 분리하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 차광층 및 구획층은 소정 간격을 두고 복수 배열되고,

   상기 차광층을 덮는 상기 구획층은 배열된 단부(端部)에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 차광층은 금속재로 형성되고,

   상기 구획층 및 상기 보호층은 합성 수지재로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 전기 광학 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
5. 차광층과, 상기 차광층 상에 형성된 구획층과, 상기 구획층 사이에 형성되어 이루어지는 기능(機能)층과, 상기 차광층, 상기 구획층 및 상기 기능층을 덮는 보호층을 구비하여 이루어지는 디바이스로서,

   상기 구획층의 적어도 일부가 상기 차광층을 덮어, 상기 보호층과 상기 차광층을 비접촉 상태로 분리하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 기능층은 유기 EL 발광층인 것을 특징으로 하는 디바이스.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 기능층은 마이크로렌즈 어레이인 것을 특징으로 하는 디바이스.
8. 기판 상에 차광층과, 상기 차광층 상에 형성되어 컬러필터층을 구획하는 구획층과, 이들 차광층, 구획층 및 컬러필터층을 밀봉하는 보호층을 설치하는 전기 광학 장치의 제조 방법으로서,

   상기 구획층의 적어도 일부(一部)로 상기 차광층을 덮어, 상기 보호층과 상기 차광층을 비접촉 상태로 분리하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.